DE19717427A1 - Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Mono- und PolyasparaginsäureesternInfo
- Publication number
- DE19717427A1 DE19717427A1 DE19717427A DE19717427A DE19717427A1 DE 19717427 A1 DE19717427 A1 DE 19717427A1 DE 19717427 A DE19717427 A DE 19717427A DE 19717427 A DE19717427 A DE 19717427A DE 19717427 A1 DE19717427 A1 DE 19717427A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- component
- groups
- reactive
- compounds
- general formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C227/14—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof
- C07C227/18—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof by reactions involving amino or carboxyl groups, e.g. hydrolysis of esters or amides, by formation of halides, salts or esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
- C08G18/3819—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen
- C08G18/3821—Carboxylic acids; Esters thereof with monohydroxyl compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
- C09D175/12—Polyurethanes from compounds containing nitrogen and active hydrogen, the nitrogen atom not being part of an isocyanate group
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Mono-
und Polyasparaginsäureestern aus primären Mono- und Polyaminen und Malein
säureestern unter Zuhilfenahme von Stickstoffatome enthaltenden Fünfring-Hetero
aromaten als Katalysatoren sowie die Verwendung der auf die erfindungsgemäße
Art und Weise hergestellten Mono- und Polyasparaginsäureester als Reaktivkom
ponente für Polyisocyanate in Zweikomponenten-Polyurethan-Beschichtungsmitteln
sowie bei der Herstellung von Polyurethan-Prepolymeren.
Zweikomponenten-Beschichtungsmittel, die als Bindemittel eine Polyisocyanat
komponente in Kombination mit einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktions
fähigen Reaktivkomponente, insbesondere einer Polyhydroxylkomponente, ent
halten, sind seit langem bekannt. Sie eignen sich zur Herstellung von hoch
wertigen Überzügen, die hart, elastisch, abrieb- und lösemittelbeständig und vor
allem auch witterungsstabil eingestellt werden können.
Innerhalb dieser 2K-PUR-Beschichtungstechnologie haben sich in letzter Zeit
bestimmte, estergruppenhaltige, sekundäre Polyamine fest etabliert, die sich in
Kombination mit Lackpolyisocyanaten insbesondere als Bindemittel in löse
mittelarmen oder -freien High Solid-Beschichtungsmitteln eignen und eine rasche
Aushärtung der Beschichtungen bei niedrigen Temperaturen ermöglichen.
Bei diesen sekundären Polyaminen handelt es sich um die sogenannten
Polyasparaginsäureester, wie sie in der EP-A-0 403 921 beschrieben werden. Ihre
Verwendung allein oder im Gemisch mit weiteren, gegenüber Isocyanatgruppen
reaktionsfähigen Komponenten in 2K-PUR-Beschichtungsmitteln wird in den
EP-A 0 403 921, 0 639 628, 0 667 362, 0 689 881, US-A 5 214 086,
EP-A 0 699 696, 0 596 360 und US-A 5 243 012 beschrieben.
Ein geeignetes Verfahren zur Darstellung dieser Polyasparaginsäureester stellt die
Umsetzung entsprechender primärer Polyamine mit Malein- oder Fumarsäureestern
der allgemeinen Formel R¹OOC-CH=CH-COOR² - wobei R¹ und R² für gleiche
oder verschiedene organische Reste stehen - zu den sekundären Polyaminen dar.
Aufgrund sterischer, struktureller und elektronischer Effekte weisen diese
sekundären Aminogruppen gegenüber Isocyanatgruppen eine ausreichend ver
minderte Reaktivität auf, so daß eine sichere und handhabbare Abmischung von
Polyisocyanaten und diesen Polyaminen und damit eine Verarbeitung als Binde
mittel möglich ist.
Bei der bei dieser Herstellung der Polyasparaginsäureester ablaufenden Reaktion
handelt es sich um eine Addition von primären Aminen an die aktivierte
C-C-Doppelbindung vinyloger Carbonylverbindungen, die in der Literatur hinreichend
beschrieben ist (vgl. Chem. Ber. 1946, 38, 83; Houben Weyl, Meth. d. Org.
Chemie Bd. 11/1, 272 (1957), Usp. Chimii 1969, 38, 1933). Es zeigt sich jedoch,
daß diese Umsetzung nach Ablauf der eigentlichen Syntheseoperation (z. B.
24 Stunden Rühren bei 60°C) je nach Art des primären Polyamins mehr oder
weniger unvollständig ist. So beträgt der Umsetzungsgrad (gemessen am Gehalt
des freien, nicht umgesetzten Malein- bzw. Fumarsäureesters, in den sich der
Maleinsäureester durch Basenkatalyse umlagert) z. B. bei 1,6-Hexandiamin nach
einem Tag ca. 90-93%, während er bei cycloaliphatischen Polyaminen mit
sterisch gehinderten primären Aminogruppen wie z. B. 4,4′-Diamino-3,3′-dimethyl
dicyclohexyl-methan (®Lawmin C260) nur 77% beträgt. Die (nahezu) voll
ständige Umsetzung wird erst mehrere Tage oder - wie beim ®Laromin C 260 -
erst mehrere Monate nach der eigentlichen Syntheseoperation erreicht.
Vor Beendigung dieser ,,Reifezeit" besitzen diese Produkte erhöhte Anteile an
noch nicht abreagierten primären Aminogruppen und sogar freien primären
Polyaminen sowie in gleichem Maße an noch nicht abreagiertem Malein- oder
Fumarsäureester. Dies führt aufgrund der heftigen Reaktion primärer Amino
gruppen mit Isocyanatgruppen zur schlechten Handhabbarkeit während des
Verarbeitungsprozesses und zu schlechten Schichteigenschaften wie z. B.
mangelnder Kratzfestigkeit und schränkt damit den Einsatz dieser unreifen
Produkte wesentlich ein. Nachteilig sind solche Produkte auch in toxikologischer
Hinsicht.
Die Verlängerung der Reaktionszeit oder die Erhöhung der Reaktionstemperatur
auf 80°C oder gar 100°C sind ohne weiteres nicht geeignet, die Reaktion zu
beschleunigen, da sich hierbei die Farbzahl des Produktes drastisch erhöht.
In der EP-A 0 667 362 und US-A 5 243 012 wird eine Verlängerung der Topfzeit
von 2K-PUR-Bindemitteln auf Basis von Polyisocyanaten und Polyasparaginsäure
estern durch Zusatz von Zeolithen bzw. Organozinn(IV)-Verbindungen be
schrieben. Diese Maßnahmen haben jedoch nur behelfsmäßigen Charakter und
beeinträchtigen andere Eigenschaften des Bindemittels nachhaltig (Trübung,
Beschleunigung der NCO/OH-Reaktion).
Es war daher die Aufgabe der Erfindung, durch Zusatz einer oder mehrerer,
katalytisch wirksamer Verbindungen die Asparaginsäureestersynthese so zu
beschleunigen, daß nach einer ökonomisch akzeptablen Synthesezeit Mono- und
Polyasparaginsäureester erhalten werden, die den Anforderungen bezüglich
Farbzahl, Handhabbarkeit und Reaktivität standhalten, ohne daß eine notwendige
Lagerzeit des Produktes einzuhalten wäre.
Diese Aufgabe konnte überraschend durch Zusatz einer oder mehrerer katalytisch
wirksamer Verbindungen gelöst werden. Zwar ist die Katalyse von Additionen an
vinyloge Doppelbindungen bekannt (Organikum, S. 502, 16. Auflage, VEB
Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1986), jedoch zeigte sich hierbei, daß
die meisten der in Frage kommenden, katalytisch wirksamen Verbindungen nicht
nur die Reaktion beschleunigen, sondern auch zu einer drastischen, nicht akzep
tablen Farbvertiefung des Produktes führen.
Die Zusätze müssen demnach folgende Eigenschaften in sich vereinigen:
- a) Sie müssen die Reaktion zur Herstellung der Polyasparaginsäureester deutlich beschleunigen,
- b) sie dürfen keine Nebenreaktionen begünstigen, die unter Umständen auch noch zu einer Verfärbung des Produktes führen,
- c) sie sollten sowohl eine Verfärbung des Reaktionsgemisches während als auch nach dem Syntheseprozeß, hier vor allem bei der Abmischung mit weiteren, gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Verbindungen, unter drücken,
- d) sie dürfen keinen Einfluß auf die Reaktion der Polyasparaginsäureester und gegebenenfalls weiterer Reaktivkomponenten mit den Polyisocyanaten ausüben, und
- e) sie dürfen die Schichteigenschaften nicht negativ beeinflussen.
Jetzt wurde überraschend gefunden, daß Fünfring-Heteroaromaten mit zwei, drei
oder vier Stickstoffatomen im Ringgerüst hervorragend geeignete Katalysatoren
für die Darstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern aus primären Mono-
und Polyaminen und Malein- bzw. Fumarsäureestern darstellen, die die oben
genannten Bedingungen a) bis e) erfüllen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von sekundären
Mono- und Polyaminen der Formel (I)
durch Umsetzung der entsprechenden Mono- oder Polyamine der allgemeinen
Formel (II) (Komponente A)
mit Verbindungen der allgemeinen Formel (III) (Komponente B)
R¹OOC-CH=CH-COOR² (III),
bei Temperaturen zwischen 0°C und 100°C, vorzugsweise 20-80°C und
besonders bevorzugt 20-60°C, in Lösung oder lösemittelfrei, mit einem
Verhältnis der Äquivalente der primären Aminogruppen der Komponente A zu den
C=C-Doppelbindungsäquivalenten der Komponente B von 1 : 2 bis 1,5 : 1, wobei
überschüssige Edukte im Anschluß an die Reaktion abdestilliert werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Anwesenheit einer katalytisch und
verfärbungsstabilisierend wirkenden Komponente C, bestehend aus einer oder
mehreren Verbindungen der Formeln (IV) bis (XI)
abläuft,
wobei der Anteil der Komponente C am Reaktionsgemisch, bezogen auf den Fest körpergehalt des Reaktionsgemisches, 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% beträgt, und
wobei in den Formeln (I) bis (XI)
X für einen m-wertigen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome (z. B. N, O, S) enthaltenden organischen Rest steht, wie er durch Entfernung der primären Aminogruppe bzw. -gruppen aus einem entsprechenden, (cyclo)aliphatisch gebundene Aminogruppen aufweisenden Mono- oder Polyamin des Molekulargewichtsbereichs 60 bis 6000, vorzugsweise 88 bis 322 erhalten werden kann, und der weitere gegenüber Isocyanatgruppen reaktive und/oder bei Temperaturen bis 100°C inerte funktionelle Gruppen enthalten kann,
R¹ und R² für gleiche oder verschiedene organische Reste, vorzugsweise für gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und ganz besonders bevorzugt für gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen,
R³ für einen organischen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome wie z. B. N, O, S aufweisenden organischen Rest mit 1 bis 24 C-Atomen, für die NH₂-Gruppe oder für ein Wasserstoffatom steht,
R⁴, R⁵ und R⁶ für gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome wie N, O, S aufweisende organische Reste mit 1 bis 24 C-Atomen, die gegebenenfalls Bestandteil eines weiteren, gegebenenfalls gemeinsamen Ringsystemes sein können, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein Wasserstoffatom stehen, und
m für eine ganze Zahl 1 bevorzugt 2 und besonders bevorzugt = 2 steht.
wobei der Anteil der Komponente C am Reaktionsgemisch, bezogen auf den Fest körpergehalt des Reaktionsgemisches, 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% beträgt, und
wobei in den Formeln (I) bis (XI)
X für einen m-wertigen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome (z. B. N, O, S) enthaltenden organischen Rest steht, wie er durch Entfernung der primären Aminogruppe bzw. -gruppen aus einem entsprechenden, (cyclo)aliphatisch gebundene Aminogruppen aufweisenden Mono- oder Polyamin des Molekulargewichtsbereichs 60 bis 6000, vorzugsweise 88 bis 322 erhalten werden kann, und der weitere gegenüber Isocyanatgruppen reaktive und/oder bei Temperaturen bis 100°C inerte funktionelle Gruppen enthalten kann,
R¹ und R² für gleiche oder verschiedene organische Reste, vorzugsweise für gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und ganz besonders bevorzugt für gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen,
R³ für einen organischen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome wie z. B. N, O, S aufweisenden organischen Rest mit 1 bis 24 C-Atomen, für die NH₂-Gruppe oder für ein Wasserstoffatom steht,
R⁴, R⁵ und R⁶ für gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome wie N, O, S aufweisende organische Reste mit 1 bis 24 C-Atomen, die gegebenenfalls Bestandteil eines weiteren, gegebenenfalls gemeinsamen Ringsystemes sein können, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein Wasserstoffatom stehen, und
m für eine ganze Zahl 1 bevorzugt 2 und besonders bevorzugt = 2 steht.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Über
zügen durch Beschichtung beliebiger Substrate mit einem Beschichtungsmittel,
welches als Bindemittel ein Zweikomponenten-System aus
- a) einer Polyisocyanatkomponente und
- b) einer gegenüber Polyisocyanaten reaktionsfähigen Reaktivkomponente,
sowie gegebenenfalls die aus der Beschichtungstechnologie bekannten Hilfs- und
Zusatzmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelkomponente b)
aus
- b1) einer oder mehreren, erfindungsgemäß dargestellten Verbindungen der all gemeinen Formel (I)
oder aus Gemischen derartiger Verbindungen mit
- b2) aus der Polyurethanchemie an sich bekannten, gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Reaktivkomponenten besteht,
wobei die Komponenten b1) und b2) in beliebigem Verhältnis zueinander stehen
können, wobei das Äquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen zu gegenüber
Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen bei 0,8 : 1 bis 20 : 1 liegt und die
Aushärtung nach erfolgter Applikation auf dem Substrat bei Temperaturen von -20
bis +80°C erfolgt, wobei in der Formel (I) X, R¹, R² und m die obengenannten
Bedeutungen haben.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung der erfindungsgemäß
hergestellten Mono- und Polyasparaginsäureester gegebenenfalls im Gemisch mit
einer oder mehreren, weiteren gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen
Reaktivkomponenten als Reaktionspartner für Polyisocyanate bei der Herstellung
von Harnstoff-, Urethan-, Allophanat- und/oder Biuretstrukturen aufweisenden
Prepolymeren.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der sekundären Mono- und
Polyamine der Formel (I) kommen als Komponente A der allgemeinen Formel (II)
im Prinzip alle bekannten Mono- und Polyamine mit mindestens einer primären
Aminogruppe in Betracht.
Als primäre Monoamine der allgemeinen Formel (II) (m=1) beispielsweise gut
geeignet sind diejenigen Monoamine, die in ihrem organischen Rest X eine oder
mehrere, weitere funktionelle Gruppen enthalten, die entweder gegenüber Iso
cyanatgruppen reaktiv oder inert sind. Während gegenüber Isocyanatgruppen
reaktionsfähige funktionelle Gruppen wie Hydroxyl-, sek. Amino- und Carboxyl
reste zusätzliche Reaktionspartner für die Isocyanatgruppen darstellen, bieten die
gegenüber Isocyanatgruppen inerten funktionellen Gruppen die Möglichkeit sowohl
zu alternativen Vernetzungsmechanismen wie z. B. Feuchtigkeitshärtung als auch
zu besserer Verträglichkeit mit weiteren Zusatzstoffen (Lösemitteln, Pigmente etc.)
sowie zu besserer Haftung der Polyurethanbeschichtungen auf bestimmten
Substraten. Beispielhaft, aber nicht ausschließlich, genannt seien Amino
alkylalkoxysilane und Aminoalkylalkylsilane des Typs H₂N- R⁷-Si R⁸R⁹R¹⁰ mit
R⁸, R⁹ und R¹⁰ als Chloratom, Alkyl- und/oder Alkoxyresten mit 1 bis 4 Kohlen
stoffatomen und mit R⁷ als Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sowie
Aminoalkohole wie z. B. Ethanolamin.
Geeignete Polyamine der allgemeinen Formel (II) (m 2) sind beispielsweise,
aber nicht ausschließlich, Ethylendiamin, 1,2-Diaminopropan, 1,4-Diaminobutan,
2,5-Diamino-2,5-dimethylhexan, 1,5-Diamino-2-methylpentan (Dytec A), 1,6-Di
aminohexan (HDA), 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethyl-1,6-diaminohexan, 1,11-
Diaminoundecan, 1,12-Diaminododecan, 1-Amino-3,3,5-trimethyl-5-aminomethyl
cyclohexan (IPDA), 2,4- und/oder 2,6-Hexahydrotoluylendiamin (H₆TDA), andere
alkylsubstituierte Cyclohexandiamine, wie z. B. Isopropyl-2,4- und/oder 2,6-diami
nocyclohexan, 2,4′- und/oder 4,4′-Diamino-dicyclohexylmethan (PACM 20), 3,3,-
Dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethan (®Laromin C 260), die isomeren, eine
Methylgruppe als Kernsubstituenten aufweisenden Diaminodicyclohexylmethane (=
C-Monomethyl-diaminodicyclohexylmethane), 3(4)-Aminomethyl-1-methylcyclohe
xylamin (AMCA) oder auch, weniger bevorzugt, höhermolekulare Polyetherpoly
amine mit aliphatisch gebundenen primären Aminogruppen, wie sie beispielsweise
unter der Bezeichnung ®Jeffamin von der Firma Texaco vertrieben werden.
Bei der Komponente B der allgemeinen Formel (III) handelt es sich um die
sogenannten Malein- und Fumarsäureester. Zur erfindungsgemäßen Herstellung der
Mono- oder Polyasparaginsäureester der allgemeinen Formel (I) geeignete Mal ein-
oder Fumarsäureester sind beispielsweise, aber nicht ausschließlich, Maleinsäure
dimethylester, -diethylester, -di-n- oder -isopropylester, -di-n-butylester, -di-2-
ethylhexylester oder die entsprechenden Fumarsäureester.
Bei der erfindungsgemäßen katalytisch wirksamen Komponente C handelt es sich
im allgemeinen um eine oder mehrere Verbindungen aus der Reihe solcher
Fünfring-Heteroaromaten, deren Ringgerüste zwei (Pyrazole der allgemeinen
Formel (IV) und Imidazole der allgemeinen Formel (V)), drei (1,2,3-Triazole der
allgemeinen Formeln (VI) und (VII) sowie 1,2,4-Triazole der allgemeinen Formeln
(VIII) und (IX)) oder vier Stickstoffatome (Tetrazole der allgemeinen Formeln (X)
und (M)) enthalten. Der in den allgemeinen Formeln (IV) bis (XI) jeweils an ein
Ringstickstoffatom gebundene Rest R³ steht für einen organischen, gegebenenfalls
ein oder mehrere Heteroatome enthaltenden Rest, für die NH₂-Gruppe und für ein
Wasserstoffatom, vorzugsweise jedoch für ein Wasserstoffatom. Die in den
allgemeinen Formeln (IV) bis (XI) an die Ringkohlenstoffatome gebundenen Reste
R⁴, R⁵ und R⁶ stehen für gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls ein oder
mehrere Heteroatome (z. B. N, O, S) aufweisende organische Reste, die gegebe
nenfalls Bestandteil eines weiteren, eventuell gemeinsamen Ringsystemes sein
können, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein Wasserstoffatom. Als Komponente
C besonders bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formeln (IV)
bis (XI), bei denen R³ für ein Wasserstoffatom und R⁴, R⁵ und R⁶ für gleiche oder
verschiedene organische Reste mit 1-6 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls
einem oder mehreren Heteroatomen, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein
Wasserstoffatom stehen. Beispielhaft, aber nicht ausschließlich geeignet, seien
1,2,4-Triazol. 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol, 3,5-Dimethylpyrazol und 1H-Imidazol
genannt.
Die Herstellung der Mono- bzw. Polyasparaginsäureester der allgemeinen
Formel (I) erfolgt durch Umsetzung der Komponente A mit Komponente B in
Anwesenheit der Komponente C bei Temperaturen zwischen 0 und 100°C,
vorzugsweise 20-80°C und besonders bevorzugt 20-60°C, wobei (i) das
Verhältnis der Äquivalente der primären Aminogruppen der Komponente A zu den
C=C-Doppelbindungsäquivalenten der Komponente B 1 : 2 bis 1,5 : 1, vorzugsweise
jedoch 1 : 1,2 bis 1,2 : 1 beträgt,wobei überschüssige Edukte im Anschluß an die
Reaktion abdestilliert werden können, und wobei (ii) der Anteil der erfindungs
gemäß katalytisch wirksamen Komponente C am Reaktionsgemisch, bezogen auf
den Festkörpergehalt des Reaktionsgemisches, 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise
0,1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% beträgt. Die
Reaktionsdauer kann in Abhängigkeit vom Mono- oder Polyamin und von den
Anforderungen an den maximalen Restgehalt an Edukten im Reaktionsgemisch 8 h
bis 4 Tage dauern.
Beispielhaft wird die Aminkomponente (Komponente A) zusammen mit 1 Gew.-%
(bezogen auf den Festkörpergehalt des Gesamtansatzes aus Komponente A,
Komponente B und Komponente C) der erfindungsgemäß katalytisch wirksamen
Komponente C vorgelegt. Dieses Gemisch wird auf 60°C erwärmt und bei dieser
Temperatur unter Rühren innerhalb von 8 h mit der Komponente B versetzt, wobei
das Verhältnis der primären Aminogruppen der Komponente A zu den
C=C-Doppelbindungen der Komponente B 1 : 1 beträgt. Nach Beendigung des Zu
tropfens läßt man noch 3 1/2-4 Tage bei 60°C nachrühren und kühlt dann ab.
Als Bestandteil der einzelnen Komponenten A, B und C kommt sowohl jeweils
eine einzelne Verbindung aus der jeweils betreffenden, oben genannten Verbin
dungsklasse als auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren Verbindungen aus der
jeweils betreffenden, oben genannten Verbindungsklasse in Frage.
Die erfindungsgemäße Herstellung der Mono- oder Polyasparaginsäureester der
Formel (I) kann sowohl in Lösung als auch lösemittelfrei durchgeführt werden.
Der Zusatz von Lösemittel kann jedoch auch erst nach Beendigung des
Syntheseprozesses erfolgen, z. B. um die Viskosität zu senken. Als Lösemittel
kommen im Prinzip alle organischen Lösemittel in Frage, bevorzugt natürlich die
in der Beschichtungstechnologie verwendeten Lösemittel. Beispielhaft, aber nicht
ausschließlich gemeint, seien Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon,
n-Butylacetat, Methoxypropylacetat, Toluol, Xylol sowie höhere aromatische Löse
mittel, wie sie von der Fa. Exxon-Chemie unter der Bezeichnung Solvesso®
vertrieben werden, genannt.
Im Anschluß an die Synthese der Mono- und Polyasparaginsäureester lassen sich
die Katalysatorkomponente C und damit das erfindungsgemäße Syntheseverfahren
durch gaschromatographische Methoden noch nachweisen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mono- und Polyasparaginsäureester können
aufgrund des nahezu vollständigen Umsetzungsgrades direkt nach Beendigung des
Syntheseverfahrens sofort als Reaktivkomponente für Polyisocyanate eingesetzt
werden.
Eine erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Mono-
und Polyasparaginsäureester besteht in einem Verfahren zur Herstellung von
Überzügen durch Beschichtung beliebiger Substrate mit einem Beschich
tungsmittel, welches als Bindemittel ein Zweikomponenten-System aus
- a) einer Polyisocyanatkomponente und
- b) einer gegenüber Polyisocyanaten reaktionsfähigen Reaktivkomponente
sowie gegebenenfalls die aus der Beschichtungstechnologie bekannten Hilfs- und
Zusatzmittel enthält, wobei die Reaktivkomponente b) entweder aus
- b1) einem oder mehreren, erfindungsgemäß hergestellten Mono- oder Polyas paraginsäureestern der Formel (I) oder aus Gemischen derartiger Verbindungen mit
- b2) aus der Polyurethanchemie an sich bekannten, gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Reaktivkomponenten besteht,
wobei X, R¹, R² und m die vorstehend genannten Bedeutungen haben.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kommen als Polyisocyanatkomponenten a)
im Prinzip alle aus der Polyurethanchemie bekannten Polyisocyanate in Betracht.
Bevorzugt werden monomerenarme Derivate einfacher Polyisocyanate eingesetzt,
wie sie in der Beschichtungstechnologie üblich sind. Bei diesen Derivaten handelt
es sich um die an sich bekannten Biuretgruppen, Isocyanuratgruppen,
Allophanatgruppen, Uretdiongruppen, Carbodiimidgruppen und/oder Urethan
gruppen aufweisenden Lackpolyisocyanate auf Basis von nachstehend genannten
(cyclo)aliphatischen Polyisocyanaten. Als einfache Polyisocyanate gut geeignet
sind niedermolekulare Polyisocyanate des Molekulargewichtsbereichs 140 bis 300
wie beispielsweise 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat
(HDI), 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethyl-hexamethylendiisocyanat, Dodeca
methylendiisocyanat, 2-Methyl-1,5-diisocyanatopentan, 1,4-Diisocyanatocyclo
hexan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,4-
und/oder 4,4′-Diisocyanatodicyclohexylmethan, 1-Isocyanato-1-methyl-3(4)-iso
cyanatomethylcyclohexan (IMCI), 2,4- und/oder 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat
(H₆TDI), 2,4- und/oder 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan oder Gemische dieser
Isomeren mit ihren höheren Homologen, wie sie in an sich bekannter Weise durch
Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten zugänglich sind, 2,4-
und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol und/oder beliebige Gemische derartiger Verbin
dungen. Selbstverständlich sind die aufgeführten, niedermolekularen Poly
isocyanate, wenn auch weniger bevorzugt, auch als solche erfindungsgemäß ver
wendbar. Die entsprechenden Derivate von aromatischen Polyisocyanaten wie
beispielsweise von 2,4- und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol sind im Prinzip ebenfalls
geeignet, jedoch weniger bevorzugt. Bei den genannten Urethangruppen
aufweisenden Derivaten, d. h. den Urethangruppen aufweisenden Polyisocyanaten
handelt es sich insbesondere um solche auf Basis von niedermolekularen
Polyhydroxylverbindungen des Molekulargewichtsbereichs 62 bis 300 wie bei
spielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol und/oder Trimethylolpropan.
Bei den besonders bevorzugt als Komponente a) geeigneten Lackpolyisocyanaten
handelt es sich um Derivate der genannten Art auf Basis von 1,6-Hexa
methylendiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 16 bis 24 Gew.-% und einer
Viskosität bei 23°C von max. 10000, vorzugsweise max. 3000 mPa·s.
Bei der Komponente b1) handelt es sich um die erfindungsgemäß dargestellten
Mono- und Polyasparaginsäureester der Formel (I)
für welche X, R¹, R² und m die bereits vorstehend genannte Bedeutung haben.
Bevorzugt werden solche Verbindungen der Formel (I) verwendet, für welche m
für 2 steht. Besonders bevorzugt sind jene, für welche X für einen zweiwertigen
Kohlenwasserstoffrest steht, wie er durch Entfernung der Aminogruppen aus 1-
Amino-3,35-trimethyl-5-aminomethylcyclohexan (IPDA), 4,4′-Diaminodicyclo
hexylmethan (PACM 20), 3,3′-Dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethan
(Laromin C 260), Hexahydro-2,4- und/oder 2,6-diaminotoluol (H₆TDA), den
isomeren C-Monomethyldiaminodicyclohexylmethanen oder aus 3 (4)-Amino
methyl-1-methylcyclohexylamin (AMCA) erhalten wird.
Zu den bevorzugten Ausgangskomponenten b1) gehören im übrigen solche der
genannten allgemeinen Formel (I), für welche R¹ und R², für eine Methyl-, Ethyl-,
n- oder Isopropyl-, n-Butyl oder 2-Ethylhexylgruppe stehen.
Bei der gegebenenfalls zusätzlich verwendeten Komponente b2) handelt es sich
um aus der Polyurethanchemie an sich bekannte, gegenüber Isocyanatgruppen
reaktive Gruppen tragende Verbindungen, deren funktionelle Gruppen entweder di
rekt, unter Feuchtigkeitseinwirkung oder/und Wärmeeinwirkung mit Isocyanatgrup
pen abreagieren. Beispielhaft, aber nicht ausschließlich gemeint, seien genannt hy
droxyfunktionelle Polyacrylate und Polyesterpolyole, wie sie in der EP-A
0 689 881 beschrieben sind, Oxazolidine, wie sie in der EP-A 0 639 628 beschrie
ben sind und Polyaldimine und Polyketimine, wie sie in der EP-A 0 699 696 be
schrieben sind.
Im übrigen können als Komponente b2) beliebige Gemische der beispielhaft
genannten, gegenüber Polyisocyanaten reaktionsfähigen Verbindungen verwendet
werden.
In den erfindungsgemäß eingesetzten Bindemitteln werden im übrigen die
Mengenverhältnisse der Komponenten a), b1) und (gegebenenfalls) b2) so
bemessen, daß das Äquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen zu gegenüber
Isocyanatgruppen reaktionsfähigen bzw. potentiell reaktionsfähigen Gruppen bei
0,8 : 1 bis 20 : 1, vorzugsweise bei 0,8 : 1 bis 1,2 : 1 liegt. Bei der Berechnung der
Äquivalentverhältnisse gehen die Oxazolidinringe der monocyclischen Mono- bzw.
Polyoxazolidine als im Sinne der Isocyanat-Additionsreaktion potentiell
difunktionelle Einheiten in die Berechnung ein.
Die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Bindemittel geschieht durch
Abmischung der Einzelkomponenten entweder lösemittelfrei oder in Anwesenheit
der aus der Technologie der Polyurethanbeschichtungen üblichen Lösemittel.
Brauchbare Lösungsmittel sind beispielsweise Ethylacetat, Butylacetat, Methoxy
propylacetat, Methylisobutylketon, Methylethylketon, Xylol, N-Methylpyrrolidon,
Benzin, Chlorbenzole, ®Solvesso oder Gemische derartiger Lösemittel.
Im allgemeinen beträgt in den beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden
Beschichtungsmitteln das Gewichtsverhältnis der Gesamtmenge der Binde
mittelkomponenten a) und b) zu Lösemittel 40 : 60 bis 100 : 0, vorzugsweise 60 : 40
bis 90 : 10.
In den beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Beschichtungsmitteln
können auch andere, in der Beschichtungstechnologie übliche Hilfs- und
Zusatzmittel enthalten sein. Hierzu gehören insbesondere Pigmente, Füllstoffe,
Verlaufshilfsmittel, Katalysatoren, Antiabsetzmittel und usw.
Die Eigenschaften der beim erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Überzüge
können insbesondere durch geeignete Wahl von Art und Mengenverhältnissen der
Ausgangskomponenten a), b1) und b2) eingestellt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erfindungsgemäß zu
verwendenden Beschichtungsmittel nach an sich bekannten Methoden, bei
spielsweise durch Spritzen, Streichen, Tauchen, Fluten oder mit Hilfe von Walzen
oder Rakeln auf beliebige Substrate ein- oder mehrschichtig aufgetragen. Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Überzügen auf
beliebigen Substraten, wie z. B. Metallen, Kunststoffen, Holz oder Glas. Besonders
gut geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Überzügen
auf Stahlblechen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Fahrzeug
karosserien, Maschinen, Verkleidungsblechen, Fässern oder Containern Verwen
dung finden. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren zu beschichtenden Substrate
können vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit geeigneten
Grundierungen versehen sein.
Die Trocknung der dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechenden Überzüge
kann in einem weiten Temperaturintervall erfolgen, das von ca. 0 bis 160°C reicht.
Das oben eingehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen
unter Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Mono- und Polyasparagin
säureester läßt sich ebenfalls auf die Darstellung von Harnstoff-, Urethan-, Allo
phanat- und/oder Biuretstrukturen aufweisenden Prepolymeren übertragen.
Bevorzugt werden hierbei als Komponente b1) solche erfindungsgemäß dar
gestellten Mono- und/oder Polyasparaginsäureester der allgemeinen Formel (I),
deren organischer Rest X eine oder mehrere weitere, bei Temperaturen bis 100°C
gegenüber Isocyanatgruppen inerte funktionelle Gruppen beinhaltet. Diese funk
tionellen Gruppen bieten die Möglichkeit alternativer Vernetzungsmechanismen
wie z. B. Feuchtigkeitshärtung. Beispielhaft, aber nicht ausschließlich, genannt
seien erfindungsgemäß hergestellte, Alkoxy-, Alkyl- und/oder Alkoxyalkylsilan
gruppen aufweisende Monoasparaginsäureester der allgemeinen Formel (XII)
in welcher
R¹ und R² die oben genannte Bedeutung haben,
n eine ganze Zahl 2 bedeutet und
O, P und Q gleiche oder verschiedene organische Reste bedeuten und für C₁-C₄- Alkyl- und/oder C₁-C₁₄-Alkoxyreste stehen können.
R¹ und R² die oben genannte Bedeutung haben,
n eine ganze Zahl 2 bedeutet und
O, P und Q gleiche oder verschiedene organische Reste bedeuten und für C₁-C₄- Alkyl- und/oder C₁-C₁₄-Alkoxyreste stehen können.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mono- und Polyasparaginsäureester sind direkt
nach Abschluß des Syntheseprozesses einsatzfähig, da jetzt, im Gegensatz zu den
ohne Katalyse dargestellten Mono- und Polyasparaginsäureestern, ein nahezu
vollständiger Umsetzungsgrad erreicht ist. Durch den niedrigen Gehalt an Malein-
bzw. Fumarsäureester und an primären Aminogruppen sind diese Produkte nicht
nur toxikologisch und physiologisch unbedenklich, sondern zeigen auch gegenüber
Isocyanatgruppen eine angemessene, nicht zu heftige Reaktivität. Aufgrund ihrer
niedrigen Viskosität stellen sie als Reaktivverdünner eine mehr als geeignete
Alternative für die bislang verwendeten, umweltbelastenden organischen Löse
mittel dar und können somit als elementare Grundlage für hochwertige,
lösemittelarme oder sogar -freie High Solid-2K-PUR-Lacke dienen.
Die folgenden Beispiele belegen die katalytische Wirkung von Fünfring-Hetero
aromaten mit zwei oder mehreren Stickstoffatomen im Ringgerüst bei der Synthese
von Mono- und Polyasparaginsäureestern durch Addition von primären Mono- und
Polyaminen an Malein- oder Fumarsäureester.
Beschrieben werden die Umsetzungen mit und - zum Vergleich - ohne Zusatz der
erfindungsgemäßen Katalysatoren, die jeweiligen Umsatzraten direkt nach
Abschluß des Darstellungsverfahrens, die Eigenschaften der Polyasparagin
säureester (Viskosität, Farben) sowie ihr reaktives Verhalten gegenüber Polyiso
cyanaten (Gelierzeit, Filmbildung, Filmeigenschaften).
Alle Prozentangaben beziehen sich, sofern nicht anderslautend geschildert, auf das
Gewicht.
Die Bestimmung des Gehaltes an nicht umgesetztem Fumarsäureester (in den sich
Maleinsäureester basenkatalytisch umlagert) erfolgte durch Supercritical Fluid
Chromatography (SFC) mit dem Gerät SFC 3000 der Fa. Carlo Erba.
Bei den Werten handelt es sich um Angaben in Gewichtsprozent. Aus diesen
Angaben läßt sich - bei Anwendung eines 1 : 1 -Äquivalentverhältnisses primärer
Aminogruppen zu C=C-Doppelbindungsäquivalenten des Malein- bzw. Fumar
säureesters - der Umsetzungsgrad nach folgender Formel berechnen:
nA: Anzahl der Äquivalente an primären Aminogruppen bzw. Doppel
bindungsäquivalente (Fumarsäureester)
ValA: Äquivalentgewicht des Polyamins, bezogen auf NH₂-Gruppen, in g
[FSE]: Gehalt an nicht umgesetztem Fumarsäureester (FSE) in Gew.-%
ValFSE: Äquivalentgewicht des Fumarsäureesters, bezogen auf C=C-Bin dungen (→ 1 Val = 1 Mol) in g
Mc: eingesetzte Menge der Katalysatorkomponente C in g (= 0 g, wenn ohne Katalysator)
Da in den folgenden Beispielen ausschließlich primäre Diamine (nA = 2) und Fumarsäurediethylester (= FSDEE, MFSDEE = 172,18 g) eingesetzt werden, verein facht sich die vorstehend genannte Gleichung zu
ValA: Äquivalentgewicht des Polyamins, bezogen auf NH₂-Gruppen, in g
[FSE]: Gehalt an nicht umgesetztem Fumarsäureester (FSE) in Gew.-%
ValFSE: Äquivalentgewicht des Fumarsäureesters, bezogen auf C=C-Bin dungen (→ 1 Val = 1 Mol) in g
Mc: eingesetzte Menge der Katalysatorkomponente C in g (= 0 g, wenn ohne Katalysator)
Da in den folgenden Beispielen ausschließlich primäre Diamine (nA = 2) und Fumarsäurediethylester (= FSDEE, MFSDEE = 172,18 g) eingesetzt werden, verein facht sich die vorstehend genannte Gleichung zu
Die Viskositäten wurden mit einem Rotationsviskosimeter "Viskotester VT 181"
der Fa. Haake bei 23°C bestimmt.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren (in den genannten Beispielen: 1,2,4-Triazol,
3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol und 3,5-Dimethylpyrazol) wurden nach gängigen Labor
methoden dargestellt.
In einem 1 l-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter, Rückflußkühler und Innen
thermometer werden 2 Val eines Diamins (1 Mol) unter Stickstoffatmosphäre vor
gelegt, auf 60°C erwärmt und bei dieser Temperatur innerhalb von 8 h unter
Rühren mit 2 Val Maleinsäurediethylester (344,36 g; 2 Mol) versetzt. An
schließend läßt man 3-4 Tage bei 60°C nachrühren. Während der gesamten
Reaktionszeit wird ein schwacher Stickstoffstrom über das Reaktionsgemisch
geleitet.
Vorgehensweise wie unter I) beschrieben.
Änderung: Katalysator wird zusammen mit dem Diamin vorgelegt.
Katalysatormenge: 1 Gew.-%, bezogen auf Festkörpergehalt des Reaktionsansatzes.
Änderung: Katalysator wird zusammen mit dem Diamin vorgelegt.
Katalysatormenge: 1 Gew.-%, bezogen auf Festkörpergehalt des Reaktionsansatzes.
238,4 g 3,3′-Dimethyl-4,4′-diamino-dicyclohexylmethan (Laromin C 260®,
BASF; 2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (MSDEE; 2 Val)
Reaktionstemperatur: 60°C
Reaktionsdauer: a) 1 Tag
b) 2 Tage
c) 4 Tage
344,4 g Maleinsäurediethylester (MSDEE; 2 Val)
Reaktionstemperatur: 60°C
Reaktionsdauer: a) 1 Tag
b) 2 Tage
c) 4 Tage
- a) Nach einem Tag hat das Reaktionsgemisch eine Viskosität von 330 mPa·s/- 23°C. Der Gehalt an FSDEE beträgt 14%, was einer Umsatzrate von 76,3% entspricht. Nach 8 Monaten Lagerung bei Raumtemperatur ist ein Umsetzungsgrad von 94,4% (= 3,3% FSDEE) erreicht. Während dieser Zeit ist ein drastischer Viskositätsanstieg auf bis zu 2100 mPa·s/23°C sowie eine starke Gelbfärbung des vormals blaßgelben Produktes zu verzeichnen.
- b) Nach 2 Tagen beträgt der FSDEE-Gehalt (in situ-Messung) 9,5%, was einer Umsatzrate von 87,1% entspricht.
- c) Nach 4 Tagen wird ein FSDEE-Gehalt von 4,8% gemessen, die Umsatzrate beträgt jetzt 93,5%. Das so hergestellte Produkt hat eine Viskosität von 1110 mPa·s/23°C und ist stark gelb gefärbt.
In den nachstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Beispielen 2, 3 und 4 wird
durch Zusatz von jeweils 1 Gew.-% an erfindungsgemäßem Katalysator eine
höhere Umsatzrate direkt nach Beendigung des Syntheseprozesses erzielt. Die
Viskositätswerte bilden einen weiteren Anhaltspunkt für die Vollständigkeit der
Reaktion.
238,4 g 3,3-Dimethyl-4,4′-diamino-dicyclohexylmethan (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 1,2,4-Triazol als Katalysator (M = 69,07 g)
Reaktionszeit: 1 Tag
FSDEE-Gehalt: 7,6%
Umsatzrate: 87,0%
Viskosität: [mPa·s/23°C]: 750
Farbe: blaßgelb
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 1,2,4-Triazol als Katalysator (M = 69,07 g)
Reaktionszeit: 1 Tag
FSDEE-Gehalt: 7,6%
Umsatzrate: 87,0%
Viskosität: [mPa·s/23°C]: 750
Farbe: blaßgelb
238,4 g 3,3-Dimethyl-4,4′-diamino-dicydohexylmethan (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol (M = 97,12 g)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol (M = 97,12 g)
238,4 g 3,3-Dimethyl-4,4′-diamino-dicyclohexylmethan (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 3,5-Dimethylpyrazol als Katalysator (M = 96,13 g)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 3,5-Dimethylpyrazol als Katalysator (M = 96,13 g)
Anhand der erfindungsgemäßen Beispiele 3 und 4 läßt sich erkennen, daß im Falle
von Laromin C 260 als Diaminkomponente eine Reaktionszeit von 4 Tagen bei
60°C unter Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren ausreicht, um ein
nahezu vollständig ausgereiftes Produkt zu erhalten. Dagegen liefert die her
kömmliche Methode - 1 Tag bei 60°C, anschließend Lagerung bei Raum
temperatur - erst nach 4-8 Monaten Lagerungszeit ein Produkt mit ent
sprechenden Eigenschaften.
210, 4 g 4,4′-Diaminodicyclohexylmethan (PACM 20; 2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
a) Bricht man nach 1 Tag die Reaktion ab und lagert das Produkt an
schließend bei Raumtemperatur, so wird erst nach 16 Wochen eine Umsatz
rate von 97,9% erzielt.
210, 4 g 4,4′-Diaminodicyclohexylmethan (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,6 g 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol als Katalysator
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,6 g 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol als Katalysator
210, 4 g 4,4′-Diaminodicyclohexylmethan (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,6 g 3,5-Dimethylpyrazol als Katalysator
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,6 g 3,5-Dimethylpyrazol als Katalysator
128,2 g 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiamin (H₆TDA, 80 : 20-Gemisch der
2,4- und 2,6-Isomeren; 2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
128,2 g 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiamin (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
4,8 g 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol als Katalysator
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
4,8 g 3,5-Dimethyl-1,2,4-triazol als Katalysator
128,2 g 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiamin (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
4,8 g 3,5-Dimethylpyrazol als Katalysator
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
4,8 g 3,5-Dimethylpyrazol als Katalysator
238,4 g 3,3′-Dimethyl-4,4′-diamino-dicyclohexylmethan (2 Val)
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en
344,4 g Maleinsäurediethylester (2 Val)
5,9 g 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en
Nach einem Tag Reaktionszeit bei 60°C wurde in dem Reaktionsgemisch ein FSDEE-
Gehalt von 7,9% gefunden, was einer Umsetzungsrate von 86,5% entspricht
(Viskosität 540 mPa·s/23°C). Allerdings wies dieses Produkt im Gegensatz zu den
erfindungsgemäßen Beispielen 2a, 3a und 4a (blaßgelb oder farblos) eine tiefgelb
orange Farbe auf.
In den nachfolgend beschriebenen Beispielen werden Lackkombinationen aus den wie
vorstehend beschrieben dargestellten Polyasparaginsäureestern sowie einer Polyiso
cyanatkomponente beschrieben.
Zur Bestimmung der Gelierzeiten und zur Filmerzeugung wurden Abmischungen der
einzelnen, erfindungsgemäß und vergleichsweise hergestellten Polyasparaginsäureester
mit Desmodur N 3300® (handelsübliches, isocyanurathaltiges Polyisocyanat der Fa.
Bayer AG; Isocyanatbasis: 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Viskosität: 3000 mPa·s/23°C,
NCO-Gehalt: 21 ,6%, Äquivalentgewicht: 195 g) im Äquivalentverhältnis 1 : 1 (NCO-
Gruppen zu NCO-reaktiven Gruppen) hergestellt und mit Butylacetat auf einen
Festkörpergehalt von 80% gebracht.
Die Gelierzeit ist in den nachfolgend beschriebenen Beispielen als die Zeitspanne
definiert, die nach Abmischung der Komponenten vergeht, bis das Gemisch nicht mehr
rührbar ist.
Die Filme wurden mit einer Rakel auf vorher entfettete Glasplatten appliziert und bei
Raumtemperatur getrocknet. Die Schichtdicke betrug in allen Fällen 90 µm; die
Trocknung erfolgte bei Raumtemperatur.
Der Test auf die Lösemittelbeständigkeit eines Filmes besteht in einer einminütigen
Einwirkung eines lösemittelgetränkten Wattebausches auf die Lackoberfläche (0 =
Film unverändert, 5 = Film zerstört).
Der Test auf die Bleistifthärte eines Filmes besteht in Kratzversuchen mit Bleistiften
unterschiedlicher Minenhärte. Angegeben wird die Härte, die mindestens erforderlich
ist, um einen Kratzer auf der Filmoberfläche zu erzeugen (HB sehr weich, H = weich,
3H = sehr hart).
Äquivalentgewichte der Polyasparaginsäureester auf Basis von Maleinsäurediethylester
und
- (i) 3,3′-Dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethan (Bsp. 1-4, 11): ca. 292 g/NH
- (ii) 4,4′-Diamindicyclohexylmethan (Bsp. 5-7): ca. 278 g/NH
- (iii) 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiamin (Bsp. 8 -10): ca. 237 g/NHBei den erfindungsgemäß dargestellten Polyasparaginsäureestern müssen diese Werte um den Faktor korrigiert werden (1 Gew.-% Katalysatorzusatz!).
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung von sekundären Mono- und Polyaminen der all
gemeinen Formel (I)
durch Umsetzung der entsprechenden Mono- oder Polyamine der allge
meinen Formel (II) (Komponente A)
mit Verbindungen der allgemeinen Formel (III) (Komponente B)R¹OOC-CH=CH-COOR² (III),bei Temperaturen zwischen 0°C und 100°C in Lösung oder lösemittelfrei,
mit einem Verhältnis der Äquivalente der primären Aminogruppen der
Komponente A zu den C=C-Doppelbindungsäquivalenten der Komponente
B von 1 : 2 bis 1,5 : 1, wobei überschüssige Edukte im Anschluß an die
Reaktion abdestilliert werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Anwesenheit einer katalytisch und verfärbungsstabilisierend wirkenden Komponente C, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen der allgemeinen Formeln (IV) bis (XI) abläuft,
wobei der Anteil der Komponente C am Reaktionsgemisch, bezogen auf den Festkörpergehalt des Reaktionsgemisches, 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt, und
X für einen m-wertigen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome enthaltenden organischen Rest steht, wie er durch Entfernung der primären Aminogruppe bzw. -gruppen aus einem entsprechenden, (cyclo)aliphatisch gebundene Aminogruppen aufweisenden Mono- oder Polyamin des Molekulargewichtsbereichs 60 bis 6000 erhalten werden kann, und der weitere gegenüber Isocyanatgruppen reaktive und/oder bei Temperaturen bis 100°C inerte funktionelle Gruppen enthalten kann,
R¹ und R² für gleiche oder verschiedene organische Reste,
R³ für einen organischen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome aufweisenden organischen Rest mit 1 bis 24 C-Atomen, für die NH₂-Gruppe oder für ein Wasserstoffatom steht,
R⁴, R⁵ und R⁶ für gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome aufweisende organische Reste mit 1 bis 24 C-Atomen, die gegebenenfalls Bestandteil eines weiteren, gegebenenfalls ge meinsamen Ringsystemes sein können, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein Wasserstoffatom stehen, und
m für eine ganze Zahl 1 steht.
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Anwesenheit einer katalytisch und verfärbungsstabilisierend wirkenden Komponente C, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen der allgemeinen Formeln (IV) bis (XI) abläuft,
wobei der Anteil der Komponente C am Reaktionsgemisch, bezogen auf den Festkörpergehalt des Reaktionsgemisches, 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt, und
X für einen m-wertigen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome enthaltenden organischen Rest steht, wie er durch Entfernung der primären Aminogruppe bzw. -gruppen aus einem entsprechenden, (cyclo)aliphatisch gebundene Aminogruppen aufweisenden Mono- oder Polyamin des Molekulargewichtsbereichs 60 bis 6000 erhalten werden kann, und der weitere gegenüber Isocyanatgruppen reaktive und/oder bei Temperaturen bis 100°C inerte funktionelle Gruppen enthalten kann,
R¹ und R² für gleiche oder verschiedene organische Reste,
R³ für einen organischen, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome aufweisenden organischen Rest mit 1 bis 24 C-Atomen, für die NH₂-Gruppe oder für ein Wasserstoffatom steht,
R⁴, R⁵ und R⁶ für gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome aufweisende organische Reste mit 1 bis 24 C-Atomen, die gegebenenfalls Bestandteil eines weiteren, gegebenenfalls ge meinsamen Ringsystemes sein können, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein Wasserstoffatom stehen, und
m für eine ganze Zahl 1 steht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kom
ponente B Verbindungen der allgemeinen Formel (III) verwendet, für
welche R¹ und R² für eine Methyl-, Ethyl-, n- oder Isopropyl-, n-Butyl
oder 2-Ethylhexylgruppe stehen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kom
ponente A Verbindungen der allgemeinen Formel (II) verwendet, für
welche X für den Rest steht, wie er durch Entfernung der Aminogruppe aus
- a) Verbindungen des Typs H₂N- R⁷-Si R⁸ R⁹ R¹⁰, wobei R⁸, R⁹ und R¹⁰ für ein Chloratom und/oder für gleiche oder verschiedene Alkyl- und/oder Alkoxyreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R⁷ für einen Alkylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen,
- b) Aminoalkoholen und
- c) Ethylendiamin, 1,2-Diaminopropan, 1,4-Diaminobutan, 2,5-Diamino- 2,5-dimethylhexan, 1,5-Diamino-2-methyl-pentan, 1,6-Diamino hexan, 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethyl-1,6-diaminohexan, 1,11- Diaminoundecan, 1,12-Diaminododecan, 1-Amino-3,3,5-trimethyl-5- aminomethylcyclohexan, 2,4- und/oder 2,6-Hexahydrotoluylen diamin, anderen alkylsubstituierten Cyclohexandiaminen, wie z. B. Isopropyl-2,4- und/oder 2,6-diaminocyclohexan, 2,4′- und/oder 4,4′- Diamino-dicyclohexylmethan, 3,3′-Dimethyl-4,4′-diaminodicyclo hexylmethan, den Isomeren, eine Methylgruppe als Kernsubsti tuenten aufweisenden Diaminodicyclohexylmethanen (= C-Mono methyl-diaminodicyclohexylmethane), 3- und/oder 4-Aminomethyl- 1-methylcyclohexylamin und/oder höhermolekularen Polyetherpoly aminen mit aliphatisch gebundenen primären Aminogruppen, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung ®Jeffamin von der Firma Texaco vertrieben werden, erhalten werden kann.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Komponente C Verbindungen der allgemeinen Formel (IV) bis (XI) ver
wendet, für welche R³ für ein Wasserstoffatom steht.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Komponente C Verbindungen der allgemeinen Formel (IV) bis (XI) ver
wendet, für welche R⁴, R⁵ und R⁶ für gleiche oder verschiedene organische
Reste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls einem oder
mehreren Heteroatomen, für die NH₂-Gruppe und/oder für ein Wasser
stoffatom stehen.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis
der Äquivalente der primären Aminogruppen der Komponente A zu den
C=C-Doppelbindungsäquivalenten der Komponente B 1 : 1,2 bis 1,2 : 1
beträgt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der
Komponente C am Reaktionsgemisch, bezogen auf den Festkörpergehalt
des Reaktionsgemisches, 0,1-2 Gew.-% beträgt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung
im Temperaturbereich von 20-80°C stattfindet.
9. Verfahren zur Herstellung von Überzügen durch Beschichtung beliebiger
Substrate mit einem Beschichtungsmittel, welches als Bindemittel ein Zwei
komponentensystem aus
- a) einer Polyisocyanatkomponente und
- b) einer gegenüber Polyisocyanaten reaktionsfähigen Reaktivkom ponente
sowie gegebenenfalls die aus der Beschichtungstechnologie bekannten
Hilfs- und Zusatzmittel enthält, wobei die Reaktivkomponente b) entweder
aus
- b1) einer oder mehreren, gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 erfindungs gemäß hergestellten Verbindungen der Formel (I) oder aus Gemischen derartiger Verbindungen mit
- b2) aus der Polyurethanchemie an sich bekannten, gegenüber Isocyanat gruppen reaktionsfähigen Reaktivkomponenten besteht,
wobei
- (i) die Komponenten b1) und b2) in beliebigem Mengenverhältnis zueinander stehen können,
- (ii) das Äquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen bzw. potentiell reaktionsfähigen Gruppen bei 0,8 : 1 bis 20 : 1 liegt und die Aushärtung nach erfolgter Applikation auf dem Substrat bei Temperaturen von -20 bis +100°C erfolgt und
- (iii) in der allgemeinen Formel (I) X, R¹, R² und m die im Anspruch 1 genannten Bedeutungen haben.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß X für den Rest
steht, wie er durch Entfernung der Aminogruppen aus 1-Amino-3,3,5-
trimethyl-5-aminomethylcyclohexan, 4,4′-Diaminodicyclohexylmethan, 3,3′-
Dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethan, Hexahydro-2,4- und/oder 2,6-
diaminotoluol, den isomeren C-Monomethyl-diaminodicyclohexylmethanen
oder aus 3 (4)-Aminomethyl-1-methylcyclohexylamin erhalten wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ und R² die
im Anspruch 2 genannten Bedeutungen haben.
12. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß m eine ganze
Zahl 2 ist.
13. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Äquivalent
verhältnis von Isocyanatgruppen der Komponente a) zu gegenüber Iso
cyanatgruppen reaktionsfähigen bzw. potentiell reaktionsfähigen Gruppen
der Komponente b) bei 0,8 : 1 bis 1,2 : 1 liegt.
14. Verwendung der gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß hergestellten Verbin
dungen der allgemeinen Formel (I) für sich allein oder im Gemisch mit
einer oder mehreren, weiteren, gegenüber Isocyanatgruppen reaktions
fähigen Reaktivkomponenten als Reaktionspartner für Polyisocyanate bei
der Herstellung von Harnstoff-, Urethan-, Allophanat- und/oder Biuret
strukturen aufweisenden Prepolymeren.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19717427A DE19717427A1 (de) | 1996-07-02 | 1997-04-25 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
DE59701623T DE59701623D1 (de) | 1996-07-02 | 1997-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
AT97109989T ATE192734T1 (de) | 1996-07-02 | 1997-06-19 | Verfahren zur herstellung von mono- und polyasparaginsäureestern |
ES97109989T ES2148877T3 (es) | 1996-07-02 | 1997-06-19 | Procedimiento para la fabricacion de mono- y poliesteres del acido aspartico. |
EP97109989A EP0816326B1 (de) | 1996-07-02 | 1997-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
US08/883,478 US5821326A (en) | 1996-07-02 | 1997-06-25 | Process for preparing mono and polyaspartates |
CA002209131A CA2209131C (en) | 1996-07-02 | 1997-06-27 | Process for preparing mono and polyaspartates |
JP18714797A JP4173567B2 (ja) | 1996-07-02 | 1997-06-30 | モノおよびポリアスパルテートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19626470 | 1996-07-02 | ||
DE19717427A DE19717427A1 (de) | 1996-07-02 | 1997-04-25 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19717427A1 true DE19717427A1 (de) | 1998-01-08 |
Family
ID=7798624
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19717427A Withdrawn DE19717427A1 (de) | 1996-07-02 | 1997-04-25 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
DE59701623T Expired - Lifetime DE59701623D1 (de) | 1996-07-02 | 1997-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59701623T Expired - Lifetime DE59701623D1 (de) | 1996-07-02 | 1997-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE19717427A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6107436A (en) * | 1998-10-05 | 2000-08-22 | 3M Innovative Properties Company | Polyfunctional polymer |
US6350823B1 (en) | 1998-10-05 | 2002-02-26 | 3M Innovative Properties Company | Pavement marking composition |
CN113412295A (zh) * | 2019-02-22 | 2021-09-17 | 科思创知识产权两合公司 | 包含多天冬氨酸酯的新型双组分清漆体系 |
-
1997
- 1997-04-25 DE DE19717427A patent/DE19717427A1/de not_active Withdrawn
- 1997-06-19 DE DE59701623T patent/DE59701623D1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6107436A (en) * | 1998-10-05 | 2000-08-22 | 3M Innovative Properties Company | Polyfunctional polymer |
US6350823B1 (en) | 1998-10-05 | 2002-02-26 | 3M Innovative Properties Company | Pavement marking composition |
US6521718B2 (en) | 1998-10-05 | 2003-02-18 | 3M Innovative Properties Company | Pavement marking composition |
CN113412295A (zh) * | 2019-02-22 | 2021-09-17 | 科思创知识产权两合公司 | 包含多天冬氨酸酯的新型双组分清漆体系 |
CN113412295B (zh) * | 2019-02-22 | 2023-08-25 | 科思创知识产权两合公司 | 包含多天冬氨酸酯的新型双组分清漆体系 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59701623D1 (de) | 2000-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0816326B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern | |
DE69633036T2 (de) | Aspartat-funktionelle Polyhydantoin-Prepolymere sowie deren Verwendung in Beschichtungszusammensetzungen | |
EP1726606B1 (de) | Bindemittelgemische aus Polyasparaginsäureestern und sulfonatmodifizierten Polyisocyanaten | |
EP1616889B1 (de) | Wasserlösliche Aspartate | |
DE69916736T2 (de) | Feuchtigkeitshärtbare Verbindungen, die Isocyanat- und Alkoxysilangruppen enthalten | |
DE102006002153A1 (de) | Polyasparaginsäureester-haltige Bindemittel | |
EP0403921A2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Überzügen | |
RU2394025C2 (ru) | Аспартаты, пригодные для использования в качестве компонентов в композициях покрытий, и их получение | |
DE60318808T2 (de) | Polyaspartatharze mit guter Härte und Flexibilität | |
EP1197507B1 (de) | Stabilisierte Mono- und Polyasparaginsäureester | |
EP0689881A2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Überzügen | |
EP2596037B1 (de) | Bindemittelkombinationen für konstruktive trinkwasserrohrbeschichtungen | |
EP0000016A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanaten und ihre Verwendung als Aufbaukomponente | |
DE60309407T2 (de) | Polyaspartatharze mit guter Härte und Flexibilität | |
EP1375548B1 (de) | Blockierte Polyisocyanate | |
EP0752433A2 (de) | Einkomponenten- und Zweikomponenten-Polyurethanbeschichtungsmassen | |
WO2019057626A1 (de) | Polyasparaginsäureester-zusammensetzungen enthaltend polyasparaginsäureester mit primären aminogruppen und geringe mengen an fumarsäuredialkylester | |
DE69913564T2 (de) | Modifizierte polyisocyanate | |
DE602005001432T2 (de) | Blockierte biuretisierte Polyisocyanate | |
EP3529326B1 (de) | Harte beschichtungen mit hoher chemischer und mechanischer beständigkeit | |
DE19717427A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Mono- und Polyasparaginsäureestern | |
EP0002662A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von (Thio)Hydantoinen | |
EP0710656A2 (de) | Neue harnstoffgruppenhaltige Polyamine und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE60309408T2 (de) | Polyaspartatharze mit verbesserter Flexibilität | |
EP2275467B1 (de) | NCO-Prepolymere aus formamidterminierten Verbindungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |