DE19847077A1 - Polyether-modified polyisocyanate mixtures with improved water dispersibility - Google Patents

Polyether-modified polyisocyanate mixtures with improved water dispersibility

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DE19847077A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft Polyether-modifizierte, wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Ausgangskomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen, insbesondere als Vernetzer für wasserlösliche oder -dispergierbare Lackbindemittel oder -bindemittelkomponenten mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen.The invention relates to polyether-modified, water-dispersible polyisocyanate mixtures, a process for their preparation and their use as a starting component in the production of polyurethane plastics, in particular as a crosslinking agent for water-soluble or -dispersible lacquer binders or binder components with groups which are reactive towards isocyanate groups.

Description

Die Erfindung betrifft Polyether-modifizierte, wasserdispergierbare Polyisocyanatge­ mische, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Ausgangskom­ ponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen, insbesondere als Vernetzer für wasserlösliche oder -dispergierbare Lackbindemittel oder -bindemittelkomponen­ ten mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen.The invention relates to polyether-modified, water-dispersible polyisocyanate mix, a process for their preparation and their use as a source component in the production of polyurethane plastics, in particular as a crosslinker for water-soluble or -dispersible paint binders or -binder components ten with groups reactive towards isocyanate groups.

Wasserdispergierbare Polyisocyanatgewinn für verschiedene Anwendungsgebiete zu­ nehmend an Bedeutung.Water-dispersible polyisocyanate for various applications taking on importance.

Eine besondere Rolle spielen wasserdispergierbare Polyisocyanate als Vernetzerkom­ ponenten für wasserverdünnbare Zweikomponenten-Polyurethan(2K-PUR)-Lacke. In Kombination mit wäßrigen Polyoldispersionen gestatten sie die Formulierung löse­ mittelfreier Lacksysteme, die bereits bei Raumtemperatur zu qualitativ hochwertigen Beschichtungen aushärten, die hinsichtlich Lösemittel- und Chemikalienbestän­ digkeit oder mechanischer Belastbarkeit konventionellen Lacken in nichts nach­ stehen (vgl. z. B. EP-A 358 979, EP-A 469 389, EP-A 496 210, EP-A 542 105, EP-A 543 228, EP-A 562 282 EP-A 562 436, EP-A 583 728, DE-A 41 29 951, DE-A 42 26 242, DE-A 42 26 243 oder DE-A 42 26 270).Water-dispersible polyisocyanates play a special role as crosslinking agents components for water-dilutable two-component polyurethane (2K-PUR) coatings. In Combination with aqueous polyol dispersions allows the formulation to be dissolved medium-free paint systems that are already of high quality at room temperature Cure coatings that are resistant to solvents and chemicals strength or mechanical resilience in no way comparable to conventional paints stand (cf. e.g. EP-A 358 979, EP-A 469 389, EP-A 496 210, EP-A 542 105, EP-A 543 228, EP-A 562 282 EP-A 562 436, EP-A 583 728, DE-A 41 29 951, DE-A 42 26 242, DE-A 42 26 243 or DE-A 42 26 270).

Bedeutung besitzen wasserdispergierbare Polyisocyanatzubereitungen auch als Zu­ satzmittel z. B. für wäßrige Dispersionsklebstoffe. Mit ihrer Hilfe lassen sich bei­ spielsweise die Wärmebeständigkeit und Wasserfestigkeit von Verklebungen unter­ schiedlicher Materialien erheblich verbessern (vgl. z. B. EP-A 61 628 und EP-A 206 059).Water-dispersible polyisocyanate preparations are also important as additives typesetting means z. B. for aqueous dispersion adhesives. With their help at for example the heat resistance and water resistance of bonds under significantly improve different materials (see e.g. EP-A 61 628 and EP-A 206 059).

Wasserdispergierbare Polyisocyanate finden außerdem Verwendung als Vernetzer­ komponenten für wäßrige Dispersionen in der Textilausrüstung (EP-A 560 161 oder WO 95/30045) oder in formaldehydfreien Textildruckfarben (EP-A 571 867 oder DE-A 195 33 218) und eignen sich darüber hinaus beispielsweise auch als Hilfsmittel zur Naßverfestigung von Papier (EP-A 564 912, EP-A 582 166, EP-A 707 113, WO 96/20309 und WO 97/04169).Water-dispersible polyisocyanates are also used as crosslinkers Components for aqueous dispersions in textile finishing (EP-A 560 161 or  WO 95/30045) or in formaldehyde-free textile printing inks (EP-A 571 867 or DE-A 195 33 218) and are also suitable, for example, as auxiliaries for wet strengthening of paper (EP-A 564 912, EP-A 582 166, EP-A 707 113, WO 96/20309 and WO 97/04169).

In der Praxis haben sich für all diese Anwendungsgebiete nichtionische, mit Hilfe von Polyethern hydrophil-modifizierte Polyisocyanate durchgesetzt. Die Herstellung solcher wasserdispergierbaren Polyisocyanate ist in einer Reihe von Veröffent­ lichungen beschrieben.In practice, all of these application areas have been non-ionic, with the help enforced by polyethers hydrophilically modified polyisocyanates. The production Such water-dispersible polyisocyanates are published in a number of described.

Nach der Lehre der DE-A 24 15 435 stellen beispielsweise Urethane aus organi­ schen, insbesondere aromatischen Polyisocyanaten und mindestens 5 Ethylenoxid­ einheiten aufweisenden Polyethylenglykolmonoalkylethern oberflächenaktive Sub­ stanzen dar, die nach der GB-PS 1 444 933 und der DE-A 29 08 844 die Herstellung stabiler wäßriger Emulsionen aromatischer Polyisocyanate ermöglichen.According to the teaching of DE-A 24 15 435, for example, urethanes are made of organi , especially aromatic polyisocyanates and at least 5 ethylene oxide units containing polyethylene glycol monoalkyl ethers surface-active sub punch the manufacture according to GB-PS 1 444 933 and DE-A 29 08 844 enable stable aqueous emulsions of aromatic polyisocyanates.

Durch Umsetzung mit Alkylenoxidpolyethern hydrophil modifizierte aromatische Polyisocyanate sind auch aus den EP-A 61 628 und 95 594 bekannt. In Form wäßri­ ger Emulsionen finden diese Produkte insbesondere im Klebstoffbereich Verwen­ dung.Aromatic modified hydrophilically by reaction with alkylene oxide polyethers Polyisocyanates are also known from EP-A 61 628 and 95 594. In the form of water These emulsions are used especially in the adhesive sector dung.

Wasserdispergierbare Zubereitungen (cyclo)aliphatischer Polyisocyanate sind z. B. aus der EP-A 206 059 bekannt. Sie enthalten als Emulgatoren Umsetzungsprodukte aus Polyisocyanaten mit ein- oder mehrwertigen Polyalkylenoxidalkoholen, be­ stehend aus mindestens einer, mindestens 10 Ethylenoxideinheiten aufweisenden Polyetherkette, und dienen ebenfalls als Zusatzmittel für wäßrige Klebstoffe.Water-dispersible preparations (cyclo) aliphatic polyisocyanates are e.g. B. known from EP-A 206 059. They contain reaction products as emulsifiers from polyisocyanates with mono- or polyhydric polyalkylene oxide alcohols, be consisting of at least one, having at least 10 ethylene oxide units Polyether chain, and also serve as additives for aqueous adhesives.

Die EP-A 516 277 beschreibt die Hydrophilierung spezieller, tertiär gebundene Iso­ cyanatgruppen aufweisender Polyisocyanate durch Umsetzung mit einwertigen Poly­ alkylenoxidpolyethern und die Verwendung dieser Produkte als Vernetzerkompo­ nente für wäßrige Beschichtungsmittel. EP-A 516 277 describes the hydrophilization of special, tertiary-bonded iso Polyisocyanates containing cyanate groups by reaction with monovalent poly alkylene oxide polyethers and the use of these products as crosslinker compo nente for aqueous coating agents.  

Für hochwertige lichtechte Lackanwendungen haben sich insbesondere z. B. die in der EP-B 540 985 und der US-A 5 200 489 beschriebenen, durch Urethanisierung aliphatischer und/oder cycloaliphatischer Lackpolyisocyanate mit kurzkettigen, im statistischen Mittel weniger als 10 Ethylenoxideinheiten aufweisenden Polyethylen­ oxidpolyetheralkoholen erhältlichen Polyisocyanatgemische bewährt.For high-quality, lightfast coating applications, z. B. the in EP-B 540 985 and US-A 5 200 489, by urethanization aliphatic and / or cycloaliphatic lacquer polyisocyanates with short-chain, in statistical mean less than 10 ethylene oxide units polyethylene oxide polyether alcohols available polyisocyanate mixtures proven.

Auch die aus der EP-A 645 410 und EP-A 680 983 als Vernetzer für wäßrige Holz- und Möbellacke bekannten wasserdispergierbaren Polyisocyanate auf Basis von 2,4(6)-Diisocyanatotoluol (TDI) bzw. Gemischen aus TDI und 1,6-Diisocyanato­ hexan (HDI) enthalten als hydrophile Bestandteile Urethane aus Polyisocyanat und monofunktionellen Polyethylenoxidpolyetheralkoholen.Also those from EP-A 645 410 and EP-A 680 983 as crosslinking agents for aqueous wood and Furniture varnishes known water-dispersible polyisocyanates based on 2,4 (6) -diisocyanatotoluene (TDI) or mixtures of TDI and 1,6-diisocyanato Hexane (HDI) contain urethanes made of polyisocyanate and as hydrophilic components monofunctional polyethylene oxide polyether alcohols.

Neben diesen rein nichtionisch hydrophilierten, Polyetherurethane enthaltenden Polyisocyanaten sind auch Polyether-modifizierte wasserdispergierbare Polyiso­ cyanate bekannt, die zur Verbesserung der Emulgierbarkeit oder zur Erzielung spezieller Effekte zusätzlich noch ionische Gruppen, beispielsweise Sulfonatgruppen (vgl. z. B. EP 703 255) oder Amino- bzw. Ammoniumgruppen (vgl. z. B. EP-A 582 166 und EP-A 707 113), aufweisen. Solche ionisch/nichtionisch-modifizierte Polyisocyanate sind für Lackanwendungen in der Regel weniger geeignet. Sie kommen vorzugsweise in der umweltfreundlichen Textilausrüstung bzw. als Papier­ naßfestmittel zum Einsatz.In addition to these purely non-ionically hydrophilized, containing polyether urethanes Polyisocyanates are also polyether-modified water-dispersible polyiso cyanate known to improve emulsifiability or to achieve special effects additionally ionic groups, for example sulfonate groups (cf. e.g. EP 703 255) or amino or ammonium groups (cf. e.g. EP-A 582 166 and EP-A 707 113). Such ionically / nonionically modified Polyisocyanates are generally less suitable for paint applications. she come preferably in environmentally friendly textile equipment or as paper wet strength agent for use.

Trotz ihrer breit gefächerten Anwendungen weisen die Polyetherurethan-modifi­ zierten wasserdispergierbaren Polyisocyanate des Standes der Technik eine Reihe prinzipieller Nachteile auf. So lassen sich die wasserdispergierbaren Polyisocyanate, die unter Verwendung höhermolekularer Polyetheralkohole (beispielsweise im Falle reiner Polyethylenoxidpolyether bereits ab einem mittleren Molekulargewicht von ca. 700) hergestellt wurden, aufgrund eines sehr hohen während der Dispergierung zu überwindenden Viskositätsmaximums oftmals nur unter Anwendung erheblicher Scherkräfte (z. B. Hochgeschwindigkeitsrührer) homogen in wäßrige Medien ein­ arbeiten. Zudem neigen solche Produkte, insbesondere bei hohen Emulgatorgehalten, wie sie zum Erreichen besonders feinteiliger, sedimentationsstabiler Dispersionen erforderlich sind, häufig zum Kristallisieren.Despite their wide range of applications, the polyether urethane modifi adorned a series of water-dispersible polyisocyanates of the prior art fundamental disadvantages. So the water-dispersible polyisocyanates, those using higher molecular weight polyether alcohols (e.g. in the case pure polyethylene oxide polyether from an average molecular weight of approx. 700) were produced due to a very high level during the dispersion overcoming viscosity maximums often only by using considerable ones Shear forces (e.g. high-speed stirrer) homogeneously into aqueous media  work. In addition, such products, especially at high emulsifier contents, tend how to achieve particularly fine-particle, sedimentation-stable dispersions are often required for crystallization.

Unter Verwendung kürzerer Polyetherketten lassen sich hingegen wasserdispergier­ bare Polyisocyanate erhalten, die sich sehr leicht bereits von Hand zu stabilen Dispersionen in Wasser einrühren lassen und selbst bei hohen Hydrophilierungs­ graden, d. h. bei hohen Gehalten an Ethylenoxideinheiten, keinerlei Kristallisations­ tendenz zeigen. Aufgrund des relativ niedrigen Molekulargewichtes der zur Modifi­ zierung eingesetzten Polyalkylenoxidpolyether nehmen dabei allerdings mit steigen­ dem Hydrophilierungsgrad sowohl der Gehalt an Isocyanatgruppen als auch die mittlere Isocyanatfunktionalität stetig ab. In der Praxis sind aber für die Mehrzahl der obengenannten Anwendungsgebiete, beispielsweise als Vernetzerkomponenten für Lacke und Beschichtungen, gerade hochhydrophilierte besonders feinteilig zu emul­ gierende Polyisocyanate mit hohen NCO-Gehalten und möglichst hoher Funktio­ nalität erwünscht.In contrast, shorter polyether chains can be used to disperse water Obtain bare polyisocyanates that are very easy to stabilize by hand Allow dispersions to be stirred into water and even with high hydrophilization degrees, d. H. at high levels of ethylene oxide units, no crystallization show tendency. Due to the relatively low molecular weight of the Modifi However, the polyalkylene oxide polyether used for the decoration increases with the degree of hydrophilization both the content of isocyanate groups and the mean isocyanate functionality decreases steadily. In practice, however, for the majority of above-mentioned fields of application, for example as crosslinker components for Varnishes and coatings, especially highly hydrophilized to emul particularly fine gating polyisocyanates with high NCO contents and the highest possible functionality naturality desired.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, neue wasserdispergierbare Poly­ isocyanatgemische zur Verfügung zu stellen, die für den Einsatz in den obenge­ nannten Anwendungsgebieten hydrophiler Polyisocyanate, insbesondere als Aus­ gangskomponenten zur Herstellung von Polyurethankunststoffen und vor allem als Vernetzer für wäßrige Bindemittel oder Bindemittelkomponenten in Beschich­ tungssystemen geeignet sind, ohne mit den genannten Nachteilen der wasserdisper­ gierbaren Polyisocyanate des Standes der Technik behaftet zu sein.The object of the present invention was therefore to develop new water-dispersible poly to provide isocyanate mixtures for use in the above mentioned application areas of hydrophilic polyisocyanates, especially as Aus aisle components for the production of polyurethane plastics and especially as Crosslinker for aqueous binders or binder components in Beschich tion systems are suitable without having the disadvantages of the water disper prior art polyisocyanates to be afflicted.

Diese Aufgabe konnte mit den erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemischen bzw. des Verfahrens zu ihrer Herstellung gelöst werden. Die erfindungsgemäßen Polyisocya­ natgemische basieren auf der überraschenden Beobachtung, daß die Umsetzung mo­ nomerenarmer, aus mindestens zwei Diisocyanatmolekülen bestehender Polyisocya­ nate mit monofunktionellen Polyethylenoxidpolyetheralkoholen unter Allophanati­ sierungsbedingungen wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische liefert, die sich bereits bei deutlich niedrigeren Hydrophilierungsgraden erheblich leichter und fein­ teiliger in wäßrige Systeme einrühren lassen als unter Verwendung baugleicher Poly­ etheralkohole hergestellte wasserdispergierbare Polyisocyanate des Standes der Technik, bei denen die Polyetherketten über Urethanbindungen mit dem Polyiso­ cyanat verknüpft sind.This object was achieved with the polyisocyanate mixtures according to the invention or the Process for their preparation to be solved. The polyisocya according to the invention natural mixtures are based on the surprising observation that the implementation mo Low-nomene polyisocya consisting of at least two diisocyanate molecules nate with monofunctional polyethylene oxide polyether alcohols under Allophanati conditions of water-dispersible polyisocyanate mixtures  considerably lighter and finer even at significantly lower degrees of hydrophilization Allow more stirring in aqueous systems than using identical poly Water-dispersible polyisocyanates of the prior art produced by ether alcohols Technology in which the polyether chains are linked to the polyiso via urethane bonds cyanate are linked.

Das erfindungsgemäße Verfähren gestattet die Herstellung kristallisationsstabiler hy­ drophiler Polyisocyanate, die sich gegenüber den bisher bekannten, Polyetherketten enthaltenden Polyisocyanatgemischen bei gleicher oder sogar besserer Wasserdisper­ gierbarkeit durch einen höheren Gehalt an Isocyanatgruppen und eine höhere Funk­ tionalität auszeichnen.The method according to the invention allows the production of crystallization-stable hy drophilic polyisocyanates that differ from the previously known polyether chains containing polyisocyanate mixtures with the same or even better water disperser Greedability due to a higher content of isocyanate groups and a higher radio distinguish functionality.

Obwohl in einigen Veröffentlichungen, die die Herstellung Allophanatgruppen ent­ haltender Polyisocyanate zum Gegenstand haben, beispielsweise in der EP-A 000 194, EP-A 303 150, EP-A 682 012, US-PS 5 380 792 oder US-PS 5 086 175, als mögliche alkoholische Ausgangsverbindungen zur Herstellung solcher Produkte auch die üblichen Polyetheralkohole genannt werden und daneben in der EP-A 000 194, EP-A 303 150 und EP-A 682 012 innerhalb langer Listen geeigneter Ausgangsiso­ cyanate auch Polyisocyanate einer Funktionalität < 2, wie z. B. Trimerisierungs­ produkte von HDI oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), pauschal erwähnt werden, konnte der Fachmann keiner der obengenannten Veröffentlichungen irgendeinen konkreten Hinweis darauf entnehmen, daß sich unter Allophanatisierungsbedingungen hergestellte Umsetzungsprodukte monomerenarmer Polyisocyanate mit monofunktionellen Polyethylenoxidpolyetheralkoholen erheblich leichter und feinteiliger zu stabilen Emulsionen in Wasser einrühren lassen als Poly­ isocyanatgemische gleicher Bruttozusammensetzung, die nach den bekamen Ver­ fahren des Standes der Technik unter Urethanisierung hergestellt wurden.Although in some publications that ent the manufacture of allophanate groups holding polyisocyanates to the subject, for example in the EP-A 000 194, EP-A 303 150, EP-A 682 012, US-PS 5 380 792 or US-PS 5 086 175, as possible alcoholic starting compounds for the production of such products too the usual polyether alcohols are mentioned and in addition in EP-A 000 194, EP-A 303 150 and EP-A 682 012 within long lists of suitable starting materials cyanates also polyisocyanates with a functionality <2, such as. B. Trimerization products of HDI or 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI), to be mentioned blanketly, the skilled worker could not do any of the above Publications take any concrete reference to the fact that under Allophanatization conditions produced reaction products low in monomers Polyisocyanates with monofunctional polyethylene oxide polyether alcohols considerably lighter and more finely divided into stable emulsions in water than poly isocyanate mixtures of the same gross composition, which according to the ver driving the prior art were produced under urethanization.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind wasserdispergierbare Polyisocyanatge­ mische auf Basis aliphatischer, cycloaliphatischer, araliphatischer und/oder aroma­ tischer Diisocyanate mit
The present invention relates to water-dispersible polyisocyanate mixtures based on aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic diisocyanates

  • a) einer mittleren Isocyanatfunktionalität von mindestens 2,0,a) an average isocyanate functionality of at least 2.0,
  • b) einem Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 5,0 bis 25,0 Gew.-% undb) a content of isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) from 5.0 to 25.0% by weight and
  • c) einem Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylenoxidein­ heiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von 2 bis 50 Gew.-%, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 5 bis 35 Ethylenoxidein­ heiten enthalten,c) a content of ethylene oxide units bound within polyether chains (calculated as C 2 H 2 O; molecular weight = 44) of 2 to 50% by weight, the polyether chains containing on average 5 to 35 ethylene oxide units,

dadurch gekennzeichnet, daß die Polyetherketten zu mindestens 60 mol-% über Allo­ phanatgruppen mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diisocyanaten aufge­ bauten Polyisocyanatmolekülen verknüpft sind.characterized in that the polyether chains at least 60 mol% over Allo phanate groups each with two, each made up of at least two diisocyanates built polyisocyanate molecules are linked.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung dieser wasserdis­ pergierbaren Polyisocyanatgemische, dadurch gekennzeichnet, daß man
The invention also relates to a process for the preparation of these water-dispersible polyisocyanate mixtures, characterized in that

  • A) eine Polyisocyanatkomponente einer (mittleren) NCO-Funktionalität von 2,0 bis 5,0, mit einem Gehalt an aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 8,0 bis 27,0 Gew.-% und einem Gehalt an monomeren Diisocyanaten von weniger als 1 Gew.-% mitA) a polyisocyanate component with an (average) NCO functionality of 2.0 to 5.0, containing aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatically bound isocyanate groups (calculated as NCO; Molecular weight = 42) from 8.0 to 27.0% by weight and containing monomeric diisocyanates of less than 1 wt .-% with
  • B) einem einwertigen, im statistischen Mittel von 5 bis 35 Ethylenoxideinheiten aufweisenden PolyalkylenoxidpolyetheralkoholB) a monovalent, on average from 5 to 35 ethylene oxide units containing polyalkylene oxide polyether alcohol

unter Einhaltung eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von 6:1 bis 400 : 1 so miteinander umsetzt, daß mindestens 60% der durch NCO/OH-Reaktion primär ge­ bildeten Urethangruppen zu Allophanatgruppen weiterreagieren, wobei die Mengen­ verhältnisse der genannten Ausgangsverbindungen so gewählt werden, daß die resul­ tierenden Umsetzungsprodukte den oben unter a) bis c) genannten Bedingungen ent­ sprechen.while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of 6: 1 to 400: 1 as above reacted with one another that at least 60% of the primary ge by NCO / OH reaction formed urethane groups to react further to allophanate groups, the amounts ratios of the starting compounds mentioned are chosen so that the resul  The reaction products ent ent the conditions mentioned under a) to c) speak.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung dieser Polyisocyanatgemische als Ausgangskomponenten bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen.The invention also relates to the use of these polyisocyanate mixtures as starting components in the production of polyurethane plastics.

Gegenstand ist schließlich auch die Verwendung dieser Polyisocyanatgemische als Vernetzer für wasserlösliche oder -dispergierbare Lackbindemittel oder Lackbinde­ mittelkomponenten bei der Herstellung von Überzügen unter Verwendung von wäß­ rigen Beschichtungsmitteln auf Basis derartiger Bindemittel oder Bindemittelkompo­ nenten.Finally, the use of these polyisocyanate mixtures is also an object Crosslinker for water-soluble or water-dispersible lacquer binders or lacquer binders agent components in the manufacture of coatings using aq coating agents based on such binders or binder compo nenten.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Komponente A) weist eine (mittlere) NCO-Funktionalität von 2,0 bis 5,0, vorzugsweise von 2,3 bis 4,5, einen Gehalt an Isocyanatgruppen von 8,0 bis 27,0 Gew.-%, vorzugsweise 14,0 bis 24,0 Gew.-% und einen Gehalt an monomeren Diisocyanaten von weniger als 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-% auf. Sie besteht aus mindestens einem organischen Polyisocyanat mit aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen.Component A) to be used in the method according to the invention has one (Average) NCO functionality from 2.0 to 5.0, preferably from 2.3 to 4.5, one Isocyanate group content of 8.0 to 27.0% by weight, preferably 14.0 to 24.0 wt .-% and a content of monomeric diisocyanates of less than 1% by weight, preferably less than 0.5% by weight. It consists of at least an organic polyisocyanate with aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatically bound isocyanate groups.

Es handelt sich bei den Polyisocyanateil bzw. Polyisocyanatgemischen der Kompo­ nente A) um beliebige, durch Modifizierung einfacher aliphatischer, cycloalipha­ tischer, araliphatischer und/oder aromatischer Diisocyanate hergestellte, aus min­ destens zwei Diisocyanaten aufgebaute Polyisocyanate mit Uretdion-, Isocyanurat-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion- und/oder Oxadiazintrionstruktur, wie sie beispielsweise in J. Prakt. Chem. 336 (1994) 185-200, den DE-A 16 70 666, 19 54 093, 24 14 413, 24 52 532, 26 41 380, 37 00 209, 39 00 053 und 39 28 503 oder den EP-A 336 205, 339 396 und 798 299 beispielhaft beschrieben sind.The polyisocyanate part or polyisocyanate mixtures from Kompo nente A) around any, by modification simple aliphatic, cycloalipha table, araliphatic and / or aromatic diisocyanates made from min at least two diisocyanates made up of polyisocyanates with uretdione, isocyanurate, Allophanate, biuret, iminooxadiazinedione and / or oxadiazinetrione structure as they for example in J. Prakt. Chem. 336 (1994) 185-200, DE-A 16 70 666, 19 54 093, 24 14 413, 24 52 532, 26 41 380, 37 00 209, 39 00 053 and 39 28 503 or EP-A 336 205, 339 396 and 798 299 are described by way of example.

Geeignete Diisocyanate zur Herstellung solcher Polyisocyanate sind beliebige durch Phosgenierung oder nach phosgenfreien Verfahren, beispielsweise durch thermische Urethanspaltung, zugängliche Diisocyanate des Molekulargewichtsbereiches 140 bis 400 mit aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen, wie z. B. 1,4-Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan (HDI), 2-Methyl-1,5-diisocyanatopentan, 1,5-Diisocyanato-2,2-dimethylpentan, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl-1,6-diisocyanatohexan, 1,10-Diisocyanatodecan, 1,3- und 1,4-Diiso­ cyanatocyclohexan, 1,3- und 1,4-Bis-(isocyanatomethyl)-cyclohexan, 1-Isocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), 4,4'- Diisocyanatodicyclohexylmethan, 1-Isocyanato-1-methyl-4(3)isocyanatomethyl­ cyclohexan, Bis-(isocyanatomethyl)-norbornan, 1,3- und 1,4-Bis-(2-isocyanato-prop- 2-yl)-benzol (TMXDI), 2,4- und 2,6-Diisocyanatotoluol (TDI), 2,4'- und 4,4'-Di­ isocyanatodiphenylmethan, 1,5-Diisocyanatonaphthalin oder beliebige Gemische solcher Diisocyanate.Suitable diisocyanates for the production of such polyisocyanates are arbitrary Phosgenation or by phosgene-free processes, for example by thermal  Urethane cleavage, accessible diisocyanates in the molecular weight range 140 to 400 with aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatically bound Isocyanate groups, such as. B. 1,4-diisocyanatobutane, 1,6-diisocyanatohexane (HDI), 2-methyl-1,5-diisocyanatopentane, 1,5-diisocyanato-2,2-dimethylpentane, 2,2,4- or 2,4,4-trimethyl-1,6-diisocyanatohexane, 1,10-diisocyanatodecane, 1,3- and 1,4-diiso cyanatocyclohexane, 1,3- and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1-isocyanato 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 4,4'- Diisocyanatodicyclohexylmethane, 1-isocyanato-1-methyl-4 (3) isocyanatomethyl cyclohexane, bis (isocyanatomethyl) norbornane, 1,3- and 1,4-bis (2-isocyanato-prop- 2-yl) benzene (TMXDI), 2,4- and 2,6-diisocyanatotoluene (TDI), 2,4'- and 4,4'-di isocyanatodiphenylmethane, 1,5-diisocyanatonaphthalene or any mixture such diisocyanates.

Bevorzugt handelt es sich bei den Ausgangskomponenten A) um Polyisocyanate oder Polyisocyanatgemische der genannten Art mit ausschließlich aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen.The starting components A) are preferably polyisocyanates or Polyisocyanate mixtures of the type mentioned with only aliphatic and / or cycloaliphatically bound isocyanate groups.

Ganz besonders bevorzugte Ausgangskomponenten A) sind Polyisocyanate bzw. Polyisocyanatgemische mit Isocyanuratstruktur auf Basis von HDI, IPDI und/oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan.Very particularly preferred starting components A) are polyisocyanates or Polyisocyanate mixtures with an isocyanurate structure based on HDI, IPDI and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane.

Bei der Komponente B) handelt es sich um einwertige, im statistischen Mittel 5 bis 35, vorzugsweise 7 bis 30 Ethylenoxideinheiten pro Molekül aufweisende Polyalky­ lenoxidpolyetheralkohole, wie sie in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle zugänglich sind (siehe z. B. Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, Verlag Chemie, Weinheim S. 31-38) oder beliebige Gemischer solcher Polyetheralkohole.Component B) is a monovalent, on average 5 to 35, preferably 7 to 30 ethylene oxide units per molecule having polyalky lenoxidpolyether alcohols, such as those known per se by alkoxylation suitable starter molecules are accessible (see e.g. Ullmanns Encyclopedia of technical chemistry, 4th edition, volume 19, Verlag Chemie, Weinheim p. 31-38) or any mixture of such polyether alcohols.

Als geeignete Startermoleküle zur Herstellung der beim erfindungsgemäßen Ver­ fahren eingesetzten Polyetheralkohole B) seien hier beispielhaft genannt: gesättigte Monoalkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Iso­ butanol, sec-Butanol, die isomeren Pentanole, Hexanole, Octanole und Nonanole, n- Decanol, n-Dedecanol, n-Ietrndecanol, n-Hexadecanol, n-Octadecanol, Cyclo­ hexanol, die isomeren Methylcyclohexanole oder Hydroxymethylcyclohexan, 3- Ethyl-3-hydroxymethyloxetan oder Tetrahydrofurfurylalkohol; ungesättigte Alkohole wie Allylalkohol, 1,1-Dimethyl-allylalkohol oder Oleinalkohol, aromatische Alko­ hole wie Phenol, die isomeren Kresole oder Methoxyphenole, araliphatische Alkohole wie Benzylalkohol, Anisalkohol oder Zimtalkohol; sekundäre Monoamine wie Dimethylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Diisopropylamin, Dibutylamin, Diisobutylamin, Bis-(2-ethylhexyl)-amin, N-Methyl- und N-Ethylcyclohexylamin oder Dicyclohexylamin sowie heterocylische sekundäre Amine wie Morpholin, Pyrrolidin, Piperidin oder 1H-Pyrazol.As suitable starter molecules for the production of the ver polyether alcohols B) used are examples: saturated Monoalcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, iso  butanol, sec-butanol, the isomeric pentanols, hexanols, octanols and nonanols, n- Decanol, n-dedecanol, n-itendecanol, n-hexadecanol, n-octadecanol, cyclo hexanol, the isomeric methylcyclohexanols or hydroxymethylcyclohexane, 3- Ethyl 3-hydroxymethyloxetane or tetrahydrofurfuryl alcohol; unsaturated alcohols such as allyl alcohol, 1,1-dimethyl-allyl alcohol or oleic alcohol, aromatic alcohols like phenol, the isomeric cresols or methoxyphenols, araliphatic Alcohols such as benzyl alcohol, anise alcohol or cinnamon alcohol; secondary monoamines such as dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, Diisobutylamine, bis (2-ethylhexyl) amine, N-methyl and N-ethylcyclohexylamine or dicyclohexylamine and heterocyclic secondary amines such as morpholine, Pyrrolidine, piperidine or 1H-pyrazole.

Bevorzugte Startermoleküle sind gesättigte Monoalkohole mit bis zu 4 Kohlenstoff­ atomen. Besonders bevorzugt wird Methanol als Startermolekül verwendet.Preferred starter molecules are saturated monoalcohols with up to 4 carbon atoms. Methanol is particularly preferably used as the starter molecule.

Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylen­ oxid und Propylenoxid, die in beliebiger Reihenfolge oder auch im Gemisch bei der Alkoxylierungsreaktion eingesetzt werden können.Alkylene oxides suitable for the alkoxylation reaction are, in particular, ethylene oxide and propylene oxide, in any order or in a mixture at the Alkoxylation reaction can be used.

Bei den Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen B) handelt es sich entweder um reine Polyethylenoxidpolyether oder gemischte Polyalkylenoxidpolyether, deren Alkylen­ oxideinheiten zu mindestens 30 mol-%, vorzugsweise zu mindestens 40 mol-% aus Ethylenoxideinheiten bestehen.The polyalkylene oxide polyether alcohols B) are either pure Polyethylene oxide polyethers or mixed polyalkylene oxide polyethers, their alkylene oxide units of at least 30 mol%, preferably at least 40 mol% Ethylene oxide units exist.

Bevorzugte Ausgangskomponenten B) für das erfindungsgemäße Verfahren sind reine Polyethylenglycolmonomethyletheralkohole, die im statistischen Mittel 7 bis 30, ganz besonders bevorzugt 7 bis 25 Ethylenoxideinheiten aufweisen.Preferred starting components B) for the process according to the invention are pure polyethylene glycol monomethyl ether alcohols, the statistical average 7 to 30, very particularly preferably 7 to 25 ethylene oxide units.

Gegebenenfalls können beim erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zu den ge­ nannten Polyetheralkoholen B) in untergeordneten Mengen noch weitere gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen mit anionischen oder kationischen Gruppen, bei­ spielsweise mit Carboxylat-, Sulfonat- oder Ammoniumgruppen, als hydrophile Auf­ baukomponenten mitverwendet werden.If necessary, in addition to the ge mentioned polyether alcohols B) in minor amounts compared to others Isocyanate reactive compounds with anionic or cationic groups  for example with carboxylate, sulfonate or ammonium groups, as a hydrophilic construction components are also used.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausgangskompo­ nenten A) und B) bei Temperaturen von 40 bis 180°C, vorzugsweise 50 bis 150°C, unter Einhaltung eines NCO-/OH-Äquivalent-Verhältnisses von 6 : 1 bis 400 : 1, vor­ zugsweise von 8 : 1 bis 140 : 1, so miteinander umgesetzt, daß mindestens 60 mol-%, vorzugsweise mindestens 80 mol-%, besonders bevorzugt mindestens 90 mol-% der durch NCO/OH-Reaktion primär gebildeten Urethangruppen zu Allophanatgruppen weiterreagieren.The starting compo ment A) and B) at temperatures from 40 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C, while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of 6: 1 to 400: 1 preferably from 8: 1 to 140: 1, reacted with one another such that at least 60 mol%, preferably at least 80 mol%, particularly preferably at least 90 mol% of the urethane groups formed primarily by NCO / OH reaction to form allophanate groups continue to react.

Zur Beschleunigung der Allophanatisierungsreaktion können beim erfindungsge­ mäßen Verfahren gegebenenfalls geeignete Katalysatoren mitverwendet werden. Hierbei handelt es sich um die üblichen bekannten Allophanatisierungskatalysatoren, beispielsweise um Metallcarboxylate, Metallchelate oder tertiäre Amine der in der GB-A 994 890 beschriebenen Art, um Alkylierungsmittel der in der US-A 3 769 318 beschriebenen Art oder um starke Säuren, wie sie in der EP-A 000 194 beispielhaft beschrieben sind.In order to accelerate the allophanatization reaction in the Invention If appropriate, suitable catalysts can also be used in accordance with the process. These are the usual known allophanatization catalysts, for example, metal carboxylates, metal chelates or tertiary amines in the GB-A 994 890 describes alkylating agents of the type described in US-A 3,769,318 described type or strong acids, as exemplified in EP-A 000 194 are described.

Geeignete Allophanatisierungskatalysatoren sind insbesondere Zinkverbindungen, wie z. B. Zink-(II)-stearat, Zink-(II)-n-octanoat, Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat, Zink- (II)-naphthenat oder Zink-(II)-acetylacetonat, Zinnverbindungen, wie z. B. Zinn-(II)- n-octanoat, Zinn-(II)-2-ethyl-1-hexanoat, Zinn-(II)-laurat, Dibutylzinnoxid, Dibutyl­ zinndichlorid, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndimaleat oder Dioctylzinndiacetat, Aluminium-tri(ethylaceto-acetat), Eisen-(III)-chlorid, Kalium­ octoat, Mangan- Cobalt- oder Nickelverbindungen sowie starke Säuren, wie z. B. Tri­ fluoressigsäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Phosphorsäure oder Perchlorsäure, oder beliebige Gemische dieser Katalysatoren.Suitable allophanatization catalysts are, in particular, zinc compounds, such as B. zinc (II) stearate, zinc (II) n-octanoate, zinc (II) -2-ethyl-1-hexanoate, zinc (II) naphthenate or zinc (II) acetylacetonate, tin compounds, such as. B. Tin (II) - n-octanoate, tin (II) -2-ethyl-1-hexanoate, tin (II) laurate, dibutyltin oxide, dibutyl tin dichloride, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin dimaleate or Dioctyltin diacetate, aluminum tri (ethylacetoacetate), iron (III) chloride, potassium octoate, manganese cobalt or nickel compounds and strong acids such as B. Tri fluoroacetic acid, sulfuric acid, hydrogen chloride, hydrogen bromide, phosphoric acid or perchloric acid, or any mixture of these catalysts.

Geeignete, wenngleich weniger bevorzugte Katalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren sind auch solche Verbindungen, die neben der Allophanatisierungsreak­ tion auch die Trimerisierung von Isocyanatgruppen unter Bildung von Isocyanurat­ strukturen katalysieren. Solche Katalysatoren sind beispielsweise in der EP-A 649 866 Seite 4, Zeile 7 bis Seite 5, Zeile 15 beschrieben.Suitable, albeit less preferred, catalysts for the present invention Procedures are also those compounds that are in addition to the allophanatization craze  tion also trimerization of isocyanate groups to form isocyanurate catalyze structures. Such catalysts are for example in the EP-A 649 866 page 4, line 7 to page 5, line 15.

Bevorzugte Katalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren sind Zinkverbindun­ gen der obengenannten Art. Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung Zink-(II)- n-octanoat, Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat und/oder Zink-(II)-stearat.Preferred catalysts for the process according to the invention are zinc compounds gene of the above-mentioned type. The use of zinc (II) n-octanoate, zinc (II) -2-ethyl-1-hexanoate and / or zinc (II) stearate.

Diese Katalysatoren kommen beim erfindungsgemäßen Verfahren gegebenenfalls in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionspartner, zum Einsatz.These catalysts may be used in the process according to the invention an amount of 0.001 to 5% by weight, preferably 0.005 to 1% by weight on the total weight of the reactants.

Die Zugabe zum Reaktionsgemisch kann dabei nach beliebigen Methoden erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, den gegebenenfalls mitzuverwendenden Katalysator entweder der Polyisocyanatkomponente A) und/oder der Polyetherkomponente B) vor Beginn der eigentlichen Umsetzung zuzumischen. Ebenso ist es möglich, den Katalysator dem Reaktionsgemisch zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Urethanisierungsreaktion oder im Sinne einer zweistufigen Reaktionsführung auch im Anschluß an die Urethanisierung, d. h. wenn der einem vollständigen Umsatz von Isocyanat- und Hydroxylgruppen theoretisch entsprechende NCO-Gehalt erreicht ist, zuzusetzen.The addition to the reaction mixture can be carried out by any method. For example, it is possible to use the catalyst that may be used either the polyisocyanate component A) and / or the polyether component B) mix in before the actual implementation begins. It is also possible to Catalyst the reaction mixture at any time during the Urethanization reaction or in the sense of a two-stage reaction procedure following urethanization, d. H. if a full turnover of Isocyanate and hydroxyl groups theoretically corresponding NCO content is reached, to add.

Der Verlauf der Umsetzung kann beim erfindungsgemäßen Verfahren durch z. B. titrimetrische Bestimmung des NCO-Gehaltes verfolgt werden. Nach Erreichen des angestrebten NCO-Gehaltes, vorzugsweise wenn das molare Verhältnis von Allo­ phanatgruppen zu Urethangruppen im Reaktionsgemisch mindestens 4 : 1, besonders bevorzugt mindestens 9 : 1, beträgt, wird die Reaktion abgebrochen. Dies kann bei rein thermischer Reaktionsführung beispielsweise durch Abkühlen des Reaktions­ gemisches auf Raumtemperatur erfolgen. Bei der bevorzugten Mitverwendung eines Allophanatisierungskatalysators der genannten Art wird die Umsetzung im allge­ meinen aber durch Zugabe geeigneter Katalysatorgifte, beispielsweise Säurechloride wie Benzoylchlorid oder Isophthaloyldichlorid, abgestoppt.The course of the reaction in the method according to the invention by z. B. titrimetric determination of the NCO content can be followed. After reaching the desired NCO content, preferably if the molar ratio of Allo phanate groups to urethane groups in the reaction mixture at least 4: 1, especially preferably at least 9: 1, the reaction is stopped. This can happen with purely thermal reaction control, for example by cooling the reaction mixtures take place at room temperature. If you prefer to use one Allophanatization catalyst of the type mentioned is the implementation in general  mean by adding suitable catalyst poisons, for example acid chlorides such as benzoyl chloride or isophthaloyl dichloride.

Im übrigen werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die Mengenverhältnisse der Ausgangskomponenten im Rahmen der gemachten Angaben so gewählt, daß die re­ sultierenden Polyisocyanatgemische den oben unter a) bis c) gemachten Angaben entsprechen, wobei a) die mittlere NCO-Funktionalität vorzugsweise 2,3 bis 9,9, besonders bevorzugt 2,8 bis 5,8, b) der NCO-Gehalt vorzugsweise 6,0 bis 22,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 8,5 bis 21,5 Gew.-% und c) der Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylenoxideinheiten vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 7 bis 25 Gew.-% beträgt.Otherwise, the quantitative ratios of the Starting components selected in the context of the information provided so that the right resulting polyisocyanate mixtures the information given under a) to c) above correspond, where a) the average NCO functionality is preferably 2.3 to 9.9, particularly preferably 2.8 to 5.8, b) the NCO content preferably 6.0 to 22.5 % By weight, particularly preferably 8.5 to 21.5% by weight and c) the content of inside of ethylene oxide units bound by polyether chains, preferably 5 to 40 % By weight, particularly preferably 7 to 25% by weight.

Die gemachten Angaben bezüglich der NCO-Funktionalität der erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte beziehen sich dabei auf den Wert, der sich rechnerisch aus Art und Funktionalität der Ausgangskomponenten nach der Formel
The statements made with regard to the NCO functionality of the process products according to the invention relate to the value which arithmetically results from the type and functionality of the starting components according to the formula

bestimmen läßt, in welcher x den Anteil der beim erfindungsgemäßen Verfahren zu Allophanatgruppen umgesetzten Urethangruppen bedeutet. Die Funktionalität fNCO der Ausgangspolyisocyanate A) läßt sich aus dem NCO-Gehalt und dem beispiels­ weise durch Gelpermeationschromatographie (GPC) oder Dampfdruckosmose be­ stimmten Molekulargewicht errechnen.lets determine in which x the proportion of the urethane groups converted to allophanate groups in the process according to the invention. The functionality f NCO of the starting polyisocyanates A) can be calculated from the NCO content and, for example, molecular weight determined by gel permeation chromatography (GPC) or vapor pressure osmosis.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gegebenenfalls in einem geeigneten, gegen­ über Isocyanatgruppen inerten Lösemittel durchgeführt werden. Geeignete Löse­ mittel sind beispielsweise die an sich bekannten üblichen Lacklösemittel, wie z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylenglykolmonomethyl- oder -ethyletheracetat, 1- Methoxypropyl-2-acetat, 3-Methoxy-n-butylacetat, Aceton, 2-Butanon, 4-Methyl-2- pentanon, Cyclohexanon, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Testbenzin, höher substituierte Aromaten, wie sie beispielsweise unter den Bezeichnungen Solventnaphtha®, Sol­ vesso®, Shellsol®, Isopar®, Nappar® und Diasol® im Handel, sind, Kohlensäureester, wie Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, 1,2-Ethylencarbonat und 1,2-Propylen­ carbonat, Lactone, wie β-Propiolacton, γ-Butyrolacton, ε-Caprolacton und ε-Methyl­ caprolacton, aber auch Lösemittel wie Propylenglykoldiacetat, Diethylenglykoldi­ melthylether, Dipropylenglykoldimethylether, Diethylenglykolethyl- und -butylether­ acetat, N-Methylpyrrolidon und N-Methylcaprolactam, oder beliebige Gemische solcher Lösemittel.If appropriate, the process according to the invention can be carried out in a suitable, counter be carried out over isocyanate-inert solvents. Suitable ransom medium are, for example, the conventional paint solvents known per se, such as. B. Ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl or ethyl ether acetate, 1-  Methoxypropyl-2-acetate, 3-methoxy-n-butyl acetate, acetone, 2-butanone, 4-methyl-2- pentanone, cyclohexanone, toluene, xylene, chlorobenzene, white spirit, more highly substituted Aromatics, such as those under the names Solventnaphtha®, Sol vesso®, Shellsol®, Isopar®, Nappar® and Diasol® are on the market, are carbonic acid esters, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-ethylene carbonate and 1,2-propylene carbonate, lactones such as β-propiolactone, γ-butyrolactone, ε-caprolactone and ε-methyl caprolactone, but also solvents such as propylene glycol diacetate, diethylene glycol di melthyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl and butyl ether acetate, N-methylpyrrolidone and N-methylcaprolactam, or any mixture such solvents.

Die erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte stellen klare, praktisch farblose Poly­ isocyanatgemische dar, die sich leicht, ohne Einsatz hoher Scherkräfte durch bloßes Einrühren in Wasser dispergieren lassen, wobei zum Erhalten sedimentationsstabiler wäßriger Dispersionen bei einer vorgegebenen Zusammensetzung und Molekular­ gewichtsverteilung der Polyethersegmente bereits ein erheblich niedriger Gesamtge­ halt an Ethylenoxideinheiten ausreicht, als im Falle von wasserdispergierbaren Poly­ isocyanatgemischen des Standes der Technik, die durch Urethanisierung mit Poly­ etheralkoholen der gleichen Zusammensetzung und Molekulargewichtsverteilung hergestellt wurden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet so die Herstellung kristallisationsstabiler hochhydrophiler Polyisocyanate, die sich gegenüber den bisher bekannten, Polyetherurethane enthaltenden Polyisocyanatgemischen bei gleicher oder sogar besserer Wasserdispergierbarkeit durch einen höheren Gehalt an Isocyanatgruppen und eine höhere Funktionalität auszeichnen.The process products according to the invention are clear, practically colorless poly isocyanate mixtures that are easy to use without using high shear forces Allow stirring to disperse in water, to obtain sedimentation stable aqueous dispersions with a given composition and molecular weight distribution of the polyether segments already a significantly lower total stop at ethylene oxide units is sufficient than in the case of water-dispersible poly Isocyanate mixtures of the prior art, which by urethanization with poly ether alcohols of the same composition and molecular weight distribution were manufactured. The method according to the invention thus allows production crystallization-stable, highly hydrophilic polyisocyanates, which are different from the Previously known polyisocyanate mixtures containing polyether urethanes same or even better water dispersibility due to a higher content Characterize isocyanate groups and a higher functionality.

Die hervorragende Dispergierbarkeit bereits bei niedrigen Ethylenoxidgehalten in Verbindung mit hohen NCO-Gehalten und -Funktionalitäten stellt insbesondere für die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische in wäßrigen 2K- PUR-Lacken einen Vorteil dar, da sich auf diese Weise hochvernetzte Beschich­ tungen erhalten lassen, die neben sehr guter Lösemittel- und Chemikalienbestän­ digkeit aufgrund des niedrigen Gehaltes an hydrophilen Gruppen insbesondere eine ausgezeichnete Wasserfestigkeit aufweisen.The excellent dispersibility even at low ethylene oxide contents in Combination with high NCO contents and functionalities is particularly important for the use of the polyisocyanate mixtures according to the invention in aqueous 2K PUR lacquers are an advantage, because in this way highly cross-linked coating can be obtained in addition to very good solvent and chemical resistance  due to the low content of hydrophilic groups have excellent water resistance.

Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische vor der Emulgierung mit weiteren nichthydrophilierten Polyisocyanaten, insbesondere Lackpolyisocyanaten der obengenannten Art, versetzt werden. Dabei werden die Mengenverhältnisse bevorzugt so gewählt, daß die dann resultierenden Polyiso­ cyanatgemische den vorstehend unter a) bis c) genannten Bedingungen entsprechen und somit ebenfalls erfindungsgemäße Polyisocyanatgemische darstellen, da diese im allgemeinen aus Gemischen aus
If appropriate, the polyisocyanate mixtures according to the invention can be mixed with other non-hydrophilized polyisocyanates, in particular lacquer polyisocyanates of the type mentioned above, before emulsification. The proportions are preferably chosen so that the resulting polyiso cyanate mixtures correspond to the conditions mentioned under a) to c) above and thus likewise represent polyisocyanate mixtures according to the invention, since these generally consist of mixtures

  • (i) erfindungsgemäß hydrophil modifizierten Polyisocyanaten und(i) polyisocyanates modified according to the invention and
  • (ii) unmodifizierten Polyisocyanaten der beispielhaft genannten Art bestehen.(ii) there are unmodified polyisocyanates of the type mentioned by way of example.

In solchen Mischungen übernehmen die erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte die Funktion eines Emulgators für den nachträglich zugemischten Anteil an nichthydro­ philen Polyisocyanaten.In such mixtures, the process products according to the invention take over Function of an emulsifier for the subsequently mixed portion of non-hydro phile polyisocyanates.

Die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische stellen wertvolle Ausgangs­ materialien zur Herstellung von Polyurethan-Kunststoffen nach dem Isocyanat- Polyadditionsverfahren dar.The polyisocyanate mixtures according to the invention are valuable starting materials materials for the production of polyurethane plastics according to the isocyanate Polyaddition method.

Hierzu werden die Polyisocyanatgemische vorzugsweise in Form wäßriger Emulsio­ nen eingesetzt, die in Kombination mit in Wasser dispergierten Polyhydroxylverbin­ dungen im Sinne von wäßrigen Zweikomponenten-Systemen zur Umsetzung ge­ bracht werden können.For this purpose, the polyisocyanate mixtures are preferably in the form of aqueous emulsions NEN used in combination with water-dispersed polyhydroxyl in the sense of aqueous two-component systems for implementation ge can be brought.

Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische als Ver­ netzer für in Wasser gelöste oder dispergierte Lackbindemittel oder Lackbindemittel­ komponenten mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, insbeson­ dere alkoholischen Hydroxylgruppen, bei der Herstellung von Beschichtungen unter Verwendung von wäßrigen Beschichtungsmitteln auf Basis derartiger Bindemittel bzw. Bindemittelkomponenten verwendet. Die Vereinigung des Vernetzers, gegebe­ nenfalls in emulgierter Form, mit den Bindemitteln bzw. Bindemittelkomponenten kann hierbei durch einfaches Verrühren vor der Verarbeitung der Beschichtungs­ mittel nach beliebigen Methoden oder auch unter Verwendung von Zweikomponen­ ten-Spritzpistolen erfolgen.The polyisocyanate mixtures according to the invention are particularly preferred as Ver wetting agent for paint binders or paint binders dissolved or dispersed in water Components with groups reactive towards isocyanate groups, in particular their alcoholic hydroxyl groups, in the manufacture of coatings under  Use of aqueous coating compositions based on such binders or binder components used. The association of the crosslinker, given otherwise in emulsified form, with the binders or binder components can be done by simply stirring before processing the coating medium by any method or also using two-component ten spray guns.

In diesem Zusammenhang seien als Lackbindemittel oder Lackbindemittelkompo­ nenten beispielhaft erwähnt: in Wasser gelöste oder dispergierte, Hydroxylgruppen aufweisende Polyacrylate, insbesondere solche des Molekulargewichtsbereichs 1000 bis 10 000, die mit organischen Polyisocyanaten als Vernetzer wertvolle Zweikom­ ponenten-Bindemittel darstellen oder in Wasser dispergierte, gegebenenfalls Urethan-modifizierte, Hydroxylgruppen aufweisende Polyesterharze der aus der Polyester- und Alkydharzchemie bekannten Art. Prinzipiell sind als Reaktionspartner für die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische alle in Wasser gelösten oder dispergierten Bindemittel, die gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen aufweisen, geeignet. Hierzu zählen beispielsweise auch in Wasser dispergierte Polyurethane oder Polyharnstoffe, die aufgrund der in den Urethan- bzw. Harnstoffgruppen vor­ liegenden aktiven Wasserstoffatome mit Polyisocyanaten vernetzbar sind.In this context, as a paint binder or paint binder compo Examples mentioned: hydroxyl groups dissolved or dispersed in water polyacrylates, in particular those of the molecular weight range 1000 up to 10,000, the valuable two-component with organic polyisocyanates as crosslinkers represent component binders or dispersed in water, if appropriate Urethane-modified, hydroxyl-containing polyester resins from the Polyester and alkyd resin chemistry known type. In principle, are as reactants for the polyisocyanate mixtures according to the invention all dissolved in water or dispersed binders which have groups reactive toward isocyanates, suitable. These include, for example, polyurethanes dispersed in water or polyureas, which are present in the urethane or urea groups lying active hydrogen atoms can be crosslinked with polyisocyanates.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung als Vernetzerkomponente für wäßrige Lackbindemittel werden die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische im allge­ meinen in solchen Mengen eingesetzt, die einem Äquivalentverhältnis von NCO- Gruppen zu gegenüber NCO-Gruppen reaktionsfähigen Gruppen, insbesondere alkoholischen Hydroxylgruppen, von 0,5 : 1 bis 2 : 1, entsprechen.In the use according to the invention as a crosslinking component for aqueous The polyisocyanate mixtures according to the invention are generally paint binders mean used in such amounts that an equivalent ratio of NCO Groups to groups which are reactive towards NCO groups, in particular alcoholic hydroxyl groups, from 0.5: 1 to 2: 1, correspond.

Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische in unterge­ ordneten Mengen auch nichtfunktionellen wäßrigen Lackbindemitteln zur Erzielung ganz spezieller Eigenschaften, beispielsweise als Additiv zur Haftverbesserung, zu­ gemischt werden. If appropriate, the polyisocyanate mixtures according to the invention can be found in below ordered quantities of non-functional aqueous paint binders to achieve very special properties, for example as an additive to improve adhesion be mixed.  

Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische auch in mit aus der Polyurethanchemie an sich bekannten Blockierungsmitteln blockierter Form in Kombination mit den obengenannten wäßrigen Lackbindemitteln oder Lackbindemittelkomponenten im Sinne von wäßrigen Einkomponenten-PUR- Einbrennsystemen eingesetzt werden. Geeignete Blockierungsmittel sind beispiels­ weise Malonsäurediethylester, Acetessigester, Acetonoxim, Butanonoxim, ε-Capro­ lactam, 3,5-Dimethylpyrazol, 1,2,4-Triazol, Dimethyl-1,2,4-triazol, Imidazol oder beliebige Gemische dieser Blockierungsmittel.The polyisocyanate mixtures according to the invention can of course also be used in with blocking agents known per se from polyurethane chemistry Form in combination with the above-mentioned aqueous paint binders or Paint binder components in the sense of aqueous one-component PUR Stoving systems are used. Suitable blocking agents are examples as diethyl malonate, acetoacetic ester, acetone oxime, butanone oxime, ε-capro lactam, 3,5-dimethylpyrazole, 1,2,4-triazole, dimethyl-1,2,4-triazole, imidazole or any mixtures of these blocking agents.

Als Untergründe für die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische formulierten wäßrigen Beschichtungen können beliebige Substrate in Betracht, wie z. B. Metall, Holz, Glas, Stein, keramische Materialien, Beton, harte und flexible Kunststoffe, Textilien, Leder und Papier, die vor der Beschichtung gegebenenfalls auch mit üblichen Grundierungen versehen werden können.As substrates for the polyisocyanate mixtures according to the invention Formulated aqueous coatings can be any substrate, such as e.g. B. metal, wood, glass, stone, ceramic materials, concrete, hard and flexible Plastics, textiles, leather and paper, if necessary, before coating can also be provided with conventional primers.

Im allgemeinen besitzen die mit den erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemischen formulierten wäßrigen Beschichtungsmittel, denen gegebenenfalls die auf dem Lack­ sektor üblichen Hilfs- und Zusatzmittel, wie z. B. Verlaufshilfsmittel, Farbpigmente, Füllstoffe, Mattierungsmittel oder Emulgatoren, einverleibt werden können, schon bei Raumtemperaturtrocknung gute lacktechnische Eigenschaften.In general, they have with the polyisocyanate mixtures according to the invention formulated aqueous coating compositions, which may be those on the paint industry-standard auxiliaries and additives, such as. B. flow aids, color pigments, Fillers, matting agents or emulsifiers that can be incorporated, yes good drying properties when dried at room temperature.

Selbstverständlich lassen sie sich jedoch auch unter forcierten Bedingungen bei erhöhter Temperatur bzw. durch Einbrennen bei Temperaturen bis 260°C trocknen.Of course, they can also be used under forced conditions Dry at elevated temperature or by baking at temperatures up to 260 ° C.

Aufgrund ihrer hervorragenden Wasseremulgierbarkeit, die eine homogene, besonders feinteilige Verteilung in wäßrigen Lackbindemitteln ermöglicht, führt die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemische als Vernetzerkom­ ponente für wäßrige Polyurethanlacke zu Beschichtungen mit hervorragenden optischen Eigenschaften, insbesondere hohem Oberflächenglanz, Verlauf und hoher Transparenz. Due to their excellent water emulsifiability, which is a homogeneous, enables particularly fine-particle distribution in aqueous paint binders Use of the polyisocyanate mixtures according to the invention as crosslinking agent component for aqueous polyurethane paints to coatings with excellent optical properties, especially high surface gloss, flow and high Transparency.  

Neben der bevorzugten Verwendung als Vernetzerkomponenten für wäßrige 2K- PUR-Lacke eignen sich die erfindungsgemäßen Polyisocyanatgeinische hervor­ ragend als Vernetzer für wäßrige Dispersionsklebstoffe, Leder- und Textilbeschich­ tungen oder Textildruckpasten, als AOX-freie Papierhilfsmittel oder auch als Zu­ satzmittel für mineralische Baustoffe, beispielsweise Beton- oder Mörtelmassen.In addition to the preferred use as crosslinker components for aqueous 2K The polyisocyanate mixtures according to the invention are particularly suitable for PUR coatings excellent as a crosslinker for aqueous dispersion adhesives, leather and textile coatings tions or textile printing pastes, as AOX-free paper auxiliaries or as additives Substitute for mineral building materials, such as concrete or mortar.

BeispieleExamples

Der Begriff "Allophanatisierungsgrad" bezeichnet im folgenden den aus dem NCO- Gehalt errechenbaren prozentualen Anteil der zu Allophanatgruppen umgesetzten, aus Polyetheralkohol und Polyisocyanat entstandenen Urethangruppen. Alle übrigen Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.The term "degree of allophanatization" in the following denotes that from the NCO Calculable percentage of the proportion of allophanate groups converted urethane groups formed from polyether alcohol and polyisocyanate. The rest Percentages refer to the weight.

Beispiel 1example 1

900 g (4,65 val) eines Isocyanuratgruppen-haltigen Polyisocyanates auf Basis von 1,6-Diisocyanatohexan (HDI) mit einem NCO-Gehalt von 21,7%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,5 (nach GPC), einem Gehalt an monomerem HDI von 0,1% und einer Viskosität von 3000 mPa.s (23°C) werden bei 100°C unter trocke­ nem Stickstoff und Rühren vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 100 g (0,29 val) eines auf Methanol gestarteten, monofunktionellen Polyethylenoxidpolyethers eines mittleren Molekulargewichtes von 350, entsprechend einem NCO/OH-Äquivalent­ verhältnis von 16:1, versetzt und anschließend bei dieser Temperatur weitergerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 2 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von 18,3% gefallen ist. Durch Zugabe von 0,01 g Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat wird die Allophanatisierungsreaktion gestartet. Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsgemisches aufgrund der freiwerdenden Reaktionswärme bis auf 106°C an. Nach Abklingen der Exothermie, etwa 30 min nach Katalysatorzugabe, wird die Reaktion durch Zugabe von 0,01 g Benzoylchlorid abgebrochen und das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt ein erfindungsgemäßes, praktisch farbloses klares Polyisocyanatgemisch mit folgenden Kenndaten vor:
900 g (4.65 eq) of an isocyanurate group-containing polyisocyanate based on 1,6-diisocyanatohexane (HDI) with an NCO content of 21.7%, an average NCO functionality of 3.5 (according to GPC), one The monomeric HDI content of 0.1% and a viscosity of 3000 mPa.s (23 ° C) are introduced at 100 ° C under dry nitrogen and stirring, within 30 min with 100 g (0.29 eq) Methanol started, monofunctional polyethylene oxide polyether with an average molecular weight of 350, corresponding to an NCO / OH equivalent ratio of 16: 1, added and then stirred at this temperature until the NCO content of the mixture after about 2 h to a value corresponding to complete urethanization fell from 18.3%. The allophanatization reaction is started by adding 0.01 g of zinc (II) -2-ethyl-1-hexanoate. The temperature of the reaction mixture rises to 106 ° C. due to the heat of reaction released. After the exotherm subsided, about 30 minutes after the addition of catalyst, the reaction was stopped by adding 0.01 g of benzoyl chloride and the reaction mixture was cooled to room temperature. There is a practically colorless, clear polyisocyanate mixture according to the invention with the following characteristics:

Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 17,2%
NCO-Funktionalität: 3,9
Viskosität (23°C): 3200 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 9,1%
Allophanatisierungsgrad: 92%.
Fixed salary: 100%
NCO content: 17.2%
NCO functionality: 3.9
Viscosity (23 ° C): 3200 mPa.s
Ethylene oxide content: 9.1%
Degree of allophanatization: 92%.

Beispiel 2Example 2

870 g (4,81 val) eines Isocyanuratgruppen-haltigen Polyisocyanates auf Basis von HDI mit einem NCO-Gehalt von 23,2%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,2 (nach GPC), einem Gehalt an monomerem HDI von 0,2% und einer Viskosität von 1200 mPa.s (23°C) werden bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren vorge­ legt, innerhalb von 30 min mit 130 g (0,26 val) eines auf Methanol gestarteten, monofunktionellen Polyethylenoxidpolyethers eines mittleren Molekulargewichtes von 500, entsprechend einem NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 18,5:1, versetzt und anschließend bei dieser Temperatur weitergerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 2 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von 19,1% gefallen ist. Durch Zugabe von 0,01 g Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat wird die Allophanatisierungsreaktion gestartet. Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsgemisches aufgrund der freiwerdenden Reaktionswärme bis auf 109°C an. Nach Abklingen der Exothermie, etwa 20 min nach Katalysatorzugabe, wird die Reaktion durch Zugabe von 0,01 g Benzoylchlorid abgebrochen und das Reaktions­ gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt ein erfindungsgemäßes, farbloses klares Polyisocyanatgemisch mit folgenden Kenndaten vor:
870 g (4.81 eq) of a polyisocyanate containing isocyanurate groups and based on HDI with an NCO content of 23.2%, an average NCO functionality of 3.2 (according to GPC) and a content of monomeric HDI of 0, 2% and a viscosity of 1200 mPa.s (23 ° C) are placed at 100 ° C under dry nitrogen and stirring, within 30 min with 130 g (0.26 val) of a monofunctional polyethylene oxide polyether started on methanol Molecular weight of 500, corresponding to an NCO / OH equivalent ratio of 18.5: 1, added and then stirred further at this temperature until the NCO content of the mixture fell after 19 h to a value corresponding to complete urethanization of 19.1% is. The allophanatization reaction is started by adding 0.01 g of zinc (II) -2-ethyl-1-hexanoate. The temperature of the reaction mixture rises to 109 ° C. due to the heat of reaction released. After the exothermic reaction has subsided, about 20 minutes after the addition of catalyst, the reaction is terminated by adding 0.01 g of benzoyl chloride and the reaction mixture is cooled to room temperature. There is a colorless, clear polyisocyanate mixture according to the invention with the following characteristics:

Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 18,0%
NCO-Funktionalität: 3,5
Viskosität (23°C): 1400 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 12,2%
Allophanatisierungsgrad: 100%.
Fixed salary: 100%
NCO content: 18.0%
NCO functionality: 3.5
Viscosity (23 ° C): 1400 mPa.s
Ethylene oxide content: 12.2%
Degree of allophanatization: 100%.

Beispiel 3Example 3

890 g (2,52 val) eines 70%ig in Butylacetat gelöst vorliegenden Isocyanuratgruppen­ haltigen Polyisocyantes auf Basis von 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato­ methylcyclohexan (IPDI) mit einem NCO-Gehalt von 11,9%, einer mittleren NCO- Funktionalität von 3,3 (nach GPC), einem Gehalt an monomerem IPDI von 0,2% und einer Viskosität von 650 mPa.s (23°C) werden zusammen mit weiteren 47,1 g Butylacetat bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 110 g (0,22 val) eines auf Methanol gestarteten, monofunktionellen Polyethylenoxidpolyethers eines mittleren Molekulargewichtes von 500, entspre­ chend einem NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 11,5 : 1, versetzt und anschließend bei dieser Temperatur weitergerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 2,5 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von 9,7% gefallen ist. Durch Zugabe von 0,02 g Zink-(II)-stearat wird die Allophanatisie­ rungsreaktion gestartet. Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsgemisches aufgrund der freiwerdenden Reaktionswärme bis auf 105°C an. Nach Abklingen der Exothermie, etwa 1 h nach Katalysatorzugabe, wird die Reaktion durch Zugabe von 0,01 g Benzoylchlorid abgebrochen und das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt eine klare farblose Lösung eines erfindungsgemäßen Polyiso­ cyanatgemisches mit folgenden Kenndaten vor:
890 g (2.52 eq) of a 70% isocyanurate group-containing polyisocyanate based on 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato methylcyclohexane (IPDI) with an NCO content of 11.9 %, an average NCO functionality of 3.3 (according to GPC), a content of monomeric IPDI of 0.2% and a viscosity of 650 mPa.s (23 ° C.) together with a further 47.1 g of butyl acetate at 100 ° C submitted under dry nitrogen and stirring, within 30 min with 110 g (0.22 eq) of a monofunctional polyethylene oxide polyether started on methanol with an average molecular weight of 500, corresponding to an NCO / OH equivalent ratio of 11.5: 1, added and then stirred further at this temperature until after about 2.5 h the NCO content of the mixture has dropped to the value of 9.7% corresponding to complete urethanization. The allophanatization reaction is started by adding 0.02 g of zinc (II) stearate. The temperature of the reaction mixture rises to 105 ° C. due to the heat of reaction released. After the exothermic reaction has subsided, about 1 h after the addition of catalyst, the reaction is stopped by adding 0.01 g of benzoyl chloride and the reaction mixture is cooled to room temperature. There is a clear colorless solution of a polyiso cyanate mixture according to the invention with the following characteristics:

Festgehalt: 70%
NCO-Gehalt: 8,9%
NCO-Funktionalität: 3,8
Viskosität (23°C): 700 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 9,8%
Allophanatisierungsgrad: 80%.
Fixed salary: 70%
NCO content: 8.9%
NCO functionality: 3.8
Viscosity (23 ° C): 700 mPa.s
Ethylene oxide content: 9.8%
Degree of allophanatization: 80%.

Beispiel 4Example 4

850 g (2,00 val) eines 60%ig in Butylacetat gelöst vorliegenden Isocyanuratgruppen­ haltigen Polyisocyantes mit aromatisch und aliphatisch gebundenen NCO-Gruppen auf der Basis von 2,4- bzw. 2,6-Diisocyanatotoluol (TDI) und HDI im Verhältnis von 2 : 1 mit einem NCO-Gehalt von 9,9 0/0, einer mittleren NCO-Funktionalität von 4,5 (nach GPC), einem Gesamtgehalt an monomeren Diisocyanaten (TDI und HDI) von 0,2% und einer Viskosität von 2400 mPa.s (23°C) werden zusammen mit weiteren 46,7 g Butylacetat bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren vorgelegt, in­ nerhalb von 30 min mit 70 g (0, 14 val) eines auf Methanol gestarteten, monofunktio­ nellen Polyethylenoxidpolyethers eines mittleren Molekulargewichtes von 500, ent­ sprechend einem NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 14,3 : 1, versetzt und anschlie­ ßend bei dieser Temperatur weitergerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 1 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von 8,1% gefallen ist. Durch Zugabe von 0,01 g Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat wird die Allo­ phanatisierungsreaktion gestartet. Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsge­ misches aufgrund der freiwerdenden Reaktionswärme bis auf 109°C an. Nach Ab­ klingen der Exothermie, etwa 20 min nach Katalysatorzugabe, wird die Reaktion durch Zugabe von 0,01 g Benzoylchlorid abgebrochen und das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt eine klare farblose Lösung eines erfindungsge­ mäßen Polyisocyanatgemisches mit folgenden Kenndaten vor:
850 g (2.00 eq) of a 60% isocyanurate group-containing polyisocyanate containing aromatic and aliphatic bound NCO groups based on 2,4- or 2,6-diisocyanatotoluene (TDI) and HDI in the ratio of 2: 1 with an NCO content of 9.9 0/0, an average NCO functionality of 4.5 (according to GPC), a total content of monomeric diisocyanates (TDI and HDI) of 0.2% and a viscosity of 2400 mPa.s (23 ° C) are presented together with a further 46.7 g of butyl acetate at 100 ° C under dry nitrogen and stirring, within 30 minutes with 70 g (0.14 val) of a monofunctional polyethylene oxide polyether started on methanol an average molecular weight of 500, corresponding to an NCO / OH equivalent ratio of 14.3: 1, and then stirred further at this temperature until the NCO content of the mixture after about 1 h to a value of 8 corresponding to complete urethanization , 1% has fallen. The allophanation reaction is started by adding 0.01 g of zinc (II) -2-ethyl-1-hexanoate. The temperature of the reaction mixture rises to 109 ° C. due to the heat of reaction released. After the exothermic reaction has subsided, about 20 minutes after the catalyst has been added, the reaction is terminated by adding 0.01 g of benzoyl chloride and the reaction mixture is cooled to room temperature. There is a clear colorless solution of a polyisocyanate mixture according to the invention with the following characteristics:

Festgehalt: 60%
NCO-Gehalt: 7,6%
NCO-Funktionalität: 5,6
Viskosität (23°C): 2600 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 6,8%
Allophanatisierungsgrad: 83%.
Fixed salary: 60%
NCO content: 7.6%
NCO functionality: 5.6
Viscosity (23 ° C): 2600 mPa.s
Ethylene oxide content: 6.8%
Degree of allophanatization: 83%.

Beispiel 5 (Vergleich, analog EP-B 540 985, Ausführungsbeispiele)Example 5 (comparison, analogous to EP-B 540 985, exemplary embodiments)

900 g (4,65 val) des in Beispiel 1 beschriebenen Isocyanuratgruppen-haltigen Poly­ isocyanates auf Basis von HDI werden bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 100 g (0,29 val) des in Beispiel 1 be­ schriebenen Polyetheralkohols versetzt und bei dieser Temperatur weiter gerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 2 h auf den einer vollständigen Urethani­ sierung entsprechenden Wert von 18,3% gefallen ist. Nach Abkühlen auf Raum­ temperatur liegt ein farbloses, klares Polyisocyanatgemisch mit folgenden Kenndaten vor:
900 g (4.65 eq) of the isocyanurate group-containing poly isocyanate based on HDI described in Example 1 are placed at 100 ° C. under dry nitrogen and stirring, within 30 min with 100 g (0.29 eq) of the in Example 1 be described polyether alcohol added and stirred at this temperature until the NCO content of the mixture has dropped to about 18 h to a value corresponding to a complete urethane. After cooling to room temperature, there is a colorless, clear polyisocyanate mixture with the following characteristics:

Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 18,3%
NCO-Funktionalität: 3,3
Viskosität (23°C): 3100 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 9,1%
Allophanatisierungsgrad: 0%.
Fixed salary: 100%
NCO content: 18.3%
NCO functionality: 3.3
Viscosity (23 ° C): 3100 mPa.s
Ethylene oxide content: 9.1%
Degree of allophanatization: 0%.

Beispiel 6 (Vergleich, analog EP-B 540 985, Ausführungsbeispiele)Example 6 (comparison, analogous to EP-B 540 985, exemplary embodiments)

860 g (4,44 val) des in Beispiel 1 beschriebenen Isocyanuratgruppen-haltigen Polyisocyanates auf Basis von HDI werden bei 100°C unter trockenem Stickstoff und Rühren vorgelegt, innerhalb von 30 min mit 140 g (0,40 val) des in Beispiel 1 beschriebenen Polyetheralkohols versetzt und bei dieser Temperatur weiter gerührt, bis der NCO-Gehalt der Mischung nach etwa 2 h auf den einer vollständigen Urethanisierung entsprechenden Wert von 16,8% gefallen ist. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur liegt ein farbloses, klares Polyisocyanatgemisch mit folgenden Kenndaten vor:
860 g (4.44 eq) of the isocyanurate group-containing polyisocyanate based on HDI described in Example 1 are initially introduced at 100 ° C. under dry nitrogen and with stirring, within 30 min with 140 g (0.40 eq) of the in Example 1 The polyether alcohol described is added and stirring is continued at this temperature until the NCO content of the mixture has dropped to 16.8%, corresponding to complete urethanization, after about 2 hours. After cooling to room temperature, there is a colorless, clear polyisocyanate mixture with the following characteristics:

Festgehalt: 100%
NCO-Gehalt: 16,8%
NCO-Funktionalität: 3,2
Viskosität (23°C): 3200 mPa.s
Ethylenoxidgehalt: 12,7%
Allophanatisierungsgrad: 0%.
Fixed salary: 100%
NCO content: 16.8%
NCO functionality: 3.2
Viscosity (23 ° C): 3200 mPa.s
Ethylene oxide content: 12.7%
Degree of allophanatization: 0%.

Beispiel 7 (Herstellung von Emulsionen)Example 7 (Preparation of Emulsions)

75 g des erfindungsgemäßen Polyisocyanatgemisches aus Beispiel 1 werden in einem Erlenmeyerkolben mit 175 g entionisiertem Wasser versetzt und durch leichtes Rüh­ ren von Hand in eine feinteilige, blaustichige Emulsion überführt. Die Emulsion ist nach einer Standzeit von 24 h noch stabil und zeigt keinerlei Ausfällungen oder Bodensatz.75 g of the polyisocyanate mixture according to the invention from Example 1 are in one Erlenmeyer flask mixed with 175 g of deionized water and gently stirred by hand into a fine, bluish emulsion. The emulsion is after a standing time of 24 h still stable and shows no precipitation or Sediment.

Zum Vergleich werden 75 g des Polyisocyanatgemisches aus Beispiel 5 in einem Erlenmeyerkolben mit 175 g entionisiertem Wasser versetzt und 5 min auf dem Mag­ netrührer mit 900 U/min gerührt. Dabei entsteht trotz Anwendung höherer Scher­ kräfte lediglich eine sehr grobteilige, nur wenig stabile Emulsion, in der sich bereits nach einer Standzeit von 2 h ein dicker weißer Bodensatz gebildet hat.For comparison, 75 g of the polyisocyanate mixture from Example 5 are combined in one Erlenmeyer flask mixed with 175 g of deionized water and 5 min on the Mag stirred with 900 U / min. This creates higher shear despite the application forces only a very coarse-grained, only slightly stable emulsion that already contains has formed a thick white sediment after a standing time of 2 h.

Der Vergleich zeigt, daß das erfindungsgemäß hergestellte Polyisocyanatgemisch aus Beispiel 1 gegenüber einem gemäß der Lehre der EP-B 540 985 hergestellten Polyisocyanatgemisch gleicher Bruttozusammensetzung, bei dem die Polyetherketten ausschließlich über Urethanbindungen mit dem Polyisocyanat verknüpft sind, eine deutlich bessere Dispergierbarkeit und gleichzeitig eine höhere NCO-Funktionalität aufweist.The comparison shows that the polyisocyanate mixture produced according to the invention is composed of Example 1 compared to one produced according to the teaching of EP-B 540 985 Polyisocyanate mixture of the same gross composition, in which the polyether chains are linked to the polyisocyanate exclusively via urethane bonds, one  significantly better dispersibility and at the same time higher NCO functionality having.

Beispiel 8 (erfindungsgemäße Verwendung)Example 8

100 Gew.-Teile einer wäßrigen, Colöser-freien, hydroxyfunktionellen Polyacrylatdis­ persion mit einem Festkörpergehalt von 43% und einem OH-Gehalt von 2,5%, be­ zogen auf Festharz, im wesentlichen bestehend aus 48,0% Methylmethacrylat, 27,4% n-Butylacrylat, 21,6% Hydroxy-C3-alkylmethacrylat (Anlagerungsprodukt von Propylenoxid an Methacrylsäure) und 3,0% Acrylsäure, werden mit 0,5 Gew.- Teilen eines handelsüblichen Entschäumers (Foamaster TCX, Henkel) gemischt. Die Zubereitung ist unbegrenzt lagerstabil.100 parts by weight of an aqueous, cosolvent-free, hydroxy-functional polyacrylate dispersion with a solids content of 43% and an OH content of 2.5%, based on solid resin, consisting essentially of 48.0% methyl methacrylate, 27.4 % n-butyl acrylate, 21.6% hydroxy-C 3 -alkyl methacrylate (adduct of propylene oxide with methacrylic acid) and 3.0% acrylic acid are mixed with 0.5 part by weight of a commercially available defoamer (Foamaster TCX, Henkel). The preparation has an unlimited shelf life.

Dem obengenannten Ansatz setzt man 15,5 Gew.-Teile des erfindungsgemäßen Poly­ isocyanates aus Beispiel 1 zu (entsprechend einem Äquivalentverhältnis von Iso­ cyanatgruppen zu alkoholischen Hydroxylgruppen von 1 : 1) und homogenisiert durch intensives Rühren (2000 U/min). Anschließend wird der Festkörpergehalt durch Zugabe von Wasser auf 40% eingestellt.15.5 parts by weight of the poly according to the invention are used in the above-mentioned approach isocyanates from Example 1 to (corresponding to an equivalent ratio of Iso cyanate groups to alcoholic hydroxyl groups of 1: 1) and homogenized by intensive stirring (2000 rpm). Then the solids content adjusted to 40% by adding water.

Die Verarbeitungszeit des applikationsfertigen, also gemischten, Ansatzes beträgt ca. 3 Stunden. Der in einer Naßfilm-Schichtdicke von 150 µm (ca. 60 µm trocken) auf­ getragene Film erscheint direkt nach dem Auftrag nahezu transparent mit leicht gelb­ lichem Schimmer (Tyndall-Effekt). Bei Raumtemperatur beträgt die Zeit bis zur Staubtrocknung weniger als 30 min, bis zur Drucktrocknung ca. 1 bis 1,5 Stunden. Ein zweiter gleicher Filmaufzug wurde unter forcierten Bedingungen (30 min/60°C) getrocknet. Man erhält jeweils einen hochglänzenden, völlig klaren und transparenten Lackfilm mit den folgenden Eigenschaften:
The processing time of the ready-to-use, i.e. mixed, batch is approx. 3 hours. The film applied in a wet film thickness of 150 µm (approx. 60 µm dry) appears almost transparent with a slightly yellowish shimmer immediately after application (Tyndall effect). At room temperature, the time to dust drying is less than 30 minutes, to pressure drying approx. 1 to 1.5 hours. A second identical film winding was dried under forced conditions (30 min / 60 ° C). A high-gloss, completely clear and transparent lacquer film is obtained with the following properties:

Zum Vergleich wird aus 100 Gew.-Teilen der oben beschriebenen hydroxyfunk­ tionellen Polyacrylatdispersion und 15,8 Gew.-Teilen des Polyisocyanates gemäß EP-B 540 985 aus Beispiel 6 (entsprechend einem Äquivalentverhältnis von Iso­ cyanatgruppen zu alkoholischen Hydroxylgruppen von 1:1) nach dem oben be­ schriebenen Verfahren ein Lack hergestellt.For comparison, 100 parts by weight of the hydroxyfunk described above tional polyacrylate dispersion and 15.8 parts by weight of the polyisocyanate EP-B 540 985 from Example 6 (corresponding to an equivalent ratio of Iso cyanate groups to alcoholic hydroxyl groups of 1: 1) according to the above the procedure described a varnish.

Die Verarbeitungszeit des applikationsfertigen Ansatzes beträgt ca. 3 Stunden. Der in einer Naßfilm-Schichtdicke von 150 µm (ca. 60 µm trocken) aufgetragene Film er­ scheint direkt nach dem Auftrag milchig-weiß. Bei Raumtemperatur beträgt die Zeit bis zur Staubtrocknung ca. 1 Stunde, bis zur Drucktrocknung ca. 2 bis 3 Stunden. Ein analog hergestellter Filmaufzug wurde unter forcierten Bedingungen (30 min/60°C) getrocknet. In beiden Fällen erhält man leicht trübe Lackfilme mit folgenden Eigen­ schaften:
The processing time of the ready-to-use approach is approx. 3 hours. The film applied in a wet film thickness of 150 µm (approx. 60 µm dry) appears milky white immediately after application. At room temperature, the time to dust drying is approx. 1 hour, to pressure drying approx. 2 to 3 hours. An analog film produced was dried under forced conditions (30 min / 60 ° C). In both cases you get slightly cloudy paint films with the following properties:

Der Vergleich zeigt, daß das erfindungsgemäß hergestellte Polyisocyanat aus Beispiel 1 mit einem niedrigeren Gehalt an hydrophilen Ethylenoxideinheiten eine bessere Dispergierbarkeit aufweist als ein aus den gleichen Rohstoffen hergestelltes wasserdispergierbares Polyisocyanat des Standes der Technik (Beispiel 6) und infolgedessen völlig transparente Lackfilme liefert. Aufgrund des höheren NCO-Ge­ haltes und insbesondere der höheren Funktionalität des erfindungsgemäßen Poly­ isocyanates zeigen die damit erhaltenen Lackfilme darüberhinaus eine erheblich höhere Lösemittel- und Wasserbeständigkeit.The comparison shows that the polyisocyanate produced according to the invention consists of Example 1 with a lower content of hydrophilic ethylene oxide units has better dispersibility than one made from the same raw materials water-dispersible polyisocyanate of the prior art (Example 6) and consequently provides completely transparent paint films. Due to the higher NCO Ge halt and in particular the higher functionality of the poly according to the invention Isocyanates also show the lacquer films obtained with them considerably higher resistance to solvents and water.

Beispiel 9 (erfindungsgemäße Verwendung)Example 9

100 Gew.-Teile einer wäßrigen, Colöser-freien hydroxyfunktionellen Polyacrylatdis­ persion mit einem Festkörpergehalt von 44% und einem OH-Gehalt von 3,0%, be­ zogen auf Festharz, im wesentlichen bestehend aus 44,9% Methylmethacrylat, 26,1% n-Butylacrylat, 25,9% Hydroxy-C3-alkylmethacrylat (Anlagerungsprodukt von Propylenoxid an Methacrylsäure und 3,1% Acrylsäure, werden mit 0,5 Gew.- Teile eines handelsüblichen Entschäumers (Foamaster TCX, Henkel) gemischt. Die Zubereitung ist unbegrenzt lagerstabil.100 parts by weight of an aqueous, cosolvent-free, hydroxy-functional polyacrylate dispersion with a solids content of 44% and an OH content of 3.0%, based on solid resin, consisting essentially of 44.9% methyl methacrylate, 26.1% n-Butyl acrylate, 25.9% hydroxy-C 3 -alkyl methacrylate (adduct of propylene oxide with methacrylic acid and 3.1% acrylic acid) are mixed with 0.5 part by weight of a commercially available defoamer (Foamaster TCX, Henkel). The preparation is unlimited storage stability.

Dem obengenannten Ansatz setzt man 22,7 Gew.-Teile einer 80%igen Lösung des erfindungsgemäßen Polyisocyanates aus Beispiel 2 in Dipropylenglykoldimethyl­ ether zu (entsprechend einem Äquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen zu alkoho­ lischen Hydroxylgruppen von 1 : 1) und homogenisiert durch intensives Rühren (2000 U/min). Anschließend wird durch Zugabe von Wasser ein Festkörpergehalt von 40 Gew.-% eingestellt.The above approach is 22.7 parts by weight of an 80% solution of Polyisocyanates according to the invention from Example 2 in dipropylene glycol dimethyl ether too (corresponding to an equivalent ratio of isocyanate groups to alcohol hydroxyl groups of 1: 1) and homogenized by intensive stirring (2000 rpm). Then a solid content is obtained by adding water of 40% by weight.

Die Verarbeitungszeit des applikationsfertigen, also gemischten, Ansatzes beträgt ca. 3 Stunden. Der in einer Naßfilm-Schichtdicke von 150 µm (ca. 60 µm trocken) auf­ getragene Film erscheint direkt nach dem Auftrag nahezu transparent mit leicht gelb­ lichem Schimmer (Tyndall-Effekt). Bei Raumtemperatur beträgt die Zeit bis zur Staubtrocknung ca. 1 Stunde, bis zur Drucktrocknung ca. 2 bis 3 Stunden. Ein zwei­ ter gleicher Filmaufzug wurde unter forcierten Bedingungen (30 min/60°C) getrock­ net. In beiden Fällen erhält man einen hochglänzenden, völlig klaren und transpa­ renten Lackfilm mit folgenden Eigenschaften:
The processing time of the ready-to-use, i.e. mixed, batch is approx. 3 hours. The film applied in a wet film thickness of 150 µm (approx. 60 µm dry) appears almost transparent with a slightly yellowish shimmer immediately after application (Tyndall effect). At room temperature, the time to dust drying is approx. 1 hour, to pressure drying approx. 2 to 3 hours. A second same film lift was dried under forced conditions (30 min / 60 ° C). In both cases, you get a high-gloss, completely clear and transparent paint film with the following properties:

Claims (13)

1. Wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische auf Basis aliphatischer, cyclo­ aliphatischer, araliphatischer und/oder aromatischer Diisocyanate mit
  • a) einer mittleren Isocyanatfunktionalität von mindestens 2,0
  • b) einem Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekularge­ wicht = 42) von 5,0 bis 25,0 Gew.-% und
  • c) einem Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylen­ oxideinheiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von 2 bis 50 Gew.-%, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 5 bis 35 Ethylenoxideinheiten enthalten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polyetherketten zu mindestens 60 mol-% über Allophanatgruppen mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diiso­ cyanaten aufgebauten Polyisocyanatmolekülen verknüpft sind.
1. Water-dispersible polyisocyanate mixtures based on aliphatic, cyclo aliphatic, araliphatic and / or aromatic diisocyanates
  • a) an average isocyanate functionality of at least 2.0
  • b) a content of isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) from 5.0 to 25.0% by weight and
  • c) a content of ethylene oxide units bound within polyether chains (calculated as C 2 H 2 O; molecular weight = 44) of 2 to 50% by weight, the polyether chains containing on average 5 to 35 ethylene oxide units,
characterized in that the polyether chains are linked to at least 60 mol% via allophanate groups with two polyisocyanate molecules each composed of at least two diisocyanates.
2. Wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische auf Basis aliphatischer und/oder cycloaliphatischer Diisocyanate mit
  • a) einer mittleren Isocyanatfunktionalität von 2,3 bis 9,9,
  • b) einem Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekularge­ wicht = 42) von 6,0 bis 22,5 Gew.-% und
  • c) einem Gehalt an innerhalb von Polyetherketten gebundenen Ethylen­ oxideinheiten (berechnet als C2H2O; Molekulargewicht = 44) von 5 bis 40 Gew.-%, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 7 bis 30 Ethylenoxideinheiten enthalten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polyetherketten zu mehr als 60 mol-% über Allophanatgruppen mit jeweils zwei, jeweils aus mindestens zwei Diisocya­ naten aufgebauten Polyisocyanatmolekülen verknüpft sind.
2. Water-dispersible polyisocyanate mixtures based on aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates
  • a) an average isocyanate functionality of 2.3 to 9.9,
  • b) a content of isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) from 6.0 to 22.5% by weight and
  • c) a content of ethylene oxide units bound within polyether chains (calculated as C 2 H 2 O; molecular weight = 44) of 5 to 40% by weight, the polyether chains containing on average 7 to 30 ethylene oxide units,
characterized in that the polyether chains are linked to more than 60 mol% via allophanate groups with two polyisocyanate molecules each composed of at least two diisocyanates.
3. Wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Polyetherketten zu mehr als 60 mol-% über Allophanat­ gruppen mit jeweils zwei Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocyanat­ molekülen verknüpft sind.3. Water-dispersible polyisocyanate mixtures according to claim 1, characterized ge indicates that the polyether chains to more than 60 mol% over allophanate groups each with two isocyanurate polyisocyanate molecules are linked. 4. Wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Polyetherketten zu mehr als 80 mol-% über Allophanat­ gruppen mit jeweils zwei Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocyanat­ molekülen mit ausschließlich aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebun­ denen Isocyanatgruppen verknüpft sind.4. Water-dispersible polyisocyanate mixtures according to claim 1, characterized ge indicates that the polyether chains to more than 80 mol% over allophanate groups each with two isocyanurate polyisocyanate molecules with exclusively aliphatic and / or cycloaliphatic bound which isocyanate groups are linked. 5. Verfahren zur Herstellung von wasserdispergierbaren Polyisocyanatge­ mischen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • A) eine Polyisocyanatkomponente einer mittleren Funktionalität von 2,0 bis 5,0, mit einem Gehalt an aliphatisch, cycloaliphatisch, aralipha­ tisch und/oder aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 8,0 bis 27,0 Gew.-% und einem Gehalt an monomeren Diisocyanaten von weniger als 1 Gew.-% mit
  • B) einem einwertigen, im statistischen Mittel von 5 bis 35 Ethylenoxid­ einheiten aufweisenden Polyalkylenoxidpolyetheralkohol
unter Einhaltung eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von 6 : 1 bis 400:1 so miteinander umsetzt, daß mindestens 60% der durch NCO/OH-Reaktion primär gebildeten Urethangruppen zu Allophanatgruppen weiterreagieren, wobei die Mengenverhältnisse der genannten Ausgangsverbindungen so ge­ wählt werden, daß die resultierenden Umsetzungsprodukte den in Anspruch 1 unter a) bis c) genannten Bedingungen entsprechen.
5. A process for the preparation of water-dispersible Polyisocyanatge mix according to claim 1, characterized in that
  • A) a polyisocyanate component with an average functionality of 2.0 to 5.0, containing aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatically bound isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) from 8.0 to 27.0% by weight .-% and a content of monomeric diisocyanates of less than 1 wt .-%
  • B) a monovalent polyalkylene oxide polyether alcohol which has a statistical average of 5 to 35 ethylene oxide units
while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of 6: 1 to 400: 1 so that at least 60% of the urethane groups primarily formed by the NCO / OH reaction continue to react to allophanate groups, the proportions of the starting compounds mentioned being chosen so that the resulting reaction products correspond to the conditions mentioned in claim 1 under a) to c).
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • A) eine Polyisocyanatkomponente einer mittleren Funktionalität von 2,3 bis 4,5, mit einem Gehalt an aliphatisch und/oder cycloaliphatisch ge­ bundenen Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 14,0 bis 24,0 Gew.-% und einem Gehalt an monomeren Diisocyanaten von weniger als 0,5 Gew.-% mit
  • B) einem einwertigen, im statistischen Mittel von 7 bis 30 Ethylenoxid­ einheiten aufweisenden Polyalkylenoxidpolyetheralkohol
unter Einhaltung eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von 8 : 1 bis 140 : 1 so miteinander umsetzt, daß mindestens 60% der durch NCO/OH-Reaktion primär gebildeten Urethangruppen zu Allophanatgruppen weiterreagieren, wobei die Mengenverhältnisse der genannten Ausgangsverbindungen so ge­ wählt werden, daß die resultierenden Umsetzungsprodukte den in Anspruch 2 unter a) bis c) genannten Bedingungen entsprechen.
6. The method according to claim 5, characterized in that one
  • A) a polyisocyanate component with an average functionality of 2.3 to 4.5, containing aliphatic and / or cycloaliphatic bound isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) from 14.0 to 24.0% by weight and a content of monomeric diisocyanates of less than 0.5 wt .-%
  • B) a monovalent polyalkylene oxide polyether alcohol which has a statistical average of 7 to 30 ethylene oxide units
while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of 8: 1 to 140: 1 so that at least 60% of the urethane groups primarily formed by NCO / OH reaction continue to react to allophanate groups, the proportions of the starting compounds mentioned being selected so that the resulting reaction products correspond to the conditions mentioned in claim 2 under a) to c).
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyiso­ cyanatkomponente A) ein Isocyanuratgruppen aufweisendes Polyisocyanat auf Basis von 1,6-Diisocyanatohexan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-iso­ cyanatomethylcyclohexan und/oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan einsetzt.7. The method according to claim 5, characterized in that as a polyiso cyanate component A) isocyanurate polyisocyanate based on 1,6-diisocyanatohexane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-iso cyanatomethylcyclohexane and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane starts. 8. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umset­ zung in Gegenwart eines die Bildung von Allophanatgruppen beschleunigen­ den Katalysators durchführt.8. The method according to claim 5, characterized in that the implementation in the presence of an accelerate the formation of allophanate groups performs the catalyst. 9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Allopha­ natisierungskatalysator organische Zinkverbindungen einsetzt. 9. The method according to claim 8, characterized in that one as Allopha natisation catalyst uses organic zinc compounds.   10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Allopha­ natisierungskatalysator Zink-(II)-n-octoat, Zink-(II)-2-ethyl-1-hexanoat und/oder Zink-(II)-stearat einsetzt.10. The method according to claim 8, characterized in that one as Allopha natization catalyst zinc (II) n-octoate, zinc (II) -2-ethyl-1-hexanoate and / or zinc (II) stearate. 11. Verwendung der Polyisocyanatgemische gemäß Anspruch 1 als Ausgangs­ komponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen.11. Use of the polyisocyanate mixtures according to claim 1 as a starting point component in the production of polyurethane plastics. 12. Verwendung der Polyisocyanatgemische gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Überzügen.12. Use of the polyisocyanate mixtures according to claim 1 for the preparation of coatings. 13. Verwendung der Polyisocyanatgemische gemäß Anspruch 1 als Vernetzer­ komponente für wasserlösliche oder -dispergierbare Lackbindemittel oder Lackbindemittelkomponenten bei der Herstellung von Überzügen unter Ver­ wendung von wäßrigen Beschichtungsmitteln auf Basis derartiger Bindemittel oder Bindemittelkomponenten.13. Use of the polyisocyanate mixtures according to claim 1 as a crosslinking agent component for water-soluble or -dispersible paint binders or Paint binder components in the manufacture of coatings under Ver Use of aqueous coating compositions based on such Binder or binder components.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007063027A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Basf Se Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
US7553902B2 (en) 2002-08-15 2009-06-30 Basf Aktiengesellschaft Water-emulsifiable isocyanates having improved properties
EP2368926A1 (en) 2010-03-25 2011-09-28 Basf Se Water-emulsifiable isocyanates with improved characteristics
WO2014177421A1 (en) 2013-05-02 2014-11-06 Basf Se Water-emulsifiable isocyanates for coatings having an improved gloss
US9683127B2 (en) 2012-09-28 2017-06-20 Basf Se Water-emulsible isocyanates having improved gloss

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4136618A1 (en) * 1991-11-07 1993-05-13 Bayer Ag Water-dispersible polyisocyanate mixtures

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7553902B2 (en) 2002-08-15 2009-06-30 Basf Aktiengesellschaft Water-emulsifiable isocyanates having improved properties
WO2007063027A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Basf Se Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
US7943682B2 (en) 2005-12-01 2011-05-17 Basf Aktiengesellschaft Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
EP2368926A1 (en) 2010-03-25 2011-09-28 Basf Se Water-emulsifiable isocyanates with improved characteristics
US9683127B2 (en) 2012-09-28 2017-06-20 Basf Se Water-emulsible isocyanates having improved gloss
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