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Verwendung eines Isocyanatgruppen enthaltenden
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Copolymerisats Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung
eines Isocyanatgruppen enthaltenden Copolymerisats in Kombinatiön mit niedermolekularen
Di- und/oder Polyolen als Bindemittel für Polyurethanlacke.
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Copolymerisate, die Vinylisocyanat einpolymerisiert enthalten, und
als Polyurethanlacke verwendet werden, sind bekannt. So beschreiben J.T.X. Woo und-D;H.
Heinert in Journal Coating Technology 49, No. 632, S. 82 ft. Polyurethanlacke auf
Basis eines Vinylisocyanat/Vinylchlorid/-Vinylacetatterpolymeren, eines Vinylchlorid/Vinylisocyanatcopolymeren,
oder eines Vinylidenchlorid/Vinylchlorid/-Vinylisocyanatterpolymeren, die mit Wasser
oder Ethylenglykol vernetzt werden. Die Lichtbeständigkeit und die hydrolytische
Beständigkeit dieser Polyurethanlacke ist aufgrund der gewählten Comomonomeren Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid oder Vinylacetat unzureichend. Eine Verwendung derartiger Mischpolymerisate
für Polyurethanlacke mit hoher Witterungsbeständigkeit und guter -Hydrolysebeständigkeit
kommt daher nicht in Frage. Insbesondere die Verwendung derartiger Mischpolymerisate
als Bindemittel für Autoreparaturlacke ist wegen der genannten Mängel nicht möglich.
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Als Polyisocyanate für hochwitterungsbeständige und hydrolyseständige
Polyurethanlacke werden meist Umsetzungsprodukte aus aliphatischen Diisocyanten
wie Isophorondiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat mit einem Unterschuß an Wasser
oder Di-, Tri- und/oder Polyolen verwendet. Derartige Produkte enthalten jedoch
noch immer etwas Diisocya-
naht, welches als Ausgangsprodukt verwendet
wurde Diese als Ausgangsprodukte verwendeten Diisocyanate sind toxikologisch sehr
bedenklich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verwendung eines Isocyanatgruppen
enthaltenden Copolymerisats in Kombination mit niedermolekularen Di- und/oder Polyolen
als Bindemittel für Polyurethanlacke aufzuzeigen, die eine hohe Witterungsbeständigkeit
und eine gute Hydrolysebeständigkeit aufweisen. Überraschenderweise gelang dies
durch die Verwendung von Isocyanatgruppen enthaltenden Copoly merisaten, die ein
N(1-alkenyl)isocyanat als Comonomer einpolymerisiert enthalten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die ATerwendung eines Isocyanatgruppen
enthaltenden Copolymerisats aus (I) 5 bis 60 Gew.-% eines N(l-alkenyl)lsocyanats
und (II) 95 bis 40 Gew.-% mindestens eines Esters der Acryl säure oder Methacrylsäure
mit einem 1 bis 20 Sohlen° stoffatome enthaltenden Monoalkohol, wobei bis zu 50
Gew.-% der Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure durch eine oder mehrere weitere,
damit copolymerisierbare, von (I) verschiedene olefinisch ungesättigte Verbindungen,
die keine OH-, CH-, NH- oder SH^aclden Gruppen enthalten, ersetzt sein können, mit
der Maßgabe, daß die Summe der unter (I) und (II) genannten Prozentzahlen 100 ist,
und das Copolymerisat ein mittleres Molekulargewicht von 500 bis 10 000 aufweist,
in Kombination mit niedermolekularen Di- und/oder Polyolen als Bindemittel für Polyurethanlacke.
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'Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung dieser
Copolymerisate in Kombination mit niedermolekularen Di- AndXoder Polyolen als Bindemittel
für Autoreparaturlacke.
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Als Komponente (II) des erfindungsgemäß zu verwendenden Copolymerisats
werden vorzugsweise Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit einem 1 bis 20
Kohlenstoffatome enthaltenden Monoalkohol verwendet.
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Zu den Aufbaukomponenten der erfindungsgemäß zu verwendenden Isocyanatgruppen
enthaltenden Copolymerisate ist im einzelnen folgendes auszuführen: (I) Als N(1-alkenyl)isocyanat
(I) können Isocyanate mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkenylgruppe verwendet
werden, wie Vinylisocyanat, Propenylisocyanat und Isopropenylisocyanat. Die Menge
an einpolymerisiertem N(1-alkenyl)isocyanat beträgt 5 bis 60, vorzugsweise 10 bis
40 Gew.-%. Besonders bevorzugt sind Copolymerisate mit 15 bis 35 Gew.-% Vinyl-,
Propenyl- oder Isopropenylisocyanat.
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(II) Als Ester der Acrylsäure und Methacrylsäure mit 1 bis 20 Kohlenstoffatome
enthaltenden Monoalkoholen können z.B. verwendet werden Methyl-, Ethyl-, Propyl-,
Butyl-, 2-Ethylhexyl- oder Lauryl-acrylat oder -methacrylat, sowie Acrylsäure- und
Methacrylsäureester mit 3 bis 20 Kohlenstoffatome enthaltenden Monoalkoholen, die
Ether- oder Thioethergruppen enthalten wie z.B. Methylglykol(meth)acrylat oder Methyldiglykol-(meth)acrylat.
Diese Acrylsäure- oder Methacrylsäureester können bis zu 50 Gew.-% durch eine oder
mehrere weitere, damit copolymerisierbare olefinisch ungesättigte Verbindungen,
die keine OH-, CH-, NII- oder
SH-acide Gruppen enthalten, ersetzt
sein wie z.B.
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durch Acrylnitril, Methacrylnitril, Dihydrodicyclopentadienylacrylat,
Vinylether wie Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylpropylether, Vinylisobutylether,
Vinyl-2-ethylhexylether, Vinyloctadecylether, Vinylpropionat oder Vinylbenzoat,
Maleinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Diester der Maleinsäure, Itaconsäure,
Citraconsäure oder Mesaconsäure mit gegebenenfalls Ether- oder Thioethergruppen
enthaltenden Monoalkoholen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Maleinsäuredimethylester,
-diethylester, -dipropylester, -dibutylester, -di-2-ethylhexylester oder -dilaurylester,
Crotonsäureester mit 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthaltenden Monoalkoholen, wie Crotonsäuremethyl-,
-ethyl-, propyl-, -butyl-, -2-ethylhexyl- oder -laurylester, heterocyclische N-Vinylverbindungen
wie N-Vinyl-pyrrol, N-Vinylpyrrolidin, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyl-l,2,3,4-tetrahydrochinolin,
N-Vinylpiperidin, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylcarbazol, N-Vinylimldazol, N-Vinyl-2-methyl--imidazolß
Vinylaromaten wie Styrol, p-tert.-Butylstyrol, Vinyltoluol, d,Methylstyrol, Monoolefine
mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen wie Propen, Buten, Penten, Hexen, Isobutylen und
Diolefine wie Butadien und Isopren, sowie Acrylsäure- und Methacrylsäureester mit
Monoalkoholen der allgemeinen Formel
worin R1CnH2n-R2, R3 = -CnH2n + 1 und n = 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 8 bedeutet,
'schen
Eigenschaften, wie einer hohe Pendelhärte, einer guten Elastizität, guter Zähigkeit
und Abriebfestigkeit, sowie guten elektrischen Eigenschaften, einer guten Chemikalienbeständigkeit
und einer guten HydrolysebestEndigkeit. Die lacktechnischen Eigenschaften können
durch die Wahl der Comonomeren bei der Polymerisation nach Wunsch modifiziert und
damit auf den Jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt werden.
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Die in den Beispielen angegebenen Teile und Prozente sind, soweit
nicht anders angegeben, Gewichtsteile und Gewichtsprozente.
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1. Copolymerisate Copolymerisat 1 Zu einer Vorlage aus 317,2 Teilen
Toluol werden bei 75°C unter Stickstoff eine Mischung aus 75 Teilen Vinylisocyanat,
135 Teilen Methylmethacrylat, 30 Teilen 2-Ethylhexylacrylat, 6 Teilen Diisopropylxanthogendisulfid
und 81 Teilen Toluol innerhalb einer Stunde und eine Lösung von 12 Teilen Azobisisobutyronitril
in 51,6 Teilen Aceton innerhalb von 3 Stunden gleichmäßig zudosiert. Es wird eine
Stunde bei 750C nachpolymerisiert, dann werden dreimal mit stündlichem Abstand 1,5
Teile Azobisisobutyronitril zugegeben. Es wird nochmals eine Stunde bei 750C nachpolymerisiert
und anschließend unter Vakuum aufkonzentriert.
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Man erhält eine klare Lösung eines Copolymerisats mit einem Feststoffgehalt
von 59,3 %. Das Copolymerisat weist einen NCO-Wert von 10,1 % und einen K-Wert nach
Fikentscher von 18,2 auf.
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Copolymerisat 2 Zu einer Vorlage aus 333,5 Teilen Toluol werden bei
750C unter Stickstoff eine Mischung aus 60 Teilen Vinylisocyanat, 120 Teilen Methylmethacrylat,
120 Teilen 2-Ethylhexylacrylat, 6 Teilen Diisopropylxanthogendlsulfid und 65 Teilen
Toluol innerhalb einer Stunde und eine Lösung von 12 Teilen Azobisisobutyronitril
in 51,6 Teilen Aceton innerhalb 3 Stunden gleichmäßig zudosiert. Es wird eine Stunde
bei 750C nachpolymerisiert, dann werden dreimal mit stündlichem Abstand 1,5 Teile
Azobisisobutyronitril zugegeben. Es wird nochmals eine Stunde bei 750C nachpolymerisiert
und anschließend unter Vakuum aufkonzentriert. Man erhält eine klare Lösung eines
Copolymerisats mit einem Feststoffgehalt von 60,1 %. Das Copolymerisat weist einen
NCO-Wert von 6,2 % und einen K-Wert von 16,9 auf.
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II. erfindungsgemäße Verwendung: Die Copolymerisate 1 und 2 wurden
in Kombination mit Butandiol-1,2 und 1,2-Propylenglykol als Polyurethanlacke geprüft.
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Die Mischungsverhältnisse und die Lackeigenschaften sind in der folgenden
Tabelle aufgeführt.
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Tabelle Copoly- Vernetzer Mischungsver- Einbrenn- Schicht- Pendel-1)
Erichsen-2) Gitter-3) merisat hältnis Co- bed. dicke härte tiefung schnitt Nr. polymerisat/
Vernetzer in Gew.% [min/0°] [µm] [sec] [mm] 1 Butandiol 20/1,3 30/50 33 168 8,0
1-2 1 1,2-Propylenglycol 20/1,1 30/50 30 158 7,9 1-2 2 Butandiol 20/0,8 30/50 30
102 9,9 2 2 1,2-Propylenglycol 20/0,7 30/50 32 100 9,5 2 1) DIN 53 157 2) DIN 53
156 3) DIN 53 151