DE3416365C2

DE3416365C2 - Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen und deren Verwendung als Bindemittel für lufttrocknende Lacke und Farben

Info

Publication number: DE3416365C2
Application number: DE3416365A
Authority: DE
Inventors: Hansjörg Dr. Graz Aigner; Bertram Dr. Zückert
Original assignee: Vianova Resins AG
Current assignee: Allnex Austria GmbH
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1984-05-03
Publication date: 1986-10-23
Also published as: IT8421306A1; IT1180178B; HU199164B; ATA212183A; AT377777B; HUT36164A; IT8421306A0; DE3416365A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen für lufttrocknende Lacke mit verbesserter Lagerbeständigkeit bei tiefen Temperaturen, wobei die Harzkomponenten, nämlich (A) 25-25 Gew.-% eines acrylmodifizierten und Polyäthylenglykol enthaltenden Alkydharzes und (B) 55-75 Gew.-% eines tertiäre Aminogruppen aufweisenden urethanmodifizierten Alkydharzes, partiell mit Diisocyanaten verknüpft werden.

Description

bei 50 bis 100° C in Gegenwart von maximal 20 Gew.-°/o organischer Lösungsmittel (bezogen auf Festharz) mischt, die Carboxylgruppen der Mischung in einer maximal 15 Säurezahleinheiten in mg KOG/g entsprechenden Menge unter Amin- und/oder Ammonium-Salzbildung neutralisiert und anschließend die Mischung in Wasser emulgiert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponenten (A) und (B) vor der partiellen Neutralisation der Säuregruppen in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels bei 90 bis 110° C mit 1,5 bis 10 Millimol pro 100 g Festharz eines aromatischen und/oder aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanates umsetzt und das Lösungsmittel vor der Neutralisation und Emulgierung durch Vakuumdestillation entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit 2,0 bis 6,0 Millimol Diisocyanat pro 100 g Festharz umsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Toluylendiisocyanat als Diisocyanat umsetzt.

4. Verwendung der nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 hergestellten wäßrigen Alkydharzemulsicnen als Bindemittel zur Herstellung von lufttrocknenden Lacken und Farben.

Die DE-OS 32 19 413 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen, wobei man

(A) 25 bis 45 Gew.-% eines acrylmodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, welches neben anderen Acryl- und/oder Vinylmonomeren 4 bis 10 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und 7 bis 13Gew.-% eines Polyäthylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 500 bis 5 000 enthält und eine Säurezahl zwischen 25 und 70 mg KOH/g sowie eine Grenzviskositätszahl (gemessen in Chloroform bei 20°C) von 9 bis 12 ml/g aufweist mit

(B) 55 bis 75 Gew.-% eines urethanmodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, welches tertiäre Aminogruppen entsprechend einer Aminzahl von 3 bis 25 mg KOH/g gebunden enthält und eine Grenzviskositätszahl zwischen 8 und 16 ml/g (gemessen in Chloroform bei 2O⁰C) aufweist, bei

50 bis 100°C in Gegenwart von maximal 20Gew.-% organischer Lösungsmittel (bezogen auf Festharz)

ίο mischt die Carboxylgruppen der Mischung in einer maximal 15 Säurezahleinheiten in mg KOH/g entsprechenden Menge unter Amin- und/oder Ammoniumsalzbildung neutralisiert und die Mischung in Wasser emulgiert.

Obwohl es möglich ist, mit den anspruchsgemäß hergestellten Alkydharzemulsionen lufttrocknende Lacke und Farben mit ausgezeichneten Eigenschaften herzustellen, hat es sich als gravierender Nachteil herausgestellt, daß die Kältebeständigkeit der Emulsionen bereits bei Temperaturen um — 5^CC mangelhaft ist und die Emulsionen bei mehrmaligem Unterschreiten dieser Temperatur nicht mehr verarbeitbar sind. Durch diesen Mangel sind sowohl beim Transport als auch bei der Lagerung besondere Vorkehrungen notwendig.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß dieser Mangel bei einer bereits geringfügigen Verknüpfung der Komponenten mittels Diisocyanaten beseitigt werden kann und die in dieser Weise erhaltenen Produkte auf —25°C abgekühlt werden können, ohne daß beim Wiedererwärmen Änderungen in der Qualität der Emulsionen festgestellt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponenten (A) und (B) vor der partiellen Neutralisation der SäuregFuppen in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels bei 90 bis 110°C mit 1,5 bis 10 Millimol pro 100 g Festharz eines aromatischen und/oder aliphatischen und/ oder cycloaliphatischen Diisocyanates umsetzt und das Lösungsmittel vor der Neutralisation und Emulgierung durch Vakuumdestillation entfernt. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der hergestellten Alkydharzemulsionen als Bindemittel zur Herstellung von lufttrocknenden Lacken und Farben.

Es war nicht vorherzusehen, daß eine partielle Verknüpfung bereits in dem angegebenen Ausmaß eine wesentliche Verbesserung der Kältebeständigkeit ergibt. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Produkten bleiben auch nach mehrmaligen Abkühlen der Emulsion auf

so —25° C die ursprünglichen Eigenschaften in vollem Umfang erhalten. Durch das geringe Ausmaß der Modifikation ist auch keine Veränderung der ursprünglichen lacktechnischen Eigenschaften, insbesondere der Pigmentbenetzung gegeben.

Die Komponenten (A) und (B) werden entsprechend den in der DE-OS 32 19 413 gemachten Angaben hergestellt, wobei das bei der Herstellung der Komponente (B) eingesetzte inerte Lösungsmittel im Ansatz verbleibt. Nach Mischen der beiden Komponenten wird der Ansatz auf ca. bü"C erwärmt und bei dieser Temperatur das Diisocyanat, vorzugsweise verdünnt mit weiterem inerten Lösungsmittel, unter Steigerung der Temperatur auf ca. 100°C langsam zugegeben. Die Reaktion wird durch Rühren bei dieser Temperatur vervollständigt.

Die Menge des eingesetzten Diisocyanates beträgt 1,5 bis 10 Millimol Diisocyanat pro 100 g Festharz. Vorzugsweise beträgt die Diisocyanatmenge 2,0 bis 6,0 Mil-

limol/lOOg Festharz. Als Diisocyanat wird bevorzugt Toluylendiisocyat (TDI, handelsübliches Isomerengemisch) eingesetzt Es können aber auch aliphatische, wie Hexamethylendiisocyanat oder cycloaliphatische Diisocyanate, wie Isophorondiisocyanat eingesetzt werden.

Nach der Isocyanatreaktion wird das Lösungsmittel schonend, am besten durch Vakuumdestillation entfernt Der Ansatz wird dann, wie im Stammpatent angegeben, partiell neutralisiert und, gegebenenfalls nach Zugabe eines wassertoleranten Hilfslösungsmittels, in Wasser emulgiert

Die Verarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen erfolgt ebenfalls in der in der DE-OS 32 19 413 angegebenen Weise.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern. Alle Teil- oder Prozentangaben beziehen sich aui Gewichtseinheiten, sofern nichts anderes angegeben ist Die angegebenen Grenzviskositätszahlen wurden in Chloroform (CHF) oder Dimethylformamid (DMF) bei 20⁰C bestimmt und in ml/g angegeben.

Beispiel

eines aus der erfindungsgemäß hergestellten Alkydharzemulsion hergestellten Weißlackes bzw. einer Korrosionsschutzgrundierung ergibt keine nennenswerten Unterschiede zum Vergleichsmuster gemäß DE-OS 32 19 413.

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Komponente (A): Gemäß der DE-OS 32 19 413 wird ein acrylmodifiziertes Alkydharz aus den folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: Teil 1: 120TIe PÄ 1, 110 TIe Pentaerythrit, 120 TIe p-tert-Butylbenzoesäure, 20TIe Leinölfettsäure, 0,5 Kalziumoctoat (4% Ca), 0,25TIe Zinkoctoal (8% Zn); Teil 2: 40TIe dehydratisierte Rizinusölfettsäure, 30 TIe Leinölfettsäure, 35 TIe Phthalsäureanhydrid, 10 TIe Tetrahydrophthalsäuranhydrid; Teil 3: 250TIe Copolymerisat C 3 und 60TIe Leinölfettsäure. Die Reaktion wird bei einer Säurezahl von 36 mg KOH/g und einer GrezviskositätEzahl von 8,5 ml/g(CHF,20°C) beendet

Komponente (B): Als Komponente (B) wird das Zwischenprodukt UH 2 des Stammpatentes als 60%ige Lösung in Toluol eingesetzt

Erfindungsgemäße Herstellung einer Alkydharzemulsion: 40TIe der Komponente (A)/100% und 100 TIe Komponente (B)/6O°/oig in Toluol werden bei 6O⁰C gemischt. Dann werden 0,5TIe (= 2,9 Millimol/ 100 g Festharz) TDI (verdünnt mit 3 Tlen Toluol) zugegeben und die Masse auf 100⁰C erhitzt. Nach einer Reaktionszeit von 6 Stunden liegt die Grenzviskositätszahl bei 10,9 ml/g und die Säurezahl bei 14 mg KOH/g. Anschließend werden unter Vakuum |8 TIe Toluol abdestilliert. Nach Zugabe von 15 Tlen Äthylenglykolmonobutyläther wird unter Vakuum weiter bis auf einen Festkörpergehalt von 87% eingeengt. Nach Kühlen auf 70° C werden 1,44TIe TEA und 0,63TIe DMEA zugefügt. Nach 30 Minuten wird die Temperatur auf 6O⁰C gesenkt und 105TIe deionisiertes Wasser unter kräftigem Rühren innerhalb 60 Minuten zugegeben. Die fertige Emulsion hat einen Festkörpergehalt von 45 Gew.-°/o, einen pH-Wert von 9,5 und eine Viskosität von 3,7 Pa · s (BROOKFIELD RVT, Spindel 5, 100 U/ min, 20⁰C). '

Prüfung der erfindungsgemäß hergestellten Emulsion

Die Emulsion wird jeweils 24 Stunden bei — 25° C und weitere 24 Stunden bei Zimmertemperatur gelagert (1 Zyklus). Als Vergleich dient eine Emulsion gemäß Beispiel 1 der DE-OS 32 19 413. Nach 3 Zyklen zeigt die erfindungsgemäß hergestellte Emulsion keine Veränderung, während die Vergleichsemulsion koaguliert ist.

Die Prüfung auf Lagerstabilität sowie die Prüfung

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Alkydharzemulsionen, wobei man

(A) 25 bis 45 Gew.-% eines acrylmodifzierten luftgetrocknenden Alkydharzes, welches neben anderen Acryl- und/oder Vinylmonome? en 4 bis 10 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und 7 bis 13Gew.-% eines Polyäthylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 500 bis 5 000 enthält und eine Säurezahl zwischen 25 und 70 mg KOH/g sowie eine Grenzviskositätszahl (gemessen in Chloroform bei 20⁰C) von 9 bis 12 ml/g aufweist, mit

(B) 55 bis 75Gew.-% eines urethanmodifizierten lufttrocknenden Alkydharzes, welches tertiäre Aminogruppen entsprechend einer Aminzahl von 3 bis 25 mg KGH/g gebunden enthält und eine Grezviskositätszahl zwischen 8 und 16 ml/g (gemessen in Chloroform bei 20° C) aufweist,