DE69925634T2

DE69925634T2 - Lufttrocknende beschichtungs-zusammensetzung basierend auf polyesteramid

Info

Publication number: DE69925634T2
Application number: DE69925634T
Authority: DE
Inventors: Antonius Rudolfus VAN BENTHEM; Jochum Beetsma; Adriaan Dick PONS; Lambert Grootoonk; Johan Wolff
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: EP1141151B1; ATE296867T1; AU1585900A; EP1141151A1; WO2000032708A1; DE69925634D1; DK1141151T3; ES2242434T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Polymer und eine lufttrocknende Beschichtungszusammensetzung, die dieses Polymer umfaßt.
Lufttrocknende Beschichtungen werden in den Protokollen der International Conference in Organic Coatings vom 7. bis 11. Juli 1997, Seiten 295–303 offenbart. Die Einschränkungen der Emission von Lösungsmitteln in Anstrichfarben macht die Notwendigkeit für umweltfreundliche Systeme wichtig. Für industrielle Anwendungen sind Pulverbeschichtungen und Systeme auf Wasserbasis die attraktivste Alternative und werden bereits verwendet. Für landwirtschaftliche Zwecke besteht eine begrenzte Akzeptanz für Systeme auf Wasserbasis. In diese Anmeldung werden die Beschichtungen mit verbesserter Haltbarkeit mehr und mehr als eine Alternative zu den traditionellen Systemen akzeptiert, nicht nur wegen ihrer technischen Leistung und wirtschaftlichen Vorteile, sondern ebenso wegen ihrer Auswirkung auf die Umwelt.
Es ist ein Gegenstand der Erfindung, ein Polymer bereitzustellen, das zu Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis, mit hohem Feststoffgehalt oder auf Wasserbasis mit einem ausreichend harten Film, der nach dem Lufttrocknen erhalten wurde, und außerdem mit einer Kombination von wünschenswerten Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungstypen, wie beispielsweise Flexibilität, Außenbeständigkeit, Haftung, schnelles Trocknen, hoher Feststoffgehalt und frühzeitige Härte, führt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyesteramid ist, das mindestens zwei Carboxylalkylamidgruppen enthält, die von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₈)-Carbonsäure pro Molekül abgeleitet sind.
Die Carboxyalkylamidgruppe kann folgendermaßen dargestellt werden:
worin
H, (C₁-C₂₀)-(Cyclo)alkyl oder (C₆-C₁₀)-Aryl
B = (C₂-C₂₄), gegebenenfalls substituiert, Aryl- oder (Cyclo)alkyl-aliphatischer zweiwertiger Rest, und
worin
von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₈)-Carbonsäure abgeleitet ist,
R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander gleich oder verschieden, H, ein (C₆-C₁₀)-Aryl- oder ein (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest oder
sein können.
Das Polyesteramid führt zu gehärteten Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis, mit hohem Feststoffgehalt oder auf Wasserbasis mit einer guten Leistung in bezug auf beispielsweise Verträglichkeit gegen organische Lösungsmittel, Flexibilität, Außenbeständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, frühzeitige Härte, hohe Endhärte und gutes Durchtrocknen in dicken Schichten.
Diese Beschichtungen können in breiten Anwendungsbereichen verwendet werden.
Die Grundierungen, die das erfindungsgemäße Polymer umfassen, zeigen eine hohe Härte, eine gute Haftung, eine gute Flexibilität, eine gute Mahlbarkeit und gute Überdeckungseigenschaften.
Die Deckschichten, die das erfindungsgemäße Polymer umfassen, zeigen beispielsweise eine hohe Härte, eine frühzeitige Härte, eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Flexibilität.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Jodzahl des Polymers zwischen 30 und 210 g I₂/100 g Polymer (gemäß ASTM D-1059/85) und stärker bevorzugt zwischen 50 und 120.
Die Säurezahl liegt im allgemeinen zwischen 0 und 40 mg KOH/g Harz und vorzugsweise zwischen 5 und 10 mg KOH/g Harz für Harze auf Lösungsmittelbasis und vorzugsweise zwischen 5 und 40 mg KOH/g Harz für Emulsionen auf Wasserbasis.
Vorzugsweise ist die Aminzahl niedriger als 3 mg KOH/g Harz und vorzugsweise niedriger als 1.
Die Öllänge liegt im allgemeinen zwischen 10 und 80% und vorzugsweise zwischen 30 und 70%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polyesteramid ein Polymer gemäß Formel (I):
worin
H, (C₁-C₂₀)-(Cyclo)alkyl oder (C₆-C₁₀)-Aryl
oder OH,
B = (C₂-C₂₄), gegebenenfalls substituiert, Aryl- oder (Cyclo)alkyl-aliphatischer zweiwertiger Rest,
X² = H, X¹ OR
worin
von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₈)-Carbonsäure abgeleitet ist,
R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander gleich oder verschieden, H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest oder CH₂-OX² sein können.
Die gewichtsmittlere Molekularmasse des Polymers liegt im allgemeinen zwischen 800 und 100,000 und vorzugsweise zwischen 2000 g/mol und 60.000 g/mol.
Die zahlenmittlere Molekularmasse liegt im allgemeinen zwischen 600 und 50.000 und vorzugsweise zwischen 1000 und 20.000.
Die ungesättigte Carboxyalkylamidfunktionalität, die von der ungesättigten Carbonsäure abgeleitet ist, liegt im allgemeinen zwischen 2 und 250 und vorzugsweise zwischen 2 und 50.
Die Hydroxyalkylamidfunktionalität ist im allgemeinen niedriger als 50, stärker bevorzugt niedriger als 20.
Das Verhältnis der Hydroxylalkylamidendgruppen : Carboxyalkylamidendgruppen liegt im allgemeinen zwischen 0,001 : 1 und 10 : 1 und stärker bevorzugt zwischen 0,01 : 1 und 1 : 1.
Die Funktionalität soll als Durchschnittszahl der reaktiven Gruppen von dem in Frage kommenden Typ pro Molekül in der Polymerzusammensetzung verstanden werden.
Die bevorzugten ungesättigten Carbonsäuren sind ungesättigte Monocarbonfettsäuren.
Geeignete ungesättigte Fettsäuren weisen im allgemeinen 10 bis 28 Kohlenstoffatome auf. Beispiele von nützlichen ungesättigten Fettsäuren sind dehydratisierte Rizinusölfettsäure, Linolsäure und Linolensäure. Beispiele von nützlichen natürlichen Ölfettsäuren sind Tallölfettsäure, Sonnenblumenölfettsäure, Maisölfettsäure, Baumwollsamenölfettsäure, Erdnußölfettsäure, Leinölfettsäure, Sojabohnenölfettsäure, Rapsölfettsäure, Reisschalenölfettsäure, Saflorölfettsäure und Sesamölfettsäure. Gemische von ungesättigten Fettsäuren können ebenso verwendet werden.
Dimere mit etwa 36 bis etwa 44 Kohlenstoffatomen und Trimere mit etwa 44 bis etwa 66 Kohlenstoffatomen können ebenso in geringen Mengen verwendet werden.
Im allgemeinen können weniger als 20% der Carboxyalkylamidgruppen von α,β-ungesättigten Säuren, aromatischen Säuren oder gesättigten aliphatischen Säuren abgeleitet werden.
Beispiele von α,β-ungesättigten Säuren sind (Meth)acrylsäure, Crotonsäure und Monoester oder Monoamide von Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure und Dihydrodicyclopentadienylmaleat.
Geeignete gesättigte aliphatische Säuren sind beispielsweise 2-Ethylhexansäure, Laurinsäure, Versaticsäure und Stearinsäure.
Geeignete aromatische Säuren sind beispielsweise Benzoesäure und tertiäre Butylbenzoesäure.
Z kann mit beispielsweise Estergruppen, Ethergruppen, Amidgruppen und Alkoholgruppen substituiert sein.
Beispiele von Hydroxy-funktionellen Fettsäuren sind 12-Hydroxystearinsäure und Rizinusölsäure.
Die R-Gruppen können zusammen oder mit nachbarständigen Kohlenstoffatomen einen Teil einer Cycloalkylgruppe bilden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer ein Polymer gemäß Formel (II):
worin
H, (C₁-C₂₀)-(Cyclo)alkyl oder (C₆-C₁₀)-Aryl
oder OH,
B = (C₂-C₂₀), gegebenenfalls substituiert, Aryl- oder (Cyclo)alkyl-aliphatischer zweiwertiger Rest,
X² = H, X¹ OR
worin
von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₈)-Carbonsäure abgeleitet ist,
R³ = H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-Alkylrest und
R⁶ = H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-Alkylrest.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die ungesättigte Carboxyalkylamidfunktionalität ≥ 5, und das Polymer kann durch die Formel (III) dargestellt werden:
B = (C₂-C₁₂), gegebenenfalls substituiert, Aryl- oder (Cyclo)alkyl-aliphatischer zweiwertiger Rest,
X² = H, X¹ OR
worin
von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₈)-Carbonsäure abgeleitet ist,
R³ = H oder (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest und
R⁶ = H oder (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest.
Vorzugsweise sind R³ und R⁶ (C₁-C₄)-Alkyl.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind R³ und R⁶ Methyl oder Ethyl.
B kann gesättigt oder ungesättigt sein.
B kann beispielsweise mit einer (C₁-C₁₂)-Alkylgruppe, die gesättigt oder ungesättigt sein kann, substituiert sein. Vorzugsweise wird C₁ verwendet.
B kann beispielsweise ein (Methyl-)1,2-ethylen-, (Methyl-)1,2-ethyliden-, 1,3-Propylen-, (Methyl-)1,2-cyclohexyl-, (Methyl-)1,2-phenylen-, 1,3-Phenylen-, 1,4-Phenylen-, 2,3-Norbornyl-, 2,3-Norbornen-5-yl- und/oder (Methyl-)1,2-cyclohex-4-enylrest sein.
In Abhängigkeit der gewählten Ausgangsmonomere können die Variablen B, R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ in dem Molekül oder Gemisch aus Molekülen so ausgewählt werden, daß sie gleich oder unterschiedlich pro Variable sind.
Die Polymerzusammensetzung, die in der Erfindung angewendet wird, ist im allgemeinen eine Zusammensetzung, umfassend höhere oder niedere Oligomere, die normalerweise weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 30 Gew.-% der Oligomere mit einem Molekulargewicht von kleiner als 600 enthalten.
Das Polymer kann beispielsweise in einem Zweischrittverfahren erhalten werden, bei dem die Reaktion eines cyclischen Anhydrids mit einem Alkanolamin bei einer Temperatur zwischen beispielsweise 20°C und 150°C verursacht wird, um ein β-Hydroxyalkylamid zu bilden, wobei danach bei Temperaturen zwischen beispielsweise 120°C und 180°C ein Polyesteramid durch Polykondensation erhalten wird, wobei Wasser durch Destillation entfernt wird. In dem zweiten Schritt werden Fettsäuren zugegeben, wonach die Veresterung mit den β-Hydroxyalkylamidgruppen des Polyesteramids stattfindet.
Das Polymer kann ebenso in einem Einschrittverfahren hergestellt werden, in dem das Anhydrid, Amin und die Fettsäure zusammen zu dem gewünschten Produkt polykondensiert werden.
Die Reaktion findet vorzugsweise mit einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise Xylol statt.
Die Entfernung von Wasser durch Destillation kann beispielsweise bei 1 bar oder azeotrop stattfinden.
Das cyclische Anhydrid ist vorzugsweise ein Anhydrid gemäß Formel (IV):
worin B die oben spezifizierte Bedeutung aufweist.
Beispiele von geeigneten cyclischen Anhydriden sind Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, 5-Norbornen-2,3-dicarbonsäureanhydrid, Norbornen-2,3-dicarbonsäureanhydrid, maleinisierter C₁-C₁₀-Alkylester von ungesättigten Fettsäuren, 2-Dodecen-1-yl-bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, (Methyl)bernsteinsäureanhydrid, (C₆-C₁₈)-Alkenylbernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, 4-Methylphthalsäureanhydrid, 4-Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und 4-Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid.
Das Alkanol ist vorzugsweise ein Alkanolamin gemäß Formel (V):
worin:
oder (C₁-C₂₀)(Cyclo)alkyl, und
R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander gleich oder verschieden, H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest oder CH₂-OH sein können.
Das Alkanolamin kann ein Monoalkanolamin, ein Dialkanolamin, ein Trialkanolamin oder ein Gemisch davon sein.
Wenn Monoalkanolamine in einer der möglichen Polymersynthesen verwendet werden, können lineare Polymere mit einer Funktionalität von 2 erhalten werden. In Abhängigkeit der gewünschten Anwendung kann ein lineares oder ein gänzlich oder teilweise verzweigtes Polymer ausgewählt werden, wobei in dem Fall der Verzweigungsgrad über die ausgewählten Alkanolamine eingestellt werden kann.
Wenn eine stark verzweigte Struktur mit einer hohen Funktionalität gewünscht ist, werden Di- oder Trialkanolamine als die Ausgangsverbindung verwendet.
Beispiele von geeigneten Monoalkanolaminen sind Ethanolamin, 1-(M)ethylethanolamin, n-Butylethanolamin, 1-(M)ethylisopropanolamin, Isobutanolamin, β-Cyclohexanolamin, n-Butylisopropanolamin und Isopropanolamin.
Beispiele von geeigneten Dialkanolaminen sind 3-Amino-1,2-propandiol, 2-Amino-1,3-propandioldiisobutanolamin(bis-2-hydroxy-1-butyl)amin, Di-β-cyclohexanolamin und Diisopropanolamin(bis-2-hydroxy-1-propyl)amin.
Ein geeignetes Trialkanolamin ist beispielsweise Tris(hydroxymethyl)aminomethan.
Vorzugsweise wird ein β-Alkyl-substituiertes β-Hydroxyalkylamin verwendet. Beispiele sind (Di)isopropanolamin, Cyclohexylisopropanolamin, 1-(M)ethylisopropanolamin, (Di)isobutanolamin, Di-β-cyclohexanolamin und/oder n-Butylisopropanolamin.
Dies führte zu Polymerzusammensetzungen mit verbesserter Hydrolysebeständigkeit.
Am stärksten bevorzugt werden Diisopropanolamin und Diisobutanolamin verwendet.
Das Anhydrid : Alkanolamin-Äquivalentverhältnis liegt im allgemeinen zwischen 1,0 : 1,0 und 1,0 : 1,8. Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen 1 : 1,02 und 1 : 1,5.
Zusätzlich zu β-Carboxyalkylamidgruppen kann das Polymer ebenso β-Hydroxyalkylamid- und Carboxylgruppen in Mengen zwischen 0,01 und 2,0 mg Äquivalent/g Polymer enthalten. Die Zahl an Carbonsäuren und β-Hydroxyalkylamidgruppen kann durch das Verhältnis der unterschiedlichen Ausgangsmaterialien und durch den Umwandlungsgrad kontrolliert werden.
Wenn Carboxylgruppen vorliegen, können sie in einem anschließenden Schritt mit Verbindungen reagieren, die eine oder mehrere Gruppen enthalten, die mit Carbonsäure reagieren können, wie beispielsweise Epoxygruppen oder β-Hydroxyalkylamidgruppen. Die Menge an Carbonsäure in der endgültigen lufttrocknenden Zusammensetzung liegt zwischen 0,01 und 0,5 mg Äquivalent/g Polymer und vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,25.
Wenn OH-Gruppen vorliegen, können sie in einem anschließenden Schritt mit einer Verbindung reagieren, die mit Hydroxylgruppen, wie beispielsweise Isocyanat und Anhydriden, reagieren kann.
Das Verhältnis von Hydroxyalkylamidendgruppen zu Carboxyalkylamidendgruppen liegt im allgemeinen zwischen 1 : 1000 und 5 : 1 und vorzugsweise zwischen 1 : 100 und 3 : 1.
Aufgrund von Nebenreaktionen während der Herstellung des Polymers ist es möglich, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung ebenso beispielsweise sekundäre Amingruppen mit der Formel (VI) enthält:
worin:
H, (C₁-C₂₀)(Cyclo)alkyl oder (C₆-C₁₀)Aryl, und
R¹, R², R³, R⁴ unabhängig voneinander gleich oder verschieden, H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest sein können, und R⁵, R⁶ außerdem CH₂OH sein können.
Wenn Amine vorliegen, können sie in einem anschließenden Schritt mit einer Verbindung reagieren, die mit Amingruppen, beispielsweise Isocyanaten, Epoxiden, Carbonsäuren oder Anhydriden reagieren kann.
Vorzugsweise liegen weniger als 0,1 mVal Amin/g Harz nach der Modifikationsreaktion vor, um ein lufttrocknendes Polymer mit guten Trocknungseigenschaften zu erhalten. Stärker bevorzugt liegen weniger als 0,01 mVal Amin/g Harz vor.
Der Verzweigungsgrad und die Funktionalität des Polymers hängen von den Ausgangsmaterialien und dem Molekulargewicht des Polymers ab. Molekulargewichte von höher als 5000 und die Verwendung von Di- und/oder Trialkanolaminen führen im allgemeinen zu stark verzweigten Strukturen mit einer Carboxyalkylfunktionalität von ≥ 10.
Das Polymer kann mit beispielsweise Trocknern, Lösungsmitteln, Additiven, Pigmenten, reaktiven Verdünnungsmitteln, Streckmitteln und Füllstoffen vereinigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Polyesteramid durch die Reaktion einer mehrwertigen Carbonsäure und einem Alkanolamin erhalten, um ein Hydroxylalkylamid zu bilden, wonach das Polyesteramid durch Polykondensation erhalten wird.
Vorzugsweise ist die mehrwertige Carbonsäure eine Dicarbonsäure.
Im allgemeinen ist die angewendete Carbonsäure nicht in der Lage, ein cyclisches Anhydrid zu bilden.
Geeignete Dicarbonsäuren umfassen beispielsweise Isophthalsäure, Terephthalsäure, cis- und trans-Hexahydroterepthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, 4,4-Oxybisbenzoesäure, 3,6-Dichlorphthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Tetrabromphtalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäure, Phthalsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure, Adipinsäure, Diglykolsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Glutarsäure, Malonsäure, Dodecenylbernsteinsäure, 1,9-Nonandicarbonsäure und Maleinsäure oder ihre Gemische, wie beispielsweise ein Gemisch, enthaltend Terephthalsäure, Isophthalsäure und/oder Adipinsäure. Menge an Säuren von Tri- oder höher funktionellen Carbonsäuren können in Kombination mit einem Dialkanolamin verwendet werden. Es ist ebenso möglich, beispielsweise mehr als 20 Gew.-% der Gesamtmenge an Tri- oder höheren Säuren in Kombination mit mindestens 20 Gew.-% (in bezug auf die Gesamtmenge an Alkanolaminen) Monoalkanolamin anzuwenden. Geeignete Tricarbonsäuren umfassen beispielsweise Trimellithsäure, Zitronensäure und 1,3,5-Benzoltricarbonsäure.
Das Alkanolamin kann ein β-substituiertes Alkanolamin, beispielsweise ein β-Alkyl-substituiertes Alkanolamin, sein.
Geeignete β-Alkyl-substituierte β-Alkanolamine sind beispielsweise Diisopropanolamin, Cyclohexylisopropanolamin, N-(M)ethylisopropanolamin, Diisobutanolamin, Di-β-cyclohexanolamin und/oder n-Butylisopropanolamin. Am stärksten bevorzugt werden Diisopropanolamin und/oder Diisobutanolamin angewendet.
Das Äquivalentverhältnis von Dicarbonsäure : Alkanolamin liegt im allgemeinen zwischen 1 : 1,3 und 1 : 2.
Das Verfahren kann bei einer Temperatur zwischen 120°C und 200°C, einem Druck zwischen 0 und 5 × 10⁵ Pa angewendet werden, und kann in Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel angewendet werden.
In einer lufttrocknenden Beschichtungszusammensetzung kann das Polymer als die einzige Bindemittelkomponente verwendet werden, und kann ebenso in den gewünschten Mengen zusammen mit dem Polymer des Standes der Technik, das in lufttrocknenden Beschichtungszusammensetzungen angewendet wird, wie beispielsweise Alkydharze, verwendet werden. Die Menge des erfindungsgemäßen Polymers im Vergleich zu dem Gesamtgewicht der verwendeten Bindemittelpolymere liegt normalerweise zwischen 1 und 80 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 5 und 50 Gew.-%.
Es ist möglich, beispielsweise eine lufttrocknende Zusammensetzung mit hohem Feststoffgehalt mit erhöhter Härte unter Verwendung von beispielsweise 5 bis 20% des vorliegenden Polyesteramids in Kombination mit einem Alkydharz mit hohem Feststoffgehalt zu erhalten.
Die Polyesteramidharze mit beispielsweise ungesättigten Fettsäuregruppen, Maleatgruppen, Fumaratgruppen und/oder (Meth)acrylatgruppen können ebenso in strahlungshärtbaren Beschichtungen angewendet werden. Sie sind für Lacke auf Holz, Kunststoffe, Metall und Papier mit verbesserter Haftung geeignet. Sie sind ebenso beispielsweise als Pigementbenetzungsmittel für UV-Flexotinten geeignet.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen können beispielsweise auf Metall, Holz, Ziegel, Beton und Böden aufgetragen werden.
US-A-5053463 und US-A-5124433 offenbaren Alkydharze, die mit einer Alkohol-Säure-Reaktion erhalten wurden, während sich die vorliegende Anmeldung auf ein Polyesteramid richtet, das mit einer Amin-Säure-Reaktion erhalten wurde. Bei der Alkohol-Säure-Reaktion gemäß US-A-5053463 und US-A-5124433 liegt das Amin nur in einer relativ geringen Menge vor, während bei der Amin-Säure-Reaktion gemäß der vorliegenden Anmeldung das Amin im Überschuß vorliegt. US-A-5053463 und US-A-5124433 offenbaren kein Dialkanolamid als eine Ausgangsverbindung für das Polymer. Das Verfahren gemäß US-A-5053463 und US-A-5124433 führt nicht zu einem Polyesteramid gemäß der vorliegenden Anmeldung, und US-A-5053463 und US-A-5124433 offenbaren kein Polyesteramid gemäß der vorliegenden Anmeldung.
Die Erfindung wird in Bezug auf die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele erläutert.
Experiment 1
Herstellung eines stark verzweigten Polymers, basierend auf cis-Hexahydrophthalsäureanhydrid, Diisopropanolamin und Tallölfettsäure
254,7 g cis-Hexahydrophthalsäureanhydrid und 227,5 g Diisopropanolamin wurden in einen doppelwandigen Glasreaktor eingeführt, der mittels Thermoöl erhitzt werden konnte, ausgestattet mit einem mechanischen Rührer, einem Destillieraufsatz und Stickstoff und Vakuumanschlüssen.
Das Reaktionsgemisch wurde allmählich unter Rühren auf ungefähr 130°C erhitzt. Nach einer Stunde bei 130°C wurden 425 g der Tallölfettsäuren zugegeben und dann wurde das Gemisch allmählich auf 160°C erhitzt.
Das Reaktionswasser wurde durch azeotrope Destillation mit Xylol entfernt. Nach einer gesamten Reaktionszeit von 6 Stunden enthielt das Polymer weniger als 0,1 mVal/g Carbonsäure (titrimetrisch bestimmt) und es konnte kein Wasser mehr durch azeotrope Destillation entfernt werden. Eine Stunde wurde Vakuum angelegt, um das Xylol zu entfernen. Nach dem Abkühlen auf 100°C wurde das Polymer mit Testbenzin auf einen Feststoffgehalt von etwa 70 Gew.-% verdünnt.
Bei einer Temperatur von 80°C wurden 8 g Cyclohexylmonoisocyanat zu dem Reaktionsgemisch zugegeben. Nach einer Reaktionszeit von zwei Stunden unter Verwendung von Dibutylstanniumdilaurat als Katalysator enthielt das Polymer < 0,01% der freien Isocyanatgruppen (titrimetrisch bestimmt).
Nach dem Abkühlen des Polymers wurde eine Lösung als eine gelbe viskose Masse erhalten. Die zahlenmittlere Molekularmasse wurde mit der Hilfe von GPC (Universalkalibrierung) bestimmt und betrug 3740 g/mol; die gewichtsmittlere Molekularmasse betrug 52400 g/mol. Die Viskosität von 70% Feststoffen in Testbenzin betrug 27 Pa·s.
Experiment 2
Herstellung eines stark verzweigten Polymers, basierend auf Phthalsäureanhydrid, Diisopropanolamin und Tallölfettsäure
245 g Phthalsäureanhydrid und 228 g Diisopropanolamin wurden in einen doppelwandigen Glasreaktor eingeführt, der mittels Thermoöl erhitzt werden konnte, ausgestattet mit einem mechanischen Rührer, einem Destillieraufsatz und Stickstoff- und Vakuumanschlüssen. Das Reaktionsgemisch wurde allmählich unter Rühren auf ungefähr 130°C erhitzt. Nach einer Stunde bei 130°C wurden 425 g Tallöllfettsäure zugegeben, und dann wurde das Gemisch allmählich auf 160°C erhitzt.
Das Reaktionswasser wurde durch azeotrope Destillation mit Xylol entfernt. Nach einer Gesamtreaktionszeit von 6 Stunden enthielt das Polymer weniger als 0,1 mVal/g Carbonsäure (titrimetrisch bestimmt), und es konnte kein Wasser mehr durch azeotrope Destillation entfernt werden. Es wurde eine Stunde Vakuum angelegt, um das Xylol zu entfernen.
Nach dem Abkühlen auf 100°C wurde das Polymer mit Testbenzin auf einen Feststoffgehalt von etwa 70 Gew.-% verdünnt.
Bei einer Temperatur von 80°C wurden 23 g Phthalsäureanhydrid zu dem Reaktionsgemisch zugegeben. Nach einer Reaktionszeit von einer Stunde enthielt das Polymer 0,34 mVal/g Carbonsäure (titrimetrisch bestimmt).
Nach dem Abkühlen des Polymers wurde die Lösung als eine gelbe viskose Masse erhalten. Die Viskosität von 70% in Testbenzin war höher als 100 Pa·s; die Viskosität von 50% in Testbenzin betrug 4,3 Pa·s.
Die zahlenmittlere Molekularmasse wurde mit Hilfe von GPC (Universalkalibrierung) bestimmt und betrug 3100 g/mol; die gewichtsmittlere Molekularmasse betrug 22000 g/mol.
Beispiel I und Vergleichsbeispiel 1
Deckschicht
Eine Beschichtung, umfassend ein Harz nach Experiment 1, wird mit einer Beschichtung, umfassend ein lufttrocknendes Alkyd (Uralac AD56 W-50^TM von DSM Resins) in weißen Hochglanzanstrichzusammensetzungen verglichen. Die Merkmale des Harzes und Uralac AD56 W-50^TM werden in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Tabelle 2: Zusammensetzung (in Gramm) der weißen Hochglanzdeckschichten. Tabelle 2
Tabelle 3: Eigenschaften des weißen Hochglanzanstriches. Tabelle 3

¹⁾ DIN 53/150, Glas
²⁾ DIN 53/157, Glas
³⁾ ASTM D-523, Aluminium

Das Harz-'Experiment' übertrifft Uralac AD56 W-50^TM in bezug auf die frühe Härte, den Härteaufbau und die Außenbeständigkeit. Die (frühe) Härte ist eine wichtige Beschichtungseigenschaft, die sich stark auf sowohl Empfindlichkeit gegen (frühe) Schäden als auch (frühe) Schutzkraft bezieht. Die Außenbeständigkeit ist eine wichtige Beschichtungseigenschaft, da die Beständigkeit direkt mit den Umweltaspekten verbunden ist, da haltbare Materialien umweltfreundlicher sind.
Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel B
Primer
Eine Primerbeschichtungszusammensetzung, umfassend das Harz von Experiment 2, wird mit einer Beschichtung, umfassend ein lufttrocknendes Alkyd (Uralac AM181 W-60^TM von DSM Resins) verglichen. Die Merkmale der Harze werden in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4
Tabelle 5: Zusammensetzung (in Gramm) des Primers. Tabelle 5
Tabelle 6: Eigenschaften des Metallprimers in unterschiedlichen Schichtdicken Tabelle 6
Das Harz-'Experiment 2' übertrifft das lufttrocknende Alkyd in bezug auf die frühe Härte, den Härteaufbau und das Durchhärten in dicken Schichten.

Claims

Lufttrocknende Beschichtungszusammensetzung, umfassend ein Polyesteramid, welches mindestens zwei von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₂)-Carbonsäure abgeleitete Carboxyalkylamidgruppen pro Molekül enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesteramid durch Formel (III) dargestellt ist:
B = (C₂-C₁₂), gegebenenfalls substituiert, Aryl- oder (Cyclo)alkyl-aliphatischer zweiwertiger Rest,
X² = H, X¹ OR
worin
von einer ungesättigten (C₁₀-C₂₈)-Monocarbonsäure abgeleitet ist, R³ = H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest und R⁶ = H, (C₆-C₁₀)-Aryl- oder (C₁-C₈)-(Cyclo)alkylrest.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Iodzahl des Polymers zwischen 80 und 250 Gramm I₂/100 Gramm Polymer beträgt.
Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesteramid auch β-Hydroxyalkylamid- und Carboxylgruppen, in Mengen von zwischen 0,01 und 2,0 mg Äquivalent/Gramm des Polymers, enthält.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesteramid durch Reaktion einer mehrwertigen Carbonsäure und einem Alkanolamin erhalten wird, nach welcher das Polyesteramid durch Polykondensation erhalten wird.
Beschichtung, erhalten durch Vernetzen einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1–4.
Vollständig oder teilweise beschichtetes Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtung gemäß Anspruch 5 als die Beschichtung aufgebracht wird.