EP0424412A1 - Hydroxyl group-containig copolymerizates based on vinyl ester monomers, vinyl aromatic monomers and hydroxyalkyl ester monomers, process for producing them and their use in coating agents - Google Patents

Hydroxyl group-containig copolymerizates based on vinyl ester monomers, vinyl aromatic monomers and hydroxyalkyl ester monomers, process for producing them and their use in coating agents

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Publication number
EP0424412A1
EP0424412A1 EP19890907137 EP89907137A EP0424412A1 EP 0424412 A1 EP0424412 A1 EP 0424412A1 EP 19890907137 EP19890907137 EP 19890907137 EP 89907137 A EP89907137 A EP 89907137A EP 0424412 A1 EP0424412 A1 EP 0424412A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
component
parts
monomers
vinyl
Prior art date
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Pending
Application number
EP19890907137
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Alfons Jung
Udo Vorbeck
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BASF Farben und Fasern AG
Original Assignee
BASF Lacke und Farben AG
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF Lacke und Farben AG filed Critical BASF Lacke und Farben AG
Publication of EP0424412A1 publication Critical patent/EP0424412A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6216Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
    • C08G18/622Polymers of esters of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids
    • C08G18/6225Polymers of esters of acrylic or methacrylic acid
    • C08G18/6229Polymers of hydroxy groups containing esters of acrylic or methacrylic acid with aliphatic polyalcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/20Esters of polyhydric alcohols or phenols, e.g. 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or glycerol mono-(meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G18/6216Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
    • C08G18/625Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids; hydrolyzed polymers of esters of these acids
    • C08G18/6254Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids and of esters of these acids containing hydroxy groups

Definitions

  • the invention relates to copolymers which contain hydroxyl groups and are soluble in organic solvents and can be prepared by means of free radical solution polymerization of vinyl ester, vinyl aromatic and hydroxyalkyl ester monomers and, if appropriate, further copolymerizable monomers, processes for their preparation and their use in coating compositions.
  • Hydroxyl group-containing acrylate polymers are well known, as are coating compositions which contain these polymers as an essential binder component (cf. for example EP-A-103 199, EP-A-52 233, EP-B-39 797, EP-A -136 667, EP-B-64 338).
  • a disadvantage of this process is the very high residual monomer content (ie the amount of unreacted starting monomer, expressed in% by weight, based on the total amount of this monomer originally used) of up to 40% by weight of vinyl ester when using one high vinyl aromatic content of up to 50% by weight and the associated toxicity problems.
  • Another disadvantage with regard to the solvent pollution of the environment when drying the paint films is the high solvent content of the coating agents caused by the high viscosity of the binder solutions.
  • the invention was therefore based on the object of making available copolymers containing hydroxyl groups on the basis of vinyl ester, vinylaromatic and hydroxyalkyl ester monomers and, if appropriate, further copolymerizable monomers which can be prepared by a simple process which can also be used when using a high vinyl aromatic content of up to 50% by weight, based on the total amount of monomers, have a low residual monomer content (-tlO% by weight) and give clear solutions.
  • the coating compositions produced using these copolymers should have the highest possible solids content with a viscosity of 16 to 20 s, which is favorable for processing, measured in the discharge cup according to DIN 4, show good pigmentability and, in particular, coatings with good technological properties ⁇ particularly good hardness.
  • a hydroxyl-containing copolymer (A) which can be prepared by means of free-radical solution polymerization and which is characterized in that the copolymer (A) has an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, preferably 70 to Has 150 mg KOH / g and an average molecular weight (number average) of 1500 to 6000 and can be produced by radical solution polymerization at temperatures from 140 to 200 ° C, from
  • vinyl esters of monocarboxylic acids preferably vinyl esters of monocarboxylic acids with 5 to 15 carbon atoms per molecule branched in the t position
  • the branched monocarboxylic acids can be obtained by reacting formic acid or carbon monoxide and water with olefins in the presence of a liquid, strongly acidic catalyst; the olefins can be cracked products of paraffinic hydrocarbons, such as mineral oil fractions, and can contain both branched and straight-chain acyclic and / or cycloaliphatic olefins.
  • olefins When such olefins are reacted with formic acid or with carbon monoxide and water, a mixture of carboxylic acids is formed in which the carboxyl groups are predominantly located on a quaternary carbon atom.
  • Other olefinic starting materials are, for example, propylene triene, propylene tetramer and diisobutylene.
  • the vinyl esters can also be produced from the acids in a manner known per se, e.g. B. by allowing the acids to react with acetylene.
  • vinyl esters of saturated aliphatic are particularly preferred
  • Monocarboxylic acids with 9 - 11 C atoms, which are attached to the -C atom. are branched.
  • the vinyl ester of p-tert-butylbenzoic acid is also particularly preferred.
  • Examples of other suitable vinyl esters are vinyl acetate and vinyl propionate.
  • the amount of components a. is 5 to 25% by weight, preferably 10 to 19% by weight.
  • Component a 2 is a monovinylaromatic compound. It preferably contains 8 to 9 carbon atoms per molecule. Examples of suitable compounds are styrene, vinyltoluenes, ch-methylstyrene, chlorostyrene, o-, m- or p-methylstyrene, 2,5-dimethylstyrene. p-methoxystyrene, p-tert. -Butyl styrene, p-dimethylaminostyrene, p-acetamidostyrene and m-vinylphenol. Vinyl toluenes and in particular styrene are preferably used. The amount of component a ⁇ is 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight.
  • hydroxyalkyl esters of d ⁇ -unsaturated carboxylic acids with primary or secondary hydroxyl groups are suitable. If a high reactivity of the acrylate copolymer is desired, only hydroxyalkyl esters with primary hydroxyl groups can be used; if the polyacrylate is to be less reactive, only hydroxyalkyl esters with secondary hydroxyl groups can be used. Mixtures of hydroxyalkyl esters with primary hydroxyl groups and hydroxyalkyl esters with secondary hydroxyl groups can of course also be used.
  • Suitable hydroxyalkyl esters ei, (B-unsaturated carboxylic acids with primary hydroxyl groups are hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyamyl acrylate, hydroxyhexyl acrylate, hydroxyoctyl acrylate and the corresponding methacrylates.
  • suitable hydroxyalkyl esters with a secondary hydroxyl group are 2-hydroxypropyl groups with a secondary hydroxyl group "Hydroxybutyl acrylate, 3-hydroxybutyl acrylate and the corresponding methacrylates.
  • the corresponding esters of other ot / ⁇ -unsaturated carboxylic acids such as crotonic acid and isocrotonic acid can of course also be used.
  • component a 3 can be at least partially a reaction product of one mole of hydroxyethyl acrylate and / or hydroxyethyl methacrylate and an average of two moles of ⁇ -caprolactone.
  • a reaction product of acrylic acid and / or methacrylic acid with the glycidyl ester of a carboxylic acid with a nem tertiary «carbon atom can be used.
  • Glycidyl esters of strongly branched monocarboxylic acids are available under the trade name "Cardura”.
  • the reaction of acrylic acid or methacrylic acid with the glycidyl ester of a carboxylic acid with a tertiary carbon atom can take place before, during or after the polymerization reaction. Care must be taken that the acid number of the finished polyacrylate is in the range from 5 to 30 mg KOH / g, preferably 8 to 25 mg-K0H / g.
  • Component a_ is used in an amount of 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight
  • component a 0 to 40% by weight of other ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers (component a.) Can also be used to build up the copolymer (A) containing hydroxyl groups.
  • the selection of these monomers is not particularly critical. However, care must be taken to ensure that the incorporation of these monomers does not lead to undesirable properties of the copolymer. This is how component a is selected. largely according to the desired properties of the curable composition in terms of elasticity, hardness, compatibility and polarity. Preferred as component a. Alkyl esters of olefinically unsaturated carboxylic acids used.
  • Examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, Isoamyl (meth) acrylate, hexyl (meth ⁇ acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth), acrylate, octyl (meth) acrylate, 3,5,5-trimethylhexyl (meth) acrylate, Decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, hexadecyl (rneth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, octa-decenyl (eth) acrylate and
  • Suitable as component a. are also other ethylenically unsaturated compounds, such as alkoxyethyl acrylates, aryloxyethyl acrylates and the corresponding methacrylates, such as butoxyethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate; unsaturated carboxylic acids such as, for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid and half esters of maleic and fumaric acid and mixtures thereof; unsaturated compounds with tertiary amino groups such as N, N'-diethylaminoethyl methacrylate, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, vinylpyrroline, vinylquinoline, vinylisoquinoline, N, N'-dimethylaminoethyl vinyl ether and 2-methyl-5-vinylpyridine; Compounds such as acrylonitrile, methacrylonitrile, acrolein and meth
  • the polymerization of the mono components a-. to a. is preferably carried out in the absence of oxygen, for example by working in a nitrogen atmosphere.
  • the reactor is equipped with appropriate stirring, heating and cooling devices and with a reflux condenser in which volatile constituents, such as styrene, are retained.
  • the polymerization reaction is conducted at temperatures from 130 to 200 ⁇ C, preferably 150-180 C ⁇ conducted tion controllers using polymerization initiators and optionally Polymerisa ⁇ .
  • Suitable free-radical initiators are organic peroxides, such as, for example, dibenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, 2,2-di-tert-butyl peroxybutane, tert-amyl perbenzoate, 1,3-bis (tert.-butylperoxyisopropyl) benzene, diisopropylbenzene monohydroperoxide and diacyl peroxides, such as, for example, diacetyl peroxide, peroxyketal, such as, for example, 2,2-di (tert.-amylperoxy) propane and ethyl-3,3-di- (tert.- amylperoxy) butyrate, thermolabile highly substituted ethane derivatives, for example based on silyl-substituted ethane derivatives and based
  • aliphatic azo compounds such as, for example, azobiscyclohexanenitrile
  • azo compounds there is a risk of yellowing of the polymers which, depending on the intended use of the polymers, can be troublesome, so that in these cases other initiators must be used.
  • the amount of initiator is in most cases 0.1 to 5% by weight, based on the amount of monomers to be processed, but it can also be higher if necessary.
  • the initiator, dissolved in part of the solvent used for the polymerization, is gradually metered in during the polymerization reaction.
  • the initiator feed preferably takes about 1 to 2 hours longer than the monomer feed in order to also achieve a good effect during the post-polymerization phase. If initiators with only a low decomposition rate are used under the present reaction conditions, so it is possible to present the initiator.
  • the reaction is preferably carried out in the presence of polymerization regulators, since clouding of the polymer solutions can thus be avoided better.
  • Polymerization regulators are preferably suitable as regulators, mercaptoethanol being particularly preferably used.
  • Other possible regulators are, for example, alkyl ercaptane, e.g. t-Dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, phenyl mercaptan, octyldecyl mercaptan, butyl mercaptan, thiocarboxylic acids, such as thioacetic acid or thiolic acid.
  • regulators are used in an amount of up to 2% by weight, based on the amount of monomers to be processed. They are preferably dissolved in one of the monomer feeds and added with the monomers. The amount of regulator added is preferably constant over time.
  • the polymerization is carried out in a high-boiling, organic solvent which is inert towards the monomers used.
  • suitable solvents are high-boiling alcohols, such as, for example, n-hexanol, 2-ethylhexanol, isooctyl alcohol, isononyl alcohol, isodecyl alcohol, isotridecyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, tetrahydrofufuryl alcohol, 2,6-diacetone alcohol Dimethyl-4-heptanol, 4-methyl-2-pentanol, tridecanol; Glycols and glycol derivatives, such as, for example, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, hexylene glycol, 2-ethylhexanediol-1,
  • copolymers (1) containing hydroxyl groups are modified in a second stage, e.g. by reacting with compounds (B) which contain on average 0.8 to 1.5 free NCO groups and at least one tertiary amino group per molecule, this must be the case during the polymerization, ie preparation of the polymers (A) , Solvents used are of course also inert towards the compounds (B). It is essential to the invention that the copolymerization of components a. to a. is carried out as follows:
  • At least 60% by weight, preferably 100% by weight, of the total amount of component a 1 to be used together with part of the total amount of solvent to be used are initially introduced into the reactor and heated to the respective reaction temperature.
  • the remaining amount of the solvent is preferably added gradually together with the catalyst. Any remaining amount of component a. as well as the other monomers (components a_, a 3 and a 4 ) are within a monomer addition period of the same length for all components (is generally
  • any component a. ie the residual amount of component a. which was not initially introduced
  • the amount of any component a. remains constant or decreases within the monomer addition period, the last process variant being preferred.
  • component a. preferably together with components a 3 and a. added.
  • the amount of the components added per unit of time is aa3 ,, and aa4 .. remains constant within the monomer addition period
  • the amount of component a- added per unit of time is varied within the monomer addition period such that the total amount of component a added within the first third of the monomer addition period a ⁇ 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight .-%, the total amount of component a_ is.
  • -%, of the total amount of component a, the total of the addition amounts in the 1st, 2nd and 3rd thirds is 100% by weight.
  • the addition of the components in the manner mentioned promotes, as is assumed, the copolymerization and reduces the homopolymerization of the individual components. In addition, copolymers with a very low residual monomer content are obtained which give clear solutions with a high solids content.
  • the hydroxyl-containing copolymers (A) thus obtained have an average molecular weight (number average) of 1500 to 6000 and an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, preferably 70 to 750 mg KOH / g and an amine number of 1 up to 10 mg KOH / g, preferably 1 to 5 mg KOH / g.
  • 50% solutions of the copolymers according to the invention in butyl acetate typically have viscosities of 0.2 to 4 dPas at 23 ° C. Except by using tert. Monomers containing amino groups in the copolymerization can be tert. Amino groups are also introduced into the hydroxyl-containing copolymer (A) by reaction with compounds (B) which contain an average of 0.8 to 1.5, preferably 1, free isocyanate groups per molecule. This process is particularly preferred when the copolymers are to be used for the production of clearcoats.
  • the copolymers (A) are reacted with the compounds (B) in an isocyanatine solvent at temperatures of 10 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C., if appropriate in the presence of organic tin compounds as catalysts, up to an NCO value of practically zero.
  • the amount of compound (B) is chosen so that the resulting resin has an amine number of 1 to 10 mg KOH / g, preferably 1 to 5 mg KOH / g.
  • the compounds (B) used to introduce the tertiary amino group into the copolymer (A) are prepared by reacting diisocyanates or polyisocyanates with a stoichiometric deficit on a tertiary amine.
  • Suitable for this implementation are tertiary amines of the general formula NR-RR-, where R. preferably denotes an alkanol radical or another hydroxyl-containing radical and may represent R- or R-alkyl or cycloalkyl radicals.
  • Dialkylalkanolamines such as, for example, dimethylethanolamine, diethylethanolamine and their higher homologs or isomers, are preferred.
  • Suitable di- or polyisocyanates are, for example:
  • Aromatic isocyanates such as, for example, 2,4-, 2,6-tolylene diisocyanate and mixtures thereof, 4, 'diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene, p-phenylene, 4,4'-diphenyl, 1,5- Naphthalene, 1,4-naphthalene,, • -toluidine, xylylene diisocyanate and substituted aromatic systems, such as dianisidine diisocyanates, 4,4'-diphenyl ether diisocyanates or chlorodiphenylene diisocyanates and higher functional aromatic isocyanates, such as
  • Diisocyanates with different reactive isocyanate groups are preferably used, e.g. Isophorone diisocyanate.
  • the invention also relates to a process for the preparation of hydroxyl-containing copolymers (A) by means of radical solution polymerization, which is characterized in that
  • Component a 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight, of the total amount of component a_, within the second third 25-40% by weight, preferably 30 to 38% by weight and within the last third, 35-60% by weight, preferably 40 to 50% by weight, of the total amount of component a_.
  • the present invention furthermore relates to coating compositions which contain the hydroxyl-containing copolymers according to the invention as a binder component.
  • Suitable hardener components in these coating compositions are aminoplast resins, polyisocyanates and compounds containing anhydride groups.
  • the crosslinking agent is added in such an amount that the molar ratio of the OH groups of the copolymer (A) to the reactive groups of the crosslinking agent is between 0.3 r 1 and 3: 1.
  • Aminoplast resins suitable as hardener components are preferably melamine and / or benzoguanamine resins. There are etherified melamine or benzoguanamine-formaldehyde condensation products. The compatibility of the resins with other film formers and solvents is influenced by the chain length of the etherification alcohol and the degree of etherification.
  • the main etherification components are n- and isobutanol and methanol. Hexamethoxymethylmelamine resins are very important. However, they have the disadvantage that such combinations only harden at temperatures above 150 ° C. and that it is often necessary to add acidic catalysts.
  • crosslink e.g. T. already below 100 ° C.
  • the corresponding urea and urethane resins can also be used.
  • the polyisocyanates used for crosslinking the copolymers A) are the same polyisocyanates which are also used for the preparation of the compound (B). For suitable examples, reference is therefore made to the description of compound (B). Furthermore, the polyisocyanates can also be linked to prepolymers with a higher molecular weight. Adducts of tolylene diisocyanate and trimethylolpropane, a biuret formed from 3 molecules of hexamethylene diisocyanate and the trimers of hexamethylene diisocyanate and 3,5,5-trimethyl-l-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexane are to be mentioned here.
  • the amount of crosslinker used is chosen so that the ratio of the isocyanate groups of the crosslinker to the hydroxyl groups of component A) is in the range from 0.3: 1 to 3.5: 1. Combinations with polyisocyanates or resins bearing isocyanate groups crosslink quickly, even at room temperature.
  • Suitable hardeners are also compounds or resins which contain carboxylic acid anhydride groups and which react with the polymers according to the invention via ester formation.
  • the curing temperature depends on the reactivity of the anhydride group contained in the combination partner. So it succeeds e.g. with polyfunctional compounds or resins, to provide coating compositions which crosslink at 80 to 120 ° C.
  • the coating compositions according to the invention can also contain customary auxiliaries and additives, such as leveling agents, silicone oils, plasticizers, such as phosphoric acid esters and phthalic acid esters, pigments and fillers, viscosity-controlling additives, matting agents, UV absorbers and light stabilizers.
  • customary auxiliaries and additives such as leveling agents, silicone oils, plasticizers, such as phosphoric acid esters and phthalic acid esters, pigments and fillers, viscosity-controlling additives, matting agents, UV absorbers and light stabilizers.
  • compositions of the invention are suitable for the coating compositions of the invention.
  • low curing temperatures between 20 and 80 ° C can be used (see above) - for the refinish of motor vehicles and especially for use as a primer and filler material.
  • the polyisocyanate solution 1 used in the examples consists of the following components:
  • the paint thinner 1 consists of the following components:
  • the monomer tank I is metered in uniformly over the course of 4.5 hours.
  • the monomer tank II is metered in over the course of 4.5 h so that in the first 90 min. 100 parts are metered in, 200 parts are metered in from the 91st to the 180th minute of the total running time and 300 parts of styrene are metered in during the remaining feed time.
  • the temperature in the boiler is kept at 165-170 ° C during the run. After all feeds have ended, they are repeated within 1 hour
  • the residual content of free vinyl ester monomer in the 71% polymer solution 1 was determined by means of gas chromatography. A residual content of 1.5% by weight was found. (This corresponds to a residual monomer content of 9.6% by weight, based on the total amount of vinyl ester monomer used.).
  • the initial charge is heated to 160-170 ° C. and the contents of monomer tank I and of the initiator tank are evenly metered into the boiler within 4.5 hours.
  • the content of the monomer tank II is metered in over the course of 4.5 hours in such a way that 25% of the amount of styrene is added in the first 90 minutes, 35% of the amount of styrene from the 91st to the 180th minute and 40% of the amount of styrene in the remaining feed time.
  • the following are then added from the initiator tank within 1 h:
  • the temperature is reduced to approx.
  • the thus obtained copolymer solution 2 has a body Fest ⁇ of 64.9% (15 '180 C ⁇ ), and a viscosity of 21 dpa.s (original) or 0.8 dPas.s (50% in butyl acetate), each determined at 23 ° C.
  • the residual content of free vinyl ester monomers in the 65% solution was determined by gas chromatography to be 0.5-1.0% by weight. This corresponds to a residual monomer content of 3.8 to 7.6% by weight, based on the total amount of vinyl ester monomer used.
  • the original copolymer solution 2 obtained (64.9% solids at 15 "180 ° C.) is diluted to 62% solids with methoxypropylacetate (copolymer solution 2a).
  • copolymer solution 2a methoxypropylacetate
  • To 54.35 parts of a tinting paste based on a commercially available OH-acrylate (OH Number of 150 mg KOH / g) 45.65 parts of the copolymer solution 2a (62% solids) are added This master lacquer solution is mixed in a volume ratio of 2: 1 with the polyisocyanate solution 1.
  • the paint dilution 1 is a spray viscosity of 18 s, measured in a DIN 4 flow cup,lich ⁇ sets. from this varnish 1 glass lifts were Untitled angefer ⁇ and 30 min baked at 60 ⁇ C. the Abprüfergeb- nit shows Table 1.
  • Lacquer 1 was also coated on phosphated and with a commercially available 2-component polyurethane filler (OH components ⁇ polyester-modified hydroxyl-containing acrylate with an OH number of 140 - 150 mg KOH / g; isocyanate component "via the biuret structure trimerized hexamethylene diisocyanate) coated steel sheets applied and 30 min. baked at 60 ° C.
  • 2-component polyurethane filler OH components ⁇ polyester-modified hydroxyl-containing acrylate with an OH number of 140 - 150 mg KOH / g; isocyanate component "via the biuret structure trimerized hexamethylene diisocyanate) coated steel sheets applied and 30 min. baked at 60 ° C.
  • the test results are shown in Table 2.
  • Example 1 prepared a copolymer solution 3 as follows:
  • Monomer and initiator tanks are evenly metered in over 4.5 h, - the temperature is kept at 155-160 ° C. Then within 0.5 h 21.6 parts of hydroxyethyl methacrylate and 12 parts of methyl methacrylate
  • copolymer solution 3 had a solids (1 h 130 ⁇ C) of 67.3% and a viscosity of 1.65 dPa.s (50% solution in ethyl glycol acetate at 23 ° C).
  • the residual content of free vinyl ester monomers in the 67.3% polymer solution was determined by means of gas chromatography under the same conditions as in copolymer solution 1. A content of 5.1% by weight was found. This corresponds to a residual monomer content of 33% by weight, based on the total amount of vinyl ester used, taking into account the theoretical solids content of the polymer solution of 70%. Comparative Example 2
  • the monomer and initiator tanks are metered in uniformly over the course of 4.5 hours, while the temperature is kept at 150-155 ° C. Then the monomer tank is removed within 0.5 h
  • the thus obtained copolymer solution 4 has a body Fest ⁇ of 63.8%, the viscosity is original> 40 dPa.s (at 23 ⁇ C).
  • the free vinyl ester monomer content in the 64.8% solution was 1.5-2% by weight. This corresponds to a residual monomer content of 11.5 to 15.2% by weight, based on the total amount of vinyl ester used.
  • the copolymer solution 4 obtained is diluted to 62% solids with methoxy propyl acetate. 45.65 parts of the copolymer solution 4 (62% solids) are added to 54.35 parts of a tinting paste based on a commercially available OH acrylate (OH number 150 mg KOH / g).
  • This stock lacquer solution is mixed with the polyisocyanate solution 1 analogously to Example 2 in a volume ratio of 2: 1.
  • a spray viscosity of 18 s, measured in the DIN 4 discharge cup, is set at 22% by weight, based on the base paint, of paint thinner 1.
  • 2 glass lifts were made with this lacquer and baked at 60 ° C. for 30 minutes.
  • the test results are shown in Table 1.
  • paint 2 was applied analogously to Example 2 on phosphated steel sheets coated with the filler described in Example 2 and baked at 60 ° C. for 30 minutes.
  • the test results are shown in Table 2.
  • the steel sheets were baked at room temperature for 1 h. stored and then subjected to the tests.
  • the direct reflection is measured at a gloss angle of - 30 ° and in the immediate vicinity of the gloss angle at - 30 ° ⁇ 0.3 °.
  • the DOI value determined from this corresponds to the visually perceived sharpness of the mirror image of an object on this surface.
  • the DOI value is also called the sharpness value.
  • the copolymer solution prepared in Example 2 2 (solids 64.9% (15 * 180 ⁇ C) is reacted with 1-methoxypropyl-2 pylacetat diluted to 62% solids and with the Components specified in Table 3 processed into a clear coat 3.
  • the clear lacquer 3 obtained was mixed with the polyisocyanate solution 1 in a volume ratio of 2: 1.
  • the resulting mixture had a viscosity of 16 s (measured in a DIN 4 cup at 23 ° C.). After 4 hours' storage at room temperature of the clear lacquer mixture, the viscosity had risen to 28 s (DIN 4 cup, 23 ° C.), and after 6 hours of storage at room temperature to 68 s (DIN 4 cup, 23 ° C.).
  • 3 glass lifts were made from this lacquer (dry layer thickness 20 .mu.m) and 30 min. baked at 60 ° C. The test results are shown in Table 1.
  • the clear lacquer mixture 3 was also applied directly after the preparation as a clear lacquer by the wet-on-wet method to a commercially available basecoat (metallic basecoat silver based on cellulose acetobutyrate, polyester, melamine resin, wax) and baked at 60 ° C. for 30 min .
  • the basecoat in turn, had previously been applied to phosphated steel sheets coated with the filler described in Example 2.
  • the test results are shown in Table 2.
  • the copolymer solution 4 prepared in comparative example 2 is diluted to 62% solids with 1-methoxypropylacetate-2 and processed into a clear lacquer 4 using the components shown in table 3, analogously to example 3.
  • the clear coat 4 obtained was mixed with the polyisocyanate solution 1 in a volume ratio of 2: 1 and 10% by volume, based on the clear coat 4, of the paint thinner 1 was added.
  • the resulting clearcoat mixture had a viscosity of 19 s (DIN 4 cup, 23 ° C). After 4 hours' storage at room temperature, the viscosity of the mixture had risen so much (beginning to gel) that the
  • Example 3 Analogously to Example 3, 4 glass elevators were made from this lacquer (dry layer thickness 20 ⁇ m) and baked at 60 ° C. for 30 minutes. The test results are shown in Table 1.
  • this lacquer 4 was applied directly after its production analogously to example 3 as a clear lacquer on the basecoat described in example 3 by the wet-on-wet method (layer structure analogous to example 3) and for 30 minutes. baked at 60 ° C.
  • the test results are shown in Table 2.
  • Example 3 In addition, in contrast to Example 3, a shift in the color of the basecoat by the clearcoat 4 was observed.
  • UV absorber (benzotriazole) 1.0 part 1.0 part the catalyst solution consists of the solution of 1 part of dibutyltin dilaurate in 50 parts of butyl acetate, 44 parts of solvent naphtha * and 5 parts of 3-methoxybutyl acetate.

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Abstract

The invention concerns hydroxyl group-containing copolymerizates with an OH number of 50 to 200 mg KOH/g and a mean molecular weight (numerically) of 1500 to 6000, which can be produced by radical solution polymerization at temperatures of 130 to 200 DEG C from 5 to 25 wt.% of vinyl ester monomers, 10 to 50 wt.% of vinyl aromatic monomers, 10 to 50 wt.% of hydroxyalkyl ester monomers and possibly other monomers. The vinyl ester monomer is taken and the other monomers are added within a monomer addition time-interval equal for all monomers, as follows: i) the quantity of acrylate monomers added per unit time is constant; ii) the quantity of vinyl aromatic monomer added during the first third of the monomer addition time-interval is equal to 15 to 30 wt.%, preferably 18 to 26 wt.%, in the second third 25 to 40 wt.%, preferably 30 to 38 wt.%, and in the third third 35 to 60 wt.%, preferably 40 to 50 wt.%, referred to the total amount of vinyl aromatic monomer. Also described are processes for producing the copolymerizates and their use in coating agents.

Description

Hydroxylgruppenhaltige Copolymerisate auf der Basis von Vinylester-, Vinylaromat- und Hydroxylalkylester- Monomeren, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung in BeschichtungsmittelnCopolymers containing hydroxyl groups based on vinyl ester, vinyl aromatic and hydroxyl alkyl ester monomers, processes for their preparation and their use in coating compositions
Die Erfindung betrifft in organischen Lösungsmitteln lösliche, hydroxylgruppenhaltige Copolymerisate, die mittels radikalischer Lδsungspolymerisation von vinyl¬ ester-, Vinylaromat- und Hydroxyalkylester-Monomeren sowie ggf. weiteren copolymerisierbaren Monomeren her¬ stellbar sind, Verfahren zu Ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung in Beschichtungsmitteln. Hydroxylgruppenhaltige Acrylatpoly erisate sind gut bekannt, ebenso Beschichtungs ittel, die diese Poly¬ merisate als wesentliche Bindemittelkomponente enthal¬ ten (vgl. beispielsweise EP-A-103 199, EP-A-52 233, EP-B-39 797, EP-A-136 667, EP-B-64 338).The invention relates to copolymers which contain hydroxyl groups and are soluble in organic solvents and can be prepared by means of free radical solution polymerization of vinyl ester, vinyl aromatic and hydroxyalkyl ester monomers and, if appropriate, further copolymerizable monomers, processes for their preparation and their use in coating compositions. Hydroxyl group-containing acrylate polymers are well known, as are coating compositions which contain these polymers as an essential binder component (cf. for example EP-A-103 199, EP-A-52 233, EP-B-39 797, EP-A -136 667, EP-B-64 338).
Bekannt ist weiterhin, daß Probleme bei der Herstel¬ lung von Acrylatcopolymerisaten auftreten, wenn Mono- mere mit im Vergleich zu Acrylatmonomeren stark unter¬ schiedlicher Reaktivität, wie z.B. Vinylester von in dL-Stellung verzweigten,- aliphatischen Monocarbonsauren mit 5 bis 15 C-Atomen, eingesetzt werden. In diesenIt is also known that problems arise in the production of acrylate copolymers if monomers with a reactivity which is very different from that of acrylate monomers, such as e.g. Vinyl esters of branched in the dL position, - aliphatic monocarboxylic acids with 5 to 15 carbon atoms, are used. In these
Fällen gelingt es schwer, einheitliche, d.h. statistisch homogen verteilte Copolymere zu erhalten. Eine Lösungsmöglichkeit dieses Problems ist das in der US-PS 4,039,734 beschriebene Verfahren zur Copolymeri- sation unterschiedlich reaktiver Monomerer, bei dem wenigstens ein Teil des reaktiven Monomers in solch einer Menge kontinuierlich zu der Reaktionsmischung hinzugegeben wird, daß das relative Monomerenverhält- nis konstant bleibt. Die hierfür jeweils erforderliche Monomerenmenge wird mit Hilfe der frei werdenden Reak- tionswärme ermittelt.In some cases it is difficult to obtain uniform, ie statistically homogeneously distributed copolymers. One solution to this problem is the process for copolymerizing differently reactive monomers described in US Pat. No. 4,039,734, in which at least part of the reactive monomer is continuously added to the reaction mixture in such an amount that the relative monomer ratio remains constant. The amount of monomers required for this is determined with the help of the heat of reaction released.
Bei dem in der DE-PS 20 32 647 beschriebenen Verfahren werden einheitliche Vinylester-, Vinylaromat- und Hydroxyacrylat-Copolymerisate entsprechend durch stu¬ fenweise Zugabe der einzelnen Monomeren erhalten. Bei diesem Verfahren wird die Gesamtmenge Vinylester zu¬ sammen mit 5 bis 15 Gew.-% der Gesamtmenge des Vinyl- aro aten und der Gesamtmenge der anderen hydroxyfunk- tionellen Monomeren und ungesättigten Carbonsäuren vorgelegt. Die restliche Monomerenmenge wird dann ent- weder als Ganzes allmählich zugefügt oder aber so zu¬ dosiert, daß der Zulauf der OH- und COOH-Monomeren zeitlich länger dauert als der Vinylaromatenzulauf. Nachteilig bei diesem Verfahren sind der sehr hohe Restmonomerengehalt (d.h. die Menge nicht umgesetztes Ausgangsmonomer, ausgedrückt in Gew.-%, bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Gesamtmenge dieses Mono¬ mers) von bis zu 40 Gew.-% an Vinylester bei Verwen¬ dung eines hohen Vinylaromatenanteils von bis zu 50 Gew.-% und die damit verbundenen Toxizitäts-Pro- ble e. Weiterhin ungünstig im Hinblick auf die Löse¬ mittelbelastung der Umgebung beim Trocknen der Lack¬ filme ist der durch die hohe Viskosität der Bindemit- tellδsungen verursachte hohe Lösungsmittelanteil der Beschichtungsmittel . Zusätzlich besteht die Gefahr von Trübungserscheinungen bei Polymerlösungen mit höherem Festkδrpergehalt, die nur durch Zugabe weiteren Lösungsmittels beseitigt werden können. Auch die englischsprachige technische Information "VeoVa poly ers LR-40 and LR-2041 for water-thinnable paints" der Firma Shell beschreibt derartige Vinyl¬ ester, Vinylaromat und Hydroxyalkylester enthaltende Copolymerisate, die allerdings ebenfalls die gerade oben genannten Nachteile aufweisen.In the process described in DE-PS 20 32 647, uniform vinyl ester, vinyl aromatic and hydroxyacrylate copolymers are correspondingly obtained by gradually adding the individual monomers. In this process, the total amount of vinyl ester is introduced together with 5 to 15% by weight of the total amount of vinyl aro aten and the total amount of the other hydroxy-functional monomers and unsaturated carboxylic acids. The remaining amount of monomers is then either gradually added as a whole or metered in such that the addition of the OH and COOH monomers takes longer than the vinyl aromatic feed. A disadvantage of this process is the very high residual monomer content (ie the amount of unreacted starting monomer, expressed in% by weight, based on the total amount of this monomer originally used) of up to 40% by weight of vinyl ester when using one high vinyl aromatic content of up to 50% by weight and the associated toxicity problems. Another disadvantage with regard to the solvent pollution of the environment when drying the paint films is the high solvent content of the coating agents caused by the high viscosity of the binder solutions. In addition, there is a risk of turbidity in the case of polymer solutions with a higher solids content, which can only be eliminated by adding further solvents. Also the technical information in English "VeoVa poly ers LR-40 and LR-2041 for water-thinnable paints" from Shell describes such copolymers containing vinyl esters, vinyl aromatics and hydroxyalkyl esters, but these likewise have the disadvantages just mentioned.
Schließlich sind auch einige Massenpolymerisationsver¬ fahren zur Herstellung von Vinylester enthaltenden Co- polymerisaten bekannt, bei denen ebenfalls die Gesamt¬ menge des Vinylesters, ggf. mit einem Teil der Gesamt¬ menge der anderen Monomeren und ggf. Initiator erhitzt wird und dann die übrige Menge an Monomeren und Initiator allmählich zugesetzt wird (vgl. z.B. DE-PS 24 22 043 und DE-OS 26 15 101). Bei diesen Ver¬ fahren gelingt es zwar, den Vinylester vollständig einzubauen (Restmonomerengehalt < 10 Gew.-%), jedoch sind die so erhaltenen Copoly erisatlδsungen nach dem Anlösen der Polymermasse trübe und für Lackformulie¬ rungen nicht geeignet.Finally, some mass polymerization processes for the production of copolymers containing vinyl esters are also known, in which the total amount of the vinyl ester is also heated, possibly with a part of the total amount of the other monomers and optionally the initiator, and then the remaining amount of monomers and initiator is gradually added (see, for example, DE-PS 24 22 043 and DE-OS 26 15 101). In these processes, it is possible to completely incorporate the vinyl ester (residual monomer content <10% by weight), but the copolymer solutions obtained in this way are cloudy after dissolving the polymer composition and are not suitable for coating formulations.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, hydroxylgruppenhaltige Copolymerisate auf der Basi-s von Vinylester-, Vinylaromat-und Hydroxyalkylester- Monomeren sowie ggf. weiterer copolymerisierbarer Mono erer zur Verfügung zu stellen, die mittels eines einfachen Verfahrens herstellbar sind, die auch bei Verwendung eines hohen Vinylaromatenanteils von bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, einen niedrigen Restmonomerengehalt (-tlO Gew.-%) aufweisen und die klare Lösungen ergeben. Die unter Verwendung dieser Copolymerisate hergestellten Beschichtungsmit- tel sollten bei einer für die Verarbeitung günstigen Viskosität von 16 bis 20 s, gemessen im Auslaufbecher nach DIN 4, einen möglichst hohen Festkörpergehalt aufweisen, gute Pigmentierbarkeit zeigen und zu Über¬ zügen mit guten technologischen Eigenschaften, insbe¬ sondere guter Härte, führen. überraschenderweise wird diese Aufgabe durch ein hydroxylσruppenhaltiges Copoly erisat (A) gelöst, das mittels radikalischer Lösungspolymerisation herstell¬ bar ist und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Copolymerisat (A) eine OH-Zahl von 50 bis 200 mg KOH/g, bevorzugt 70 bis 150 mg KOH/g und ein mittleres Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 1500 bis 6000 aufweist und herstellbar ist durch radikalische Lösungspolymerisation bei Temperaturen von 140 bis 200°C, vonThe invention was therefore based on the object of making available copolymers containing hydroxyl groups on the basis of vinyl ester, vinylaromatic and hydroxyalkyl ester monomers and, if appropriate, further copolymerizable monomers which can be prepared by a simple process which can also be used when using a high vinyl aromatic content of up to 50% by weight, based on the total amount of monomers, have a low residual monomer content (-tlO% by weight) and give clear solutions. The coating compositions produced using these copolymers should have the highest possible solids content with a viscosity of 16 to 20 s, which is favorable for processing, measured in the discharge cup according to DIN 4, show good pigmentability and, in particular, coatings with good technological properties ¬ particularly good hardness. Surprisingly, this object is achieved by a hydroxyl-containing copolymer (A) which can be prepared by means of free-radical solution polymerization and which is characterized in that the copolymer (A) has an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, preferably 70 to Has 150 mg KOH / g and an average molecular weight (number average) of 1500 to 6000 and can be produced by radical solution polymerization at temperatures from 140 to 200 ° C, from
a, ) 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 19 Gew.-%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbon¬ s uren, bevorzugt Vinylester von in «c -Stel¬ lung verzweigten Monocarbonsauren mit 5 -bis 15.' C-Atomen je Molekül,a,) 5 to 25 wt .-%, preferably 10 to 19 wt .-%, of one or more Vinylester of monocarboxylic acids s, preferably in Vinylester of "c -Stel¬ lung branched monocarboxylic acids having 5 bis 15 'C Atoms per molecule,
a-) 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.-%, eines oder mehrerer vinylaromatischer Kohlen¬ wasserstoffe,a) 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight, of one or more vinylaromatic hydrocarbons,
a3) 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-%, eines oder mehrerer Hydroxyalkylester « ,ß-un- gesättigter Carbonsäuren,a 3 ) 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight, of one or more hydroxyalkyl esters, β-unsaturated carboxylic acids,
a.) 0 bis 40 Gew.-% anderer ethylenisch ungesättig¬ ter, copoly erisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten a, bis a. jeweils 100 Gew.-% ergibt, wobeia.) 0 to 40% by weight of other ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers, the sum of components a to a. each gives 100% by weight, whereby
1.) mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt 100 Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a, vorgelegt werden,1.) at least 60% by weight, preferably 100% by weight, of the total amount of component a are introduced,
2.) die Komponenten a~ bis a. und der ggf. vor¬ handene Rest der Komponente a, innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzu- gabezeitraumes so zudosiert werden, daß2.) the components a ~ to a. and the rest of component a, if present, within a monomer of the same length for all components. dosing period so that
i) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponente a, innerhalb des Monomerenzu¬ gabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt,i) the amount of component a added per unit of time remains constant or decreases within the monomer addition period,
ii) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponenten a-, und a. innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt undii) the amount of components a- and a. remains constant within the monomer addition period and
iii) die innerhalb des ersten Drittels des Mono¬ merenzugabezeitraumes zugegebene Menge der Komponente a2 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.-%, der Gesamtmenge der Kom¬ ponente a_, innerhalb des zweiten Ürittels 25 - 40 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 38 Gew.-% und innerhalb des letzten Drittels 35 - 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a_ beträgt.iii) the amount of component a 2 added within the first third of the monomer addition period 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight, of the total amount of component a_, within the second third 25-40% by weight .-%, preferably 30 to 38% by weight and within the last third 35-60% by weight, preferably 40 to 50% by weight, of the total amount of component a_.
Als Komponente a, werden vinylester von Monocarbon¬ s uren, bevorzugt Vinylester von in t -Stellung ver¬ zweigten Monocarbonsauren mit 5 bis 15 C-Atomen je Mo¬ lekül, eingesetzt. Die verzweigten Monocarbonsauren können erhalten werden durch Umsetzen von Ameisensäure oder Kohlenmonoxid und Wasser mit Olefinen in Anwesen¬ heit eines flüssigen, stark sauren Katalysators; die Olefine können Crackprodukte von paraffinischen Koh¬ lenwasserstoffen, wie Mineralölfraktionen sein und können sowohl verzweigte wie geradkettige acyclische und/oder cycloaliphatische Olefine enthalten. Bei der Umsetzung solcher Olefine mit Ameisensäure bzw. mit Kohlenmonoxid und Wasser entsteht ein Gemisch aus Car¬ bonsäuren, bei denen die Carboxylgruppen vorwiegend an einem quaternären Kohlenstoffato sitzt. Andere ole- finische Ausgangsstoffe sind z.B. Propylentri e , Pro- pylentetramer und Diisobutylen. Die Vinylester können auch auf an sich bekannte Weise aus den Säuren herge¬ stellt werden, z. B. indem man die Säuren mit Acetylen reagieren läßt.As component a, vinyl esters of monocarboxylic acids, preferably vinyl esters of monocarboxylic acids with 5 to 15 carbon atoms per molecule branched in the t position, are used. The branched monocarboxylic acids can be obtained by reacting formic acid or carbon monoxide and water with olefins in the presence of a liquid, strongly acidic catalyst; the olefins can be cracked products of paraffinic hydrocarbons, such as mineral oil fractions, and can contain both branched and straight-chain acyclic and / or cycloaliphatic olefins. When such olefins are reacted with formic acid or with carbon monoxide and water, a mixture of carboxylic acids is formed in which the carboxyl groups are predominantly located on a quaternary carbon atom. Other olefinic starting materials are, for example, propylene triene, propylene tetramer and diisobutylene. The vinyl esters can can also be produced from the acids in a manner known per se, e.g. B. by allowing the acids to react with acetylene.
Besonders bevorzugt werden - wegen der guten Verfüg- barkeit - Vinylester von gesättigten aliphatischenBecause of their good availability, vinyl esters of saturated aliphatic are particularly preferred
Monocarbonsauren mit 9 - 11 C-Atomen, die am -C-Atorr. verzweigt sind. Besonders bevorzugt ist außerdem der Vinylester der p-Tertiärbutyl -benzoesäure . Beispiele für weitere, geeignete Vinylester sind Vinylacetat und Vinylpropionat.Monocarboxylic acids with 9 - 11 C atoms, which are attached to the -C atom. are branched. The vinyl ester of p-tert-butylbenzoic acid is also particularly preferred. Examples of other suitable vinyl esters are vinyl acetate and vinyl propionate.
Die Menge der Komponenten a. beträgt 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 19 Gew.-%.The amount of components a. is 5 to 25% by weight, preferably 10 to 19% by weight.
Die Komponente a2 ist eine monovinylaromatische Ver¬ bindung. Vorzugsweise enthält sie 8 bis 9 Kohlenstoff¬ atome je Molekül. Beispiele für geeignete Verbindungen sind Styrol, Vinyltoluole, ch -Methylstyrol , Chlorsty- role, o- , m- oder p-Methylstyrol 2,5-Dimethyl styrol . p- Methoxystyrol , p-tert. -Butyl styrol , p-Dimethylamino- styrol, p-Acetamidostyrol und m-Vinylphenol . Bevorzugt werden Vinyltoluole sowie insbesondere Styrol einge¬ setzt. Die Menge an Komponente a~ beträgt 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.-%. Component a 2 is a monovinylaromatic compound. It preferably contains 8 to 9 carbon atoms per molecule. Examples of suitable compounds are styrene, vinyltoluenes, ch-methylstyrene, chlorostyrene, o-, m- or p-methylstyrene, 2,5-dimethylstyrene. p-methoxystyrene, p-tert. -Butyl styrene, p-dimethylaminostyrene, p-acetamidostyrene and m-vinylphenol. Vinyl toluenes and in particular styrene are preferably used. The amount of component a ~ is 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight.
Als Komponente a3 kommen Hydroxyalkylester d^-unge¬ sättigter Carbonsäuren mit primären oder sekundären Hydroxylgruppen in Frage. Ist eine hohe Reaktivität des Acrylatcopolymerisats erwünscht, können aus¬ schließlich Hydroxyalkylester mit primären Hydroxyl¬ gruppen eingesetzt werden; soll das Polyacrylat weni¬ ger reaktiv sein, können ausschließlich Hydroxyalkyl¬ ester mit sekundären Hydroxylgruppen eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch Mischungen von Hydroxyalkylestern mit primären Hydroxylgruppen und Hydroxyalkylestern mit sekundären Hydroxylgruppen ver¬ wendet werden. Beispiele für geeignete Hydroxyalkyl¬ ester ei ,(B-ungesättigter Carbonsäuren mit primären Hydroxylgruppen sind Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat , Hydroxybutylacrylat, Hydroxy- amylacrylat, Hydroxyhexylacrylat , Hydroxyoctylacrylat und die entsprechenden Methacrylate. Als Beispiele für verwendbare Hydroxyalkylester mit einer sekundären Hydroxylgruppe seien 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxybutylacrylat, 3-Hydroxybutylacrylat und die entsprechenden Methacrylate genannt. Selbstverständlich können jeweils auch die entspre¬ chenden Ester anderer, ot /ß-ungesättigter Carbonsäuren wie z.B. der Crotonsaure und der Isocrotons ure einge¬ setzt werden.As component a 3 , hydroxyalkyl esters of d ^ -unsaturated carboxylic acids with primary or secondary hydroxyl groups are suitable. If a high reactivity of the acrylate copolymer is desired, only hydroxyalkyl esters with primary hydroxyl groups can be used; if the polyacrylate is to be less reactive, only hydroxyalkyl esters with secondary hydroxyl groups can be used. Mixtures of hydroxyalkyl esters with primary hydroxyl groups and hydroxyalkyl esters with secondary hydroxyl groups can of course also be used. Examples of suitable hydroxyalkyl esters ei, (B-unsaturated carboxylic acids with primary hydroxyl groups are hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyamyl acrylate, hydroxyhexyl acrylate, hydroxyoctyl acrylate and the corresponding methacrylates. Examples of suitable hydroxyalkyl esters with a secondary hydroxyl group are 2-hydroxypropyl groups with a secondary hydroxyl group "Hydroxybutyl acrylate, 3-hydroxybutyl acrylate and the corresponding methacrylates. Of course, the corresponding esters of other ot / β-unsaturated carboxylic acids such as crotonic acid and isocrotonic acid can of course also be used.
Vorteilhafterweise kann die Komponete a3 zumindest teilweise ein Umsetzungsprodukt aus einem Mol Hydroxy¬ ethylacrylat und/oder Hydroxyethylmethacrylat und durchschnittlich zwei Mol£ -Caprolacton sein.Advantageously, component a 3 can be at least partially a reaction product of one mole of hydroxyethyl acrylate and / or hydroxyethyl methacrylate and an average of two moles of ε-caprolactone.
Als Komponente a. kann zumindest teilweise auch ein Umsetzungsprodukt aus Acrylsäure und/oder Methacryl- säure mit dem Glycidylester einer Carbonsäure mit ei- nem tertiären «-Kohlenstoffatom eingesetzt werden. Glycidylester stark verzweigter Monocarbons uren sind unter dem Handelsnamen "Cardura" erhältlich. Die Um¬ setzung der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit dem Glycidylester einer Carbonsäure mit einem tertiären et-Kohlenstoffatom kann vor, während oder nach der Polymerisationsreaktion erfolgen. Es ist darauf zu achten, daß die Säurezahl des fertigen Polyacrylats im Bereich von 5 bis 30 mg KOH/g, bevorzugt 8 bis 25 mg--K0H/ g liegt.As component a. a reaction product of acrylic acid and / or methacrylic acid with the glycidyl ester of a carboxylic acid with a nem tertiary «carbon atom can be used. Glycidyl esters of strongly branched monocarboxylic acids are available under the trade name "Cardura". The reaction of acrylic acid or methacrylic acid with the glycidyl ester of a carboxylic acid with a tertiary carbon atom can take place before, during or after the polymerization reaction. Care must be taken that the acid number of the finished polyacrylate is in the range from 5 to 30 mg KOH / g, preferably 8 to 25 mg-K0H / g.
Die Komponente a_ wird in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-%, eingesetztComponent a_ is used in an amount of 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight
Zum Aufbau des hydroxylgruppenhaltigen Copolymerisats (A) können außerdem 0 bis 40 Gew.-% anderer, ethy- lenisch ungesättigter, copolymerisierbarer Monomerer (Komponente a.) eingesetzt werden. Die Auswahl die¬ ser Monomerer ist nicht besonders kritisch. Es ist aber darauf zu achten, daß der Einbau dieser Monomeren nicht zu unerwünschten Eigenschaften des Copolymeri¬ sats führt. So richtet sich die Auswahl der Komponente a. weitgehend nach den gewünschten Eigenschaften der härtbaren Zusammensetzung in bezug auf Elastizität, Härte, Verträglichkeit und Polarität. Bevorzugt werden als Komponente a. Alkylester von olefinisch ungesättigten Carbonsäuren eingesetzt. Bei¬ spiele hierfür sind Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)- acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Iso- propyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, Hexyl(meth^acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth) ,acrylat, Octyl(meth)acrylat, 3,5,5-Trimethylhexyl(meth)acrylat, Decyl(meth)-acrylat, Dodecyl(meth) acrylat, Hexa- decyl(rneth)acrylat, Octadecyl(meth) acrylat, Octa- decenyl( eth)acrylat sowie die entsprechenden Ester der Malein-, Fumar-, , Croton-, Iso- croton-, Vinylessig- und Itaconsäure. Geeignet als Komponente a. sind weiterhin andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen, wie beispiels¬ weise Alkoxyethylacrylate, Aryloxyethylacrylate und die entsprechenden Methacrylate, wie z.B. Butoxy- ethyl(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat; unge¬ sättigte Carbonsäuren wie, z.B. Acrylsäure, Methacryl- säure, Itaconsäure, Crotonsaure und Halbester der Malein- und Fumarsäure sowie deren Mischungen; unge¬ sättigte Verbindungen mit tertiären Aminogruppen, wie z.B. N,N'-Diethylaminoethylmethacrylat, 2-Vinyl- pyridin, 4-Vinylpyridin, Vinylpyrrolin, Vinylchinolin, Vinylisochinolin, N,N'-Dimethylaminoethylvinylether und 2-Methyl-5-vinylpyridin; Verbindungen wie z.B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrolein und Methacro- lein.0 to 40% by weight of other ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers (component a.) Can also be used to build up the copolymer (A) containing hydroxyl groups. The selection of these monomers is not particularly critical. However, care must be taken to ensure that the incorporation of these monomers does not lead to undesirable properties of the copolymer. This is how component a is selected. largely according to the desired properties of the curable composition in terms of elasticity, hardness, compatibility and polarity. Preferred as component a. Alkyl esters of olefinically unsaturated carboxylic acids used. Examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, Isoamyl (meth) acrylate, hexyl (meth ^ acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth), acrylate, octyl (meth) acrylate, 3,5,5-trimethylhexyl (meth) acrylate, Decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, hexadecyl (rneth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, octa-decenyl (eth) acrylate and the corresponding esters of maleic, fumaric, croton and iso - Crotonic, vinyl acetic and itaconic acid. Suitable as component a. are also other ethylenically unsaturated compounds, such as alkoxyethyl acrylates, aryloxyethyl acrylates and the corresponding methacrylates, such as butoxyethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate; unsaturated carboxylic acids such as, for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid and half esters of maleic and fumaric acid and mixtures thereof; unsaturated compounds with tertiary amino groups such as N, N'-diethylaminoethyl methacrylate, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, vinylpyrroline, vinylquinoline, vinylisoquinoline, N, N'-dimethylaminoethyl vinyl ether and 2-methyl-5-vinylpyridine; Compounds such as acrylonitrile, methacrylonitrile, acrolein and methacrolein.
Die Polymerisation der Mono erkomponenten a-. bis a. wird vorzugsweise unter Ausschluß von Sauerstoff, z.B. durch Arbeiten in einer Stickstoff-Atmosphäre, durchgeführt. Der Reaktor ist mit entsprechenden Rühr-, Heiz- und Kühleinrichtungen sowie mit einem Rückflußkühler, in dem flüchtige Bestandteile, wie z.B. Styrol, zurückgehalten werden, ausgerüstet. Die Polymerisationsreaktion wird bei Temperaturen von 130 - 200βC, bevorzugt 150 - 180βC, unter Verwendung von Polymerisationsinitiatoren und ggf. Polymerisa¬ tionsreglern durchgeführt. Geeignete radikalische Initiatoren sind organische Peroxide, wie z.B. Dibenzoylperoxid, Dicumylperoxid, Cumolhydroperoxid, Di-tert.-butylperoxid, tert.-Butyl- hydroperoxid, 2,2-Di-tert.-butylperoxybutan, tert.- Amylperbenzoat, 1,3-Bis(tert.-butylperoxyisopropyl)- benzol, Diisopropylbenzolmonohydroperoxid und Diacyl- peroxide, wie z.B. Diacetylperoxid, Peroxyketal, wie z.B. 2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-propan und Ethyl-3,3- di-(tert.-amylperoxy)-butyrat, thermolabile hochsub¬ stituierte Ethanderivate, beispielsweise auf Basis silylsubstituierter Ethanderivate und auf Basis Benz- pinakol. Weiterhin können auch aliphatische Azoverbin- dungen, wie beispielsweise Azobiscyclohexannitril, eingesetzt werden. Je nach eingesetzten Monomeren be¬ steht bei Verwendung von Azoverbindungen allerdings die Gefahr von Gelbf rbungen der Polymeren, die - je nach Verwendungszweck der Polymeren - störend sein können, so daß in diesen Fällen andere Initiatoren eingesetzt werden müssen.The polymerization of the mono components a-. to a. is preferably carried out in the absence of oxygen, for example by working in a nitrogen atmosphere. The reactor is equipped with appropriate stirring, heating and cooling devices and with a reflux condenser in which volatile constituents, such as styrene, are retained. The polymerization reaction is conducted at temperatures from 130 to 200 β C, preferably 150-180 C β conducted tion controllers using polymerization initiators and optionally Polymerisa¬. Suitable free-radical initiators are organic peroxides, such as, for example, dibenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, 2,2-di-tert-butyl peroxybutane, tert-amyl perbenzoate, 1,3-bis (tert.-butylperoxyisopropyl) benzene, diisopropylbenzene monohydroperoxide and diacyl peroxides, such as, for example, diacetyl peroxide, peroxyketal, such as, for example, 2,2-di (tert.-amylperoxy) propane and ethyl-3,3-di- (tert.- amylperoxy) butyrate, thermolabile highly substituted ethane derivatives, for example based on silyl-substituted ethane derivatives and based on benzopinacol. Furthermore, aliphatic azo compounds, such as, for example, azobiscyclohexanenitrile, can also be used. Depending on the monomers used, however, when using azo compounds there is a risk of yellowing of the polymers which, depending on the intended use of the polymers, can be troublesome, so that in these cases other initiators must be used.
Die Initiatormenge beträgt in den meisten Fällen 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu verarbeitende Mono¬ merenmenge, sie kann ggf. aber auch höher liegen. Der Initiator, gelöst in einem Teil des für die Polymeri¬ sation eingesetzten Lösungsmittels, wird allmählich während der Polymerisationsreaktion zudosiert. Bevor¬ zugt dauert der Initiatorzulauf etwa 1 bis 2 Stunden länger als der Monomerenzulauf , um so auch eine gute Wirkung während der Nachpolymerisationsphase zu erzie¬ len. Werden Initiatoren mit nur einer geringen Zer¬ fallsrate unter den vorliegenden Reaktionsbedingungen eingesetzt, so ist es auch möglich, den Initiator vorzulegen.The amount of initiator is in most cases 0.1 to 5% by weight, based on the amount of monomers to be processed, but it can also be higher if necessary. The initiator, dissolved in part of the solvent used for the polymerization, is gradually metered in during the polymerization reaction. The initiator feed preferably takes about 1 to 2 hours longer than the monomer feed in order to also achieve a good effect during the post-polymerization phase. If initiators with only a low decomposition rate are used under the present reaction conditions, so it is possible to present the initiator.
Bevorzugt wird die Reaktion in Gegenwart von Poly¬ merisationsreglern durchgeführt, da so Trübungen der Polymerlösungen besser vermieden werden können. Als Regler eignen sich vorzugsweise Mercaptoverbindungen, wobei besonders bevorzugt Mercaptoethanol eingesetzt wird. Andere mögliche Regler sind beispielsweise Alkyl ercaptane, wie z.B. t-Dodecylmercaptan, Octyl- mercaptan, Phenylmercaptan, Octyldecylmercaptan, Butylmercaptan, Thiocarbonsäuren, wie etwa Thioessig- säure oder ThiomiIchsäure.The reaction is preferably carried out in the presence of polymerization regulators, since clouding of the polymer solutions can thus be avoided better. Mercapto compounds are preferably suitable as regulators, mercaptoethanol being particularly preferably used. Other possible regulators are, for example, alkyl ercaptane, e.g. t-Dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, phenyl mercaptan, octyldecyl mercaptan, butyl mercaptan, thiocarboxylic acids, such as thioacetic acid or thiolic acid.
Diese Regler werden in einer Menge von bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die zu verarbeitende Monomeren¬ menge, eingesetzt. Vorzugsweise werden sie in einem der Monomerenzuläufe gelöst und mit den Monomeren zu¬ gegeben. Bevorzugt ist die zugegebene Reglermenge zeitlich konstant.These regulators are used in an amount of up to 2% by weight, based on the amount of monomers to be processed. They are preferably dissolved in one of the monomer feeds and added with the monomers. The amount of regulator added is preferably constant over time.
Die Polymerisation wird in einem hochsiedenden, orga¬ nischen, gegenüber den eingesetzten Monomeren inerten, Lösungsmittel durchgeführt. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind hochsiedende Alkohole, wie z.B. n-Hexanol, 2-Ethylhexanol, Isooctylalkohol, Isononyl- alkohol, Isodecylalkohol, Isotridecylalkohol, Cyclo- hexanol, Methylcyclohexanol, Benzylalkohol, Methyl- benzylalkohol, Tetrahydrofufurylalkohol, Diaceton- alkohol, 2,6-Dimethyl-4-heptanol, 4-Methyl-2-pentanol, Tridecanol ; Glykole und Glykolderivate, wie z.B. Ethy- lenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Butylenglykol, Butandiol-1,4, Hexylenglykol, 2-Ethylhexandiol-l,3, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldiglykol, Hexyldi- glykol, Tripropylenglykolmethylether, Methoxytri- glykol, Ethylglykolacetat, Butylglykolacetat, Ethyl- höhersiedende aliphatische und cyclo aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. verschiedene Testbenzine, Mineralterpentinöl, Tetralin und Dekalin. Bei bestimmten Monomerkombinationen (wie z.B. amino- funktionelle plus carboxylfunktionelle Monomere) soll¬ ten nur inerte Lösungsmittel, wie aromatische und ali¬ phatische Kohlenwasserstoffe oder Ester eingesetzt werden.The polymerization is carried out in a high-boiling, organic solvent which is inert towards the monomers used. Examples of suitable solvents are high-boiling alcohols, such as, for example, n-hexanol, 2-ethylhexanol, isooctyl alcohol, isononyl alcohol, isodecyl alcohol, isotridecyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, tetrahydrofufuryl alcohol, 2,6-diacetone alcohol Dimethyl-4-heptanol, 4-methyl-2-pentanol, tridecanol; Glycols and glycol derivatives, such as, for example, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, hexylene glycol, 2-ethylhexanediol-1,3, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, methyl diglycol, ethyl diglycol, butyl diglycol, Hexyldiglycol, tripropylene glycol methyl ether, methoxytriglycol, ethylglycol acetate, butylglycol acetate, ethyl higher-boiling aliphatic and cyclo aliphatic hydrocarbons, such as various white spirits, mineral turpentine, tetralin and decalin. With certain monomer combinations (such as, for example, amino-functional plus carboxyl-functional monomers), only inert solvents, such as aromatic and aliphatic hydrocarbons or esters, should be used.
Werden die hydroxylgruppenhaltigen Copolymerisate (1) in einer 2. Stufe noch modifiziert, z.B. durch Um¬ setzen mit Verbindungen (B), die pro Molekül durch¬ schnittlich 0,8 bis 1,5 freie NCO-Gruppen und minde¬ stens eine tertiäre Aminogruppe enthalten, so muß das bei der Polymerisation, also Herstellung der Polymeren (A), eingesetzte Lösungsmittel selbstverständlich auch gegenüber den Verbindungen (B) inert sein. Es ist erfindungswesentlich, daß die Copolymerisation der Komponenten a. bis a. folgendermaßen durchge¬ führt wird:If the copolymers (1) containing hydroxyl groups are modified in a second stage, e.g. by reacting with compounds (B) which contain on average 0.8 to 1.5 free NCO groups and at least one tertiary amino group per molecule, this must be the case during the polymerization, ie preparation of the polymers (A) , Solvents used are of course also inert towards the compounds (B). It is essential to the invention that the copolymerization of components a. to a. is carried out as follows:
In dem Reaktor werden zunächst mindestens 60 % Gew.-%, bevorzugt 100 Gew.-%, der insgesamt einzusetzenden Menge der Komponente a1 zusammen mit einem Teil der insgesamt einzusetzenden Lösungsmittelmenge vorgelegt und auf die jeweilige Reaktionstemperatur aufgeheizt. Die restliche Menge des Lösungsmittels wird - wie be¬ reits beschreiben - vorzugsweise zusammen mit dem Katalysator allmählich zugefügt. Die ggf. noch vorhan¬ dene restliche Menge der Komponente a. sowie die übrigen Monomeren (Komponenten a_, a3 und a4) werden innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzugabezeitraumes (beträgt i.a.At least 60% by weight, preferably 100% by weight, of the total amount of component a 1 to be used together with part of the total amount of solvent to be used are initially introduced into the reactor and heated to the respective reaction temperature. As already described, the remaining amount of the solvent is preferably added gradually together with the catalyst. Any remaining amount of component a. as well as the other monomers (components a_, a 3 and a 4 ) are within a monomer addition period of the same length for all components (is generally
2 - 10 h, wie für Acrylatcopolymerisationen üblich) zu der vorgelegten Komponente a. folgendermaßen zudo- - sier :2 - 10 h, as usual for acrylate copolymerizations) to the component a. add as follows:
i) Die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der ggf. noch vorhandenen Komponente a. (d.h. die Restmenge der Komponente a., die nicht vorge¬ legt wurde) bleibt innerhalb des Monomerenzu¬ gabezeitraumes konstant oder nimmt ab, wobei die letzte Verfahrensvariante bevorzugt ist. Im Fall einer konstanten Zugabemenge wird die Kom¬ ponente a. bevorzugt zusammen mit den Kompo- nenten a3 und a. zudosiert.i) The amount of any component a. (ie the residual amount of component a. which was not initially introduced) remains constant or decreases within the monomer addition period, the last process variant being preferred. In the case of a constant addition amount, component a. preferably together with components a 3 and a. added.
ii) Die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo¬ nneenntteenn aa3,, uunndd aa4.. bblleeiibbtt iinnnneerrhhialb des Mono- merenzugabezeitraumes konstantii) The amount of the components added per unit of time is aa3 ,, and aa4 .. remains constant within the monomer addition period
iii) Die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo¬ nente a- wird innerhalb des Monomerenzugabe¬ zeitraumes so variiert, daß die innerhalb des ersten Drittels des Monomerenzugabezeitraumes insgesamt zugegebene Menge der Komponente a~ 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a_ beträgt. Innerhalb des zweiten Drittels des Monomerenzu¬ gabezeitraumes werden insgesamt 25 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 38 Gew.-% und innerhalb des letzten Drittels des Monome¬ renzugabezeitraumes werden 35 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a, zudosiert, wobei selbstver- ständlich die Summe der Zugabemengen im 1., 2 und 3. Drittel 100 Gew.-% beträgt. Für die Variation der pro Zeiteinheit zugegebenen Men¬ ge der Komponente a_ bestehen verschiedene Möglich¬ keiten, entscheidend ist nur, daß die oben angegebe¬ nen, im jeweiligen Drittel insgesamt zugegebenen Men¬ gen eingehalten werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit einer stufenweisen Veränderung der pro Zeiteinheit zugegebenen Menge der Komponente a_. Die Zahl der Stufen, bei denen die Zugabemenge jeweils ge¬ ändert wird, kann beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise die Zugabemenge pro Zeiteinheit der Komponente a_ nur zu Beginn des zweiten und/oder zu Beginn des dritten Drittels erhöht werden. Innerhalb des Drittels bleibt die Zugabemenge pro Zeiteinheit dann jeweils konstant. Es ist aber auch möglich, die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponente a_ kontinuierlich zu verändern, entsprechend dem Grenz¬ fall einer unendlichen Stufenzahl.iii) The amount of component a- added per unit of time is varied within the monomer addition period such that the total amount of component a added within the first third of the monomer addition period a ~ 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight .-%, the total amount of component a_ is. Within the second third of the monomer addition period, a total of 25 to 40% by weight, preferably 30 to 38% by weight, and within the last third of the monomer addition period 35 to 60% by weight, preferably 40 to 50% by weight. -%, of the total amount of component a, the total of the addition amounts in the 1st, 2nd and 3rd thirds is 100% by weight. There are various possibilities for varying the amount of component a_ added per unit of time, the only thing that is decisive is that the amounts given in total in the respective third are adhered to. For example, there is the possibility of gradually changing the amount of component a_ added per unit of time. The number of stages at which the amount added is changed can be chosen as desired. For example, the amount added per unit of time of component a_ can only be increased at the beginning of the second and / or at the beginning of the third third. The amount added per unit of time then remains constant within the third. However, it is also possible to continuously change the amount of component a_ added per unit of time, in accordance with the limit of an infinite number of stages.
Die Zugabe der Komponenten in der genannten Weise för¬ dert, wie angenommen wird, die Copolymerisation und reduziert die Homopolymerisation der Einzelkomponen¬ ten. Zusätzlich werden Copolymerisate mit einem sehr niedrigen Restmonomerengehalt erhalten, die klare Lösungen mit einem hohen Festkörpergehalt ergeben. Die so erhaltenen hydroxylgruppenhaltigen Copolymeri¬ sate (A) weisen ein mittleres Molekulargewicht (Zah¬ lenmittel) von 1500 bis 6000 und eine OH-Zahl von 50 bis 200 mg KOH/g, bevorzugt 70 bis 750 mg KOH/g und eine Aminzahl von 1 bis 10 mg KOH/g, bevorzugt 1 bis 5 mg KOH/g, auf. 50 %ige Lösungen der erfindungsgemäßen Copolymeren in Butylacetat haben typischerweise Visko¬ sitäten von 0,2 bis 4 dPas bei 23°C. Außer durch Verwendung von tert. Aminogruppen enthal¬ tenden Monomeren bei der Copolymerisation können tert. Aminogruppen in das hydroxylgruppenhaltige Copolyme- ri sat (A) auch durch Umsetzung mit Verbindungen (B) , die pro Molekül durchschnittlich 0,8 bis 1,5, vorzugs¬ weise 1, freie Isocyanatgruppen enthalten, eingeführt werden. Dieses Verfahren ist insbesondere dann bevor¬ zugt, wenn die Copolymerisate für die Herstellung von Klarlacken verwendet werden sollen.The addition of the components in the manner mentioned promotes, as is assumed, the copolymerization and reduces the homopolymerization of the individual components. In addition, copolymers with a very low residual monomer content are obtained which give clear solutions with a high solids content. The hydroxyl-containing copolymers (A) thus obtained have an average molecular weight (number average) of 1500 to 6000 and an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, preferably 70 to 750 mg KOH / g and an amine number of 1 up to 10 mg KOH / g, preferably 1 to 5 mg KOH / g. 50% solutions of the copolymers according to the invention in butyl acetate typically have viscosities of 0.2 to 4 dPas at 23 ° C. Except by using tert. Monomers containing amino groups in the copolymerization can be tert. Amino groups are also introduced into the hydroxyl-containing copolymer (A) by reaction with compounds (B) which contain an average of 0.8 to 1.5, preferably 1, free isocyanate groups per molecule. This process is particularly preferred when the copolymers are to be used for the production of clearcoats.
Die Umsetzung der Copolymerisate (A) mit den Verbin¬ dungen (B) erfolgt in einem isocyanatinerten Lösungs¬ mittel bei Temperaturen von 10 bis 100°C, vorzugsweise 50 bis 80°C, ggf. in Anwesenheit von organischen Zinn¬ verbindungen als Katalysatoren, bis zu einem NCO-Wert von praktisch Null. Die Menge der Verbindung (B) wird dabei so gewählt, daß das entstehende Harz eine Amin- zahl von 1 bis 10 mg KOH/g, bevorzugt 1 bis 5 mg KOH/g, aufweist.The copolymers (A) are reacted with the compounds (B) in an isocyanatine solvent at temperatures of 10 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C., if appropriate in the presence of organic tin compounds as catalysts, up to an NCO value of practically zero. The amount of compound (B) is chosen so that the resulting resin has an amine number of 1 to 10 mg KOH / g, preferably 1 to 5 mg KOH / g.
Die zur Einführung der tertiären Aminogruppe in das Copolymerisat (A) verwendeten Verbindungen (B) werden hergestellt, indem Diisocyanate oder Polyisocyanate mit einem stöchiometrischen Unterschuß an einem terti¬ ären Amin umgesetzt werden. Geeignet für diese Umset¬ zung sind tertiäre Amine der allgemeinen Formel NR-R-R-, wobei R. bevorzugt einen Alkanolrest oder einen anderen hydroxylgruppenhaltigen Rest bedeu¬ tet und R- bzw. R- Alkyl- oder Cycloalkylreste darstellen können. Bevorzugt sind Dialkylalkanolamine, wie z.B. Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin sowie deren höhere Homologe bzw. Isomere. Als Di- oder Polyisocyanate sind beispielsweise geeig¬ net:The compounds (B) used to introduce the tertiary amino group into the copolymer (A) are prepared by reacting diisocyanates or polyisocyanates with a stoichiometric deficit on a tertiary amine. Suitable for this implementation are tertiary amines of the general formula NR-RR-, where R. preferably denotes an alkanol radical or another hydroxyl-containing radical and may represent R- or R-alkyl or cycloalkyl radicals. Dialkylalkanolamines, such as, for example, dimethylethanolamine, diethylethanolamine and their higher homologs or isomers, are preferred. Suitable di- or polyisocyanates are, for example:
Aromatische Isocyanate, wie z.B. 2,4-, 2, 6-Toluylen- diisocyanat und deren Gemische, 4, 'Diphenylmethandi- isocyanat, m-Phenylen-, p-Phenylen-, 4,4 '-Diphenyl-, 1,5-Naphthalin-, 1,4-Naphthalin-, , -Toluidin-, Xyly- lendiisocyanat sowie substituierte aromatische Systeme, wie z.B. Dianisidindiisocyanate, 4,4'-Diphenyl etherdiisocyanate oder Chlorodiphenylendiisocyanate und höherfunktionelle aromatische Isocyanate, wie z.B.Aromatic isocyanates, such as, for example, 2,4-, 2,6-tolylene diisocyanate and mixtures thereof, 4, 'diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene, p-phenylene, 4,4'-diphenyl, 1,5- Naphthalene, 1,4-naphthalene,, -toluidine, xylylene diisocyanate and substituted aromatic systems, such as dianisidine diisocyanates, 4,4'-diphenyl ether diisocyanates or chlorodiphenylene diisocyanates and higher functional aromatic isocyanates, such as
1,3,5-Triisocyanatobenzol, 4,4,-,4"-Triisocyanattri- phenylmethan, 2, ,6-Triisocyanatotoluol und 4,4'-Diphenyldimethylmethan-2,2' , 5,5'-tetraisocyanat; cycloaliphatische Isocyanate, wie z.B. 1,3-Cyclopentan-,1,4-Cyclohexan-, 1,2-Cyclohexan- und Isophorondiisocyanat; aliphatische Isocyanate, wie z.B. Trimethylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen-, Hexamethylen-, Trimethylhexamethylen-1,6-diisocyanat und Tris-hexamethylen-triisocyanat.1,3,5-triisocyanatobenzene, 4,4 , -, 4 "-triisocyanatetriphenylmethane, 2,, 6-triisocyanatotoluene and 4,4'-diphenyldimethylmethane-2,2 ', 5,5'-tetraisocyanate; cycloaliphatic isocyanates, such as 1,3-cyclopentane, 1,4-cyclohexane, 1,2-cyclohexane and isophorone diisocyanate; aliphatic isocyanates such as trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate and Tris-hexamethylene triisocyanate.
Vorzugsweise werden Diisocyanate mit unterschiedlich reaktiven Isocyanatgruppen eingesetzt, wie z.B. Iso- phorondiisocyanat.Diisocyanates with different reactive isocyanate groups are preferably used, e.g. Isophorone diisocyanate.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung hydroxylgruppenhaltiger Copolymerisate (A) mittels radikalischer Lösungspolymerisation, das da¬ durch gekennzeichnet ist, daßThe invention also relates to a process for the preparation of hydroxyl-containing copolymers (A) by means of radical solution polymerization, which is characterized in that
a,) 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 19 Gew.-%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbon¬ sauren, bevorzugt Vinylester von in - -Stellung verzweigten Monocarbonsauren mit 5 bis 15 C-Atomer- j e Molekü l ,a) 5 to 25% by weight, preferably 10 to 19% by weight, of one or more vinyl esters of monocarboxylic acids, preferably vinyl esters of monocarboxylic acids branched in the - position with 5 to 15 Carbon atom per molecule,
a2) 10 bis 50 Gew.- , bevorzugt 20 bis 45 Gew.-%, eines oder mehrerer vinylaromatischer Kohlen-a 2 ) 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight, of one or more vinylaromatic carbons
Wasserstoffe,Hydrogens,
a.,) 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-%, eines oder mehrerer Hydroxyalkylester«-t ^-unge¬ sättigter Carbonsäuren,a.) 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight, of one or more hydroxyalkyl esters of -t ^ unsaturated carboxylic acids,
a.) 0 bis 40 Gew.-% anderer ethylenisch ungesättig¬ ter, copolymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten a, bis a. jeweils 100 Gew.-% ergibt.a.) 0 to 40% by weight of other ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers, the sum of components a to a. each gives 100% by weight.
bei Temperaturen von 130 bis 200CC, bevorzugt 150 bis 180°C, zu einem Copolymerisat (A) mit einer OH-Zahl von 50 bis 200 mg KOH/g, bevorzugt 70 bis 150 mg KOH/g und einem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 1500 bis 6000 umgesetzt werden, wobeiat temperatures of 130 to 200 C C, preferably 150 to 180 ° C, to a copolymer (A) with an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, preferably 70 to 150 mg KOH / g and an average molecular weight (number average ) from 1500 to 6000, where
1.) mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt 100 Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a, vorgelegt werden,1.) at least 60% by weight, preferably 100% by weight, of the total amount of component a are introduced,
2.) die Komponenten a_ bis a. und der ggf. vor¬ handene Rest der Komponente a. innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzu¬ gabezeitraumes so zudosiert werden, daß2.) the components a_ to a. and any remaining component a. are metered in within a monomer addition period of the same length for all components in such a way that
i) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponente a. innerhalb des Monomerenzu¬ gabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt,i) the amount of component a added per unit of time. remains constant or decreases within the monomer addition period,
ii) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komp.-nenten a3 und a. innerhalb desii) the amount of added per unit of time Components a 3 and a. within the
Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt undMonomer addition period remains constant and
iii) die innerhalb des ersten Drittels des Mono- merenzugabezeitraumes zugegebene Menge der(iii) the amount of. added within the first third of the monomer addition period
Komponente a. 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.-%, der Gesamtmenge der Kom¬ ponente a_ , innerhalb des zweiten Drit¬ tels 25 - 40 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 38 Gew.-% und innerhalb des letzten Drittels 35 - 60 Gew.-%, bevor¬ zugt 40 bis 50 Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a_ beträgt.Component a. 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight, of the total amount of component a_, within the second third 25-40% by weight, preferably 30 to 38% by weight and within the last third, 35-60% by weight, preferably 40 to 50% by weight, of the total amount of component a_.
Die in diesem Verfahren einsetzbaren Komponenten a, bis a. sowie die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits ausführlich im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Copolymerisäten (A) be¬ schrieben, so daß hier nur auf diese Beschreibung ver¬ wiesen wird.Components a to a that can be used in this process. and the implementation of the process according to the invention have already been described in detail in connection with the copolymers (A) according to the invention, so that reference is made only to this description.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin Beschichtungsmittel, die die erfindungsgemäßen, hydroxylgruppenhaltigen Copolymerisate als Bindemit¬ telkomponente enthalten. Als Härterkomponente eignen sich in diesen Beschichtungsmitteln Aminoplastharze, Polyisocyanate sowie Anhydridgruppen enthaltende Ver¬ bindungen. Der Vernetzer wird jeweils in solch einer Menge zugesetzt, daß das Molverhältnis der OH-Gruppen des Copolymerisats (A) zu den reaktiven Gruppen des Vernetzers zwischen 0,3 r 1 und 3 : 1 liegt.The present invention furthermore relates to coating compositions which contain the hydroxyl-containing copolymers according to the invention as a binder component. Suitable hardener components in these coating compositions are aminoplast resins, polyisocyanates and compounds containing anhydride groups. The crosslinking agent is added in such an amount that the molar ratio of the OH groups of the copolymer (A) to the reactive groups of the crosslinking agent is between 0.3 r 1 and 3: 1.
Als Härterkomponente geeignete Aminoplastharze sind bevorzugt Melamin und/oder Benzoguanaminharze. Es han- delt sich hierbei um veretherte Melamin- bzw. Benzo- guanamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte. Die Ver¬ träglichkeit der Harze mit anderen Filmbildnern und Lösemitteln wird von der Kettenlänge des Veretherungs- alkohols und dem Veretherungsgrad beeinflußt. Haupt¬ sächliche Veretherungskomponenten sind n- und Isobuta- nol sowie Methanol. Eine sehr große Bedeutung haben die Hexamethoxymethylmelaminharze. Sie weisen aber den Nachteil auf, daß derartige Kombinationen erst bei Temperaturen oberhalb 150°C härten und oft ein Zusatz saurer Katalysatoren erforderlich ist. Die mit weniger Formaldehyd hergestellten und/oder mit sekundären bzw. tertiären Alkoholen veretherten Harze vernetzen da¬ gegen z. T. bereits unterhalb von 100°C. Einsetzbar sind auch die entsprechenden Harnstoff- und Urethan- harze.Aminoplast resins suitable as hardener components are preferably melamine and / or benzoguanamine resins. There are etherified melamine or benzoguanamine-formaldehyde condensation products. The compatibility of the resins with other film formers and solvents is influenced by the chain length of the etherification alcohol and the degree of etherification. The main etherification components are n- and isobutanol and methanol. Hexamethoxymethylmelamine resins are very important. However, they have the disadvantage that such combinations only harden at temperatures above 150 ° C. and that it is often necessary to add acidic catalysts. The resins produced with less formaldehyde and / or etherified with secondary or tertiary alcohols, on the other hand, crosslink e.g. T. already below 100 ° C. The corresponding urea and urethane resins can also be used.
Die für die Vernetzung der Copolymerisate A) verwende¬ ten Polyisocyanate sind dieselben Polyisocyanate, die auch zur Herstellung der Verbindung (B) eingesetzt werden. Für geeignete Beispiele sei daher auf die Be¬ schreibung der Verbindung (B) verwiesen. Weiterhin können aber die Polyisocyanate auch zu Präpolymeren mit höherer Molmasse verknüpft sein. Zu nennen sind hierbei Addukte aus Toluylendiisocyanat und Trimethy- lolpropan, ein aus 3 Molekülen Hexamethylendiisocyanat gebildetes Biuret sowie die Trimeren des Hexamethylen- diisocyanats und des 3,5,5-Trimethyl-l-isocyanato-3- isocyanatomethylcyclohexans.The polyisocyanates used for crosslinking the copolymers A) are the same polyisocyanates which are also used for the preparation of the compound (B). For suitable examples, reference is therefore made to the description of compound (B). Furthermore, the polyisocyanates can also be linked to prepolymers with a higher molecular weight. Adducts of tolylene diisocyanate and trimethylolpropane, a biuret formed from 3 molecules of hexamethylene diisocyanate and the trimers of hexamethylene diisocyanate and 3,5,5-trimethyl-l-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclohexane are to be mentioned here.
Die Menge des eingesetzten Vernetzers wird so gewählt, daß das Verhältnis der Isocyanatgruppen des Vernetzers zu den Hydroxylgruppen der Komponente A) im Bereich von 0,3 :1 bis 3,5 : 1 liegt. Kombinationen mit Polyisocyanaten oder Isocyanatgrup- pen tragenden Harzen vernetzen selbst bei Raumtempera¬ tur schnell.The amount of crosslinker used is chosen so that the ratio of the isocyanate groups of the crosslinker to the hydroxyl groups of component A) is in the range from 0.3: 1 to 3.5: 1. Combinations with polyisocyanates or resins bearing isocyanate groups crosslink quickly, even at room temperature.
Eingesetzt werden können aber auch die oben beschrie¬ benen, mit üblichen Verkappungsmitteln, wie z.B. Phenolen, Alkoholen, Acetessigsäureestern, Ketoxim- und -Caprolactam, umgesetzten Isocyanate. Diese Kombinationen sind bei Raumtemperatur stabil und härten im allgemeinen erst bei Temperaturen oberhalb von 100°C. In besonderen Fällen, z.B. bei Verwendung von Acetessigsäureestern zur Verkappung, kann auch be¬ reits unter 100°C eine Vernetzung eintreten.However, the above-described ones can also be used, with conventional capping agents, such as Phenols, alcohols, acetoacetic acid esters, ketoxime and caprolactam, reacted isocyanates. These combinations are stable at room temperature and generally only harden at temperatures above 100 ° C. In special cases, e.g. when using acetoacetic acid esters for capping, crosslinking can also occur below 100 ° C.
Geeignete Härter sind auch Verbindungen bzw. Harze, die Carbonsäureanhydridgruppen enthalten und die über Esterbildung mit den erfindungsgemäßen Polymeren rea¬ gieren. Die Härtungstemperatur hängt von der Reaktivi¬ tät der im Kombinationspartner enthaltenen Anhydrid¬ gruppe ab. So gelingt es z.B. mit polyfunktionellen Verbindungen oder Harzen, Beschichtungsmittel zur Ver¬ fügung zu stellen, die bereits bei 80 bis 120°C ver¬ netzen.Suitable hardeners are also compounds or resins which contain carboxylic acid anhydride groups and which react with the polymers according to the invention via ester formation. The curing temperature depends on the reactivity of the anhydride group contained in the combination partner. So it succeeds e.g. with polyfunctional compounds or resins, to provide coating compositions which crosslink at 80 to 120 ° C.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können außerdem übliche Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten, wie z.B. Verlaufsmittel, Silikonöle, Weichmacher, wie Phosphorsäureester und Phthalsäureester, Pigmente und Füllstoffe, Viskositätskontrollierende Zusätze, Mattierungsmittel, UV-Absorber und Lichtschutzmittel. Diese Beschichtungsmittel können durch Spritzen, Fluten, Tauchen, Walzen, Rakeln oder Streichen auf ein Substrat in Form eines Films aufgebracht werden, wobei der Film anschließend zu einem festhaftenden Überzug gehärtet wird.The coating compositions according to the invention can also contain customary auxiliaries and additives, such as leveling agents, silicone oils, plasticizers, such as phosphoric acid esters and phthalic acid esters, pigments and fillers, viscosity-controlling additives, matting agents, UV absorbers and light stabilizers. These coating compositions can be applied by spraying, flooding, dipping, rolling, knife coating or brushing onto a substrate in the form of a film, the film subsequently forming a firmly adhering coating is hardened.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eignen sichThe coating compositions of the invention are suitable
- wenn durch entsprechende Wahl der Härterkomponente niedrige Härtungstemperaturen zwischen 20 und 80°C an- gewandt werden können (s.o.) - für die Reparatur- lackierung von Kraftfahrzeugen sowie insbesondere für die Verwendung als Grundierung und Füllermaterial.- if, through appropriate selection of the hardener component, low curing temperatures between 20 and 80 ° C can be used (see above) - for the refinish of motor vehicles and especially for use as a primer and filler material.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsatze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt wird.The invention is explained in more detail in the following examples. Unless expressly stated otherwise, all information on parts and percentages are by weight.
Polvisocvanatlnςnnri 1Polvisocvanatlnςnnri 1
Die in den Beispielen eingesetzte Polyisocyanat- lösung 1 besteht aus folgenden Komponeten :The polyisocyanate solution 1 used in the examples consists of the following components:
33 , 3 Tei le trimerisiertes Hexamethylendiisocyanat ,33.3 parts of trimerized hexamethylene diisocyanate,
90 %-ig in einer 1 : 1-Mischung aus Butyl¬ acetat / Solventnaphth90% in a 1: 1 mixture of butyl acetate / solvent naphth
15 , 0 Teile trimerisiertes Isophorondiisocyanat ,15.0 parts of trimerized isophorone diisocyanate,
70 %ig in Solventnaphtha^70% in solvent naphtha ^
22 , 3 Teile Butylacetat22.3 parts of butyl acetate
15 , 6 Teile Butylglykolacetat15.6 parts of butyl glycol acetate
3,5 Teile 3-Methoxybutylacetat3.5 parts of 3-methoxybutyl acetate
3,5 Teile Xylol3.5 parts xylene
4,9 Teile eines handelsüblichen Gemisches aus monocyclischen Terpenen mit einem Siedebe¬ reich von 162 bis 182°C4.9 parts of a commercially available mixture monocyclic terpenes with a boiling range of 162 to 182 ° C
0,9 Teile Solventnaphth0.9 parts solvent naphth
1,0 Teile Katalysatorlösung (1 Teil Dibutylzinndi- laurat, gelöst in 50 Teilen Butylacetat, 44 Teilen Solventnaphth!^und 5 Teilen 3-Methoxybutylacetat)1.0 part catalyst solution (1 part dibutyltin dilaurate, dissolved in 50 parts butyl acetate, 44 parts solvent naphth! ^ And 5 parts 3-methoxybutyl acetate)
Lackverdünnunα 1Lacquer thinning α 1
Die Lackverdünnung 1 besteht aus folgenden Komponenten:The paint thinner 1 consists of the following components:
15 Teile Xylol15 parts of xylene
13 Teile Solventnaphth •ß- > 10 Teile eines handelsüblichen Kohlenwasserstoff- Gemisches mit einem Siedebereich von 135 bis 185°C und einem Aromatengehalt von ca. 16,5 %. 50 Teile Butylacetat 5 Teile l-Methoxypropylacetat-2 3 Teile Butylglykolacetat 2 Teile 3-Methoxybutylacetat13 parts of solvent naphth • ß-> 10 parts of a commercially available hydrocarbon mixture with a boiling range of 135 to 185 ° C and an aromatic content of approx. 16.5%. 50 parts butyl acetate 5 parts l-methoxypropylacetate-2 3 parts butylglycol acetate 2 parts 3-methoxybutyl acetate
2 Teile eines handelsüblichen Gemisches aus mono¬ cyclischen Terpenen mit einem Siedebe¬ reich von 162 bis 182βC.2 parts of a commercial mixture of monoethylenically cyclic terpenes with a Siedebe¬ rich β of 162 to 182 C.
Beispiel 1example 1
In einem 4-Liter-Edelstahlkessel mit Rührer, Rückflu߬ kühler und Zulgufeinrichtungen werden 201,6 Teile Solventnaphth^ (Gemisch von C3 - C4-Alkylsub- stituierten Aromaten) und 264 Teile eines handelsub- liehen Gemisches von Vinylestern von gesättigten aliphatischen Monocarbonsauren mit überwiegend 10In a 4-liter stainless steel kettle with stirrer, reflux condenser and inlet devices, 201.6 parts of solvent naphthol (mixture of C3-C4-alkyl-substituted aromatics) and 264 parts of a commercially available are mixtures of vinyl esters of saturated aliphatic monocarboxylic acids with predominantly 10
C-Atomen, die am e - C-Atom verzweigt sind, vorgelegt und auf 170°C aufgeheizt.C atoms that are branched on the e - C atom, submitted and heated to 170 ° C.
In den Monomerentank I werden eingewogen und vermischt:Weigh and mix in the monomer tank I:
120,- Teile Methylmethacrylat 216,- Teile Hydroxyethylmethacrylat 2,4 Teile Dodecylmercaptan120 parts of methyl methacrylate 216 parts of hydroxyethyl methacrylate 2.4 parts of dodecyl mercaptan
In den Monomerentank II werden eingewogen:The following are weighed into the monomer tank II:
600,- Teile Styrol600 parts of styrene
In den Initiatortank werden eingewogen und ver¬ mischt:The following are weighed and mixed into the initiator tank:
108,- Teile Solventnaphtha^ 36,- Teile Di-tert. Butylperoxid108 parts of solvent naphtha ^ 36 parts of di-tert. Butyl peroxide
Der Monomerentank I wird innerhalb von 4,5 h gleich¬ mäßig zudosiert. Der Monomerentank II wird innerhalb von 4,5 h so zudosiert, daß in den ersten 90 min. 100 Teile zudosiert werden, von der 91.ten bis zur 180.ten Minute der Gesamtlaufzeit 200 Teile zudo¬ siert werden und in der restlichen Zulaufzeit 300,- Teile Styrol zudosiert werden. Während des Zu laufs wird die Temperatur im Kessel auf 165 - 170°C gehalten. Nach Beendigung aller Zuläufe werden inner¬ halb 1 h nochmalsThe monomer tank I is metered in uniformly over the course of 4.5 hours. The monomer tank II is metered in over the course of 4.5 h so that in the first 90 min. 100 parts are metered in, 200 parts are metered in from the 91st to the 180th minute of the total running time and 300 parts of styrene are metered in during the remaining feed time. The temperature in the boiler is kept at 165-170 ° C during the run. After all feeds have ended, they are repeated within 1 hour
18,- Teile Solventnaphtha0' und 6,- Teile Di-tert. Butylperoxid aus dem Initiatortank zudosiert. Danach wird noch wei¬ tere 2 h bei dieser Temperatur nachpolymerisiert.18 parts of solvent naphtha 0 'and 6 parts of di-tert. Butyl peroxide dosed from the initiator tank. Thereafter, polymerization is continued for a further 2 hours at this temperature.
Es wird mit 342,- Teilen Butylacetat angelöεt. Der Festkörper (1 h 130CC) dieser CopolymerisatlÖsung 1 beträgt 71 %, die Viskosität (50 %ig in Ethylglykol- acetat) 0,85 dPa.s. (gemessen bei 23°C).It is dissolved with 342 parts of butyl acetate. The solids content (1 h 130 C C) of this copolymer solution 1 is 71%, the viscosity (50% in ethyl glycol acetate) 0.85 dPa.s. (measured at 23 ° C).
Mittels Gaschromatographie wurde der Restgehalt an freiem Vinylester-Monomer in der 71 %igen Polymerisat¬ lösung 1 bestimmt. Es wurde ein Restgehalt von 1,5 Gew.-% gefunden. (Dies entspricht einem Restmono¬ merengehalt von 9,6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmen¬ ge an eingesetztem Vinylester-Monomerer.) .The residual content of free vinyl ester monomer in the 71% polymer solution 1 was determined by means of gas chromatography. A residual content of 1.5% by weight was found. (This corresponds to a residual monomer content of 9.6% by weight, based on the total amount of vinyl ester monomer used.).
In einem 4-Liter-Edelstahlkessel mit Rührer, Rückflu߬ kühler und Zulaufeinrichtungen werden 325,6 Teile Shellsol ^ (Gemisch von C3 - C 4 Alkylsubstituierte Aromaten) und 360,0 Teile eines handelsüblichen Ge¬ misches von Vinylestern von gesättigten aliphatischen Monocarbonsäure mit überwiegend 10 C-Atomen, die am «i-C-Atom verzweigt sind, vorgelegt. In den Monomerentank I werden eingewogen und vermischt:In a 4-liter stainless steel kettle with stirrer, reflux condenser and feed devices, 325.6 parts of Shellsol ^ (mixture of C 3 -C 4 alkyl-substituted aromatics) and 360.0 parts of a commercially available mixture of vinyl esters of saturated aliphatic monocarboxylic acid with predominantly 10 carbon atoms, which are branched on the «iC atom, presented. Weigh and mix in the monomer tank I:
252,- Teile n-Butylacrylat252 parts of n-butyl acrylate
468,- Teile Hydroxyethylmethacrylat468 parts of hydroxyethyl methacrylate
144,- Teile Methylmethacrylat144 parts of methyl methacrylate
36,- Teile Methacrylsäure36 parts of methacrylic acid
27,- Teile Mercaptoethanol In den Monomerentank II wird eingewogen:27 parts of mercaptoethanol The following is weighed into the monomer tank II:
540,- Teile Styrol540 parts of styrene
In den Initiatortank werden eingewogen und vermischt:Weigh and mix in the initiator tank:
129,6 Teile Shellsol A® 43,2 Teile Di-tert. Butylperoxid129.6 parts Shellsol A® 43.2 parts di-tert. Butyl peroxide
Die Vorlage wird auf 160 - 170°C aufgeheizt und es wird der Inhalt von Monomerentank I und vom Initiator¬ tank innerhalb von 4,5 h gleichmäßig in den Kessel do¬ siert. Der Inhalt des Monomerentanks II wird innerhalb von 4,5 h so zudosiert, daß in den ersten 90 min 25 % der Styrolmenge, von der 91ten bis zur 180ten Minute 35 % der Styrolmenge und in der restlichen Zulaufzeit 40 % der Styrolmenge zudosiert werden. Danach werden innerhalb von 1 h aus dem Initiatortank zugegeben:The initial charge is heated to 160-170 ° C. and the contents of monomer tank I and of the initiator tank are evenly metered into the boiler within 4.5 hours. The content of the monomer tank II is metered in over the course of 4.5 hours in such a way that 25% of the amount of styrene is added in the first 90 minutes, 35% of the amount of styrene from the 91st to the 180th minute and 40% of the amount of styrene in the remaining feed time. The following are then added from the initiator tank within 1 h:
13,5 Teile Shellsol 4,5 Teile Di-tert. Butylperoxid.13.5 parts Shellsol 4.5 parts di-tert. Butyl peroxide.
Während der Polymerisation wird die Temperatur auf ca.During the polymerization, the temperature is reduced to approx.
165°C gehalten.Kept at 165 ° C.
Danach wird mit 330 Teilen Xylol angelöst undThen it is dissolved with 330 parts of xylene and
72,2 Teile eines Monoisocyanates (hergestellt aus72.2 parts of a monoisocyanate (made from
1 Mol Isophorondiisocyanat und 1 Mol Dimethylethanol- amin, 50 %ig in Xylol) zugegeben. Nach ca. 4 h bei1 mol of isophorone diisocyanate and 1 mol of dimethylethanolamine, 50% in xylene) were added. After about 4 hours at
60°C ist die Addition des Monoisocyanats vollständig.The addition of the monoisocyanate is complete at 60 ° C.
Es wird mit 189 Teilen Butylacetat angelöst.It is dissolved in 189 parts of butyl acetate.
Die so erhaltene Copolymerisatlösung 2 hat einen Fest¬ körper von 64,9 % (15' 180βC) , und eine Viskosität von 21 dpa.s (original) bzw. 0,8 dPas.s (50 %ig in Butyl¬ acetat), jeweils bestimmt bei 23°C. Der Restgehalt an freiem Vinylester-Monomeren in der 65 %igen Lösung wurde mittels Gaschromatographie zu 0,5 - 1,0 Gew.-% bestimmt. Dies entspricht einem Restmonomerengehalt von 3,8 bis 7,6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Vinylester-Monomer.The thus obtained copolymer solution 2 has a body Fest¬ of 64.9% (15 '180 C β), and a viscosity of 21 dpa.s (original) or 0.8 dPas.s (50% in butyl acetate), each determined at 23 ° C. The residual content of free vinyl ester monomers in the 65% solution was determined by gas chromatography to be 0.5-1.0% by weight. This corresponds to a residual monomer content of 3.8 to 7.6% by weight, based on the total amount of vinyl ester monomer used.
Die erhaltene originale Copolymerisatlösung 2 (64,9 % Festkörper bei 15" 180°C) wird mit Methoxypropylacetat auf 62 % Festkörper verdünnt (Copolymerisatlösung 2 a) . Zu 54,35 Teilen einer Tönpaste auf Basis eines han¬ delsüblichen OH-Acrylates (OH-Zahl 150 mg KOH/g) wer¬ den 45,65 Teile der Copolymerisatlösung 2 a (62 % Festkörper) gegeben. Diese Stammlacklösung wird im Vo¬ lumenverhältnis 2 : 1 mit der Polyisocyanatlösung 1 gemischt. Mit 10 Gew.-%, bezogen auf die Stammlacklö¬ sung,der Lackverdünnung 1 wird eine Spritzviskosität von 18 s, gemessen im DIN 4-Auslaufbecher, einge¬ stellt. Von diesem Lack 1 wurden Glasaufzüge angefer¬ tigt und 30 min bei 60βC eingebrannt. Die Abprüfergeb- nisse zeigt Tabelle 1.The original copolymer solution 2 obtained (64.9% solids at 15 "180 ° C.) is diluted to 62% solids with methoxypropylacetate (copolymer solution 2a). To 54.35 parts of a tinting paste based on a commercially available OH-acrylate (OH Number of 150 mg KOH / g) 45.65 parts of the copolymer solution 2a (62% solids) are added This master lacquer solution is mixed in a volume ratio of 2: 1 with the polyisocyanate solution 1. Based on 10% by weight solution to the Stammlacklö¬, the paint dilution 1 is a spray viscosity of 18 s, measured in a DIN 4 flow cup, einge¬ sets. from this varnish 1 glass lifts were Untitled angefer¬ and 30 min baked at 60 β C. the Abprüfergeb- nit shows Table 1.
Weiterhin wurde der Lack 1 auf phosphatierte und mit einem handelsüblichen 2-Komponenten Polyurethan-Füller (OH-Komponenten ■ polyestermodifiziertes hydroxylgrup- penhaltiges Acrylat mit einer OH-Zahl von 140 - 150 mg KOH/g; Isocyanat-Komponente « über Biuretstruktur trimerisiertes Hexamethylendiisocyanat) beschichtete Stahlbleche appliziert und 30 min. bei 60°C eingebrannt. Die Abprüfergebnisse zeigt Tabelle 2.Lacquer 1 was also coated on phosphated and with a commercially available 2-component polyurethane filler (OH components ■ polyester-modified hydroxyl-containing acrylate with an OH number of 140 - 150 mg KOH / g; isocyanate component "via the biuret structure trimerized hexamethylene diisocyanate) coated steel sheets applied and 30 min. baked at 60 ° C. The test results are shown in Table 2.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Analog zu der Verfahrensvorschrift gemäß der englisch- sprachigen technischen Information "Veo Va poly ersAnalogous to the procedure according to the English technical information "Veo Va poly ers
LR 40 und LR 2041 for water-thinnable paints" derLR 40 and LR 2041 for water-thinnable paints "der
Firma Shell wurde mit der Monomerenmischung ausShell was made with the monomer mixture
Beispiel 1 folgendermaßen eine Copolymerisatlösung 3 hergestellt:Example 1 prepared a copolymer solution 3 as follows:
In einem 4-Liter-Edelstahlkessel mit Rührer, Rückflu߬ kühler und Zulaufeinrichtungen werden 147 Teile Solventnaphthe 165 Teile 2-Methoxypropylacetat-l, 264 Teile eines handelsüblichen Gemisches von Vinyl¬ estern von gesättigten aliphatischen Monocarbonsauren mit überwiegend 10 C-Atomen, die am«<?-C-Atomen ver¬ zweigt sind, 60 Teile Styrol und 2,4 Teile Di-tert. Butylperoxid vorgelegt und auf 160°C aufgeheizt.In a 4-liter stainless steel kettle with stirrer, reflux condenser and inlet devices, 147 parts of solvent naphtha, 165 parts of 2-methoxypropyl acetate, 264 parts of a commercially available mixture of vinyl esters of saturated aliphatic monocarboxylic acids with predominantly 10 carbon atoms, which <? - C atoms are branched, 60 parts of styrene and 2.4 parts of di-tert. Submitted butyl peroxide and heated to 160 ° C.
In den Monomerentank werden eingewogen und vermischt:Weigh and mix in the monomer tank:
540,- Teile Styrol540 parts of styrene
194,4 Teile Hydroxyethylmethacrylat194.4 parts of hydroxyethyl methacrylate
108,- Teile Methylmethacrylat108 parts of methyl methacrylate
In den Initiatortank werden eingewogen und vermischt:Weigh and mix in the initiator tank:
21,6 Teile tert. Butylperbenzoat 64,8 Teile Solventnaphth^ 2,4 Teile Dodecylmercaptan21.6 parts tert. Butyl perbenzoate 64.8 parts solvent naphth ^ 2.4 parts dodecyl mercaptan
Monomeren- und Initiatortank werden innerhalb 4,5 h gleichmäßig zudosiert,- die Temperatur wird auf 155 - 160°C gehalten. Danach werden innerhalb von 0,5 h 21,6 Teile Hydroxyethylmethacrylat und 12,- Teile MethylmethacrylatMonomer and initiator tanks are evenly metered in over 4.5 h, - the temperature is kept at 155-160 ° C. Then within 0.5 h 21.6 parts of hydroxyethyl methacrylate and 12 parts of methyl methacrylate
aus dem Monomerentank undfrom the monomer tank and
10,8 Teile Solventnaphth« I 3,6 Teile Tert. Butylperbenzoat10.8 parts of solvent naphtha I 3.6 parts of tert. Butyl perbenzoate
aus dem Initiatortank zugegeben.added from the initiator tank.
0,5 h nach dieser Nachdosierung werden nochmals0.5 h after this replenishment will be repeated
25,2 Teile Solventnaphth.!^ 8,4 Teile Tert. Butylperbenzoat25.2 parts of solvent naphth.! ^ 8.4 parts of tert. Butyl perbenzoate
aus dem Initiatortank innerhalb 0,5 h zudosiert. Nach 0,5 h Nachpolymerisation wird mit 253,8 Teile Butyl¬ acetat angelöst.metered in from the initiator tank within 0.5 h. After post-polymerization for 0.5 h, 253.8 parts of butyl acetate are dissolved.
Die so erhaltene Copolymerisatlösung 3 hatte einen Festkörper (1 h 130βC) von 67,3 % und eine Viskosität von 1,65 dPa.s (50 %ig in Ethylglykolacetat bei 23°C). Mittels Gaschromatographie wurde unter gleichen Bedin¬ gungen wie bei der Copolymerisatlösung 1 der Restge¬ halt an freiem Vinylester-Monomeren in der 67,3 %igen Polymerisatlösung bestimmt. Es wurde ein Gehalt von 5,1 Gew.-\ gefunden. Dies entspricht einem Restmono¬ merengehalt von 33 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Vinylester unter Berücksichtigung des theoretischen Festkörpers der Polymerisatlösung von 70 %. Verαleichsbeispiel 2The thus obtained copolymer solution 3 had a solids (1 h 130 β C) of 67.3% and a viscosity of 1.65 dPa.s (50% solution in ethyl glycol acetate at 23 ° C). The residual content of free vinyl ester monomers in the 67.3% polymer solution was determined by means of gas chromatography under the same conditions as in copolymer solution 1. A content of 5.1% by weight was found. This corresponds to a residual monomer content of 33% by weight, based on the total amount of vinyl ester used, taking into account the theoretical solids content of the polymer solution of 70%. Comparative Example 2
Analog zu der Verfahrensvorschrift gemäß der englisch- sprachigen technischen Information "Veo Va polymersAnalogous to the procedure according to the English-language technical information "Veo Va polymers
LR-40 und LR-2041 for water-thinnable paints" der Firma Shell wurde folgendermaßen eine Copolymerisatlö¬ sung 4 hergestellt:LR-40 and LR-2041 for water-thinnable paints "from Shell, a copolymer solution 4 was prepared as follows:
In einem 4-Liter-Edelstahlkessel mit Rührer, Rückflu߬ kühler und Zulaufeinrichtungen werden vorgelegt und auf 150 - 155°C aufgeheiztIn a 4-liter stainless steel kettle with stirrer, reflux condenser and inlet devices are placed and heated to 150-155 ° C
400,- Teile eines handelsüblichen Gemisches von Vinylestern von ungesättigten, aliphatischen Monocarbons uren mit überwiegend 10 C-Atomen, die am^-C-Atom verzweigt sind.400, - parts of a commercially available mixture of vinyl esters of unsaturated, aliphatic monocarboxylic acids with predominantly 10 carbon atoms, which are branched on the ^ -C atom.
120,- Teile Styrol 421,4 Teile Shellsol Ä^120 parts styrene 421.4 parts Shellsol Ä ^
5,7 Teile Di-tert. Butylperoxid5.7 parts of di-tert. Butyl peroxide
In den Monomerenzulauf werden eingewogen und vermischtWeigh and mix in the monomer feed
480,- Teile Styrol 252,- Teile n-Butylacrylat 468,- Teile Hydroxyethylmethacrylat 144,- Teile Methylmethacrylat 36,- Teile Methacrylsäure In den Initiatortank werden eingewogen und vermischt:480 parts of styrene 252 parts of n-butyl acrylate 468 parts of hydroxyethyl methacrylate 144 parts of methyl methacrylate 36 parts of methacrylic acid Weigh and mix in the initiator tank:
351,2 Teile Shellsoll A^351.2 parts Shellsoll A ^
22,8 Teile tert.-Butylperbenzoat22.8 parts of tert-butyl perbenzoate
Monomeren- und Initiatortank werden innerhalb von 4,5 h gleichmäßig zudosiert, während des Zulaufs wird die Temperatur auf 150 - 155°C gehalten. Danach werden innerhalb von 0,5 h aus dem MonomerentankThe monomer and initiator tanks are metered in uniformly over the course of 4.5 hours, while the temperature is kept at 150-155 ° C. Then the monomer tank is removed within 0.5 h
28,- Teile n-Butylacrylat 52,- Teile Hydroxyethylmethacrylat 16,- Teile Methylmethacrylat 4,- Teile Methacrylsäure und aus dem Initiatortank28 parts of n-butyl acrylate 52 parts of hydroxyethyl methacrylate 16 parts of methyl methacrylate 4 parts of methacrylic acid and from the initiator tank
105,36 Teile Shellso. ß105.36 parts Shellso. ß
5,52 Teile tert.-Butylperbenzoat5.52 parts of tert-butyl perbenzoate
zudosiert. Nach 0,5 h werden drei Portionen a 4,8 Tei¬ len tert.-Butylperbenzoat jeweils im Abstand von 0,5 h zugegeben. Zu 1.486,5 Teilen dieser so erhaltenen Co¬ polymerisatlösung werden 41,9 Teile eines Monoiso- cyanates (Addukt aus 1 Mol Isophorondiisocyanat und 1 Mol Dimethylethanolamin, 50%ig in Xylol) gegeben und bei 60°C innerhalb 4 h an das Copolymer addiert. Es wird weiter mit 100,4 Teilen Butylacetat und 76,5 Tei¬ len l-Methoxypropylacetat-2 angelöst. Die so erhaltene Copolymerisatlösung 4 hat einen Fest¬ körper von 63,8 %, die Viskosität liegt original > 40 dPa.s (bei 23βC). Der Gehalt an freiem Vinylester - Monomeren in der 64,8 %igen Lösung lag bei 1,5 - 2 Gew.-%. Dies ent¬ spricht einem Restmonomerengehalt von 11,5 bis 15,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Vinylester.added. After 0.5 h, three portions of 4.8 parts of tert-butyl perbenzoate are added at intervals of 0.5 h. 41.9 parts of a monoisocyanate (adduct of 1 mol of isophorone diisocyanate and 1 mol of dimethylethanolamine, 50% strength in xylene) are added to 1,486.5 parts of the copolymer solution thus obtained and added to the copolymer at 60 ° C. in the course of 4 hours . It is further dissolved in 100.4 parts of butyl acetate and 76.5 parts of 1-methoxypropylacetate-2. The thus obtained copolymer solution 4 has a body Fest¬ of 63.8%, the viscosity is original> 40 dPa.s (at 23 β C). The free vinyl ester monomer content in the 64.8% solution was 1.5-2% by weight. This corresponds to a residual monomer content of 11.5 to 15.2% by weight, based on the total amount of vinyl ester used.
Die erhaltene Copolymerisatlösung 4 wird mit Methoxy¬ propylacetat auf 62 % Festkörper verdünnt. Zu 54,35 Teilen einer Tönpaste auf Basis eines handelsüb¬ lichen OH-Acrylates (OH-Zahl 150 mg KOH/g) werden 45,65 Teile der Copolymerisatlösung 4 (62 % Festkör¬ per) gegeben. Diese Stammlacklösung wird mit der Poly- isocyanatlösung 1 analog Beispiel 2 im Volumenverhältnis 2 : 1 gemischt. Mit 22 Gew.-%, bezo¬ gen auf den Stammlack, der Lackverdünnung 1 wird eine Spritzviskosität von 18 s, gemessen im DIN 4 Auslauf¬ becher, eingestellt. Analog zu Beispiel 2 wurden mit diesem Lack 2 Glasaufzüge angefertigt und 30 min bei 60°C eingebrannt. Die Abprufergebnisse zeigt Tabelle 1. Weiterhin wurde der Lack 2 analog Beispiel 2 auf phosphatierte und mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Füller beschichtete Stahlbleche appliziert und 30 min bei 60°C eingebrannt. Die Abprufergebnisse zeigt Tabelle 2.The copolymer solution 4 obtained is diluted to 62% solids with methoxy propyl acetate. 45.65 parts of the copolymer solution 4 (62% solids) are added to 54.35 parts of a tinting paste based on a commercially available OH acrylate (OH number 150 mg KOH / g). This stock lacquer solution is mixed with the polyisocyanate solution 1 analogously to Example 2 in a volume ratio of 2: 1. A spray viscosity of 18 s, measured in the DIN 4 discharge cup, is set at 22% by weight, based on the base paint, of paint thinner 1. Analogously to Example 2, 2 glass lifts were made with this lacquer and baked at 60 ° C. for 30 minutes. The test results are shown in Table 1. Furthermore, paint 2 was applied analogously to Example 2 on phosphated steel sheets coated with the filler described in Example 2 and baked at 60 ° C. for 30 minutes. The test results are shown in Table 2.
Tabelle 1: Abprufergebnisse der GlasaufzügeTable 1: Test results of the glass lifts
Lack 1 Lack 2 Lack 3 Lack 4 Vergleich VergleichLacquer 1 Lacquer 2 Lacquer 3 Lacquer 4 Comparison Comparison
Pendelharte nach König (s) 157 134 151 141 Tabelle 2: Abprufergebnisse der beschichteten Stahl¬ blechePendulum hardness after king (s) 157 134 151 141 Table 2: Test results of the coated steel sheets
Die Stahlbleche wurden nach dem Einbrennen 1 h bei Raumtemp. aufbewahrt und dann den Prüfungen unterzogen.The steel sheets were baked at room temperature for 1 h. stored and then subjected to the tests.
1 . M . : leichte Ma rkierung : 1 . M. : slight marking:
a : Dauerber iese lung mi t deioni s iertem Was se r be ia: Permanent irrigation with deionized water
20°C b: Abkleben der Bleche mit Tesafilm. Nach 1 h Kle¬ bezeit entfernen des Tesafilms und Untersuchung auf evtl. vorhandener Markierung. c: Distinctness of Reflected Image:20 ° C b: Mask the sheets with scotch tape. After an adhesive time of 1 h, remove the tape and examine for any markings that may be present. c: Distinctness of Reflected Image:
Bei Beleuchtung der zu beurteilenden Oberfläche unter 30°C wird die direkte Reflexion im Glanzwinkel - 30° und in unmittelbarer Nähe des Glanzwinkels bei - 30° ± 0.3° gemessen. Der hieraus ermittelte DOI-Wert korrespondiert mit der visuell empfundenen Schärfe des Spiegelbildes eines Gegenstandes auf dieser Ober¬ fläche. Der DOI-Wert wird auch Bildschärfewert genannt.If the surface to be assessed is illuminated below 30 ° C, the direct reflection is measured at a gloss angle of - 30 ° and in the immediate vicinity of the gloss angle at - 30 ° ± 0.3 °. The DOI value determined from this corresponds to the visually perceived sharpness of the mirror image of an object on this surface. The DOI value is also called the sharpness value.
Meßwerte: 100 - bester WertMeasured values: 100 - best value
0 - schlechtester Wert0 - worst value
Meßgerät Beleuchtung BeobachtungMeter lighting observation
DORIGON 30° - 30°, - 29,7°,DORIGON 30 ° - 30 °, - 29.7 °,
30,3° D 47 R-6F der Firma Hunter-Lab30.3 ° D 47 R-6F from Hunter-Lab
Beispiel 3Example 3
Die in Beispiel 2 hergestellte Copolymerisatlösung 2 (Festkörper 64,9 % (15* 180βC) wird mit 1-Methoxypro- pylacetat-2 auf 62 % Festkörper verdünnt und mit den in Tabelle 3 angegebenen Komponenten zu einem Klar¬ lack 3 verarbeitet. Der erhaltene Klarlack 3 wurde im Volumenverhältnis 2 : 1 mit der Polyisocyanatlösung 1 gemischt. Die resultierende Mischung wies eine Vis¬ kosität von 16 s (gemessen im DIN 4-Becher bei 23°C) auf. Nach 4 h Lagerung bei Raumtemperatur der Klar¬ lackmischung war die Viskosität auf 28 s (DIN 4-Becher, 23°C), nach 6 h Lagerung bei Raumtempe¬ ratur auf 68 s (DIN 4-Becher, 23°C) angestiegen. Ana¬ log zu Beispiel 2 wurden von diesem Lack 3 Glasaufzüge angefertigt (Schichtdicke trocken 20 .um) und 30 min. bei 60°C eingebrannt. Die Abprufergebnisse zeigt Tabelle 1.The copolymer solution prepared in Example 2 2 (solids 64.9% (15 * 180 β C) is reacted with 1-methoxypropyl-2 pylacetat diluted to 62% solids and with the Components specified in Table 3 processed into a clear coat 3. The clear lacquer 3 obtained was mixed with the polyisocyanate solution 1 in a volume ratio of 2: 1. The resulting mixture had a viscosity of 16 s (measured in a DIN 4 cup at 23 ° C.). After 4 hours' storage at room temperature of the clear lacquer mixture, the viscosity had risen to 28 s (DIN 4 cup, 23 ° C.), and after 6 hours of storage at room temperature to 68 s (DIN 4 cup, 23 ° C.). Analog to Example 2, 3 glass lifts were made from this lacquer (dry layer thickness 20 .mu.m) and 30 min. baked at 60 ° C. The test results are shown in Table 1.
Die Klarlackmischung 3 wurde außerdem direkt nach der Herstellung als Klarlack nach dem Naß-in-Naß-Verfahren auf einen handelsüblichen Basislack (Metallic-Basis- lack Silber auf Basis Celluloseacetobutyrat, Polester, Melaminharz, Wachs) appliziert und 30 min bei 60°C eingebrannt. Der Basislack wiederum war zuvor auf phosphatierte und mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Füller beschichtete Stahlbleche applizierrt worden. Die Abprufergebnisse zeigt Tabelle 2.The clear lacquer mixture 3 was also applied directly after the preparation as a clear lacquer by the wet-on-wet method to a commercially available basecoat (metallic basecoat silver based on cellulose acetobutyrate, polyester, melamine resin, wax) and baked at 60 ° C. for 30 min . The basecoat, in turn, had previously been applied to phosphated steel sheets coated with the filler described in Example 2. The test results are shown in Table 2.
Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3
Die in Vergleichsbeispiel 2 hergestellte Copolymeri¬ satlösung 4 wird mit l-Methoxypropylacetat-2 auf 62 % Festkörper verdünnt und analog Beispiel 3 mit den in Tabelle 3 angegebenen Komponenten zu einem Klarlack 4 verarbeitet. Der erhaltene Klarlack 4 wurde im Volu¬ menverhältnis 2 : 1 mit der Polyisocyanatlösung 1 ge¬ mischt und mit 10 Vol.-%, bezogen auf den Klarlack 4, der Lackverdünnung 1 versetzt. Die resultierende Klar¬ lackmischung wies eine Viskosität von 19 s (DIN 4-Bechet, 23°C) auf. Nach 4 h Lagerung bei Raum¬ temperatur war die Viskosität der Mischung bereits so stark angestiegen (beginnende Gelierung), daß derThe copolymer solution 4 prepared in comparative example 2 is diluted to 62% solids with 1-methoxypropylacetate-2 and processed into a clear lacquer 4 using the components shown in table 3, analogously to example 3. The clear coat 4 obtained was mixed with the polyisocyanate solution 1 in a volume ratio of 2: 1 and 10% by volume, based on the clear coat 4, of the paint thinner 1 was added. The resulting clearcoat mixture had a viscosity of 19 s (DIN 4 cup, 23 ° C). After 4 hours' storage at room temperature, the viscosity of the mixture had risen so much (beginning to gel) that the
Klarlack 4 nicht mehr verarbeitbar war.Clear varnish 4 was no longer processable.
Analog zu Beispiel 3 wurden von diesem Lack 4 Glasauf¬ züge angefertigt (Schichtdicke trocken 20 .um) und 30 min bei 60°C eingebrannt. Die Abprufergebnisse zeigt Tabelle 1.Analogously to Example 3, 4 glass elevators were made from this lacquer (dry layer thickness 20 μm) and baked at 60 ° C. for 30 minutes. The test results are shown in Table 1.
Außerdem wurde dieser Lack 4 direkt nach seiner Her¬ stellung analog zu Beispiel 3 als Klarlack auf dem in Beispiel 3 beschriebenen Basislack nach dem Naß-in-Naß-Verfahren appliziert (Schichtaufbau analog Beispiel 3) und 30 min. bei 60βC eingebrannt. Die Abprufergebnisse zeigt Tabelle 2.In addition, this lacquer 4 was applied directly after its production analogously to example 3 as a clear lacquer on the basecoat described in example 3 by the wet-on-wet method (layer structure analogous to example 3) and for 30 minutes. baked at 60 ° C. The test results are shown in Table 2.
Zusätzlich wurde im Gegensatz zu Beispiel 3 eine Farb¬ tonverschiebung des Basislackes durch den Klarlack 4 beobachtet.In addition, in contrast to Example 3, a shift in the color of the basecoat by the clearcoat 4 was observed.
Tabelle 3: Zusammensetzungen der Klarlacke 3 und 4Table 3: Compositions of clearcoats 3 and 4
Klarlack 3 Klarlack 4Clear coat 3 clear coat 4
Copolymerisatlösung 2 75,7 TeileCopolymer solution 2 75.7 parts
Copolymerisatlösung 4 - 75,7 TeileCopolymer solution 4 - 75.7 parts
Xylol 1,2 Teile 1,2 TeileXylene 1.2 parts 1.2 parts
Butylacetat 14,1 Teile 14,1 TeileButyl acetate 14.1 parts 14.1 parts
Solventnaphtff^ 0,9 Teile 0,9 TeileSolventnaphtff ^ 0.9 parts 0.9 parts
Butylglykolacetat 0,7 Teile 0,7 TeileButyl glycol acetate 0.7 part 0.7 part
Silikonöllösung 3,7 Teile 3,7 TeileSilicone oil solution 3.7 parts 3.7 parts
Katalysatorlösung3 1,5 Teile 1,5 TeileCatalyst solution 3 1.5 parts 1.5 parts
Lichtschutzmittel 1,2 Teile 1,2 Teile (gehindertes Amin)Light stabilizer 1.2 parts 1.2 parts (hindered amine)
UV-Absorber (Benztriazol) 1,0 Teile 1,0 Teile die Katalysatorlösung besteht aus der Lösung von 1 Teil Dibutylzinndilaurat in 50 Teilen Butylacetat, 44 Teilen Solventnaphtha*^und 5 Teilen 3-Methoxybutylacetat. UV absorber (benzotriazole) 1.0 part 1.0 part the catalyst solution consists of the solution of 1 part of dibutyltin dilaurate in 50 parts of butyl acetate, 44 parts of solvent naphtha * and 5 parts of 3-methoxybutyl acetate.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1.) Mittels radikalischer Lösungspolymerisation herstellbares hydroxylgruppenhaltiges Copolyme¬ risat (A) auf der Basis von Vinylestern, Vinyl- aromaten und Hydroxylalkylestern «.^-ungesät¬ tigter Carbonsäuren und gegebenenfalls weiteren copolymerisierbaren Monomeren, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Copolymerisat (A) eine OH-Zahl von 50 bis 200 mg KOH/g, bevorzugt 70 bis 150 mg KOH/g und ein mittleres Molekularge¬ wicht (Zahlenmittel) von 1500 bis 6000 aufweist und herstellbar ist durch radikalische LösuπgsDol.y- merisation bei Temperaturen von 130 bis 200°C bevorzugt 150 bis 180°C, von1.) Hydroxyl group-containing copolymer (A) which can be prepared by means of free-radical solution polymerization and is based on vinyl esters, vinyl aromatics and hydroxyl alkyl esters. ^ - Unsaturated carboxylic acids and, if appropriate, further copolymerizable monomers, characterized in that the copolymer (A) has an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, preferably 70 to 150 mg KOH / g and an average molecular weight (number average) of 1,500 to 6,000 and can be produced by radical solution dol . polymerization at temperatures from 130 to 200 ° C., preferably 150 to 180 ° C., from
a,) 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 19 Gew.-%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbonsauren, bevorzugt Vinyl¬ ester von in »(.-Stellung verzweigten Mono¬ carbons uren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül,a) 5 to 25% by weight, preferably 10 to 19% by weight, of one or more vinyl esters of monocarboxylic acids, preferably vinyl esters of monocarboxylic acids having 5 to 15 carbon atoms, branched in the (. position) per molecule,
a,) 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 45a,) 10 to 50 wt .-%, preferably 20 to 45
Gew.-%, eines oder mehrerer vinylaromati- scher Kohlenwasserstoffe, a_) 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35% By weight of one or more vinyl aromatic hydrocarbons, a_) 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35
Gew.-%, eines oder mehrerer Hydroxy al- kylester ^» -ungesättigter Carbonsäuren,% By weight of one or more hydroxy alkyl ^ unsaturated carboxylic acids,
a.) 0 bis 40 Gew.-% anderer ethylenisch unge¬ sättigter, copolymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten a. bis a. jeweils 100 Gew.-% ergibt, wobeia.) 0 to 40% by weight of other ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers, the sum of components a. to a. each gives 100% by weight, whereby
1.) mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt 1001.) at least 60% by weight, preferably 100
Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a, vorgelegt werden, * Wt .-%, of the total amount of component a to be presented, *
2.) die Komponenten a, bis a, und der ggf. vorhandene Rest der Komponente a, innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzugabezeitraumes so zudosiert werden, daß2.) the components a, to a, and the rest of component a, if any, are metered in within a monomer addition period of the same length for all components in such a way that
i) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponente a, innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt,i) the amount of component a added per unit of time remains constant or decreases within the monomer addition period,
ii) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponenten a_ und a. inner¬ halb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt und iii) die innerhalb des ersten Drittels des Monomerenzugabezeitraumes zuge¬ gebene Menge der Komponente a_ 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.-%, der Gesamtmenge der Kompo¬ nente a_, innerhalb des zweiten Drittels 25 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 38 Gew.-% und innerhalb des letzten Drittels 35 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, der Ge¬ samtmenge der Komponente a_ be¬ trägt.ii) the amount of components a_ and a added per unit of time. remains constant within the monomer addition period and iii) the amount of component a_ added in the first third of the monomer addition period 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight, the total amount of component a_, in the second third 25 to 40% by weight. %, preferably 30 to 38% by weight and within the last third 35 to 60% by weight, preferably 40 to 50% by weight, of the total amount of component a_.
2.) Verfahren zur Herstellung von hydroxylgruppen- haltigen Copolymerisaten (A) auf der Basis von Vinylestern, Vinylaromaten, Hydroxyalkylestern 4 ,ß-ungesättigter Carbonsäuren und ggf. weite¬ ren copolymerisierbaren Monomeren mittels radi¬ kalischer Lösungspolymerisation, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß2.) Process for the preparation of copolymers (A) containing hydroxyl groups based on vinyl esters, vinyl aromatics, hydroxyalkyl esters 4 , β-unsaturated carboxylic acids and, if appropriate, further copolymerizable monomers by means of radial solution polymerization, characterized in that
a.) 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 19a.) 5 to 25% by weight, preferably 10 to 19
Gew.-%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbonsauren, bevorzugt Vinyl¬ ester von in ^-Stellung verzweigten Mono¬ carbonsauren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül,% By weight of one or more vinyl esters of monocarboxylic acids, preferably vinyl esters of monocarboxylic acids having 5 to 15 carbon atoms per molecule and branched in the ^ position,
a2) 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 45a 2 ) 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45
Gew.-%, eines oder mehrerer vinylaromati- scher Kohlenwasserstoffe, a3) 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35% By weight of one or more vinyl aromatic hydrocarbons, a 3 ) 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35
Gew.-.%, eines oder mehrerer Hydroxyal- kylester Carbonsäuren,% By weight of one or more hydroxyalkyl esters Carboxylic acids,
a.) 0 bis 40 Gew.-% anderer ethylenisch unge¬ sättigter, copolymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten a. bis a. jeweils 100 Gew.-% ergibt,a.) 0 to 40% by weight of other ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers, the sum of components a. to a. each gives 100% by weight,
bei Temperaturen von 130 bis 200βC, bevorzugt 150 bis 180°C, zu einem Copolymerisat (A) mit einer OH-Zahl von 50 bis 200 mg KOH/g, bevor¬ zugt 70 bis 150 mg KOH/g und einem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 1500 bis 6000 umgesetzt werden, wobeiat temperatures of 130 to 200 β C, preferably 150 to 180 ° C, to give a copolymer (A) having an OH number of 50 to 200 mg KOH / g, bevor¬ Trains t 70 to 150 mg KOH / g and an average molecular weight (Number average) from 1500 to 6000 are implemented, whereby
1.) mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt 1001.) at least 60% by weight, preferably 100
Gew.-%, der Gesamtmenge der Komponente a. vorgelegt werden,% By weight of the total amount of component a. be presented
2.) die Komponenten a_ bis a. und der ggf. vorhandene Rest der Komponente a, innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzugabezeitraumes so zudosiert werden, daß 2.) the components a_ to a. and the rest of component a, if any, are metered in within a monomer addition period of the same length for all components in such a way that
i) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponente a. innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt.,i) the amount of component a added per unit of time. remains constant or decreases within the monomer addition period.,
ii) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponenten a_ und a. inner¬ halb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt undii) the amount of components a_ and a added per unit of time. remains constant within the monomer addition period and
iii) die innerhalb des ersten Drittels des Monomerenzugabezeitraumes zuge¬ gebene Menge der Komponente a- 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.- , der Gesamtmenge der Kompo¬ nente a_, innerhalb des zweiteniii) the amount of component a- 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight, of the total amount of component a_ added within the first third of the monomer addition period, within the second
Drittels 25 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 38 Gew.-% und innerhalb des letzten Drittels 35 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 50 Gew.-\, der Gesamtmenge der Komponente a_ be¬ trägt.Thirds 25 to 40% by weight, preferably 30 to 38% by weight and within the last third 35 to 60% by weight, preferably 40 to 50% by weight, of the total amount of component a_.
3.) Hydroxylgruppenhaltiges Copolymerisat (A) nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat (A) eine Aminzahl von 1 bis 10 mg KOH/g, bevorzugt 1 bis 5 mg KOH/g und/oder eine Säurezahl von 5 bis 30 mg KOH/g, bevorzugt 8 bis 25 mg KOH/g aufweist. 3.) Hydroxyl group-containing copolymer (A) according to claim 1 or method according to claim 2, characterized in that the copolymer (A) has an amine number of 1 to 10 mg KOH / g, preferably 1 to 5 mg KOH / g and / or has an acid number of 5 to 30 mg KOH / g, preferably 8 to 25 mg KOH / g.
4.) Hydroxylgruppenhaltiges Copolymerisat (A) oder Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Aminogruppen durch Umsetzung mit Verbindungen, die pro Molekül durchschnittlich 0,8 bis 1,5, vorzugsweise 1, freie Isocyanat- gruppe und mindestens 1 tertiäre Aminogruppe enthalten, in das hydroxylgruppenhaltige Copo¬ lymerisat (A) eingeführt worden sind.4.) Hydroxyl group-containing copolymer (A) or process according to claim 3, characterized gekennzeich¬ net that the amino groups by reaction with compounds which per molecule on average 0.8 to 1.5, preferably 1, free isocyanate group and at least 1 tertiary Contain amino group into which hydroxyl-containing copolymer (A) have been introduced.
5.) Hydroxylgruppenhaltiges Copolymerisat (A) nach Anspruch 1, 3 oder 4, oder Verfahren nach An¬ spruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a, ein oder mehrere Vinylestern von gesättigten aliphatischen Monocarbonsauren mit 9 - 11 C-Atomen, die amet- C-Atom verzweigt sind, eingesetzt werden.5.) Hydroxyl group-containing copolymer (A) according to claim 1, 3 or 4, or process according to claim 2 to 4, characterized in that as component a, one or more vinyl esters of saturated aliphatic monocarboxylic acids with 9-11 C atoms, which are branched amet carbon atom can be used.
6.) Beschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es das hydroxylgruppenhaltige Copolymerisat6.) Coating agent, characterized in that it is the hydroxyl-containing copolymer
(A) nach Anspruch 1 oder 3 bis 5 als Bindemit¬ tel enthält.(A) according to claim 1 or 3 to 5 as binders.
7.) Beschichtungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es Polyisocyanate als Här¬ ter enthält.7.) Coating composition according to claim 6, characterized in that it contains polyisocyanates as hardeners.
8.) Verwendung der hydroxylgruppenhaltigen Copoly¬ merisate (A) nach Anspruch 1 oder 3 bis 5 als Bindemittel in Beschichtungsmitteln für die Autoreparaturlackierung.8.) Use of the hydroxyl-containing copolymers (A) according to claim 1 or 3 to 5 as binders in coating compositions for automotive refinishing.
9.) Verwendung der hydroxylgruppenhaltigen Copoly¬ merisate (A) nach Anspruch 1 oder 3 bis 5 als Bindemittel in Klarlacken oder pigmentierten Decklacken.9.) Use of the hydroxyl-containing copolymers (A) according to claim 1 or 3 to 5 as binders in clearcoats or pigmented topcoats.
0168Z 0168Z
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