EP0428553A1 - Aminogruppenhaltige copolymerisate, verfahren zu ihrer herstellung sowie ihre verwendung in beschichtungsmitteln - Google Patents

Aminogruppenhaltige copolymerisate, verfahren zu ihrer herstellung sowie ihre verwendung in beschichtungsmitteln

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Publication number
EP0428553A1
EP0428553A1 EP89908409A EP89908409A EP0428553A1 EP 0428553 A1 EP0428553 A1 EP 0428553A1 EP 89908409 A EP89908409 A EP 89908409A EP 89908409 A EP89908409 A EP 89908409A EP 0428553 A1 EP0428553 A1 EP 0428553A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
component
copolymer
amount
components
Prior art date
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Pending
Application number
EP89908409A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Alfons Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Farben und Fasern AG
Original Assignee
BASF Lacke und Farben AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF Lacke und Farben AG filed Critical BASF Lacke und Farben AG
Publication of EP0428553A1 publication Critical patent/EP0428553A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • C08F8/32—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines

Definitions

  • the invention relates to copolymers which contain amino groups and which are soluble in organic solvents and which can be prepared from copolymers containing alkyl ester groups by aminolysis, prepared by means of free radical solution polymerization, processes for their preparation and their use in coating compositions.
  • 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
  • the solvent load in 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 amino groups which can be prepared by means of a simple process and which also include Use of a high vinyl aromatic content of up to 50% by weight, based on the total amount of monomers, in the preparation of the intermediate stage of the copolymers containing alkyl ester groups has a low residual monomer content ( ⁇ 10% by weight) of vinyl ester monomers and the clear solutions give.
  • the solutions of the copolymers containing amino groups obtained should have the lowest possible viscosity.
  • 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 outlet cup according to DIN 4, should show good pigmentability and should have coatings with good technological properties Properties, especially good hardness and gasoline resistance.
  • an amino group-containing copolymer (B) which can be prepared by aminolysis of copolymers (A) containing alkyl ester groups - prepared by means of free-radical solution polymerization and which is characterized in that the copolymer (B) containing amino groups can be prepared, by doing
  • a copolymer (A) containing alkyl ester groups has been synthesized by radical solution polymerization at temperatures from 130 to 200 ° C., preferably 150 to 180 ° C., by
  • Remainder of component al are metered in within a monomer addition period of the same length for all components such that
  • Vinyl esters of monocarboxylic acids preferably vinyl esters of monocarboxylic acids having 5 to 15 carbon atoms per molecule and branched in the o position, are used as component a1.
  • 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 group is predominantly located on a quaternary carbon atom.
  • Other olefinic starting materials are e.g. Propylene trimer, propylene tetramer and diisobutylene.
  • the vinyl esters can also be prepared from the acids in a manner known per se, e.g. by allowing the acids to react with acetylene.
  • vinyl esters of saturated aliphatic monocarboxylic acids with 9 to 11 carbon atoms which are branched on the eC-carbon atom are particularly preferred.
  • the vinyl ester of p-tertiary butyl benzoic acid is also particularly preferred.
  • Examples of other suitable vinyl esters are vinyl acetate and vinyl propionate.
  • Component a2 is a monovinyl aromatic compound. It preferably contains 8 to 9 carbon atoms per molecule. Examples of suitable compounds are styrene, vinyltoluenes, ⁇ C-methylstyrene, chlorostyrenes, o-, m- or p-methylstyrene, 2,5-dimethylstyrene, p-methoxystyrene, p-tert.-butylstyrene, p-dimethylaminostyrene, p-acetamidostyrene and m-vinylphenol. Vinyl toluenes and styrene in particular are preferably used. The amount of component a2 is 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight.
  • alkyl esters of aliphatic, olefinically unsaturated carboxylic acids with 1 to 6 C atoms, preferably 1 to 4 C atoms, are used in the alkyl radical.
  • 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 and the corresponding esters of maleic, fumaric, crotonic, isoerotonic, vinyl acetic and itaconic acid.
  • Component a3 is used in an amount of 10 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight.
  • component a4 0 to 40% by weight of other, ethylenically unsaturated, copolymerizable monomers (component a4) 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 that the incorporation of these monomers does not lead to undesirable properties of the copolymer.
  • the choice of component a4 largely depends on the desired properties of the curable composition with regard to elasticity, hardness, compatibility and polarity.
  • amides of acrylic and methacrylic acid and their derivatives such as, for example, acrylamide, methacrylamide, N-alkylamides such as, for example, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-propyl ( meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-butyl (meth) acrylamide, N-isobutyl (meth) acrylamide, N-pentyl (meth) acrylamide, N-hexyl (meth) acrylamide, N-cyclohexyl (meth) acrylamide, N-octyl (meth) acrylamide, N-dodecyl (meth) acrylamide and N-decyl (meth) acrylamide.
  • Long-chain al yl-substituted acrylic and methacrylamide derivatives are preferred, dodecyl meth
  • component a4 are aminolysis-resistant compounds such as N-vinyl pyrrolidone.
  • Unsaturated nitriles such as e.g. (Meth) acrylonitriles and compounds such as e.g. (Meth) acrylic acid, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride and vinylidene fluoride.
  • the polymerization of the monomer components a1 to a4 is preferably carried out in the absence of oxygen, e.g. 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, e.g. Styrene are retained, equipped.
  • the polymerization reaction is carried out at temperatures from 130 to 200.degree. C., preferably 150 to 180.degree. C., using polymerization initiators and, if appropriate, polymerization regulators.
  • Suitable free radical initiators are organic peroxides, e.g. Dibenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide,
  • aliphatic azo compounds such as azobiscyclohexanenitrile can also be used.
  • azo compounds there is a risk of yellowing of the polymers which, depending on the intended use of the polymers, can be disruptive, 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 achieve a good effect during the post-polymerization phase. If initiators with only a low decomposition rate are used under the present reaction conditions, it is also possible to introduce the initiator.
  • the reaction is preferably carried out in the presence of polymerization regulators, since this results in a narrower molecular weight distribution and clouding of the polymer solutions can be better avoided.
  • Polymerization regulators are preferably suitable as regulators, mercaptoethanol being particularly preferably used.
  • Other possible regulators are, for example, alkyl mercaptans, such as, for example, t-dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, phenyl mercaptan, octyldecyl mercaptan, butyl mercaptan, thiocarboxylic acids, such as thioacetic acid or thiolactic acid.
  • 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.
  • the polymerization is carried out in a high-boiling, organic solvent which is inert towards the monomers used.
  • suitable solvents are high-boiling alcohols, e.g. n-hexanol, 2-ethylhexanol, isooctyl alcohol, isononyl alcohol, isodecyl alcohol, isotridecyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, tetrahydrofufuryl alcohol, diactone alcohol, 2,6-dimethyl-4-2-heptanol, 4 pentanol,
  • high-boiling alcohols e.g. n-hexanol, 2-ethylhexanol, isooctyl alcohol, isononyl alcohol, isodecyl alcohol, isotridecyl alcohol, cyclohexanol, methylcycl
  • Tridecanol Tridecanol; Glycols and glycol derivatives, such as 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 kol, butyl diglycol, hexyl diglycol, tripropylene glycol methyl ether, methoxy triglycol, ethyl glycol acetate, butyl glycol acetate, ethyl diglycol acetate, ethylene glycol diacetate; more highly substituted aromatics, such as, for example, solvent naphtha ***** ** , heavy benzene, various types of Solvesso ⁇ , various types of Shellsol ⁇ and Deaso - * - as well as higher-boil
  • At least 60% by weight, preferably 100% by weight, of the total amount of component a1 to be used together with part of the total amount of solvent to be used are initially introduced into the reactor and to the particular amount Reaction temperature heated. As already described, the remaining amount of the solvent is preferably added gradually together with the catalyst. Any remaining amount of component a1 and the other monomers (components a2, a3 and a4) are added within a monomer addition period of the same length for all components (generally 2-10 h, as is customary for acrylate copolymerizations) metered in to the component presented as follows:
  • component a1 is preferably metered in together with components a3 and a4.
  • the amount of component a2 added per unit of time is varied within the monomer addition period such that the total amount of component a2 added within the first third of the monomer addition period is 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight. %, the total amount of component a2.
  • the amount of component a2 added per unit of time there are various possibilities for varying the amount of component a2 added per unit of time, the only thing that is decisive is that the amounts indicated in total in each third * are observed. For example, there is the possibility of a gradual change in the amount of component a2 added per unit of time.
  • the number of stages at which the addition amount is changed can be chosen as desired. For example, the amount added per unit of time of component a2 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 a2 added per unit of time, in accordance with the limit of an infinite number of stages.
  • the copolymers (A) are converted into the amino group-containing copolymers (B) by reaction with a polyamine.
  • Polyamines with at least one primary amino group are preferably used for the aminolysis.
  • Diprimary diamines such as e.g. Ethylenediamine, tri, tetra, penta-, hexa-,
  • aromatic diprimary diamines such as, for example, benzidine, diaminodiphenylmethane, phenylenediamines, toluenediamines, xylylenediamines and diamines with 3 benzene nuclei in the molecule, such as bis (4-aminophenyl) - « ⁇ £., ⁇ *.
  • polyamines with at least one primary and at least one further amino group such as, for example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetraamine, tetrapropylenepentamine, tris- (2-aminoethyl) amine and N- (2-aminoethyl) ) ethanol.
  • reaction of the polyamine with the alkyl ester-containing polymer (A) takes place at temperatures between 50 and
  • the polymer (A) contains methacrylate ester groups to be aminolyzed, it is preferred to work at temperatures between 120 and 160 ° C, in the case of acrylate ester groups at temperatures between 100 and 125 ° C.
  • reaction is in the presence of 0.01 to 1.0
  • Metal alkoxides are suitable, e.g. Sodium methoxide, potassium t-butoxide; Metal hydroxides, e.g. Sodium and potassium hydroxide; Ammonium salts, e.g. Ammonium chloride or bifunctional catalysts such as e.g. 2-hydroxypyridine.
  • the amount of polyamine used is chosen so that the resulting copolymer (B) has an amine number of 30 to
  • the average molecular weight (number average) of the copolymer (B) is between 1500 and 8000.
  • the invention also relates to a process for the preparation of copolymers containing amino groups by aminolysis of copolymers (A) containing alkyl ester groups, prepared by means of free-radical solution polymerization, which is characterized in that (A)
  • the amount of component a2 added within the first third of the monomer addition period is 15 to 30% by weight, preferably 18 to 26% by weight, of the total amount of component a2, within the second third 25 to 40% by weight, preferably 30 to
  • the copolymer (A) is reacted with polyamines to give an amino group-containing copolymer (B) with an amine number of 30 to 150 mg KOH / g and an average molecular weight (number average) of the copolymer (B) of 1500 to 8000 .
  • the present invention furthermore relates to coating compositions which contain the copolymers (B) according to the invention as a binder component.
  • Suitable hardener components in these coating compositions are aminoplast resins, epoxies, compounds or resins which carry double bonds capable of Michael addition, polyisocyanates and compounds which are capable of amide and / or imide formation, carboxylic acid and / or carboxylic ester. and / or carboxylic anhydride groups.
  • the hardener is added in such an amount that the molar ratio of the amino groups of the copolymer (B) to the reactive groups of the crosslinking agent is between 0.3: 1 and 3: 1.
  • Aminoplast resins suitable as hardener components are preferably melamine and / or benzoguanamine resins. These 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 an addition of acidic catalysts is often necessary.
  • crosslinkers are aliphatic polyepoxide compounds of epoxidized oils, e.g. epoxidized linseed oil or epoxidized soybean oil, epoxidized cyclic compounds such as vinylcyclohexene diepoxide, glycidyl ether of hydrogenated bisphenol A, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexane carboxylate, epoxy resins based on epichlorohydrin and polyhydric alcohols such as pentaerythritol,
  • Trimethylolpropane or sorbitol aromatic epoxy resins, such as polyglycidyl ethers of polyhydric phenols, for example glycidyl ethers of 4,4-diphenylol methane or propane or polyglycidyl ethers of novolaks, glycidyl esters of aliphatic or aromatic polycarboxylic acids, for example terephthalic acid or glycidyl methacrylate, glycidyl ester.
  • aromatic epoxy resins such as polyglycidyl ethers of polyhydric phenols, for example glycidyl ethers of 4,4-diphenylol methane or propane or polyglycidyl ethers of novolaks, glycidyl esters of aliphatic or aromatic polycarboxylic acids, for example terephthalic acid or glycidyl methacrylate, glycidyl ester.
  • Examples of compounds or resins which carry double bonds capable of Michael addition are, for example in question acrylic and / or methacrylic acid esters of polyhydric alcohols, such as trimethylolethane or trimethylolpropane triacrylate and / or the corresponding methacrylic acid esters, butanediol diacrylate and / or unsaturated polyesters based on fumaric and / or maleic acid.
  • acrylic and / or methacrylic acid esters of polyhydric alcohols such as trimethylolethane or trimethylolpropane triacrylate and / or the corresponding methacrylic acid esters, butanediol diacrylate and / or unsaturated polyesters based on fumaric and / or maleic acid.
  • polyesters can additionally contain up to 70%, preferably up to 30%, of saturated, at least dibasic carboxylic acid units in the carboxylic acid component which do not contain any double bonds capable of Michael addition, such as ortho-, iso- or terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid - re, adipic acid.
  • the corresponding anhydrides can of course also be used in the manufacture of the polyesters.
  • Suitable alcohols for the preparation of the unsaturated polyesters are preferably diols such as ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, diethylene glycol and / or dipropylene glycol.
  • Combinations of polymer resins according to the invention with at least trifunctional acrylic esters such as glycerol, trimethylolethane or propane triacrylate, pentaerythritol tetracrylate are particularly reactive. Such combinations harden very quickly even below room temperature.
  • polyisocyanates with at least 2 isocyanate groups per molecule.
  • Aromatic Suitable, for example: Aromatic, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids, amino acids
  • Isocyanates such as 2,4-, 2,6-tolylene diisocyanate and their mixtures, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene, p-phenylene, 4,4'-diphenyl, 1,5-naphthalene, 1 , 4-naphthalene, 4, '-Toluidin-, xylylene diisocyanate and substituted aromatic systems such as, for example, dianisidine diisocyanates, 4,4'-diphenyl ether diisocyanates or chlorodiphenylene diisocyanates and higher-functionality aromatic isocyanates such as, for example, 1,3,5-triisocyanatobenzene, 4,4 '-, 4 "-triisocyanate triphenyl methane, 2,4,6-triisocyanatotoluene and 4,4'-diphenyldimethylmethane-2,2 ', 5,5'-tetraisocyanate; cycl
  • Polyisocyanate prepolymers are also suitable. These include 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-isocyanato-methylcyclohexane. Combinations with polyisocyanates or resins containing isocyanate groups crosslink very quickly, even at temperatures below 0 ° C.
  • Suitable hardeners are also compounds or resins which contain carboxylic acid and / or carboxylic acid ester and / or carboxylic acid anhydride groups and which react with the polymers according to the invention via amide or imide formation.
  • the curing temperature depends on the reactivity of the carboxylic acid, carboxylic acid ester or carboxylic acid ester contained in the combination partner Carboxylic anhydride groups.
  • polyfunctional compounds or resins which carry reactive ester bonds of malonic acid or acetoacetic acid it is possible to provide coating compositions which crosslink at 80-120 ° C., while when using saturated alkyd resins, curing temperatures are available above 120 ° C, preferably even above 150 ° C, are required.
  • the coating compositions according to the invention can furthermore also contain customary pigments and fillers in customary amounts, preferably 0 to 60% by weight, based on the total composition, and other customary auxiliaries and additives, such as, for example, Leveling agents, silicone oils, plasticizers such as phosphoric acid esters and phthalic acid esters, viscosity-controlling additives, matting agents, UV absorbers and light stabilizers in customary amounts, preferably 0.2 to 10% by weight, based on the total composition.
  • customary pigments and fillers in customary amounts, preferably 0 to 60% by weight, based on the total composition
  • other customary auxiliaries and additives such as, for example, Leveling agents, silicone oils, plasticizers such as phosphoric acid esters and phthalic acid esters, viscosity-controlling additives, matting agents, UV absorbers and light stabilizers in customary amounts, preferably 0.2 to 10% by weight, based on the total composition.
  • These coating agents can be sprayed, flooded,
  • Dipping, rolling, knife coating or brushing can be applied to a substrate in the form of a film, the film then being hardened to form a firmly adhering coating.
  • the coating compositions of the invention are suitable - if, by appropriate choice of the hardener component, low curing temperatures between 20 and 80 ° C. can be used (see above) - for the refinishing of motor vehicles and in particular for use as a primer and filler material.
  • Shellsol ⁇ mixture of C3-C4-alkyl-substituted aromatics
  • the template is heated to 160-170 ° C.
  • the contents of monomer tank I and the initiator tank are evenly dosed into the boiler within 4.5 hours.
  • the content of the monomer tank II is metered in over the course of 4.5 hours such that 1/6 of the amount of styrene in the first 90 minutes, 2/6 of the amount of styrene from the 91st to the 180th minute and half of the total amount of styrene in the remaining feed time be added.
  • the residual content of free vinyl ester monomer in the solution was determined by gas chromatography to be 0.5% by weight. This corresponds to a residual monomer content of 3.77% by weight, based on the total amount of vinyl ester monomer used.
  • the copolymer solution 1 obtained in this way has a solids content of 62.7% (1 h 130 ° C.), a viscosity (50% in butanol) of 8.7 dPas (23 ° C.) and an amine equivalent weight of 452.4 (based on 62.7% solids). After 9 months of storage at room temperature, the viscosity of the copolymer solution 1 was measured again: after dilution with butanol to a solids content of 50%, it was 10.4 dPas (23 ° C.).
  • this copolymer solution 1 30 parts are mixed with 20 parts of an aliphatic epoxy resin with a molecular weight of approx. 1200 and an epoxy equivalent weight of approx. 300 and diluted with 7.5 parts of butyl acetate.
  • Basis of The epoxy resin used is a two-core melamine resin, reacted with acrylamide and subsequent epoxidation of the acrylic double bonds (trade name LSE 4103 from Monsanto).
  • LSE 4103 trade name from Monsanto
  • a clearcoat 2 30 parts of the copolymer solution 1 described above are mixed with 15.2 parts of a commercially available epoxidized novolac (commercial product DEN 444 from Dow Chemical) with an epoxy equivalent weight of 228, a viscosity of> 40 dPas and an average functionality of 3 to 4 mixed and diluted with 7.5 parts of butyl acetate.
  • This clear coat 2 is knife-coated on glass sheets, baked, and analog clear coat 1, the resulting coating is examined in the same way as clear coat 1. The test results are shown in Table 1.
  • Flakes of felt (0.5 cm) impregnated with commercially available premium gasoline are left covered on the film for 5 minutes.
  • the copolymer solution A * thus obtained has a solids content of 79.6% (1 h at 130 ° C.) and a viscosity (50% in butyl acetate) of 1.25 dPas (23 ° C.).
  • the mixture is diluted to a theoretical solid of 65% with butyl glycol.
  • the copolymer solution A obtained had a solids content of 68% (15 min at 180 ° C.) and a viscosity of> 40 dPas (50% in butanol) and 16-17 dPas (35% in butanol). After 3 months 'storage at RT, solution A' was no longer soluble in butanol when dissolved.
  • a comparison of the copolymer solution A obtained in Example 1 with the copolymer solution A 'obtained in the comparative example shows that the solution of the copolymer A according to the invention with 8.7 dPas (23 ° C., 50% in butanol) is essentially Has lower viscosity than the solution of the copolymer A 'prepared according to US Pat. No. 4,120,839 with 16-17 dPas (23 ° C., 35% in butanol).

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Description

Aminoαruppenhaltiαe Copolymerisate, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung in Beschichtunσsmitteln
Die Erfindung betrifft in organischen Lösungsmitteln lösli¬ che, aminogruppenhaltige Copolymerisate, die aus - mittels radikalischer Lösungspolymerisation hergestellten - alkyl- estergruppenhaltigen Copolymerisaten durch Aminolyse her- stellbar sind, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung in Beschichtungsmitteln.
Die Möglichkeit, aminogruppenhaltige Copolymere durch Aminolyse von alkyl(meth)acrylathaltigen Copolymeren herzu- stellen, ist bereits aus der US-PS 4,120,839 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden mittels radikali¬ scher Polymerisation zunächst aus Styrol und mindestens 35 mol% Alkyl(meth)acrylat Copolymere hergestellt, die durch Erhitzen, vorzugsweise in einem inerten Lösungsmittel, in Gegenwart eines Katalysators, mit aliphatischen Polyaminen in die aminogruppenhaltigen Copolymeren überführt werden. Eingesetzt werden diese aminogruppenhaltigen Copolymeren zu¬ sammen mit Epoxidharzen in Beschichtungsmitteln. Die Verwen¬ dung von Vinylester-Monomeren bei der Herstellung der alkyl- estergruppenhaltigen Copolymerisate und die sich daraus er¬ gebenden Probleme bei der Polymerisation sind jedoch nicht beschrieben.
Auch bei den in der DE-PS 30 43 355, EP 40 288 und US-PS 3,634,372 beschriebenen aminogruppenhaltigen Copolymeren werden keine Vinylester-Monomeren bei der Herstellung mit¬ verwendet. Außerdem ist es bekannt, aminogruppenhaltige Copolymerisate durch die Verwendung von aminogruppenhaltigen Monomeren bei der Polymerisation (vgl. z.B. EP 165 580, EP 167 042 und EP 181 478) oder durch Aminolyse glycidylgruppenhaltiger Copolymerisate (vgl. z.B.DE-OS 34 12 657) herzustellen.
Bekannt ist weiterhin, daß Probleme bei der Herstellung von Acrylatcopolymerisaten auftreten, wenn Monomere mit im Ver¬ gleich zu Acrylatmonomeren stark unterschiedlicher Reaktivi¬ tät, wie z.B. Vinylester von in c -Stellung verzweigten, aliphatischen Monocarbonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen, einge¬ setzt werden. In diesen Fällen gelingt es schwer, einheitli- ehe, d.h. statistisch homogen verteilte Copolymere zu erhal¬ ten.
Eine Lösungsmöglichkeit dieses Problems ist das in der US-PS 4,039,734 beschriebene Verfahren zur Copolymerisation unterschiedlich reaktiver Monomerer, bei dem wenigstens ein Teil des reaktiven Monomers in solch einer Menge kontinuier¬ lich zu der Reaktionsmischung hinzugegeben wird, daß das relative Monomerenverhältnis konstant bleibt. Die hierfür jeweils erforderliche Monomerenmenge wird mit Hilfe der frei werdenden Reaktionswärme ermittelt.
Bei dem in der DE-PS 20 32 647 beschriebenen Verfahren werden einheitliche Vinylester-, Vinylaromat und Hydroxy- acrylat-Copolymerisate entsprechend durch stufenweise Zugabe der einzelnen Monomeren erhalten. Bei diesem Verfahren wird die Gesamtmenge Vinylester zusammen mit 5 bis 15 Gew.% der Gesamtmenge des Vinylaromaten und der Gesamtmenge der ande¬ ren hydroxyfunktioneilen Monomeren und ungesättigten Carbon¬ säuren vorgelegt. Die restliche Monomerenmenge wird dann entweder als Ganzes allmählich zugefügt oder aber so zudo¬ siert, 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, ausge¬ drückt in Gew.%, bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Gesamtmenge dieses Monomers) von bis zu 40 Gew.% an Vinyl¬ ester bei Verwendung eines hohen Vinylaromatenanteils von bis zu 50 Gew.% und die damit verbundenen Toxizitäts-Pro- - bleme. Weiterhin ungünstig im Hinblick auf die Lösemittelbe¬ lastung der Umgebung beim Trocknen der Lackfilme ist der durch die hohe Viskosität der Bindemittellösungen verursach¬ te hohe Lösungsmittelanteil der Beschichtungsmittel. Zusätz¬ lich besteht die Gefahr von Trübungserscheinungen bei Poly¬ merlösungen mit höherem Festkörpergehalt, die nur durch Zu¬ gabe weiteren Lösungsmittels beseitigt werden können.
Auch die englischsprachige technische Information "VeoVa polymers LR-40 and LR-2041 for water-thinnable paints" der Firma Shell beschreibt derartige Vinylester, Vinylaromat und Hydroxyalkylester enthaltende Copolymerisate, die allerdings ebenfalls die gerade oben genannten Nachteile aufweisen.
Schließlich sind auch einige Massenpolymerisationsverfahren zur Herstellung von Vinylester enthaltenden Copolymerisaten bekannt, bei denen ebenfalls die Gesamtmenge des Vinyl- esters, ggf. mit einem Teil der Gesamtmenge 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 Verfahren gelingt es zwar, den Vinylester vollständig einzubauen (Restmonomerengehalt <10 Gew.%), jedoch sind die so erhaltenen Copolymerisatlösungen nach dem Anlösen der Polymermasse trübe und für Lackformulierungen nicht geeignet.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, aminogruppen¬ haltige Copolymerisate 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, bei der Her¬ stellung der Zwischenstufe der alkylestergruppenhaltigen Co- polymerisate einen niedrigen Restmonomerengehalt (<10 Gew.%) an Vinylester-Monomeren aufweisen und die klare Lösungen er¬ geben. Insbesondere sollten die erhaltenen Lösungen der aminogruppenhaltigen Copolymerisate eine möglichst niedrige Viskosität aufweisen. Die unter Verwendung dieser Copolyme- risate hergestellten Beschichtungsmittel sollten entspre¬ chend bei einer für die Verarbeitung günstigen Viskosität von 16 bis 20 s, gemessen im Auslaufbecher nach DIN 4, einen möglichst hohen Festkörpergehalt aufweisen, gute Pigmentier- barkeit zeigen und zu Überzügen mit guten technologischen Eigenschaften, insbesondere guter Härte und Benzinbeständig¬ keit führen.
Überraschenderweise wird diese Aufgabe durch ein aminogrup- penhaltiges Copolymerisat (B) gelöst, das durch Aminolyse von - mittels radikalischer Lösungspolymerisation herge¬ stellten - alkylestergruppenhaltigen Copolymerisaten (A) herstellbar ist und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das aminogruppenhaltige Copolymerisat (B) herstellbar ist, indem
(A) aus
al) 5 bis 25 Gew.%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbonsäuren, be¬ vorzugt Vinylester von in e-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül,
a2) 10 bis 50 Gew.%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.%, eines oder mehrerer vinylaromatischer Kohlenwasserstoffe,
a3) 10 bis 40 Gew.%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.%, eines oder mehrerer Alkylester von aliphatischen, olefi- nisch ungesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 6 C-Ato¬ men, bevorzugt 1 bis 4 C-Atomen, im Alkylrest und a4) 0 bis 40 Gew.% anderer ethylenisch ungesättigter, copolymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der 5 Komponenten al bis a4 jeweils 100 Gew.% ergibt,
durch radikalische Lösungspolymerisation bei Temperatu¬ ren von 130 bis 200°C, bevorzugt 150 bis 180°C, ein alkylestergruppenhaltiges Copolymerisat (A) syntheti- 10 siert worden ist, indem
I) mindestens 60 Gew.%, bevorzugt 100 Gew.%, der Ge¬ samtmenge der Komponente al vorgelegt werden,
15 II) die Komponenten a2 bis a4 und der ggf. vorhandene
Rest der Komponente al innerhalb eines für alle Kom¬ ponenten gleich langen Monomerenzugabezeitraumes so zudosiert werden, daß
2o 1) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo¬ nente al innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt,
2) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo- 25 nenten a3 und a4 innerhalb des Monomerenzugabe¬ zeitraumes konstant bleibt und
3) die innerhalb des ersten Drittels des Monomeren¬ zugabezeitraumes zugegebene Menge der Komponente
30 a2 15 bis 30 Gew.%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.%, der Gesamtmenge der Komponente a2, 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 g5 Gesamtmenge der Komponente a2 beträgt und (B) das Copolymerisat (A) mit Polyaminen zu einem aminogrup¬ penhaltigen Copolymerisat (B) mit einer Aminzahl von 30 bis 150 mg KOH/g und einem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) des Copolymerisats (B) von 1500 bis 8000 umgesetzt worden ist.
Als Komponente al werden Vinylester von Monocarbonsäuren, bevorzugt Vinylester von in o -Stellung verzweigten Monocar- bonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül, eingesetzt. Die verzweigten Monocarbonsäuren können erhalten werden durch Umsetzen von Ameisensäure oder Kohlenmonoxid und Wasser mit Olefinen in Anwesenheit eines flüssigen, stark sauren Kata¬ lysators; die Olefine können Crackprodukte von paraffini- sehen Kohlenwasserstoffen, wie Mineralölfraktionen sein und können sowohl verzweigte wie geradkettige aeyclische und/oder cycloaliphatische Olefine enthalten. Bei der Umset¬ zung solcher Olefine mit Ameisensäure bzw. mit Kohlenmonoxid und Wasser entsteht ein Gemisch aus Carbonsäuren, bei denen die Carboxylgruppe vorwiegend an einem quaternären Kohlen¬ stoffatom sitzt. Andere olefinische Ausgangsstoffe sind z.B. Propylentrimer, Propylentetramer und Diisobutylen. Die Vinylester können auch auf an sich bekannte Weise aus den Säuren hergestellt werden, z.B. indem man die Säuren mit Acetylen reagieren läßt.
Besonders bevorzugt werden - wegen der guten Verfügbar¬ keit - Vinylester von gesättigten aliphatischen Monocarbon¬ säuren mit 9 bis 11 C-Atomen, die am eC -C-Atom verzweigt sind. Besonders bevorzugt ist außerdem der Vinylester der p-Tertiärbutyl-benzoesäure. Beispiele für weitere, geeignete Vinylester sind Vinylacetat und Vinylpropionat.
Die Menge der Komponenten al beträgt 5 bis 25 Gew.%, bevor- zugt 10 bis 20 Gew.%. Die Komponente a2 ist eine monovinylaromatische Verbindung. Vorzugsweise enthält sie 8 bis 9 Kohlenstoffatome je Mole¬ kül. Beispiele für geeignete Verbindungen sind Styrol, Vinyltoluole, βC-Methylstyrol, Chlorstyrole, o-, m- oder p-Methylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, p-Methoxystyrol, p-tert.- Butylstyrol, p-Dimethylaminostyrol, p-Acetamidostyrol und m-Vinylphenol. Bevorzugt werden Vinyltoluole sowie insbeson dere Styrol eingesetzt. Die Menge an Komponente a2 beträgt 10 bis 50 Gew.%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.%.
Als Komponente a3 werden Alkylester von aliphatischen, ole- finisch ungesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 6 C-Atomen, be- vorzugt 1 bis 4 C-Atomen, im Alkylrest eingesetzt.
Beispiele hierfür sind Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acry- lat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isopropyl- (meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)- acrylat sowie die entsprechenden Ester der Malein-, Fumar-, Croton-, Isoeroton-, Vinylessig- und Itaconsäure.
Die Komponente a3 wird in einer Menge von 10 bis 40 Gew.%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.%, eingesetzt.
Zum Aufbau des hydroxylgruppenhaltigen Copolymerisats (A) können außerdem 0 bis 40 Gew.% anderer, ethylenisch ungesät¬ tigter, copolymerisierbarer Monomerer (Komponente a4) einge¬ setzt werden. Die Auswahl dieser Monomerer ist nicht beson¬ ders kritisch. Es ist aber darauf zu achten, daß der Einbau dieser Monomeren nicht zu unerwünschten Eigenschaften des Copolymerisats führt. So richtet sich die Auswahl der Kompo¬ nente a4 weitgehend nach den gewünschten Eigenschaften der härtbaren Zusammensetzung in bezug auf Elastizität, Härte, Verträglichkeit und Polarität. Bevorzugt werden als Komponente a4 Amide der Acryl- und Methacrylsäure sowie ihre Derivate eingesetzt, wie bei¬ spielsweise Acrylamid, Methacrylamid, N-Alkylamide wie z.B. N-Methyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N-Propyl- (meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid, N-Butyl(meth)- acrylamid, N-Isobutyl(meth)acrylamid, N-Pentyl(meth)acryl¬ amid, N-Hexyl(meth)acrylamid, N-Cyclohexyl(meth)acrylamid, N-Octyl(meth)acrylamid, N-Dodecyl(meth)acrylamid und N-Decyl(meth)acrylamid. Hierbei bevorzugt sind langkettige al ylsubstituierte Acryl- und Met acrylamidderivate, ganz besonders bevorzugt Dodecylmethacrylamid.
Weiterhin bevorzugt als Komponente a4 eingesetzt werden aminolysebeständige Verbindungen wie z.B. N-Vinylpyrrolidon.
Als Komponente a4 geeignet sind weiterhin ungesättigte Nitrile wie z.B. (Meth)Acrylnitrile und Verbindungen wie z-.B. (Meth)Acrylsäure, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylfluorid und Vinylidenfluorid.
Die Polymerisation der Monomerkomponenten al bis a4 wird vorzugsweise unter Ausschluß von Sauerstoff, z.B. durch Ar¬ beiten in einer Stickstoff-Atmosphäre, durchgeführt. Der Reaktor ist mit entsprechenden Rühr-, Heiz- und Kühleinrich¬ tungen sowie mit einem Rückflußkühler, in dem flüchtige Bestandteile, wie z.B. Styrol, zurückgehalten werden, aus¬ gerüstet. Die Polymerisationsreaktion wird bei Temperaturen von 130 bis 200°C, bevorzugt 150 bis 180°C, unter Verwendung von Polymerisationsinitiatoren und ggf. Polymerisationsreg¬ lern durchgeführt.
Geeignete radikalische Initiatoren sind organische Peroxide, wie z.B. Dibenzoylperoxid, Dicumylperoxid, Cumolhydroper- oxid, Di-tert.-butylperoxid, tert.-Butylhydroperoxid,
2,2-Di-tert.-butylperoxybutan, tert.- Amylperbenzoat, 1,3- Bis(tert.-butylperoxyisoρropyl)- benzol, Diisopropylbenzol- monohydroperoxid und Diacylperoxide, wie z.B. Diacetylper- oxid, Peroxyketale, wie z.B. 2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-pro- pan und Ethyl-3,3- di-(tert.-amylperoxy)-butyrat, thermo- labile hochsubstituierte Ethanderivate, beispielsweise auf Basis silylsubstituierter Ethanderivate und auf Basis Benz- pinakol. Weiterhin können auch aliphatische Azoverbindungen, wie beispielsweise Azobiscyclohexannitril, eingesetzt werden. Je nach eingesetzten Monomeren besteht bei Verwen- düng von Azoverbindungen allerdings die Gefahr von Gelbfär¬ bungen der Polymeren, die - je nach Verwendungszweck der Polymeren - störend sein können, so daß in diesen Fällen andere Initiatoren eingesetzt werden müssen.
Die Initiatormenge beträgt in den meisten Fällen 0,1 bis 5 Gew.%, bezogen auf die zu verarbeitende Monomerenmenge, sie kann ggf. aber auch höher liegen. Der Initiator, gelöst in einem Teil des für die Polymerisation eingesetzten Lösungsmittels, wird allmählich während der Polymerisations- reaktion zudosiert. Bevorzugt dauert der Initiatorzulauf etwa 1 bis 2 Stunden länger als der Monomerenzulauf, um so auch eine gute Wirkung während der Nachpolymerisationsphase zu erzielen. Werden Initiatoren mit nur einer geringen Zer¬ fallsrate unter den vorliegenden Reaktionsbedingungen einge- setzt, so ist es auch möglich, den Initiator vorzulegen.
Bevorzugt wird die Reaktion in Gegenwart von Polymerisa¬ tionsreglern durchgeführt, da so eine engere Molgewichtsver¬ teilung erreicht und Trübungen der Polymerlösungen besser vermieden werden können. Als Regler eignen sich vorzugsweise Mercaptoverbindungen, wobei besonders bevorzugt Mercapto- ethanol eingesetzt wird. Andere mögliche Regler sind bei¬ spielsweise Alkylmercaptane, wie z.B. t-Dodecylmercaptan, Octylmercaptan, Phenylmercaptan, Octyldecylmercaptan, Butyl- mercaptan, Thiocarbonsäuren, wie etwa Thioessigsäure oder Thiomilchsäure. Diese Regler werden in einer Menge von bis zu 2 Gew.%, bezo¬ gen auf die zu verarbeitende Monomerenmenge, eingesetzt. Vorzugsweise werden sie in einem der Monomerenzul ufe gelöst und mit den Monomeren zugegeben. Bevorzugt ist die zugegebe¬ ne Reglermenge zeitlich konstant.
Die Polymerisation wird in einem hochsiedenden, organischen, gegenüber den eingesetzten Monomeren inerten, Lösungsmittel durchgeführt. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind hochsiedende Alkohole, wie z.B. n-Hexanol, 2-Ethylhexanol, Isooctylalkohol, Isononylalkohol, Isodecylalkohol, Isotri- decylalkohol, Cyclohexanol, Methylcyclohexanol, Benzylalko- hol, Methylbenzylalkohol, Tetrahydrofufurylalkohol, Diace- tonalkohol, 2,6-Dimethyl-4-heptanol, 4-Methyl-2-pentanol,
Tridecanol; Glykole und Glykolderivate, wie z.B. Ethylengly- kol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Butylenglykol, Butandiol-1,4, Hexylenglykol, 2-Ethylhexandiol-l,3, Diethylenglykol, Tri- ethylenglykol, Dipropylenglykol, Methyldiglykol, Ethyldigly- kol, Butyldiglykol, Hexyldiglykol, Tripropylenglykolmethyl- ether, Methoxytriglykol, Ethylglykolacetat, Butylglykolace- tat, Ethyldiglykolacetat, Ethylenglykoldiacetat; höher sub¬ stituierte Aromaten, wie z.B. Solvent Naphtha*******, Schwerben¬ zol, verschiedene Solvesso^-Typen, verschiedene Shellsol^-Typen und Deaso -*- sowie höhersiedende alipha- tische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. verschiedene Testbenzine, Mineralterpentinöl, Tetralin und Dekalin.
Es ist erfindungswesentlich, daß die Copolymerisation der Komponenten al bis a4 folgendermaßen durchgeführt wird:
In dem Reaktor werden zunächst mindestens 60 Gew.%, bevor¬ zugt 100 Gew.%, der insgesamt einzusetzenden Menge der Kom¬ ponente al zusammen mit einem Teil der insgesamt einzuset¬ zenden Lösungsmittelmenge vorgelegt und auf die jeweilige Reaktionstemperatur aufgeheizt. Die restliche Menge des Lösungsmittels wird - wie bereits beschrieben - vorzugsweise zusammen mit dem Katalysator allmählich zugefügt. Die ggf. noch vorhandene restliche Menge der Komponente al sowie die übrigen Monomeren (Komponenten a2, a3 und a4) werden inner¬ halb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzuga¬ bezeitraumes (beträgt i.a. 2-10 h, wie für Acrylatcopoly- merisationen üblich) zu der vorgelegten Komponente al fol- gendermaßen zudosiert:
1) Die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der ggf. noch vor¬ handenen Komponente al (d.h. die Restmenge der Kompo¬ nente al, die nicht vorgelegt wurde) bleibt innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant oder nimmt ab, wobei die letzte Verfahrensvariante bevorzugt ist. Im Fall einer konstanten Zugabemenge wird die Komponente al bevorzugt zusammen mit den Komponenten a3 und a4 zu¬ dosiert.
2) Die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponenten a3 und a4 bleibt innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant.
3) Die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponente a2 wird innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes so vari¬ iert, daß die innerhalb des ersten Drittels des Monome¬ renzugabezeitraumes insgesamt zugegebene Menge der Kom¬ ponente a2 15 bis 30 Gew.%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.%, der Gesamtmenge der Komponente a2 beträgt. Innerhalb des zweiten Drittels des Monomerenzugabezeitraumes 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 a2 zu¬ dosiert, wobei selbstverständlich die Summe der Zugabe¬ mengen im 1., 2 und 3. Drittel 100 Gew.% beträgt. Für die Variation der pro Zeiteinheit zugegebenen Menge der Komponente a2 bestehen verschiedene Möglichkeiten, ent¬ scheidend ist nur, daß die oben angegebenen, im jeweiligen Drittel insgesamt* zugegebenen Mengen eingehalten werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit einer stufenweisen Veränderung der pro Zeiteinheit zugegebenen Menge der Kompo¬ nente a2. Die Zahl der Stufen, bei denen die Zugabemenge jeweils geändert wird, kann beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise die Zugabemenge pro Zeiteinheit der Kompo¬ nente a2 nur zu Beginn des zweiten und/oder zu Beginn des dritten Drittels erhöht werden. Innerhalb des Drittels bleibt die Zugabemenge pro Zeiteinheit dann jeweils kon¬ stant. Es ist aber auch möglich, die pro Zeiteinheit zugege- bene Menge der Komponente a2 kontinuierlich zu verändern, entsprechend dem Grenzfall einer unendlichen Stufenzahl.
Die Zugabe der Komponenten in der genannten Weise fördert, wie angenommen wird, die Copolymerisation und reduziert die Homopolymerisation der Einzelkomponenten. Zusätzlich werden Copolymerisate mit einem sehr niedrigen Restmonomerengehalt erhalten, die klare Lösungen mit einem hohen Festkörperge¬ halt ergeben.
In einem zweiten Schritt werden die Copolymerisate (A) durch Umsetzen mit einem Polyamin in die aminogruppenhaltigen Copolymerisate (B) überführt. Bevorzugt werden für die Aminolyse Polyamine mit mindestens einer primären Aminogrup- pe eingesetzt. Besonders bevorzugt sind diprimäre Diamine, wie z.B. Ethylendiamin, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-,
Hepta- und Nonamethylendiamin, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl- hexamethylendiamin, Propylendiamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylen- diamin, Methandiamin, Isophorondiamin und 3,3'-Dimethyl- 4,4'-diaminodicyclohexylmethan. Ferner kommen in Betracht aromatische diprimäre Diamine, wie z.B. Benzidin, Diamino- diphenylmethan, Phenylendiamine, Toluylendiamine, Xylylen- diamine sowie Diamine mit 3 Benzolkernen im Molekül, wie Bis(4-aminophenyl)- «■£.,<*.*-p-xylol. Für die Aminolyse geeignet sind außerdem auch Polyamine mit mindestens einer primären und mindestens einer weiteren Aminogruppe, wie z.B. Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Dipropylentriamin, Tripropylentetra- min, Tetrapropylenpentamin, Tris-(2-aminoethyl)-amin und N-(2-Aminoethyl)-ethanol.
Die Umsetzung des Polyamins mit dem alkylestergruppenhalti- gen Polymer (A) erfolgt bei Temperaturen zwischen 50 und
200°C. Wenn das Polymer (A) zu aminolysierende Methacrylat- estergruppen enthält, arbeitet man bevorzugt bei Temperatu¬ ren zwischen 120 und 160°C, im Falle von Acrylatestergruppen bei Temperaturen zwischen 100 und 125°C.
Vorzugsweise wird die Reaktion in Gegenwart von 0,01 bis 1,0
Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Polyamins, eines Kataly¬ sators durchgeführt. Geeignet sind Metallalkoxide, z.B. Natriummethoxid, Kalium-t-butoxid; Metallhydroxide, z.B. Natrium- und Kaliumhydroxid; Ammoniumsalze, z.B. Ammonium¬ chlorid oder auch bifunktionelle Katalysatoren wie z.B. 2-Hydroxypyridin.
Die Menge an eingesetztem Polyamin wird so gewählt, daß das entstehende Copolymerisat (B) eine Aminzahgl von 30 bis
150 mg KOH/g, bevorzugt 50 bis 120 mg KOH/g aufweist. Das mittlere Molekulargewicht (Zahlenmittel) des Copolymerisats (B) liegt zwischen 1500 und 8000.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstel¬ lung aminogruppenhaltiger Copolymerisate durch Aminolyse von - mittels radikalischer Lösungspolymerisation herge¬ stellten - alkylestergruppenhaltigen Copolymerisaten (A) , das dadurch gekennzeichnet ist, daß (A)
al) 5 bis 25 Gew.%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbonsäuren, be¬ vorzugt Vinylester von in ci-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül,
a2) 10 bis 50 Gew.%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.%, eines oder mehrerer vinylaromatischer Kohlenwasserstoffe,
a3) 10 bis 40 Gew.%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.%, eines oder mehrerer Alkylester von aliphatischen, olefi- nisch ungesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 6 C-Atomen, bevorzugt 1 bis 4 C-Atomen, im Alkylrest und
a4) 0 bis 40 Gew.% anderer ethylenisch ungesättigter, copolymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten al bis a4 jeweils 100 Gew.% ergibt,
bei Temperaturen von 130 bis 200°C, bevorzugt 150 bis 180°C, zu einem Copolymerisat (A) umgesetzt werden, wobei
I) mindestens 60 Gew.%, bevorzugt 100 Gew.%, der Gesamt¬ menge der Komponente al vorgelegt werden,
II) die Komponenten a2 bis a4 und der ggf. vorhandene Rest der Komponente al innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzugabezeitraumes so zudosiert werden, daß
1) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo¬ nente al innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt. 2) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponenten a3 und a4 innerhalb des Monomerenzuga¬ bezeitraumes konstant bleibt und
3) die innerhalb des ersten Drittels des Monomerenzu¬ gabezeitraumes zugegebene Menge der Komponente a2 15 bis 30 Gew.%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.%, der Gesamtmenge der Komponente a2, innerhalb des zwei- ten 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 Gesamt¬ menge der Komponente a2 beträgt und
(B) das Copolymerisat (A) mit Polyaminen zu einem amino¬ gruppenhaltigen Copolymerisat (B) mit einer Aminzahl von 30 bis 150 mg KOH/g und einem mittleren Molekular¬ gewicht (Zahlenmittel) des Copolymerisats (B) von 1500 bis 8000 umgesetzt wird.
Die in diesem Verfahren einsetzbaren Komponenten al bis a4 sowie die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits ausführlich im Zusammenhang mit den erfindungsgemä¬ ßen Copolymerisaten (B) beschrieben, so daß hier nur auf diese Beschreibung verwiesen wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin Be- schichtungsmittel, die die erfindungsgemäßen Copolymerisate (B) als Bindemittelkomponente enthalten. Als Härterkomponen- te eignen sich in diesen Beschichtungsmitteln Aminoplast¬ harze, Epoxide, Verbindungen bzw. Harze, die zur Michael- Addition befähigte Doppelbindungen tragen, Polyisocyanate sowie Verbindungen, die zur Amid und/oder Imidbildung befä¬ higte Carbonsäure- und/oder Carbonsäureester- und/oder Car- bonsäureanhydridgruppen enthalten. Der Härter wird jeweils in solch einer Menge zugesetzt, daß das Molverhältnis der Aminogruppen des Copolymers (B) zu den reaktiven Gruppen des Vernetzers zwischen 0,3:1 und 3:1 liegt.
Als Härterkomponente geeignete Aminoplastharze sind bevor¬ zugt Melamin- und/oder Benzoguanaminharze. Es handelt sich hierbei um veretherte Melamin- bzw. Benzoguanamin-Formalde- hyd-Kondensationsprodukte. Die Verträglichkeit der Harze mit anderen Filmbildnern und Lösemitteln wird von der Ketten¬ länge des Veretherungsalkohols und dem Veretherungsgrad be¬ einflußt. Hauptsächliche Veretherungskomponenten sind n- und Isobutanol sowie Methanol. Eine sehr große Bedeutung haben die Hexamethoxymethylmelaminharze. Sie weisen aber den Nach¬ teil auf, daß derartige Kombinationen erst bei Temperaturen oberhalb 150°C härten und oft ein Zusatz saurer Katalysato¬ ren erforderlich ist. Die mit weniger Formaldehyd herge¬ stellten und/oder mit sekundären bzw. tertiären Alkoholen veretherten Harze vernetzen dagegen z.T. bereits unterhalb von 100°C. Einsetzbar sind aber auch die entsprechenden Harnstoff- und Urethanharze.
Weiterhin als Vernetzer geeignet sind auch aliphatische Polyepoxidverbindungen von epoxidierten Ölen, z.B. epoxi- diertes Leinöl oder epoxidiertes Sojaöl, epoxidierte cycli- sche Verbindungen wie Vinylcyclohexendiepoxid, Glycidylether von hydriertem Bisphenol A, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4- epoxycyclohexancarboxylat, Epoxidharze auf Basis von Epi- chlorhydrin und mehrwertigen Alkoholen wie Pentaerythrit,
Trimethylolpropan oder Sorbit, aromatische Epoxidharze, wie Polyglycidylether von mehrwertigen Phenolen, z.B. Glycidyl¬ ether des 4,4--Diphenylolmethans oder -propans oder Polygly- cidylether von Novolaken, Glycidylester von aliphatischen oder aromatischen Polycarbonsäuren, z.B. Terephthalsäuredi- glydidylester, oder Glycidylmethacrylatcopolymere. Insbeson- dere für den Einsatz in der Autoreparaturlackierung sind Ep¬ oxidharze auf der Basis von zweikernigen Melaminharzen, um¬ gesetzt mit Acrylamid und anschließender Epoxidierung der Acryl-Doppelbindung, geeignet.
Als Verbindungen oder Harze, die zur Michael-Addition befä¬ higte Doppelbindungen tragen, kommen z.B. in Frage Acryl- und/oder Methacrylsäureester von mehrwertigen Alkoho- len, wie Trimethylolethan- oder Trimethylolpropan-triacrylat und/oder die entsprechenden Methacrylsäureester, Butandiol- diacrylat und/oder ungesättigte Polyester auf Basis von Fumar- und/oder Maleinsäure. Diese Polyester können in der Carbonsäurekomponente zusätzlich bis zu 70%, vorzugsweise bis zu 30%, gesättigte mindestens zweibasische Carbonsäure¬ einheiten enthalten, welche keine zur Michael-Addition befä¬ higten Doppelbindungen enthalten, wie Ortho-, Iso- oder Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäu- re, Adipinsäure. Anstelle von Säuren kann man bei der Her- Stellung der Polyester natürlich auch von den entsprechenden Anhydriden ausgehen. Als Alkohole kommen für die Herstellung der ungesättigten Polyester vorzugsweise Diole wie Äthylen- glykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Diethylenglykol und/oder Dipropylenglykol in Betracht. Besonders reaktiv sind Kombi- nationen aus erfindungsgemäßen Polymerisatharzen mit minde¬ stens trifunktionellen Acrylestern wie Glycerin, Trimethyl¬ olethan - bzw. -propantriacrylat, Pentaerythrittetracrylat. Solche Kombinationen härten auch unterhalb Raumtemperatur sehr schnell.
Als Härterkomponente geeignet sind weiterhin Polyisocyanate mit mindestens 2 Isocyanatgruppen pro Molekül. Als Di- oder
Polyisocyanate sind beispielsweise geeignet: Aromatische
Isocyanate wie z.B. 2,4-, 2,6-Toluylendiisocyanat und deren Gemische, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, m-Phenylen-, p-Phenylen-, 4,4'-Diphenyl-, 1,5-Naphthalin-, 1,4-Naphtha- lin-, 4, '-Toluidin-, Xylylendiisocyanat sowie substituierte aromatische Systeme wie z.B. Dianisidindiisocyanate, 4,4'-Diphenyletherdiisocyanate oder Chlorodiphenylendiisocy- anate und höherfunktionelle aromatische Isocyanate wie z.B. 1,3,5-Triisocyanatobenzol, 4,4'-,4"-Triisocyanattriphenylme- than, 2,4,6-Triisocyanatotoluol und 4,4'-Diphenyldimethylme- than-2,2' ,5,5'-tetraisocyanat; cycloaliphatische Isocyanate wie z.B. 1,3-Cyclopentan-, 1,4-Cyclohexan-, 1,2-Cyclo- hexan- und Isophorondiisocyanat; aliphatische Isocyanate wie z.B. Trimethylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen-, Hexa- methylen-, Trimethylhexamethylen-1,6-diisocyanat und Tris- hexamethylen-triisocyanat.
Geeignet sind weiterhin auch Polyisocyanat-Präpolymere. Zu nennen sind hierbei Addukte aus Toluylendiisocyanat und Tri- methylolpropan, ein aus 3 Molekülen Hexamethylendiisocyanat gebildetes Biuret sowie die Trimeren des Hexamethylendiiso- cyanats und des 3,5,5-Trimethyl-l-isocyanato-3-isocyanatome- thylcyclohexans. Kombinationen mit Polyisocyanaten oder Iso- cyanatgruppen tragenden Harzen vernetzen selbst bei Tempera¬ turen unter 0°C sehr schnell.
Eingesetzt werden können aber auch die oben beschriebenen, mit üblichen Verkappungsmitteln wie z.B. Phenolen, Alkoho- len, Acetessigsäureestern, Ketoxim- und -^-Caprolactam, um¬ gesetzten Isocyanate. Diese Kombinationen sind bei Raumtem¬ peratur stabil und härten im allgemeinen erst bei Temperatu¬ ren oberhalb von 100°C. In besonderen Fällen, z.B. bei Ver¬ wendung von Acetessigsäureestern zur Verkappung, kann auch bereits unter 100°C eine Vernetzung eintreten.
Geeignete Härter sind auch Verbindungen bzw. Harze, die Car¬ bonsäure und/oder Carbonsäureester- und/oder Carbonsäurean¬ hydridgruppen enthalten und die über Amid- bzw. Imidbildung mit den erfindungsgemäßen Polymeren reagieren. Die Härtungs¬ temperatur hängt von der Reaktivität der im Kombinations¬ partner enthaltenen Carbonsäure-, Carbonsäureester- oder Carbonsäureanhydridgruppen ab. So gelingt es z.B. mit poly- funktionellen Verbindungen oder Harzen, die reaktive Ester¬ bindungen der Malons ure oder der Acetessigsaure tragen, Be- schichtungsmittel zur Verfügung zu stellen, die bereits bei 80-120°C vernetzen, während bei Verwendung von gesättigten Alkydharzen Härtungstemperaturen von über 120°C, vorzugswei¬ se sogar über 150°C, erforderlich sind.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können außerdem noch übliche Pigmente und Füllstoffe in üblichen Mengen, be¬ vorzugt 0 bis 60 Gew.%, bezogen auf die Gesamtzusammenset¬ zung, sowie weitere übliche Hilfs- und Zusatzstoffe wie z.B. Verlaufsmittel, Silikonöle, Weichmacher wie Phosphorsäure- ester und Phthalsäureester, viskositätskontrollierende Zu¬ sätze, Mattierungsmittel, UV-Absorber und Lichtschutzmittel in üblichen Mengen, bevorzugt 0,2 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten.
Diese Beschichtungsmittel können durch Spritzen, Fluten,
Tauchen, Walzen, Rakeln oder Streichen auf ein Substrat in Form eines Films aufgebracht werden, wobei der Film an¬ schließend zu einem festhaftenden Überzug gehärtet wird.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eignen sich - wenn durch entsprechende Wahl der Härterkomponente niedrige Här¬ tungstemperaturen zwischen 20 und 80°C angewandt werden kön¬ nen (s.o.) - für die Reparaturlackierung von Kraftfahrzeugen sowie insbesondere für die Verwendung als Grundierung und Füllermaterial.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläu¬ tert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Ge¬ wichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes fest¬ gestellt wird. Bei spiel 1
In einem mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Zulauf- einrichtungen ausgestatteten Reaktionskessel werden 419,75 Teile Shellsol Ä (Gemisch aus C3-C4-alkylsubstituierten Aromaten) und 400,00 Teile eines handelsüblichen Gemisches von Vinylestern von gesättigten aliphatischen Monocarbonsäu¬ ren mit überwiegend 10 C-Atomen, die amo-C-Atom verzweigt sind, vorgelegt.
In den Monomerentank I werden eingewogen und vermischt: 500,00 Teile Methylmethacrylat
300,00 Teile Hydroxydimethylpropylmethacrylamid 200,00 Teile Vinylpyrrolidon 20,00 Teile Mercaptoethanol
In den Monomerentank II werden 600 Teile Styrol eingewogen.
In den Initiatorzulauf werden eingewogen und vermischt: 26 Teile Dicumylperoxid,
78 Teile Shellsol *
Die Vorlage wird auf 160-170°C aufgeheizt. Es wird der In- halt von Monomerentank I und vom Initiatortank innerhalb von 4,5 h gleichmäßig in den Kessel dosiert. Der Inhalt des Monomerentanks II wird innerhalb von 4,5 h so zudosiert, daß in den ersten 90 min 1/6 der Styrolmenge, von der 91. bis zur 180. Minute 2/6 der Styrolmenge und in der restlichen Zulaufzeit die Hälfte der Gesamtstyrolmenge zudosiert werden.
Danach wird innerhalb von 1 h aus dem Initiatortank nochmals eine Mischung aus 15,0 Teilen Shellsol R- und 5,0 Teilen Dicumylperoxid zugegeben und im Anschluß an diese Zugabe noch eine weitere Stunde nachpolymerisiert. Nun werden ' 507,3 Teile Shellsol A ©ö/ abdestilliert, und es wird mit 507,3 Teilen Xylol angelöst. Die so erhaltene Copo- lymerisatlösung A hat einen Festkörper von 81,4% (1 h 130°C) und eine Viskosität (50%ig in Butylacetat) von 1,1 dPas
(23°C). Der Restgehalt an freiem Vinylester-Monomer in der Lösung wurde mittels Gaschromatographie zu 0,5 Gew.% be¬ stimmt. Diesentspricht einem Restmonomerengehalt von 3,77 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Vinyl- ester-Monomer.
In einem Edelstahlkessel mit Rührer, dampfbeheizter Kolonne und Kondensatabscheider weden 737,1 Teile der oben beschrie¬ benen Copolymerisatlösung A, 216,5 Teile 1,3-Diaminoρropan und 0,337 Teile Lithiumoctoat eingewogen und auf 140°C auf¬ geheizt. Die Temperatur wird dann langsam auf 160°C erhöht, wobei darauf zu achten ist, daß die Kolonnenkopftemperatur 90°C nicht übersteigt. Die Reaktionsmischung wird nun 12 h bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird das über- schüssige Diamin unter Vakuum abdestilliert, wobei mehrmals Portionen von 200 Teilen Diacetonalkohol zugegeben werden und dann zusammen mit dem Diamin abdestilliert werden. Da¬ nach wird mit 74,2 Teilen Shellsol Ä^-und 412,1 Teilen n-Butanol angelöst.
Die so erhaltene Copolymerisatlösung 1 hat einen Festkörper von 62,7% (1 h 130°C) , eine Viskosität (50%ig in Butanol) von 8,7 dPas (23°C) und ein Aminäquivalentgewicht von 452,4 (bezogen auf 62,7% Festkörper). Nach 9 Monaten Lagerung bei Raumtemperatur wurde die Viskosität der Copolymerisat¬ lösung 1 erneut gemessen: Sie betrug nach Verdünnen mit Butanol auf einen Festkörper von 50 % 10,4 dPas (23°C).
30 Teile dieser Copolymerisatlösung 1 werden mit 20 Teilen eines aliphatischen Epoxidharzes mit einem Molgewicht von ca. 1200 und einem Epoxidäquivalentgewicht von ca. 300 ver¬ mischt und mit 7,5 Teilen Butylacetat verdünnt. Basis des eingesetzten Epoxidharzes ist ein zweikerniges Melaminharz, umgesetzt mit Acrylamid und anschließender Epoxidierung der Acryl-Doppelbindungen (Handelsname LSE 4103 der Firma Monsanto) . Der so erhaltene Klarlack 1 wird mit einer Na߬ filmstärke von 200/um auf Glasplatten aufgerakelt und dann unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen getrocknet. Die resultierenden Beschichtungen wurden dann mit den in Tabelle 1 aufgeführten Methoden mit den ebenfalls in Tabel- le 1 angegebenen Ergebnissen geprüft.
Zur Herstellung eines Klarlacks 2 werden 30 Teile der oben beschriebenen Copolymerisatlösung 1 mit 15,2 Teilen eines handelsüblichen epoxidierten Novolacs (Handelsprodukt D.E.N. 444 der Firma Dow Chemical) mit einem Epoxidäquiva- lentgewicht von 228, einer Viskosität von >40 dPas und einer mittleren Funktionalität von 3 bis 4 vermischt und mit 7,5 Teilen Butylacetat verdünnt. Dieser Klarlack 2 wird analog Klarlack 1 auf Glastafeln aufgerakelt, eingebrannt und ana- log Klarlack 1 die resultierende Beschichtung untersucht. Die Prüfergebnisse zeigt Tabelle 1.
Tabelle 1: Prüfergebnisse
Lack 1 Lack 2
Filmstärke (trocken) (/um) 60 60
Pendelhärte nach König, nach 30 min
Trocknung bei 100°C und anschließender
Abkühlung von 4 h bei Raumtemperatur
(s) 100,8 189
Pendelhärte nach König nach 7 Tagen
Trocknung bei Raumtemperatur (s) 142,8 72,8
Benzintest3 nach 30 min Trocknung bei 100°C und anschließender Ab¬ kühlung von 4 h bei Raumtemperatur 0/0 0/0 Benzintest3 nach 7 Tagen Trocknung bei Raumtemperatur 0/0 0/0
Mit handelsüblichem Superbenzin getränkte Filzplättchen (0 5 cm) werden für 5 min abgedeckt auf dem Film be¬ lassen. Anschließend wird die Markierung (0 = keine Markierung; 3 = deutliche Markierung) und die Erwei¬ chung des Films (0 = keine Erweichung; 3 = deutliche Erweichung) beurteilt.
Verαleichsbeispiel
Es wurde gemäß der Lehre des Beispiels 6 der US-PS-4,120,839 ein aminogruppenhaltiges Copolymerisat durch Aminolyse eines alkylestergruppenhaltigen Copolymerisats, zu dessen Herstel¬ lung keine Vinylester-Monomeren eingesetzt wurden, herge¬ stellt.
In den Monomerentank I werden eingewogen und vermischt: 1100 Teile Methylmethacrylat 400 Teile Butylmethacrylat 20 Teile Mercaptoethanol In den Monomerentank II werden eingewogen und vermischt: 500 Teile Styrol 80 Teile einer handelsüblichen 75%igen Lösung von t-Butyl- peracetat in Isododecan
In den Initiatortank werden 8 Teile einer handelsüblichen Lösung von t-Butylperacetat in Isodecan eingewogen.
In einen mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Zulauf¬ einrichtungen versehenen Reaktionskessel werden 500 Teile Butylglykol vorgelegt und auf 150°C aufgeheizt. Dann wird der Inhalt von Monomerentank I und Monomerentank II inner¬ halb von 9,25 h mit einer konstanten Zugabemenge zudosiert. Die Temperatur wird dann noch 15 min bei 150°C gehalten, ehe innerhalb von 15 min die Mischung aus dem Initiatortank zu¬ gefügt wird. Im Anschluß an diese Zugabe wird noch 1 weitere Stunde nachpolymerisiert.
Die so erhaltene Copolymerisatlösung A* weist einen Festkör¬ per von 79,6% (1 h 130°C) und eine Viskosität (50%ig in Butylacetat) von 1,25 dPas (23°C) auf.
In einem Edelstahlkessel mit Rührer, dampfbeheizter Kolonne und Kondensatabscheider werden 968,8 Teile der Copolymeri¬ satlösung A' und 206,8 Teile Xylol eingewogen und auf 70°C aufgeheizt. Es werden 159,6 Teile Diethylentriamin (A in- äquivalentgewicht 33,6) zugefügt und weiter bis auf maximal 145°C aufgeheizt. Regelmäßig im Abstand von 90 min werden der Festkörper und das Aminäquivalentgewicht der Lösung be¬ stimmt. Die Temperatur wurde so lange bei 145°C gehalten, bis die Copolymerisatlösung einen Festkörper von 74,3 % (15 min 180°C) und ein Aminäquivalentgewicht von 398,2 auf¬ wies. Danach wird mit 42,9 Teilen Xylol angelöst. Mit Butyl- glykol wird auf einen theoretischen Festkörper von 65 % ver¬ dünnt. Die erhaltene Copolymerisatlösung A" hatte einen Festkörper von 68 % (15 min 180°C) und eine Viskosität von >40 dPas (50%ig in Butanol) und 16-17 dPas (35%ig in Butanol). Nach 3 Monaten Lagerung bei RT war die Lösung A' beim Anlö¬ sen nicht mehr löslich in Butanol.
Ein Vergleich der in Beispiel 1 erhaltenen Copolymerisatlö¬ sung A mit der im Vergleichsbeispiel erhaltenen Copolymeri¬ satlösung A' zeigt, daß die Lösung des erfindungsgemäßen Co¬ polymerisats A mit 8,7 dPas (23°C, 50%ig in Butanol) eine wesentlich niedrigere Viskosität aufweist als die Lösung des gemäß US-PS 4,120,839 hergestellten Copolymerisats A' mit 16-17 dPas (23°C, 35%ig in Butanol).
Somit können unter Verwendung der erfindungsgemäßen Copoly- merisate als Bindemittel Beschichtungssysteme mit hohem
Festkörpergehalt und damit geringer Lösemittelbelastung der Umwelt beim Trocknen der Filme hergestellt werden.
Die unter Verwendung der Copolymerisatlösung A gemäß Bei- spiel 1 hergestellten Beschichtungsmittel führen außerdem
(vgl. Tabelle 1) zu Beschichtungen mit guter Härte und Ben¬ zinbeständigkeit. Je nach eingesetzter Härterkomponente (vgl. Lack 1 und Lack 2 in Tabelle 1) eignen sich diese Be¬ schichtungsmittel auch sehr gut für die Autoreparturlackie- rung (niedrige Einbrenntemperaturen) .

Claims

6
Patentgnsprüche
1) Aminogruppenhaltiges Copolymerisat (B), das aus - mit¬ tels radikalisher Lösungspolymerisation hergestellten - alkylestergruppenhaltigen Copolymerisaten (A) durch Ami¬ nolyse herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat (B) herstellbar ist, indem
(A) aus
al) 5 bis 25 Gew.%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbon¬ säuren, bevorzugt Vinylester von in e-i-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül,
a2) 10 bis 50 Gew.%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.%, eines oder mehrerer vinylaromatischer Kohlen¬ wasserstoffe,
a3) 10 bis 40 Gew.%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.%, eines oder mehrerer Alkylester von aliphati- schen, olefinisch ungesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 6 C-Atomen, bevorzugt 1 bis 4 C-Ato¬ men, im Alkylrest und
a4) 0 bis 40 Gew.% anderer ethylenisch ungesättig¬ ter, copolymerisierbarer Monomerer,
- wobei die Summe der Komponenten (al) bis (a4) 100 Gew.% beträgt - durch radikalische Lösungspolymerisation bei Tempe¬ raturen von 130 bis 200°C, bevorzugt 150 bis 180°C, ein alkylestergruppenhaltiges Copolymerisat (A) synthetisiert worden ist, indem
I) mindestens 60 Gew.%, bevorzugt 100 Gew.%, der
Gesamtmenge der Komponente al vorgelegt werden,
H) die Komponenten a2 bis a4 und der ggf. vorhan¬ dene Rest der Komponente al innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomeren¬ zugabezeitraumes so zudosiert werden, daß
1) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der
Komponente al innerhalb des Monomerenzuga¬ bezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt,
2) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Komponenten a3 und a4 innerhalb des Monome¬ renzugabezeitraumes konstant bleibt und
3) 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 Kompo¬ nente a2, 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 Gesamtmenge der Komponente a2 beträgt und
(B) das Copolymerisat (A) mit Polyaminen zu einem aminogruppenhaltigen Copolymerisat (B) mit einer Aminzahl von 30 bis 150 mg KOH/g und einem mittle¬ ren Molekulargewicht (Zahlenmittel) des Copolymeri¬ sats (B) von 1500 bis 8000 umgesetzt worden ist. *β
Verfahren zur Herstellung von aminogruppenhaltigen Copo¬ lymerisaten durch Aminolyse von - mittels radikalischer Lösungspolymerisation hergestellten - alkylestergruppen- haltigen Copolymerisaten (A) , dadurch gekennzeichnet, daß
(A)
al) 5 bis 25 Gew.%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.%, eines oder mehrerer Vinylester von Monocarbon¬ säuren, bevorzugt Vinylester von in e<.-Stellung verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 15 C-Atomen je Molekül,
a2) 10 bis 50 Gew.%, bevorzugt 20 bis 45 Gew.%, eines oder mehrerer vinylaromatischer Kohlen¬ wasserstoffe,
a3) 10 bis 40 Gew.%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.%, eines oder mehrerer Alkylester von aliphati- schen, olefinisch ungesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 6 C-Atomen, bevorzugt 1 bis 4 C-Ato¬ men, im Alkylrest und
a4) 0 bis 40 Gew.% anderer ethylenisch ungesättig¬ ter, copolymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten al bis a4 jeweils 100 Gew.% ergibt,
bei Temperaturen von 130 bis 200°C, bevorzugt 150 bis 180°C, zu einem Copolymerisat (A) umgesetzt werden, wobei
I) mindestens 60 Gew.%, bevorzugt 100 Gew.%, der Ge- samtmenge der Komponente al vorgelegt werden, II) die Komponenten a2 bis a4 und der ggf. vorhandene Rest der Komponente al innerhalb eines für alle Komponenten gleich langen Monomerenzugabezeitraumes so zudosiert werden, daß
1) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo¬ nente al innerhalb des Monomerenzugabezeitraumes konstant bleibt oder abnimmt,
2) die pro Zeiteinheit zugegebene Menge der Kompo¬ nenten a3 und a4 innerhalb des Monomerenzugabe¬ zeitraumes konstant bleibt und
3) die innerhalb des ersten Drittels des Monomeren¬ zugabezeitraumes zugegebene Menge der Komponente a2 15 bis 30 Gew.%, bevorzugt 18 bis 26 Gew.%, der Gesamtmenge der Komponente a2, 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 Gesamtmenge der Komponente a2 beträgt und
(B) das Copolymerisat (A) mit Polyaminen zu einem amino- gruppenhaltigen Copolymerisat (B) mit einer Aminzahl von 30 bis 150 mg KOH/g und einem mittleren Moleku¬ largewicht (Zahlenmittel) des Copolymerisats (B) von 1500 bis 8000 umgesetzt wird.
3. Aminogruppenhaltiges Copolymerisat (B) nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat (B) eine Aminzahl von 50 bis 120 mg KOH/g aufweist. 3θ
4. Aminogruppenhaltiges Copolymerisat (B) oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß als Komponente al ein oder mehrere Vinylester von gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, die amβC-C-Atom verzweigt sind, eingesetzt werden.
5. Beschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es das aminogruppenhaltige Copolymerisat (B) nach einem der An¬ sprüche 1, 3 oder 4 als Bindemittel enthält.
6. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es Aminoplastharze als Härter enthält.
7. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es Polyepoxidverbindungen als Härter ent¬ hält.
8. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es Polyisocyanate als Härter enthält.
9. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet. daß es Polymere mit ungesättigten acrylischen 5 Doppelbindungen als Härter enthält.
10. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es Polymere mit Acetoacetatgruppen als Härter enthält. 0
11. Verwendung der aminogruppenhaltigen Copolymerisate (B) nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4 als Bindemittel in Beschichtungsmitteln für die Autoreparaturlackierung.
g 12. Verwendung der aminogruppenhaltigen Copolymerisate (B) nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4 als Bindemittel in Klarlacken oder pigmentierten Decklacken.
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