Verwendung einer wässrigen Dispersion auf Basis eines ungesättigten, amorphen Polyesters auf Basis bestimmter Dicidolisomerer
Die Erfindung betrifft die Verwendung von einer wässrigen Dispersion auf der Basis ungesättigter, amorpher Polyester auf Basis bestimmter Dicidolisomerer und Carbonsäuren.
Ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze) sind bekannt. Sie werden durch Kondensation von gesättigten und ungesättigten Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden mit Diolen hergestellt. Ihre Eigenschaften hängen weitgehend von Art und Mengenverhältnis der Ausgangsstoffe ab.
Als Träger der polymerisationsfähigen Doppelbindungen werden meist α, ß-ungesättigte Säuren verwendet, in erster Linie Maleinsäure bzw. deren Anhydrid oder Fumarsäure; ungesättigte Diole sind von untergeordneter Bedeutung. Je höher der Gehalt an Doppelbindungen, d. h. je kürzer der Abstand der Doppelbindungen in den Kettenmolekülen ist, um so reaktiver ist das Polyesterharz. Es polymerisiert sehr rasch unter starker Wärmeentwicklung und hoher Volumenschrumpfung zu einem hochvernetzten und daher verhältnismäßig spröden Endprodukt. Man „verdünnt" deshalb die reaktionsfähigen Doppelbindungen im Polyestermolekül durch Einkondensieren gesättigter aliphatischer oder aromatischer Dicarbonsäuren. Als Alkoholkomponenten werden geradkettige und verzweigte Diole verwendet. Die einzelnen UP-Harztypen unterscheiden sich nicht nur durch die zu ihrer Herstellung verwendeten Komponenten sondern auch durch das Mengenverhältnis von gesättigten zu ungesättigten Säuren, das die Vernetzungsdichte bei der Polymerisation bestimmt, den Kondensationsgrad, d. h. die Molmasse, die Säure- und OH-Zahl, d. h. die Art der Endgruppen in den Kettenmolekülen, den Monomergehalt, die Art der Zusätze (Ulhnann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VOL A21, S. 217ff, 1992).
UP-Harze auf Basis von Dicidol als Diolkomponente sind z. B. bekannt aus DE 924 889, DE 953 117, DE 22 45 110, DE 27 21 989, EP 1 14 208, EP 934 988.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, aus der Vielzahl der Möglichkeiten und Variationsbreite des Standes der Technik neue ungesättigte und amorphe Polyesterharze zu finden, die außerdem wasserdispergierbar und als Feststoff transparent sind. Diese sollten
Eigenschaften wie z. B. Haftung und Antrocknungsgeschwindigkeit von z. B. wässrigen Beschichtungsstoffen und Klebstoffen verbessern.
Die Aufgabe wurde wie nunmehr erläutert gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer wässrigen Dispersion auf der Basis eines amorphen, ungesättigten Polyesterharzes, wobei das Polyesterharz aufgebaut ist aus I. einer Alkoholkomponente, II. 1. 20 bis 100 mol-% einer α,ß-ungesättigten Carbonsäurekomponente und
2. 0 bis 80 mol-% einer weiteren Carbonsäurekomponente, wobei die Summe aus II.1. und II.2. 100 mol-% ergibt, und III. 0 bis 2 mol, bezogen 1 mol Polyester aus I. und II. (über Mn), mindestens einem hydrophil modifizierten Isocyanat und/oder Polyisocyanat mit mindestens einer freien NCO-Gruppe, erhältlich durch Umsetzung mindestens eines Isocyanats und/oder Polyisocyanats mit Verbindungen, die zusätzlich zur hydrophilen oder potentiell hydrophilen Gruppe mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Funktion aufweisen, wobei die Alkoholkomponente I aus einem Dicidolgemisch der isomeren Verbindungen
3,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02'6]decan, 4,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.0 2>6]decan und 5,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan besteht, wobei jedes Isomere zu einem Anteil von 20 bis 40 % in dem Gemisch enthalten sein kann und die Summe der drei Isomeren 90 bis 100 % ergibt, und das Gemisch mindestens zu 10 mol-% in der Alkoholkomponente des Polyesters vorhanden ist, und mindestens eine Komponente II.2 und/oder III. vorhanden ist, und die wässrige Dispersion a) einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 20 Gew.-% bis 60 Gew.-%, b) einen Lösemittelgehalt von 0 bis 20 Gew.-%, c) einen pH- Wert zwischen 5,0 und 9,5,
d) eine Viskosität bei 20 °C von 20 bis 500 mPas aufweist.
Insbesondere finden die Dispersionen Verwendung - als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in Beschichtungs- stoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Gelcoats, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen;
- als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in Spachtelmassen, Primern, Füllern, Basis-, Deck- und Klarlacken; - für den Schutz oder die Veredlung von Metallen, Kunststoffen, Holz, Pappe, Papier, Textilien, Leder, mineralischen Untergründen und Glas;
- als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in physikalisch trocknenden, oxidativ härtenden oder chemisch vernetzenden Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Gelcoats, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen, wobei weitere wasserlösliche oder wasserdispergierbare Oligomere und/oder Polymere enthalten sein können;
- als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in physikalisch trocknenden, oxidativ härtenden, chemisch vernetzenden Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Gelcoats, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten,
Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen, wobei weitere wasserlösliche oder wasserdispergierbare Oligomere und/oder Polymere ausgewählt aus der Gruppe der Polyurethane, Polyacrylate, Polyether, Polyester, Alkydharze, Celluloseether, Derivate der Cellulose, Polyvinylalkohole und Derivate, Kautschuke, Maleinatharze, Phenol-/Harnstoff-Aldehydharze, Aminoplaste (z. B. Melamin-
, Benzoguanaminharze), Epoxyacrylate, Epoxidharze, Kieselsäureester und Alkalisilikate (z. B. Wasserglas), Naturharze, Silikonöle und -harze, Aminharze und/oder fluorhaltige Polymere und ihre Derivate allein oder in Kombination enthalten sind.
Die Dispersionen sind aus EP 1 433 803 und EP 1 433 805 bekannt.
Die ungesättigten, amorphen Polyesterharze werden durch Umsetzung der Alkoholkomponente I mit der Carbonsäurekomponente II sowie gegebenenfalls einem hydrophil modifizierten Diisocyanat III erhalten.
Als Alkoholkomponente I wird erfindungsgemäß ein Dicidolgemisch der isomeren Verbindungen 3,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02'6]decan, 4,8-
Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan und 5,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan eingesetzt, wobei jedes Isomere zu einem Anteil von 20 bis 40 % in dem Gemisch enthalten sein kann und die Summe der drei Isomeren 90 bis 100 %, bevorzugt 95 bis 100 %, ergibt, und das Gemisch mindestens zu 10 % in der Alkoholkomponente des Polyesters vorhanden ist, eingesetzt. Der Isomergehalt des Dicidolgemisches kann qualitativ und quantitativ z. B. durch GC- Analyse oder quantitativ durch Trennung mittels präparativer GC oder HPLC und anschließender NMR- Spektroskopie bestimmt werden. Alle entsprechenden Isomeren des Dicidols in 9-Stellung sind genau so geeignet, aber auf Grund der Spiegelsymmetrie von den o. g. Isomeren, wie auch die eis- und trans-Isomeren, unter normalen, praxisbezogenen Umständen nicht unterscheidbar.
Außerdem kann das Dicidolgemisch bis zu 10 % weitere Isomere des Dicidol und/oder trimere und/oder höhere isomere Diole des Diels-Alder-Umsetzungsproduktes aus Cyclopentadien enthalten. Bevorzugt besteht die Alkoholkomponente aus 20 %, aus 50 %, bevorzugt aus 90 %, besonders bevorzugt aus 100 % Dicidolgemisch, wobei dieses besonders bevorzugt 95 bis 100 % der oben genannten drei isomeren Verbindungen enthält.
Neben dem Dicidolgemisch kann die Alkoholkomponente I weitere lineare und/oder verzweigte, aliphatische und/oder cycloaliphatische und/oder aromatische Diole und/oder
Polyole enthalten. Bevorzugt werden als zusätzliche Alkohole Ethylenglykol, 1,2- und/oder
1,3-Propandiol, Diethylen-, Dipropylen-, Triethylen-, Tetraethylenglykol, 1,2- und/oder
1,4-Butandiol, 1,3-Butylethylpropandiol, 1,3-Methylpropandiol, 1,5-Pentandiol, Bisphenol A,
B, C, F, Norbornylenglykol, 1,4-Benzyldimethanol und -ethanol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan- 1,3-diol, Cyclohexandimethanol, Glycerin, Hexandiol, Neopentylglycol, Trimethylolethan,
Trimethylolpropan und/oder Pentaerythrit eingesetzt.
Die ungesättigten, amorphen Polyesterharze enthalten als Ausgangssäurekomponente mindestens eine α, ß-ungesättigte Dicarbonsäure. Bevorzugt enthalten die ungesättigten Polyesterharze Citracon-, Fumar-, Itacon-, Malein- und/oder Mesaconsäure.
Es können auch zusätzlich aromatische und/oder aliphatische und/oder cycloaliphatische Monocarbonsäuren und/oder Dicarbonsäuren und/oder Polycarbonsäuren enthalten sein, wie z. B. Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Bernsteinsäure, Sebazinsäure, Methyltetra-, Methylhexahydrophthalsäure, Hexahydro- phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Dodecandisäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Pyromellithsäure und/oder Trimellithsäure, Isononansäure, 2-Ethylhexansäure. Bevorzugt sind Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure, Trimellithsäure, Adipin- und/oder Azelainsäure.
Die Carbonsäurekomponente II. kann teilweise oder vollständig aus Anhydriden und/oder niedermolekularen Alkylestern, bevorzugt Methylestern und/oder Ethylestern, bestehen.
Im Allgemeinen ist die Alkoholkomponente im Mol-Verhältnis von 0,5 bis 2,0 zu 1 zur Carbonsäurekomponente enthalten, bevorzugt 0,8 bis 1,5 zu 1. Besonders bevorzugt findet die Umsetzung der Alkoholkomponente im Mol-Verhältnis von 1,0 bis 1,3 zu 1 zur Carbonsäurekomponente statt.
Die zur Hydrophilierung erforderliche Säurezahl kann sich entweder durch eine nicht vollständige Umsetzung der Carbonsäurekomponente II.2. ergeben. Es hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen, insbesondere tri- oder höherfunktionelle Carbonsäuren, wie z. B. Pyromellithsäure und/oder Trimellithsäure so umzusetzen, dass mindestens eine Carbonsäuregruppe nicht umgesetzt wird. Bezogen auf die gesamte Carbonsäurekomponente kann der Anteil der weiteren Carbonsäurekomponente II.2. dann 2 bis 80 mol-% betragen.
Alternativ kann zur Hydrophilierung die Umsetzung mit einem hydrophilierten Di- oder Polyisocyanat (Urethanisierung) (Komponente III) durchgeführt werden. Hierzu werden dann
0,1 bis 2 mol hydrophiliertes Di- oder Polyisocyanat (Komponente III) bezogen auf ein mol
des Polyesters aus I. und II. (zahlenmittleres Molekulargewicht, Mn) eingesetzt.
Die gegebenenfalls notwendige hydrophile Modifizierung durch Urethanisierung des ungesättigten, amorphen Polyesters erfolgt durch Umsetzung des ungesättigten, amorphen Polyesters mit mindestens einem hydrophil modifizierten Isocyanat und/oder Polyisocyanat mit mindestens einer freien NCO-Gruppe, erhältlich durch Umsetzung mindestens eines Isocyanats und/oder Polyisocyanats mit Verbindungen, die zusätzlich zur hydrophilen oder potentiell hydrophilen Gruppe - d. h. solche Gruppen, die erst nach Neutralisation hydrophil werden - mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Funktion aufweisen wie z. B. Hydroxy- oder Aminogruppen.
Beispiele für derartige Verbindungen zur hydrophilen Modifizierung von (Poly)Isocyanaten sind Aminosäuren sowie Mono- und Polyhydroxyalkylcarbonsäuren. Die hydrophile Modifizierung kann außerdem mit nichtionogenen Gruppen (z. B. mit Polyethern) oder bereits neutralisierten Verbindungen vorgenommen werden.
Vorzugsweise werden 2,2-Dimethylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2- Dimethylolbuttersäure, 2,2-Dimethylolpentansäure, Dihydroxy-bernsteinsäure, 1,1,1- Trimethylolessigsäure, Hydroxypivalinsäure oder Gemische derartiger Säuren eingesetzt. Weiterhin geeignet sind Mono- bzw. Polyhydroxyphosphonsäuren wie 2,3- Dihydroxypropanphosphonsäure.
Hydroxycarbonsäuren wie insbesondere Dimethylolpropionsäure werden daher besonders bevorzugt, da sie neutralisiert mit flüchtigen Basen, wie z. B. Aminen, starke hydrophile Wirkung zeigen, nach Abdunsten der flüchtigen Base diese Wirkung jedoch stark zurückgeht. Beschichtungen verlieren daher nicht durch z. B. Feuchtigkeitseinwirkung ihre schützende Funktion, da ein Anquellen nicht stattfindet.
Die Dimethylolpropionsäure wird außerdem besonders bevorzugt, da sie über ihre zwei Hydroxylgruppen zwei hydrophobe Polyisocyanate (potentiell) hydrophil zu modifizieren vermag.
Geeignete Polyisocyanate sind vorzugsweise di- bis tetrafunktionelle Polyisocyanate. Beispiele hierfür sind Cyclohexandiisocyanat, Methylcyclohexandiisocyanat, Ethylcyclohexandiisocyanat, Propylcyclohexandiisocyanat, Methyldiethylcyclohexan-diisocyanat, Phenylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Bis(isocyanatophenyl)methan, Propandiisocyanat, Butandiisocyanat, Pentandiisocyanat, Hexandiisocyanat, wie Hexamethylendiisocyanat (HDI) oder 1,5- Diisocyanato-2-methylpentan (MPDI), Heptandiisocyanat, Octandiisocyanat,
Nonandiisocyanat, wie l,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan oder l,6-Diisocyanato-2,2,4- trimethylhexan (TMDI), Nonantriisocyanat, wie 4-Isocyanatomethyl-l,8-octandiisocyanat (TIN), Dekandi- und triisocyanat, Undekandi- und -triisocyanat, Dodecandi- und - triisocyanate, Isophorondiisocyanat (IPDI), Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat (H12MDI), Isocyanatomethylmethylcyclo-hexylisocyanat, 2,5(2,6)-Bis(isocyanato-methyl)bicyclo[2.2.1 ] heptan (NBDI), 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (1,3-H6-XDI) oder 1,4- Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (1,4-H6-XDI) allein oder in Mischung.
Eine andere bevorzugte Klasse von Polyisocyanaten sind die durch Di- oder Trimerisierung, Allophanatisierung, Biuretisierung und/oder Urethanisierung der einfachen Diisocyanate hergestellten Verbindungen mit mehr als zwei Isocyanatgruppen pro Molekül, beispielsweise die Umsetzungsprodukte dieser einfachen Diisocyanate, wie beispielsweise IPDI, HDI und/oder H12MDI mit mehrwertigen Alkoholen (z. B. Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit) bzw. mehrwertigen Polyaminen oder die Triisocyanurate, die durch Trimerisierung der einfachen Diisocyanate, wie beispielsweise IPDI, HDI und H12MDI, erhältlich sind.
Besonders bevorzugt ist ein hydrophil modifiziertes Polyisocyanat (III) aus Dimethylolpropionsäure oder deren Derivate und IPDI und/oder TMDI und/oder H12MDI und/oder HDI im Mol Verhältnis 1 : 2.
Die ungesättigten, amorphen Polyester können eine Säurezahl zwischen 1 und 200 mg KOH/g, bevorzugt zwischen 1 und 100, besonders bevorzugt zwischen 10 und 50 mg KOH/g sowie eine OH-Zahl zwischen 1 und 200 mg KOH/g, bevorzugt zwischen 1 und 100, besonders bevorzugt zwischen 10 und 80 mg KOH/g aufweisen.
Der Tg der ungesättigten, amorphen Polyester variiert von - 30 bis + 80 °C, bevorzugt - 20 bis + 50 °C, besonders bevorzugt - 10 bis + 40 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform 1 bestehen die ungesättigten Polyester (UP-Harze) aus einer Alkoholkomponente mit mindestens 50 %, bevorzugt 90 %, besonders bevorzugt zu 100 % des Dicidolgemisches der isomeren Verbindungen 3,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02'6]decan, 4,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan und 5,8- Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan und aus a) Fumarsäure und/oder b) Maleinsäure (anhydrid) und/oder c) Trimellithsäureanhydrid. Zusammensetzung der Carbonsäurekomponente der Ausfuhrungsform 1 a) 0 - 90 mol-% Fumarsäure b) 90 - 0 mol-% Maleinsäure (anhydrid), wobei die Summe aus a) + b) 60 bis 90 mol-% beträgt c) 10 - 40 mol-% Trimellithsäureanhydrid, und die Summe aus a) bis c) 100 mol-% beträgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform 2 enthalten die Polyester die o. g. Ausgangskomponenten wie unter 1, aber zusätzlich eine weitere Carbonsäurekomponente d) ausgewählt aus Adipinsäure, Dodecandisäure und/oder Phthalsäure(anhydrid), wobei das Verhältnis der α, ß-ungesättigten zur zusätzlichen Carbonsäure von 2 zu 1 bis 1 zu 4 variieren kann. Bevorzugt werden Verhältnisse von ca. 1 zu 1 bis 1 zu 2.
Zusammensetzung der Carbonsäurekomponente der Ausführungsform 2 a) 0 - 80 mol-% Fumarsäure b) 80 - 0 mol-% Maleinsäure(anhydrid) wobei die Summe aus a) und b) mindestens 20 mol-% beträgt c) 5 - 40 mol-% Trimellithsäureanhydrid d) 5 - 75 mol-% weitere Carbonsäurekomponente und die Summe aus c) und d) mindestens 20 mol-% und die Summe aus a) bis d) 100 mol-% beträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform 3 bestehen die erfindungsgemäßen ungesättigten Polyester aus einer Alkoholkomponente mit mindestens 50 %, bevorzugt 90 %, besonders bevorzugt zu 100 % des Dicidolgemisches der isomeren Verbindungen 3,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan, 4,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan und 5,8-Bis(hydroxymethyl)tricyclo [5.2.1.02>6]decan und aus Fumarsäure und/oder Maleinsäure(anhydrid) und als Komponente III aus Isophorondiisocyanat und/oder Hexamethylendiisocyanat (HDI) und/oder Bis(isocyanatomethylcyclohexyl)methan (H12MDI) und/oder l,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan oder l,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan (TMDI), und 2,2-Dimethylolpropionsäure.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform 4 enthalten die Polyester die o. g. Ausgangskomponenten wie unter 3, aber zusätzlich eine weitere Carbonsäure, ausgewählt aus Adipinsäure, Dodecandisäure und/oder Phthalsäure(anhydrid), wobei das Verhältnis der α, ß- ungesättigten zur zusätzlichen Carbonsäure von 2 zu 1 bis 1 zu 4 variieren kann. Bevorzugt werden Verhältnisse von ca. 1 zu 1 bis 1 zu 2.
Die erfindungsgemäßen Polyester können auch Hilfs- und Zusatzstoffe ausgewählt aus Inhibitoren, organischen Lösemitteln, Wasser, grenzflächenaktiven Substanzen, Sauerstoff- und/oder Radikalfängern, Katalysatoren, Lichtschutzmitteln, Farbaufhellern, Photosensibilisatoren und -initiatoren, Additiven zur Beeinflussung Theologischer Eigenschaften wie z. B. Thixotropiermitteln und/oder Eindickungsmitteln, Verlaufmitteln, HautverWnderungsmitteln, Entschäumern, Antistatika, Gleitmitteln, Netz- und Dispergiermitteln, Neutralisationsmitteln, Konservierungsmitteln wie z. B. auch Fungiziden und/oder Bioziden, thermoplastischen Additive, Weichmachern, Mattierungsmitteln, Brandschutzausrüstungen, interne Trennmitteln, Füllstoffen, Farbstoffen, Pigmenten und/oder Treibmitteln enthalten.
Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Polyester durch (halb)kontinuierliche oder diskontinuierliche Veresterung der Ausgangssäuren und -alkohole in einstufiger oder mehrstufiger Fahrweise und ggf. weiterer Umsetzung mit Komponente III.
Die erfindungsgemäßen Polyester können mit einem geeigneten Neutralisationsmittel neutralisiert werden, wodurch dann ein wasserverdünnbarer Polyester erhalten wird. Dieser kann, gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Hilfslösemittels wie z. B. Aceton, Methylethylketon u. ä. in Wasser dispergiert werden. Das eingesetzte Hilfslösemittel kann gegebenenfalls abschließend aus der resultierenden Dispersion destillativ entfernt werden.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen amorpher, ungesättigter Polyesterharze werden durch die folgenden Beispiele näher erläutert, sollen jedoch nicht deren Anwendungsbereich einschränken:
Beispiele
Ausgangskomponente Dicidolgemisch im Isomerverhältnis von annähernd 1 : 1 : 1
Beispiel Polyester 1 1,1 mol Adipinsäure werden mit 3,4 mol Dicidol bei 210 °C in Stickstoffatmosphäre zur Reaktion gebracht bis eine Säurezahl unter 5 mg KOH/g erreicht ist. Dann werden 1,1 mol Fumarsäure und 0,02 % Hydrochinon zugegeben. Nach 2 h Rühren wird ein Vakuum von 20 mbar angelegt, bis eine Säurezahl unter 5 mg KOH/g erreicht ist. 1300 g des hergestellten Polyesters werden mit 150 g Trimellithsäureanhydrid versetzt und 1,5 h bei 200 °C gerührt, bis eine Säurezahl von ca. 30 mg KOH/g erreicht ist. Kennzahlen:
Mn : 2500 g/mol, Mw : 12000 g/mol, Säurezahl : 31 mg KOH/g, Hydroxylzahl : 66 mg KOH/g, Tg : 35 °C.
Beispiel Polyester 2
2,22 mol Dicidol, 2,15 mol Hexandiol und 1,65 mol Adipinsäure werden bei 210 °C bis zu einer Säurezahl von ca. 5 mg KOH/g in Stickstoffatmosphäre gerührt. Dann werden 1,65 mol Maleinsäureanhydrid und 0,1 % Hydrochinon zugegeben und bis zu einer Säurezahl unter 1 mg KOH/g gehalten, wobei in der Endphase der Kondensation ein Vakuum von 20 mbar angelegt wird. Sodann werden 0,5 mol Trimellithsäureanhydrid zugegeben und es wird bis zu einer Säurezahl von ca. 30 mg KOH/g gehalten.
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Kennzahlen:
Mn : 2000 g/mol, Säurezahl : 27 mg KOH/g, Hydroxylzahl : 55 mg KOH/g, Tg : - 9 °C
Beispiel zur Herstellung einer wässrigen Dispersion I Der Polyester nach Beispiel 1 wird 50%ig in Aceton gelöst. Dann wird DMEA zugegeben (Neutralisationsgrad 1,0). Nach Zugabe von Wasser wird das Aceton abdestilliert. Es wird eine lagerstabile Dispersion erhalten, die einen Festkörper von ca. 36 % besitzt. Kennzahlen: Säurezahl : 27 mg KOH/g, ViskositätD=2oo: 180 mPas, pH : 7,8, Feststoffanteil : 36,0 %
Beispiel zur Herstellung einer wässrigen Dispersion II
Der Polyester nach Beispiel 2 wird 60%ig in Aceton gelöst. Dann wird DMEA zugegeben (Neutralisationsgrad 0,7). Nach Zugabe von Wasser wird das Aceton abdestilliert. Es wird eine lagerstabile Dispersion erhalten, die einen Festkörper von ca. 37 % besitzt. Kennzahlen:
Säurezahl : 25 mg KOH/g, ViskositätD=20o: 155 mPas, pH : 7,5, Feststoffanteil : 37,5 %
Beispiel zur Herstellung einer wässrigen Dispersion III
Der Polyester nach Beispiel 2 wird in einem geschlossenen Behälter bei etwa 120 °C aufgeschmolzen, mit DMEA entsprechend eines Neutralisationsgrades von 1,0 versetzt und unter starkem Rühren mit Wasser versehen. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur erhält man eine lagerstabile Dispersion mit einem Festkörpergehalt von ca. 38 %.
Kennzahlen:
Säurezahl : 27 mg KOH/g, ViskositätD=20o: 85 mPas, pH : 7,7, Feststoffanteil : 38,5 %
Urethanisierter Polyester A
1,25 mol Adipinsäure werden mit 3,675 mol Dicidol bei max. 210 °C in Stickstoffatmosphäre zur Reaktion gebracht bis eine Säurezahl unter 5 mg KOH/g erreicht ist. Dann werden
1,25 mol Fumarsäure und 0,05 Gew.-% Hydrochinonmonomethylether (bez. auf Fumarsäure) zugegeben. Nach 2 h Rühren wird ein Vakuum von 20 mbar angelegt, bis eine Säurezahl unter
5 mg KOH/g erreicht ist. Der Polyester wird nach Abkühlung 60%ig in Aceton gelöst.
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1128 g dieser Polyesterlösung werden mit 431,9 g eines Adduktes, bestehend aus zwei Mol Isophorondiisocyanat und einem Mol Dimethylolpropionsäure (60%ige Lösung in Aceton), in Anwesenheit von 1,0 g Dibutylzinndilaurat über 14 h bei Rückflusstemperatur umgesetzt, bis ein NCO-Gehalt kleiner 0,1 % erreicht ist. Kennzahlen:
Säurezahl : 26,6 mg KOH/g, Feststoffanteil : 63,5 %.
Herstellung einer wässrigen Dispersion IV
Der oben beschriebene urethanisierte Polyester A wird auf einen Feststoffanteil von 50 % mit Aceton verdünnt und mit DMAE entsprechend eines Neutralisationsgrades von 1,05 versetzt.
Unter starkem Rühren wird entsalztes Wasser zugegeben und nach weiteren 30 min das
Aceton im leichten Vakuum abdestilliert. Man erhält eine lagerstabile, lösemittelfreie
Dispersion mit einem Festkörper von ca. 27 %.
Kennzahlen: ViskositätD=2oo: 320 mPas, pH-Wert : 8,8, Feststoffanteil : 27,3 %.
Urethanisierter Polyester B
1,25 mol Adipinsäure werden mit 3,675 mol Dicidol bei max. 210 °C in Stickstoffatmosphäre zur Reaktion gebracht bis eine Säurezahl unter 5 mg KOH/g erreicht ist. Dann werden 1,25 mol Fumarsäure und 0,05 Gew.-% Hydrochinonmonomethylether (bez. auf Fumarsäure) zugegeben. Nach 2 h Rühren wird ein Vakuum von 20 mbar angelegt, bis eine Säurezahl unter 5 mg KOH/g erreicht ist. Der Polyester wird nach Abkühlung 60%ig in Aceton gelöst.
1129 g dieser Polyesterlösung werden mit 431,9 g eines Adduktes, bestehend aus zwei Mol Isophorondiisocyanat und einem Mol Dimethylolpropionsäure (60%ige Lösung in Aceton), in
Anwesenheit von 1,0 g Dibutylzinndilaurat über 14 h bei Rückflusstemperatur umgesetzt bis ein NCO-Gehalt kleiner 0,1 % erreicht ist. Kennzahlen:
Säurezahl : 23,1 mg KOH/g, Feststoffanteil : 60,8 %. Herstellung einer wässrigen Dispersion V
Der oben beschriebene urethanisierte Polyester B wird auf einen Feststoffanteil von 50 % mit
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Aceton verdünnt und mit DMAE entsprechend eines Neutralisationsgrades von 1,00 versetzt . Unter starkem Rühren wird entsalztes Wasser zugegeben und nach weiteren 30 min das Aceton im leichten Vakuum abdestilliert. Man erhält eine lagerstabile, lösemittelfreie Dispersion mit einem Festkörper von ca. 27 %. Kennzahlen:
ViskositätD=2oo: 370 mPas, pH-Wert : 8,5, Feststoffanteil : 27,3 %.
Anwendungsbeispiel:
Zu Lipaton X 6030 (Polymer Latex GmbH & Co. KG) wurden jeweils 10 bzw. 20 % der Dispersionen I- V gegeben. Die Mischungen wurden mit einem 100 μm Rakel auf galvanisierte Stahlbleche aufgezogen. Nach 72 h Lagerung bei Raumtemperatur wurde die Haftung mittels Gitterschnittprüfung (GT, DIN EN ISO 2409) ermittelt.
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