EP2828311A1 - Radiation-curable aqueous dispersions - Google Patents
Radiation-curable aqueous dispersionsInfo
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Definitions
- the invention relates to radiation-curable aqueous dispersions with mercapto groups, to processes for their preparation, to their use.
- a disadvantage of these systems is that the coating compositions are applied from solvents and thus have a high VOC value, and that the mixtures of UV-curable compound and di- and polythiol component are mixed together for immediate reaction and thus have no shelf life.
- the object of the present invention was to provide water-dispersible radiation-curable compounds which are curable by radiation and by reaction with mercapto groups.
- the dispersions should be stable on storage and be prepared from simple Aubaukomponenten and the coatings obtained with these should have a high hardness.
- (Ae) optionally at least one compound with exactly one isocyanate-reactive group, (Ag) at least one compound having at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive-active group,
- At least one water-dispersible compound (B) having at least two mercapto groups at least one water-dispersible compound (B) having at least two mercapto groups.
- the reaction mixtures obtained in the preparation of the polyurethanes of the invention generally have a number average molecular weight M n of less than 10,000 g / mol, preferably less than 5000 g / mol, more preferably less than 4000 and most preferably less than 2000 g / mol (determined by gel permeation chromatography with tetrahydrofuran and polystyrene as standard).
- the component (Aa) may be monomers or oligomers of aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates.
- the NCO functionality of such compounds is generally at least 1.8, and may be up to 8, preferably from 1.8 to 5 and more preferably from 2 to 4.
- the content of isocyanate groups is usually from 5 to 25% by weight.
- the diisocyanates are preferably isocyanates having 4 to 20 C atoms.
- Examples of customary diisocyanates are aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (1,6-diisocyanatohexane), octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, derivatives of lysine diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate or tetramethylhexane diisocyanate, cycloaliphatic Diisocyanates such as 1,4,4,1,3 or 1,2-diisocyanatocyclohexane, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl
- hexamethylene diisocyanate 1, 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate and 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane
- isophorone diisocyanate and hexamethylene diisocyanate particularly preferably hexamethylene diisocyanate.
- Isophorone diisocyanate is usually present as a mixture, namely of the cis and trans isomers, generally in the ratio of about 60:40 to 80:20 (w / w), preferably in the ratio of about 70:30 to 75 : 25 and most preferably in the ratio of about 75:25.
- Dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate may also be present as a mixture of the different cis and trans isomers.
- Cycloaliphatic isocyanates are those which contain at least one cycloaliphatic ring system.
- Aliphatic isocyanates are those which contain exclusively straight or branched chains, ie aeyclic compounds.
- isocyanates with an average of more than 2 isocyanate groups into consideration.
- triisocyanates such as triisocyanatononane or 2,4,6-triisocyanate-anatotoluene are suitable for this purpose.
- Suitable polyisocyanates are polyisocyanates having isocyanurate groups, uretdione diisocyanates, biisocyanate-containing polyisocyanates, polyisocyanates containing urethane or allophanate groups, polyisocyanates containing oxadiazinetrione groups, uretonimine-modified polyisocyanates, carbodiimide, hyperbranched polyisocyanates, polyurethane-polyisocyanate prepolymers or polyurea-polyisocyanate prepolymers of straight-chain or branched C 4 -C 20 -alkylene diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates having a total of 6 to 20 carbon atoms or mixtures thereof.
- aliphatic or cycloaliphatic in the context of this document as (cyclo) aliphatic, di- and polyisocyanates, e.g. the abovementioned aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, or mixtures thereof.
- both di- and polyisocyanates can be used, which are obtained by phosgenation of the corresponding amines, as well as those which are prepared without the use of phosgene, ie by phosgene-free process.
- EP-A-0 126 299 (USP 4 596 678), EP-A-126 300 (USP 4 596 679) and EP-A-355 443 (USP 5 087 739) disclose (cyclo) aliphatic diisocyanates, for example, such as 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane and 1-isocyanato-3-isocyanato-methyl -3,5,5-trimethylcyclohexane (isophorone diisocyanate or IPDI) are prepared by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols to give (cyclo) aliphatic biscarbamic acid esters and their thermal decomposition into the corresponding diisocyanates and alcohols.
- HDI 1,6-
- the synthesis is usually carried out continuously in a cyclic process and optionally in the presence of N-unsubstituted carbamic acid esters, dialkyl carbonates and other by-products recycled from the reaction process.
- Di- or polyisocyanates obtained in this way generally have a very low or even non-measurable proportion of chlorinated compounds, which leads to favorable color numbers of the products.
- the di- and polyisocyanates (Aa) have a total hydrolyzable chlorine content of less than 200 ppm, preferably less than 120 ppm, more preferably less than 80 ppm, most preferably less than 50 ppm, especially less than 15 ppm and especially less than 10 ppm. This can be measured, for example, by ASTM D4663-98.
- diisocyanates and polyisocyanates (Aa) with a higher chlorine content.
- the di- and polyisocyanates (Aa) may also be present at least partially in blocked form.
- 1) isocyanurate-containing polyisocyanates of aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates are particularly preferred. Particular preference is given here to the corresponding aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanatoisocyanurates and in particular those based on hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate.
- the isocyanurates present are, in particular, tris-isocyanatoalkyl- or tris-isocyanatocycloalkyl isocyanurates, which are cyclic trimers of the diisocyanates, or mixtures with their higher homologs having more than one isocyanurate ring.
- the isocyanato-isocyanurates generally have an NCO content of 10 to 30 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
- uretdione diisocyanates having aliphatically and / or cycloaliphatically bonded isocyanate groups, preferably aliphatically and / or cycloaliphatically bonded and in particular those derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
- Uretdione diisocyanates are cyclic dimerization products of diisocyanates.
- the uretdione diisocyanates can be used as the sole component or in a mixture with other polyisocyanates, in particular those mentioned under 1).
- biuret-containing polyisocyanates having cycloaliphatically or aliphatically bound, preferably cycloaliphatically or aliphatically bound isocyanate groups, in particular tris (6-isocyanatohexyl) biuret or mixtures thereof with its higher homologs.
- These biuret polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 2.8 to 4.5 on.
- urethane and / or allophanate-containing polyisocyanates generally have an NCO content of 12 to 20 wt .-% and an average NCO functionality of 2.5 to 4.5.
- Oxadiazintrion phenomenon containing polyisocyanates preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
- Such oxadiazinetrione-containing polyisocyanates are accessible from diisocyanate and carbon dioxide.
- Iminooxadiazinedione polyisocyanates preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
- Such iminooxadiazine-dione-containing polyisocyanates can be prepared from diisocyanates by means of special catalysts.
- Uretonimine-modified polyisocyanates Carbodiimide-modified polyisocyanates.
- Hyperbranched polyisocyanates as they are known for example from DE-A1 10013186 or DE-A1 10013187.
- polyurethane-polyisocyanate prepolymers of di- and / or polyisocyanates with alcohols.
- polyurea-polyisocyanate prepolymers The polyisocyanates 1) to 1 1) can be used in admixture, optionally also in admixture with diisocyanates.
- the component (Aa) is a polyisocyanate and is selected from the group consisting of isocyanurates, biurets, urethanes and allophanates, preferably from the group consisting of isocyanurates, urethanes and allophanates , particularly preferably from the group consisting of isocyanurates and allophanates.
- the proportion of other groups which form from isocyanate groups, especially isocyanurate, biuret, uretdione, iminooxadiazinetrione and / or carbodiimide groups, plays a subordinate role according to the invention.
- component (Aa) is isocyanurate-group-containing polyisocyanates.
- the isocyanato-isocyanurates generally have an NCO content of 10 to 30 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
- the polyurethanes (A) according to the invention have virtually no free isocyanate groups, ie. the content of free isocyanate groups is less than 0.5% by weight, preferably less than 0.3, particularly preferably less than 0.2, very particularly preferably less than 0.1, in particular less than 0.05 and especially 0% by weight.
- polyisocyanates (Aa) may still have a small proportion of the monomeric diisocyanate on which they are based, for example up to 5% by weight, more preferably up to 3% by weight, very preferably up to 2, in particular up to 1, especially up to 0, 5 and even up to 0.25% by weight.
- Suitable components (Ab) according to the invention are compounds which carry at least one isocyanate-reactive group and at least one free-radically polymerizable group.
- the compound (Ab) is compounds with exactly one isocyanate-reactive group.
- the number of the radically polymerizable unsaturated group is at least one, preferably one to five, more preferably one to four, and most preferably one to three radically polymerizable unsaturated groups.
- the components (Ab) preferably have a molecular weight of below 10000 g / mol, more preferably below 5000 g / mol, very preferably below 4000 g / mol and in particular below 3000 g / mol. Specific compounds (Ab) have a molecular weight below 1000 or even below 600 g / mol.
- Isocyanate-reactive groups can be, for example, -OH, -SH, -NH 2 and -NHR 5 , where R 5 is hydrogen or an alkyl group containing 1 to 4 carbon atoms, such as, for example, methyl, ethyl, n-propyl, / so-propyl, n- Butyl, / so-butyl, se / butyl or feri-butyl, means.
- Isocyanate-reactive groups may be preferably -OH, -IMH2 or -NHR 5, more preferably -OH or -NH 2, and most preferably -OH.
- Components (Ab) may e.g. Monoesters of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, acrylamidoglycolic acid, methacrylamidoglycolic acid or vinyl ethers with diols or polyols, preferably having 2 to 20 C atoms and at least two hydroxyl groups such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1, 2-propylene glycol, 1, 3-propylene glycol, 1, 1-dimethyl-1, 2-ethanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, tripropylene glycol, 1, 2, 1,1,3- or 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-1,5
- esters or amides of (meth) acrylic acid with Amio noalkoholen z For example, 2-aminoethanol, 2- (methylamino) ethanol, 3-amino-1-propanol, 1-amino-2-propanol or 2- (2-aminoethoxy) ethanol, 2-mercaptoethanol or polyaminoalkanes, such as ethylenediamine or diethylenetriamine , or vinyl acetic acid.
- unsaturated polyether or polyesterols or polyacrylate polyols having an average OH functionality of 2 to 10, although less preferred.
- amides of ethylenically unsaturated carboxylic acids with amino alcohols are hydroxyalkyl (meth) acrylamides such as N-hydroxymethylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, 5-hydroxy-3-oxapentyl (meth) acrylamide, N-hydroxyalkylcrotonamides such as N-hydroxymethylcrotonamide or N-hydroxyalkyl maleinimides such as N-hydroxyethylmaleimide.
- hydroxyalkyl (meth) acrylamides such as N-hydroxymethylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, 5-hydroxy-3-oxapentyl (meth) acrylamide, N-hydroxyalkylcrotonamides such as N-hydroxymethylcrotonamide or N-hydroxyalkyl maleinimides such as N-hydroxyethylmaleimide.
- 2-hydroxyethyl acrylate 2-hydroxyethyl methacrylate, 2- or 3-hydroxypropyl acrylate, 1,4-butanediol monoacrylate, 3- (acryloyloxy) -2-hydroxy propyl (meth) acrylate and the monoacrylates of polyethylene glycol of molecular weight from 106 to 238.
- Suitable components (Ac) are compounds which have at least two, preferably just two, isocyanate-reactive groups, for example -OH, -SH, -IMH2 or -NHR 5 , in which R 5 is independently of one another hydrogen, methyl, ethyl, / so-propyl, n-propyl, n-butyl, / so-butyl, se / butyl or feri-butyl.
- Isocyanate-reactive groups may be preferably -OH, -IMH2 or -NHR 5, more preferably -OH or -IMH2 and most preferably -OH.
- Polyester polyols are e.g. from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
- polyesterpolyols which are obtained by reacting dihydric alcohols with dibasic carboxylic acids.
- free polycarboxylic acids it is also possible to use the corresponding polycarboxylic anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof to prepare the polyesterpolyols.
- the polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally, e.g. by halogen atoms, substituted and / or unsaturated. Examples include:
- Alcohols of the general formula HO- (CH 2) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20.
- Preferred are ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Further preferred is neopentyl glycol.
- polycarbonate diols e.g. by reaction of phosgene with an excess of those mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols, into consideration.
- lactone-based polyesterdiols which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably terminal hydroxyl-containing addition products of lactones onto suitable difunctional starter molecules.
- Suitable lactones are preferably those which are derived from compounds of the general
- Derive formula HO- (CH 2) z -COOH wherein z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit may also be substituted by a C 1 to C 4 alkyl radical.
- Examples are ⁇ -prolactone, ⁇ -propiolactone, gamma-butyrolactone and / or methyl-e-caprolactone, 4-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid or pivalolactone, and mixtures thereof.
- Suitable starter components are, for example, the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as the synthesis component for the polyesterpolyols.
- the corresponding polymers of ⁇ -caprolactone are particularly preferred.
- Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters for the preparation of the lactone polymers.
- the polymers of lactones it is also possible to use the corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones.
- cycloaliphatic diols such as bis (4-hydroxycyclohexane) isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, 1, 1 -, 1, 2, 1, 3rd - And 1, 4-cyclohexanedimethanol, cyclooctanediol or norbornanediol.
- Compounds (Ac) having more than two isocyanate-reactive groups may preferably be 2 to 20 carbon atoms, for example trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, glycerol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (Ribit), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol, isomalt, particularly preferred are trimethylolpropane, pentaerythritol and glycerol, and most preferably trimethylolpropane.
- Optional components (Ae) are those with optionally at least one compound having exactly one isocyanate-reactive group. These are preferably monools, particularly preferably alkanols and very particularly preferably alkanols having 1 to 20, preferably 1 to 12, particularly preferably 1 to 6, very particularly preferably 1 to 4 and in particular 1 to 2 carbon atoms.
- Examples are methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, / so-butanol, sec-butanol, ferf-butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, n Dodecanol (lauryl alcohol), 2-ethylhexanol, cyclopentanol, cyclohexanol, cyclooctanol, cyclododecanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol, 1, 3-propanediol monomethyl ether, preferred are methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol , n-butanol, feri-butanol, n-hexanol, 2-ethyl
- the monools may be the stated cycloaliphatic alcohols, preferably cyclopentanol or cyclohexanol, more preferably cyclohexanol.
- the monools can be the stated aliphatic alcohols having 6 to 20 carbon atoms, particularly preferably those having 8 to 20 carbon atoms, very particularly preferably those having 10 to 20 carbon atoms.
- the monools are the aliphatic alcohols mentioned, very particularly preferably those having 1 to 4 carbon atoms, in particular methanol.
- the obligatory compounds (Ag) are those which have at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive group.
- Compounds preferred as component (Ag) have at least one, preferably exactly one isocyanate-reactive group and exactly one dispersive group.
- the dispersing active groups may preferably be (Ag1) anionic or anionic group convertible groups.
- Compounds (Ag1) contain exactly one isocyanate-reactive group and at least one anionic or anionic group-transferable hydrophilic group. These are, for example, those described in EP-A1 703 255, there especially of p. 3, Z. 54 to p. 4, Z. 38, in DE-A1 197 24 199, there especially of S 3, Z. 4 to Z. 30, in DE-A1 40 10 783, there especially of Sp. 3, Z. 3 to Z. 40, in DE-A1 41 13 160, there especially of Sp. 3 , Z. 63 to Sp. 4, Z. 4 and in EP-A2 548 669, where they are described in particular by S. 4, Z. 50 to S. 5, Z. 6. These documents are hereby incorporated by reference in the context of the present disclosure.
- Preferred compounds (Ag1) are those having the general formula
- RG is at least one isocyanate-reactive group
- R 3 is an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical containing 1 to 20 carbon atoms.
- isocyanate-reactive groups RG are -OH, -SH, or -NHR -IMH2 5, wherein R 5 has the meaning given above, but may be different from the radical used there are preferably -OH, or -NHR -IMH2 5 , particularly preferred are -OH or -IMH2, and most preferably -OH.
- Examples of DG are -COOH, -SO3H or -PO3H and their anionic forms to which any counterion may be associated, for example Li + , Na + , K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ or Ba 2+ .
- ammonia or amines especially tertiary amines, derived ammonium ions or quaternary ammonium ions, such as ammonium, methylammonium, dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, tributylammonium, di- / so-propyl-ethyl-ammonium , Benzyldimethylammonium, monoethanolammonium, diethanolammonium, triethanolammonium, hydroxyethyldimethylammonium, hydroxyethyldiethylammonium, monopropanolammonium, dipropanolammonium, tripropanolammonium, piperidinium, piperazinium, ⁇ , ⁇ '-dimethylpiperazinium, morpholinium, pyridinium, tetramethylammonium, trieth
- R 3 is preferably methylene, 1,2-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,2-butylene, 1,4-butylene, 1,3-butylene, 1,6-hexylene, 1, 8-octylene, 1, 12-dodecylene, 1, 2-phenylene, 1, 3-phenylene, 1, 4-phenylene, 1, 2-naphthylene, 1, 3-naphthylene, 1, 4-naphthylene, 1, 6-naphthylene, 1,2-cyclopentylene, 1,3-cyclopentylene, 1,2-cyclohexylene, 1,3-cyclohexylene or 1,4-cyclohexylene.
- the component (Ag1) is e.g. hydroxyacetic, tartaric, lactic, 3-hydroxypropionic, hydroxypivalic, mercaptoacetic, mercaptopropionic, thiolactic, mercaptosuccinic, glycine, iminodiacetic, sarcosine, alanine, ⁇ -alanine, leucine, isoleucine, aminobutyric, malic, hydroxydecanoic , 12-hydroxystearic acid, aminonaphthalenecarboxylic acid, hydroxethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, mercaptoethanesulfonic acid, mercaptopropanesulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, taurine, aminopropanesulfonic acid, N-alkylated or N-cycloalkylated aminopropane- or -ethanesulfonic acids, for example N-cyclohexylamin
- Further preferred compounds (Ag1) are those having precisely one dispersively active group DG and at least two isocyanate-reactive group RG, whereby here too
- DG is -COOH, -SO3H or -POsH and their anionic forms, to which any counterion may be associated, preferably DG is -COOH groups and wherein here too the reactive groups RG -OH, -SH, -IMH2 or -NHR 5 where R 5 is as defined above, preferred are -OH, -IMH 2 or -NHR 5 , more preferred are -OH or -IMH 2 and most preferred is -OH.
- dimethylolpropionic acid dimethylolbutyric acid, trimethylolacetic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoic acid, sugar acids, 4 Amino-2-hydroxybenzoic acid, 5-amino-2-hydroxybenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 1-amino-2-hydroxynaphthalene-4-sulfonic acid, 4,5-dihydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid, 4 Amino-5-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid and gallic acid, preferred are dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid and trimethylolacetic acid, particularly preferred is dimethylolpropionic acid.
- the abovementioned acids if they are the abovementioned acids,
- the polyurethanes according to the invention preferably have a density of the dispersing anionic group-carrying molecules of 1 to 25 mol% based on a functional group and isocyanate groups, preferably at least 3 mol% and particularly preferably from 5 to 15 mol% ,
- the polyurethanes which can be used according to the invention are obtained by reacting components (Aa), (Ab) and (Ag) and optionally (Ac) and / or (Ae) with one another.
- Isocycanate groups in (Aa) usually as follows:
- the formation of the adduct of isocyanate group-containing compound and the compound containing isocyanate-reactive groups is generally carried out by mixing the components in any order, optionally at elevated temperature.
- the compound containing isocyanate-reactive groups is preferably added to the compound containing isocyanate groups, preferably in several steps.
- the isocyanate group-containing compound is more preferably initially introduced, and the compounds containing isocyanate-reactive groups are added.
- the isocyanate group-containing compound (Aa) is initially introduced and then (Ab) and / or (Ag) are added. Subsequently, optionally desired further components can be added.
- reaction is carried out at temperatures between 5 and 100 ° C, preferably between 20 to 90 ° C and more preferably between 40 and 80 ° C and in particular between 60 and 80 ° C.
- Anhydrous here means that the water content in the reaction system is not more than 5% by weight, preferably not more than 3% by weight and particularly preferably not more than 1% by weight, very particularly preferably not more than 0.75 and in particular not more than 0, 5% by weight.
- the reaction is preferably carried out in the presence of at least one oxygen-containing gas, for example air or air-nitrogen mixtures or mixtures of oxygen or an oxygen-containing gas with a gas which is inert under the reaction conditions and which has an oxygen content.
- at least one oxygen-containing gas for example air or air-nitrogen mixtures or mixtures of oxygen or an oxygen-containing gas with a gas which is inert under the reaction conditions and which has an oxygen content.
- oxygen-containing gas for example air or air-nitrogen mixtures or mixtures of oxygen or an oxygen-containing gas with a gas which is inert under the reaction conditions and which has an oxygen content.
- the reaction may also be carried out in the presence of an inert solvent, e.g. Acetone, / sobutyl methyl ketone, toluene, xylene, butyl acetate, methoxypropyl acetate or ethoxyethyl acetate.
- an inert solvent e.g. Acetone, / sobutyl methyl ketone, toluene, xylene, butyl acetate, methoxypropyl acetate or ethoxyethyl acetate.
- the reaction is carried out in the absence of a solvent.
- reaction of (Aa) with (Ab) can be carried out under allophanatization conditions.
- Typical catalysts for such a reaction are organozinc compounds, such as zinc acetylacetonate or zinc 2-ethylcaproate, or a tetraalkylammonium compound, such as N, N, N-trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium hydroxide or N, N, N-trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium 2-ethylhexanoate, or organotin compounds such as dibutyltin dilaurate.
- organozinc compounds such as zinc acetylacetonate or zinc 2-ethylcaproate
- a tetraalkylammonium compound such as N, N, N-trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium hydroxide or N, N, N-trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium 2-ethylhexanoate
- organotin compounds such as dibutyltin dilaurate.
- these preferably bismuth, zinc and / or titanium-containing compounds preferably a bismuth and / or titanium-containing compound and more preferably a bismuth-containing compound.
- Suitable zinc and bismuth compounds are those in which the following anions are used: F “ , CI “ , CIO “ , CIO 3 “ , CIO 4 “ , Br “ , J “ , J0 3 “ , CN “ , OCN “ , NO 2 “ , NO 3 “ , HCO 3 - , CO, 2” , S 2 -, SH-, HSCV, SO, 2 " , HSO 4 -, SO 4 2” , S 2 O 2 2 2 -, S 2 0 4 2 -, S 2 0 5 2 -, S 2 0 6 2 -, S 2 0 7 2 -, S 2 0 8 2 -, H 2 P0 2 -, H 2 P0 4 -, HP0 4 2 " , P0 4 3” , P 2 0 7 4 -, (OC n H 2n + 1 ) -, (C n H ⁇ O,) " , (C n H 2n _ 3 0
- the zinc carboxylates are preferred, more preferably those of carboxylates having at least six carbon atoms, most preferably at least eight carbon atoms, especially zinc (II) diacetate or zinc (I) d ioctoate or zinc (II) neodecanoate.
- Commercially available catalysts are, for example, Borchi® Kat 22 from OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany.
- bismuth carboxylates are preferred, more preferably those of carboxylates having at least six carbon atoms, in particular bismuth octoate, -ethylhexanoate, -neodecanoate, or -pivalate; for example, K-KAT 348, XC-B221; XC-C227, XC 8203 and XK-601 from King Industries, TIB KAT 716, 716LA, 716XLA, 718, 720, 789 from TIB Chemicals and those from Shepherd Lausanne, and, for example, Borchi® Kat 24; 315; 320 from OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany. These may also be mixtures of different metals, as for example in Borchi® Kat 0245 from OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany.
- the titanium tetra-alcoholates Ti (OR) 4 are preferred, more preferably those of alcohols ROH having 1 to 8 carbon atoms, for example, methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, etc.
- Butanol, se / butenol, ie / f-butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, are preferably methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, ie f- Butanol, particularly preferred are iso-Pro-panol and n-butanol.
- such compounds are used, as described in WO 00/39183, p. 4, Z. 3 to p. 10, Z. 19, the disclosure of which is herewith part of the present document.
- Particularly preferred among these are those compounds which have as structural components at least one (cyclo) aliphatic isocyanate containing allophanate groups and at least one hydroxyalkyl (meth) acrylate, very particularly preferably the product Nos. 1 to 9 in Table 1 on page 24 of WO 00/39183.
- the compound (B) has at least two mercapto groups, for example two to six, preferably two to four and particularly preferably three to four.
- Suitable mercapto groups according to the invention are -SH groups, especially those which are bonded to tertiary carbon atoms, methine groups or methylene groups, particularly preferably those which are bonded to methylene groups.
- Preferred compounds (B) have a number average molecular weight M n of at least 750 g / mol, preferably at least 1000 g / mol, more preferably at least
- a molecular weight M n of 5000 g / mol should not be exceeded, preferably not more than 4500, particularly preferably not more than 4000, very particularly preferably not more than 3500 and in particular not more than 3000 g / mol.
- the molecular weight indicated makes it possible to keep the typical odor of the mercapto compounds as low as possible.
- the compound (B) is a water-dispersible and mercapto-containing polyurethane, composed of the components (Ba) at least one organic aliphatic or cycloaliphatic di- or polyisocyanate, (Bc) optionally at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups, (Bg) at least one compound which has at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive-active group,
- the compounds (Ba) may in principle be the same compounds as listed above under the compounds (Aa).
- the compound (Ba) is monomeric diisocyanates, particularly preferably hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate and 4,4'- or 2,4'-di ( isocyanatocyclohexyl) methane, most preferably isophorone diisocyanate.
- the optional compound (Bc) is at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups, preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, most preferably 2 to 3 and especially exactly 2 isocyanate-reactive groups. These may in principle be the same compounds as listed above under (Ac).
- the compounds (Bc) are aliphatic or cycloaliphatic diols having 2 to 20 carbon atoms, for example ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diol , 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol,
- the compounds (Bc) are polyester diols having a number average molecular weight M n of less than 3000 g / mol, preferably less than 2500 g / mol and more preferably less than 2000 g / mol.
- polyester diols are particularly preferably reaction products of aliphatic or cycloaliphatic, preferably aliphatic, dicarboxylic acids with aliphatic or cycloaliphatic diols.
- dicarboxylic acids are oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, azelaic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid or tetrahydrophthalic acid, suberic acid, azelaic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, and esterifiable derivatives, such as anhydrides or dialkyl esters, for example C 1 -C 4 -alkyl esters, preferably methyl, ethyl or n-butyl esters, of the acids mentioned are
- dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2) y -COOH, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, particularly preferably succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid.
- diols examples are ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diol, 2-butyl-2-ethyl-1, 3-propanediol, 2-ethyl-1, 3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, bis- (4-hydroxycyclohexane) isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, cyclooctanediol, norbornanediol, pinanediol, decalindiol, 2-e
- the at least one compound (Bg) which has at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersively active group may in principle be the same groups as listed above under (Ag), preferably as listed under (Ag1).
- the compound (Bg) may also be those compounds which have more than one isocyanate-reactive group and exactly one group DG.
- dimethylolpropionic acid dimethylolbutyric acid and trimethylolacetic acid
- preference is given to dimethylolpropionic acid and dimethylolbutyric acid and dimethylolpropionic acid is particularly preferred.
- Preferred compounds (Bg) are hydroxyacetic acid, lactic acid, 3-hydroxypropionic acid, hydroxypivalic acid, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, glycine, iminodiacetic acid, sarcosine, alanine, ⁇ -alanine, hydroxethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, taurine, aminopropanesulfonic acid, N-alkylated or N-cycloalkylated aminopropane or ethanesulfonic acids, for example N-cyclohexylaminoethanesulfonic acid or N-cyclohexylaminopropanesulfonic acid, and dimethylolpropionic acid.
- the compound (Bg) is particularly preferably selected from the group consisting of dimethylolpropionic acid, hydroxypivalic acid, glycolic acid and thioglycolic acid.
- at least one compound (Be) with exactly one isocyanate-reactive group may in principle be such compounds, as listed above under (Ae).
- the compound (Be) is preferably alkanols having 1 to 20, preferably 1 to 12, particularly preferably 1 to 6, very particularly preferably 1 to 4 and in particular 1 to 2 carbon atoms.
- the at least one compound (Bf) is a compound having at least two, for example two to six, preferably two to five, particularly preferably two to four mercapto groups.
- Conceivable compounds (Bf) with at least one, preferably exactly one hydroxyl primary or secondary amino group and at least two mercapto groups preference is given to compounds (Bf) which contain only mercapto groups as reactive groups.
- the compounds (Bf) are reaction products of alcohols having the corresponding desired functionality with 2-mercaptoacetic acid or 3-mercaptopropionic acid or derivatives thereof.
- diols are used accordingly, for trimercaptans triols, etc.
- Alcohols examples are listed under the compounds (Ac). These alcohols are preferably 1,2-propanediol, ethylene glycol, 2,2-dimethyl-1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4.
- R 1 , R 2 are each independently hydrogen or a C 1 to C 4 alkyl radical
- compounds (Bf) selected from the group consisting of pentaerythritol tetra- (3-mercaptopropionate) (PETMP), ethylene glycol di (3-mercaptopropionate) (GDMP), trimethylolpropane tri- (3-mercaptopropionate) (TMPMP), trimethylolpropane trimercap - toacetate (TMPMA), pentaerythritol tetramercaptoacetate (PETMA), 3-mercaptopropionic acid ester of poly-1, 2-propylene glycol of molecular weight 500 to 2500 g / mol or 3-mercaptopropionic acid ester of ethoxylated trimethylolpropane of molecular weight up to 1500 g / mol.
- PTMP pentaerythritol tetra- (3-mercaptopropionate)
- GDMP ethylene glycol di (3-mercaptopropionate)
- TMPMP trimethylo
- the polyurethanes (B) are prepared analogously to those of the polyurethanes (A).
- the acid groups in the polyurethanes (B) can be partially or completely neutralized, preferably with alkali metal salts, ammonia or amines, preferably tertiary amines, to prepare the dispersion, if they are not already salts.
- the polyurethanes (A) and (B) are prepared either separately from one another as aqueous dispersions and then these aqueous dispersions are mixed together or one of the polyurethanes (A) or (B) is prepared as an aqueous dispersion and the other in mixed in this aqueous dispersion thus obtained.
- prepolymer mixing process first a prepolymer of the components (Aa) to (Ag) or (Ba) to (Bf) is prepared.
- the prepolymer is first dispersed in water and optionally simultaneously and / or subsequently by reaction of the isocyanate groups with amines which carry more than 2 isocyanate-reactive amino groups, crosslinked or with amines carry the 2 isocyanate-reactive amino groups, chain-extended. Chain extension also occurs when no amine is added. In this case, excess isocyanate groups are hydrolyzed to amine groups, which react with remaining isocyanate groups of the prepolymers with chain extension.
- the average particle size (z average), measured by means of dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, of the dispersions prepared according to the invention is generally ⁇ 200 nm, preferably ⁇ 150 nm and particularly preferably ⁇ 100 nm.
- the dispersions generally have a solids content from 10 to 75, preferably from 20 to 65 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 m Pas (measured at a temperature of 20 ° C and a shear rate of 250 s _1 .
- dispersions may be adjusted to another, preferably a lower, solids content, for example by dilution.
- aqueous dispersions of the polyurethanes according to the invention can be used for coating various substrates, such as. As wood, wood veneer, paper, cardboard, cardboard, textile, leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, metals or coated metals.
- the polyurethanes according to the invention can be used in particular in primers, fillers, pigmented topcoats and clearcoats in the field Car repair or large vehicle paint can be used.
- Particularly suitable are those coating compositions for applications in which a particularly high application safety, outdoor weather resistance, optics, solvent, chemical and water resistance are required, such as in the car repair and large vehicle painting.
- the coating compositions according to the invention are suitable for coating substrates such as wood, paper, textile, leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, such as cement molded bricks and fiber cement boards, or metals or coated metals, preferably of plastics or metals, in particular in the form of films, more preferably metals.
- the coating compositions of the invention are suitable as or in exterior coatings, ie those applications that are exposed to daylight, preferably of building parts, interior coatings, coatings on vehicles and aircraft.
- the coating compositions of the invention are used as or in automotive clearcoat and topcoat (s). Further preferred fields of use are can-coating and coil-coating.
- primers are particularly suitable as primers, fillers, pigmented topcoats and clearcoats in the field of industrial, wood, automotive, in particular OEM paintwork, or decorative paintwork.
- coating compositions for applications in which a particularly high application safety, outdoor weathering resistance, appearance, scratch resistance, solvent and / or chemical resistance are required.
- the radiation-curable coating compositions may optionally contain at least one photoinitiator and / or optionally further typical lacquer additives.
- Photoinitiators may be, for example, photoinitiators known to those skilled in the art, e.g. those in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 or in K.K. Dieterker, Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P.K.T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London.
- Suitable examples include mono- or Bisacylphosphinoxide, as described for example in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 or EP-A 615 980, for example, 2.4 , 6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Lucirin® TPO from BASF AG), ethyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate (Lucirin® TPO L from BASF AG), bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (Irgacure® 819 from Ciba Spezialitätenchemie), benzophenones, hydroxyacetophenones, phenylglyoxylic acid and its derivatives or mixtures of these photoinitiators.
- 6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Lucirin® TPO from BASF AG)
- Examples which may be mentioned are benzophenone, acetophenone, acetonaphthoquinone, methyl ethyl ketone, valerophenone, hexanophenone, ⁇ -phenylbutyrophenone, p-morpholinopropiophenone, dibenzosuberone, 4-morpholinobenzophenone, 4-morpholinodeoxybenzoin, p-diacetylbenzene, 4-aminobenzophenone, 4'-methoxyacetophenone, ⁇ Methyl anthraquinone, ferric butyl anthraquinone, anthraquinone carboxylic acid esters, benzaldehyde, ⁇ -tetralone, 9-acetylphenanthrene, 2-acetylphenanthrene, 10-thioxanthenone, 3-acetylphenanthrene, 3-acetylindole, 9-fluorenone, 1-indanone,
- Tri-o-tolylphosphine Tri-o-tolylphosphine, benz [a] anthracene-7,12-dione, 2,2-diethoxyacetophenone, benzil ketals such as benzil dimethyl ketal, 2-methyl-1 - [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1 - on, anthraquinones such as 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-feri-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2-amylanthraquinone and 2,3-butanedione. Also suitable are non-yellowing or slightly yellowing photoinitiators of the phenylglyoxalic acid ester type, as described in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 or WO 98/33761.
- photoinitiators are 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, ethyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, benzophenone, 1-benzoylcyclohexan-1-ol, 2-hydroxy -2,2-dimethylacetophenone and 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone.
- paint-typical additives it is possible, for example, to use antioxidants, stabilizers, activators (accelerators), fillers, pigments, dyes, antistatic agents, flame retardants, thickeners, thixotropic agents, surface-active agents, viscosity modifiers, plasticizers or chelating agents.
- thermally activatable initiators may be added, e.g. Potassium peroxodisulfate, dibenzoyl peroxide, cyclohexanone peroxide, di-tert-butyl peroxide, azobis / so-butyronitrile, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, di- / sopropylpercarbonat, feri-butyl peroctoate or benzpinacol, and for example such thermally activatable initiators having a half-life at 80 ° C of more than 100 hours, such as di-t-butyl peroxide, cumene hydrochloride, dicumyl peroxide, t-butyl perbenzoate, silylated pinacols, the z.
- thermally activatable initiators having a half-life at 80 ° C of more than 100 hours, such as di-t-butyl peroxide, cumene hydrochloride, dicumyl per
- ADDID 600 commercially available under the trade name ADDID 600 from Wacker or hydroxyl-containing amine-N-oxides, such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-hydroxy-2,2,6,6- Tetramethylpiperidine N-oxyl etc.
- Suitable thickeners besides free-radically (co) polymerized (co) polymers customary organic and inorganic thickeners such as hydroxymethylcellulose or bentonite.
- customary organic and inorganic thickeners such as hydroxymethylcellulose or bentonite.
- chelating agents for example, ethylenediamine-acetic acid and its salts and ⁇ -diketones can be used.
- Suitable fillers include silicates, e.g., silicates obtainable by hydrolysis of silicon tetrachloride, such as Aerosil® from Degussa, silica, talc, aluminum silicates, magnesium silicates, calcium carbonates, etc.
- silicates e.g., silicates obtainable by hydrolysis of silicon tetrachloride, such as Aerosil® from Degussa, silica, talc, aluminum silicates, magnesium silicates, calcium carbonates, etc.
- Suitable stabilizers include typical UV absorbers such as oxanilides, triazines and benzotriazole (the latter being available as Tinuvin® grades from Ciba Specialty Chemicals) and benzophenones. These may be used alone or together with suitable radical scavengers, for example sterically hindered amines such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 2,6-di-tert-butylpiperidine or derivatives thereof, eg. B. bis (2,2,6,6-tetra-methyl-4-piperidyl) sebacinate used. Stabilizers are usually used in amounts of 0.1 to 5.0 wt .-%, based on the solid components contained in the preparation.
- suitable radical scavengers for example sterically hindered amines such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 2,6-di-tert-butylpiperidine or derivatives thereof, eg. B. bis (2,2,6,6-t
- the coating compositions need not necessarily contain a solvent such as butyl acetate, ethyl acetate, methoxypropyl acetate, toluene, xylene, fluorinated aromatics, aliphatic and aromatic hydrocarbon mixtures.
- a solvent such as butyl acetate, ethyl acetate, methoxypropyl acetate, toluene, xylene, fluorinated aromatics, aliphatic and aromatic hydrocarbon mixtures.
- the coating of the substrates with the coating compositions according to the invention is carried out by conventional methods known to the person skilled in the art, wherein a coating composition according to the invention or a coating formulation comprising it is applied to the substrate to be coated in the desired thickness and optionally dried. If desired, this process can be repeated once or several times.
- the application to the substrate can in a known manner, for. Example by spraying, filling, doctoring, brushing, rolling, rolling, pouring, lamination, injection molding or coextrusion.
- the coating thickness is generally in a range of about 3 to 1000 g / m 2 and preferably 10 to 200 g / m 2 .
- a process for coating substrates in which the coating composition according to the invention or a coating formulation containing it, optionally mixed with further coating-type additives and thermally, chemically or radiation-curable resins, is applied to the substrate and optionally dried with electron beams or UV exposure under oxygen-containing atmosphere or preferably under inert gas cures, optionally at temperatures up to the height of the drying temperature and then at temperatures up to 160 ° C, preferably between 60 and 160 ° C, more preferably between 100 and 160 ° C, thermally treated.
- the radiation curing is carried out with high-energy light, for example UV light or electron beams.
- the radiation curing can be carried out at higher temperatures. In this case, a temperature above the T g of the radiation-curable binder is preferred.
- the coating compositions can be prepared by a variety of spraying methods, such as air pressure, airless or electrostatic spraying using single- or two-component spray systems, but also by spraying, filling, doctoring, brushing, rolling, rolling, casting, lamination, back molding or Coextrusion be applied once or several times.
- the drying and curing of the coatings is generally carried out under normal temperature conditions, ie without heating the coating.
- the mixtures according to the invention can also be used for the production of coatings which are dried and cured after application at elevated temperature, eg at 40-250 ° C., preferably 40-150 ° C. and in particular at 40-100 ° C. This is limited by the thermal stability of the substrate.
- inventive Beschichutngsmasse or coating formulations containing, optionally applied with thermally curable resins, applied to the substrate, dried, and then cured with electron beams or UV exposure under an oxygen-containing atmosphere or preferably under inert gas , optional at temperatures up to the height of the drying temperature.
- the process for coating substrates can also be carried out so that after application of the coating composition or coating formulations according to the invention initially with electron beam or UV exposure under oxygen or preferably under inert gas is irradiated to obtain a pre-cure, then at temperatures up to 160 ° C, preferably between 60 and 160 ° C, thermally treated and then cured by electron beams or UV exposure under oxygen or preferably under inert gas.
- drying and / or radiation curing may take place after each coating operation.
- Suitable radiation sources for radiation curing are, for example, low-pressure mercury radiation lamps, medium-pressure lamps with high-pressure lamps and fluorescent tubes, pulse emitters, metal halide lamps, electronic flash devices, whereby radiation curing without photoinitiator is possible, or excimer radiators.
- High-pressure mercury-vapor lamps, lasers, pulsed lamps (flashlight), LED lamps, halogen lamps are used as radiation sources. pen or excimer radiator.
- the radiation dose for UV curing which is usually sufficient for crosslinking, is in the range from 80 to 3000 mJ / cm 2 .
- radiation sources can be used for the curing, e.g. two to four.
- the drying and / or thermal treatment can also be carried out in addition to or instead of the thermal treatment by NIR radiation, wherein NIR radiation here electromagnetic radiation in the wavelength range of 760 nm to 2.5 ⁇ , preferably from 900 to 1500 nm is designated.
- the irradiation can optionally also in the absence of oxygen, for. B. under inert gas atmosphere, carried out.
- inert gases are preferably nitrogen, noble gases, carbon dioxide, or combustion gases.
- the irradiation can be carried out by covering the coating mass with transparent media.
- Transparent media are z.
- plastic films glass or liquids, eg. B. water. Particular preference is given to irradiation in the manner as described in US Pat
- the reaction mixture was neutralized with 10 parts of triethylamine and within 30 minutes 140 parts of water were added. Thereafter, the acetone was removed in vacuo. distilled.
- the dispersion had a solids content of 48% and the particle size of the translucent dispersion was less than 20 nm.
- the dispersion had a solids content of 41% and the particle size of the translucent dispersion was less than 20 nm.
- the dispersions 3a to 3e are coated with a box doctor blade of 250 ⁇ slit width per 3 glass plates per series.
- One glass plate was dried for 30 minutes at room temperature and then for 20 minutes at 60 ° C in a drying oven. Then in an IST exposure system with 1350 mJ / cm 2 was exposed under air atmosphere. One glass plate was dried for 30 minutes at room temperature and then for 20 minutes at 60 ° C in a drying oven. After that was in an IST exposure system with
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Abstract
The invention relates to radiation-curable aqueous dispersions with mercapto groups, processes for their preparation, and their use.
Description
Strahlungshärtbare wäßrige Dispersionen Radiation-curable aqueous dispersions
Beschreibung Die Erfindung betrifft strahlungshärtbare wäßrige Dispersionen mit Mercaptogruppen, Verfahren zu deren Herstellung, deren Verwendung. The invention relates to radiation-curable aqueous dispersions with mercapto groups, to processes for their preparation, to their use.
Aus US 6,551 ,710 B1 ist bekannt, strahlungshärtbare Acrylate mit Thiogruppen enthaltenden Verbindungen reagieren zu lassen. From US Pat. No. 6,551,710 B1 it is known to allow radiation-curable acrylates to react with compounds containing thio groups.
Nachteilig an diesen Systemen ist, daß die Beschichtungsmassen aus Lösungsmitteln aufgetragen werden und somit einen hohen VOC-Wert aufweisen, und daß die Mischungen aus UV-härtbarer Verbindung und Di- und Polythiol Komponente zur sofortigen Reaktion miteinander vermischt werden und somit keine Lagerfähigkeit besitzen. A disadvantage of these systems is that the coating compositions are applied from solvents and thus have a high VOC value, and that the mixtures of UV-curable compound and di- and polythiol component are mixed together for immediate reaction and thus have no shelf life.
Reaktive Mischungen aus Acrylaten und Thiolverbindungen sind auch bekannt aus Reactive mixtures of acrylates and thiol compounds are also known
EP 1275668. Auch hier werden die Mischungen zur sofortigen Reaktion angesetzt, eine Lagerung und -fähigkeit ist nicht vorgesehen. A.K. O'Brian, N.B. Cramer, C.N. Bowman, beschreiben in„Oxygen Inhibition in Thiol-Acrylate Photopolymerizations", J. Polym. Sei., Part A: Polymer Chemistry44: 2007-2014 (2006) den Einfluß der Anwesenheit von Sauerstoff (O2) auf die Copolymerisation von Acrylaten mit Thiolen in Substanz. Höherfunktionelle Thiole führen bei gleicher Konzentration an Thiolfunktionalitäten zu einer schnelleren Polymerisation, was deren Stabilisierung noch schwieriger macht. EP 1275668. Again, the mixtures are scheduled for immediate reaction, storage and ability is not provided. A. K. O'Brian, N.B. Cramer, C.N. Bowman, in "Oxygen Inhibition in Thiol-Acrylate Photopolymerizations", J. Polym. Sci., Part A: Polymer Chemistry 44: 2007-2014 (2006) describe the influence of the presence of oxygen (O2) on the copolymerization of acrylates with thiols in Higher functional thiols lead to a faster polymerization at the same concentration of thiol functionalities, which makes their stabilization even more difficult.
Um eine Reaktion zwischen Thiolverbindungen und doppelbindungshaltigen Systemen zu vermindern ist es nach der Lehre der US 5,459,173 erforderlich, diese zu stabilisieren. In order to reduce a reaction between thiol compounds and double bond-containing systems, it is necessary according to the teaching of US Pat. No. 5,459,173 to stabilize these.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, wasserdispergierbare strahlungshärtbare Verbindungen zur Verfügung zu stellen, die durch Strahlung und durch Reaktion mit Mercaptogruppen härtbar sind. Die Dispersionen sollen lagerstabil und aus einfachen Aubaukomponenten herstellbar sein und die mit diesen erhaltenen Beschichtungen sollen eine hohe Härte aufweisen. The object of the present invention was to provide water-dispersible radiation-curable compounds which are curable by radiation and by reaction with mercapto groups. The dispersions should be stable on storage and be prepared from simple Aubaukomponenten and the coatings obtained with these should have a high hardness.
Die Aufgabe wurde gelöst durch wäßrige Dispersionen enthaltend The problem has been solved by containing aqueous dispersions
mindestens ein wasserdispergierbares strahlungshärtbares Polyurethan (A), enthaltend als Aufbaukomponenten at least one water-dispersible radiation-curable polyurethane (A) containing as structural components
(Aa) mindestens ein organisches aliphatisches, aromatisches oder cycloaliphatisches Di- oder Polyisocyanat, (Aa) at least one organic aliphatic, aromatic or cycloaliphatic di- or polyisocyanate,
(Ab) mindestens eine Verbindung (Ab) mit mindestens einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe und mindestens einer radikalisch polymerisierbaren ungesättigten Gruppe, (Ab) at least one compound (Ab) having at least one isocyanate-reactive group and at least one free-radically polymerizable unsaturated group,
(Ac) optional mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, (Ac) optionally at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups,
(Ae) optional mindestens eine Verbindung mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe,
(Ag) mindestens einer Verbindung, die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens eine dispergieraktive Gruppe aufweist, (Ae) optionally at least one compound with exactly one isocyanate-reactive group, (Ag) at least one compound having at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive-active group,
sowie such as
mindestens eine wasserdispergierbare Verbindung (B), die mindestens zwei Mercaptogruppen aufweist. at least one water-dispersible compound (B) having at least two mercapto groups.
Wasserdispergierbare, strahlungshärtbare Polyurethane (A) Water-dispersible, radiation-curable polyurethanes (A)
Die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane erhaltenen Reaktionsgemische weisen in der Regel ein zahlenmittleres Molgewicht Mn von weniger als 10000 g/mol, bevorzugt von weniger als 5000 g/mol, besonders bevorzugt von weniger als 4000 und ganz besonders bevorzugt von weniger als 2000 g/mol (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Tetra hydrofu ran und Polystyrol als Standard). Bei der Komponente (Aa) kann es sich um Monomere oder Oligomere von aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten handeln. The reaction mixtures obtained in the preparation of the polyurethanes of the invention generally have a number average molecular weight M n of less than 10,000 g / mol, preferably less than 5000 g / mol, more preferably less than 4000 and most preferably less than 2000 g / mol (determined by gel permeation chromatography with tetrahydrofuran and polystyrene as standard). The component (Aa) may be monomers or oligomers of aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates.
Die NCO Funktionalität solcher Verbindung beträgt in der Regel mindestens 1 ,8 und kann bis zu 8 betragen, bevorzugt 1 ,8 bis 5 und besonders bevorzugt 2 bis 4. The NCO functionality of such compounds is generally at least 1.8, and may be up to 8, preferably from 1.8 to 5 and more preferably from 2 to 4.
Der Gehalt an Isocyanatgruppen, berechnet als NCO = 42 g/mol, beträgt in der Regel von 5 bis 25 Gew%. The content of isocyanate groups, calculated as NCO = 42 g / mol, is usually from 5 to 25% by weight.
Bei den Diisocyanaten handelt es sich bevorzugt um Isocyanate mit 4 bis 20 C-Atomen. Bei- spiele für übliche Diisocyanate sind aliphatische Diisocyanate wie Tetramethylendiisocyanat, 1 ,5-Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (1 ,6-Diisocyanatohexan), Octamethy- lendiisocyanat, Decamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, Tetradecamethylen- diisocyanat, Derivate des Lysindiisocyanates, Trimethylhexandiisocyanat oder Tetramethylhe- xandiisocyanat, cycloaliphatische Diisocyanate wie 1 ,4-, 1 ,3- oder 1 ,2-Diisocyanatocyclohexan, 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan, 1 -lsocyanato-3,3,5- trimethyl-5-(isocyanatom- ethyl)cyclohexan (Isophorondiisocyanat), 1 ,3- oder 1 ,4-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan oder 2,4-, oder 2,6-Diisocyanato-1 -methylcyclohexan sowie 3 (bzw. 4), 8 (bzw. 9)-Bis(isocyanato- methyl)-tricyclo[5.2.1.02 6]decan-lsomerengemische. Es können auch Gemische der genannten Diisocyanate vorliegen. The diisocyanates are preferably isocyanates having 4 to 20 C atoms. Examples of customary diisocyanates are aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (1,6-diisocyanatohexane), octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, derivatives of lysine diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate or tetramethylhexane diisocyanate, cycloaliphatic Diisocyanates such as 1,4,4,1,3 or 1,2-diisocyanatocyclohexane, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- ( isocyanatomethyl) cyclohexane (isophorone diisocyanate), 1,3- or 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane or 2,4- or 2,6-diisocyanato-1-methylcyclohexane and also 3 (or 4), 8 (or 4) 9) -bis (isocyanato-methyl) -tricyclo [5.2.1.0 2 6 ] decane isomer mixtures. There may also be mixtures of said diisocyanates.
Besonders bevorzugt sind Hexamethylendiisocyanat, 1 ,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclo-hexan, Isophorondiisocyanat und 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan, ganz besonders bevorzugt sind Isophorondiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, insbesondere bevorzugt ist Hexamethylendiisocyanat.
Isophorondiisocyanat liegt zumeist als ein Gemisch, und zwar der eis- und trans-lsomere vor, in der Regel im Verhältnis von ca. 60:40 bis 80:20 (w/w), bevorzugt im Verhältnis von ca. 70:30 bis 75:25 und besonders bevorzugt im Verhältnis von ca. 75:25. Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat kann ebenfalls als Gemisch der verschiedenen eis- und trans-lsomere vorliegen. Particularly preferred are hexamethylene diisocyanate, 1, 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate and 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, very particularly preferred are isophorone diisocyanate and hexamethylene diisocyanate, particularly preferably hexamethylene diisocyanate. Isophorone diisocyanate is usually present as a mixture, namely of the cis and trans isomers, generally in the ratio of about 60:40 to 80:20 (w / w), preferably in the ratio of about 70:30 to 75 : 25 and most preferably in the ratio of about 75:25. Dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate may also be present as a mixture of the different cis and trans isomers.
Cycloaliphatische Isocyanate sind solche, die mindestens ein cycloaliphatisches Ringsystem enthalten. Cycloaliphatic isocyanates are those which contain at least one cycloaliphatic ring system.
Aliphatische Isocyanate sind solche, die ausschließlich gerade oder verzweigte Ketten enthalten, also aeyclischen Verbindungen. Aliphatic isocyanates are those which contain exclusively straight or branched chains, ie aeyclic compounds.
Es kommen auch höhere Isocyanate mit im Mittel mehr als 2 Isocyanatgruppen in betracht. Dafür eignen sich beispielsweise Triisocyanate wie Triisocyanatononan oder 2,4,6-Triisocy- anatotoluol. There are also higher isocyanates with an average of more than 2 isocyanate groups into consideration. For example, triisocyanates such as triisocyanatononane or 2,4,6-triisocyanate-anatotoluene are suitable for this purpose.
Als Polyisocyanate kommen Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate, Uretdiondiiso- eyanate, Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate, Urethan- oder Allophanatgruppen aufwei- sende Polyisocyanate, Oxadiazintriongruppen enthaltende Polyisocyanate, Uretonimin- modifizierte Polyisocyanate, Carbodiimid, hyperverzweigte Polyisocyanate, Polyurethan- Polyisocyanate-Präpolymere oder Polyharnstoff-Polyisocyanat-Präpolymere von geradlinigen oder verzweigten C4-C2o-Alkylendiisocyanaten, cycloaliphatischen Diisocyanaten mit insgesamt 6 bis 20 C-Atomen oder deren Gemische in Betracht. Suitable polyisocyanates are polyisocyanates having isocyanurate groups, uretdione diisocyanates, biisocyanate-containing polyisocyanates, polyisocyanates containing urethane or allophanate groups, polyisocyanates containing oxadiazinetrione groups, uretonimine-modified polyisocyanates, carbodiimide, hyperbranched polyisocyanates, polyurethane-polyisocyanate prepolymers or polyurea-polyisocyanate prepolymers of straight-chain or branched C 4 -C 20 -alkylene diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates having a total of 6 to 20 carbon atoms or mixtures thereof.
Die einsetzbaren Di- und Polyisocyanate haben bevorzugt einen Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO, Molekulargewicht = 42) von 10 bis 60 Gew% bezogen auf das Di- und Polyisocyanat(gemisch), bevorzugt 15 bis 60 Gew% und besonders bevorzugt 20 bis 55 Gew%. Bevorzugt sind aliphatische bzw. cycloaliphatische, im Rahmen dieser Schrift als (cyclo)alipha- tisch zusammengefaßt, Di- und Polyisocyanate, z.B. die vorstehend genannten aliphatischen bzw. cycloaliphatischen Diisocyanate, oder deren Mischungen. The usable di- and polyisocyanates preferably have a content of isocyanate groups (calculated as NCO, molecular weight = 42) of 10 to 60% by weight, based on the diisocyanate and polyisocyanate (mixture), preferably 15 to 60% by weight and particularly preferably 20 to 55 wt%. Preference is given to aliphatic or cycloaliphatic, in the context of this document as (cyclo) aliphatic, di- and polyisocyanates, e.g. the abovementioned aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, or mixtures thereof.
Für die vorliegende Erfindung können sowohl solche Di- und Polyisocyanate eingesetzt werden, die durch Phosgenierung der korrespondierenden Amine erhalten werden, als auch solche, die ohne die Verwendung von Phosgen, d. h. nach phosgenfreien Verfahren, hergestellt werden. Nach Angaben der EP-A-0 126 299 (USP 4 596 678), EP-A-126 300 (USP 4 596 679) und EP-A-355 443 (USP 5 087 739) beispielsweise können (cyclo)aliphatische Diisocyanate, z.B. wie 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), isomere aliphatische Diisocyanate mit 6 Kohlenstoff- atomen im Alkylenrest, 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan und 1 -lsocyanato-3-iso- cyanato-methyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexan (Isophorondiisocyanat bzw. IPDI) hergestellt werden durch Umsetzung der (cyclo)aliphatischen Diamine mit beispielsweise Harnstoff und Alkoholen zu (cyclo)aliphatischen Biscarbaminsäureestern und deren thermische Spaltung in die entspre-
chenden Diisocyanate und Alkohole. Die Synthese erfolgt meist kontinuierlich in einem Kreislaufverfahren und optional in Gegenwart von N-unsubstituierten Carbaminsäureestern, Dialkyl- carbonaten und anderen aus dem Reaktionsprozeß zurückgeführten Nebenprodukten. So erhaltene Di- oder Polyisocyanate weisen in der Regel einen sehr geringen oder sogar nicht meßbaren Anteil an chlorierten Verbindungen auf, was zu günstigen Farbzahlen der Produkte führt. For the present invention, both di- and polyisocyanates can be used, which are obtained by phosgenation of the corresponding amines, as well as those which are prepared without the use of phosgene, ie by phosgene-free process. For example, EP-A-0 126 299 (USP 4 596 678), EP-A-126 300 (USP 4 596 679) and EP-A-355 443 (USP 5 087 739) disclose (cyclo) aliphatic diisocyanates, for example, such as 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane and 1-isocyanato-3-isocyanato-methyl -3,5,5-trimethylcyclohexane (isophorone diisocyanate or IPDI) are prepared by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols to give (cyclo) aliphatic biscarbamic acid esters and their thermal decomposition into the corresponding diisocyanates and alcohols. The synthesis is usually carried out continuously in a cyclic process and optionally in the presence of N-unsubstituted carbamic acid esters, dialkyl carbonates and other by-products recycled from the reaction process. Di- or polyisocyanates obtained in this way generally have a very low or even non-measurable proportion of chlorinated compounds, which leads to favorable color numbers of the products.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Di- und Polyisocyanate (Aa) einen Gesamtgehalt an hydrolysierbarem Chlor von weniger als 200 ppm auf, bevorzugt von weniger als 120 ppm, besonders bevorzugt weniger als 80 ppm, ganz besonders bevorzugt weniger als 50 ppm, insbesondere weniger als 15 ppm und speziell weniger als 10 ppm. Dies kann beispielsweise gemessen werden durch die ASTM-Vorschrift D4663-98. Es können aber selbstverständlich auch Di- und Polyisocyanate (Aa) mit einem höheren Chlorgehalt eingesetzt werden. In one embodiment of the present invention, the di- and polyisocyanates (Aa) have a total hydrolyzable chlorine content of less than 200 ppm, preferably less than 120 ppm, more preferably less than 80 ppm, most preferably less than 50 ppm, especially less than 15 ppm and especially less than 10 ppm. This can be measured, for example, by ASTM D4663-98. Of course, it is also possible to use diisocyanates and polyisocyanates (Aa) with a higher chlorine content.
Die Di- und Polyisocyanate (Aa) können auch zumindest teilweise in blockierter Form vorliegen. Weiterhin bevorzugt sind 1 ) Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate von aliphatischen und/oder cycloalipha- tischen Diisocyanaten. Besonders bevorzugt sind hierbei die entsprechenden aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Isocyanato-lsocyan-urate und insbesondere die auf Basis von Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat. Bei den dabei vorliegenden Isocyanuraten handelt es sich insbesondere um Tris-isocyanatoalkyl- bzw. Tris-iso- cyanatocycloalkyl-lsocyanurate, welche cyclische Trimere der Diisocyanate darstellen, oder um Gemische mit ihren höheren, mehr als einen Isocyanuratring aufweisenden Homologen. Die Isocyanato-Isocyanurate haben im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,6 bis 8. The di- and polyisocyanates (Aa) may also be present at least partially in blocked form. Also preferred are 1) isocyanurate-containing polyisocyanates of aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates. Particular preference is given here to the corresponding aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanatoisocyanurates and in particular those based on hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate. The isocyanurates present are, in particular, tris-isocyanatoalkyl- or tris-isocyanatocycloalkyl isocyanurates, which are cyclic trimers of the diisocyanates, or mixtures with their higher homologs having more than one isocyanurate ring. The isocyanato-isocyanurates generally have an NCO content of 10 to 30 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
2) Uretdiondiisocyanate mit aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanat- gruppen, vorzugsweise aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen und insbesondere die von Hexamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleiteten. Bei Uret- diondiisocyanaten handelt es sich um cyclische Dimerisierungsprodukte von Diisocyana- ten. 2) uretdione diisocyanates having aliphatically and / or cycloaliphatically bonded isocyanate groups, preferably aliphatically and / or cycloaliphatically bonded and in particular those derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Uretdione diisocyanates are cyclic dimerization products of diisocyanates.
Die Uretdiondiisocyanate können als alleinige Komponente oder im Gemisch mit anderen Polyisocyanaten, insbesondere den unter 1 ) genannten, eingesetzt werden. The uretdione diisocyanates can be used as the sole component or in a mixture with other polyisocyanates, in particular those mentioned under 1).
3) Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate mit cycloaliphatisch oder aliphatisch gebun- denen, bevorzugt cycloaliphatisch oder aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, insbesondere Tris(6-isocyanatohexyl)biuret oder dessen Gemische mit seinen höheren Homologen. Diese Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanate weisen im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 18 bis 22 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,8 bis 4,5
auf. ) Urethan- und/oder Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate mit aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen, bevorzugt aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, wie sie beispielsweise durch Umsetzung von überschüssigen Mengen an Hexamethylendiisocyanat oder an Isophorondiisocyanat mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen wie z.B. Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, /so-Butanol, se/ -Butanol, feri-Butanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalkohol), 2-Ethylhexanol, n-Pentanol, Stearylalkohol, Cetylalkohol, Laurylalkohol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, 1 ,3-Propandiolmono- methylether, Cyclopentanol, Cyclohexanol, Cyclooctanol, Cyclododecanol, Trimethylolp- ropan, Neopentylglykol, Pentaerythrit, 1 ,4-Butan-diol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,3-Propandiol, 2-Ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-Propan-diol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethyl- englykol, Tetraethylenglykol, Pentaethylenglykol, Glycerin, 1 ,2-Dihydroxypropan, 2,2-Di- methyl-1 ,2-ethandiol, 1 ,2-Butandiol, 1 ,4-Butan-diol, 3-Methylpentan-1 ,5-diol, 2-Ethyl- hexan-1 ,3-diol, 2,4-Diethyloctan-1 ,3-diol, Hydroxy-pivalinsäureneopentylglykolester, Ditri- methylolpropan, Dipentaerythrit, 2,2-Bis(4-hydro-xycyclohexyl)propan, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexan-dimethanol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol oder deren Gemischen erhalten werden können. Diese Urethan- und/oder Allophanatgruppen aufweisenden Poly- isocyanate haben im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 12 bis 20 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,5 bis 4,5. ) Oxadiazintriongruppen enthaltende Polyisocyanate, vorzugsweise von Hexamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleitet. Solche Oxadiazintriongruppen enthal- tenden Polyisocyanate sind aus Diisocyanat und Kohlendioxid zugänglich. ) Iminooxadiazindiongruppen enthaltende Polyisocyanate, vorzugsweise von Hexamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleitet. Solche Iminooxadiazin-diongruppen enthaltenden Polyisocyanate sind aus Diisocyanaten mittels spezieller Katalysatoren her- stellbar. ) Uretonimin-modifizierte Polyisocyanate. ) Carbodiimid-modifizierte Polyisocyanate. ) Hyperverzweigte Polyisocyanate, wie sie beispielsweise bekannt sind aus der DE-A1 10013186 oder DE-A1 10013187. 0) Polyurethan-polyisocyanat-Präpolymere, aus Di- und/oder Polyisocyanaten mit Alkoholen. 1 ) Polyharnstoff-Polyisocyanat-Präpolymere.
Die Polyisocyanate 1 ) bis 1 1 ) können im Gemisch, optional auch im Gemisch mit Diisocyana- ten, eingesetzt werden. 3) biuret-containing polyisocyanates having cycloaliphatically or aliphatically bound, preferably cycloaliphatically or aliphatically bound isocyanate groups, in particular tris (6-isocyanatohexyl) biuret or mixtures thereof with its higher homologs. These biuret polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 2.8 to 4.5 on. ) Containing urethane and / or allophanate polyisocyanates having aliphatically or cycloaliphatically bonded, preferably aliphatically or cycloaliphatically bonded isocyanate groups, as for example by reacting excess amounts of hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate with monohydric or polyhydric alcohols such as methanol, ethanol, / Propanol, n-propanol, n-butanol, / so-butanol, se / butanol, feri-butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol), 2-ethylhexanol , n-pentanol, stearyl alcohol, cetyl alcohol, lauryl alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 1,3-propanediol monomethyl ether, cyclopentanol, cyclohexanol, cyclooctanol, cyclododecanol, trimethylolpropane, neopentyl glycol, pentaerythritol, 1,4-butanediol, 1,6 Hexanediol, 1,3-propanediol, 2-ethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylglycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, Eq ycerin, 1,2-dihydroxypropane, 2,2-dimethyl-1,2-ethanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol, 3-methylpentane-1,5-diol, 2-ethyl- hexane-1,3-diol, 2,4-diethyloctane-1,3-diol, neopentyl glycol hydroxypivalate, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,1-, 1 , 2-, 1, 3- and 1, 4-cyclohexane-dimethanol, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-cyclohexanediol or mixtures thereof can be obtained. These urethane and / or allophanate-containing polyisocyanates generally have an NCO content of 12 to 20 wt .-% and an average NCO functionality of 2.5 to 4.5. ) Oxadiazintriongruppen containing polyisocyanates, preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Such oxadiazinetrione-containing polyisocyanates are accessible from diisocyanate and carbon dioxide. ) Iminooxadiazinedione polyisocyanates, preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Such iminooxadiazine-dione-containing polyisocyanates can be prepared from diisocyanates by means of special catalysts. ) Uretonimine-modified polyisocyanates. Carbodiimide-modified polyisocyanates. ) Hyperbranched polyisocyanates, as they are known for example from DE-A1 10013186 or DE-A1 10013187. 0) polyurethane-polyisocyanate prepolymers, of di- and / or polyisocyanates with alcohols. 1) polyurea-polyisocyanate prepolymers. The polyisocyanates 1) to 1 1) can be used in admixture, optionally also in admixture with diisocyanates.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Kom- ponente (Aa) um ein Polyisocyanat und ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iso- cyanuraten, Biureten, Urethanen und Allophanaten, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanuraten, Urethanen und Allophanaten, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanuraten und Allophanaten. Der Anteil an anderen sich aus Isocyanatgruppen bildenden Gruppen, besonders Isocyanurat-, Biuret-, Uretdion-, Iminooxadiazintrion- und/oder Carbodiimidgruppen spielt erfindungsgemäß eine untergeordnete Rolle. In a preferred embodiment of the present invention, the component (Aa) is a polyisocyanate and is selected from the group consisting of isocyanurates, biurets, urethanes and allophanates, preferably from the group consisting of isocyanurates, urethanes and allophanates , particularly preferably from the group consisting of isocyanurates and allophanates. The proportion of other groups which form from isocyanate groups, especially isocyanurate, biuret, uretdione, iminooxadiazinetrione and / or carbodiimide groups, plays a subordinate role according to the invention.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Komponente (Aa) um Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate. Die Isocyanato-Isocyanurate haben im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,6 bis 8. In a further preferred embodiment, component (Aa) is isocyanurate-group-containing polyisocyanates. The isocyanato-isocyanurates generally have an NCO content of 10 to 30 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Polyure- thane (A) praktisch keine freien Isocyanatgruppen mehr auf, d.h. der Gehalt an freien Isocya- nat-gruppen beträgt weniger als 0,5 Gew%, bevorzugt weniger als 0,3, besonders bevorzugt weniger als 0,2, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,1 , insbesondere weniger als 0,05 und speziell 0 Gew%. Herstellbedingt können Polyisocyanate (Aa) noch einen geringen Anteil von dem ihnen zugrundeliegenden monomerem Diisocyanat aufweisen, beispielsweise bis zu 5 Gew%, besonders bevorzugt bis zu 3 Gew%, ganz besonders bevorzugt bis zu 2, insbesondere bis zu 1 , speziell bis zu 0,5 und sogar bis zu 0,25 Gew%. Als Komponente (Ab) kommen erfindungsgemäß Verbindungen in Betracht, die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens eine radikalisch polymerisierbare Gruppe tragen. In a preferred embodiment of the invention, the polyurethanes (A) according to the invention have virtually no free isocyanate groups, ie. the content of free isocyanate groups is less than 0.5% by weight, preferably less than 0.3, particularly preferably less than 0.2, very particularly preferably less than 0.1, in particular less than 0.05 and especially 0% by weight. As a result of the preparation, polyisocyanates (Aa) may still have a small proportion of the monomeric diisocyanate on which they are based, for example up to 5% by weight, more preferably up to 3% by weight, very preferably up to 2, in particular up to 1, especially up to 0, 5 and even up to 0.25% by weight. Suitable components (Ab) according to the invention are compounds which carry at least one isocyanate-reactive group and at least one free-radically polymerizable group.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Verbindung (Ab) um Verbindungen mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe. Die Anzahl der radikalisch polymerisierbaren ungesättigten Gruppe beträgt mindestens eins, bevorzugt eins bis fünf, besonders bevorzugt eins bis vier und ganz besonders bevorzugt eins bis drei radikalisch polymerisierbare ungesättigte Gruppen. Bevorzugt weisen die Komponenten (Ab) ein Molgewicht unter 10000 g/mol auf, besonders bevorzugt unter 5000 g/mol, ganz besonders bevorzugt unter 4000 g/mol und insbesondere unter 3000 g/mol. Spezielle Verbindungen (Ab) weisen ein Molgewicht unter 1000 oder sogar unter 600 g/mol auf.
Gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen können z.B. sein -OH, -SH, -NH2 und -NHR5, wobei R5 Wasserstoff oder eine 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthaltende Alkylgruppe, wie z.B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, /so-Propyl, n-Butyl, /so-Butyl, se/ -Butyl oder feri-Butyl, bedeutet. Gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen können bevorzugt sein -OH, -IMH2 oder -NHR5, besonders bevorzugt -OH oder -NH2 und ganz besonders bevorzugt -OH. In a preferred embodiment of the invention, the compound (Ab) is compounds with exactly one isocyanate-reactive group. The number of the radically polymerizable unsaturated group is at least one, preferably one to five, more preferably one to four, and most preferably one to three radically polymerizable unsaturated groups. The components (Ab) preferably have a molecular weight of below 10000 g / mol, more preferably below 5000 g / mol, very preferably below 4000 g / mol and in particular below 3000 g / mol. Specific compounds (Ab) have a molecular weight below 1000 or even below 600 g / mol. Isocyanate-reactive groups can be, for example, -OH, -SH, -NH 2 and -NHR 5 , where R 5 is hydrogen or an alkyl group containing 1 to 4 carbon atoms, such as, for example, methyl, ethyl, n-propyl, / so-propyl, n- Butyl, / so-butyl, se / butyl or feri-butyl, means. Isocyanate-reactive groups may be preferably -OH, -IMH2 or -NHR 5, more preferably -OH or -NH 2, and most preferably -OH.
Komponenten (Ab) können z.B. Monoester von α,β-ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäu- re, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Acrylamidoglykolsäu- re, Methacrylamidoglykolsäure oder Vinylether mit Di- oder Polyolen sein, die vorzugsweise 2 bis 20 C-Atome und wenigstens zwei Hydroxygruppen aufweisen, wie Ethylenglykol, Diethyl- englykol, Triethylenglykol, 1 ,2-Propylenglykol, 1 ,3-Propylenglykol, 1 ,1 -Dimethyl-1 ,2-Ethandiol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Pentaethylenglykol, Tripropylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Butandiol, 1 ,5-Pentandiol, Neopentylglykol, 1 ,6-Hexandiol, 2-Methyl-1 ,5-pen- tandiol, 2-Ethyl-1 ,4-butandiol, 1 ,4-Dimethylolcyclohexan, 2,2-Bis(4-hydroxycyclo-hexyl)propan, Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Pentaerythrit, Ditrimethylolpro- pan, Erythrit, Sorbit, Poly-THF mit einem Molgewicht zwischen 162 und 2000, Poly-1 ,3-propan- diol mit einem Molgewicht zwischen 134 und 400 oder Polyethylenglykol mit einem Molgewicht zwischen 238 und 458. Weiterhin können auch Ester oder Amide der (Meth)acrylsäure mit Ami- noalkoholen z. B. 2-Aminoethanol, 2-(Methylamino)ethanol, 3-Amino-1 -propanol, 1 -Amino-2- propanol oder 2-(2-Aminoethoxy)ethanol, 2-Mercaptoethanol oder Polyaminoalkane, wie Ethyl- endiamin oder Diethylentriamin, oder Vinylessigsäure verwendet werden. Components (Ab) may e.g. Monoesters of α, β-unsaturated carboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, acrylamidoglycolic acid, methacrylamidoglycolic acid or vinyl ethers with diols or polyols, preferably having 2 to 20 C atoms and at least two hydroxyl groups such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1, 2-propylene glycol, 1, 3-propylene glycol, 1, 1-dimethyl-1, 2-ethanediol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, tripropylene glycol, 1, 2, 1,1,3- or 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,4-butanediol, 1,4 Dimethylolcyclohexane, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, glycerol, trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, pentaerythritol, ditrimethylolpropane, erythritol, sorbitol, poly-THF having a molecular weight between 162 and 2000, poly-1, 3-propanediol with a molecular weight between 134 and 400 or polyethylene glycol kol with a molecular weight between 238 and 458. Furthermore, esters or amides of (meth) acrylic acid with Amio noalkoholen z. For example, 2-aminoethanol, 2- (methylamino) ethanol, 3-amino-1-propanol, 1-amino-2-propanol or 2- (2-aminoethoxy) ethanol, 2-mercaptoethanol or polyaminoalkanes, such as ethylenediamine or diethylenetriamine , or vinyl acetic acid.
Weiterhin sind auch ungesättigte Polyether- oder Polyesterole oder Polyacrylatpolyole mit einer mittleren OH-Funktionalität von 2 bis 10 geeignet, wenn auch weniger bevorzugt. Also suitable are unsaturated polyether or polyesterols or polyacrylate polyols having an average OH functionality of 2 to 10, although less preferred.
Beispiele für Amide ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren mit Aminoalkoholen sind Hydro- xyalkyl(meth)acrylamide wie N-Hydroxymethylacrylamid, N-Hydroxymethylmethacrylamid, N-Hydroxyethylacrylamid, N-Hydroyxethylmethacrylamid, 5-Hydroxy-3-oxapentyl(meth)acryl- amid, N-Hydroxyalkylcrotonamide wie N-Hydroxymethylcrotonamid oder N-Hydroxyalkyl- maleinimide wie N-Hydroxyethylmaleinimid. Examples of amides of ethylenically unsaturated carboxylic acids with amino alcohols are hydroxyalkyl (meth) acrylamides such as N-hydroxymethylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, 5-hydroxy-3-oxapentyl (meth) acrylamide, N-hydroxyalkylcrotonamides such as N-hydroxymethylcrotonamide or N-hydroxyalkyl maleinimides such as N-hydroxyethylmaleimide.
Bevorzugt verwendet werden 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2- oder 3-Hydroxypropyl(meth)- acrylat, 1 ,4-Butandiolmono(meth)acrylat, Neopentylglykolmono(meth)acrylat, 1 ,5-Pentandiol- mono(meth)acrylat, 1 ,6-Hexandiolmono(meth)acrylat, Glycerinmono- und di(meth)acrylat, Tri- methylolpropanmono- und di(meth)acrylat, Pentaerythritmono-, -di- und -tri(meth)acrylat sowie 4-Hydroxybutylvinylether, 2-Aminoethyl(meth)acrylat, 2-Aminopropyl(meth)acrylat, 3-Amino- propyl(meth)acrylat, 4-Aminobutyl(meth)acrylat, 6-Aminohexyl(meth)acrylat, 2-Thioethyl(meth)- acrylat, 2-Aminoethyl(meth)acrylamid, 2-Aminopropyl(meth)acrylamid, 3-Aminopropyl(meth)-- acrylamid, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylamid, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylamid oder 3-Hydroxy- propyl(meth)acrylamid. Besonders bevorzugt sind 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmeth- acrylat, 2- oder 3-Hydroxypropylacrylat, 1 ,4-Butandiolmonoacrylat, 3-(Acryloyloxy)-2-hydroxy-
propyl(meth)acrylat sowie die Monoacrylate von Polyethylenglykol der Molmasse von 106 bis 238. Preference is given to using 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- or 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 1,4-butanediol mono (meth) acrylate, neopentyl glycol mono (meth) acrylate, 1,5-pentanediol mono (meth) acrylate , 1, 6-hexanediol mono (meth) acrylate, glycerol mono- and di (meth) acrylate, trimethylolpropane mono- and di (meth) acrylate, pentaerythritol mono-, di- and tri (meth) acrylate and 4-hydroxybutyl vinyl ether, 2 Aminoethyl (meth) acrylate, 2-aminopropyl (meth) acrylate, 3-aminopropyl (meth) acrylate, 4-aminobutyl (meth) acrylate, 6-aminohexyl (meth) acrylate, 2-thioethyl (meth) acrylate, 2-aminoethyl (meth) acrylamide, 2-aminopropyl (meth) acrylamide, 3-aminopropyl (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxypropyl (meth) acrylamide or 3-hydroxypropyl (meth) acrylamide. Particularly preferred are 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2- or 3-hydroxypropyl acrylate, 1,4-butanediol monoacrylate, 3- (acryloyloxy) -2-hydroxy propyl (meth) acrylate and the monoacrylates of polyethylene glycol of molecular weight from 106 to 238.
Als Komponente (Ac) kommen Verbindungen in Betracht, die mindestens zwei, bevorzugt ge- nau zwei gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen, beispielsweise -OH, -SH, -IMH2 oder -NHR5, worin R5 darin unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, /so-Propyl, n-Propyl, n-Bu- tyl, /so-Butyl, se/ -Butyl oder feri-Butyl bedeuten kann, aufweisen. Suitable components (Ac) are compounds which have at least two, preferably just two, isocyanate-reactive groups, for example -OH, -SH, -IMH2 or -NHR 5 , in which R 5 is independently of one another hydrogen, methyl, ethyl, / so-propyl, n-propyl, n-butyl, / so-butyl, se / butyl or feri-butyl.
Gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen können bevorzugt sein -OH, -IMH2 oder -NHR5, beson- ders bevorzugt -OH oder -IMH2 und ganz besonders bevorzugt -OH. Isocyanate-reactive groups may be preferably -OH, -IMH2 or -NHR 5, more preferably -OH or -IMH2 and most preferably -OH.
Dies sind bevorzugt 2 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Diole, z.B. Ethylenglykol, 1 ,2-Pro- pandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,1 -Dimethylethan-1 ,2-diol, 2-Butyl-2-ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Ethyl-1 ,3- Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-Propandiol, Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäureneopentylglykoles- ter, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,10-Dekandiol, Bis-(4-hydroxycyclohexan)iso- propyliden, Tetramethylcyclobutandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Cyclooctandiol, Nor- bornandiol, Pinandiol, Decalindiol, 2-Ethyl-1 ,3-Hexandiol, 2,4-Diethyl-oktan-1 ,3-diol, Hydrochi- non, Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol B, Bisphenol S, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Poly-THF mit einer Molmasse zwischen 162 und 2000, Poly-1 ,2-propandiol oder Poly-1 ,3-propandiol mit einer Molmasse zwischen 134 und 1 178 oder Polyethylenglykol mit einer Molmasse zwischen 106 und 2000 sowie aliphatische Diamine, wie Methylen-, und Isopropyliden-bis-(cyclohexylamin), Piperazin, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Diaminocyclohexan, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexan-bis-(methyl- amin), etc., Dithiole oder mehrfunktionelle Alkohole, sekundäre oder primäre Aminoalkohole, wie Ethanolamin, Monopropanolamin etc. oder Thioalkohole, wie Thioethylenglykol. These are preferably 2 to 20 carbon diols, e.g. Ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-1, 3 Propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ter, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, bis (4 -hydroxycyclohexane) isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1,2,3,1- or 1,4-cyclohexanediol, cyclooctanediol, norbornenediol, pinanediol, decalin diol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,4-diethyl -Octane-1, 3-diol, hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol B, bisphenol S, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1, 1, 1, 2, 1, 3 - And 1, 4-cyclohexanedimethanol, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-cyclohexanediol, poly-THF having a molecular weight between 162 and 2000, poly-1, 2-propanediol or poly-1, 3-propanediol having a molecular weight between 134 and 1 178 or polyethylene glycol having a molecular weight between 106 and 2000 and aliphatic diamines such as methylene, and isopropylidene-bis (cyclohexylamine), pipera zin, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-diaminocyclohexane, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexane-bis (methylamine), etc., dithiols or polyfunctional alcohols, secondary or primary amino alcohols, such as ethanolamine, monopropanolamine, etc., or thioalcohols, such as thioethylene glycol.
Polyesterpolyole, sind z.B. aus Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Polyester polyols are e.g. from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
4. Auflage, Band 19, S. 62 bis 65 bekannt. Bevorzugt werden Polyesterpolyole eingesetzt, die durch Umsetzung von zweiwertigen Alkoholen mit zweiwertigen Carbonsäuren erhalten werden. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhyd- ride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyesterpolyole verwendet werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein und optional, z.B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: 4th edition, Volume 19, pp. 62 to 65 known. Preference is given to using polyesterpolyols which are obtained by reacting dihydric alcohols with dibasic carboxylic acids. Instead of the free polycarboxylic acids, it is also possible to use the corresponding polycarboxylic anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof to prepare the polyesterpolyols. The polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally, e.g. by halogen atoms, substituted and / or unsaturated. Examples include:
Oxalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodekandisäure, o-Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Azelainsäure, 1 ,4-Cyclohexandicarbonsäure oder Tetrahydrophthalsäure, Korksäure, Azelainsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrach- lorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, dimere Fettsäuren, deren Isomere und Hydrierungsprodukte sowie veresterbare Derivate, wie Anhydride oder Dialkylester, beispielsweise Ci-C4-Alkylester, bevorzugt Methyl-, Ethyl- oder n-Butylester, der genannten Säuren eingesetzt werden. Bevorzugt
sind Dicarbonsauren der allgemeinen Formel HOOC-(CH2)y-COOH, wobei y eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist, besonders bevorzugt Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Dodecandicarbonsäure. Als mehrwertige Alkohole kommen zur Herstellung der Polyesterole in Betracht Oxalic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, o-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, azelaic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid or tetrahydrophthalic acid, suberic acid, azelaic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, Endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, dimer fatty acids, their isomers and hydrogenation products and esterifiable derivatives such as anhydrides or dialkyl esters, for example C 1 -C 4 -alkyl esters, preferably methyl, ethyl or n-butyl esters, of the acids mentioned are used. Prefers are dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2) y -COOH, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, particularly preferably succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid. Suitable polyhydric alcohols for the preparation of polyesterols into consideration
1 .2- Propandiol, Ethylenglykol, 2,2-Dimethyl-1 ,2-Ethandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Butandiol, 1, 2-propanediol, ethylene glycol, 2,2-dimethyl-1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol,
1 .3- Butandiol, 1 ,4-Butandiol, 3-Methylpentan-1 ,5-diol, 2-Ethylhexan-1 ,3-diol, 2,4-Diethyloctan- 1 ,3-diol, 1 ,6-Hexandiol, Poly-THF mit einer Molmasse zwischen 162 und 2000, Poly-1 ,3-pro- pandiol mit einer Molmasse zwischen 134 und 1 178, Poly-1 ,2-propandiol mit einer Molmasse zwischen 134 und 898, Polyethylenglykol mit einer Molmasse zwischen 106 und 458, Neopen- tylglykol, Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, 2-Ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-Pro- pandiol, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Trimethylolbutan, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Neo- pentylglykol, Pentaerythrit, Glycerin, Ditrimethylolpropan, Dipentaerythrit, Sorbit, Mannit, Digly- cerol, Threit, Erythrit, Adonit (Ribit), Arabit (Lyxit), Xylit, Dulcit (Galactit), Maltit oder Isomalt, die optional wie oben beschrieben alkoxyliert sein können. 1, 3-butanediol, 1, 4-butanediol, 3-methylpentane-1, 5-diol, 2-ethylhexane-1, 3-diol, 2,4-diethyloctane-1, 3-diol, 1,6-hexanediol, Poly-THF with a molecular weight between 162 and 2000, poly-1,3-propanediol with a molecular weight between 134 and 1 178, poly-1,2-propanediol with a molecular weight between 134 and 898, polyethylene glycol with a molecular weight between 106 and 458, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 2-ethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1, 1 -, 1, 2-, 1, 3- and 1, 4-cyclohexanedimethanol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, neopentyl glycol, pentaerythritol, glycerol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, sorbitol, Mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (ribitol), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol or isomalt, which may optionally be alkoxylated as described above.
Bevorzugt sind Alkohole der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist. Bevorzugt sind Ethylenglycol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8-diol und Dodecan-1 ,12- diol. Weiterhin bevorzugt ist Neopentylgly- kol. Alcohols of the general formula HO- (CH 2) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20. Preferred are ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Further preferred is neopentyl glycol.
Ferner kommen auch Polycarbonat-Diole, wie sie z.B. durch Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuß von den als Aufbaukomponenten für die Polyesterpolyole genannten niedermo- lekularen Alkohole erhalten werden können, in Betracht. Also included are polycarbonate diols, e.g. by reaction of phosgene with an excess of those mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols, into consideration.
Geeignet sind auch Polyesterdiole auf Lacton-Basis, wobei es sich um Homo- oder Mischpolymerisate von Lactonen, bevorzugt um endständige Hydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Lactonen an geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Also suitable are lactone-based polyesterdiols, which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably terminal hydroxyl-containing addition products of lactones onto suitable difunctional starter molecules. Suitable lactones are preferably those which are derived from compounds of the general
Formel HO-(CH2)z-COOH ableiten, wobei z eine Zahl von 1 bis 20 ist und ein H-Atom einer Methyleneinheit auch durch einen d- bis C4-Alkylrest substituiert sein kann. Beispiele sind ε-Ca- prolacton, ß-Propiolacton, gamma-Butyrolacton und/oder Methyl-e-caprolacton, 4-Hydroxy- benzoesäure, 6-Hydroxy-2-naphthalinsäure oder Pivalolacton sowie deren Gemische. Geeigne- te Starterkomponenten sind z.B. die vorstehend als Aufbaukomponente für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen zweiwertigen Alkohole. Die entsprechenden Polymerisate des ε-Caprolactons sind besonders bevorzugt. Auch niedere Polyesterdiole oder Polyetherdiole können als Starter zur Herstellung der Lacton-Polymerisate eingesetzt sein. Anstelle der Polymerisate von Lactonen können auch die entsprechenden, chemisch äquivalenten Polykonden- sate der den Lactonen entsprechenden Hydroxycarbonsäuren, eingesetzt werden.
Besonders geeignet sind hier die cycloaliphatischen Diole, wie z.B. Bis-(4-hydroxycyclohexan) isopropyliden, Tetramethylcyclobutandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, Cyclooctandiol oder Norbornandiol. Verbindungen (Ac) mit mehr als zwei gegenüber isocyanat reaktiven Gruppen können bevorzugt 2 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Polyole sein, beispielsweise Trimethylolbutan, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Glycerin, Ditrimethylolpropan, Dipentaeryth- rit, Sorbit, Mannit, Diglycerol, Threit, Erythrit, Adonit (Ribit), Arabit (Lyxit), Xylit, Dulcit (Galactit), Maltit, Isomalt, besonders bevorzugt sind Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Glycerin und ganz besonders bevorzugt Trimethylolpropan. Derive formula HO- (CH 2) z -COOH, wherein z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit may also be substituted by a C 1 to C 4 alkyl radical. Examples are ε-prolactone, β-propiolactone, gamma-butyrolactone and / or methyl-e-caprolactone, 4-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid or pivalolactone, and mixtures thereof. Suitable starter components are, for example, the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as the synthesis component for the polyesterpolyols. The corresponding polymers of ε-caprolactone are particularly preferred. Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters for the preparation of the lactone polymers. Instead of the polymers of lactones, it is also possible to use the corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones. Particularly suitable here are the cycloaliphatic diols, such as bis (4-hydroxycyclohexane) isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, 1, 1 -, 1, 2, 1, 3rd - And 1, 4-cyclohexanedimethanol, cyclooctanediol or norbornanediol. Compounds (Ac) having more than two isocyanate-reactive groups may preferably be 2 to 20 carbon atoms, for example trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, glycerol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (Ribit), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol, isomalt, particularly preferred are trimethylolpropane, pentaerythritol and glycerol, and most preferably trimethylolpropane.
Optionale Komponenten (Ae) sind solche mit optional mindestens einer Verbindung mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe. Dabei handelt es sich bevorzugt um Monoole, besonders bevorzugt um Alkanole und ganz besonders bevorzugt um Alkanole mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 12, besonders bevorzugt 1 bis 6, ganz besonders bevorzugt 1 bis 4 und insbesondere 1 bis 2 Kohlenstoffatome. Optional components (Ae) are those with optionally at least one compound having exactly one isocyanate-reactive group. These are preferably monools, particularly preferably alkanols and very particularly preferably alkanols having 1 to 20, preferably 1 to 12, particularly preferably 1 to 6, very particularly preferably 1 to 4 and in particular 1 to 2 carbon atoms.
Beispiele dafür sind Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, /so-Butanol, sek- Butanol, ferf-Butanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalko- hol), 2-Ethylhexanol, Cyclopentanol, Cyclohexanol, Cyclooctanol, Cyclododecanol, Ethylengly- kolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykol, 1 ,3-Propandiolmonomethyl- ether, bevorzugt sind Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, feri-Butanol, n-Hexanol, 2-Ethylhexanol, Cyclopentanol, Cyclohexanol, und Cyclododecanol, besonders be- vorzugt sind Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n-Butanol und ferf-Butanol, ganz besonders bevorzugt sind Methanol und Ethanol und insbesondere Methanol. Examples are methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, / so-butanol, sec-butanol, ferf-butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, n Dodecanol (lauryl alcohol), 2-ethylhexanol, cyclopentanol, cyclohexanol, cyclooctanol, cyclododecanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol, 1, 3-propanediol monomethyl ether, preferred are methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol , n-butanol, feri-butanol, n-hexanol, 2-ethylhexanol, cyclopentanol, cyclohexanol, and cyclododecanol, particularly preferred are methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol and ferf-butanol, most preferred are methanol and ethanol and especially methanol.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei den Monoolen um die genannten cycloaliphatischen Alkohole handeln, bevorzugt um Cyclopentanol oder Cyclohexanol, besonders bevorzugt um Cyclohexanol. In a preferred embodiment, the monools may be the stated cycloaliphatic alcohols, preferably cyclopentanol or cyclohexanol, more preferably cyclohexanol.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei den Monoolen um die genannten aliphatischen Alkohole mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen handeln, besonders bevorzugt um solche mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, ganz besonders bevorzugt um solche mit 10 bis 20 Koh- lenstoffatomen. In a further preferred embodiment, the monools can be the stated aliphatic alcohols having 6 to 20 carbon atoms, particularly preferably those having 8 to 20 carbon atoms, very particularly preferably those having 10 to 20 carbon atoms.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Monoolen um die genannten aliphatischen Alkohole handeln, ganz besonders bevorzugt um die mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methanol. In a particularly preferred embodiment, the monools are the aliphatic alcohols mentioned, very particularly preferably those having 1 to 4 carbon atoms, in particular methanol.
(Ag) bei den obligatorischen Verbindungen (Ag) handelt es sich um solche, die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe aufweisen und mindestens eine dispergieraktive Gruppe.
Als Komponente (Ag) bevorzugte Verbindungen weisen mindestens eine, bevorzugt genau eine gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe und genau eine dispergieraktive Gruppe auf. (Ag) the obligatory compounds (Ag) are those which have at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive group. Compounds preferred as component (Ag) have at least one, preferably exactly one isocyanate-reactive group and exactly one dispersive group.
Bei den dispergieraktiven Gruppen kann es bevorzugt sich um (Ag1 ) anionische bzw. in eine anionische Gruppe überführbare Gruppen handeln. The dispersing active groups may preferably be (Ag1) anionic or anionic group convertible groups.
Verbindungen (Ag1 ) enthalten genau eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppe und mindestens eine anionische oder in eine anionische Gruppe überführbare hydrophile Gruppe. Dabei handelt es sich beispielsweise um solche, wie sie in der EP-A1 703 255, dort besonders von S. 3, Z. 54 bis S. 4, Z. 38, in der DE-A1 197 24 199, dort besonders von S. 3, Z. 4 bis Z. 30, in der DE-A1 40 10 783, dort besonders von Sp. 3, Z. 3 bis Z. 40, in der DE-A1 41 13 160, dort besonders von Sp. 3, Z. 63 bis Sp. 4, Z. 4 und in der EP-A2 548 669, dort besonders von S. 4, Z. 50 bis S. 5, Z. 6 beschrieben sind. Auf diese Schriften wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen. Compounds (Ag1) contain exactly one isocyanate-reactive group and at least one anionic or anionic group-transferable hydrophilic group. These are, for example, those described in EP-A1 703 255, there especially of p. 3, Z. 54 to p. 4, Z. 38, in DE-A1 197 24 199, there especially of S 3, Z. 4 to Z. 30, in DE-A1 40 10 783, there especially of Sp. 3, Z. 3 to Z. 40, in DE-A1 41 13 160, there especially of Sp. 3 , Z. 63 to Sp. 4, Z. 4 and in EP-A2 548 669, where they are described in particular by S. 4, Z. 50 to S. 5, Z. 6. These documents are hereby incorporated by reference in the context of the present disclosure.
Bevorzugte Verbindungen (Ag1 ) sind solche mit der allgemeinen Formel Preferred compounds (Ag1) are those having the general formula
RG-R3-DG worin RG-R 3 -DG wherein
RG mindestens eine gegen Isocyanat reaktive Gruppe bedeutet, RG is at least one isocyanate-reactive group,
DG mindestens eine dispergieraktive Gruppe und DG at least one dispersive group and
R3 einen 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest. R 3 is an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical containing 1 to 20 carbon atoms.
Beispiele für gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen RG sind -OH, -SH, -IMH2 oder -NHR5, worin R5 die oben angeführte Bedeutung hat, jedoch von dem dort verwendeten Rest verschieden sein kann, bevorzugt sind -OH, -IMH2 oder -NHR5, besonders bevorzugt sind sind -OH oder -IMH2, und ganz besonders bevorzugt ist -OH. Examples of isocyanate-reactive groups RG are -OH, -SH, or -NHR -IMH2 5, wherein R 5 has the meaning given above, but may be different from the radical used there are preferably -OH, or -NHR -IMH2 5 , particularly preferred are -OH or -IMH2, and most preferably -OH.
Beispiele für DG sind -COOH, -SO3H oder -PO3H sowie deren anionischen Formen, denen ein beliebiges Gegenion assoziiert sein kann, z.B. Li+, Na+, K+, Cs+, Mg2+, Ca2+ oder Ba2+. Weiterhin können als Gegenion die von Ammoniak oder Aminen, insbesondere tertiären Aminen, abgeleiteten Ammoniumionen oder quartäre Ammoniumionen, wie z.B. Ammonium, Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammo- nium, Tributylammonium, Di-/so-Propyl-ethyl-ammonium, Benzyldimethylammonium, Mono- ethanolammonium, Diethanolammonium, Triethanolammonium, Hydroxyethyl-Dimethylammo- nium, Hydroxyethyl-Diethylammonium, Monopropanolammonium, Dipropanolammonium, Tripropanolammonium, Piperidinium, Piperazinium, Ν,Ν'-Dimethylpiperazinium, Morpholinium, Pyridinium, Tetramethylammonium, Triethylmethylammonium, 2-Hydroxyethyl-Trimethyl- mmonium, Bis-(2-Hydroxyethyl)-dimethylammonium, Tris-(2-Hydroxyethyl)-methyl-mmonium, als Gegenion assoziiert sein.
R3 ist bevorzugt Methylen, 1 ,2-Ethylen, 1 ,2-Propylen, 1 ,3-Propylen, 1 ,2-Butylen, 1 ,4-Butylen, 1 ,3-Butylen, 1 ,6-Hexylen, 1 ,8-Octylen, 1 ,12-Dodecylen, 1 ,2-Phenylen, 1 ,3-Phenylen, 1 ,4-Phe- nylen, 1 ,2-Naphthylen, 1 ,3-Naphthylen, 1 ,4-Naphthylen, 1 ,6-Naphthylen, 1 ,2-Cyclopentylen, 1 ,3-Cyclopentylen, 1 ,2-Cyclohexylen, 1 ,3-Cyclohexylen oder 1 ,4-Cyclohexylen. Examples of DG are -COOH, -SO3H or -PO3H and their anionic forms to which any counterion may be associated, for example Li + , Na + , K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ or Ba 2+ . Furthermore, as a counterion of ammonia or amines, especially tertiary amines, derived ammonium ions or quaternary ammonium ions, such as ammonium, methylammonium, dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, tributylammonium, di- / so-propyl-ethyl-ammonium , Benzyldimethylammonium, monoethanolammonium, diethanolammonium, triethanolammonium, hydroxyethyldimethylammonium, hydroxyethyldiethylammonium, monopropanolammonium, dipropanolammonium, tripropanolammonium, piperidinium, piperazinium, Ν, Ν'-dimethylpiperazinium, morpholinium, pyridinium, tetramethylammonium, triethylmethylammonium, 2-hydroxyethyl- Trimethylmonium, bis- (2-hydroxyethyl) -dimethylammonium, tris (2-hydroxyethyl) methyl-mmonium, may be associated as a counterion. R 3 is preferably methylene, 1,2-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,2-butylene, 1,4-butylene, 1,3-butylene, 1,6-hexylene, 1, 8-octylene, 1, 12-dodecylene, 1, 2-phenylene, 1, 3-phenylene, 1, 4-phenylene, 1, 2-naphthylene, 1, 3-naphthylene, 1, 4-naphthylene, 1, 6-naphthylene, 1,2-cyclopentylene, 1,3-cyclopentylene, 1,2-cyclohexylene, 1,3-cyclohexylene or 1,4-cyclohexylene.
Bevorzugt handelt es sich bei der Komponente (Ag1 ) z.B. um Hydroxyessigsäure, Weinsäure, Milchsäure, 3-Hydroxypropionsäure, Hydroxypivalinsäure, Mercaptoessigsäure, Mercaptopropi- onsäure, Thiomilchsäure, Mercaptobernsteinsäure, Glycin, Iminodiessigsäure, Sarkosin, Alanin, ß-Alanin, Leucin, Isoleucin, Aminobuttersäure, Hydroxybernsteinsäure, Hydroxydecansäure, Ethylendiamintriessigsäure, Hydroxydodecansäure, Hydroxyhexadecansäure, 12-Hydroxystea- rinsäure, Aminonaphthalincarbonsäure, Hydroxethansulfonsäure, Hydroxypropansulfonsäure, Mercaptoethansulfonsäure, Mercaptopropansulfonsäure, Aminomethansulfonsäure, Taurin, Aminopropansulfonsäure, N-alkylierte oder N-cycloalkylierte Aminopropan- oder -ethansulfon- säuren, beispielsweise N-Cyclohexylaminoethansulfonsäure oder N-Cyclohexylaminopropan- sulfon-säure, sowie deren Alkali- Erdalkali- oder Ammoniumsalze und besonders bevorzugt um die genannten Monohydroxycarbon- und -sulfonsäuren sowie Monoaminocarbon- und -sulfon- säuren. Preferably, the component (Ag1) is e.g. hydroxyacetic, tartaric, lactic, 3-hydroxypropionic, hydroxypivalic, mercaptoacetic, mercaptopropionic, thiolactic, mercaptosuccinic, glycine, iminodiacetic, sarcosine, alanine, β-alanine, leucine, isoleucine, aminobutyric, malic, hydroxydecanoic , 12-hydroxystearic acid, aminonaphthalenecarboxylic acid, hydroxethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, mercaptoethanesulfonic acid, mercaptopropanesulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, taurine, aminopropanesulfonic acid, N-alkylated or N-cycloalkylated aminopropane- or -ethanesulfonic acids, for example N-cyclohexylaminoethanesulfonic acid or N-cyclohexylaminopropanesulfonic acid , as well as their alkali metal or alkaline earth ammonium salts and particularly preferably the monohydroxycarboxylic and -sulfonic acids as well as monoaminocarboxylic and -sulfonic acids.
Weiterhin bevorzugte Verbindungen (Ag1 ) sind solche mit genau einer dispergieraktiven Grup- pe DG und mindestens zwei gegen Isocyanat reaktiven Gruppe RG, wobei auch hier Further preferred compounds (Ag1) are those having precisely one dispersively active group DG and at least two isocyanate-reactive group RG, whereby here too
DG -COOH, -SO3H oder -POsH sowie deren anionischen Formen bedeuten, denen ein beliebiges Gegenion assoziiert sein kann, bevorzugt handelt es sich bei DG um -COOH-Gruppen und wobei auch hier die reaktiven Gruppen RG -OH, -SH, -IMH2 oder -NHR5 sein können, worin R5 die oben angeführte Bedeutung hat, bevorzugt sind -OH, -IMH2 oder -NHR5, besonders bevor- zugt sind sind -OH oder -IMH2, und ganz besonders bevorzugt ist -OH. DG is -COOH, -SO3H or -POsH and their anionic forms, to which any counterion may be associated, preferably DG is -COOH groups and wherein here too the reactive groups RG -OH, -SH, -IMH2 or -NHR 5 where R 5 is as defined above, preferred are -OH, -IMH 2 or -NHR 5 , more preferred are -OH or -IMH 2 and most preferred is -OH.
Beispiele dafür sind Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure, Trimethylolessigsäure, 3,5-Dihydroxybenzoesäure, 2,5-Dihydroxybenzoesäure, 3,4-Dihydroxybenzoesäure, 2,4-Di- hydroxybenzoesäure, 2,4-Dihydroxy-3,6-dimethylbenzoesäure, Zuckersäuren, 4-Amino-2-hy- droxybenzoesäure, 5-Amino-2-hydroxybenzoesäure, 3,5-Diaminobenzoesäure, 1 -Amino-2-hy- droxynaphthalin-4-sulfonsäure, 4,5-Dihydroxynaphthalin-2,7-disulfonsäure, 4-Amino-5-hydroxy- naphthalin-2,7-disulfonsäure und Gallussäure, bevorzugt sind Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure und Trimethylolessigsäure, besonders bevorzugt ist Dimethylolpropionsäure. Zur Herstellung der Dispersion werden die vorgenannten Säuren, falls es sich nicht schon um Salze handelt, teilweise oder vollständig neutralisiert, bevorzugt mit Alkalisalzen oder Aminen, bevorzugt tertiären Aminen. Examples thereof are dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, trimethylolacetic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoic acid, sugar acids, 4 Amino-2-hydroxybenzoic acid, 5-amino-2-hydroxybenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 1-amino-2-hydroxynaphthalene-4-sulfonic acid, 4,5-dihydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid, 4 Amino-5-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid and gallic acid, preferred are dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid and trimethylolacetic acid, particularly preferred is dimethylolpropionic acid. To prepare the dispersion, the abovementioned acids, if they are not already salts, are partially or completely neutralized, preferably with alkali metal salts or amines, preferably tertiary amines.
Um eine gute Dispergieraktivität zu erreichen weisen die erfindungsgemäßen Polyurethane be- vorzugt eine Dichte der dispergieraktiven anionischen Gruppen tragenden Moleküle von 1 bis 25 mol% bezogen auf eine funktionelle Gruppe und Isocyanatgruppen, bevorzugt mindestens 3 mol% und besonders bevorzugt von 5 bis 15 mol% auf.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyurethane werden durch Reaktion der Komponenten (Aa), (Ab) und (Ag) sowie optional (Ac) und/oder (Ae) miteinander erhalten. In order to achieve a good dispersing activity, the polyurethanes according to the invention preferably have a density of the dispersing anionic group-carrying molecules of 1 to 25 mol% based on a functional group and isocyanate groups, preferably at least 3 mol% and particularly preferably from 5 to 15 mol% , The polyurethanes which can be used according to the invention are obtained by reacting components (Aa), (Ab) and (Ag) and optionally (Ac) and / or (Ae) with one another.
Dabei ist die molare Zusammensetzung (Aa):(Ab): (Ac): (Ae):(Ag) pro 1 mol reaktive The molar composition (Aa) :( Ab): (Ac): (Ae) :( Ag) per 1 mol of reactive
Isocycanatgruppen in (Aa) in der Regel wie folgt: Isocycanate groups in (Aa) usually as follows:
(Ab) 1 - 50, bevorzugt 5 - 40, besonders bevorzugt 10 - 37,5 und insbesondere (Ab) 1-50, preferably 5-40, more preferably 10-37.5 and especially
15 - 33 mol% an gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen, 15-33 mol% of isocyanate-reactive groups,
(Ac) 0 - 50, bevorzugt 0 - 30, besonders bevorzugt 0 - 25 und insbesondere (Ac) 0-50, preferably 0-30, more preferably 0-25 and especially
0 - 20 mol% an gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, 0-20 mol% of isocyanate-reactive groups,
(Ae) 0 - 5, bevorzugt 0 - 4, besonders bevorzugt 0 - 3 und insbesondere (Ae) 0-5, preferably 0-4, particularly preferably 0-3 and in particular
0 - 2 mol% an gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, 0-2 mol% of isocyanate-reactive groups,
(Ag) 1 - 25, bevorzugt 2 - 20, besonders bevorzugt 3 - 15 und insbesondere (Ag) 1 to 25, preferably 2 to 20, particularly preferably 3 to 15 and in particular
5 - 15 mol% an gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen, mit der Maßgabe, daß die Summe der gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen der Anzahl der Isocyanatgruppen in (Aa) entspricht. 5-15 mol% of isocyanate-reactive groups, with the proviso that the sum of the isocyanate-reactive groups corresponds to the number of isocyanate groups in (Aa).
Die Bildung des Addukts aus isocyanatgruppenhaltiger Verbindung und der Verbindung, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppen enthält erfolgt in der Regel durch Mischen der Komponenten in beliebiger Reihenfolge, optional bei erhöhter Temperatur. The formation of the adduct of isocyanate group-containing compound and the compound containing isocyanate-reactive groups is generally carried out by mixing the components in any order, optionally at elevated temperature.
Bevorzugt wird dabei die Verbindung, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppen enthält, zu der isocyanatgruppenhaltigen Verbindung zugegeben, bevorzugt in mehreren Schritten. In this case, the compound containing isocyanate-reactive groups is preferably added to the compound containing isocyanate groups, preferably in several steps.
Besonders bevorzugt wird die isocyanatgruppenhaltige Verbindung vorgelegt und die Verbindungen, die gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen enthalten, zugegeben. Insbesondere wird die isocyanatgruppenhaltige Verbindung (Aa) vorgelegt und daraufhin (Ab) und/oder (Ag) zugegeben. Nachfolgend können optional gewünschte weitere Komponenten zugegeben werden. The isocyanate group-containing compound is more preferably initially introduced, and the compounds containing isocyanate-reactive groups are added. In particular, the isocyanate group-containing compound (Aa) is initially introduced and then (Ab) and / or (Ag) are added. Subsequently, optionally desired further components can be added.
In der Regel wird die Reaktion bei Temperaturen zwischen 5 und 100 °C, bevorzugt zwischen 20 bis 90 °C und besonders bevorzugt zwischen 40 und 80°C und insbesondere zwischen 60 und 80 °C durchgeführt. In general, the reaction is carried out at temperatures between 5 and 100 ° C, preferably between 20 to 90 ° C and more preferably between 40 and 80 ° C and in particular between 60 and 80 ° C.
Bevorzugt wird während der Herstellung des Polyurethans unter wasserfreien Bedingungen gearbeitet. Preference is given to working under anhydrous conditions during the preparation of the polyurethane.
Wasserfrei bedeutet dabei, daß der Wassergehalt im Reaktionssystem nicht mehr als 5 Gew% beträgt, bevorzugt nicht mehr als 3 Gew% und besonders bevorzugt nicht mehr als 1 Gew%, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 0,75 und insbesondere nicht mehr als 0,5 Gew%. Anhydrous here means that the water content in the reaction system is not more than 5% by weight, preferably not more than 3% by weight and particularly preferably not more than 1% by weight, very particularly preferably not more than 0.75 and in particular not more than 0, 5% by weight.
Bevorzugt wird die Reaktion in Gegenwart mindestens eines sauerstoffhaltigen Gases durchgeführt, z.B. Luft oder Luft-Stickstoff-Gemische oder Gemische aus Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas mit einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Gas, die einen Sauer-
stoffgehalt unter 15, bevorzugt unter 12, besonders bevorzugt unter 10, ganz besonders bevorzugt unter 8 und insbesondere unter 6 Vol% aufweisen. The reaction is preferably carried out in the presence of at least one oxygen-containing gas, for example air or air-nitrogen mixtures or mixtures of oxygen or an oxygen-containing gas with a gas which is inert under the reaction conditions and which has an oxygen content. have substance content of less than 15, preferably less than 12, more preferably less than 10, most preferably less than 8 and in particular less than 6% by volume.
Die Reaktion kann auch in Gegenwart eines inerten Solvens durchgeführt werden, z.B. Aceton, /sobutyl-methylketon, Toluol, Xylol, Butylacetat, Methoxypropylacetat oder Ethoxyethylacetat. Bevorzugt wird die Reaktion jedoch in Abwesenheit eines Solvens durchgeführt. The reaction may also be carried out in the presence of an inert solvent, e.g. Acetone, / sobutyl methyl ketone, toluene, xylene, butyl acetate, methoxypropyl acetate or ethoxyethyl acetate. Preferably, however, the reaction is carried out in the absence of a solvent.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Umsetzung von (Aa) mit (Ab) unter Allophana- tisierungsbedingungen durchgeführt werden. In a preferred embodiment, the reaction of (Aa) with (Ab) can be carried out under allophanatization conditions.
Typische Katalysatoren für eine derartige Umsetzung sind Zink-organische Verbindungen, wie Zink-Acetylacetonat oder Zink-2-ethylcaproat, oder einer Tetraalkylammonium-Verbindung, wie N,N,N-Trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium hydroxid oder wie N,N,N-Trimethyl-N-2-hydroxy- propylammonium 2-ethylhexanoat, oder Zinn-organischen Verbindungen, wie Dibutylzinn dilau- rat. Typical catalysts for such a reaction are organozinc compounds, such as zinc acetylacetonate or zinc 2-ethylcaproate, or a tetraalkylammonium compound, such as N, N, N-trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium hydroxide or N, N, N-trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium 2-ethylhexanoate, or organotin compounds such as dibutyltin dilaurate.
Als Katalysatoren diesen bevorzugt Wismut-, Zink- und/oder Titan-haltige Verbindungen, bevorzugt einer Wismut- und/oder Titan-haltigen Verbindung und besonders bevorzugt einer einer Wismut-haltigen Verbindung. As catalysts these preferably bismuth, zinc and / or titanium-containing compounds, preferably a bismuth and / or titanium-containing compound and more preferably a bismuth-containing compound.
Als Zink- und Wismutverbindungen kommen dabei solche in Betracht, in denen folgende Anio- nen eingesetzt werden: F", CI", CIO", CI03 ", CI04 ", Br", J", J03 ", CN", OCN", N02 ", N03 ", HC03 ~ , CO,2", S2-, SH-, HSCV, SO,2", HS04-, S04 2", S202 2-, S204 2-, S205 2-, S206 2-, S207 2-, S208 2-, H2P02-, H2P04-, HP04 2", P04 3", P207 4-, (OCnH2n+1)-, (CnH^O,)", (CnH2n_302)- sowie (Cn+iH2n_ 204)2", wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. Bevorzugt sind dabei die Carboxylate, bei denen das Anion den Formeln (CnH2n_102)" sowie (Cn+iH2n_204)2" mit n gleich 1 bis 20, gehorcht. Besonders bevorzugte Salze weisen als Anionen Monocarboxylate der allgemeinen Formel (CnH2n_102)" auf, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. Hierbei sind insbesondere zu erwähnen Format, Acetat, Propionat, Hexanoat, Neodekanoat und 2-Ethylhexanoat. Suitable zinc and bismuth compounds are those in which the following anions are used: F " , CI " , CIO " , CIO 3 " , CIO 4 " , Br " , J " , J0 3 " , CN " , OCN " , NO 2 " , NO 3 " , HCO 3 - , CO, 2" , S 2 -, SH-, HSCV, SO, 2 " , HSO 4 -, SO 4 2" , S 2 O 2 2 -, S 2 0 4 2 -, S 2 0 5 2 -, S 2 0 6 2 -, S 2 0 7 2 -, S 2 0 8 2 -, H 2 P0 2 -, H 2 P0 4 -, HP0 4 2 " , P0 4 3" , P 2 0 7 4 -, (OC n H 2n + 1 ) -, (C n H ^ O,) " , (C n H 2n _ 3 0 2 ) - as well as (C n + iH 2n _ 2 0 4 ) 2 " , where n is the numbers 1 to 20. Preference is given here to the carboxylates in which the anion satisfies the formulas (C n H 2n _ 1 O 2 ) " and (C n + iH 2n _ 2 0 4 ) 2 " with n being equal to 1 to 20. Particularly preferred salts have, as anions, monocarboxylates of the general formula (C n H 2n _ 1 O 2 ) " , where n is the numbers 1 to 20. Particular mention should be made here of format, acetate, propionate, hexanoate, neodecanoate and 2-ethylhexanoate.
Unter den Zink-Katalysatoren sind die Zink-carboxylate bevorzugt, besonders bevorzugt solche von Carboxylaten, die mindestens sechs Kohlenstoffatome, ganz besonders bevorzugt mindestens acht Kohlenstoffatome aufweisen, insbesondere Zink-(ll)-diacetat oder Zi n k-(l I )-d ioctoat oder Zink-(ll) neodecanoat. Handelsübliche Katalysatoren sind beispielsweise Borchi® Kat 22 von OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland. Among the zinc catalysts, the zinc carboxylates are preferred, more preferably those of carboxylates having at least six carbon atoms, most preferably at least eight carbon atoms, especially zinc (II) diacetate or zinc (I) d ioctoate or zinc (II) neodecanoate. Commercially available catalysts are, for example, Borchi® Kat 22 from OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany.
Unter den Wismut-Katalysatoren sind die Wismut-carboxylate bevorzugt, besonders bevorzugt solche von Carboxylaten, die mindestens sechs Kohlenstoff atome aufweisen, insbesondere Wismut-octoate, -ethylhexanoate, -neodecanoate, oder -pivalate; beispielsweise K-KAT 348, XC-B221 ; XC-C227, XC 8203 und XK-601 von King Industries, TIB KAT 716, 716LA, 716XLA, 718, 720, 789 von TIB Chemicals und solchen von Shepherd Lausanne, sowie beispielsweise Borchi® Kat 24; 315; 320 von OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland.
Es kann sich dabei auch um Gemische verschiedener Metalle handeln, wie beispielsweise in Borchi® Kat 0245 von OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland Among the bismuth catalysts bismuth carboxylates are preferred, more preferably those of carboxylates having at least six carbon atoms, in particular bismuth octoate, -ethylhexanoate, -neodecanoate, or -pivalate; for example, K-KAT 348, XC-B221; XC-C227, XC 8203 and XK-601 from King Industries, TIB KAT 716, 716LA, 716XLA, 718, 720, 789 from TIB Chemicals and those from Shepherd Lausanne, and, for example, Borchi® Kat 24; 315; 320 from OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany. These may also be mixtures of different metals, as for example in Borchi® Kat 0245 from OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany
Unter den Titanverbindungen sind die Titan tetra-alkoholate Ti(OR)4 bevorzugt, besonders be- vorzugt solche von Alkoholen ROH mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, /so-Butanol, se/ -Buta-nol, ie/f-Butanol, n- Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, bevorzugt sind Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n- Butanol, ie f-Butanol, besonders bevorzugt sind iso-Pro-panol und n-Butanol. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden solche Verbindungen eingesetzt, wie in der WO 00/39183, S.4, Z. 3 bis S. 10, Z. 19 beschrieben, deren Offenbarung hiermit Bestandteil der vorliegenden Schrift sei. Besonders bevorzugt sind unter diesen solche Verbindungen, die als Aufbaukomponenten mindestens ein Allophanatgruppen aufweisendes, (cyclo)aliphatisches Isocyanat und mindestens ein Hydroxyalkyl(meth)acrylat aufweisen, ganz besonders bevorzugt die Produkt Nr. 1 bis 9 in Tabelle 1 auf S. 24 der WO 00/39183. Among the titanium compounds, the titanium tetra-alcoholates Ti (OR) 4 are preferred, more preferably those of alcohols ROH having 1 to 8 carbon atoms, for example, methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, etc. Butanol, se / butenol, ie / f-butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, are preferably methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, ie f- Butanol, particularly preferred are iso-Pro-panol and n-butanol. In a further preferred embodiment, such compounds are used, as described in WO 00/39183, p. 4, Z. 3 to p. 10, Z. 19, the disclosure of which is herewith part of the present document. Particularly preferred among these are those compounds which have as structural components at least one (cyclo) aliphatic isocyanate containing allophanate groups and at least one hydroxyalkyl (meth) acrylate, very particularly preferably the product Nos. 1 to 9 in Table 1 on page 24 of WO 00/39183.
Wasserdispergierbare Verbindung (B) Water-dispersible compound (B)
Die Verbindung (B) weist erfindungsgemäß mindestens zwei Mercaptogruppen auf, beispiels- weise zwei bis sechs, bevorzugt zwei bis vier und besonders bevorzugt drei bis vier. According to the invention, the compound (B) has at least two mercapto groups, for example two to six, preferably two to four and particularly preferably three to four.
Als Mercaptogruppen werden erfindungsgemäß -SH Gruppen verstanden, besonders solche, die an tertiäre Kohlenstoffatome, Methingruppen oder Methylengruppen gebunden sind, besonders bevorzugt solche, die an Methylengruppen gebunden sind. Suitable mercapto groups according to the invention are -SH groups, especially those which are bonded to tertiary carbon atoms, methine groups or methylene groups, particularly preferably those which are bonded to methylene groups.
Bevorzugte Verbindungen (B) besitzen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von mindestens 750 g/mol, bevorzugt mindestens 1000 g/mol, besonders bevorzugt mindestens Preferred compounds (B) have a number average molecular weight M n of at least 750 g / mol, preferably at least 1000 g / mol, more preferably at least
1250 g/mol und ganz besonders bevorzugt mindestens 1500 g/mol. In der Regel sollte ein Molekulargewicht Mn von 5000 g/mol nicht überschritten werden, bevorzugt nicht mehr als 4500, besonders bevorzugt nicht mehr als 4000, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3500 und insbesondere nicht mehr als 3000 g/mol. 1250 g / mol and most preferably at least 1500 g / mol. As a rule, a molecular weight M n of 5000 g / mol should not be exceeded, preferably not more than 4500, particularly preferably not more than 4000, very particularly preferably not more than 3500 and in particular not more than 3000 g / mol.
Durch das angegebene Molekulargewicht ist es möglich, den typischen Geruch der Mercapto- Verbindungen so gering wie möglich zu halten. The molecular weight indicated makes it possible to keep the typical odor of the mercapto compounds as low as possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verbindung (B) um ein wasser- dispergierbares und mercaptogruppenhaltiges Polyurethan, aufgebaut aus den Komponenten (Ba) mindestens ein organisches aliphatisches oder cycloaliphatisches Di- oder Polyisocyanat, (Bc) optional mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen,
(Bg) mindestens einer Verbindung, die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens eine dispergieraktive Gruppe aufweist, In a preferred embodiment, the compound (B) is a water-dispersible and mercapto-containing polyurethane, composed of the components (Ba) at least one organic aliphatic or cycloaliphatic di- or polyisocyanate, (Bc) optionally at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups, (Bg) at least one compound which has at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive-active group,
(Be) optional mindestens eine Verbindung mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven(Be) optionally at least one compound with exactly one isocyanate-reactive
Gruppe und Group and
(Bf) mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei Mercaptogruppen. (Bf) at least one compound having at least two mercapto groups.
Bei den Verbindungen (Ba) kann es sich prinzipiell um die gleichen Verbindungen handeln, wie sie oben unter den Verbindungen (Aa) aufgeführt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verbindung (Ba) um monomere Diisocyanate, besonders bevorzugt um Hexamethylendiisocyanat, 1 ,3-Bis(isocyanatomethyl)- cyclo-hexan, Isophorondiisocyanat und 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan, ganz besonders bevorzugt um Isophorondiisocyanat. Bei der optionalen Verbindung (Bc) handelt es sich um mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, bevorzugt 2 bis 6, besonders bevorzugt 2 bis 4, ganz besonders bevorzugt 2 bis 3 und insbesondere genau 2 gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen. Dabei kann es sich prinzipiell um die gleichen Verbindungen handeln, wie oben unter (Ac) aufgeführt. The compounds (Ba) may in principle be the same compounds as listed above under the compounds (Aa). In a preferred embodiment, the compound (Ba) is monomeric diisocyanates, particularly preferably hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate and 4,4'- or 2,4'-di ( isocyanatocyclohexyl) methane, most preferably isophorone diisocyanate. The optional compound (Bc) is at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups, preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, most preferably 2 to 3 and especially exactly 2 isocyanate-reactive groups. These may in principle be the same compounds as listed above under (Ac).
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Verbindungen (Bc) um aliphatische oder cycloaliphatische Diole mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Ethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,1 -Dimethylethan-1 ,2-diol, 2-Butyl-2-ethyl-1 ,3-Propandiol,In a preferred embodiment, the compounds (Bc) are aliphatic or cycloaliphatic diols having 2 to 20 carbon atoms, for example ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diol , 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol,
2-Ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-Propandiol, Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäureneopen- tylglykolester, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,10-Dekandiol, Bis-(4-hydroxycy- clohexan)isopropyliden, Tetramethylcyclobutandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Cyclo- octandiol, Norbornandiol, Pinandiol, Decalindiol, 2-Ethyl-1 ,3-Hexandiol, 2,4-Diethyl-oktan-1 ,3- diol, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Poly-THF mit einer Molmasse zwischen 162 und 2000, Poly-1 ,2- propandiol oder Poly-1 ,3-propandiol mit einer Molmasse zwischen 134 und 1 178 oder Polyethy- lenglykol mit einer Molmasse zwischen 106 und 2000. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Verbindungen (Bc) um Polyesterdiole mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn unter 3000 g/mol, bevorzugt unter 2500 g/mol und besonders bevorzugt unter 2000 g/mol. 2-ethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, bis (4-hydroxycyclohexane) isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, cyclooctanediol, norbornanediol, pinanediol, decalindiol, 2-ethyl-1,3 Hexanediol, 2,4-diethyl-octane-1,3-diol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,1,1,2,2,3,4-cyclohexanedimethanol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, poly-THF having a molecular weight between 162 and 2000, poly-1, 2-propanediol or poly-1, 3-propanediol having a molecular weight between 134 and 1 178th or polyethylene glycol having a molecular weight between 106 and 2000. In a further preferred embodiment, the compounds (Bc) are polyester diols having a number average molecular weight M n of less than 3000 g / mol, preferably less than 2500 g / mol and more preferably less than 2000 g / mol.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen Polyesterdiolen um Reaktionsprodukte von aliphatischen oder cycloaliphatischen, bevorzugt aliphatischen Dicarbonsäuren mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Diolen.
Beispiele für Dicarbonsäuren sind Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Seba- cinsäure, Dodekandisäure, Azelainsäure, 1 ,4-Cyclohexandicarbonsäure oder Tetrahydrophthal- säure, Korksäure, Azelainsäure, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhyd- rid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, sowie veresterbare De- rivate, wie Anhydride oder Dialkylester, beispielsweise Ci-C4-Alkylester, bevorzugt Methyl-, Ethyl- oder n-Butylester, der genannten Säuren eingesetzt werden. Bevorzugt sind Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel HOOC-(CH2)y-COOH, wobei y eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist, besonders bevorzugt Bernsteinsäure, Adipinsäure, Se- bacinsäure und Dodecandicarbonsäure. These polyester diols are particularly preferably reaction products of aliphatic or cycloaliphatic, preferably aliphatic, dicarboxylic acids with aliphatic or cycloaliphatic diols. Examples of dicarboxylic acids are oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, azelaic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid or tetrahydrophthalic acid, suberic acid, azelaic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, and esterifiable derivatives, such as anhydrides or dialkyl esters, for example C 1 -C 4 -alkyl esters, preferably methyl, ethyl or n-butyl esters, of the acids mentioned are used. Preference is given to dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2) y -COOH, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, particularly preferably succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid.
Beispiele für Diole sind Ethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,1 -Dimethylethan-1 ,2- diol, 2-Butyl-2-ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-Propandiol, Neopen- tylglykol, Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,10-Dekandiol, Bis-(4-hydroxycyclohexan)isopropyliden, Tetramethylcyclobutandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Cyclooctandiol, Norbornandiol, Pinandiol, Decalindiol, 2-Ethyl- 1 ,3-Hexandiol, 2,4-Diethyl-oktan-1 ,3-diol, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol. Examples of diols are ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diol, 2-butyl-2-ethyl-1, 3-propanediol, 2-ethyl-1, 3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, bis- (4-hydroxycyclohexane) isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, cyclooctanediol, norbornanediol, pinanediol, decalindiol, 2-ethyl-1, 3-hexanediol, 2,4-diethyl-octane 1, 3-diol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1, 1, 1, 2, 1, 3 and 1, 4-cyclohexanedimethanol, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-cyclohexanediol.
Bei der mindestens einen Verbindung (Bg), die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens eine dispergieraktive Gruppe aufweist, kann es sich prinzipiell um die gleichen Gruppen handeln, wie oben unter (Ag) aufgeführt, bevorzugt wie unter (Ag1 ) aufgeführt. The at least one compound (Bg) which has at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersively active group may in principle be the same groups as listed above under (Ag), preferably as listed under (Ag1).
Zusätzlich zu den unter (Ag1 ) aufgeführten Verbindungen kann es sich bei der Verbindung (Bg) auch um solche Verbindungen handeln, die mehr als eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und genau eine Gruppe DG aufweisen. In addition to the compounds listed under (Ag1), the compound (Bg) may also be those compounds which have more than one isocyanate-reactive group and exactly one group DG.
Beispiele für letztere sind Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure und Trimethylolessig- säure, bevorzugt sind Dimethylolpropionsäure und Dimethylolbuttersäure und besonders bevor- zugt ist Dimethylolpropionsäure. Examples of the latter are dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid and trimethylolacetic acid, preference is given to dimethylolpropionic acid and dimethylolbutyric acid and dimethylolpropionic acid is particularly preferred.
Bevorzugte Verbindungen (Bg) sind Hydroxyessigsäure, Milchsäure, 3-Hydroxypropionsäure, Hydroxypivalinsäure, Mercaptoessigsäure, Mercaptopropionsäure, Glycin, Iminodiessigsäure, Sarkosin, Alanin, ß-Alanin, Hydroxethansulfonsäure, Hydroxypropansulfonsäure, Taurin, Ami- nopropansulfonsäure, N-alkylierte oder N-cycloalkylierte Aminopropan- oder -ethansulfon- säuren, beispielsweise N-Cyclohexylaminoethansulfonsäure oder N-Cyclohexylaminopropan- sulfon-säure, sowie Dimethylolpropionsäure. Preferred compounds (Bg) are hydroxyacetic acid, lactic acid, 3-hydroxypropionic acid, hydroxypivalic acid, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, glycine, iminodiacetic acid, sarcosine, alanine, β-alanine, hydroxethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, taurine, aminopropanesulfonic acid, N-alkylated or N-cycloalkylated aminopropane or ethanesulfonic acids, for example N-cyclohexylaminoethanesulfonic acid or N-cyclohexylaminopropanesulfonic acid, and dimethylolpropionic acid.
Besonders bevorzugt ist die Verbindung (Bg) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dime- thylolpropionsäure, Hydroxypivalinsäure, Glykolsäure und Thioglykolsäure.
Bei der optionalen, mindestens einen Verbindung (Be) mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe kann es sich prinzipiell um solche Verbindungen handeln, wie oben unter (Ae) aufgeführt. Bevorzugt handelt es sich bei der Verbindung (Be) um Alkanole mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 12, besonders bevorzugt 1 bis 6, ganz besonders bevorzugt 1 bis 4 und insbesondere 1 bis 2 Kohlenstoffatomen. The compound (Bg) is particularly preferably selected from the group consisting of dimethylolpropionic acid, hydroxypivalic acid, glycolic acid and thioglycolic acid. In the optional, at least one compound (Be) with exactly one isocyanate-reactive group may in principle be such compounds, as listed above under (Ae). The compound (Be) is preferably alkanols having 1 to 20, preferably 1 to 12, particularly preferably 1 to 6, very particularly preferably 1 to 4 and in particular 1 to 2 carbon atoms.
Besonders bevorzugt handelt es sich um Methanol, Ethanol, /so-Propanol, n-Propanol, n-Bu- tanol, /so-Butanol, se/ -Butanol, feri-Butanol, ganz besonders bevorzugt um Methanol, Ethanol oder n-Butanol und insbesondere um Methanol. Particularly preferred are methanol, ethanol, / so-propanol, n-propanol, n-butanol, / so-butanol, se / butanol, feri-butanol, very particularly preferably methanol, ethanol or n-butanol and especially to methanol.
Bei der mindestens einen Verbindung (Bf) handelt es sich um Verbindungen mit mindestens zwei, beispielsweise zwei bis sechs, bevorzugt zwei bis fünf, besonders bevorzugt zwei bis vier Mercaptogruppen. The at least one compound (Bf) is a compound having at least two, for example two to six, preferably two to five, particularly preferably two to four mercapto groups.
Denkbar sind Verbindungen (Bf) mit mindestens einer, bevorzugt genau einer Hydroxy- primären oder sekundären Aminogruppe und mindestens zwei Mercaptogruppen. Bevorzugt sind allerdings Verbindungen (Bf), die ausschließlich Mercaptogruppen als reaktive Gruppen enthalten. Conceivable compounds (Bf) with at least one, preferably exactly one hydroxyl primary or secondary amino group and at least two mercapto groups. However, preference is given to compounds (Bf) which contain only mercapto groups as reactive groups.
Beispiele für derartige Verbindungen sind Di-, Tri- und Polymercaptoalkane. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Verbindungen (Bf) um Umsetzungsprodukte von Alkoholen mit der entsprechenden gewünschten Funktionalität mit 2-Mer- captoessigsäure oder 3-Mercaptopropionsäure bzw. deren Derivate. Examples of such compounds are di-, tri- and Polymercaptoalkane. In a preferred embodiment, the compounds (Bf) are reaction products of alcohols having the corresponding desired functionality with 2-mercaptoacetic acid or 3-mercaptopropionic acid or derivatives thereof.
Um also Dimercaptane zu erhalten werden entsprechend Diole eingesetzt, für Trimercaptane Triole usw. In order to obtain dimercaptans, diols are used accordingly, for trimercaptans triols, etc.
Beispiele für derartige entsprechend funktionelle Alkohole sind unter den Verbindungen (Ac) aufgeführt. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Alkoholen um 1 ,2-Propandiol, Ethylenglykol, 2,2-Dimethyl- 1 ,2-Ethandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Butandiol, 1 ,3-Butandiol, 1 ,4-Butandiol, 3-Methylpentan-1 ,5- diol, 2-Ethylhexan-1 ,3-diol, 2,4-Diethyloctan-1 ,3-diol, 1 ,6-Hexandiol, Poly-THF mit einer Molmasse zwischen 162 und 2000, Poly-1 ,3-propandiol mit einer Molmasse zwischen 134 und 1 178, Poly-1 ,2-propandiol mit einer Molmasse zwischen 134 und 898, Polyethylenglykol mit einer Molmasse zwischen 106 und 458, Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäureneopentylglyko- lester, 2-Ethyl-1 ,3-Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-Propandiol, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1 ,1 -, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Trimethylol- butan, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Neopentylglykol, Pentaerythrit, Glycerin, Ditrimethy-
lolpropan, Dipentaerythrit, Sorbit, Mannit, Diglycerol, Threit, Erythrit, Adonit (Ribit), Arabit (Lyxit), Xylit, Dulcit (Galactit), Maltit oder Isomalt, die optional wie oben beschrieben alkoxyliert sein können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Verbindungen (Bf) um Verbindungen der Formel Examples of such correspondingly functional alcohols are listed under the compounds (Ac). These alcohols are preferably 1,2-propanediol, ethylene glycol, 2,2-dimethyl-1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4. Butanediol, 3-methylpentane-1, 5-diol, 2-ethylhexane-1, 3-diol, 2,4-diethyloctane-1, 3-diol, 1, 6-hexanediol, poly-THF having a molecular weight between 162 and 2000 , Poly-1, 3-propanediol with a molecular weight between 134 and 1 178, poly-1, 2-propanediol with a molecular weight between 134 and 898, polyethylene glycol having a molecular weight between 106 and 458, neopentyl glycol, hydroxypivalates neopentylglyk- lester, 2-ethyl -1, 3-propanediol, 2-methyl-1, 3-propanediol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1, 1, 1, 2, 1, 3 and 1, 4-cyclohexanedimethanol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, neopentyl glycol, pentaerythritol, glycerol, ditrimethyl lolpropane, dipentaerythritol, sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (ribitol), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol or isomalt, which may optionally be alkoxylated as described above. In a particularly preferred embodiment, the compounds (Bf) are compounds of the formula
worin wherein
R1 , R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen d- bis C4-Alkylrest, R 1 , R 2 are each independently hydrogen or a C 1 to C 4 alkyl radical,
R4 Methylen oder 1 ,2-Ethylen, k, I , m, q, jeweils unabhängig voneinander Null oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt Null oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 4 und besonders bevorzugt Null oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 3, jedes Yi für i = 1 bis k, 1 bis I, 1 bis m und 1 bis q, unabhängig voneinander ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus -CH2-CH2-0-, -CH2-CH(CH3)-0-, -CH(CH3)-CH2-0-, -CH2-C(CH3)2-0-, -C(CH3)2-CH2-0-, -CH2-CHVin-0-, -CHVin-CH2-0-, -CH2-CHPh-0- und -CHPh-CH2-0-, bevorzugt aus der Gruppe -CH2-CH2-0-, -CH2-CH(CH3)-0- und R 4 is methylene or 1, 2-ethylene, k, I, m, q, each independently zero or a positive integer from 1 to 5, preferably zero or a positive integer from 1 to 4 and particularly preferably zero or a positive integer from 1 to 3, each Yi for i = 1 to k, 1 to I, 1 to m and 1 to q, independently selected from the group consisting of -CH 2 -CH 2 -O-, -CH 2 -CH (CH 3 ) -O-, -CH (CH 3 ) -CH 2 -O-, -CH 2 -C (CH 3 ) 2 -O-, -C (CH 3 ) 2 -CH 2 -O -, CH 2 -CHVin-O-, -CHVin-CH 2 -0-, -CH 2 -CHPh-O- and -CHPh-CH 2 -O-, preferably from the group -CH 2 -CH 2 -O -, CH 2 -CH (CH 3 ) -O- and
-CH(CH3)-CH2-0-, und besonders bevorzugt -CH2-CH2-0- worin Ph für Phenyl und Vin für Vinyl steht. -CH (CH 3 ) -CH 2 -O-, and more preferably -CH 2 -CH 2 -O- wherein Ph is phenyl and Vin is vinyl.
Ganz besonders bevorzugt sind Verbindungen (Bf) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pentaerythritoltetra-(3-mercaptopropionat) (PETMP), Ethylenglykoldi-(3-mercaptopropionat) (GDMP), Trimethylolpropan tri-(3-mercaptopropionat) (TMPMP), Trimethylolpropan trimercap- toacetat (TMPMA), Pentaerythritol tetramercaptoacetat (PETMA), 3-Mercaptopropionsäureester
von Poly-1 ,2-propylenglykol der Molmasse 500 bis 2500 g/mol oder 3-Mercaptopropionsäure- ester von ethoxyliertem Trimethylpropan der Molmasse bis zu 1500 g/mol. Very particular preference is given to compounds (Bf) selected from the group consisting of pentaerythritol tetra- (3-mercaptopropionate) (PETMP), ethylene glycol di (3-mercaptopropionate) (GDMP), trimethylolpropane tri- (3-mercaptopropionate) (TMPMP), trimethylolpropane trimercap - toacetate (TMPMA), pentaerythritol tetramercaptoacetate (PETMA), 3-mercaptopropionic acid ester of poly-1, 2-propylene glycol of molecular weight 500 to 2500 g / mol or 3-mercaptopropionic acid ester of ethoxylated trimethylolpropane of molecular weight up to 1500 g / mol.
Die Herstellung der Polyurethane (B) erfolgt analog wie die der Polyurethane (A). Die Säure- gruppen in den Polyurethanen (B) können zur Herstellung der Dispersion, falls es sich nicht schon um Salze handelt, teilweise oder vollständig neutralisiert, bevorzugt mit Alkalisalzen, Ammoniak oder Aminen, bevorzugt tertiären Aminen. The polyurethanes (B) are prepared analogously to those of the polyurethanes (A). The acid groups in the polyurethanes (B) can be partially or completely neutralized, preferably with alkali metal salts, ammonia or amines, preferably tertiary amines, to prepare the dispersion, if they are not already salts.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen werden die Polyurethane (A) und (B) entweder getrennt voneinander als wäßrige Dispersionen hergestellt und anschließend diese wäßrigen Dispersionen miteinander vermischt oder es wird eines der Polyurethane (A) oder (B) als wäßrige Dispersion hergestellt und das andere in diese so erhaltene wäßrige Dispersion eingemischt. Im sogenannten "Präpolymer-Mischverfahren" wird zunächst ein Präpolymer aus den Komponenten (Aa) bis (Ag) bzw. (Ba) bis (Bf) hergestellt. Dies kann, falls erforderlich, in einem mit Wasser mischbaren und bei Normaldruck unter 100°C siedenden Lösungsmittel, bevorzugt Aceton, Ethylmethylketon oder Diethylketon, erfolgen, Das Präpolymer wird zuerst in Wasser dispergiert und optional gleichzeitig und/oder anschließend durch Reaktion der Isocyanat- Gruppen mit Aminen, die mehr als 2 gegenüber Isocyanaten reaktive Aminogruppen tragen, vernetzt oder mit Aminen die 2 gegenüber Isocyanaten reaktive Aminogruppen tragen, kettenverlängert. Eine Kettenverlängerung findet auch dann statt, wenn kein Amin zugesetzt wird. In diesem Fall werden überschüssige Isocyanatgruppen zu Amingruppen hydrolysiert, die mit noch verbliebenen Isocyanatgruppen der Präpolymere unter Kettenverlängerung abreagieren. To prepare the dispersions according to the invention, the polyurethanes (A) and (B) are prepared either separately from one another as aqueous dispersions and then these aqueous dispersions are mixed together or one of the polyurethanes (A) or (B) is prepared as an aqueous dispersion and the other in mixed in this aqueous dispersion thus obtained. In the so-called "prepolymer mixing process", first a prepolymer of the components (Aa) to (Ag) or (Ba) to (Bf) is prepared. This may, if necessary, be carried out in a water-miscible and boiling under normal pressure below 100 ° C solvent, preferably acetone, ethyl methyl ketone or diethyl ketone. The prepolymer is first dispersed in water and optionally simultaneously and / or subsequently by reaction of the isocyanate groups with amines which carry more than 2 isocyanate-reactive amino groups, crosslinked or with amines carry the 2 isocyanate-reactive amino groups, chain-extended. Chain extension also occurs when no amine is added. In this case, excess isocyanate groups are hydrolyzed to amine groups, which react with remaining isocyanate groups of the prepolymers with chain extension.
Die mittlere Teilchengröße (z-Mittelwert), gemessen mittels dynamischer Lichtstreuung mit dem Malvern® Autosizer 2 C, der erfindungsgemäß hergestellten Dispersionen beträgt im allgemeinen <200 nm, bevorzugt <150 nm und besonders bevorzugt < 100 nm. Die Dispersionen haben im allgemeinen einen Feststoffgehalt von 10 bis 75, bevorzugt von 20 bis 65 Gew.-% und eine Viskosität von 10 bis 500 m Pas (gemessen bei einer Temperatur von 20°C und einer Schergeschwindigkeit von 250 s_1. The average particle size (z average), measured by means of dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, of the dispersions prepared according to the invention is generally <200 nm, preferably <150 nm and particularly preferably <100 nm. The dispersions generally have a solids content from 10 to 75, preferably from 20 to 65 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 m Pas (measured at a temperature of 20 ° C and a shear rate of 250 s _1 .
Für manche Anwendungen kann es sinnvoll sein, die Dispersionen auf einen anderen, bevor- zugt einen niedrigeren, Feststoffgehalt einzustellen, beispielsweise durch Verdünnung. For some applications it may be useful to adjust the dispersions to another, preferably a lower, solids content, for example by dilution.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen der Polyurethane können verwendet werden zur Beschichtung von verschiedenen Substraten, wie z. B. Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Textil, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralische Baustoffe, Me- talle oder beschichtete Metalle. The aqueous dispersions of the polyurethanes according to the invention can be used for coating various substrates, such as. As wood, wood veneer, paper, cardboard, cardboard, textile, leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, metals or coated metals.
Bei einer Verwendung in Beschichtungsmitteln können die erfindungsgemäßen Polyurethane insbesondere in Grundierungen, Füllern, pigmentierten Decklacken und Klarlacken im Bereich
Autoreparatur- oder Großfahrzeuglackierung eingesetzt werden. Besonders geeignet sind solche Beschichtungsmittel für Anwendungen, in denen eine besonders hohe Applikationssicherheit, Außenwitterungsbeständigkeit, Optik, Lösemittel-, Chemikalien- und Wasserfestigkeit gefordert werden, wie in der Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung. When used in coating compositions, the polyurethanes according to the invention can be used in particular in primers, fillers, pigmented topcoats and clearcoats in the field Car repair or large vehicle paint can be used. Particularly suitable are those coating compositions for applications in which a particularly high application safety, outdoor weather resistance, optics, solvent, chemical and water resistance are required, such as in the car repair and large vehicle painting.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen eignen sich zum Beschichten von Substraten wie Holz, Papier, Textil, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralischen Baustoffen, wie Zement-Form-steine und Faserzementplatten, oder Metallen oder beschichteten Metallen, bevorzugt von Kunststoffen oder Metallen, insbesondere in Form von Folien, beson- ders bevorzugt Metallen. The coating compositions according to the invention are suitable for coating substrates such as wood, paper, textile, leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, such as cement molded bricks and fiber cement boards, or metals or coated metals, preferably of plastics or metals, in particular in the form of films, more preferably metals.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen eignen sich als oder in Außenbeschichtungen, also solche Anwendungen, die dem Tageslicht ausgesetzt sind, bevorzugt von Gebäudeteilen, Innenbeschichtungen, Beschichtungen auf Fahrzeugen und Flugzeugen. Insbesondere werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen als oder in Automobilklar- und -decklacke(n) eingesetzt. Weitere bevorzugte Einsatzgebiete sind Can-Coating und Coil-Coating. The coating compositions of the invention are suitable as or in exterior coatings, ie those applications that are exposed to daylight, preferably of building parts, interior coatings, coatings on vehicles and aircraft. In particular, the coating compositions of the invention are used as or in automotive clearcoat and topcoat (s). Further preferred fields of use are can-coating and coil-coating.
Besonders eignen sie sich als Grundierungen, Füller, pigmentierte Decklacke und Klarlacke im Bereich Industrie-, Holz-, Auto-, insbesondere OEM- Lackierung, oder Dekolackierung einge- setzt werden. Ganz besonders geeignet sind die Beschichtungsmittel für Anwendungen, in denen eine besonders hohe Applikationssicherheit, Außenwitterungsbeständigkeit, Optik, Kratzbeständigkeit, Lösemittel- und/oder Chemikalienbeständigkeit gefordert werden. They are particularly suitable as primers, fillers, pigmented topcoats and clearcoats in the field of industrial, wood, automotive, in particular OEM paintwork, or decorative paintwork. Especially suitable are the coating compositions for applications in which a particularly high application safety, outdoor weathering resistance, appearance, scratch resistance, solvent and / or chemical resistance are required.
Weiterhin können die strahlungshärtbaren Beschichtungsmassen optional mindestens einen Photoinitiator und/oder optional weitere lacktypische Additive enthalten. Furthermore, the radiation-curable coating compositions may optionally contain at least one photoinitiator and / or optionally further typical lacquer additives.
Photoinitiatoren können beispielsweise dem Fachmann bekannte Photoinitiatoren sein, z.B. solche in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 oder in K. K. Dietli- ker, Chemistry and Technology of UV- and EB-Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P. K. T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London, genannten. Photoinitiators may be, for example, photoinitiators known to those skilled in the art, e.g. those in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 or in K.K. Dieterker, Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P.K.T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London.
In Betracht kommen z.B. Mono- oder Bisacylphosphinoxide, wie sie z.B. in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 oder EP-A 615 980 beschrieben sind, beispielsweise 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Lucirin® TPO der BASF AG), Ethyl-2,4,6-tri- methylbenzoylphenylphosphinat (Lucirin® TPO L der BASF AG), Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)- phenylphosphinoxid (Irgacure® 819 der Firma Ciba Spezialitätenchemie), Benzophenone, Hyd- roxyacetophenone, Phenylglyoxylsäure und ihre Derivate oder Gemische dieser Photoinitiatoren. Als Beispiele seien genannt Benzophenon, Acetophenon, Acetonaphthochinon, Methyl- ethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, α-Phenylbutyrophenon, p-Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, 4-Morpholinodeoxybenzoin, p-Diacetylbenzol, 4-Aminobenzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, ß-Methylanthrachinon, feri-Butylanthrachinon, Anthrachinoncarbonysäureester, Benzaldehyd, α-Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphe- nanthren, 10-Thioxanthenon, 3-Acetylphenanthren, 3-Acetylindol, 9-Fluorenon, 1 -lndanon,
1 ,3,4-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-οη, Xanthen-9-οη, 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethyl- thioxanthon, 2,4-Di-/sopropylthioxanthon, 2,4-Dichlorthioxanthon, Benzoin, Benzoin-/sobutyl- ether, Chloroxanthenon, Benzoin-tetrahydropyranylether, Benzoin-methylether, Benzoinethyl- ether, Benzoin-butylether, Benzoin-Zsopropylether, 7-H-Benzoin-methylether, Benz[de]an- thracen-7-οη, 1 -Naphthaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, 4-Phenylben-zophenon, 4-Chlorbenzophenon, Michlers Keton, 1 -Acetonaphthon, 2-Acetonaphthon, 1 -Benzoylcyclo- hexan-1 -ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1 ,1 -Dichloracetophenon, 1 -Hydroxyacetophenon, Aceto- phenondimethylketal, o-Methoxybenzophenon, Triphenylphosphin, Suitable examples include mono- or Bisacylphosphinoxide, as described for example in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 or EP-A 615 980, for example, 2.4 , 6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Lucirin® TPO from BASF AG), ethyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate (Lucirin® TPO L from BASF AG), bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (Irgacure® 819 from Ciba Spezialitätenchemie), benzophenones, hydroxyacetophenones, phenylglyoxylic acid and its derivatives or mixtures of these photoinitiators. Examples which may be mentioned are benzophenone, acetophenone, acetonaphthoquinone, methyl ethyl ketone, valerophenone, hexanophenone, α-phenylbutyrophenone, p-morpholinopropiophenone, dibenzosuberone, 4-morpholinobenzophenone, 4-morpholinodeoxybenzoin, p-diacetylbenzene, 4-aminobenzophenone, 4'-methoxyacetophenone, β Methyl anthraquinone, ferric butyl anthraquinone, anthraquinone carboxylic acid esters, benzaldehyde, α-tetralone, 9-acetylphenanthrene, 2-acetylphenanthrene, 10-thioxanthenone, 3-acetylphenanthrene, 3-acetylindole, 9-fluorenone, 1-indanone, 1, 3,4-triacetylbenzene, thioxanthen-9-one, xanthen-9-one, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-di- / sopropylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, benzoin , Benzoin / sobutyl ether, chloroxanthenone, benzoin tetrahydropyranyl ether, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin butyl ether, benzoin zsopropyl ether, 7-H-benzoin methyl ether, benz [de] anthracencene-7-one, 1-naphthaldehyde, 4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone, 4-phenylbenzophenone, 4-chlorobenzophenone, Michler's ketone, 1-acetonaphthone, 2-acetonaphthone, 1-benzoylcyclohexan-1-ol, 2-hydroxy 2,2-dimethylacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, 1-hydroxyacetophenone, acetophenone dimethyl ketal, o-methoxybenzophenone, triphenylphosphine,
Tri-o-Tolylphosphin, Benz[a]anthracen-7,12-dion, 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzilketale, wie Benzildimethylketal, 2-Methyl-1 -[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on, Anthrachinone wie 2-Methylanthrachinon, 2-Ethylanthrachinon, 2-feri-Butylanthrachinon, 1 -Chloranthrachinon, 2-Amylanthrachinon und 2,3-Butandion. Geeignet sind auch nicht- oder wenig vergilbende Photoinitiatoren vom Phenylglyoxalsäu- reestertyp, wie in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 oder WO 98/33761 beschrieben. Tri-o-tolylphosphine, benz [a] anthracene-7,12-dione, 2,2-diethoxyacetophenone, benzil ketals such as benzil dimethyl ketal, 2-methyl-1 - [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1 - on, anthraquinones such as 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-feri-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2-amylanthraquinone and 2,3-butanedione. Also suitable are non-yellowing or slightly yellowing photoinitiators of the phenylglyoxalic acid ester type, as described in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 or WO 98/33761.
Bevorzugt unter diesen Photoinitiatoren sind 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat, Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid, Benzophenon, 1 -Benzoylcyclohexan-1 -ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon und 2,2-Di- methoxy-2-phenylacetophenon. Preferred among these photoinitiators are 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, ethyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, benzophenone, 1-benzoylcyclohexan-1-ol, 2-hydroxy -2,2-dimethylacetophenone and 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone.
Als weitere lacktypische Additive können beispielsweise Antioxidantien, Stabilisatoren, Aktivatoren (Beschleuniger), Füllmittel, Pigmente, Farbstoffe, antistatische Agentien, Flammschutzmit- tel, Verdicker, thixotrope Agentien, oberflächenaktive Agentien, Viskositätsmodifikatoren, Plasti- fizierer oder Chelatbildner verwendet werden. As further paint-typical additives it is possible, for example, to use antioxidants, stabilizers, activators (accelerators), fillers, pigments, dyes, antistatic agents, flame retardants, thickeners, thixotropic agents, surface-active agents, viscosity modifiers, plasticizers or chelating agents.
Weiterhin können ein oder mehrere thermisch aktivierbare Initiatoren zugesetzt werden, z.B. Kaliumperoxodisulfat, Dibenzoylperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-tert.-Butylperoxid, Azobis- /so-butyronitril, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Di-/sopropylpercarbonat, feri-Butylperoktoat oder Benzpinakol, sowie beispielsweise solche thermisch aktivierbare Initiatoren, die eine Halbwertszeit bei 80 °C von mehr als 100 Stunden aufweisen, wie Di-t-Butylperoxid, Cumolhyd- roperoxid, Dicumylperoxid, t-Butylperbenzoat, silylierte Pinakole, die z. B. unter dem Handelsnamen ADDID 600 der Firma Wacker kommerziell erhältlich sind oder Hydroxylgruppen-haltige Amin-N-Oxide, wie 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-N-oxyl, 4-Hydroxy-2,2,6,6-Tetramethylpiperidin- N-oxyl etc. Furthermore, one or more thermally activatable initiators may be added, e.g. Potassium peroxodisulfate, dibenzoyl peroxide, cyclohexanone peroxide, di-tert-butyl peroxide, azobis / so-butyronitrile, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, di- / sopropylpercarbonat, feri-butyl peroctoate or benzpinacol, and for example such thermally activatable initiators having a half-life at 80 ° C of more than 100 hours, such as di-t-butyl peroxide, cumene hydrochloride, dicumyl peroxide, t-butyl perbenzoate, silylated pinacols, the z. B. commercially available under the trade name ADDID 600 from Wacker or hydroxyl-containing amine-N-oxides, such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-hydroxy-2,2,6,6- Tetramethylpiperidine N-oxyl etc.
Weitere Beispiele geeigneter Initiatoren sind in "Polymer Handbook", 2. Aufl., Wiley & Sons, New York beschrieben. Further examples of suitable initiators are described in "Polymer Handbook" 2nd ed., Wiley & Sons, New York.
Als Verdicker kommen neben radikalisch (co)polymerisierten (Co)Polymerisaten, übliche organische und anorganische Verdicker wie Hydroxymethylcellulose oder Bentonit in Betracht.
Als Chelatbildner können z.B. Ethylendiaminessigsäure und deren Salze sowie ß-Diketone verwendet werden. Suitable thickeners besides free-radically (co) polymerized (co) polymers, customary organic and inorganic thickeners such as hydroxymethylcellulose or bentonite. As chelating agents, for example, ethylenediamine-acetic acid and its salts and β-diketones can be used.
Geeignete Füllstoffe umfassen Silikate, z. B. durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid erhältli- che Silikate wie Aerosil® der Fa. Degussa, Kieselerde, Talkum, Aluminiumsilikate, Magnesiumsilikate, Calciumcarbonate etc. Suitable fillers include silicates, e.g. For example, silicates obtainable by hydrolysis of silicon tetrachloride, such as Aerosil® from Degussa, silica, talc, aluminum silicates, magnesium silicates, calcium carbonates, etc.
Geeignete Stabilisatoren umfassen typische UV-Absorber wie Oxanilide, Triazine und Benzotri- azol (letztere erhältlich als Tinuvin® -Marken der Ciba-Spezialitätenchemie) und Benzopheno- ne. Diese können allein oder zusammen mit geeigneten Radikalfängern, beispielsweise sterisch gehinderten Aminen wie 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin, 2,6-Di-tert.-butylpiperidin oder deren Derivaten, z. B. Bis-(2,2,6,6-tetra-methyl-4-piperidyl)sebacinat, eingesetzt werden. Stabilisatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die in der Zubereitung enthaltenen festen Komponenten, eingesetzt. Suitable stabilizers include typical UV absorbers such as oxanilides, triazines and benzotriazole (the latter being available as Tinuvin® grades from Ciba Specialty Chemicals) and benzophenones. These may be used alone or together with suitable radical scavengers, for example sterically hindered amines such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 2,6-di-tert-butylpiperidine or derivatives thereof, eg. B. bis (2,2,6,6-tetra-methyl-4-piperidyl) sebacinate used. Stabilizers are usually used in amounts of 0.1 to 5.0 wt .-%, based on the solid components contained in the preparation.
Es stellt einen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar, daß die Beschichtungsmassen der Viskosität nicht notwendigerweise ein Lösungsmittel enthalten müssen, beispielsweise Butylacetat, Essigester, Methoxypropylacetat, Toluol, Xylol, fluorierte Aromaten, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffgemische. It is an advantage of the present invention that the coating compositions need not necessarily contain a solvent such as butyl acetate, ethyl acetate, methoxypropyl acetate, toluene, xylene, fluorinated aromatics, aliphatic and aromatic hydrocarbon mixtures.
Bevorzugt sind daher erfindungsgemäß solche Beschichtungsmassen, die im wesentlichen frei von organischen Lösungsmitteln sind. According to the invention, therefore, preference is given to those coating compositions which are substantially free of organic solvents.
Die Beschichtung der Substrate mit den erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen erfolgt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren, wobei man eine erfindungsgemäße Be- schichtungsmasse oder eine solche enthaltend Lackformulierung auf das zu beschichtende Substrat in der gewünschten Stärke aufbringt und optional trocknet. Dieser Vorgang kann ge- wünschtenfalls ein- oder mehrfach wiederholt werden. Das Aufbringen auf das Substrat kann in bekannter Weise, z. B. durch Spritzen, Spachteln, Rakeln, Bürsten, Rollen, Walzen, Gießen, Laminieren, Hinterspritzen oder Coextrudieren erfolgen. The coating of the substrates with the coating compositions according to the invention is carried out by conventional methods known to the person skilled in the art, wherein a coating composition according to the invention or a coating formulation comprising it is applied to the substrate to be coated in the desired thickness and optionally dried. If desired, this process can be repeated once or several times. The application to the substrate can in a known manner, for. Example by spraying, filling, doctoring, brushing, rolling, rolling, pouring, lamination, injection molding or coextrusion.
Die Beschichtungsstärke liegt in der Regel in einem Bereich von etwa 3 bis 1000 g/m2 und vorzugsweise 10 bis 200 g/m2. Weiterhin wird ein Verfahren zum Beschichten von Substraten offenbart, bei dem man das eine erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse oder eine solche enthaltende Lackformulierung, optional mit weiteren lacktypischen Additiven und thermisch, chemisch oder starhlungshärtbaren Harzen versetzt, auf das Substrat aufbringt und optional trocknet, mit Elektronenstrahlen oder UV Belichtung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre oder bevorzugt unter Inertgas härtet, optio- nal bei Temperaturen bis zur Höhe der Trocknungstemperatur und anschließend bei Temperaturen bis zu 160°C, bevorzugt zwischen 60 und 160 °C, besonders bevorzugt zwischen 100 und 160 °C, thermisch behandelt.
Die Strahlungshärtung erfolgt mit energiereichem Licht, z.B. UV-Licht oder Elektronenstrahlen. Die Strahlungshärtung kann bei höheren Temperaturen erfolgen. Bevorzugt ist dabei eine Temperatur oberhalb der Tg des strahlungshärtbaren Bindemittels. Die Beschichtungsmittel können nach den unterschiedlichsten Spritzverfahren, wie z.B. Luftdruck-, Airless- oder Elektrostatik-Spritzverfahren unter Verwendung von Ein- oder Zweikomponenten-Spritzanlagen, aber auch durch Spritzen, Spachteln, Rakeln, Bürsten, Rollen, Walzen, Gießen, Laminieren, Hinterspritzen oder Coextrudieren ein- oder mehrfach appliziert werden. Die Trocknung und Aushärtung der Beschichtungen erfolgt im allgemeinen unter normalen Temperaturbedingungen, d.h. ohne Erhitzung der Beschichtung. Die erfindungsgemäßen Mischungen können jedoch auch zur Herstellung von Beschichtungen eingesetzt werden, die nach Applikation bei erhöhter Temperatur, z.B. bei 40 - 250°C, vorzugsweise 40 - 150°C und insbesondere bei 40 bis 100°C getrocknet und ausgehärtet werden. Dies ist begrenzt durch die Thermostabilität des Substrats. The coating thickness is generally in a range of about 3 to 1000 g / m 2 and preferably 10 to 200 g / m 2 . In addition, a process for coating substrates is disclosed, in which the coating composition according to the invention or a coating formulation containing it, optionally mixed with further coating-type additives and thermally, chemically or radiation-curable resins, is applied to the substrate and optionally dried with electron beams or UV exposure under oxygen-containing atmosphere or preferably under inert gas cures, optionally at temperatures up to the height of the drying temperature and then at temperatures up to 160 ° C, preferably between 60 and 160 ° C, more preferably between 100 and 160 ° C, thermally treated. The radiation curing is carried out with high-energy light, for example UV light or electron beams. The radiation curing can be carried out at higher temperatures. In this case, a temperature above the T g of the radiation-curable binder is preferred. The coating compositions can be prepared by a variety of spraying methods, such as air pressure, airless or electrostatic spraying using single- or two-component spray systems, but also by spraying, filling, doctoring, brushing, rolling, rolling, casting, lamination, back molding or Coextrusion be applied once or several times. The drying and curing of the coatings is generally carried out under normal temperature conditions, ie without heating the coating. However, the mixtures according to the invention can also be used for the production of coatings which are dried and cured after application at elevated temperature, eg at 40-250 ° C., preferably 40-150 ° C. and in particular at 40-100 ° C. This is limited by the thermal stability of the substrate.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Beschichten von Substraten offenbart, bei dem man die erfindungsgemäße Beschichutngsmasse oder solche enthaltende Lackformulierungen, optional mit thermisch härtbaren Harzen versetzt, auf das Substrat aufbringt, trocknet, und anschließend mit Elektronenstrahlen oder UV Belichtung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre oder bevorzugt unter Inertgas härtet, optional bei Temperaturen bis zur Höhe der Trocknungstemperatur. Furthermore, a process for coating substrates is disclosed, in which the inventive Beschichutngsmasse or coating formulations containing, optionally applied with thermally curable resins, applied to the substrate, dried, and then cured with electron beams or UV exposure under an oxygen-containing atmosphere or preferably under inert gas , optional at temperatures up to the height of the drying temperature.
Das Verfahren zum Beschichten von Substraten kann auch so durchgeführt werden, daß nach dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse oder Lackformulierungen zu- nächst mit Elektronenstrahlen oder UV Belichtung unter Sauerstoff oder bevorzugt unter Inertgas bestrahlt wird, um eine Vorhärtung zu erzielen, anschließend bei Temperaturen bis zu 160 °C, bevorzugt zwischen 60 und 160 °C, thermisch behandelt und anschließend mit Elektronenstrahlen oder UV Belichtung unter Sauerstoff oder bevorzugt unter Inertgas endhärtet. Optional kann, wenn mehrere Schichten des Beschichtungsmittels übereinander aufgetragen werden, nach jedem Beschichtungsvorgang eine Trocknung und/oder Strahlungshärtung erfolgen. The process for coating substrates can also be carried out so that after application of the coating composition or coating formulations according to the invention initially with electron beam or UV exposure under oxygen or preferably under inert gas is irradiated to obtain a pre-cure, then at temperatures up to 160 ° C, preferably between 60 and 160 ° C, thermally treated and then cured by electron beams or UV exposure under oxygen or preferably under inert gas. Optionally, if multiple layers of the coating composition are applied one above the other, drying and / or radiation curing may take place after each coating operation.
Als Strahlungsquellen für die Strahlungshärtung geeignet sind z.B. Quecksilber-Niederdruck- strahier, -Mitteldruckstrahler mit Hochdruckstrahler sowie Leuchtstoffröhren, Impulsstrahler, Metallhalogenidstrahler, Elektronenblitzeinrichtungen, wodurch eine Strahlungshärtung ohne Photoinitiator möglich ist, oder Excimerstrahler. Die Strahlungshärtung erfolgt durch Einwirkung energiereicher Strahlung, also UV-Strahlung oder Tageslicht, vorzugsweise Licht im Wellenlängenbereich von λ=200 bis 700 nm strahlt, besonders bevorzugt von λ=200 bis 500 nm und ganz besonders bevorzugt λ=250 bis 400 nm, oder durch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen (Elektronenstrahlung; 150 bis 300 keV). Als Strahlungsquellen dienen beispielsweise Hochdruckquecksilberdampflampen, Laser, gepulste Lampen (Blitzlicht), LED-Lampen, Halogenlam-
pen oder Excimerstrahler. Die üblicherweise zur Vernetzung ausreichende Strahlungsdosis bei UV-Härtung liegt im Bereich von 80 bis 3000 mJ/cm2. Suitable radiation sources for radiation curing are, for example, low-pressure mercury radiation lamps, medium-pressure lamps with high-pressure lamps and fluorescent tubes, pulse emitters, metal halide lamps, electronic flash devices, whereby radiation curing without photoinitiator is possible, or excimer radiators. The radiation is cured by exposure to high-energy radiation, ie UV radiation or daylight, preferably light in the wavelength range of λ = 200 to 700 nm, particularly preferably from λ = 200 to 500 nm and most preferably λ = 250 to 400 nm, or by Irradiation with high-energy electrons (electron radiation, 150 to 300 keV). High-pressure mercury-vapor lamps, lasers, pulsed lamps (flashlight), LED lamps, halogen lamps are used as radiation sources. pen or excimer radiator. The radiation dose for UV curing, which is usually sufficient for crosslinking, is in the range from 80 to 3000 mJ / cm 2 .
Selbstverständlich sind auch mehrere Strahlungsquellen für die Härtung einsetzbar, z.B. zwei bis vier. Of course, several radiation sources can be used for the curing, e.g. two to four.
Diese können auch in jeweils unterschiedlichen Wellenlängebereichen strahlen. These can also radiate in different wavelength ranges.
Die Trocknung und/oder thermische Behandlung kann auch zusätzlich zur oder anstelle der thermischen Behandlung durch NIR-Strahlung erfolgen, wobei als NIR-Strahlung hier elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 760 nm bis 2,5 μηη, bevorzugt von 900 bis 1500 nm bezeichnet ist. The drying and / or thermal treatment can also be carried out in addition to or instead of the thermal treatment by NIR radiation, wherein NIR radiation here electromagnetic radiation in the wavelength range of 760 nm to 2.5 μηη, preferably from 900 to 1500 nm is designated.
Die Bestrahlung kann optional auch unter Ausschluß von Sauerstoff, z. B. unter Inertgas- Atmosphäre, durchgeführt werden. Als Inertgase eignen sich vorzugsweise Stickstoff, Edelgase, Kohlendioxid, oder Verbrennungsgase. Des weiteren kann die Bestrahlung erfolgen, indem die Beschichtungsmasse mit transparenten Medien abgedeckt wird. Transparente Medien sind z. B. Kunststofffolien, Glas oder Flüssigkeiten, z. B. Wasser. Besonders bevorzugt ist eine Bestrahlung in der Weise, wie sie in der The irradiation can optionally also in the absence of oxygen, for. B. under inert gas atmosphere, carried out. As inert gases are preferably nitrogen, noble gases, carbon dioxide, or combustion gases. Furthermore, the irradiation can be carried out by covering the coating mass with transparent media. Transparent media are z. As plastic films, glass or liquids, eg. B. water. Particular preference is given to irradiation in the manner as described in US Pat
DE-A1 199 57 900 beschrieben ist. DE-A1 199 57 900 is described.
In dieser Schrift verwendete ppm- und Prozentangaben beziehen sich, falls nicht anders angegeben, auf Gewichtsprozente und -ppm. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, aber nicht auf diese Beispiele einschränken. Ppm and percentages used in this specification, unless otherwise indicated, are by weight percent and ppm. The following examples are intended to illustrate but not to limit the invention.
Beispiele Beispiel 1 : Examples Example 1:
Herstellen einer erfindungsgemäßen Thioldispersion Production of a thiol dispersion according to the invention
In einem Rührkessel wurden 33,3 Teile Isophorondiisocyanat, 13,4 Teile Dimethylolpropionsäu- re, 30 Teile Aceton und 0,5 Teile Dibutylzinndilaurat bei Raumtemperatur gemischt und dann auf Rückfluß erhitzt. Dabei löste sich die Dimethylolpropionsäure langsam auf und der Ansatz wurde nach ca. 3 Stunden hochviskos. Nach 4 Stunden Reaktionszeit wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und es wurden 48,8 Teile Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionat) und 20 Teile Aceton zugegeben. Danach wurde noch 4 Stunden bei 60°C reagieren gelassen. Der NCO Wert fiel auf 0 ab. In a stirred tank, 33.3 parts of isophorone diisocyanate, 13.4 parts of dimethylolpropionic acid, 30 parts of acetone and 0.5 part of dibutyltin dilaurate were mixed at room temperature and then heated to reflux. The dimethylolpropionic acid slowly dissolved and the batch became highly viscous after about 3 hours. After a reaction time of 4 hours, it was cooled to room temperature and 48.8 parts of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 20 parts of acetone were added. Thereafter, it was left to react for 4 hours at 60 ° C. The NCO value dropped to 0.
Bei 50°C wurde die Reaktionsmischung mit 10 Teilen Triethylamin neutralisiert und innerhalb 30 Minuten wurden 140 Teile Wasser zugegeben. Danach wurde das Aceton im Vakuum ab-
destilliert. Die Dispersion wies einen Feststoffgehalt von 48% auf und die Teilchengröße der transluzenten Dispersion war kleiner als 20 nm. At 50 ° C, the reaction mixture was neutralized with 10 parts of triethylamine and within 30 minutes 140 parts of water were added. Thereafter, the acetone was removed in vacuo. distilled. The dispersion had a solids content of 48% and the particle size of the translucent dispersion was less than 20 nm.
Beispiel 2: Example 2:
Herstellen einer erfindungsgemäßen Thioldispersion Production of a thiol dispersion according to the invention
In einem Rührkessel wurden 33,3 Teile Isophorondiisocyanat, 6,7 Teile Dimethylolpropionsäu- re, 7,2 Teile Cyclohexandimethanol, 30 Teile Aceton und 0,5 Teile Dibutylzinndilaurat bei Raumtemperatur gemischt und dann auf Rückfluß erhitzt. Dabei löste sich die Dimethylolpropi- onsäure langsam auf und der Ansatz wurde nach ca. 3 Stunden hochviskos. Nach 4 Stunden Reaktionszeit wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und es wurden 48,8 Teile Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionat) und 20 Teile Aceton zugegeben. In a stirred tank, 33.3 parts of isophorone diisocyanate, 6.7 parts of dimethylolpropionic acid, 7.2 parts of cyclohexanedimethanol, 30 parts of acetone and 0.5 part of dibutyltin dilaurate were mixed at room temperature and then heated to reflux. The dimethylolpropionic acid slowly dissolved and the batch became highly viscous after about 3 hours. After a reaction time of 4 hours, it was cooled to room temperature and 48.8 parts of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 20 parts of acetone were added.
Danach wurde noch 4 Stunden bei 60°C reagieren gelassen. Der NCO Wert fiel auf 0 ab. Bei 50°C wurde die Reaktionsmischung mit 5 Teilen Triethylamin neutralisiert und innerhalb 30 Minuten wurden 190 Teile Wasser zugegeben. Danach wurde das Aceton im Vakuum abdestilliert. Thereafter, it was left to react for 4 hours at 60 ° C. The NCO value dropped to 0. At 50 ° C, the reaction mixture was neutralized with 5 parts of triethylamine and within 30 minutes 190 parts of water were added. Thereafter, the acetone was distilled off in vacuo.
Die Dispersion wies einen Feststoffgehalt von 41 % auf und die Teilchengröße der transluzenten Dispersion war kleiner als 20 nm. The dispersion had a solids content of 41% and the particle size of the translucent dispersion was less than 20 nm.
Beispiel 3: Example 3:
Es wurden Mischungen hergestellt aus den in der Tabelle angegebenen Teilen einer strahlungshärtbaren, kommerziell erhältlichen Dispersion (Laromer® UA 9064, BASF SE, wasserba- sierte Dispersion eines Urethanacrylats, Feststoffgehalt ca. 38 Gew%, durchschnittliche Teilchengröße < 150 nm), den angegebenen Teilen der Thioldispersion aus Beispiel 1 und jeweils 2 Teilen, bezogen auf den Feststoff, des Photoinitiators Irgacure® 500: Mixtures were prepared from the parts given in the table of a radiation-curable, commercially available dispersion (Laromer® UA 9064, BASF SE, water-based dispersion of a urethane acrylate, solids content about 38% by weight, average particle size <150 nm), the parts indicated of the thiol dispersion of Example 1 and in each case 2 parts, based on the solid, of the photoinitiator Irgacure® 500:
Anwendungtechnische Prüfung Application testing
Die Dispersionen 3a bis 3e werden mit einem Kastenrakel von 250 μηη Spaltbreite auf je 3 Glasplatten pro Serie aufgezogen. The dispersions 3a to 3e are coated with a box doctor blade of 250 μηη slit width per 3 glass plates per series.
Je eine Glasplatte wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur und anschließend 20 Minuten bei 60°C im Trockenschrank getrocknet. Danach wurde in einer IST Belichtungsanlage mit 1350 mJ/cm2 unter Luftatmosphäre belichtet.
Je eine Glasplatte wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur und anschließend 20 Minuten bei 60°C im Trockenschrank getrocknet. Danach wurde in einer IST Belichtungsanlage mit One glass plate was dried for 30 minutes at room temperature and then for 20 minutes at 60 ° C in a drying oven. Then in an IST exposure system with 1350 mJ / cm 2 was exposed under air atmosphere. One glass plate was dried for 30 minutes at room temperature and then for 20 minutes at 60 ° C in a drying oven. After that was in an IST exposure system with
1350 mJ/cm2 unter Stickstoffatmosphäre belichtet. 1350 mJ / cm 2 exposed under nitrogen atmosphere.
Je eine Glasplatte wurde bei Raumtemperatur gelagert. One glass plate each was stored at room temperature.
Nach Belichtung bzw. nach der Lagerung (1 Tag, 2 Tage, 5 Tage) wurde die Härte mit Hilfe der Pendelhärte nach König DIN 53157 in Sekunden gemessen. Hohe Werte bedeuten hohe Härte. After exposure or after storage (1 day, 2 days, 5 days), the hardness was measured in seconds using the pendulum hardness according to King DIN 53157. High values mean high hardness.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Dispersionen basierend auf der Kombination von UV härtbaren Dispersionen und thiolterminierten Dispersionen bei UV Belichtung nahezu nicht durch Sauerstoff inhibiert werden und einen leichten Anstieg der Pendelhärte aufweisen, und insbesondere bei reiner Lagerung bei Raumtemperatur einen signifikanten Anstieg der Pendelhärte mit der Lagerzeit zeigen. Die reinen Mischungen der Dispersionen 3b-3d sind nach 5 Tagen Lagerung noch stabil. Vergleichsbeispiel 1 : The results show that the dispersions based on the combination of UV-curable dispersions and thiol-terminated dispersions are almost not inhibited by oxygen in UV exposure and exhibit a slight increase in pendulum hardness, and especially when stored at room temperature, a significant increase in pendulum hardness with storage time demonstrate. The pure mixtures of the dispersions 3b-3d are still stable after 5 days of storage. Comparative Example 1
Es wurde eine Mischung aus 10 Teilen Laromer UA 9064 und 10 Teilen des wasserlöslichen dreifachen 3-Mercaptopropionsäureesters von ethoxyliertem Trimethylpropan der Molmasse 1300 (Bruno Bock GmbH) hergestellt. Bereits ohne den Zusatz von Photoinitiator gelierte die Mischung nach 2 Stunden.
A mixture of 10 parts of Laromer UA 9064 and 10 parts of the water-soluble triple 3-mercaptopropionic acid ester of ethoxylated trimethylolpropane of molecular weight 1300 (Bruno Bock GmbH) was prepared. Already without the addition of photoinitiator, the mixture gelled after 2 hours.
Claims
1 . Wäßrige Dispersionen enthaltend 1 . Containing aqueous dispersions
mindestens ein wasserdispergierbares strahlungshärtbares Polyurethan (A), enthaltend als Aufbaukomponenten at least one water-dispersible radiation-curable polyurethane (A) containing as structural components
(Aa) mindestens ein organisches aliphatisches, aromatisches oder cycloaliphatisches (Aa) at least one organic aliphatic, aromatic or cycloaliphatic
Di- oder Polyisocyanat Di- or polyisocyanate
(Ab) mindestens eine Verbindung mit mindestens einer gegenüber Isocyanat reaktiven (Ab) at least one compound having at least one isocyanate-reactive
Gruppe und mindestens einer radikalisch polymerisierbaren ungesättigten Gruppe, (Ac) optional mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, Group and at least one free-radically polymerizable unsaturated group, (Ac) optionally at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups,
(Ae) optional mindestens eine Verbindung mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe, (Ae) optionally at least one compound with exactly one isocyanate-reactive group,
(Ag) mindestens einer Verbindung, die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens eine dispergieraktive Gruppe aufweist, (Ag) at least one compound having at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive-active group,
sowie mindestens eine wasserdispergierbare Verbindung (B), die mindestens zwei Mercaptogruppen aufweist. and at least one water-dispersible compound (B) having at least two mercapto groups.
2. Wäßrige Dispersionen gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Komponente (Aa) um Monomere oder Oligomere von aliphatischen oder cycloaliphati- schen Diisocyanaten handelt. 2. Aqueous dispersions according to claim 1, characterized in that the component (Aa) are monomers or oligomers of aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates.
3. Wäßrige Dispersionen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 3. Aqueous dispersions according to claim 1 or 2, characterized in that the
Komponente (Ag) als dispergieraktive Gruppen anionische bzw. in eine anionische Gruppe überführbare Gruppen enthält. Component (Ag) as dispersing groups anionic or into an anionic group convertible groups.
4. Wäßrige Dispersionen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Mercaptogruppen um -SH Gruppen handelt, die an Methylengruppen gebunden sind. 4. Aqueous dispersions according to one of the preceding claims, characterized in that the mercapto groups are -SH groups which are bonded to methylene groups.
5. Wäßrige Dispersionen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (B) ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von mindestens 750 g/mol besitzen. 5. Aqueous dispersions according to one of the preceding claims, characterized in that the compounds (B) have a number average molecular weight M n of at least 750 g / mol.
6. Wäßrige Dispersionen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Verbindung (B) um ein wasserdispergierbares und mercap- togruppenhaltiges Polyurethan handelt, aufgebaut aus den Komponenten 6. Aqueous dispersions according to one of the preceding claims, characterized in that it is the compound (B) is a water-dispersible and mercapto to-containing polyurethane, composed of the components
(Ba) mindestens ein organisches aliphatisches oder cycloaliphatisches Di- oder Polyisocyanat, (Bc) optional mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, (Ba) at least one organic aliphatic or cycloaliphatic di- or polyisocyanate, (Bc) optionally at least one compound having at least two isocyanate-reactive groups,
(Bg) mindestens einer Verbindung, die mindestens eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens eine dispergieraktive Gruppe aufweist, (Bg) at least one compound which has at least one isocyanate-reactive group and at least one dispersive-active group,
(Be) optional mindestens eine Verbindung mit genau einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe und (Be) optionally at least one compound with exactly one isocyanate-reactive group and
(Bf) mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei Mercaptogruppen. (Bf) at least one compound having at least two mercapto groups.
Wäßrige Dispersionen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindung (Ba) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hexamethylendiisocyanat, 1 ,3-Bis(isocy- anatomethyl)cyclo-hexan, Isophorondiisocyanat, 4,4'- und 2,4'-Di(isocyanatocyclo- hexyl)methan. Aqueous dispersions according to claim 6, characterized in that compound (Ba) is selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate, 1, 3-bis (isocyanate-ethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate, 4,4'- and 2,4'-bis Di (isocyanatocyclohexyl) methane.
Wäßrige Dispersionen gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei Verbindung (Bf) um Umsetzungsprodukte von Alkoholen mit 2-Mercapto- essigsäure oder 3-Mercaptopropionsäure bzw. deren Derivate handelt. Aqueous dispersions according to one of Claims 6 or 7, characterized in that compound (Bf) is reaction products of alcohols with 2-mercaptoacetic acid or 3-mercaptopropionic acid or derivatives thereof.
Wäßrige Dispersionen gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindung (Bf) die Formel Aqueous dispersions according to any one of claims 6 to 8, characterized in that compound (Bf) has the formula
aufweist, having,
worin wherein
R1, R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen d- bis C4-Alkylrest, R 1 , R 2 are each independently hydrogen or a C 1 to C 4 alkyl radical,
R4 Methylen oder 1 ,2-Ethylen, k, I, m, q, jeweils unabhängig voneinander Null oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt Null oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 4 und besonders bevorzugt Null oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 3, jedes Yi für i = 1 bis k, 1 bis I, 1 bis m und 1 bis q, unabhängig voneinander ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus -CH2-CH2-O-, -CH2-CH(CH3)-0-, R 4 is methylene or 1, 2-ethylene, k, I, m, q, each independently zero or a positive integer from 1 to 5, preferably zero or a positive integer from 1 to 4 and particularly preferably zero or a positive integer from 1 to 3, each Yi for i = 1 to k, 1 to I, 1 to m and 1 to q, independently of one another, may be selected from the group consisting of -CH 2 -CH 2 -O-, - CH2-CH (CH3) -0-,
-CH(CH3)-CH2-0-, -CH2-C(CH3)2-0-, -C(CH3)2-CH2-0-, -CH2-CHVin-0-, -CHVin-CH2-0-,-CH (CH 3 ) -CH 2 -O-, -CH 2 -C (CH 3 ) 2 -O-, -C (CH 3 ) 2 -CH 2 -O-, -CH 2 -CHVin-O-, -CHVin-CH 2 -0-,
-CH2-CHPh-0- und -CHPh-CH2-0-, bevorzugt aus der Gruppe -CH2-CH2-0-, -CH 2 -CHPh-O- and -CHPh-CH 2 -O-, preferably from the group -CH 2 -CH 2 -0-,
-CH2-CH(CH3)-0- und -CH(CH3)-CH2-0-, und besonders bevorzugt -CH2-CH2-0- worin Ph für Phenyl und Vin für Vinyl steht. -CH 2 -CH (CH 3 ) -O- and -CH (CH 3 ) -CH 2 -O-, and more preferably -CH 2 -CH 2 -O- wherein Ph is phenyl and Vin is vinyl.
Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Dispersionen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyurethane (A) und (B) getrennt voneinander als wäßrige Dispersionen hergestellt und anschließend diese wäßrigen Dispersionen miteinander vermischt. Process for preparing aqueous dispersions according to one of the preceding claims, characterized in that polyurethanes (A) and (B) are prepared separately from one another as aqueous dispersions and then these aqueous dispersions are mixed together.
Verwendung von wäßrigen Dispersionen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur BeSchichtung von Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Textil, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralischen Baustoffen, Metallen oder beschichteten Metallen. Use of aqueous dispersions according to any one of claims 1 to 9 for the coating of wood, wood veneer, paper, cardboard, textile, leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, metals or coated metals.
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