EP3155029A1 - Polymer dispersions containine acylmorpholines - Google Patents

Polymer dispersions containine acylmorpholines

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EP3155029A1
EP3155029A1 EP15725079.6A EP15725079A EP3155029A1 EP 3155029 A1 EP3155029 A1 EP 3155029A1 EP 15725079 A EP15725079 A EP 15725079A EP 3155029 A1 EP3155029 A1 EP 3155029A1
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EP
European Patent Office
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polyurethane
group
groups
atoms
dispersions
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15725079.6A
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German (de)
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Juergen Mohr
Ulrich Karl
Helfried Scheidl
Manfred Dargatz
Karl Haeberle
Thorsten Pauen
Juan SALGADO VALLE
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to aqueous polymer dispersions containing at least one N-acylmorpholine as solvent.
  • the present invention furthermore relates to a process for preparing aqueous polymer dispersions, in particular polyurethane dispersions, using at least one N-acylmorpholine as solvent.
  • the present invention further relates to the use of N-acylmorpholines as solvents for the preparation of aqueous polymer dispersions.
  • Polymer dispersions are used in many fields of technology. Widely used, for example, for coating surfaces.
  • Polyurethane dispersions are frequently produced industrially by the so-called "prepolymer mixing process".
  • polyurethanes are first prepared in an organic solvent, often N-methylpyrrolidone, and then dispersed the resulting solution of the polyurethane in water.
  • the molecular weight of the polyurethane can then be further increased by means of a chain extension.
  • the solvent also remains in the dispersion in a distillative separation to a greater or lesser extent and influences the properties of the polyurethane dispersion.
  • WO 2005/090 430 A1 teaches the use of N- (cyclo) alkylpyrrolidones with (cyclo) alkyl radicals having 2 to 6 C atoms for this purpose.
  • WO 10/142 617 describes substituted N- (cyclo) alkylpyrrolidones as suitable solvents.
  • the object of the present invention was to provide polymer dispersions, in particular polyurethane dispersions, which are toxicologically harmless and exhibit advantageous performance properties.
  • aqueous polymer dispersions in particular polyurethane dispersions containing at least one N-acylmorpholine of the formula (I)
  • R 1 is H or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently H or a (cyclo) alkyl group having 1 to 18 C atoms.
  • Preferred radicals R 1 are H, methyl and ethyl, particularly preferably H or methyl.
  • Substituted N-acylmorpholines which are particularly suitable according to the invention are those having an aliphatic (open-chain), cycloaliphatic (alicyclic, ring-shaped) preferably open-chain, branched or unbranched radical R 1 which has 0 to 5 carbon atoms, preferably 0 to 3, particularly preferably 0 to 2 , in particular 0 to 1 carbon atoms.
  • a "(cyclo) alkyl radical having 1 to 18 C atoms” is understood in the context of this document to mean an aliphatic, open-chain, branched or unbranched hydrocarbon radical having 1 to 18 carbon atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical having 3 to 18 carbon atoms.
  • Suitable cycloalkyl radicals are cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl or cyclododecyl.
  • alkyl radicals examples include methyl, ethyl, / so-propyl, n-propyl, n-butyl, / so-butyl, sec-butyl, fer-butyl and n-hexyl.
  • Preferred radicals are cyclohexyl, methyl, ethyl, / so-propyl, n-propyl, n-butyl, / is-butyl, sec-butyl and fer-butyl, particularly preferred are methyl, ethyl and n-butyl, and very particularly preferred Methyl or ethyl.
  • Preferred radicals R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are hydrogen, methyl, ethyl, iso-propyl and cyclohexyl, particular preference is given to hydrogen, methyl, ethyl and isopropyl, with very particular preference being given to hydrogen, methyl and ethyl and in particular Hydrogen and methyl.
  • Preferred compounds of the formula (I) are N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine and N-propionylmorpholine, more preferably N-formylmorpholine and N-acetylmorpholine.
  • the N-acyl morpholine (I) is formyl morpholine.
  • the N-acyl morpholine (I) is N-acetylmorpholine.
  • mixtures are mixtures of up to four different substituted N-acylmorpholines, preferably up to three and more preferably two.
  • the two N-acylmorpholines are generally in a weight ratio of 10: 1 to 1:10, preferably 5: 1 to 1: 5, more preferably 3: 1 to 1: 3 and most preferably 2: 1 to 1 : 2 ago.
  • polymer dispersions according to the invention in particular polyurethane dispersions, comprise N-formylmorpholine and N-acetylmorpholine in a weight ratio of from 10: 1 to 1:10, preferably from 5: 1 to 1: 5, more preferably from 3: 1 to 1: 3 and very particularly preferably 2: 1 to 1: 2.
  • the amount of N-acylmorpholines based on the polymer, in particular the polyurethane is generally 0.01-100% by weight, preferably 1-100% by weight.
  • N-acylmorpholines used according to the invention can be used alone, mixed with one another or else mixed with one or more other suitable solvents.
  • suitable solvents are, for example, open-chain or preferably cyclic carbonates, lactones, di (cyclo) alkyl dipropylene glycol ethers and N- (cyclo) alkylcaprolactams.
  • Carbonates are described, for example, in EP 697424 A1, there in particular from page 4, lines 4 to 29, to which reference is expressly made.
  • Preferred are 1, 2 ethylene carbonate, 1, 2-propylene carbonate and 1, 3-propylene carbonate, more preferably 1, 2 ethylene carbonate and 1, 2-propylene carbonate.
  • Preferred lactones are beta-propiolactone, gamma-butyrolactone, epsilon-caprolactone and epsilon-methylcaprolactone.
  • Di (cyclo) alkyl dipropylene glycol ethers are, for example, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether and dipropylene glycol di-n-butyl ether, preference being given to dipropylene glycol dimethyl ether.
  • the di (cyclo) alkyl dipropylene glycol ether and especially dipropylene glycol dimethyl ether are generally mixtures of the positional isomers and diastereoisomers.
  • the exact composition of the isomer mixtures does not play a role according to the invention. As a rule, this is the major isomer R-OCH 2 CH (CH 3) OCH 2 CH (CH 3) OR, where R is the (cyclo) alkyl radical.
  • Dipropylene glycol dimethyl ether is commercially available as such a mixture of isomers and is usually by the CAS no. 1 1 1 109-77-4.
  • Dipropylene glycol dimethyl ether is commercially available in high purity of mostly more than 99% by weight, for example under the trade name Proglyde® DMM from The Dow Chemical Company, Midland, Michigan 48674, USA or from Clariant GmbH, 65840 Sulzbach am Taunus, Germany.
  • N- (Cyclo) -alkylcaprolactams are those having an aliphatic (open-chain) or cycloaliphatic (alicyclic, ring-shaped), preferably open-chain, branched or unbranched, hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 4, in particular 1 to 3 and especially 1 or 2 carbon atoms.
  • N- (cyclo) -alkylcaprolactams are, for example, N-methylcaprolactam, N-ethylcaprolactam, Nn-propylcaprolactam, N-so-propylcaprolactam, Nn-butylcaprolactam, N- / so-butylcaprolactam, N-se / butylcaprolactam, N-ferric Butylcaprolactam, N-cyclopentylcaprolactam or N-cyclohexylcaprolactam, preferably N-methylcaprolactam or N-ethylcaprolactam.
  • aqueous polymer dispersions according to the invention are preferably aqueous polyurethane dispersions.
  • Aqueous polymer dispersions according to the invention also contain at least one polymer.
  • aqueous polymer dispersions according to the invention contain 10 to 75% by weight of polymer, based on the dispersion. Suitable polymer dispersions are known per se to the person skilled in the art.
  • aqueous polymer dispersions according to the invention contain 90 to 25% by weight of water, based on the dispersion, the proportions of polymer, N-acylmorpholine, other additives and water supplementing to 100% by weight.
  • Aqueous polyurethane dispersions according to the invention furthermore contain at least one polyurethane.
  • aqueous polyurethane dispersions according to the invention contain 10 to 75% by weight of polyurethane, based on the dispersion.
  • Suitable polyurethane dispersions are known per se to the person skilled in the art.
  • polyurethane dispersions according to the invention comprise polyurethanes which have been prepared by the prepolymer mixture process, in particular those as described below process according to the invention for the preparation of polyurethane dispersions are described.
  • aqueous polyurethane dispersions according to the invention contain 90 to 25% by weight of water, based on the dispersion.
  • the N-acylmorpholine can also be added to a finished polymer dispersion, in particular polyurethane dispersion, that is to say after the dispersion of the polymer, in particular polyurethane, for example, in order to advantageously influence its flow and drying behavior.
  • a finished polymer dispersion in particular polyurethane dispersion
  • preference is given to the addition of the N-acylmorpholine before the dispersion.
  • Another object of the present invention is a process for the preparation of polyurethane dispersions, wherein the aqueous polyurethane dispersions are prepared as follows: I. Preparation of a polyurethane by reacting a) at least one polyfunctional isocyanate having 4 to 30 carbon atoms, b) diols, from b1) from 10 to 100 mol%, based on the total amount of the diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000, and b2) 0 to 90 mol%, based on the total amount of the diols (b), a molecular c) optionally further polyhydric compounds other than the diols (b), having reactive groups which are alcoholic hydroxyl groups or primary or secondary amino groups, and d) the monomers (a) , (b) and (c) various monomers having at least one isocyanate group or at least one isocyanate group-reactive group further having at least one hydrophilic group or carrying a potentially hydro
  • Suitable monomers in (a) are the polyisocyanates customarily used in polyurethane chemistry, for example aliphatic, aromatic and cycloaliphatic diisocyanates and polyisocyanates, where the aliphatic hydrocarbon radicals contain, for example, 4 to 12 carbon atoms and the cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radicals, for example 6 to 15 carbon atoms or the araliphatic hydrocarbon radicals, for example, have 7 to 15 carbon atoms, with an NCO functionality of at least 1, 8, preferably 1, 8 to 5 and particularly preferably 2 to 4 in question, and their isocyanurates, biurets, allophanates and uretdiones.
  • the diisocyanates are preferably isocyanates having 4 to 20 C atoms.
  • Examples of customary diisocyanates are aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (1,6-diisocyanatohexane), octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, esters of lysine diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate or tetramethylhexane-iisocyanate, cycloaliphatic diisocyanates such as 1, 4- , 1, 3 or 1, 2-diisocyanatocyclohexane, the trans / trans, the cis / cis and the cis / trans isomers of 4,4'- or 2,4'-
  • diisocyanates there may also be mixtures of said diisocyanates.
  • Suitable polyisocyanates are polyisocyanates having isocyanurate groups, uretdione diisocyanates, polyisocyanates containing biuret groups, polyisocyanates containing urethane or allophanate groups, polyisocyanates containing oxadiazinetrione groups, uretonimine-modified polyisocyanates of straight-chain or branched one
  • C4-C20-alkylene diisocyanates cycloaliphatic diisocyanates having a total of 6 to 20 carbon atoms or aromatic diisocyanates having a total of 8 to 20 carbon atoms or mixtures thereof in consideration.
  • aliphatic or cycloaliphatic di- and polyisocyanates e.g. the abovementioned aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, or mixtures thereof.
  • 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 containing 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 3 to 4.5.
  • uretdione diisocyanates having aromatic, aliphatic and / or cycloaliphatic bound 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 in the preparations as the sole component or in a mixture with other polyisocyanates, in particular those mentioned under 1).
  • biuret polyisocyanates having aromatic, cycloaliphatic or aliphatic bound, preferably cycloaliphatic or aliphatic bound isocyanate groups, in particular tris (6-isocyanatohexyl) biuret or mixtures thereof with its higher homologues.
  • These biuret polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 3 to 4.5.
  • aliphatically or cycloaliphatically bonded preferably aliphatically or cycloaliphatically bonded isocyanate groups, as obtained, for example, by reacting excess amounts of hexamethylene diisocyanate or of isophorone diisocyanate with polyvalent alcohols, for example trimethylolpropane, neopentylglycol, pentaerythritol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-propanediol,
  • polyvalent alcohols for example trimethylolpropane, neopentylglycol, pentaerythritol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-propanediol,
  • Ethylene glycol, diethylene glycol, glycerol, 1, 2-dihydroxypropane or mixtures thereof can be obtained.
  • These polyisocyanates containing urethane and / or allophanate groups generally have an NCO content of 12 to 20% by weight and an average NCO functionality of 2.5 to 3.
  • oxadiazinetrione-containing polyisocyanates preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
  • oxadiazinetrione-containing polyisocyanates can be prepared from diisocyanate and carbon dioxide.
  • the polyisocyanates 1) to 6) can be used in a mixture, if appropriate also mixed with diisocyanates.
  • mixtures of these isocyanates are the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanato-diphenylmethane, in particular the mixture of 20 mol% 2,4 diisocyanatotoluene and 80 mol%
  • 2,6-diisocyanatotoluene suitable.
  • the mixtures of aromatic isocyanates such as 2,4-diisocyanatotoluene and / or 2,6-diisocyanatotoluene with aliphatic or cycloaliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate or IPDI are particularly advantageous, the preferred mixing ratio of aliphatic to aromatic isocyanates 4: 1 to 1: 4 is.
  • isocyanates which, in addition to the free isocyanate groups, contain further blocked isocyanate groups, e.g. Wear uretdione or urethane groups.
  • the monoisocyanates usually carry further functional groups such as olefinic groups or carbonyl groups and serve to introduce functional groups into the polyurethane, which enable the dispersion or the crosslinking or further polymer-analogous reaction of the polyurethane.
  • monomers such as isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate (TMI).
  • Preferred diols (b) are relatively high molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5,000, preferably about 100 to 3,000, g / mol.
  • the diols (b1) are, in particular, polyesterpolyols which are known, for example, from Ullmanns Encyklopadie der ischen Chemie, 4th Edition, Volume 19, pages 62 to 65. Before- kart be polyester polyols are used, 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 esters of lower alcohols or mixtures thereof to prepare the polyesterpolyols.
  • the polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and may optionally be substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated. Examples which may be mentioned are: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acids.
  • 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, for example succinic acid, adipic acid, dodecanedicarboxylic acid and sebacic acid.
  • polyhydric alcohols examples include ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, butane-1,3-diol, butene-1,4-diol, butyne-1,4-diol, pentane-1 , 5-diol, neopentyl glycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1, 4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methyl-propane-1, 3-diol, further diethyl englykol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol , Polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycols into consideration. Neopentyl glycol and alcohols of the general formula are preferred
  • HO- (CH 2) x -OH where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20.
  • examples of these are ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol.
  • polycarbonate diols e.g. by reaction of phosgene with an excess of the mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols, into consideration.
  • lactone-based polyesterdiols which are homopolymers or mixed polymers of lactones, preferably terminal hydroxyl-containing addition products of lactones onto suitable difunctional starter molecules.
  • Preferred lactones are those which are derived from hydroxycarboxylic acids of the general formula HO- (CH 2) z -COOH, where z is a number from 1 to 20, preferably an odd number from 3 to 19, for example ⁇ -caprolactone, ß-propiolactone, ⁇ -butyrolactone and / or methyl ⁇ -caprolactone 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 corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxides corresponding to the lactones can also be used. roxycarboxylic acids are used.
  • suitable monomers (b1) are polyether diols.
  • they are by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with themselves, e.g. in the presence of BF3 or by addition of these compounds, optionally in admixture or sequentially, to starting components having reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines, e.g. Water, ethylene glycol, propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, 2,2-bis (4-hydroxydiphenyl) propane or aniline available.
  • Particularly preferred is polytetrahydrofuran having a molecular weight of 500 to 5000 g / mol, and especially 1000 to 4500 g / mol.
  • polyester diols and polyether diols can also be used as mixtures in a ratio of 0.1: 1 to 1: 9.
  • diols (b) in addition to the diols (b1), it is also possible to use low molecular weight diols (b2) having a molecular weight of about 50 to 500, preferably from 60 to 200, g / mol.
  • the monomers (b2) used are, in particular, the synthesis components of the short-chain alkanediols mentioned for the preparation of polyesterpolyols, the unbranched diols having 2 to 12 C atoms and an even number of C atoms and pentanediol-1, 5 and Ne - Opentylglykol be preferred.
  • the proportion of the diols (b1), based on the total amount of the diols (b), is preferably 10 to 100 mol% and the proportion of the diols (b2) is 0 to 90 mol%, based on the total amount of the diols (b).
  • the ratio of the diols (b1) to the diols (b2) is particularly preferably from 0.2: 1 to 5: 1, particularly preferably from 0.5: 1 to 2: 1.
  • the monomers (c) other than the diols (b) generally serve for crosslinking or chain extension. They are generally more than divalent non-aromatic alcohols, amines having 2 or more primary and / or secondary amino groups and compounds which carry one or more primary and / or secondary amino groups in addition to one or more alcoholic hydroxyl groups.
  • Alcohols of higher valency than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking are e.g. Trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, glycerol, sugar alcohols, such as e.g. Sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (ribitol), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol or isomalt, or sugar.
  • sugar alcohols such as e.g. Sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (ribitol), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol
  • monoalcohols which, in addition to the hydroxyl group, carry a further isocyanate-reactive group, such as monoalcohols having one or more primary groups and / or secondary amino groups, for example monoethanolamine.
  • Polyamines having 2 or more primary and / or secondary amino groups can be used in the prepolymer mixing process above all when the chain extension or crosslinking is to take place in the presence of water (step III), since amines are generally faster than alcohols or Water react with isocyanates. This is often required when aqueous dispersions of high molecular weight crosslinked polyurethanes or polyurethanes are desired. In such cases, the procedure is to prepare prepolymers with isocyanate groups, to rapidly disperse them in water and then to chain extend or crosslink them by adding compounds containing several isocyanate-reactive amino groups.
  • Amines suitable for this purpose are generally polyfunctional amines of the molecular weight range from 32 to 500 g / mol, preferably from 60 to 300 g / mol, which contain at least two primary, two secondary or at least one primary and one secondary amino group.
  • diamines such as diaminoethane, diaminopropanes, diaminobutanes, diaminohexanes, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine, IPDA), 4,4 ' Diaminodicyclohexylmethane, 1,4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylenetriamine or 1,8-diamino-4-aminomethyloctane or higher amines such as triethylenetetramine, tetraethylenepentamine or polymeric amines such as polyethyleneamines, hydrogenated polyacrylonitriles or at least partially hydrolyzed poly-N-vinylformamide each having a molecular weight of up to 2000, preferably up to 1000 g / mol
  • the amines may also be in blocked form, e.g. in the form of the corresponding ketimines (see, for example, CA-1 129 128), ketazines (see, for example, US-A 4,269,748) or amine salts
  • Oxazolidines as used for example in US Pat. No. 4,192,937, also represent blocked polyamines which can be used for the preparation of the polyurethanes for chain extension of the prepolymers.
  • capped polyamines they are generally mixed with the prepolymers in the absence of water and this mixture is then mixed with the dispersion water or a portion of the dispersion water, so that the corresponding polyamines are hydrolytically released.
  • the proportion of polyamines can be up to 10, preferably up to 8 mol% and particularly preferably up to 5 mol%, based on the total amount of components (b) and (c).
  • the polyurethane prepared in step I can generally have up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, of unreacted NCO groups.
  • the molar ratio of NCO groups in the polyurethane prepared in step I to the sum of primary and secondary amino groups in the polyamine is generally selected in step III to be between 3: 1 and 1: 3, preferably 2: 1 and 1: 2, more preferably 1, 5: 1 and 1: 1.5; most preferably at 1: 1.
  • chain termination in minor amounts, i. preferably in amounts of less than 10 mol%, based on the components (b) and (c), monoalcohols are used. They serve mainly to limit the molecular weight of the polyurethane. Examples are methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 1,3-propanediol monomethyl ether, n-hexanol, n-heptanol,
  • n-octanol n-decanol
  • n-dodecanol n-dodecanol (lauryl alcohol)
  • 2-ethylhexanol 2-ethylhexanol
  • the polyurethanes besides components (a), (b) and (c), are monomers (d) which are different from components (a), (b) and (c) and have at least one isocyanate group or at least one group which is reactive toward isocyanate groups and moreover at least one hydrophilic group or a group which can be converted into hydrophilic groups.
  • hydrophilic groups or potentially hydrophilic groups is abbreviated to "(potentially) hydrophilic groups”. The (potentially) hydrophilic groups react much more slowly with isocyanates than the functional groups of the monomers which serve to build up the polymer main chain.
  • the (potentially) hydrophilic groups may be nonionic or, preferably, ionic, i. cationic or anionic, hydrophilic groups, or potentially ionic hydrophilic groups, and more preferably anionic hydrophilic groups, or potentially anionic hydrophilic groups.
  • the proportion of components with (potentially) hydrophilic groups in the total amount of components (a), (b), (c) and (d) is generally such that the molar amount of (potentially) hydrophilic groups, based on the amount by weight of all monomers (a) to (b), 30 to 1000, preferably 50 to 500 and particularly preferably 80 to 300 mmol / kg.
  • nonionic hydrophilic groups are mixed or pure polyethylene glycol ethers of preferably from 5 to 100, preferably from 10 to 80, ethylene oxide.
  • the polyethylene glycol ethers may also contain propylene oxide units. If this is the case, the content of propylene oxide units should not exceed 50% by weight, preferably 30% by weight, based on the mixed polyethylene glycol ether.
  • the content of polyethylene oxide units is generally 0 to 10, preferably
  • Preferred monomers with nonionic hydrophilic groups are the polyethylene glycol and diisocyanates which carry a terminally etherified polyethylene glycol radical. Such diisocyanates and processes for their preparation are disclosed in US Pat. Nos. 3,905,929 and 3,920,598.
  • Ionic hydrophilic groups are, in particular, anionic groups such as the sulfonate, the carboxylate and the phosphate groups in the form of their alkali metal or ammonium salts, and also cationic groups such as ammonium groups, in particular protonated tertiary amino groups or quaternary ammonium groups.
  • Suitable monomers having potentially anionic groups are usually aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic mono- and dihydroxycarboxylic acids which carry at least one alcoholic hydroxyl group or one primary or secondary amino group.
  • RG-R 4 -DG wherein RG is at least one isocyanate-reactive group
  • R 4 is an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical containing 1 to 20 carbon atoms.
  • RG are -OH, -SH, -NH 2 or -NHR 5, wherein R 5 is methyl, ethyl, / 'so-propyl, n-propyl, n-butyl, / so-butyl, s / butyl, feri Butyl, cyclopentyl or cyclohexyl can be.
  • such components are e.g. mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, thiolactic acid, mercaptosuccinic acid, glycine, iminodiacetic acid, sarcosine, alanine, ⁇ -alanine, leucine, isoleucine, aminobutyric acid, hydroxyacetic acid, hydroxypivalic acid, lactic acid, hydroxysuccinic acid, hydroxydecanoic acid, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, ethylenediaminetriacetic acid, hydroxydodecanoic acid , Hydroxyhexadecanoic acid, 12-hydroxystearic acid, aminonaphthalenecarboxylic acid, hydroxethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, mercaptoethanesulfonic acid, mercaptopropanesulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, taurine, aminopropa
  • HO-R 1 -CR 3 (COOH) -R 2 -OH in which R 1 and R 2 is a C 1 to C 4 alkanediyl unit and R 3 is a C 1 to C 4 alkyl unit.
  • R 1 and R 2 is a C 1 to C 4 alkanediyl unit
  • R 3 is a C 1 to C 4 alkyl unit.
  • dimethylol butyric acid and especially dimethylolpropionic acid (DMPA) are preferable.
  • Dihydroxysulfonsauren and Dihydroxyphosponsauren such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid and the corresponding acids in which at least one hydroxy group is replaced by an amino group, for example those of the formula
  • dihydroxy compounds having a molecular weight above 500 to 10,000 g / mol with at least 2 carboxylate groups, which are known from DE-A 4,140,486. They are obtainable by reacting dihydroxyl compounds with tetracarboxylic dianhydrides such as pyromellitic dianhydride or cyclopentanetetracarboxylic dianhydride in a molar ratio of 2: 1 to 1:05 in a polyaddition reaction. Particularly suitable dihydroxy compounds are the monomers (b2) listed as chain extenders and the diols (b1).
  • Potentially ionic hydrophilic groups are, above all, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions, that is, e.g. Acid groups, anhydride groups or tertiary amino groups.
  • Ionic monomers (d) or potentially ionic monomers (d) are e.g. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 19, pp. 311-313 and for example in DE-A 1 495 745.
  • Particularly preferred monomers for cationic monomers (d) are monomers having tertiary amino groups, for example: tris (hydroxyalkyl) -amines, ⁇ , ⁇ '-bis (hydroxyalkyl) -alkylamines, N-hydroxyalkyl-dialkylamines, tris ( aminoalkyl) -amines, ⁇ , ⁇ '-bis (aminoalkyl) -alkylamines, N-aminoalkyl-dialkylamines, where the alkyl radicals and alkanediyl Units of these tertiary amines independently consist of 2 to 6 carbon atoms.
  • tertiary nitrogen atoms containing polyether having preferably two terminal hydroxyl groups such as, for example, by alkoxylation of two amines bound to amine nitrogen hydrogen atoms containing amines, eg methylamine, aniline, or ⁇ , ⁇ '-dimethylhydrazine, are accessible in per se conventional manner in consideration.
  • Such polyethers generally have a molecular weight between 500 and 6000 g / mol.
  • tertiary amines are either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid or hydrohalic acids, strong organic acids such as formic, acetic or lactic acid, or by reaction with suitable quaternizing agents such as C 1 to C 6 alkyl halides, e.g. Bromides or chlorides, or di-Cd-C6-alkyl sulfates or di-d- to C6-alkyl carbonates in the ammonium salts.
  • acids preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid or hydrohalic acids, strong organic acids such as formic, acetic or lactic acid
  • suitable quaternizing agents such as C 1 to C 6 alkyl halides, e.g. Bromides or chlorides, or di-Cd-C6-alkyl sulfates or di-d- to C6-alkyl carbonates in the ammonium salts.
  • Suitable monomers (d) with isocyanate-reactive amino groups are aminocarboxylic acids such as lysine, ⁇ -alanine, the adducts of aliphatic diprimary diamines mentioned in DE-A2034479 to ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids such as N- (2-aminoethyl) - 2-aminoethanecarboxylic acid and the corresponding N-aminoalkyl-aminoalkylcarboxylic acids, wherein the alkanediyl units consist of 2 to 6 carbon atoms, into consideration.
  • aminocarboxylic acids such as lysine, ⁇ -alanine, the adducts of aliphatic diprimary diamines mentioned in DE-A2034479 to ⁇
  • ⁇ -unsaturated carboxylic acids such as N- (2-aminoethyl) - 2-aminoethanecarboxylic acid and the corresponding N-amin
  • the anionic hydrophilic groups are particularly preferably in the form of their salts with an alkali ion or an ammonium ion as the counterion.
  • hydroxycarboxylic acids are preferred, with particular preference being given to dihydroxyalkylcarboxylic acids, which are very particularly preferred
  • a-bis (hydroxymethyl) carboxylic acids in particular dimethylol butyric acid and dimethylolpropionic acid and especially dimethylolpropionic acid.
  • the polyurethanes may contain both nonionic hydrophilic and ionic hydrophilic groups, preferably simultaneously nonionic hydrophilic and anionic hydrophilic groups.
  • the molecular weight of the polyurethanes can be adjusted by selecting the proportions of the monomers reactive with each other and the arithmetic mean of the number of reactive functional groups per molecule.
  • the components (a), (b), (c) and (d) and their respective molar amounts are chosen so that the ratio A: B with A) the molar amount of isocyanate groups and
  • the ratio A: B is as close as possible to 1: 1.
  • monomers having only one reactive group are generally added in amounts of up to 15 mol%, preferably up to 8 mol%, based on the total amount of the components (a), (b), (c) and (d) used.
  • the polyaddition of components (a) to (d) is generally carried out at reaction temperatures of 20 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C under atmospheric pressure.
  • reaction times can range from a few minutes to a few hours. It is known in the field of polyurethane chemistry how the reaction time is affected by a variety of parameters such as temperature, concentration of monomers, reactivity of the monomers.
  • the conventional catalysts can be used.
  • all catalysts commonly used in polyurethane chemistry come into consideration. These are, for example, organic amines, in particular tertiary aliphatic, cycloaliphatic or aromatic amines, and / or Lewis-acidic organic metal compounds.
  • Lewis acidic organic metal compounds e.g. Tin compounds, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, e.g.
  • organic carboxylic acids eg dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, Dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dioctyltin dilaurate and dioctyltin
  • Metal complexes such as acetylacetonates of iron, titanium, aluminum, zirconium, manganese, nickel and cobalt are also possible.
  • Other metal catalysts are described by Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, Vol. 35, pages 19-29.
  • Preferred Lewis acidic organic metal compounds are dimethyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, diocyttin dilaurate, zirconium acetylacetonate and zirconium 2,2,6,6-tetramethyl-3, 5-heptanedionate. Also bismuth and cobalt catalysts and cesium salts can be used as catalysts.
  • Suitable cesium salts are those compounds in which the following Anions are used: F, C, CIO " , CI0 3 -, CI0 4 -, Br, J, J0 3 -, CN-, OCN, N0 2 -, N0 3 -, HCOs-, CO 3 2 -, S 2 -SH-HSO 3 -, SO 3 2 -, HSO 4 -, S0 4 2 -, S2O 2 2 -, S2O4 2 -, S2O5 2 -, S 2 0 6 2 -, S2O7 2 -,
  • Rlickkessel come into consideration as polymerization, especially when provided by the concomitant use of solvents for a low viscosity and good heat dissipation.
  • extruders in particular self-cleaning multi-screw extruders, are particularly suitable because of the usually high viscosities and the usually short reaction times.
  • a prepolymer which carries isocyanate groups.
  • the components (a) to (d) are in this case chosen so that the ratio A: B is greater than 1, 0 to 3, preferably 1, 05 to 1, 5.
  • the prepolymer is first dispersed in water and simultaneously and / or chain-extended by reaction of the isocyanate groups with amines carrying more than 2 isocyanate-reactive amino groups, or with amines containing 2 isocyanate-reactive amino groups, chain extended. Chain extension also occurs when no amine is added. In this case, isocyanate groups are hydrolyzed to amine groups, which react with remaining isocyanate groups of the prepolymers with chain extension.
  • the mean particle size (z average), measured by dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, the dispersions according to the invention is not essential to the invention and is generally ⁇ 1000 nm, preferably ⁇ 500 nm, more preferably ⁇ 200 nm and most preferably between 20 and under 200 nm.
  • the dispersions generally have a solids content of 10 to 75, preferably from 20 to 65 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 mPas (measured at a temperature of 20 ° C and a shear rate of 250 s _1 .
  • the dispersions prepared according to the invention can be mixed with other components typical of the applications mentioned, for example surfactants, detergents, dyes, pigments, dye transfer inhibitors and optical brighteners.
  • the dispersions may be subjected to physical deodorizing after preparation, if desired.
  • a physical deodorization may consist in that the dispersion with water vapor, an oxygen-containing gas, preferably air, nitrogen or supercritical carbon dioxide, for example, in a stirred tank, as described in DE-AS 12 48 943, or in a countercurrent column, such as in DE-A 196 21 027 described, is stripped.
  • an oxygen-containing gas preferably air, nitrogen or supercritical carbon dioxide
  • the amount of N-acylmorpholine (I) according to the invention in the preparation of the polyurethane is generally chosen so that the proportion in the final aqueous polyurethane dispersion, that is, after step II and optionally step III, does not exceed 30% by weight not more than 25, more preferably not more than 20, and most preferably not more than 15% by weight.
  • the proportion of N-acylmorpholine (I) in the finished aqueous polymer dispersion, in particular polyurethane dispersion, is generally at least 0.01% by weight, preferably at least 0.1, particularly preferably at least 0.2, very particularly preferably at least 0.5 and in particular at least 1% by weight.
  • aqueous polymer dispersions according to the invention are advantageously suitable for coating and bonding substrates.
  • Suitable substrates are wood, wood veneer, paper, cardboard, textiles, leather, artificial leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, clothing, vehicle interiors, vehicles, metals or coated metals. They are used, for example, in the production of films or films, for impregnating textiles or leather, as dispersants, as pigment driers, as primers, as adhesion promoters, as water repellents, as detergent additive or as additive in cosmetic preparations or for the production of moldings or hydrogels.
  • the polymer dispersions in particular polyurethane dispersions
  • the polymer dispersions can be used in particular as primers, fillers, pigmented topcoats and clearcoats in the field of car repair or large-vehicle painting.
  • Particularly suitable are the 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.
  • Aqueous polymer dispersions according to the invention, in particular polyurethane dispersions or polyurethane dispersions, which have been prepared by the process according to the invention have at least one of the following advantages over polymer dispersions or polyurethane dispersions known from the prior art:
  • the dispersions are easier to spray or atomise because less incrustations or impurities are deposited on injection tools,
  • the prepolymer solutions have a lower viscosity.
  • the rheological behavior of the polyurethane dispersions is improved.
  • the wetting behavior of substrates or additives is improved.
  • N-acylmorpholines to polymer dispersions, either before, during or after the preparation and / or dispersion of the polymer or polyurethane, improves the adhesion of the coating, which is produced from such a polymer dispersion, to the support material. This applies in particular to support materials which have a polymer surface, in particular a surface of polyurethane.
  • polymer dispersions according to the invention have a low viscosity.
  • Another object of the invention is the use of N-Acylmorpholinen according to formula (I) as a solvent in the preparation of polymers, in particular polyurethanes, in particular of aqueous polyurethane dispersions, preferably by the prepolymer mixing method.
  • Another object of the invention are aqueous polyurethane dispersions prepared by the process according to the invention.
  • Another object of the present invention are coating compositions comprising at least one inventive polymer dispersion, in particular polyurethane dispersion, as well as objects coated therewith.
  • Another object of the invention is the use of polymer dispersions of the invention, in particular polyurethane dispersions for coating or impregnation of surfaces such as leather, wood, textile, synthetic leather, metal, plastics, clothing, furniture, automotive interiors, vehicles, paper, organic polymers, in particular polyurethane ,
  • Another object of the invention are coating compositions containing aqueous polymer dispersions, which have been prepared from polymer dispersions of the invention, as well as objects coated therewith.
  • Example 1 was repeated but with 50 g of NMP instead of N-formylmorpholine.
  • the NCO content was determined to be 0.01% by weight (calculated: 0.00%).
  • Example 1 was repeated but with 50 g of NEP instead of N-formylmorpholine.
  • the NCO content was determined to be 0.02% by weight (calculated: 0.00%).
  • the viscosities were determined using a rotation viscometer from the company Paar Physica according to DI N 53019.
  • the particular polymer dispersion to be examined is measured in aqueous dilution in a cuvette with a cuvette of edge length 2.5 cm with light of wavelength 600 nm and compared with the corresponding permeability of water under the same measurement conditions.
  • the permeability of water is given as 100%.
  • the finer the dispersion the higher the LD value measured by the method described above.
  • the LD values were determined in 0.1% strength aqueous solution of the dispersion to be determined using a device from Hach DR / 2010 at a wavelength of 600 nm.
  • the mean particle sizes were determined by dynamic light scattering in a Malvern Zetasizer APS.
  • Film hardnesses were determined according to DIN EN ISO 868.
  • the Lepton colors N are caseinfree Lederdeckmaschine.
  • Lepton® Filier FCG is a sizing agent based on aqueous wax dispersions, matting agents and additives. Astacin® Finish SUSI TF
  • Astacin® Finish SUSI TF is a very soft primer based on an aliphatic polyester urethane dispersion.
  • Astacin® Finish PS is a soft primer based on an aliphatic polyetherurethane dispersion.
  • Astacin® Finish PTM is a hard and matt primer based on an aliphatic polyetherurethane dispersion and matting agent.
  • Corial® Binder DN is a soft and very cold flexible primer binder based on an acrylate polymer dispersion.
  • Astacin® Novomatt GG is a medium hard, matt and flexible top coat binder based on an aliphatic polyester urethane dispersion and matting agent.
  • Astacin® Matting HS is a hard, matte and flexible top coat binder based on a polycarboant dispersion and matting agent.
  • Astacin® Novomatt GG is a medium-hard, very matt and flexible Top Coat binder based on an aliphatic polyetherurethane dispersion, matting agents and additives.
  • Lepton® Protector SR is a medium-hard, very matt and flexible Top Coat binder based on an aliphatic polyetherurethane dispersion, matting agents and additives.
  • Lepton® Protector SR is an anti-soiling additive based on a modified acrylate polymer dispersion and additives.
  • Lepton® Matting AL is a silicate-free polymeric matting agent.
  • Lepton® Wax WN is a silicate-free polymeric matting agent.
  • Lepton® Wax WN is a silicone emulsion based on high molecular weight poly-siloxanes.
  • Lepton® Wax DS is a low film-forming silicone emulsion based on high molecular weight poly-siloxanes.
  • Amollan® SW is a low film-forming silicone emulsion based on high molecular weight poly-siloxanes.
  • Amollan® SW is a flow control agent based on a low-viscosity silicone-polyether fluid.
  • Astacin® Hardener CA is a crosslinking agent for leather finishing based on polycarbonate and emulsifiers.
  • Astacin® Hardener CN is a leather conditioning crosslinker based on an aliphatic polyisocyanate and organic solvent.
  • a leather suitable for automotive interior applications was primed with a liquor containing a roll coater
  • the liquor is adjusted by the addition of 30 parts of water to an outlet viscosity of 40 sec in a 4 mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
  • the wet coat weight was 8.0 ⁇ 0.5 g / ft 2 .
  • the leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
  • the liquor is adjusted by the addition of 130 parts of water to an outlet viscosity of 24 sec in a 4 mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
  • the wet coat weight was 2.4 + - 0.2 g / ft 2 .
  • the leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
  • the primed leather was stored overnight, embossed at a temperature of 140 ° C / a pressure of 210 bar / and a residence time of 3 seconds, stored for 3 hours and milled for 3 hours.
  • the double-primed leather was spray-applied for the first time with a
  • Astacin® matting HS 200 T. Astacin® matting HS
  • the liquor is adjusted by addition of 220 parts of water to an outlet viscosity of 20 sec in the mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
  • the wet job weight was 2.0 + - 0.2 g / ft 2 .
  • the leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
  • the simply finished leather was spray finished for the second time with a
  • Astacin® matting HS 350 T. Astacin® matting HS
  • Astacin® Hardener CN 120 T. Astacin® Hardener CN.
  • the liquor is adjusted by adding 330 parts of water to an outlet viscosity of 28 seconds in a 4 mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
  • the coating weight was wet 2.0 + - 0.2 g / ft 2 .
  • the leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
  • the primed and finished leather was stored overnight. example
  • Steps 1 and 2 of the comparative example were repeated.

Abstract

The invention relates to N-acylmorpholines as a solvent for use in methods for producing polymer dispersions.

Description

Polymerdispersionen enthaltend Acylmorpholine  Polymer dispersions containing acylmorpholines
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige Polymerdispersionen enthaltend mindestens ein N- Acylmorpholin als Lösungsmittel. The present invention relates to aqueous polymer dispersions containing at least one N-acylmorpholine as solvent.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen, unter der Verwendung von mindestens einem N-Acylmorpholin als Lösungsmittel.  The present invention furthermore relates to a process for preparing aqueous polymer dispersions, in particular polyurethane dispersions, using at least one N-acylmorpholine as solvent.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von N-Acylmorpholinen als Lösungsmittel zur Herstellung von wässrigen Polymerdispersionen. The present invention further relates to the use of N-acylmorpholines as solvents for the preparation of aqueous polymer dispersions.
Polymerdispersionen werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Breite Verwendung finden sie zum Beispiel zur Beschichtung von Oberflächen. Polymer dispersions are used in many fields of technology. Widely used, for example, for coating surfaces.
Polyurethandispersionen werden technisch häufig über das sogenannte "Präpolymer- Mischverfahren" hergestellt. Darin werden Polyurethane zunächst in einem organischen Lösungsmittel, häufig N-Methylpyrrolidon, hergestellt und die so erhaltene Lösung des Polyurethans anschließend in Wasser dispergiert. Während und/oder nach deren Dispergierung in Wasser kann dann mittels einer Kettenverlängerung die Molmasse des Polyurethans weiter erhöht werden. Polyurethane dispersions are frequently produced industrially by the so-called "prepolymer mixing process". In it polyurethanes are first prepared in an organic solvent, often N-methylpyrrolidone, and then dispersed the resulting solution of the polyurethane in water. During and / or after their dispersion in water, the molecular weight of the polyurethane can then be further increased by means of a chain extension.
Je nach Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels verbleibt das Lösungsmittel auch bei einer destillativen Abtrennung zu mehr oder minder großen Anteilen in der Dispersion und beein- flusst die Eigenschaften der Polyurethandispersion. Depending on the boiling point of the solvent used, the solvent also remains in the dispersion in a distillative separation to a greater or lesser extent and influences the properties of the polyurethane dispersion.
Da nicht alle Lösungsmittel toxikologisch unbedenklich sind, sollte das verwendete Lösungsmittel möglichst ungiftig sein. Die WO 2005/090 430 A1 lehrt die Verwendung von N- (Cyclo)Alkylpyrrolidonen mit (Cyclo)Alkylresten mit 2 bis 6 C-Atomen für diesen Zweck. Die WO 10/142 617 beschreibt substituierte N-(Cyclo)Alkylpyrrolidone als geeignete Lösungsmittel.Since not all solvents are toxicologically harmless, the solvent used should be as nontoxic as possible. WO 2005/090 430 A1 teaches the use of N- (cyclo) alkylpyrrolidones with (cyclo) alkyl radicals having 2 to 6 C atoms for this purpose. WO 10/142 617 describes substituted N- (cyclo) alkylpyrrolidones as suitable solvents.
Es besteht jedoch weiterer Bedarf an Polyurethandispersionen, die toxikologisch unbedenklich sind und vorteilhafte Anwendungseigenschaften haben. However, there is a further need for polyurethane dispersions which are toxicologically safe and have advantageous application properties.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethan- dispersionen bereit zu stellen, die toxikologisch unbedenklich sind und vorteilhafte anwendungstechnische Eigenschaften zeigen. The object of the present invention was to provide polymer dispersions, in particular polyurethane dispersions, which are toxicologically harmless and exhibit advantageous performance properties.
Diese erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch wässrige Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen enthaltend mindestens ein N-Acylmorpholin gemäß Formel (I) This object according to the invention is achieved by aqueous polymer dispersions, in particular polyurethane dispersions containing at least one N-acylmorpholine of the formula (I)
wobei Ri H oder ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen ist und R2, R3, R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander H oder ein (Cyclo)alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen sind. wherein R 1 is H or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently H or a (cyclo) alkyl group having 1 to 18 C atoms.
Bevorzugte Reste R1 sind H, Methyl und Ethyl, besonders bevorzugt H oder Methyl. Preferred radicals R 1 are H, methyl and ethyl, particularly preferably H or methyl.
Erfindungsgemäß besonders geeignete substituierte N-Acylmorpholine sind solche mit einem aliphatischen (offenkettigen), cycloaliphatischen (alicyclischen, ringförmigen) bevorzugt offen- kettigen, verzweigten oder unverzweigten Rest R1, der 0 bis 5 Kohlenstoffatome, bevorzugt 0 bis 3, besonders bevorzugt 0 bis 2, insbesondere 0 bis 1 Kohlenstoffatome umfasst. Substituted N-acylmorpholines which are particularly suitable according to the invention are those having an aliphatic (open-chain), cycloaliphatic (alicyclic, ring-shaped) preferably open-chain, branched or unbranched radical R 1 which has 0 to 5 carbon atoms, preferably 0 to 3, particularly preferably 0 to 2 , in particular 0 to 1 carbon atoms.
Unter einem "(Cyclo)alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen" wird im Rahmen dieser Schrift ein aliphatischer, offenkettiger, verzweigter oder unverzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Koh- lenstoffatomen oder ein cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen verstanden. A "(cyclo) alkyl radical having 1 to 18 C atoms" is understood in the context of this document to mean an aliphatic, open-chain, branched or unbranched hydrocarbon radical having 1 to 18 carbon atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical having 3 to 18 carbon atoms.
Beispiele für geeignete Cycloalkylreste sind Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl oder Cyclo- dodecyl. Examples of suitable cycloalkyl radicals are cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl or cyclododecyl.
Beispiele für geeignete Alkylreste sind Methyl, Ethyl, /so-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, /so-Butyl, se/ -Butyl, ferf-Butyl und n-Hexyl. Examples of suitable alkyl radicals are methyl, ethyl, / so-propyl, n-propyl, n-butyl, / so-butyl, sec-butyl, fer-butyl and n-hexyl.
Bevorzugte Reste sind Cyclohexyl, Methyl, Ethyl, /so-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, /so-Butyl, sek- Butyl und feri-Butyl, besonders bevorzugt sind Methyl, Ethyl und n-Butyl und ganz besonders bevorzugt sind Methyl oder Ethyl. Preferred radicals are cyclohexyl, methyl, ethyl, / so-propyl, n-propyl, n-butyl, / is-butyl, sec-butyl and fer-butyl, particularly preferred are methyl, ethyl and n-butyl, and very particularly preferred Methyl or ethyl.
Bevorzugte Reste R2, R3, R4 und R5 sind Wasserstoff, Methyl, Ethyl, iso-Propyl und Cyclohexyl, besonders bevorzugt sind Wasserstoff, Methyl, Ethyl und iso-Propyl, ganz besonders bevorzugt sind Wasserstoff, Methyl und Ethyl und insbesondere Wasserstoff und Methyl. Preferred radicals R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are hydrogen, methyl, ethyl, iso-propyl and cyclohexyl, particular preference is given to hydrogen, methyl, ethyl and isopropyl, with very particular preference being given to hydrogen, methyl and ethyl and in particular Hydrogen and methyl.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (I) sind N-Formylmorpholin, N-Acetylmorpholin und N- Propionylmorpholin, besonders bevorzugt N-Formylmorpholin und N-Acetylmorpholin. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das N-Acyl-Morpholin (I) Formylmorpholin. Preferred compounds of the formula (I) are N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine and N-propionylmorpholine, more preferably N-formylmorpholine and N-acetylmorpholine. In a preferred embodiment, the N-acyl morpholine (I) is formyl morpholine.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das N-Acyl Morpholin (I) N-Acetylmorpholin. In a preferred embodiment, the N-acyl morpholine (I) is N-acetylmorpholine.
Werden Mischungen eingesetzt, so handelt es sich bei diesen um Mischungen von bis zu vier verschiedenen substituierten N-Acylmorpholinen, bevorzugt bis zu drei und besonders bevor- zugt zwei. If mixtures are used, these are mixtures of up to four different substituted N-acylmorpholines, preferably up to three and more preferably two.
Im letzteren Fall liegen die beiden N-Acylmorpholine in der Regel im Gewichtsverhältnis von 10:1 bis 1 :10, bevorzugt 5:1 bis 1 :5, besonders bevorzugt 3:1 bis 1 :3 und ganz besonders bevorzugt 2:1 bis 1 :2 vor. In the latter case, the two N-acylmorpholines are generally in a weight ratio of 10: 1 to 1:10, preferably 5: 1 to 1: 5, more preferably 3: 1 to 1: 3 and most preferably 2: 1 to 1 : 2 ago.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten erfindungsgemäße Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen N-Formylmorpholin und N-Acetylmorpholin im Gewichtsverhältnis von 10:1 bis 1 :10, bevorzugt 5:1 bis 1 :5, besonders bevorzugt 3:1 bis 1 :3 und ganz besonders bevorzugt 2:1 bis 1 :2. Die Menge der N-Acylmorpholine bezogen auf das Polymer, insbesondere das Polyurethan beträgt in der Regel 0,01 - 100 Gew.-%, bevorzugt 1 - 100 Gew.-%. In a preferred embodiment, polymer dispersions according to the invention, in particular polyurethane dispersions, comprise N-formylmorpholine and N-acetylmorpholine in a weight ratio of from 10: 1 to 1:10, preferably from 5: 1 to 1: 5, more preferably from 3: 1 to 1: 3 and very particularly preferably 2: 1 to 1: 2. The amount of N-acylmorpholines based on the polymer, in particular the polyurethane, is generally 0.01-100% by weight, preferably 1-100% by weight.
Selbstverständlich können die erfindungsgemäß eingesetzten N-Acylmorpholine alleine, im Gemisch miteinander oder auch mit einem oder mehreren anderen geeigneten Lösungsmitteln vermischt eingesetzt werden. Of course, the N-acylmorpholines used according to the invention can be used alone, mixed with one another or else mixed with one or more other suitable solvents.
Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise offenkettige oder bevorzugt cyclische Carbonate, Lactone, Di(cyclo)alkyldipropylenglykolether und N-(Cyclo)alkylcaprolactame. Carbonate sind beispielsweise beschrieben in EP 697424 A1 , dort besonders von Seite 4, Zeile 4 bis 29, worauf hiermit ausdrücklich Bezug genommen sei. Bevorzugt genannt seien 1 ,2- Ethylencarbonat, 1 ,2-Propylencarbonat und 1 ,3-Propylencarbonat, besonders bevorzugt 1 ,2- Ethylencarbonat und 1 ,2-Propylencarbonat. Als Lactone seien bevorzugt beta-Propiolacton, gamma-Butyrolacton, epsilon-Caprolacton und epsilon-Methylcaprolacton genannt. Examples of suitable solvents are, for example, open-chain or preferably cyclic carbonates, lactones, di (cyclo) alkyl dipropylene glycol ethers and N- (cyclo) alkylcaprolactams. Carbonates are described, for example, in EP 697424 A1, there in particular from page 4, lines 4 to 29, to which reference is expressly made. Preferred are 1, 2 ethylene carbonate, 1, 2-propylene carbonate and 1, 3-propylene carbonate, more preferably 1, 2 ethylene carbonate and 1, 2-propylene carbonate. Preferred lactones are beta-propiolactone, gamma-butyrolactone, epsilon-caprolactone and epsilon-methylcaprolactone.
Di(cyclo)alkyldipropylenglykolether sind beispielsweise Dipropylenglykoldimethylether, Dipropy- lenglykoldiethylether, Dipropylenglykoldi-n-propylether und Dipropylenglykoldi-n-butylether, be- vorzugt ist Dipropylenglykoldimethylether. Di (cyclo) alkyl dipropylene glycol ethers are, for example, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether and dipropylene glycol di-n-butyl ether, preference being given to dipropylene glycol dimethyl ether.
Bei dem Di(cyclo)alkyldipropylenglykolether und besonders bei Dipropylenglykoldimethylether handelt es sich in der Regel um Gemische der Stellungsisomere und Dia-stereomere. Die genaue Zusammensetzung der Isomerengemische spielt keine erfindungsgemäße Rolle. In der Regel ist das Hauptisomer R-OCH2CH(CH3)OCH2CH(CH3)OR, worin R für den (Cyclo)alkylrest steht. Dipropylenglykoldimethylether ist als derartiges Isomerengemisch im Handel erhältlich und wird in der Regel durch die CAS-Nr. 1 1 1 109-77-4 bezeichnet. Dipropylenglykoldimethylether ist in hoher Reinheit von meist über 99 Gew% im Handel erhältlich, beispielsweise unter dem Handelsnamen Proglyde® DMM von The Dow Chemical Company, Midland, Michigan 48674, USA oder von der Firma Clariant GmbH, 65840 Sulzbach am Taunus, Deutschland. The di (cyclo) alkyl dipropylene glycol ether and especially dipropylene glycol dimethyl ether are generally mixtures of the positional isomers and diastereoisomers. The exact composition of the isomer mixtures does not play a role according to the invention. As a rule, this is the major isomer R-OCH 2 CH (CH 3) OCH 2 CH (CH 3) OR, where R is the (cyclo) alkyl radical. Dipropylene glycol dimethyl ether is commercially available as such a mixture of isomers and is usually by the CAS no. 1 1 1 109-77-4. Dipropylene glycol dimethyl ether is commercially available in high purity of mostly more than 99% by weight, for example under the trade name Proglyde® DMM from The Dow Chemical Company, Midland, Michigan 48674, USA or from Clariant GmbH, 65840 Sulzbach am Taunus, Germany.
N-(Cyclo)Alkylcaprolactame sind solche mit einem aliphatischen (offenkettigen) oder cyc- loaliphatischen (alicyclischen, ringförmigen), bevorzugt offenkettigen, verzweigten oder unverzweigten Kohlenwasserstoffrest, der 1 bis 6 Kohlenstoffatome, bevorzugt 1 bis 5, besonders bevorzugt 1 bis 4, insbesondere 1 bis 3 und speziell 1 oder 2 Kohlenstoffatome umfasst. N- (Cyclo) -alkylcaprolactams are those having an aliphatic (open-chain) or cycloaliphatic (alicyclic, ring-shaped), preferably open-chain, branched or unbranched, hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 4, in particular 1 to 3 and especially 1 or 2 carbon atoms.
Einsetzbare N-(Cyclo)Alkylcaprolactame sind beispielsweise N-Methylcaprolactam, N- Ethylcaprolactam, N-n-Propylcaprolactam, N-/so-Propylcaprolactam, N-n-Butylcaprolactam, N- /so-Butylcaprolactam, N-se/ -Butylcaprolactam, N-feri-Butylcaprolactam, N- Cyclopentylcaprolactam oder N-Cyclohexylcaprolactam, bevorzugt N-Methylcaprolactam oder N-Ethylcaprolactam. Usable N- (cyclo) -alkylcaprolactams are, for example, N-methylcaprolactam, N-ethylcaprolactam, Nn-propylcaprolactam, N-so-propylcaprolactam, Nn-butylcaprolactam, N- / so-butylcaprolactam, N-se / butylcaprolactam, N-ferric Butylcaprolactam, N-cyclopentylcaprolactam or N-cyclohexylcaprolactam, preferably N-methylcaprolactam or N-ethylcaprolactam.
Bevorzugt handelt es sich bei erfindungsgemäßen wässrigen Polymerdispersionen um wässri- ge Polyurethandispersionen. The aqueous polymer dispersions according to the invention are preferably aqueous polyurethane dispersions.
Erfindungsgemäße wässrige Polymerdispersionen enthalten weiterhin mindestens ein Polymer. In der Regel enthalten erfindungsgemäße wässrige Polymerdispersionen 10 bis 75 Gew% an Polymer, bezogen auf die Dispersion. Geeignete Polymerdispersionen sind dem Fachmann an sich bekannt. Aqueous polymer dispersions according to the invention also contain at least one polymer. As a rule, aqueous polymer dispersions according to the invention contain 10 to 75% by weight of polymer, based on the dispersion. Suitable polymer dispersions are known per se to the person skilled in the art.
Erfindungsgemäße wässrige Polymerdispersionen enthalten in der Regel 90 bis 25 Gew% Wasser, bezogen auf die Dispersion, wobei sich die Anteile an Polymer, N-Acylmorpholin, sonstigen Zusatzstoffen und Wasser auf 100 Gew.% ergänzen. As a rule, aqueous polymer dispersions according to the invention contain 90 to 25% by weight of water, based on the dispersion, the proportions of polymer, N-acylmorpholine, other additives and water supplementing to 100% by weight.
Erfindungsgemäße wässrige Polyurethandispersionen enthalten weiterhin mindestens ein Polyurethan. In der Regel enthalten erfindungsgemäße wässrige Polyurethandispersionen 10 bis 75 Gew% an Polyurethan, bezogen auf die Dispersion. Geeignete Polyurethandispersionen sind dem Fachmann an sich bekannt. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten erfin- dungsgemäße Polyurethandispersionen Polyurethane, die nach dem Präpolymermischungsver- fahren hergestellt worden sind, insbesondere solche, wie sie nach dem unten beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Polyurethandispersionen beschrieben werden. Aqueous polyurethane dispersions according to the invention furthermore contain at least one polyurethane. As a rule, aqueous polyurethane dispersions according to the invention contain 10 to 75% by weight of polyurethane, based on the dispersion. Suitable polyurethane dispersions are known per se to the person skilled in the art. In a preferred embodiment, polyurethane dispersions according to the invention comprise polyurethanes which have been prepared by the prepolymer mixture process, in particular those as described below process according to the invention for the preparation of polyurethane dispersions are described.
Erfindungsgemäße wässrige Polyurethandispersionen enthalten in der Regel 90 bis 25 Gew% Wasser, bezogen auf die Dispersion. As a rule, aqueous polyurethane dispersions according to the invention contain 90 to 25% by weight of water, based on the dispersion.
In einer Ausführungsform kann das N-Acylmorpholin auch einer fertigen Polymer-, insbesondere Polyurethandispersion zugesetzt werden, also nach der Dispergierung des Polymers, insbesondere Polyurethans, beispielsweise um deren Verlaufs- und Trockenverhalten vorteilhaft zu beeinflussen. Bevorzugt ist jedoch die Zugabe des N-Acylmorpholins vor der Dispergierung. In one embodiment, the N-acylmorpholine can also be added to a finished polymer dispersion, in particular polyurethane dispersion, that is to say after the dispersion of the polymer, in particular polyurethane, for example, in order to advantageously influence its flow and drying behavior. However, preference is given to the addition of the N-acylmorpholine before the dispersion.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethandispersionen, wobei man die wässrigen Polyurethandispersionen wie folgt herstellt: I. Herstellung eines Polyurethans durch Umsetzung von a) mindestens einem mehrwertigen Isocyanat mit 4 bis 30 C-Atomen, b) Diolen, von denen b1 ) 10 bis 100 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 aufweisen, und b2) 0 bis 90 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekular- gewicht von 60 bis 500 g/mol aufweisen, c) gegebenenfalls weiteren von den Diolen (b) verschiedenen mehrwertigen Verbindungen mit reaktiven Gruppen, bei denen es sich um alkoholische Hydroxylgruppen oder primäre oder sekundäre Aminogruppen handelt und d) von den Monomeren (a), (b) und (c) verschiedene Monomere mit wenig-stens einer Isocyanatgruppe oder wenigstens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Gruppe, die darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine potentiell hydrophile Gruppe tragen, wodurch die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane bewirkt wird, zu einem Polyurethan in Gegenwart eines N-Acylmorpholins gemäß Formel (I) undAnother object of the present invention is a process for the preparation of polyurethane dispersions, wherein the aqueous polyurethane dispersions are prepared as follows: I. Preparation of a polyurethane by reacting a) at least one polyfunctional isocyanate having 4 to 30 carbon atoms, b) diols, from b1) from 10 to 100 mol%, based on the total amount of the diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000, and b2) 0 to 90 mol%, based on the total amount of the diols (b), a molecular c) optionally further polyhydric compounds other than the diols (b), having reactive groups which are alcoholic hydroxyl groups or primary or secondary amino groups, and d) the monomers (a) , (b) and (c) various monomers having at least one isocyanate group or at least one isocyanate group-reactive group further having at least one hydrophilic group or carrying a potentially hydrophilic group, thereby causing the water dispersibility of the polyurethanes, to a polyurethane in the presence of an N-acylmorpholine of the formula (I) and
II. anschließender Dispergierung des Polyurethans in Wasser, II. Subsequent dispersion of the polyurethane in water,
III. wobei man nach oder während Schritt II gegebenenfalls Polyamine zusetzen kann. Als Monomere in (a) kommen die üblicherweise in der Polyurethanchemie eingesetzten Poly- isocyanate in Betracht, beispielsweise aliphatische, aromatische und cycloaliphatische Di- und Polyisocyanate, wobei die aliphatischen Kohlenwasserstoffreste beispielsweise 4 bis 12 Kohlenstoffatome und die cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffreste beispiels- weise 6 bis 15 Kohlenstoffatome oder die araliphatischen Kohlenwasserstoffreste beispielsweise 7 bis 15 Kohlenstoffatome aufweisen, mit einer NCO Funktionalität von mindestens 1 ,8, bevorzugt 1 ,8 bis 5 und besonders bevorzugt 2 bis 4 in Frage, sowie deren Isocyanurate, Biurete, Allophanate und Uretdione. Bei den Diisocyanaten handelt es sich bevorzugt um Isocyanate mit 4 bis 20 C-Atomen. Beispiele für übliche Diisocyanate sind aliphatische Diisocyanate wie Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (1 ,6-Diisocyanatohexan), Octamethylendiisocyanat, Decamethylen- diisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, Tetradecamethylendiisocyanat, Ester des Lysindiiso- cyanates, Tetramethylxylylendiisocyanat, Trimethylhexandiisocyanat oder Tetramethylhexand- iisocyanat, cycloaliphatische Diisocyanate wie 1 ,4-, 1 ,3- oder 1 ,2-Diisocyanatocyclohexan, das trans/trans-, das cis/cis- und das cis/trans-lsomere des 4,4'- oder 2,4'- Di(isocyanatocyclohexyl)methans, 1 -lsocyanato-3,3,5- trimethyl-5-III. wherein optionally after or during step II can add polyamines. Suitable monomers in (a) are the polyisocyanates customarily used in polyurethane chemistry, for example aliphatic, aromatic and cycloaliphatic diisocyanates and polyisocyanates, where the aliphatic hydrocarbon radicals contain, for example, 4 to 12 carbon atoms and the cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radicals, for example 6 to 15 carbon atoms or the araliphatic hydrocarbon radicals, for example, have 7 to 15 carbon atoms, with an NCO functionality of at least 1, 8, preferably 1, 8 to 5 and particularly preferably 2 to 4 in question, and their isocyanurates, biurets, allophanates and uretdiones. The diisocyanates are preferably isocyanates having 4 to 20 C atoms. Examples of customary diisocyanates are aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (1,6-diisocyanatohexane), octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, esters of lysine diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate or tetramethylhexane-iisocyanate, cycloaliphatic diisocyanates such as 1, 4- , 1, 3 or 1, 2-diisocyanatocyclohexane, the trans / trans, the cis / cis and the cis / trans isomers of 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, 1 - Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-
(isocyanatomethyl)cyclohexan (Isophorondiisocyanat), 2,2-Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)-propan, 1 ,3- oder 1 ,4-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan oder 2,4-, oder 2,6-Diisocyanato-1 - methylcyclohexan sowie aromatische Diisocyanate wie 2,4- oder 2,6-Toluylendiisocyanat und deren Isomerengemische, m- oder p-Xylylendiisocyanat, 2,4'- oder 4,4'- Diisocyanatodiphenylmethan und deren Isomerengemische, 1 ,3- oder 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 1 -Chlor-2,4-phenylendiisocyanat, 1 ,5-Naphthylendiisocyanat, Diphenylen-4,4'-diisocyanat, 4,4'- Diisocyanato-3,3'-dimethyldiphenyl, (isocyanatomethyl) cyclohexane (isophorone diisocyanate), 2,2-bis (4-isocyanatocyclohexyl) propane, 1, 3- or 1, 4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane or 2,4- or 2,6-diisocyanato-1 methylcyclohexane and also aromatic diisocyanates such as tolylene 2,4- or 2,6-diisocyanate and isomer mixtures thereof, m- or p-xylylene diisocyanate, 2,4'- or 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane and isomer mixtures thereof, 1, 3 or 1, 4-phenylenediisocyanate, 1-chloro-2,4-phenylenediisocyanate, 1,5-naphthylenediisocyanate, diphenyl-4,4'-diisocyanate, 4,4'-diisocyanato-3,3'-dimethyldiphenyl,
3-Methyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatobenzol oder Diphenylether-4,4'- diisocyanat. 3-methyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 1,4-diisocyanatobenzene or diphenyl ether-4,4'-diisocyanate.
Es können auch Gemische der genannten Diisocyanate vorliegen. Bevorzugt sind aliphatische und cycloaliphatische Diisocyanate, besonders bevorzugt sind Isophorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, meta-Tetramethylxylylendiisocyanat (m-TMXDI) und 1 ,1 -Methylenbis-[4-isocyanato]-cyclohexan (H12MDI). There may also be mixtures of said diisocyanates. Preference is given to aliphatic and cycloaliphatic diisocyanates, with particular preference being given to isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, meta-tetramethylxylylene diisocyanate (m-TMXDI) and 1,1-methylenebis [4-isocyanato] cyclohexane (H12MDI).
Als Polyisocyanate kommen Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate, Uretdiondiiso- cyanate, Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate, Urethan- oder Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate, Oxadiazintriongruppen enthaltende Polyisocyanate, Uretonimin- modifizierte Polyisocyanate von geradlinigen oder verzweigten Suitable polyisocyanates are polyisocyanates having isocyanurate groups, uretdione diisocyanates, polyisocyanates containing biuret groups, polyisocyanates containing urethane or allophanate groups, polyisocyanates containing oxadiazinetrione groups, uretonimine-modified polyisocyanates of straight-chain or branched one
C4-C2o-Alkylendiisocyanaten, cycloaliphatischen Diisocyanaten mit insgesamt 6 bis 20 C- Atomen oder aromatischen Diisocyanaten mit insgesamt 8 bis 20 C-Atomen oder deren Gemi- sehe in Betracht. Die einsetzbaren Di- und Polyisocyanate haben bevorzugt einen Gehalt an Isocyanatgruppen (berechnet als NCO, Molekulargewicht = 42 g/mol) von 10 bis 60 Gew.-% bezogen auf das Di- und Polyisocyanat(gemisch), bevorzugt 15 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 20 bis 55 Gew.-%. C4-C20-alkylene diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates having a total of 6 to 20 carbon atoms or aromatic diisocyanates having a total of 8 to 20 carbon atoms or mixtures thereof in consideration. The usable di- and polyisocyanates preferably have a content of isocyanate groups (calculated as NCO, molecular weight = 42 g / mol) of 10 to 60 wt .-% based on the diisocyanate and polyisocyanate (mixture), preferably 15 to 60 wt. %, and more preferably 20 to 55% by weight.
Bevorzugt sind aliphatische bzw. cycloaliphatische Di- und Polyisocyanate, z.B. die vorstehend genannten aliphatischen bzw. cycloaliphatischen Diisocyanate, oder deren Mischungen. Preferred are aliphatic or cycloaliphatic di- and polyisocyanates, e.g. the abovementioned aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, or mixtures thereof.
Weiterhin bevorzugt sind Further preferred
1 ) Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate von aromatischen, aliphatischen 1) isocyanurate-containing polyisocyanates of aromatic, aliphatic
und/oder cycloaliphatischen Diisocyanaten. Besonders bevorzugt sind hierbei die entsprechenden aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Isocyanato-Isocyanurate und insbesondere die auf Basis von Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat. Bei den dabei vorliegenden Isocyanuraten handelt es sich insbesondere um Tris-isocyanatoalkyl- bzw. Tris-isocyanatocycloalkyl-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 3 bis 4,5.  and / or cycloaliphatic diisocyanates. Particular preference is given here to the corresponding aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanato-isocyanurates 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 containing 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 3 to 4.5.
2) Uretdiondiisocyanate mit aromatisch, aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, vorzugsweise aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen und insbesondere die von Hexamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleiteten. Bei Uretdiondiisocyanaten handelt es sich um cyclische Dimerisierungsprodukte von Diisocyanaten. 2) uretdione diisocyanates having aromatic, aliphatic and / or cycloaliphatic bound 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 in den Zubereitungen als alleinige Komponente oder im Gemisch mit anderen Polyisocyanaten, insbesondere den unter 1 ) genannten, eingesetzt werden.  The uretdione diisocyanates can be used in the preparations as the sole component or in a mixture with other polyisocyanates, in particular those mentioned under 1).
3) Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate mit aromatisch, cycloaliphatisch oder aliphatisch gebundenen, 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 3 bis 4,5 auf. 3) biuret polyisocyanates having aromatic, cycloaliphatic or aliphatic bound, preferably cycloaliphatic or aliphatic bound isocyanate groups, in particular tris (6-isocyanatohexyl) biuret or mixtures thereof with its higher homologues. These biuret polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 3 to 4.5.
4) Urethan- und/oder Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate mit aromatisch, 4) polyisocyanates containing urethane and / or allophanate groups with aromatic,
aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen, bevorzugt aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, wie sie beispielsweise durch Umsetzung von überschüssigen Mengen an Hexamethylendiisocyanat oder an Isophorondiisocyanat mit mehrwerti- gen Alkoholen wie z.B. Trimethylolpropan, Neopentylglykol, Pentaerythrit, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,3-Propandiol, aliphatically or cycloaliphatically bonded, preferably aliphatically or cycloaliphatically bonded isocyanate groups, as obtained, for example, by reacting excess amounts of hexamethylene diisocyanate or of isophorone diisocyanate with polyvalent alcohols, for example trimethylolpropane, neopentylglycol, pentaerythritol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-propanediol,
Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin, 1 ,2-Dihydroxypropan 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 3.  Ethylene glycol, diethylene glycol, glycerol, 1, 2-dihydroxypropane or mixtures thereof can be obtained. These polyisocyanates containing urethane and / or allophanate groups generally have an NCO content of 12 to 20% by weight and an average NCO functionality of 2.5 to 3.
5) Oxadiazintriongruppen enthaltende Polyisocyanate, vorzugsweise von Hexamethylen- diisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleitet. Solche Oxadiazintriongruppen enthal- tenden Polyisocyanate sind aus Diisocyanat und Kohlendioxid herstellbar. 5) oxadiazinetrione-containing polyisocyanates, preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Such oxadiazinetrione-containing polyisocyanates can be prepared from diisocyanate and carbon dioxide.
6) Uretonimin-modifizierte Polyisocyanate. 6) Uretonimine-modified polyisocyanates.
Die Polyisocyanate 1 ) bis 6) können im Gemisch, gegebenenfalls auch im Gemisch mit Diiso- cyanaten, eingesetzt werden. The polyisocyanates 1) to 6) can be used in a mixture, if appropriate also mixed with diisocyanates.
Als Gemische dieser Isocyanate sind besonders die Mischungen der jeweiligen Strukturisomeren von Diisocyanatotoluol und Diisocyanato-diphenylmethan von Bedeutung, insbesondere ist die Mischung aus 20 mol-% 2,4 Diisocyanatotoluol und 80 mol-% Particularly suitable mixtures of these isocyanates are the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanato-diphenylmethane, in particular the mixture of 20 mol% 2,4 diisocyanatotoluene and 80 mol%
2,6-Diisocyanatotoluol geeignet. Weiterhin sind die Mischungen von aromatischen Isocyanaten wie 2,4 Diisocyanatotoluol und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol mit aliphatischen oder cycloaliphati- schen Isocyanaten wie Hexamethylendiisocyanat oder IPDI besonders vorteilhaft, wobei das bevorzugte Mischungsverhältnis der aliphatischen zu aromatischen Isocyanate 4 : 1 bis 1 : 4 beträgt. 2,6-diisocyanatotoluene suitable. Furthermore, the mixtures of aromatic isocyanates such as 2,4-diisocyanatotoluene and / or 2,6-diisocyanatotoluene with aliphatic or cycloaliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate or IPDI are particularly advantageous, the preferred mixing ratio of aliphatic to aromatic isocyanates 4: 1 to 1: 4 is.
Als Verbindungen (a) kann man auch Isocyanate einsetzen, die neben den freien Isocyanat- gruppen weitere verkappte Isocyanatgruppen, z.B. Uretdion- oder Urethangruppen tragen. As compounds (a) it is also possible to use isocyanates which, in addition to the free isocyanate groups, contain further blocked isocyanate groups, e.g. Wear uretdione or urethane groups.
Gegebenenfalls können auch solche Isocyanate mitverwendet werden, die nur eine Isocyanat- gruppe tragen. Im Allgemeinen beträgt ihr Anteil maximal 10 mol-%, bezogen auf die gesamte Molmenge der Monomere. Die Monoisocyanate tragen üblicherweise weitere funktionelle Gruppen wie olefinische Gruppen oder Carbonylgruppen und dienen zur Einführung von funktionellen Gruppen in das Polyurethan, die die Dispergierung bzw. die Vernetzung oder weitere polymeranaloge Umsetzung des Polyurethans ermöglichen. In Betracht kommen hierfür Monomere wie lsopropenyl-a,a-dimethylbenzylisocyanat (TMI). If appropriate, it is also possible to use those isocyanates which carry only one isocyanate group. In general, their proportion is at most 10 mol%, based on the total molar amount of the monomers. The monoisocyanates usually carry further functional groups such as olefinic groups or carbonyl groups and serve to introduce functional groups into the polyurethane, which enable the dispersion or the crosslinking or further polymer-analogous reaction of the polyurethane. Suitable for this purpose are monomers such as isopropenyl-α, α-dimethylbenzyl isocyanate (TMI).
Als Diole (b) kommen vornehmlich höhermolekulare Diole (b1 ) in Betracht, die ein Molekulargewicht von etwa 500 bis 5000, vorzugsweise von etwa 100 bis 3000 g/mol haben. Preferred diols (b) are relatively high molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5,000, preferably about 100 to 3,000, g / mol.
Bei den Diolen (b1 ) handelt es sich insbesondere um Polyesterpolyole, die z.B. aus Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S. 62 bis 65 bekannt sind. Bevor- zugt werden Polyesterpolyole eingesetzt, die durch Umsetzung von zweiwertigen Alkoholen mit zweiwertigen Carbonsäuren erhalten werden. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäurees- ter von niederen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyesterpolyole verwen- det werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein und gegebenenfalls, z.B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Korksäure, Azelainsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahyd- rophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäurean- hydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere Fettsäuren. 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, z.B. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Dodecandicarbonsäure und Sebacinsäure. Als mehrwertige Alkohole kommen z.B. Ethylenglykol, Propan-1 ,2-diol, Propan-1 ,3-diol, Butan- 1 ,3-diol, Buten-1 ,4-diol, Butin-1 ,4-diol, Pentan-1 ,5-diol, Neopentylglykol, Bis-(hydroxymethyl)- cyclohexane wie 1 ,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan, 2-Methyl-propan-1 ,3-diol, ferner Diethyl- englykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropy- lenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole in Betracht. Bevorzugt sind Neopentylglykol sowie Alkohole der allgemeinen Formel The diols (b1) are, in particular, polyesterpolyols which are known, for example, from Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, 4th Edition, Volume 19, pages 62 to 65. Before- zugt be polyester polyols are used, 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 esters of lower alcohols or mixtures thereof to prepare the polyesterpolyols. The polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and may optionally be substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated. Examples which may be mentioned are: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acids. 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, for example succinic acid, adipic acid, dodecanedicarboxylic acid and sebacic acid. Examples of suitable polyhydric alcohols are ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, butane-1,3-diol, butene-1,4-diol, butyne-1,4-diol, pentane-1 , 5-diol, neopentyl glycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1, 4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methyl-propane-1, 3-diol, further diethyl englykol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol , Polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycols into consideration. Neopentyl glycol and alcohols of the general formula are preferred
HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist. Beispiele hierfür sind Ethylenglycol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8-diol und Dode- can-1 ,12-diol. Ferner kommen auch Polycarbonat-Diole, wie sie z.B. durch Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuss von den als Aufbaukomponenten für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen Alkohole erhalten werden können, in Betracht.  HO- (CH 2) x -OH, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20. Examples of these are ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Also included are polycarbonate diols, e.g. by reaction of phosgene with an excess of the 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 Mischpoly- merisate von Lactonen, bevorzugt um endständige Hydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Lactonen an geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die von Hydroxycarbonsäuren der allgemeinen Formel HO-(CH2)z-COOH, wobei z eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine ungerade Zahl von 3 bis 19 ist, abgeleitet sind, z.B. ε-Caprolacton, ß-Propiolacton, γ-Butyrolacton und/oder Methyl-ε- caprolacton sowie deren Gemische. Geeignete 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 ent- sprechenden, chemisch äquivalenten Polykondensate der den Lactonen entsprechenden Hyd- roxycarbonsäuren, eingesetzt werden. Also suitable are lactone-based polyesterdiols, which are homopolymers or mixed polymers of lactones, preferably terminal hydroxyl-containing addition products of lactones onto suitable difunctional starter molecules. Preferred lactones are those which are derived from hydroxycarboxylic acids of the general formula HO- (CH 2) z -COOH, where z is a number from 1 to 20, preferably an odd number from 3 to 19, for example ε-caprolactone, ß-propiolactone, γ-butyrolactone and / or methyl ε-caprolactone 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, the corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxides corresponding to the lactones can also be used. roxycarboxylic acids are used.
Daneben kommen als Monomere (b1 ) Polyetherdiole in Betracht. Sie sind insbesondere durch Polymerisation von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z.B. in Gegenwart von BF3 oder durch Anlagerung dieser Verbindungen gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie Alkohole oder Amine, z.B. Wasser, Ethylenglykol, Propan-1 ,2- diol, Propan-1 ,3-diol, 2,2-Bis(4-hydroxydiphenyl)-propan oder Anilin erhältlich. Besonders bevorzugt ist Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 500 bis 5000 g/mol, und vor allem 1000 bis 4500 g/mol. In addition, suitable monomers (b1) are polyether diols. In particular, they are by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with themselves, e.g. in the presence of BF3 or by addition of these compounds, optionally in admixture or sequentially, to starting components having reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines, e.g. Water, ethylene glycol, propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, 2,2-bis (4-hydroxydiphenyl) propane or aniline available. Particularly preferred is polytetrahydrofuran having a molecular weight of 500 to 5000 g / mol, and especially 1000 to 4500 g / mol.
Die Polyesterdiole und Polyetherdiole können auch als Gemische im Verhältnis 0,1 : 1 bis 1 : 9 eingesetzt werden. Als Diole (b) können neben den Diolen (b1 ) noch niedermolekulare Diole (b2) mit einem Molekulargewicht von etwa 50 bis 500, vorzugsweise von 60 bis 200 g/mol, eingesetzt werden. The polyester diols and polyether diols can also be used as mixtures in a ratio of 0.1: 1 to 1: 9. As diols (b), in addition to the diols (b1), it is also possible to use low molecular weight diols (b2) having a molecular weight of about 50 to 500, preferably from 60 to 200, g / mol.
Als Monomere (b2) werden vor allem die Aufbaukomponenten der für die Herstellung von Poly- esterpolyolen genannten kurzkettigen Alkandiole eingesetzt, wobei die unverzweigten Diole mit 2 bis 12 C-Atomen und einer gradzahligen Anzahl von C-Atomen sowie Pentandiol-1 ,5 und Ne- opentylglykol bevorzugt werden. The monomers (b2) used are, in particular, the synthesis components of the short-chain alkanediols mentioned for the preparation of polyesterpolyols, the unbranched diols having 2 to 12 C atoms and an even number of C atoms and pentanediol-1, 5 and Ne - Opentylglykol be preferred.
Bevorzugt beträgt der Anteil der Diole (b1 ), bezogen auf die Gesamtmenge der der Diolen (b) 10 bis 100 mol-% und der Anteil der Diole (b2), bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b) 0 bis 90 mol-%. Besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis der Diole (b1 ) zu den Diolen (b2) 0,2 : 1 bis 5 : 1 , besonders bevorzugt 0,5 : 1 bis 2 : 1. The proportion of the diols (b1), based on the total amount of the diols (b), is preferably 10 to 100 mol% and the proportion of the diols (b2) is 0 to 90 mol%, based on the total amount of the diols (b). , The ratio of the diols (b1) to the diols (b2) is particularly preferably from 0.2: 1 to 5: 1, particularly preferably from 0.5: 1 to 2: 1.
Die Monomere (c), die von den Diolen (b) verschieden sind, dienen im Allgemeinen der Vernetzung oder der Kettenverlängerung. Es sind im allgemeinen mehr als zweiwertige nicht- aromatische Alkohole, Amine mit 2 oder mehr primären und/oder sekundären Aminogruppen sowie Verbindungen, die neben einer oder mehreren alkoholischen Hydroxylgruppen eine oder mehrere primäre und/oder sekundären Aminogruppen tragen. The monomers (c) other than the diols (b) generally serve for crosslinking or chain extension. They are generally more than divalent non-aromatic alcohols, amines having 2 or more primary and / or secondary amino groups and compounds which carry one or more primary and / or secondary amino groups in addition to one or more alcoholic hydroxyl groups.
Alkohole mit einer höheren Wertigkeit als 2, die zur Einstellung eines gewissen Verzweigungs- oder Vernetzungsgrades dienen können, sind z.B. Trimethylolbutan, Trimethylolpropan, Trime- thylolethan, Pentaerythrit, Glycerin, Zuckeralkohole, wie z.B. Sorbit, Mannit, Diglycerol, Threit, Erythrit, Adonit (Ribit), Arabit (Lyxit), Xylit, Dulcit (Galactit), Maltit oder Isomalt, oder Zucker. Alcohols of higher valency than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are e.g. Trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, glycerol, sugar alcohols, such as e.g. Sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonite (ribitol), arabitol (lyxite), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol or isomalt, or sugar.
Ferner kommen Monoalkohole in Betracht, die neben der Hydroxyl-Gruppe eine weitere gegen- über Isocyanaten reaktive Gruppe tragen wie Monoalkohole mit einer oder mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen, z.B. Monoethanolamin. Also suitable are monoalcohols which, in addition to the hydroxyl group, carry a further isocyanate-reactive group, such as monoalcohols having one or more primary groups and / or secondary amino groups, for example monoethanolamine.
Polyamine mit 2 oder mehr primären und/oder sekundären Aminogruppen können im Präpolymer-Mischverfahren vor allem dann eingesetzt werden, wenn die Kettenverlängerung bzw. Ver- netzung in Gegenwart von Wasser stattfinden soll (Schritt III), da Amine in der Regel schneller als Alkohole oder Wasser mit Isocyanaten reagieren. Das ist häufig dann erforderlich, wenn wässrige Dispersionen von vernetzten Polyurethanen oder Polyurethanen mit hohem Molgewicht gewünscht werden. In solchen Fällen geht man so vor, dass man Präpolymere mit Iso- cyanatgruppen herstellt, diese rasch in Wasser dispergiert und anschließend durch Zugabe von Verbindungen mit mehreren gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kettenverlängert oder vernetzt. Polyamines having 2 or more primary and / or secondary amino groups can be used in the prepolymer mixing process above all when the chain extension or crosslinking is to take place in the presence of water (step III), since amines are generally faster than alcohols or Water react with isocyanates. This is often required when aqueous dispersions of high molecular weight crosslinked polyurethanes or polyurethanes are desired. In such cases, the procedure is to prepare prepolymers with isocyanate groups, to rapidly disperse them in water and then to chain extend or crosslink them by adding compounds containing several isocyanate-reactive amino groups.
Hierzu geeignete Amine sind im Allgemeinen polyfunktionelle Amine des Molgewichtsbereiches von 32 bis 500 g/mol, vorzugsweise von 60 bis 300 g/mol, welche mindestens zwei primäre, zwei sekundäre oder mindestens eine primäre und eine sekundäre Aminogruppe enthalten.Amines suitable for this purpose are generally polyfunctional amines of the molecular weight range from 32 to 500 g / mol, preferably from 60 to 300 g / mol, which contain at least two primary, two secondary or at least one primary and one secondary amino group.
Beispiele hierfür sind Diamine wie Diaminoethan, Diaminopropane, Diaminobutane, Diaminohe- xane, Piperazin, 2,5-Dimethylpiperazin, Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexan (Iso- phorondiamin, IPDA), 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, 1 ,4-Diaminocyclohexan, Aminoethyl- ethanolamin, Hydrazin, Hydrazinhydrat oder Triamine wie Diethylentriamin oder 1 ,8-Diamino-4- aminomethyloctan oder höhere Amine wie Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin oder poly- mere Amine wie Polyethylenamine, hydrierte Poly-Acrylnitrile oder zumindest teilweise hydroly- sierte Poly-N-Vinylformamide jeweils mit einem Molgewicht bis zu 2000, bevorzugt bis zu 1000 g/mol. Die Amine können auch in blockierter Form, z.B. in Form der entsprechenden Ketimine (siehe z.B. CA-1 129 128), Ketazine (vgl. z.B. die US-A 4 269 748) oder Aminsalze Examples of these are diamines such as diaminoethane, diaminopropanes, diaminobutanes, diaminohexanes, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine, IPDA), 4,4 ' Diaminodicyclohexylmethane, 1,4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylenetriamine or 1,8-diamino-4-aminomethyloctane or higher amines such as triethylenetetramine, tetraethylenepentamine or polymeric amines such as polyethyleneamines, hydrogenated polyacrylonitriles or at least partially hydrolyzed poly-N-vinylformamide each having a molecular weight of up to 2000, preferably up to 1000 g / mol. The amines may also be in blocked form, e.g. in the form of the corresponding ketimines (see, for example, CA-1 129 128), ketazines (see, for example, US-A 4,269,748) or amine salts
(s. US-A 4 292 226) eingesetzt werden. Auch Oxazolidine, wie sie beispielsweise in der US-A 4 192 937 verwendet werden, stellen verkappte Polyamine dar, die für die Herstellung der Polyurethane zur Kettenverlängerung der Präpolymeren eingesetzt werden können. Bei der Ver- wendung derartiger verkappter Polyamine werden diese im allgemeinen mit den Präpolymeren in Abwesenheit von Wasser vermischt und diese Mischung anschließend mit dem Dispersionswasser oder einem Teil des Dispersionswassers vermischt, so dass hydrolytisch die entsprechenden Polyamine freigesetzt werden. Bevorzugt werden Gemische von Di- und Triaminen verwendet, besonders bevorzugt Gemische von Isophorondiamin und Diethylentriamin. (see US-A 4,292,226). Oxazolidines, as used for example in US Pat. No. 4,192,937, also represent blocked polyamines which can be used for the preparation of the polyurethanes for chain extension of the prepolymers. In the use of such capped polyamines they are generally mixed with the prepolymers in the absence of water and this mixture is then mixed with the dispersion water or a portion of the dispersion water, so that the corresponding polyamines are hydrolytically released. Preference is given to using mixtures of di- and triamines, more preferably mixtures of isophoronediamine and diethylenetriamine.
Der Anteil an Polyaminen kann bis zu 10, bevorzugt bis zu 8 mol-% und besonders bevorzugt bis zu 5 mol%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (b) und (c) betragen. Das im Schritt I hergestellte Polyurethan kann in der Regel bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt bis zu 5 Gew.-% nicht abreagierte NCO-Gruppen aufweisen. The proportion of polyamines can be up to 10, preferably up to 8 mol% and particularly preferably up to 5 mol%, based on the total amount of components (b) and (c). The polyurethane prepared in step I can generally have up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, of unreacted NCO groups.
Das molare Verhältnis von NCO-Gruppen im im Schritt I hergestellten Polyurethan zu der Summe aus primären und sekundären Aminogruppen im Polyamin wird im Schritt III in der Re- gel so gewählt, dass es zwischen 3 : 1 und 1 : 3, bevorzugt 2 : 1 und 1 : 2, besonders bevorzugt 1 ,5 : 1 und 1 : 1 ,5; ganz besonders bevorzugt bei 1 :1 liegt.  The molar ratio of NCO groups in the polyurethane prepared in step I to the sum of primary and secondary amino groups in the polyamine is generally selected in step III to be between 3: 1 and 1: 3, preferably 2: 1 and 1: 2, more preferably 1, 5: 1 and 1: 1.5; most preferably at 1: 1.
Ferner können zum Kettenabbruch in untergeordneten Mengen, d.h. bevorzugt in Mengen von weniger als 10 mol-%, bezogen auf die Komponenten (b) und (c), Monoalkohole eingesetzt werden. Sie dienen hauptsächlich zur Begrenzung des Molgewichts des Polyurethans. Beispiele sind Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sek-Butanol, tert- Butanol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, 1 ,3-Propandiol- monomethylether, n-Hexanol, n-Heptanol, Furthermore, chain termination in minor amounts, i. preferably in amounts of less than 10 mol%, based on the components (b) and (c), monoalcohols are used. They serve mainly to limit the molecular weight of the polyurethane. Examples are methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 1,3-propanediol monomethyl ether, n-hexanol, n-heptanol,
n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalkohol) und 2-Ethylhexanol. n-octanol, n-decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol) and 2-ethylhexanol.
Um die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane zu erreichen, sind die Polyurethane neben den Komponenten (a), (b) und (c) aus von den Komponenten (a), (b) und (c) verschiedenen Monomeren (d), die wenigstens eine Isocyanatgruppe oder wenigstens eine gegenüber Iso- cyanatgruppen reaktiven Gruppe und darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine Gruppe, die sich in hydrophile Gruppen überführen lässt, tragen, aufgebaut. Im folgenden Text wird der Begriff "hydrophile Gruppen oder potentiell hydrophile Gruppen" mit "(potentiell) hydrophile Gruppen" abgekürzt. Die (potentiell) hydrophilen Gruppen reagieren mit Isocyanaten wesentlich langsamer als die funktionellen Gruppen der Monomere, die zum Aufbau der Polymerhauptkette dienen. Bei den (potentiell) hydrophilen Gruppen kann es sich um nichtionische oder bevorzugt um ionische, d.h. kationische oder anionische, hydrophile Gruppen oder um potentiell ionische hydrophile Gruppen und besonders bevorzugt um anionische hydrophile Gruppen oder um potentiell anionische hydrophile Gruppen handeln. In order to achieve the water-dispersibility of the polyurethanes, the polyurethanes, besides components (a), (b) and (c), are monomers (d) which are different from components (a), (b) and (c) and have at least one isocyanate group or at least one group which is reactive toward isocyanate groups and moreover at least one hydrophilic group or a group which can be converted into hydrophilic groups. In the following text, the term "hydrophilic groups or potentially hydrophilic groups" is abbreviated to "(potentially) hydrophilic groups". The (potentially) hydrophilic groups react much more slowly with isocyanates than the functional groups of the monomers which serve to build up the polymer main chain. The (potentially) hydrophilic groups may be nonionic or, preferably, ionic, i. cationic or anionic, hydrophilic groups, or potentially ionic hydrophilic groups, and more preferably anionic hydrophilic groups, or potentially anionic hydrophilic groups.
Der Anteil der Komponenten mit (potentiell) hydrophilen Gruppen an der Gesamtmenge der Komponenten (a), (b), (c) und (d) wird im allgemeinen so bemessen, dass die Molmenge der (potentiell) hydrophilen Gruppen, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis (b), 30 bis 1000, bevorzugt 50 bis 500 und besonders bevorzugt 80 bis 300 mmol/kg beträgt. The proportion of components with (potentially) hydrophilic groups in the total amount of components (a), (b), (c) and (d) is generally such that the molar amount of (potentially) hydrophilic groups, based on the amount by weight of all monomers (a) to (b), 30 to 1000, preferably 50 to 500 and particularly preferably 80 to 300 mmol / kg.
Als nichtionische hydrophile Gruppen kommen beispielsweise gemischte oder reine Polyethyl- englykolether aus vorzugsweise 5 bis 100, bevorzugt 10 bis 80 Ethylenoxid-Examples of nonionic hydrophilic groups are mixed or pure polyethylene glycol ethers of preferably from 5 to 100, preferably from 10 to 80, ethylene oxide.
Wiederholungseinheiten in Betracht. Die Polyethylenglykolether können auch Propylenoxid- Einheiten enthalten. Ist dies der Fall, so soll der Gehalt an Propylen-oxid-Einheiten 50 Gew.%, bevorzugt 30 Gew.%, bezogen auf den gemischten Polyethylenglykolether, nicht übersteigen. Der Gehalt an Polyethylenoxid-Einheiten beträgt im allgemeinen 0 bis 10, bevorzugt Repeat units into consideration. The polyethylene glycol ethers may also contain propylene oxide units. If this is the case, the content of propylene oxide units should not exceed 50% by weight, preferably 30% by weight, based on the mixed polyethylene glycol ether. The content of polyethylene oxide units is generally 0 to 10, preferably
0 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis (d). 0 to 6 wt .-%, based on the amount by weight of all monomers (a) to (d).
Bevorzugte Monomere mit nichtionischen hydrophilen Gruppen sind das Polyethylenglykol und Diisocyanate, die einen endständig veretherten Polyethylenglykolrest tragen. Derartige Diiso- cyanate sowie Verfahren zu deren Herstellung sind in den Patentschriften US 3 905 929 und US 3 920 598 angegeben. Preferred monomers with nonionic hydrophilic groups are the polyethylene glycol and diisocyanates which carry a terminally etherified polyethylene glycol radical. Such diisocyanates and processes for their preparation are disclosed in US Pat. Nos. 3,905,929 and 3,920,598.
Ionische hydrophile Gruppen sind vor allem anionische Gruppen wie die Sulfonat-, die Car- boxylat- und die Phosphatgruppe in Form ihrer Alkalimetall- oder Ammoniumsalze sowie kationische Gruppen wie Ammonium-Gruppen, insbesondere protonierte tertiäre Aminogruppen oder quartäre Ammoniumgruppen. Ionic hydrophilic groups are, in particular, anionic groups such as the sulfonate, the carboxylate and the phosphate groups in the form of their alkali metal or ammonium salts, and also cationic groups such as ammonium groups, in particular protonated tertiary amino groups or quaternary ammonium groups.
Als Monomere mit potentiell anionischen Gruppen werden üblicherweise aliphatische, cyc- loaliphatische, araliphatische oder aromatische Mono- und Dihydroxycarbonsäuren in Betracht, die mindestens eine alkoholische Hydroxylgruppe oder eine primäre oder sekundäre Amino- gruppe tragen. Suitable monomers having potentially anionic groups are usually aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic mono- and dihydroxycarboxylic acids which carry at least one alcoholic hydroxyl group or one primary or secondary amino group.
Solche Verbindungen werden beispielsweise durch die allgemeine Formel Such compounds are exemplified by the general formula
RG-R4-DG dargestellt, worin RG mindestens eine gegen Isocyanat reaktive Gruppe RG-R 4 -DG, wherein RG is at least one isocyanate-reactive group
DG mindestens eine dispergieraktive Gruppe und DG at least one dispersive group and
R4 einen 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest bedeutet. Beispiele für RG sind -OH, -SH, -NH2 oder -NHR5, worin R5 Methyl, Ethyl, /'so-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, /so-Butyl, se/ -Butyl, feri-Butyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl sein kann. R 4 is an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical containing 1 to 20 carbon atoms. Examples of RG are -OH, -SH, -NH 2 or -NHR 5, wherein R 5 is methyl, ethyl, / 'so-propyl, n-propyl, n-butyl, / so-butyl, s / butyl, feri Butyl, cyclopentyl or cyclohexyl can be.
Bevorzugt handelt es sich bei solchen Komponente z.B. um Mercaptoessigsäure, Mercaptopro- pionsäure, Thiomilchsäure, Mercaptobernsteinsäure, Glycin, Iminodiessigsäure, Sarkosin, Ala- nin, ß-Alanin, Leucin, Isoleucin, Aminobuttersäure, Hydroxyessigsäure, Hydroxypivalinsäure, Milchsäure, Hydroxybernsteinsäure, Hydroxydecansäure, Dimethylolpropionsäure, Dimethylol- buttersäure, Ethylendiamintriessigsäure, Hydroxydodecansäure, Hydroxyhexadecansäure, 12- Hydroxystearinsäure, Aminonaphthalincarbonsäure, Hydroxethansulfonsäure, Hydroxypropan- sulfonsäure, Mercaptoethansulfonsäure, Mercaptopropansulfonsäure, Aminomethansulfonsäu- re, Taurin, Aminopropansulfonsäure, N-Cyclohexylaminopropansulfonsäure, N-Preferably such components are e.g. mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, thiolactic acid, mercaptosuccinic acid, glycine, iminodiacetic acid, sarcosine, alanine, β-alanine, leucine, isoleucine, aminobutyric acid, hydroxyacetic acid, hydroxypivalic acid, lactic acid, hydroxysuccinic acid, hydroxydecanoic acid, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, ethylenediaminetriacetic acid, hydroxydodecanoic acid , Hydroxyhexadecanoic acid, 12-hydroxystearic acid, aminonaphthalenecarboxylic acid, hydroxethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, mercaptoethanesulfonic acid, mercaptopropanesulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, taurine, aminopropanesulfonic acid, N-cyclohexylaminopropanesulfonic acid, N-
Cyclohexylaminoethansulfonsäure sowie deren Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze und besonders bevorzugt um die genannten Monohydroxycarbon- und -sulfonsäuren sowie Mono- aminocarbon- und -sulfonsäuren. Cyclohexylaminoethansulfonsäure and their alkali, alkaline earth or ammonium salts and particularly preferably the abovementioned monohydroxycarboxylic and -sulfonic acids as well as monoaminocarboxylic and -sulfonic acids.
Ganz besonders bevorzugt sind Dihydroxyalkylcarbonsäuren, vor allem mit 3 bis 10 Kohlen- stoffatomen, wie sie auch in der US-A 3 412 054 beschrieben sind. Insbesondere sind Verbindungen der allgemeinen Formel Very particular preference is given to dihydroxyalkylcarboxylic acids, in particular having 3 to 10 carbon atoms, as are also described in US Pat. No. 3,412,054. In particular, compounds of the general formula
HO-R1-CR3(COOH)-R2-OH in welcher R1 und R2 für eine d- bis C4-Alkandiyl-Einheit und R3 für eine d- bis C4-Alkyl-Einheit steht. Vor allem sind Dimethylolbuttersäure und besonders Dimethylolpropionsäure (DMPA) bevorzugt. HO-R 1 -CR 3 (COOH) -R 2 -OH in which R 1 and R 2 is a C 1 to C 4 alkanediyl unit and R 3 is a C 1 to C 4 alkyl unit. Above all, dimethylol butyric acid and especially dimethylolpropionic acid (DMPA) are preferable.
Weiterhin eignen sich entsprechende Dihydroxysulfonsauren und Dihydroxyphosponsauren wie 2,3-Dihydroxypropanphosphonsäure sowie die entsprechenden Säuren, in denen mindestens eine Hydroxygruppe durch eine Aminogruppe ersetzt ist, beispielsweise solche der Formel Also suitable are corresponding Dihydroxysulfonsauren and Dihydroxyphosponsauren such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid and the corresponding acids in which at least one hydroxy group is replaced by an amino group, for example those of the formula
H2N-R -CR3(COOH)-R2-NH2 in welcher R1, R2 und R3 die gleichen Bedeutungen haben können wie oben angeführt. H 2 NR -CR 3 (COOH) -R 2 -NH 2 in which R 1 , R 2 and R 3 may have the same meanings as stated above.
Ansonsten geeignet sind Dihydroxyverbindungen mit einem Molekulargewicht über 500 bis 10000 g/mol mit mindestens 2 Carboxylatgruppen, die aus der DE-A 4 140 486 bekannt sind. Sie sind durch Umsetzung von Dihydroxylverbindungen mit Tetracarbonsäuredianhydriden wie Pyromellitsäuredianhydrid oder Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid im Molverhältnis 2 : 1 bis 1 ,05 : 1 in einer Polyadditionsreaktion erhältlich. Als Dihydroxyverbindungen sind insbesondere die als Kettenverlängerer aufgeführten Monomere (b2) sowie die Diole (b1 ) geeignet. Otherwise suitable are dihydroxy compounds having a molecular weight above 500 to 10,000 g / mol with at least 2 carboxylate groups, which are known from DE-A 4,140,486. They are obtainable by reacting dihydroxyl compounds with tetracarboxylic dianhydrides such as pyromellitic dianhydride or cyclopentanetetracarboxylic dianhydride in a molar ratio of 2: 1 to 1:05 in a polyaddition reaction. Particularly suitable dihydroxy compounds are the monomers (b2) listed as chain extenders and the diols (b1).
Potentiell ionische hydrophile Gruppen sind vor allem solche, die sich durch einfache Neutrali- sations-, Hydrolyse- oder Quaternisierungsreaktionen in die oben genannten ionischen hydrophilen Gruppen überführen lassen, also z.B. Säuregruppen, Anhydridgruppen oder tertiäre Aminogruppen. Potentially ionic hydrophilic groups are, above all, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions, that is, e.g. Acid groups, anhydride groups or tertiary amino groups.
Ionische Monomere (d) oder potenziell ionische Monomere (d) sind z.B. in Ullmanns Encyklo- pädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S.31 1 -313 und beispielsweise in der DE-A 1 495 745 ausführlich beschrieben. Ionic monomers (d) or potentially ionic monomers (d) are e.g. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 19, pp. 311-313 and for example in DE-A 1 495 745.
Als potentiell kationische Monomere (d) sind vor allem Monomere mit tertiären Aminogruppen von besonderer praktischer Bedeutung, beispielsweise: Tris-(hydroxyalkyl)-amine, Ν,Ν'- Bis(hydroxyalkyl)-alkylamine, N-Hydroxyalkyl-dialkylamine, Tris-(aminoalkyl)-amine, Ν,Ν'- Bis(aminoalkyl)-alkylamine, N-Aminoalkyl-dialkylamine, wobei die Alkylreste und Alkandiyl- Einheiten dieser tertiären Amine unabhängig voneinander aus 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bestehen. Weiterhin kommen tertiäre Stickstoffatome aufweisende Polyether mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen, wie sie z.B. durch Alkoxylierung von zwei an Aminstick- stoff gebundene Wasserstoffatome aufweisende Amine, z.B. Methylamin, Anilin, oder Ν,Ν'- Dimethylhydrazin, in an sich üblicher weise zugänglich sind, in Betracht. Derartige Polyether weisen im Allgemeinen ein zwischen 500 und 6000 g/mol liegendes Molgewicht auf. Particularly preferred monomers for cationic monomers (d) are monomers having tertiary amino groups, for example: tris (hydroxyalkyl) -amines, Ν, Ν'-bis (hydroxyalkyl) -alkylamines, N-hydroxyalkyl-dialkylamines, tris ( aminoalkyl) -amines, Ν, Ν'-bis (aminoalkyl) -alkylamines, N-aminoalkyl-dialkylamines, where the alkyl radicals and alkanediyl Units of these tertiary amines independently consist of 2 to 6 carbon atoms. Furthermore, tertiary nitrogen atoms containing polyether having preferably two terminal hydroxyl groups, such as, for example, by alkoxylation of two amines bound to amine nitrogen hydrogen atoms containing amines, eg methylamine, aniline, or Ν, Ν'-dimethylhydrazine, are accessible in per se conventional manner in consideration. Such polyethers generally have a molecular weight between 500 and 6000 g / mol.
Diese tertiären Amine werden entweder mit Säuren, bevorzugt starken Mineralsäuren wie Phosphorsäure, Schwefelsäure oder Halogenwasserstoffsäuren, starken organischen Säuren, wie beispielsweise Ameisen-, Essig- oder Milchsäure, oder durch Umsetzung mit geeigneten Quaternisierungsmitteln wie d- bis C6-Alkylhalogeniden, z.B. Bromiden oder Chloriden, oder Di-d- bis C6-Alkylsulfaten oder Di-d- bis C6-Alkylcarbonaten in die Ammoniumsalze überführt. These tertiary amines are either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid or hydrohalic acids, strong organic acids such as formic, acetic or lactic acid, or by reaction with suitable quaternizing agents such as C 1 to C 6 alkyl halides, e.g. Bromides or chlorides, or di-Cd-C6-alkyl sulfates or di-d- to C6-alkyl carbonates in the ammonium salts.
Als Monomere (d) mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kommen Aminocarbon- säuren wie Lysin, ß-Alanin, die in der DE-A2034479 genannten Addukte von aliphatischen diprimären Diaminen an α,β-ungesättigte Carbonsäuren wie die N-(2-Aminoethyl)-2- aminoethancarbonsäure sowie die entsprechenden N-Aminoalkyl-aminoalkylcarbonsäuren, wobei die Alkandiyl-Einheiten aus 2 bis 6 Kohlenstoffatome bestehen, in Betracht. Sofern Monomere mit potentiell ionischen Gruppen eingesetzt werden, kann deren Überführung in die ionische Form vor, während, jedoch vorzugsweise nach der Isocyanat-Polyaddition erfolgen, da sich die ionischen Monomeren in der Reaktionsmischung häufig nur schwer lösen. Besonders bevorzugt liegen die anionischen hydrophilen Gruppen in Form ihrer Salze mit einem Alkaliion oder einem Ammoniumion als Gegenion vor. Suitable monomers (d) with isocyanate-reactive amino groups are aminocarboxylic acids such as lysine, β-alanine, the adducts of aliphatic diprimary diamines mentioned in DE-A2034479 to α, β-unsaturated carboxylic acids such as N- (2-aminoethyl) - 2-aminoethanecarboxylic acid and the corresponding N-aminoalkyl-aminoalkylcarboxylic acids, wherein the alkanediyl units consist of 2 to 6 carbon atoms, into consideration. If monomers having potentially ionic groups are used, their conversion into the ionic form may take place before, during, but preferably after the isocyanate polyaddition, since the ionic monomers are often difficult to dissolve in the reaction mixture. The anionic hydrophilic groups are particularly preferably in the form of their salts with an alkali ion or an ammonium ion as the counterion.
Unter diesen genannten Verbindungen sind Hydroxycarbonsäuren bevorzugt, besonders bevorzugt sind Dihydroxyalkylcarbonsäuren, ganz besonders bevorzugt sind Among these compounds, hydroxycarboxylic acids are preferred, with particular preference being given to dihydroxyalkylcarboxylic acids, which are very particularly preferred
a,a-Bis(hydroxymethyl)carbonsäuren, insbesondere Dimethylolbuttersäure und Dimethylolp- ropionsäure und speziell Dimethylolpropionsäure. a, a-bis (hydroxymethyl) carboxylic acids, in particular dimethylol butyric acid and dimethylolpropionic acid and especially dimethylolpropionic acid.
In einer alternativen Ausführungsform können die Polyurethane sowohl nichtionische hydrophile als auch ionische hydrophile Gruppen, bevorzugt gleichzeitig nichtionische hydrophile und anionische hydrophile Gruppen enthalten. Auf dem Gebiet der Polyurethanchemie ist allgemein bekannt, wie das Molekulargewicht der Polyurethane durch Wahl der Anteile der miteinander reaktiven Monomere sowie dem arithmetischen Mittel der Zahl der reaktiven funktionellen Gruppen pro Molekül eingestellt werden kann. In an alternative embodiment, the polyurethanes may contain both nonionic hydrophilic and ionic hydrophilic groups, preferably simultaneously nonionic hydrophilic and anionic hydrophilic groups. In the field of polyurethane chemistry, it is well known how the molecular weight of the polyurethanes can be adjusted by selecting the proportions of the monomers reactive with each other and the arithmetic mean of the number of reactive functional groups per molecule.
Normalerweise werden die Komponenten (a), (b), (c) und (d) sowie ihre jeweiligen Molmengen so gewählt, dass das Verhältnis A : B mit A) der Molmenge an Isocyanatgruppen und Normally, the components (a), (b), (c) and (d) and their respective molar amounts are chosen so that the ratio A: B with A) the molar amount of isocyanate groups and
B) der Summe aus der Molmenge der Hydroxylgruppen und der Molmenge der funktionellen Gruppen, die mit Isocyanaten in einer Additionsreaktion reagieren können B) the sum of the molar amount of the hydroxyl groups and the molar amount of the functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction
0,5 : 1 bis 2 : 1 , bevorzugt 0,8 : 1 bis 1 ,5, besonders bevorzugt 0,9 : 1 bis 1 ,2 : 1 beträgt. Ganz besonders bevorzugt liegt das Verhältnis A : B möglichst nahe an 1 : 1. 0.5: 1 to 2: 1, preferably 0.8: 1 to 1, 5, more preferably 0.9: 1 to 1, 2: 1. Most preferably, the ratio A: B is as close as possible to 1: 1.
Neben den Komponenten (a), (b), (c) und (d) werden Monomere mit nur einer reaktiven Gruppe im allgemeinen in Mengen bis zu 15 mol-%, bevorzugt bis zu 8 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (a), (b), (c) und (d) eingesetzt. In addition to components (a), (b), (c) and (d), monomers having only one reactive group are generally added in amounts of up to 15 mol%, preferably up to 8 mol%, based on the total amount of the components (a), (b), (c) and (d) used.
Die Polyaddition der Komponenten (a) bis (d) erfolgt im Allgemeinen bei Reaktionstemperaturen von 20 bis 180°C, bevorzugt 50 bis 150°C unter Normaldruck. The polyaddition of components (a) to (d) is generally carried out at reaction temperatures of 20 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C under atmospheric pressure.
Die erforderlichen Reaktionszeiten können sich über wenige Minuten bis einige Stunden erstrecken. Es ist auf dem Gebiet der Polyurethanchemie bekannt, wie die Reaktionszeit durch eine Vielzahl von Parametern wie Temperatur, Konzentration der Monomere, Reaktivität der Monomeren beeinflusst wird. The required reaction times can range from a few minutes to a few hours. It is known in the field of polyurethane chemistry how the reaction time is affected by a variety of parameters such as temperature, concentration of monomers, reactivity of the monomers.
Zur Beschleunigung der Reaktion der Diisocyanate können die üblichen Katalysatoren mitverwendet werden. Dafür kommen prinzipiell alle in der Polyurethanchemie üblicherweise verwendeten Katalysatoren in Betracht. Diese sind beispielsweise organische Amine, insbesondere tertiäre aliphatische, cycloaliphati- sche oder aromatische Amine, und/oder Lewis-saure organische Metallverbindungen. Als Lewis-saure organische Metallverbindungen kommen z.B. Zinnverbindungen in Frage, wie beispielsweise Zinn-(ll)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn(ll)-acetat, Zinn(ll)-octoat, Zinn(ll)-ethylhexoat und Zinn(ll)-Iaurat und die Dialkylzinn(IV)-salze von organischen Carbon- säuren, z.B.Dimethylzinn-diacetat, Dibutylzinn-diacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2- ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat, Dioctylzinn-dilaurat und Dioctylzinn- diacetat. Auch Metallkomplexe wie Acetylacetonate des Eisens, Titans, Aluminiums, Zirkons, Mangans, Nickels und Cobalts sind möglich. Weitere Metallkatalysatoren werden von Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, Vol. 35, Seiten 19-29 beschrieben. To accelerate the reaction of the diisocyanates, the conventional catalysts can be used. In principle, all catalysts commonly used in polyurethane chemistry come into consideration. These are, for example, organic amines, in particular tertiary aliphatic, cycloaliphatic or aromatic amines, and / or Lewis-acidic organic metal compounds. As the Lewis acidic organic metal compounds, e.g. Tin compounds, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, e.g. Tin (II) acetate, stannous octoate, stannous ethylhexoate and stannous laurate and the dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, eg dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, Dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dioctyltin dilaurate and dioctyltin diacetate. Metal complexes such as acetylacetonates of iron, titanium, aluminum, zirconium, manganese, nickel and cobalt are also possible. Other metal catalysts are described by Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, Vol. 35, pages 19-29.
Bevorzugte Lewis-saure organische Metallverbindungen sind Dimethylzinn-diacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Diocytzinn-dilaurat, Zirkon-Acetylacetonat und Zirkon-2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat. Auch Wismut- und Cobaltkatalysatoren sowie Cäsiumsalze können als Katalysatoren eingesetzt werden. Als Cäsiumsalze kommen dabei solche Verbindungen in Betracht, in denen folgende Anionen eingesetzt werden: F-, C , CIO", CI03-, CI04-, Br, J-, J03-, CN-, OCN-, N02-, N03-, HCOs-, CO32-, S2- SH- HSO3-, SO32-, HSO4-, S04 2-, S2O22-, S2O42-, S2O52-, S206 2-, S2O72-,Preferred Lewis acidic organic metal compounds are dimethyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, diocyttin dilaurate, zirconium acetylacetonate and zirconium 2,2,6,6-tetramethyl-3, 5-heptanedionate. Also bismuth and cobalt catalysts and cesium salts can be used as catalysts. Suitable cesium salts are those compounds in which the following Anions are used: F, C, CIO " , CI0 3 -, CI0 4 -, Br, J, J0 3 -, CN-, OCN, N0 2 -, N0 3 -, HCOs-, CO 3 2 -, S 2 -SH-HSO 3 -, SO 3 2 -, HSO 4 -, S0 4 2 -, S2O 2 2 -, S2O4 2 -, S2O5 2 -, S 2 0 6 2 -, S2O7 2 -,
S208 2-, H2PO2-, H2PO4-, HPO42-, PO43-, P2O74-, (OCnH2n+l)-, (CnH2n-l02)-, (CnHzn-sOz)" SOWieS 2 0 8 2 -, H2PO2-, H2PO4-, HPO4 2 -, PO4 3 -, P2O7 4 -, (OCnH 2n + l) -, (C n H 2 n-l0 2 ) -, (CnHzn-sOz) " Such as
(Cn+iH2n-204)2-, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. (Cn + iH2n-20 4 ) 2 -, where n is the numbers 1 to 20.
Bevorzugt sind dabei Cäsiumcarboxylate, bei denen das Anion den Formeln Cesium carboxylates in which the anion is the formula are preferred
(CnH2n-i02)" sowie (Cn+iH2n-204)2- mit n gleich 1 bis 20, gehorcht. Besonders bevorzugte Cäsiumsalze weisen als Anionen Monocarboxylate der allgemeinen Formel (CnH 2n-iO 2) " as well as (Cn + iH 2n-20 4 ) 2 - with n equal to 1 to 20. Particularly preferred cesium salts have as anions monocarboxylates of the general formula
(CnH2n-i02)" auf, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. Hierbei sind insbesondere zu erwähnen Formiat, Acetat, Propionat, Hexanoat und 2-Ethylhexanoat. (CnH2n-iO2) " , where n is the numbers 1 to 20. Mention should be made in particular of formate, acetate, propionate, hexanoate and 2-ethylhexanoate.
Als Polymerisationsapparate kommen Rührkessel in Betracht, insbesondere dann, wenn durch Mitverwendung von Lösungsmitteln für eine niedrige Viskosität und eine gute Wärmeabfuhr gesorgt ist. Rührkessel come into consideration as polymerization, especially when provided by the concomitant use of solvents for a low viscosity and good heat dissipation.
Wird die Reaktion in Substanz durchgeführt, eignen sich aufgrund der meist hohen Viskositäten und der meist nur kurzen Reaktionszeiten besonders Extruder, insbesondere selbstreinigende Mehrschneckenextruder. If the reaction is carried out in bulk, extruders, in particular self-cleaning multi-screw extruders, are particularly suitable because of the usually high viscosities and the usually short reaction times.
Im sogenannten "Präpolymer-Mischverfahren" wird zunächst ein Präpolymer hergestellt wird, das Isocyanat-Gruppen trägt. Die Komponenten (a) bis (d) werden hierbei so gewählt, dass das definitionsgemäße Verhältnis A:B größer 1 ,0 bis 3, bevorzugt 1 ,05 bis 1 ,5 beträgt. Das Präpolymer wird zuerst in Wasser dispergiert und 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 Isocyanatgruppen zu Amingruppen hydrolysiert, die mit noch verbliebenen Isocyanatgruppen der Präpolymere unter Kettenverlängerung abreagieren. In the so-called "prepolymer mixing process", first a prepolymer is prepared which carries isocyanate groups. The components (a) to (d) are in this case chosen so that the ratio A: B is greater than 1, 0 to 3, preferably 1, 05 to 1, 5. The prepolymer is first dispersed in water and simultaneously and / or chain-extended by reaction of the isocyanate groups with amines carrying more than 2 isocyanate-reactive amino groups, or with amines containing 2 isocyanate-reactive amino groups, chain extended. Chain extension also occurs when no amine is added. In this case, 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 ist nicht erfindungswesentlich und beträgt im Allgemeinen <1000 nm, bevorzugt <500 nm , besonders bevorzugt < 200 nm und ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und unter 200 nm. The mean particle size (z average), measured by dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, the dispersions according to the invention is not essential to the invention and is generally <1000 nm, preferably <500 nm, more preferably <200 nm and most preferably between 20 and under 200 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 mPas (gemessen bei einer Temperatur von 20°C und einer Schergeschwindigkeit von 250 s_1. The dispersions generally have a solids content of 10 to 75, preferably from 20 to 65 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 mPas (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, bevorzugt einen niedrigeren, Feststoffgehalt einzustellen, beispielsweise durch Verdünnung. Weiterhin können die erfindungsgemäß hergestellten Dispersionen mit anderen für die angeführten Anwendungen typischen Komponenten vermischt werden, beispielsweise Tenside, De- tergentien, Farbstoffe, Pigmente, Farbübertragungsinhibitoren und optische Aufheller. Die Dispersionen können nach der Herstellung, falls gewünscht, einer physikalischen Desodo- rierung unterworfen werden. For some applications it may be useful to adjust the dispersions to another, preferably a lower, solids content, for example by dilution. Furthermore, the dispersions prepared according to the invention can be mixed with other components typical of the applications mentioned, for example surfactants, detergents, dyes, pigments, dye transfer inhibitors and optical brighteners. The dispersions may be subjected to physical deodorizing after preparation, if desired.
Eine physikalische Desodorierung kann darin bestehen, dass die Dispersion mit Wasserdampf, einem sauerstoffhaltigen Gas, bevorzugt Luft, Stickstoff oder überkritischem Kohlendioxid bei- spielsweise in einem Rührbehälter, wie in der DE-AS 12 48 943 beschrieben, oder in einer Ge- genstromkolonne, wie in der DE-A 196 21 027 beschrieben, gestrippt wird. A physical deodorization may consist in that the dispersion with water vapor, an oxygen-containing gas, preferably air, nitrogen or supercritical carbon dioxide, for example, in a stirred tank, as described in DE-AS 12 48 943, or in a countercurrent column, such as in DE-A 196 21 027 described, is stripped.
Die Menge des erfindungsgemäßen N-Acylmorpholins (I) bei der Herstellung des Polyurethans wird in der Regel so gewählt, dass der Anteil in der fertigen wässrigen Polyurethandispersion, das heißt nach Schritt II und gegebenenfalls Schritt III, 30 Gew.-% nicht überschreitet, bevorzugt nicht mehr als 25, besonders bevorzugt nicht mehr als 20 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 15 Gew.-%. The amount of N-acylmorpholine (I) according to the invention in the preparation of the polyurethane is generally chosen so that the proportion in the final aqueous polyurethane dispersion, that is, after step II and optionally step III, does not exceed 30% by weight not more than 25, more preferably not more than 20, and most preferably not more than 15% by weight.
Der Anteil an N-Acylmorpholin (I) in der fertigen wässrigen Polymerdispersion, insbesondere Polyurethandispersion beträgt in der Regel mindestens 0,01 Gew%, bevorzugt mindestens 0,1 , besonders bevorzugt mindestens 0,2, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,5 und insbesondere mindestens 1 Gew%. The proportion of N-acylmorpholine (I) in the finished aqueous polymer dispersion, in particular polyurethane dispersion, is generally at least 0.01% by weight, preferably at least 0.1, particularly preferably at least 0.2, very particularly preferably at least 0.5 and in particular at least 1% by weight.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Polymerdispersionen , insbesondere Polyurethandispersio- nen eignen sich in vorteilhafter Weise zum Beschichten und Verkleben von Substraten. Geeignete Substrate sind Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Textil, Leder, Kunstleder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralische Baustoffe, Bekleidung, Fahrzeuginnenausstattung, Fahrzeuge, Metalle oder beschichtete Metalle. Sie finden Anwendung beispielsweise in der Herstellung von Filmen oder Folien, zum Imprägnieren von Textilien oder Leder, als Dis- pergiermittel, als Pigmentanreibemittel, als Primer, als Haftvermittler, als Hydrophobiermittel, als Waschmittelzusatz oder als Zusatz in kosmetischen Zubereitungen oder zur Herstellung von Formkörpern oder Hydrogelen. The aqueous polymer dispersions according to the invention, in particular polyurethane dispersions, are advantageously suitable for coating and bonding substrates. Suitable substrates are wood, wood veneer, paper, cardboard, textiles, leather, artificial leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials, clothing, vehicle interiors, vehicles, metals or coated metals. They are used, for example, in the production of films or films, for impregnating textiles or leather, as dispersants, as pigment driers, as primers, as adhesion promoters, as water repellents, as detergent additive or as additive in cosmetic preparations or for the production of moldings or hydrogels.
Bei einer Verwendung als Beschichtungsmittel können die Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen insbesondere als Grundierungen, Füller, pigmentierte Decklacke und Klarlacke im Bereich Autoreparatur- oder Großfahrzeuglackierung eingesetzt werden. Besonders geeignet sind die Beschichtungsmittel für Anwendungen, in denen eine besonders hohe Applikationssicherheit, Außenwitterungsbeständigkeit, Optik, Lösemittel-, Chemikalien- und Wasserfestigkeit gefordert werden, wie in der Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung. Erfindungsgemäße wässrige Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen beziehungsweise Polyurethandispersionen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, haben gegenüber Polymerdispersionen oder Polyurethandispersionen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, mindestens einen der folgenden Vorteile: When used as coating compositions, the polymer dispersions, in particular polyurethane dispersions, can be used in particular as primers, fillers, pigmented topcoats and clearcoats in the field of car repair or large-vehicle painting. Particularly suitable are the 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. Aqueous polymer dispersions according to the invention, in particular polyurethane dispersions or polyurethane dispersions, which have been prepared by the process according to the invention have at least one of the following advantages over polymer dispersions or polyurethane dispersions known from the prior art:
Verringerter Bedarf an Lösungsmittel. Reduced need for solvents.
Die Dispersionen lassen sich leichter verspritzen oder verdüsen, da sich weniger Verkrustungen oder Verunreinigungen an Spritzwerkzeugen ablagern,  The dispersions are easier to spray or atomise because less incrustations or impurities are deposited on injection tools,
geringe Toxizität.  low toxicity.
Die Präpolymerlösungen weisen eine geringere Viskosität auf.  The prepolymer solutions have a lower viscosity.
Das rheologische Verhalten der Polyurethandispersionen wird verbessert.  The rheological behavior of the polyurethane dispersions is improved.
Das Benetzungsverhalten von Substraten oder Additiven wird verbessert.  The wetting behavior of substrates or additives is improved.
Geringere Vergilbung unter Licht und/oder Wärmeeinfluss.  Less yellowing under light and / or heat.
Höhere Frostbeständigkeit der Dispersionen.  Higher frost resistance of the dispersions.
Verbesserte Flexibilität, insbesondere Kälteflexibilität der erhaltenen Filme.  Improved flexibility, in particular cold flexibility of the resulting films.
Höherer Glanz der erhaltenen Filme.  Higher gloss of the obtained films.
Verbesserter Verlauf des Films.  Improved course of the movie.
Verbesserte Filmbildeeigenschaften  Improved movie frame properties
Verbesserte Haftung der aus der Polymerdispersion erzeugten Beschichtung auf dem Trägermaterial.  Improved adhesion of the coating produced from the polymer dispersion on the carrier material.
Durch die Zugabe von N-Acylmorpholinen zu Polymerdispersionen, entweder vor, während o- der nach der Herstellung und/oder Dispergierung des Polymers beziehungsweise Polyurethans, wird die Haftung der Beschichtung, die aus einer solchen Polymerdispersion erzeugt wird, auf dem Trägermaterial verbessert. Das gilt insbesondere für Trägermaterialien, die eine Polymeroberfläche, insbesondere eine Oberfläche aus Polyurethan, aufweisen. The addition of N-acylmorpholines to polymer dispersions, either before, during or after the preparation and / or dispersion of the polymer or polyurethane, improves the adhesion of the coating, which is produced from such a polymer dispersion, to the support material. This applies in particular to support materials which have a polymer surface, in particular a surface of polyurethane.
Insbesondere weisen erfindungsgemäße Polymerdispersionen eine niedrige Viskosität auf. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von N-Acylmorpholinen gemäß Formel (I) als Lösungsmittel in der Herstellung von Polymeren, insbesondere Polyurethanen, insbesondere von wässrigen Polyurethandispersionen, bevorzugt nach dem Präpolymermisch- verfahren. In particular, polymer dispersions according to the invention have a low viscosity. Another object of the invention is the use of N-Acylmorpholinen according to formula (I) as a solvent in the preparation of polymers, in particular polyurethanes, in particular of aqueous polyurethane dispersions, preferably by the prepolymer mixing method.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind wässrige Polyurethandispersionen hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.  Another object of the invention are aqueous polyurethane dispersions prepared by the process according to the invention.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Beschichtungsmassen, enthaltend mindestens eine erfindungsgemäße Polymerdispersion, insbesondere Polyurethandispersion, sowie damit beschichtete Gegenstände. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von erfindungsgemäßen Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen zur Beschichtung oder Imprägnierung von Oberflächen wie Leder, Holz, Textil, Kunstleder, Metall, Kunststoffen, Bekleidung, Möbeln, Automobilinnenausstattung, Fahrzeugen, Papier, organischen Polymeren, insbesondere Po- lyurethan. Another object of the present invention are coating compositions comprising at least one inventive polymer dispersion, in particular polyurethane dispersion, as well as objects coated therewith. Another object of the invention is the use of polymer dispersions of the invention, in particular polyurethane dispersions for coating or impregnation of surfaces such as leather, wood, textile, synthetic leather, metal, plastics, clothing, furniture, automotive interiors, vehicles, paper, organic polymers, in particular polyurethane ,
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Beschichtungsmassen enthaltend wässrige Polymerdispersionen, die aus erfindungsgemäßen Polymerdispersionen hergestellt worden sind, sowie damit beschichtete Gegenstände. Another object of the invention are coating compositions containing aqueous polymer dispersions, which have been prepared from polymer dispersions of the invention, as well as objects coated therewith.
In dieser Schrift verwendete ppm- und Prozentangaben beziehen sich, falls nicht anders angegeben, auf Gewichtsprozente und -ppm. Ppm and percentages used in this specification, unless otherwise indicated, are by weight percent and ppm.
Beispiele Examples
I. Herstellung von Polyuethandispersionen  I. Preparation of Polyurethane Dispersions
Abkürzungen  Abbreviations
DETA Diethylentriamin  DETA diethylenetriamine
DMEA Dimethylethanolamin  DMEA dimethylethanolamine
DMPA Dimethylolpropionsäure  DMPA dimethylolpropionic acid
EDA Ethylendiamin  EDA ethylenediamine
IPDA Isophorondiamin  IPDA isophorone diamine
IPDI Isophorondiisocyanat  IPDI isophorone diisocyanate
NEP N-Ethylpyrrolidon  NEP N-ethylpyrrolidone
NMP N-Methylpyrrolidon  NMP N-methylpyrrolidone
PUD Polyurethandispersion  PUD polyurethane dispersion
TDI Toluylendiisocyanat (80% 2,4- und 20% 2,6-lsomer)  TDI tolylene diisocyanate (80% 2,4- and 20% 2,6-isomer)
TEA Triethylamin  TEA triethylamine
Beispiel 1 (Formylmorpholin als Lösungsmittel) Example 1 (Formylmorpholine as solvent)
In einem Rührkolben mit Rückflusskühler und Thermometer wurden 400 g (0,20 mol) eines Po- lyproplyenoxids der OH-Zahl 56, 32,2 g (0,24 mol) DMPA und 50 g N-Formylmorpholin vorgelegt und bei 65°C gerührt. Dazu wurden 76,6 g (0,44 mol) TDI gegeben und bei 1 10°C 360 Mi- nuten lang gerührt. Anschließend wurde mit 400 g Aceton verdünnt und der NCO-Gehalt zu 0,01 Gew.% bestimmt (berechnet: 0,00%). Hernach wurden 10,0 g (0,10 mol) TEA zugegeben. Nach Dispergierung mit 800 g Wasser wurde das Aceton durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt.  In a stirred flask with reflux condenser and thermometer, 400 g (0.20 mol) of a polyproplyene oxide of OH number 56, 32.2 g (0.24 mol) of DMPA and 50 g of N-formylmorpholine were initially charged and stirred at 65.degree , To this was added 76.6 g (0.44 mol) of TDI and stirred at 110 ° C for 360 minutes. It was then diluted with 400 g of acetone and the NCO content to 0.01 wt.% Determined (calculated: 0.00%). Thereafter, 10.0 g (0.10 mol) of TEA were added. After dispersing with 800 g of water, the acetone was removed by distillation under reduced pressure.
Man erhielt eine feinteilige PUD mit 44,8% Festgehalt, einer Viskosität von 23 mPas bei 23°C und einem Schergefälle von 250/s.  This gave a finely divided PUD with 44.8% solids, a viscosity of 23 mPas at 23 ° C and a shear rate of 250 / s.
Beispiel 2 (Acetylmorpholin als Lösungsmittel) Example 2 (acetylmorpholine as solvent)
In einem Rührkolben mit Rückflusskühler und Thermometer wurden 400 g (0,20 mol) eines Po- lyproplyenoxids der OH-Zahl 56, 32,2 g (0,24 mol) DMPA und 50 g N-Acetylmorpholin vorgelegt und bei 65°C gerührt. Dazu wurden 76,6 g (0,44 mol) TDI gegeben und bei 1 10°C 360 Minuten lang gerührt. Anschließend wurde mit 400 g Aceton verdünnt und der NCO-Gehalt zu 0,03 Gew.% bestimmt (berechnet: 0,00%). Hernach wurden 10,0 g (0,10 mol) TEA zugegeben. Nach Dispergierung mit 800 g Wasser wurde das Aceton durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt.  In a stirred flask with reflux condenser and thermometer 400 g (0.20 mol) of a poly propylene oxide of OH number 56, 32.2 g (0.24 mol) of DMPA and 50 g of N-acetylmorpholine and stirred at 65 ° C. , To this was added 76.6 g (0.44 mol) of TDI and stirred at 110 ° C for 360 minutes. It was then diluted with 400 g of acetone and the NCO content to 0.03 wt.% Determined (calculated: 0.00%). Thereafter, 10.0 g (0.10 mol) of TEA were added. After dispersing with 800 g of water, the acetone was removed by distillation under reduced pressure.
Man erhielt eine feinteilige PUD mit 38,4% Festgehalt, einer Viskosität von 17 mPas bei 23°C und einem Schergefälle von 250/s. Vergleichsbeispiel 3 This gave a finely divided PUD with 38.4% solids, a viscosity of 17 mPas at 23 ° C and a shear rate of 250 / s. Comparative Example 3
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit 50 g NMP anstelle des N-Formylmorpholins. Der NCO- Gehalt wurde zu 0,01 Gew.% bestimmt (berechnet: 0,00%).  Example 1 was repeated but with 50 g of NMP instead of N-formylmorpholine. The NCO content was determined to be 0.01% by weight (calculated: 0.00%).
Man erhielt eine feinteilige PUD mit 44,1 % Festgehalt, einer Viskosität von 99 mPas bei 23°C und einem Schergefälle von 250/s.  This gave a finely divided PUD with 44.1% solids, a viscosity of 99 mPas at 23 ° C and a shear rate of 250 / s.
Vergleichsbeispiel 4 Comparative Example 4
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit 50 g NEP anstelle des N-Formylmorpholins. Der NCO- Gehalt wurde zu 0,02 Gew.% bestimmt (berechnet: 0,00%).  Example 1 was repeated but with 50 g of NEP instead of N-formylmorpholine. The NCO content was determined to be 0.02% by weight (calculated: 0.00%).
Man erhielt eine feinteilige PUD mit 40,1 % Festgehalt, einer Viskosität von 285 mPas bei 23°C und einem Schergefälle von 250/s.  This gave a finely divided PUD with 40.1% solids, a viscosity of 285 mPas at 23 ° C and a shear rate of 250 / s.
«schatten von Polymerclispersionen gemäl Beispiel 1 bis 4,  "Shade of polymer dispersions according to example 1 to 4,
Vergleichsbeispiel 5: NMP Comparative Example 5: NMP
In einem Rührkolben mit Rückflusskühler und Thermometer wurden 400 g (0,20 mol) eines Po- lyesterdiols der OH-Zahl 56 aus Neopentylglykol, Hexandiol-1 ,6 und Adipinsäure, 26,09 g (0,19 mol) DMPA und 150 g NMP vorgelegt und bei 80° C 30 Minuten gerührt. Hierzu wurden 175,5 g (0,79 mol) IPDI gegeben und bei 95 °C gerührt. Nach vier Stunden war ein NCO-Gehalt von 4,44% erreicht (berechnet: 4,41 %). Nach der Zugabe von 19,71 g (0,19 mol) TEA wurde das Prepolymer in 672 g Wasser dispergiert. Der Dispersion wurde ein Gemisch aus 66 g Wasser und 22,53 g EDA zugegeben.  In a stirred flask with reflux condenser and thermometer were 400 g (0.20 mol) of a polyester diol of OH number 56 from neopentyl glycol, hexanediol-1, 6 and adipic acid, 26.09 g (0.19 mol) of DMPA and 150 g NMP submitted and stirred at 80 ° C for 30 minutes. To this was added 175.5 g (0.79 mol) of IPDI and stirred at 95 ° C. After four hours, an NCO content of 4.44% was achieved (calculated: 4.41%). After the addition of 19.71 g (0.19 mol) of TEA, the prepolymer was dispersed in 672 g of water. To the dispersion was added a mixture of 66 g of water and 22.53 g of EDA.
Beispiel 6: Formylmorpholin Example 6: Formylmorpholine
Es wurde verfahren wie in Vergleichsbeispiel 8, jedoch wurde anstelle des NMP die gleiche Masse Formylmorpholin verwendet.  The procedure was as in Comparative Example 8, but instead of the NMP, the same mass of formylmorpholine was used.
Beispiel 7: Acetylmorpholin Example 7: Acetylmorpholine
Es wurde verfahren wie in Vergleichsbeispiel 8, jedoch wurde anstelle des NMP die gleiche Masse Acetylmorpholin verwendet. Durch Ausgießen der Dispersionen gemäß 5, 6 und 7 in einer Glaswanne und 7 Tage langes Trocknen bei Raumtemperatur wurden Filme hergestellt. Die Menge an Dispersion wurde so gewählt, dass trockene Filme mit einer Dicke von ca. 1 mm erhalten wurden. The procedure was as in Comparative Example 8, but instead of the NMP, the same mass acetylmorpholine was used. Films were prepared by pouring the dispersions shown in FIGS. 5, 6 and 7 into a glass vat and drying for 7 days at room temperature. The amount of dispersion was chosen so that dry films were obtained with a thickness of about 1 mm.
Tabelle 2 fasst die Eigenschaften der Dispersionen und der daraus erhaltenen Filme zusammen: Table 2 summarizes the properties of the dispersions and the resulting films:
Die Viskositäten wurden mit einem Rotationsviskosimeter der Fa. Paar Physica nach DI N 53019 bestimmt. The viscosities were determined using a rotation viscometer from the company Paar Physica according to DI N 53019.
Zur Bestimmung des LD-Wertes (Lichtdurchlässigkeit) wird die jeweils zu untersuchende Polymerdispersion in wässriger Verdünnung in einer Küvette mit einer Küvette der Kantenlänge 2,5 cm mit Licht der Wellenlänge 600 nm vermessen und mit der entsprechenden Durchlässigkeit von Wasser unter den gleichen Messbedingungen verglichen. Die Durchlässigkeit von Wasser wird dabei mit 100% angegeben. Je feinteiliger die Dispersion ist, desto höher ist der LD-Wert, der nach der zuvor beschriebenen Methode gemessen wird. Die LD-Werte wurden in 0,1 %iger wässriger Lösung der zu bestimmenden Dispersion mit einem Gerät der Fa. Hach DR/2010 bei einer Wellenlänge von 600nm bestimmt. To determine the LD value (transparency), the particular polymer dispersion to be examined is measured in aqueous dilution in a cuvette with a cuvette of edge length 2.5 cm with light of wavelength 600 nm and compared with the corresponding permeability of water under the same measurement conditions. The permeability of water is given as 100%. The finer the dispersion, the higher the LD value measured by the method described above. The LD values were determined in 0.1% strength aqueous solution of the dispersion to be determined using a device from Hach DR / 2010 at a wavelength of 600 nm.
Die mittleren Teilchengrößen wurden über dynamische Lichtstreuung in einem Malvern Zetasi- zer APS bestimmt. The mean particle sizes were determined by dynamic light scattering in a Malvern Zetasizer APS.
Die Filmhärten (Shore Härten) wurden nach DI N EN ISO 868 bestimmt.  Film hardnesses (Shore hardnesses) were determined according to DIN EN ISO 868.
Reissspannung (Tensile Strength) und -dehnung (Elongation at Break) wurden nach ISO 37 bestimmt.  Tensile Strength and Elongation at Break were determined according to ISO 37.
»nschaften der Dispersionen aus Beispielen 5 bis 7 sowie der daraus erhaltenen Filme. Es ist klar zu erkennen, dass die Verwendung von Acylmorpholinen Dispersionen mit verringerter Viskosität und Filme mit identischen Eigenschaften ergibt. Properties of the dispersions of Examples 5 to 7 and the films obtained therefrom. It can be clearly seen that the use of acyl morpholins gives dispersions with reduced viscosity and films with identical properties.
II. Appretierung von Leder II. Finishing of leather
Verwendete Produkte:  Used products:
Lepton® Farben N Lepton® colors N
Bei den Lepton Farben N handelt es sich um caseinfreie Lederdeckfarben.  The Lepton colors N are caseinfree Lederdeckfarben.
Lepton® Filier FCG Lepton® Filier FCG
Bei Lepton® Filier FCG handelt es sich um einen Filier für die Lederzurichtung basierend auf wässrigen Wachs-Dispersionen, Mattierungsmittel und Additiven. Astacin® Finish SUSI TF  Lepton® Filier FCG is a sizing agent based on aqueous wax dispersions, matting agents and additives. Astacin® Finish SUSI TF
Bei Astacin® Finish SUSI TF handelt es sich um einen sehr weichen Grundierbinder basierend auf einer aliphatischen Polyesterurethan Dispersion.  Astacin® Finish SUSI TF is a very soft primer based on an aliphatic polyester urethane dispersion.
Astacin® Finish PS Astacin® Finish PS
Bei Astacin® Finish PS handelt es sich um einen weichen Grundierbinder basierend auf einer aliphatischen Polyetherurethan Dispersion. Astacin® Finish PS is a soft primer based on an aliphatic polyetherurethane dispersion.
Astacin® Finish PTM Astacin® Finish PTM
Bei Astacin® Finish PTM handelt es sich um einen harten und matten Grundierbinder basierend auf einer aliphatischen Polyetherurethan Dispersion und Mattierungsmittel.  Astacin® Finish PTM is a hard and matt primer based on an aliphatic polyetherurethane dispersion and matting agent.
Corial® Binder DN Corial® binder DN
Bei Corial® Binder DN handelt es sich um einen weichen und sehr kälteflexiblen Grundierbinder basierend auf einer Acrylat-Polymer-Dispersion.  Corial® Binder DN is a soft and very cold flexible primer binder based on an acrylate polymer dispersion.
Astacin® Novomatt GG Astacin® Novomatt GG
Bei Astacin® Novomatt GG handelt es sich um einen mittelharten, matten und flexiblen Top Coat Binder basierend auf einer aliphatischen Polyesterurethan Dispersion und Mattierungsmittel.  Astacin® Novomatt GG is a medium hard, matt and flexible top coat binder based on an aliphatic polyester urethane dispersion and matting agent.
Astacin® Mattierung HS Astacin® matting HS
Bei Astacin® Mattierung HS handelt es sich um einen harten, matten und flexiblen Top Coat Binder basierend auf einer Polycarboant Dispersion und Mattierungsmittel.  Astacin® Matting HS is a hard, matte and flexible top coat binder based on a polycarboant dispersion and matting agent.
Astacin® Novomatt GG Bei Astacin® Novomatt GG handelt es sich um einen mittelharten, sehr matten und flexiblen Top Coat Binder basierend auf einer aliphatischen Polyetherurethan Dispersion, Mattierungs- mittel und Additven. Lepton® Protector SR Astacin® Novomatt GG Astacin® Novomatt GG is a medium-hard, very matt and flexible Top Coat binder based on an aliphatic polyetherurethane dispersion, matting agents and additives. Lepton® Protector SR
Bei Lepton® Protector SR handelt es sich um ein Anti-Soiling Hilfsmittel basierend auf einer modifizierten Acrylat-Polymer-Dispersion und Additiven.  Lepton® Protector SR is an anti-soiling additive based on a modified acrylate polymer dispersion and additives.
Lepton® Mattierung AL Lepton® matting AL
Bei Lepton® Mattierung AL handelt es sich um ein silikatfreies, polymeres Mattierungsmittel. Lepton® Wachs WN Lepton® Matting AL is a silicate-free polymeric matting agent. Lepton® Wax WN
Bei Lepton® Wachs WN handelt es sich um eine Silikon-Emulsion basierend auf hochmolekularer Poly-Siloxane.  Lepton® Wax WN is a silicone emulsion based on high molecular weight poly-siloxanes.
Lepton® Wax DS Lepton® Wax DS
Bei Lepton® Wachs DS handelt es sich um eine gering filmbildende Silikon-Emulsion basierend auf hoch molekularer Poly-Siloxane. Amollan® SW  Lepton® Wax DS is a low film-forming silicone emulsion based on high molecular weight poly-siloxanes. Amollan® SW
Bei Amollan® SW handelt es sich um ein Verlaufhilfsmittel basierend auf einer gering viskosen Silicon-Polyether-Flüssigkeit.  Amollan® SW is a flow control agent based on a low-viscosity silicone-polyether fluid.
Astacin® Härter CA Astacin® Hardener CA.
Bei Astacin® Härter CA handelt es sich um einen Vernetzer für die Lederzurichtung basierend auf Poly-Carbonat und Emulgatoren. Astacin® Hardener CA is a crosslinking agent for leather finishing based on polycarbonate and emulsifiers.
Astacin® Härter CN Astacin® hardener CN
Bei Astacin® Härter CN handelt es sich um einen Vernetzer für die Lederzurichtung basierend auf einem aliphatischen Poly-Isocyanat und organischem Lösungsmittel.  Astacin® Hardener CN is a leather conditioning crosslinker based on an aliphatic polyisocyanate and organic solvent.
Vergleichsbeispiel Comparative example
1 . Erste Grundierung: 1 . First primer:
Ein Leder, geeignet für Anwendungen im Automobil-Innenbereich, wurde mittels eines Roll- coaters grundiert mit einer Flotte, enthaltend  A leather suitable for automotive interior applications was primed with a liquor containing a roll coater
150 Teile Lepton® Farben N  150 parts Lepton® colors N
100 T. Lepton® Filier FCG  100 T. Lepton® Filier FCG
100 T. Astacin® Finish SUSI TF 100 T. Astacin® Finish SUSI TF
150 T. Astacin® Finish PS 100 T. Astacin® Finish PTM 150 T. Astacin® Finish PS 100 T. Astacin® Finish PTM
100 T. Corial® Binder DN 100 T. Corial® binder DN
65 T. Astacin® Novomatt GG 65 T. Astacin® Novomatt GG
5 T. Amollan® SW 5 T. Amollan® SW
40 T. Astacin® Härter CA. 40 T. Astacin® Hardener CA.
Die Flotte wird durch Zugabe von 30 Teilen Wasser auf eine Auslaufviskositat von 40 sec im 4 mm-Becher nach DIN EN ISO 2431 :201 1 eingestellt.  The liquor is adjusted by the addition of 30 parts of water to an outlet viscosity of 40 sec in a 4 mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
Das Auftragsgewicht nass betrug 8,0 ± 0,5 g/ft2. Die Leder wurden bei 80°C, 1 ,5 Minuten im Umluft-Trockenkanal getrocknet. The wet coat weight was 8.0 ± 0.5 g / ft 2 . The leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
2. Zweite Grundierung: 2. Second primer:
Das so einfach grundierte Leder wurde mittels Spritzauftrag zum zweiten Mal grundiert mit einer The so easily primed leather was primed by spray application for the second time with a
Flotte, enthaltend Fleet containing
150 Teile Lepton® Farben N  150 parts Lepton® colors N
100 T. Lepton® Filier FCG 100 T. Lepton® Filier FCG
100 T. Astacin® Finish SUSI TF  100 T. Astacin® Finish SUSI TF
150 T. Astacin® Finish PS  150 T. Astacin® Finish PS
100 T. Astacin® Finish PTM  100 T. Astacin® Finish PTM
100 T. Corial® Binder DN  100 T. Corial® binder DN
65 T. Astacin® Novomatt GG 65 T. Astacin® Novomatt GG
5 T. Amollan® SW  5 T. Amollan® SW
40 T. Astacin® Härter CA.  40 T. Astacin® Hardener CA.
Die Flotte wird durch Zugabe von 130 Teilen Wasser auf eine Auslaufviskosität von 24 sec im 4 mm-Becher nach DIN EN ISO 2431 :201 1 eingestellt.  The liquor is adjusted by the addition of 130 parts of water to an outlet viscosity of 24 sec in a 4 mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
Das Auftragsgewicht nass betrug 2,4 +- 0,2 g/ft2. Die Leder wurden bei 80°C, 1 ,5 Minuten im Umluft-Trockenkanal getrocknet. The wet coat weight was 2.4 + - 0.2 g / ft 2 . The leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
Das grundierte Leder wurde über Nacht gelagert, geprägt bei einer Temperatur von 140°C / einem Druck von 210 bar / und einer Verweilzeit von 3 Sekunden, 3 Stunden gelagert und 3 Stunden gemillt. The primed leather was stored overnight, embossed at a temperature of 140 ° C / a pressure of 210 bar / and a residence time of 3 seconds, stored for 3 hours and milled for 3 hours.
3. Erste Appretur: 3. First finish:
Das zweifach grundierte Leder wurde mittels Spritzauftrag zum ersten Mal appretiert mit einer The double-primed leather was spray-applied for the first time with a
Flotte, enthaltend Fleet containing
150 Teile Lepton® Farben N 150 parts Lepton® colors N
60 T. Lepton® Filier FCG  60 T. Lepton® Filier FCG
100 T. Astacin® Finish SUSI TF  100 T. Astacin® Finish SUSI TF
150 T. Astacin® Finish PS  150 T. Astacin® Finish PS
75 T. Astacin® Finish PTM  75 T. Astacin® Finish PTM
200 T. Astacin® Mattierung HS 200 T. Astacin® matting HS
65 T. Astacin® Novomatt GG 3 T. Amollan® SW 65 T. Astacin® Novomatt GG 3 T. Amollan® SW
60 T. Astacin® Härter CN.  60 T. Astacin® Hardener CN.
Die Flotte wird durch Zugabe von 220 Teilen Wasser auf eine Auslaufviskositat von 20 sec im mm-Becher nach DIN EN ISO 2431 :201 1 eingestellt.  The liquor is adjusted by addition of 220 parts of water to an outlet viscosity of 20 sec in the mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
Das Auftragsgewicht nass betrug 2,0 +- 0,2 g/ft2. Die Leder wurden bei 80°C, 1 ,5 Minuten im Umluft-Trockenkanal getrocknet. The wet job weight was 2.0 + - 0.2 g / ft 2 . The leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
4. Zweite Appretur: 4. Second finish:
Das einfach appretierte Leder wurde mittels Spritzauftrag zum zweiten Mal appretiert mit einerThe simply finished leather was spray finished for the second time with a
Flotte, enthaltend Fleet containing
20 Teile Lepton® Farben N  20 parts Lepton® colors N
350 T. Astacin® Mattierung HS  350 T. Astacin® matting HS
150 T. Astacin® Novomatt GG  150 T. Astacin® Novomatt GG
75 T. Lepton® Protector SR 75 T. Lepton® Protector SR
40 T. Lepton® Mattierung AL  40 T. Lepton® matting AL
40 T. Lepton® Wachs WN  40 T. Lepton® wax WN
40 Teile Lepton® Wachs DS  40 parts Lepton® Wax DS
3 T. Amollan® SW  3 T. Amollan® SW
120 T. Astacin® Härter CN. 120 T. Astacin® Hardener CN.
Die Flotte wird durch Zugabe von 330 T. Wasser auf eine Auslaufviskosität von 28 sec im 4 mm-Becher nach DIN EN ISO 2431 :201 1 eingestellt.  The liquor is adjusted by adding 330 parts of water to an outlet viscosity of 28 seconds in a 4 mm cup according to DIN EN ISO 2431: 201 1.
Das Auftragsgewicht betrug nass 2,0 +- 0,2 g/ft2. Die Leder wurden bei 80°C, 1 ,5 Minuten im Umluft-Trockenkanal getrocknet. The coating weight was wet 2.0 + - 0.2 g / ft 2 . The leathers were dried at 80 ° C. for 1.5 minutes in a forced-air drying tunnel.
Das grundierte und appretierte Leder wurde über Nacht gelagert. Beispiel The primed and finished leather was stored overnight. example
Die Schritte 1. und 2. des Vergleichsbeispiels wurden wiederholt.  Steps 1 and 2 of the comparative example were repeated.
Bei Schritt 3. und 4. wurden der Flotte jeweils 50 T. N-Formylmorpholin zugesetzt At step 3. and 4. 50 T. N-formylmorpholine were added to the liquor
Prüfung exam
Nach jedem Beschichtungsschritt wurde die Nasshaftung der Zurichtung gemäß DIN EN ISO 1 1644 geprüft.  After each coating step, the wet adhesion of the finish was tested in accordance with DIN EN ISO 1 1644.
Nasshaftung der 1 . Grundierung 2. Grundierung 1 . Appretur 2. Appretur Zurichtung nach Wet grip of the 1. Primer 2. Primer 1. Finishing 2nd finish finishing after
DIN EN ISO DIN EN ISO
1 1644 /N/cm) 1 1644 / N / cm)
Vergleichsbeispiel 5,7 4,0 2,0 3,5  Comparative Example 5.7 4.0 2.0 3.5
Beispiel 5,2 4,7 3,0 8,9  Example 5.2 4.7 4.7 8.9

Claims

Patentansprüche claims
Wässrige Polymerdispersion, enthaltend mindestens ein N-Acylmorpholin gemäß Formel Aqueous polymer dispersion containing at least one N-acylmorpholine of the formula
wobei R1 H oder ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen ist und R2, R3, R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder ein (Cyclo)alkylrest mit 1 bis 18 C- Atomen sind. wherein R 1 is H or an alkyl group having 1 to 18 C atoms and R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a (cyclo) alkyl group having 1 to 18 C atoms.
Polymerdispersion gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerdispersion 0,01 Gew% bis 30 Gew% mindestens eines N-Acylmorpholins gemäß Formel (I) enthält. Polymer dispersion according to Claim 1, characterized in that the aqueous polymer dispersion contains 0.01% by weight to 30% by weight of at least one N-acylmorpholine of the formula (I).
Polymerdispersion gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl oder Ethyl. Polymer dispersion according to claim 1 to 2, characterized in that R 1 is selected from the group consisting of H, methyl or ethyl.
Polymerdispersion gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R2, R3, R4 und R5 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, iso- Propyl und Cyclohexyl. Polymer dispersion according to claim 1 to 3, characterized in that R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, iso-propyl and cyclohexyl.
Polymerdispersion gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das substituierte N-Acylmorpholin ausgewählt ist aus mindestens einem Morpholin aus der Gruppe bestehend aus N-Formylmorpholin, N-Acetylmorpholin und N-Propionylmorpholin. Polymer dispersion according to claim 1 to 4, characterized in that the substituted N-acylmorpholine is selected from at least one morpholine selected from the group consisting of N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine and N-propionylmorpholine.
Polymerdispersion gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Polyurethandispersion handelt. Polymer dispersion according to Claims 1 to 5, characterized in that it is a polyurethane dispersion.
Verfahren zur Herstellung von wässrigen Polyurethandispersionen gemäß Anspruch 6, umfassend folgende Schritte: Process for the preparation of aqueous polyurethane dispersions according to Claim 6, comprising the following steps:
I. Herstellung eines Polyurethans in Gegenwart eines N-Acylmorpholins gemäßI. Preparation of a polyurethane in the presence of an N-acylmorpholine according to
Formel (I) Formula (I)
wobei R1 H oder ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen ist und R2, R3, R4 und R5 jeweils ein Wasserstoffatom oder ein (Cyclo)alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen sind; II. anschließende Dispergierung des Polyurethans in Wasser. wherein R 1 is H or an alkyl group having 1 to 18 C atoms and R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each a hydrogen atom or a (cyclo) alkyl group having 1 to 18 C atoms; II. Subsequent dispersion of the polyurethane in water.
Verfahren gemäß Anspruch 7, umfassend die Schritte Method according to claim 7, comprising the steps
I. Herstellung eines Polyurethans in Gegenwart mindestens eines N-Acylmorpholins gemäß Formel (I) durch Umsetzung von a) mindestens einem mehrwertigen Isocyanat mit 4 bis 30 C-Atomen, b) Diolen, von denen b1 ) 10 bis 100 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 aufweisen, und b2) 0 bis 90 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 60 bis 500 g/mol aufweisen, c) gegebenenfalls weiteren, von den Diolen (b) verschiedenen, mehrwertigen Verbindungen mit reaktiven Gruppen, bei denen es sich um alkoholische Hydroxylgruppen oder primäre oder sekundäre Aminogruppen handelt und d) von den Monomeren (a), (b) und (c) verschiedene Monomere mit wenigstens einer Iso- cyanatgruppe oder wenigstens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Gruppe, die darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppen oder eine potentiell hydrophile Gruppe tragen, wodurch die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane bewirkt wird, zu einem Polyurethan und II. anschließender Dispergierung des Polyurethans in Wasser, I. Preparation of a polyurethane in the presence of at least one N-acylmorpholine of the formula (I) by reacting a) at least one polyfunctional isocyanate having 4 to 30 carbon atoms, b) diols, of which b1) is from 10 to 100 mol% to the total amount of the diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000, and b2) 0 to 90 mol%, based on the total amount of the diols (b), have a molecular weight of 60 to 500 g / mol, c) optionally further, other than the diols (b), polyvalent compounds having reactive groups which are alcoholic hydroxyl groups or primary or secondary amino groups; and d) monomers other than monomers (a), (b) and (c) at least one isocyanate group or at least one isocyanate group-reactive group further having at least one hydrophilic group or a potentially hydrophilic group, thereby causing water-dispersibility of the polyurethanes a polyurethane and II. Subsequent dispersion of the polyurethane in water,
III. optional Zusatz von Polyaminen nach oder während Schritt II. III. optional addition of polyamines after or during step II.
Verfahren gemäß Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl A method according to claim 7 to 8, characterized in that R 1 is selected from the group consisting of H, methyl, ethyl
10. Verfahren gemäß Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass R2, R3, R4 und R5 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, iso-Propyl und Cyclohexyl. 10. The method according to claim 7 to 9, characterized in that R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, iso-propyl and cyclohexyl.
1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das substituierte N- Acylmorpholin ausgewählt ist aus mindestens einem Morpholin aus der Gruppe bestehend aus N-Formylmorpholin, N-Acetylmorpholin und N-Propionylmorpholin. 1 1. A method according to claim 7 to 10, characterized in that the substituted N-acylmorpholine is selected from at least one morpholine selected from the group consisting of N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine and N-propionylmorpholine.
12. Verwendung von Polymerdispersionen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder von Polyurethandispersionen, hergestellt nach Ansprüchen 7 bis 1 1 zum Beschichten und Verkleben von Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Textil, Leder, Kunstleder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralischen Baustoffen, Metallen oder beschichteten Metallen. 12. Use of polymer dispersions according to any one of claims 1 to 6 or of polyurethane dispersions, prepared according to claims 7 to 1 1 for coating and bonding of wood, wood veneer, paper, cardboard, cardboard, textile, leather, synthetic leather, fleece, plastic surfaces, glass, Ceramics, mineral building materials, metals or coated metals.
13. Verwendun von substituierten N-Acylmorpholinen gemäß Formel (I) 13. Use of substituted N-acylmorpholines according to formula (I)
wobei R1 H oder ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen ist und R2, R3, R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder ein (Cyclo)alkylrest mit 1 bis 18 C- Atomen sind, in der Herstellung von Polyurethanen. wherein R 1 is H or an alkyl group having 1 to 18 C atoms and R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a (cyclo) alkyl group having 1 to 18 C atoms, in the preparation of polyurethanes.
14 Verwendung von Polymerdispersionen gemäß Ansprüchen 1 bis 6 zur Beschichtung von Oberflächen wie Leder, Holz, Textil, Kunstleder, Metall, Kunststoffen, Bekleidung, Möbeln, Automobilinnenausstattung, Fahrzeugen, Papier. 14 Use of polymer dispersions according to claims 1 to 6 for the coating of surfaces such as leather, wood, textile, synthetic leather, metal, plastics, clothing, furniture, automotive interiors, vehicles, paper.
15 Beschichtungsmasse enthaltend wässrige Polymerdispersionen gemäß Anspruch 1 bis 6. 15 coating composition comprising aqueous polymer dispersions according to claim 1 to 6.
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