EP3174910A1 - Methods for producing and using aqueous polyurethane/polyacrylate hybrid dispersions and use of said aqueous polyurethane/polyacrylate hybrid dispersions in coating agents - Google Patents

Methods for producing and using aqueous polyurethane/polyacrylate hybrid dispersions and use of said aqueous polyurethane/polyacrylate hybrid dispersions in coating agents

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Publication number
EP3174910A1
EP3174910A1 EP15747133.5A EP15747133A EP3174910A1 EP 3174910 A1 EP3174910 A1 EP 3174910A1 EP 15747133 A EP15747133 A EP 15747133A EP 3174910 A1 EP3174910 A1 EP 3174910A1
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EP
European Patent Office
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acrylate
monomers
polyurethane
vinyl
methacrylate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15747133.5A
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German (de)
French (fr)
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Ekkehard Jahns
Timo Mangel
Christine Roesch
Paola ROMANATO
Yeni Burk
Joachim Pakusch
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Definitions

  • the present invention is an aqueous polyurethane (PU) -polyacrylate hybrid dispersion obtainable by free-radical polymerization of at least one acrylate (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1), and a process for preparing these aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions in that (a) an aqueous polyurethane dispersion is prepared and (b) the polyurethane dispersion thus prepared is used as raw material for the additional synthesis of a polyacrylate dispersion and the use of the hybrid dispersion thus obtained as a binder in filled coating compositions, in particular as a binder for flexible roofing layers.
  • PU aqueous polyurethane
  • Aqueous polyurethane dispersions are used as low-solvent or solvent-free coating compositions for wood finishes, as leather finishes and as printing ink binders. These applications are mostly clearcoats or pigmented coatings.
  • the advantage of these coatings based on aqueous polyurethane dispersions is the possibility of controlling the microphase morphology by choosing the relative proportions of hard and soft segments along the polymer chains in the polyurethane.
  • the mechanical properties are to be emphasized: High abrasion resistance, very good hardness or toughness, good elastic properties, in particular a very good low-temperature elasticity.
  • Aqueous acrylate polymer dispersions are well known. These are fluid systems which contain a disperse phase in aqueous dispersion medium consisting of a plurality of intertwined polymer chains, which are known as polymer matrices or polymer particles, in disperse distribution. The average diameter of the polymer particles is frequently in the range from 10 to 1000 nm, in particular in the range from 50 to 500 nm.
  • Aqueous polymer dispersions are used as binders in a large number of industrial applications. The polymer dispersions usually consist of styrene acrylates, pure acrylates, vinyl acetates or styrene-butadiene as a raw material class.
  • Polyurethane dispersions are considerably more expensive to produce than acrylate dispersions. Therefore, attempts have been made again and again to prepare mixtures between polyurethane and acrylate dispersions. This can be done by simple physical mixing of the two dispersion types prepared separately, as described, for example, in WO201 / 00035.
  • the disadvantage is that one usually only gets virtually all the properties in a mixture, and one can not work out particular advantages of one or another technology of the dispersions in the desired manner.
  • the second possibility is a chemical combination of the two dispersions, which can then be suitably chemically coupled to one another by a reaction. In this case, one has significantly more synthetic options to take advantage of one or the other technology in the hybrid of both technologies. Chemically bonded PU-acrylate hybrids can therefore exhibit better properties than can be the case with simple physical blends.
  • Polyurethane dispersions are used today mostly in unfilled paints, e.g. Leather or wood coatings Usually, clearcoats or only pigmented coatings are used, without or only with a very small proportion of fillers. When trying to use these binders in higher-filled, water-based paints, significant instabilities occur.
  • the proportion of fillers / pigments can be described by the pigment volume concentration (PVK).
  • the pigment volume concentration represents the volume ratio between pigments / fillers and the binder in the cured paint film.
  • To calculate the pigment volume concentration the volumes of the individual pigments, fillers and binders are initially calculated from their quantities (masses) and densities (A. Goldschmidt, H.-J. Streitberger, BASF Handbook Coating Technology, 2002, Vincentz Verlag). Then, the obtained volumes of the pigments and fillers contained in the formulation are divided by the volumes of all the solid raw materials.
  • the additives which are likewise contained in the formulation are usually not taken into account in the calculation. Solvents and water are no longer present in the dried coating and are not taken into account in the calculation of the PVK.
  • the PVK is usually expressed in% and is between 0% (clear coat without pigments or fillers) and 100% (only theoretically possible because without binder).
  • Inventive coating compositions in z. Example a PVK in the range of 5 to 85, wherein the binders are of course also suitable for clearcoat applications in which no or only very small amounts of pigments and / or fillers are added.
  • coatings having a PVC of from about 10 to 40 are particularly preferably used.
  • the customary polyurethane dispersions of the prior art are usually not "compatible with the filler.” It is therefore necessary to carry out modifications to the known aqueous polyurethane dispersions in order to make them more compatible with the fillers.Otherwise, the PU-acrylate hybrids produced therefrom are also insufficiently compatible with fillers. a prerequisite for medium to high filling, typical dyeing and coating applications.
  • US Pat. No. 5,629,402 describes coatings with polyurethane dispersions which are extremely permeable to water vapor, but at the same time have only a slight tendency to swell in Show water.
  • the polyurethane dispersions contain ionic groups and polyethylene glycols as raw materials in the PU main chain and a Vernetzungsagenz. Useful are water vapor permeable coatings for flexible substrates such as textiles, leather, paper and the like.
  • the use of the polyurethane dispersions described there as raw materials gives only PU acrylate hybrids with limited stability to fillers.
  • WO 2012/84668 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions obtainable by two-stage free-radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds in the presence of at least one polyurethane (P1), wherein in a first stage at least one ethylenically unsaturated compound (e) in the presence of at least one Polyurethane (P1), at least one redox initiator system (I) and at least one iron compound (F) at least partially free-radically polymerized and then in a second stage at least one ethylenically unsaturated compound (f) radically polymerized.
  • the hybrid dispersions described therein show only limited stability with respect to fillers.
  • WO 2013/139019 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions obtainable by preparation of a polyurethane dispersion with concomitant use of dimethylolpropionic acid, addition of an acrylate monomer and or styrene, neutralization and subsequent dispersion of the reaction mixture in water and subsequent addition of acrylate monomers and polymerization of the acrylate step Concomitant use of 1 to 3% acid monomers.
  • the disadvantage is the inadequate filler compatibility of these hybrids when used in highly filled inks.
  • EP 2 666 800 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions and their use for hair cosmetics comprising at least one sulfonated polyurethane and at least one acrylate polymer, wherein the acrylate polymer contains at least one carboxyl group-containing monomer and wherein a chain-transferring substance is used for the preparation of the acrylate.
  • the field of application is hair cosmetics.
  • the teaching of this application can not be applied to the higher solids contents of polyurethane dispersions necessary for coatings: the described amounts of 23% or 38% polyethylene glycol in Examples 1 to 3 result only at a low solids content of 15% and 19%, respectively. stable dispersions. With the solid contents of the dispersions of> 30% to 50%, which are necessary for flexible roof coatings, stable dispersions are no longer obtained with the teaching of EP 2 666 800.
  • US Pat. No. 7,358,295 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions as coatings for reducing electrostatic charging, which contain 12 to 80% by weight of polyalkylene oxides in side chains in the polyurethane fraction.
  • the acrylate part also contains polyalkylene oxide macromers with a molecular weight of 100-10,000.
  • the described hybrids do not show sufficient filler compatibility when used in highly filled colors. It was therefore the task of developing polyurethane-acrylate hybrid dispersions which are significantly more compatible with the filler than the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions known in the prior art and which, owing to particularly good properties with respect to toughness and elasticity, even at temperatures below that Mark freezing point.
  • PU-acrylate hybrid dispersions especially when used as a binder for filled elastic paints and coatings such as pasty tile adhesives, moisture proofing, flooring adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives or for horizontal roof surfaces should show advantages over conventional acrylate dispersions, without the high cost of have pure polyurethane dispersions.
  • an aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion obtainable by free-radical polymerization of an acrylate polymer (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1), at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg of polyurethane and a content of a sulfonated raw material of at least 25 mmol per kg of polyurethane, the acrylate polymer has a glass transition temperature of -50 ° C to 50 ° C, and the mass fraction of the polyurethane at least 5% and at most 95% with respect on the entire hybrid polymer.
  • Another object of the invention is a process for the preparation of the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention, characterized in that
  • the polyurethane (P1) is used as a seed for the preparation of the acrylate polymer (A1).
  • Another object of the present invention is the use of the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention as a binder for elastic paints, pasty tile adhesives, moisture proofing, flooring adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives or flexible Dachbeschich- tions, and coating compositions containing the polyurethane of the invention - Polyacrylate hybrid dispersions.
  • polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention as a binder for elastic paints and for flexible roof coatings.
  • the acrylate dispersion (A1) is polymerized as described below, preferably in a semi-batch process.
  • Particularly preferred polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions contain long-chain alkanol-initiated polyethylene oxides and sodium salts of 2-aminoethyl-2-aminoethanesulfonic acid, which are especially compatible with fillers.
  • PU-acrylate hybrids To prepare the PU-acrylate hybrids according to the invention, first of all a polyurethane dispersion is used which is compatible with the filler. It may be necessary that this PU dispersion is equipped with more functional groups for the purpose of good filler compatibility than is necessary or even useful for a PU dispersion alone. Although this larger amount of hydrophilic groups in the PU dispersion contributes to a greater water absorption of films of pure PU dispersion, but a PU-acrylate hybrid of such a particularly well-stabilized PU dispersion then does not necessarily show too large Water absorption of a filled paint. On the contrary, PU-acrylate hybrid dispersions prepared by these synthesis steps were obtained, which exhibited even lower water intakes or water sensitivities of the filled inks produced therefrom than was to be expected.
  • polyurethanes (P1) can be prepared by the following process, as described in DE 10161 156, the disclosure content of which is incorporated herein by reference in its entirety:
  • aqueous dispersions according to the invention comprise polyurethanes which, in addition to other monomers, are derived from diisocyanates a), preference being given to using those diisocyanates a) which are customarily used in polyurethane chemistry.
  • diisocyanates are tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1-isocyanato-3,5,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI), 2,2-bis (4-isocyanatocyclohexyl ) -propane, trimethylhexane diisocyanate, 1,4-diisocyanatobenzene, 2,4-diisocyanatotoluene, 2,6-diisocyanatotoluene, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2,4'-diisocyanato-diphenylmethane, p
  • diisocyanates are available commercially.
  • mixtures of these isocyanates are especially the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene
  • the mixture of 80 mol% of 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% of 2,6-diisocyanatotoluene is 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.
  • the polyurethanes can be used as compounds except the aforementioned also isocyanates, which in addition to the free isocyanate groups further blocked isocyanate groups, eg. B. wear uretdione groups.
  • suitable diols (b) are primarily relatively high molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5000, preferably about 1000 to 3000 g / mol.
  • the diols (b1) are in particular polyester polyols, the z. B. from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 19, pp 62 to 65 are known.
  • polyester polyols it is also possible to use compounds as described, for example, in US Pat. from EP 2 666 800, e.g. the product "SS55-225-130", sulfonated polyester-diol with free sodium sulfonate groups, molecular weight 550, Crompton Corp., Middlebury, CT.
  • the polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally, for. B. by halogen atoms, substituted and / or be unsaturated. Examples of these 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 and dimethylsulfoisophthalic acid.
  • 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, z.
  • y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, z.
  • polyhydric alcohols come z.
  • 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, methylpene-tandiols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, Polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycols into consideration.
  • Alcohols of the general formula HO- (CH 2) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20.
  • examples of these are ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Further preferred is neopentyl glycol.
  • polycarbonate diols as they come z. B. by reacting phosgene with an excess of the mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols can be obtained, into consideration.
  • lactone-based polyesterdiols which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably addition products of lactones which are terminated by hydroxyl groups, to suitable difunctional starter molecules.
  • Preferred lactones are those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2) z -COOH, where z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit is also a C 1 - to C 4 -alkyl radical may be substituted.
  • Examples are C-caprolactone, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone and / or methyl-e-caprolactone and mixtures thereof.
  • Suitable starter components are for.
  • As the above-mentioned as a structural component for the polyester polyols low molecular weight dihydric alcohols.
  • the corresponding polymers of ⁇ -caprolactone are particularly preferred.
  • Lower polyester diols or polyether diols may also be used as starters for the preparation of the lactone polymers.
  • suitable monomers (b1) are polyether diols. They are in particular by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with itself, z. B. in the presence of BF3 or by addition of these compounds, optionally in admixture or in succession, to starting components with reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines, for. For example, water, ethylene glycol, propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, l, 2-bis (4-hydroxydiphenyl) propane or aniline available.
  • polytetrahydrofuran having a molecular weight of 240 to 5000, and especially 500 to 4500.
  • mixtures of polyester diols and Polyether diols can be used as monomers (b1).
  • polyhydroxy-olefins preferably those having 2 terminal hydroxyl groups, for. B. ⁇ , ⁇ -dihydroxypolybutadiene, ⁇ , ⁇ -Dihydroxypolymethacrylester or ⁇ , ⁇ -Dihydroxypolyacrylester as monomers (c1).
  • Such compounds are known, for example, from EP-A 622 378.
  • Further suitable polyols are polyacetals, polysiloxanes and alkyd resins.
  • the polyols can also be used as mixtures in the ratio of 0.1: 1 to 1: 9.
  • the hardness and modulus of elasticity of the polyurethanes can be increased if, as diols (b), low molecular weight diols (b2) having a molecular weight of from about 60 to 500, preferably from 62 to 200, g / mol are used in addition to the diols (b1).
  • the monomers (b2) used are in particular the synthesis components of the short-chain alkanediols mentioned for the preparation of polyester polyols, where diols having 2 to 12 C atoms, unbranched diols having 2 to 12 C atoms and an even number of C atoms and pentane 1, 5-diol and neopentyl glycol are preferred.
  • the proportion of the diols (b1), based on the total amount of the diols (b) is 10 to 100 mol% and the proportion of the monomers (b2), based on the total amount of the diols (b) 0 to 90 mol%.
  • the ratio of the diols (b1) to the monomers (b2) is particularly preferably 0.1: 1 to 5: 1, more preferably 0.2: 1 to 2: 1.
  • the polyurethanes in addition to the components (a), (b) and, if appropriate, (d) are monomers (c) which are different from components (a), (b) and (d) and which are at least one Isocyanate group or at least one isocyanate-reactive group and moreover at least one hydrophilic group or a group which can be converted into a hydrophilic group bear.
  • 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 proportion of components having (potentially) hydrophilic groups in the total amount of components (a), (b), (c), (d) and (e) is generally such that the molar amount of (potentially) hydrophilic groups, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e), 30 to 1000, preferably 50 to 500 and particularly preferably 80 to 300 mmol / kg.
  • the (potentially) hydrophilic groups may be nonionic or, preferably, (potentially) ionic hydrophilic groups.
  • Suitable nonionic hydrophilic groups are, in particular, polyethylene glycol ethers of preferably 5 to 150, preferably 40 to 120, ethylene oxide repeat units. The content of polyethylene oxide units is generally 0.1 to 15, preferably 1 to 10 wt .-%, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e).
  • Preferred monomers having nonionic hydrophilic groups are polyethylene oxide diols, polyethylene oxide monools and the reaction products of a polyethylene glycol and a diisocyanate which carry a terminally etherified polyethylene glycol radical. Such diisocyanates and processes for their preparation are given in US Pat. Nos. 3, 905, 929 and US Pat. No. 3,920,598.
  • Ionic hydrophilic groups are especially anionic groups such as the sulfonate, the carboxylate and the phosphate group 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.
  • Potentially ionic hydrophilic groups are, in particular, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions.
  • carboxylic acid groups or tertiary amino groups are, in particular, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions.
  • carboxylic acid groups or tertiary amino groups are, in particular, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions.
  • carboxylic acid groups or tertiary amino groups are, in particular, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions.
  • carboxylic acid groups or tertiary amino groups are, in particular, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or
  • cationic monomers (c) are especially monomers having tertiary amino groups of particular practical importance, for example: tris (hydroxyalkyl) -amine, ⁇ , ⁇ '-bis (hydroxyalkyl) -alkylamine, N-hydroxyalkyl-dialkylamines , Tris (aminoalkyl) -amines, ⁇ , ⁇ '-bis (aminoalkyl) -alkylamines, N-aminoalkyl-dialkylamines, wherein the alkyl radicals and alkanediyl moieties of these tertiary amines independently of one another consist of 1 to 6 carbon atoms.
  • Example, by alkoxylation of two bound to amine nitrogen hydrogen atoms containing amines, eg. As methylamine, aniline or ⁇ , ⁇ '-dimethylhydrazine, are accessible in per se conventional manner, into consideration.
  • Such polyethers generally have a molecular weight between 500 and 6000 g / mol.
  • tertiary amines are prepared either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic acids, or by reaction with suitable quaternizing agents such as C 1 - to C 6 -alkyl halides or benzyl halides, e.g. As bromides or chlorides, transferred to the ammonium salts.
  • acids preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic acids
  • suitable quaternizing agents such as C 1 - to C 6 -alkyl halides or benzyl halides, e.g. As bromides or chlorides, transferred to the ammonium salts.
  • Suitable monomers with (potentially) anionic groups are usually aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic carboxylic acids and sulfonic acids which carry at least one alcoholic hydroxyl group or at least one primary or secondary amino group. Preference is given to dihydroxyalkylcarboxylic acids, especially with 3 to 10 carbon atoms, as also described in US Pat. No. 3,412,054. In particular, compounds of the general formula (c1)
  • 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 and especially dimethylolpropionic acid (DMPA) is preferred.
  • DMPA dimethylolpropionic acid
  • corresponding dihydroxysulfonic acids and dihydroxyphosphonic acids such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid.
  • dihydroxyl compounds having a molecular weight above 500 to 10,000 g / mol with at least 2 carboxylate groups, which are known from DE-A 39 11 827. 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 dihydroxyl compounds are the monomers (b2) listed as chain extenders and the diols (b1).
  • Suitable monomers (c) with isocyanate-reactive amino groups are aminocarboxylic acids such as lysine, ⁇ -alanine or the adducts of aliphatic diprimary diamines mentioned in DE-A 20 34 479 to ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic or sulfonic acids.
  • R 4 and R 5 independently of one another are a C 1 - to C 6 -alkanediyl unit, preferably ethylene and X is -COOH or -SO 3 H
  • Particularly preferred compounds of the formula (c2) are the N- (2-aminoethyl) -2-amino-ethane carboxylic acid and the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid or the corresponding alkali metal salts, with sodium as the counterion being particularly preferred. Further preferred are the adducts of the above-mentioned aliphatic diprimary diamines with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, as described, for. B. in DE Patent 19 54 090 are described.
  • aminosulfonic acids are, for example, sodium 2 - ((2-aminoethyl) amino) -ethanesulfonate, diaminoalkylsulfonic acid and its salts, for example ethylene diisocyanate.
  • the sulfonate or carboxylate groups are particularly preferably in the form of their salts with an alkali ion or an ammonium ion as the counterion.
  • the monomers (d), which are different from the monomers (a) to (c) and which are optionally also constituents of the polyurethane, generally serve
  • Crosslinking or chain extension They are generally more than divalent non-phenolic 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 with a value higher than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking are for. B. trimethylolpropane, glycerol or sugar. 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 and / or secondary amino groups, eg. B. monoethanolamine. Polyamines having 2 or more primary and / or secondary amino groups are used especially when the chain extension or crosslinking is to take place in the presence of water, since amines usually react faster than alcohols or water with isocyanates.
  • 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 amino groups selected from the group of primary and secondary amino groups.
  • 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-diamino cyclohexane, aminoethyl ethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylene triamine or 1, 8-diamino-4-aminomethyloctan.
  • the amines may also be in blocked form, for.
  • ketimines see, for example, CA-A 1 129 128)
  • ketazines cf., for example, US Pat. No. 4,269,748
  • amine salts see US Pat. No. 4,292,226).
  • Oxazolidines as used for example in US Pat. No. 4,192,937, also represent blocked polyamines which are suitable for the preparation of the polyurethanes according to the invention for chain extension of Prepolymer can be used.
  • capped polyamines When such capped polyamines are used, they are generally mixed with the prepolymers in the absence of water, and this mixture is then mixed with the dispersion water or part of the dispersion water, so that the corresponding polyamines are hydrolytically released. Preference is given to using mixtures of di- and triamines, particularly preferably mixtures of isophoronediamine (IPDA) and diethylenetriamine (DETA).
  • IPDA isophoronediamine
  • DETA diethylenetriamine
  • the polyurethanes preferably contain from 1 to 30, particularly preferably from 4 to 25, mol%, based on the total amount of components (b) and (d), of a polyamine
  • isocyanate-reactive amino groups as monomers (d).
  • higher than divalent isocyanates can also be used as monomers (d).
  • Commercially available compounds are, for example, the isocyanurate or the biuret of hexamethylene diisocyanate.
  • Monomers (e), which are optionally used, are monoisocyanates, monoalcohols and monoprimary and secondary amines. In general, their proportion is at most 10 mol%, based on the total molar amount of the monomers.
  • These monofunctional compounds usually carry further functional groups, such as olefinic groups or carbonyl groups, and serve to introduce functional groups into the polyurethane which can be used for dispersing or crosslinking or for further polymer-analogous reaction of the
  • Suitable monomers are, for example, isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate (TMI) and esters of acrylic or methacrylic acid, such as hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate or hydroxypropyl methacrylate.
  • TMI isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate
  • esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate or hydroxypropyl methacrylate.
  • Coatings with a particularly good property profile are obtained especially when, as monomers (a), essentially only aliphatic diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates or TMXDI and as monomer (b1) essentially only polyesterdiols synthesized from said aliphatic diols and diacids are used ,
  • This monomer combination is excellently supplemented as component (c) by diamino acid salts; more particularly by the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanecarboxylic acid or its corresponding alkali metal salts, the Na salts being most suitable, and a mixture of DETA IPDA as component (d).
  • diamino acid salts more particularly by the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, the N- (2-amino
  • the components (a) to (e) and their respective molar amounts are chosen such that the ratio A: B with A) the molar amount of isocyanate groups and B) the sum of the molar amount of the hydroxyl groups and the molar amount of the functional groups with Isocyanates can react in an addition reaction 0.5: 1 to 2: 1, before- zugt 0.8: 1 to 1, 5, more preferably 0.9: 1 to 1, 2: 1 amounts.
  • the ratio A: B is as close as possible to 1: 1.
  • the monomers (a) to (e) used carry on average usually 1.5 to 2.5, preferably 1.9 to 2.1, particularly preferably 2.0 isocyanate groups or functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction ,
  • the polyaddition of components (a) to (e) for the preparation of the polyurethane present in the aqueous dispersions of the invention can be carried out at reaction temperatures of 20 to 180 ° C, preferably 70 to 150 ° C under atmospheric pressure or under autogenous pressure.
  • the required reaction times are usually in the range of 1 to 20 hours, in particular in the range of 1, 5 to 10 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 polyaddition of the monomers a), b), c) and optionally d) and e) for the preparation of the PU dispersion according to the invention is carried out in the presence of a catalyst.
  • the usual 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 acid organic metal compounds.
  • Lewis acidic organic metal compounds e.g. Tin compounds, such as stannous (1: 1) salts of organic carboxylic acids, e.g.
  • organic carboxylic acids eg dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, Dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), di-butyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dioctyltin dilaurate and diocty
  • 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
  • Suitable cesium salts are those compounds in which the following anions are used: F, Cl, CIO, CIO 3, CIO 4, Br, J, JO 3, CN, OCN, NO 2, NO 3 -, HC03-, C03 2 " , S2-, SH-, HSO3-, SO3 2" , HS04-, SO4 2 " , S202 2" , S204 2 -, S20s2-, S205 2 " , S2012 “ , S20a2-, H2P02, H2P04, HP04 2 " , P04 3” , P2014-, (OCnH2n + 1) -, (CnH2n-102) -, (CnH2n-302) - as well as (Cn + 1 H2n-204) 2-, where n is the numbers 1 to 20.
  • prepolymer which carries isocyanate groups.
  • the components (a) to (d) are hereby
  • 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 carrying the 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 average particle size (z average), measured by dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, the polyurethane dispersions thus prepared is not essential to the invention and is generally ⁇ 1000 nm, preferably ⁇ 500 nm, 40 particularly preferably ⁇ 200 nm and very particularly preferably between 20 and below 200 nm.
  • the polyurethane dispersions generally have a solids content of 10 to 75, preferably from 20 to 65 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 mPas (ICI).
  • Preferred solvents are immiscible with water indefinitely, have a boiling point at atmospheric pressure of 40 to 100 ° C and do not react or only slowly with the monomers.
  • the dispersions are prepared by one of the following processes: According to the "acetone process", an ionic polyurethane is prepared from components (a) to (c) in water-miscible solvent boiling below 100 ° C. under normal pressure. Add so much water until a dispersion forms, in which water is the coherent phase.
  • the "prepolymer mixing process” differs from the acetone process in that not a fully reacted (potentially) ionic polyurethane, but first a prepolymer is prepared which carries isocyanate groups.
  • the components are 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 subsequently chain-extended, if appropriate, by reaction of the isocyanate groups with amines which carry more than 2 isocyanate-reactive amino groups or chain-extended with amines carrying 2 isocyanate-reactive amino groups. Chain extension also occurs when no amine is added. In this case, isocyanate groups are hydrolyzed to amino groups which react with remaining isocyanate groups of the prepolymers with chain extension.
  • a solvent was used in the preparation of the polyurethane, most of the solvent is removed from the dispersion, for example by distillation at reduced pressure.
  • the dispersions have a solvent content of less than 10 wt .-% and are particularly preferably free of solvents.
  • the dispersions generally have a solids content of from 10 to 75, preferably from 20 to
  • Aqueous acrylate dispersions have become standard binders for facade paints and roof coatings, for example as repair paints. They provide stable, durable, water- and weatherproof, decorative coatings, mostly on inorganic building materials, but also on wood, old coatings and substrates or metal surfaces.
  • prefabricated materials are used as rolled goods, eg bituminized fiber or nonwovens or elastomeric materials such as EPDM rubber or thermoplastic elastomers in the initial and repair.
  • Another possibility is the use of two-component, liquid plastic preparations, such as epoxy resins or polyurethanes, which can be rolled up or sprayed on. These materials are characterized by a high elasticity and a high resistance to aging.
  • dispersion-bound colors can be used, similar to the colors of exterior paints. However, these colors should also be particularly elastic so that they can not fail prematurely in the event of damage to the ground (cracks, etc.), and rainwater can penetrate into the building. In addition, these colors must be weatherproof and UV-resistant in a special way.
  • dispersion-bound colors for the horizontal roofing so increased demands are made, which may differ from the usual dispersion binders. Dispersion binders for horizontal roof coating are usually not described separately, so that it must be resorted to consideration of the prior art on facade color binding agent.
  • Water-based polymer dispersions as binders for facade paints and plasters are usually produced from one main monomer each having a high glass transition temperature (hard monomer) and a main monomer having a low glass transition temperature (soft monomer).
  • hard monomers usually styrene or methyl methacrylate are selected, as the soft monomer most n-butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate are chosen.
  • the facade color binders are therefore referred to as styrene acrylates or when using methyl methacrylate as a hard monomer as pure acrylates.
  • Binders for filled paints consist of styrene / n-butyl acrylate or of methyl methacrylate n-butyl acrylate for reasons of good weathering stability in the case of outdoor weathering.
  • the respective amounts of hard and soft monomer are selected depending on the application at the glass transition temperature, which is necessary for the respective use.
  • Binders for solvent-free facade paints usually have a glass transition temperature in the range of 0-5 ° C, low-solvent facade paints in the range of 5-20 ° C and solvent-based facade paints in the range of 20-40 ° C.
  • WO2013 / 073145 describes aqueous polymer dispersions which comprise (a) at least two monomers M1 having a glass transition temperature> 25 ° C., (b) at least two monomers M2 having a glass transition temperature ⁇ 25 ° C. and further monomers M3, as binders in coating compositions with particularly good color retention (Color Retention).
  • the specification does not specify the elasticity of the colors according to the invention.
  • DE 10 161 156 describes a water-based polyurethane dispersion, as also known as 1. Stage can be used for a PU-acrylate hybrid dispersion.
  • T x n the Mass fractions of the monomers 1, 2,..., And T g 1 , T g 2 ,... T g n are the glass transition temperatures of the monomers formed in each case from only one of the monomers 1, 2,. th polymers in degrees Kelvin.
  • the T g values for the homopolymers of most monomers are known and are listed, for example, in Ullmann's Ecyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 5, Vol. A21, page 169, VCH Weinheim, 1992; Further sources of glass transition temperatures of homopolymers are, for example, J. Brandrup, EH Immergut, Polymer Handbook, 1 st Ed., J. Wiley, New York 1966, 2 nd Ed. J. Wiley, New York 1975, and 3 rd Ed. J. Wiley, New York 1989.
  • ethyl acrylate a value of -13 ° C is used.
  • the actual glass transition temperature can be determined by differential scanning calorimetry (ASTM D 3418-08, so-called “midpoint temperature”).
  • Facade paints and roof coatings based on disperse binders with the major monomers styrene and n-butyl acrylate are less UV and weather resistant, but when using highly filled inks, i. low binder colors, still good enough.
  • the inventive polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions obtainable by free-radical polymerization of at least one acrylate polymer A1 in the presence of at least one polyurethane (P1), at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg of polyurethane and having a sulfonated raw material content of at least 25 mmol per kg of polyurethane, the acrylate polymer has a glass transition temperature of -50 ° C to 50 ° C, the weight percentage of the polyurethane is at least 5% and at most 99.99% with respect to the entire hybrid polymer , It is possible to produce coating compositions with high tensile strength and elongation at break.
  • the composition of the acrylate dispersion A1 comprises main monomer combinations such as styrene / n-butyl acrylate or methyl methacrylate n-butyl arylate or preferably (a) at least two monomers M1 having a glass transition temperature > 25 ° C, as well
  • the UV and weathering stability is very good and the methyl methacrylate / n-butyl acrylate binders despite the additional use actually comparable as unstable known monomers.
  • the acrylate polymers A1 the following monomers can be used according to the invention:
  • Examples of the monomers M1 having a glass transition temperature> 25 ° C. are vinyl aromatic compounds, such as vinyltoluene, alpha- and para-methyl-styrene, alpha-butylstyrene, 4-n-butylstyrene and, preferably, styrene, C 1 - to C 4 -alkyl methacrylates by name MMA, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, stearyl acrylate, vinyl acetate, and / or ethylenically unsaturated nitriles.
  • Examples of nitriles are acrylonitrile and methacrylonit
  • Suitable monomers M2 having a glass transition temperature ⁇ 25 ° C. are, for example, C 1 - to C 20 -alkyl acrylates, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n- and i-propyl acrylate, n-, i- and sec-butyl acrylate, n- and i-pentyl acrylate, n Hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, C10 isoamyl guerbet acrylate, 2-propyl pentyl acrylate, 1-propylheptyl acrylate, lauryl acrylate, C5 to C20 alkyl methacrylates such as n- and isopentyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, C10
  • Examples of these further monomers M3 are ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid and maleic acid, acontic acid, mesaconic acid, crotonic acid, citraconic acid, acryloyloxypropionic acid, methacrylylpropionic acid, vinylacetic acid, monomethylitaconate, mono-methylfumarate , Monobutyl fumarate, acrylic anhydride, methacrylic anhydride, maleic anhydride, or itaconic anhydride, acrylamidoglycolic acid and methacrylamidoglycolic acid, acrylamide, methacrylamide, and isopropylacrylamide, substituted (meth) acrylamides, such as N, N-dimethylamino (meth) acrylate; 3-dimethylamino-2,2-dimethylpropyl-1 - (meth) acrylate, N-
  • ethylenically unsaturated, hydroxyalkyl-functional comonomers such as methacrylic acid and acrylic acid hydroxyalkyl esters with C 1 - to C 8 -alkyl radical, such as hydroxyethyl, hydroxypropyl or hydroxybutyl acrylate or methacrylate; Hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylates; 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, glycidyl (meth) acrylate, and N-vinylpyrrolidone, vinylimidazole.
  • hydroxyalkyl-functional comonomers such as methacrylic acid and acrylic acid hydroxyalkyl esters with C 1 - to C 8 -alkyl radical, such as hydroxyethyl, hydroxypropyl or hydroxybutyl acrylate or methacrylate
  • the monomers M3 are phosphorus-containing monomers z.
  • vinylphosphonic acid and allylphosphonic are also suitable.
  • diesters of phosphonic acid and phosphoric acid which are simply acrylate with a hydroxyalkyl (meth) and additionally simply with a different alcohol, for.
  • As an alkanol are esterified.
  • Suitable hydroxyalkyl (meth) acrylates for these esters are those mentioned below as separate monomers, in particular
  • vinylsulfonic acid allylsulfonic acid, sulfoethyl acrylate, sulfoethyl methacrylate, sulfopropyl acrylate, sulfopropyl methacrylate, 2-hydroxy-3-acryloxypropylsulfonic acid, 2-hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonic acid, styrenesulfonic acids and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
  • Suitable styrenesulfonic acids and derivatives thereof are styrene-4-sulfonic acid and styrene-3-sulfonic acid and the alkaline earth or alkali metal salts thereof, e.g. As sodium styrene-3-sulfonate and sodium styrene-4-sulfonate, poly (allyl glycidyl ether) and mixtures thereof, in the form of various products called Bisomer ® Laporte Performance Chemicals, UK. This includes z. Bisomer® MPEG 350 MA, a methoxypolyethyl-glycol monomethacrylate.
  • the functional groups of the monomers contribute to the mediation of the colloidal stabilization of the composition, in particular even if the entire formulation also contains fillers, e.g. Contains calcium carbonate or other.
  • the crosslinking takes place either by reaction with one another or by addition of a further crosslinking agent. Preferably, the crosslinking takes place only after the actual film formation.
  • Monomers which usually increase the internal strength of films of aqueous polymer dispersions, normally have at least one epoxy, hydroxyl, N-methylol, carbonyl or at least two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds.
  • these are N-alkylolamides of .alpha.,. Beta.-monoethylenically unsaturated carboxylic acids having from 3 to 10 carbon atoms and also esters thereof having alkanols having from 1 to 4 carbon atoms, of which N-methylolacrylamide and N-methylolmethacrylamide are very particularly preferred, two vinyl radical-containing monomers, two vinylidene radical-containing monomers and two alkenyl radicals having monomers.
  • diesters of dihydric alcohols with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids are preferred.
  • examples of such two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds monomers are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1, 3-Butylenglykoldiacrylat, 1, 4-Butylenglykoldiacrylat and propylene glycol diacrylate, divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate , Methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate or trialyl cyanurate.
  • Functional crosslinker groups are, for example, keto, aldehyde and / or acetoacetoxy carbonyl groups and the subsequently added, formulated crosslinking agents can be a polyamine or polyhydrazide such as adipic dihydrazide (ADDH), oxalic acid dihydrazide, phthalic dihydrazide, terephthalic dihydrazide, isophoronediamine and 4,7-dioxadecane 1, 1 O-Dia-min or a cross-linking agent which carries semi-carbazide or hydrazine functional groups.
  • the polymer could carry hydrazide functional groups and the subsequently formulated crosslinker could contain ketofunctional groups.
  • the functional groups can be carboxyl and the subsequently formulated crosslinker could comprise aziridine, epoxy or carbodiimide functional groups, or functional groups can be silane-functional groups and the subsequently formulated crosslinking agent may also contain silane functional groups "
  • the functional groups can also be ureido groups and the subsequently added crosslinking agent is a polyaldehyde, for example an ⁇ , ⁇ -dialdehyde having one to ten C atoms, such as glyoxal, glutaric dialdehyde or malonic dialdehyde or their acetals and hemiacetals. See EP 0789724.
  • the crosslinking takes place either by reaction with one another or by addition of a further crosslinking agent.
  • the crosslinking takes place only after the actual film formation. It is important not to use too much additional crosslinking agent as this is too
  • Residual crosslinking agent residues may result.
  • too little crosslinking agent can lead to a soluble coating. It is important not to use too much additional crosslinking agent, as this may lead to residual crosslinking agent residues.
  • combinations of the various functional groups and crosslinking mechanisms are also possible.
  • Vinyl monomers containing crosslinking groups are, for example, allyl, glycidyl or acetoacetoxy esters, acetoacetoxyamides, keto and aldehyde-functional vinyl monomers, keto-containing amides such as diacetone acrylamide or silane (meth) acrylic monomers.
  • Preferred crosslinking vinyl monomers are acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM), diacetone acrylamide (DAAM), and silane (meth) acrylic monomers; most preferred DAAM.
  • Preferred crosslinking mechanisms include crosslinking of silane-functional groups and crosslinking of keto-functional with hydrazide-functional groups.
  • the weight ratio of the monomers M1 to M2 to M3 depends on the preferred applications of the binder and is thus significantly higher than the glass transition temperature of the polymers prepared from the mixture of all monomers.
  • Examples of preferred mixtures for facade paints and roof coatings include:
  • Monomers M1 (calculated on the basis of methyl methacrylate / styrene), 70-88% of monomers M2 and 0.1 to 10% of monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate 2-ethylhexyl acrylate), the styrene amount of the monomers M1 being in the range of 5-10 % lies.
  • Plasters which may require small amounts of film-forming assistant (Tg about 15-20 ° C): 37 to 47% monomers M1 (based on methyl methacrylate / styrene), 48-58% monomers M2 and 0.1 to 10% monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate), wherein the amount of styrene in the monomer M1 in the range of
  • Binder proportions for flexible roof coatings as well as facade paints and plasters requiring larger proportions of film-forming aids (Tg about 30-40 ° C): 60 to 70% monomers M1 (based on methyl methacrylate / styrene), 24-34% monomers M2 us 0.1 to 10% of monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate), wherein the amount of styrene in the monomer M1 is in the range of 10-25%.
  • Preferred monomer combinations M1 are the pairs styrene / methyl methacrylate or cyclohexyl methacrylate / methyl methacrylate and for the monomer combinations M2
  • the pair of n-butyl acrylate / ethylhexyl acrylate is possible to use between 0 and 20% by weight, based on the total amount of the monomers M1, M2 and M3, of acrylonitrile and / or methacrylonitrile.
  • hybrid binders are preferably (calculated) with a minimum film-forming temperature of -40 ° C to + 40 ° C. Particular preference is given to hybrid binders having a minimum film-forming temperature of -40 ° C. to 20 ° C. (calculated).
  • the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions are obtained by free-radical polymerization of an acrylate polymer A1 in the presence of at least one polyurethane (P1), at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg polyurethane and a content of a sulfonated raw material of at least 25 mmol per kg of polyurethane, the acrylate polymer has a glass transition temperature of at least -50 ° C to 50 ° C, the mass fraction of the polyurethane is at least 5% and at most 99.99% with respect to the entire hybrid polymer , In the preparation of the polyurethane-polyacrylate dispersion, the polyurethane dispersion is first prepared, and then this polyurethane dispersion is used as a seed for the acrylate dispersion.
  • the acrylate dispersion is preferably polymerized in a semi-batch process.
  • the preparation of aqueous polymer dispersions by the process of free-radical emulsion polymerization is known per se (compare Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV, Makromolekulare Stoffe, 1 c, pages 133ff).
  • the polyurethane (P1) is first prepared, and (b) the polyurethane (P1) is used as seed for the preparation of the acrylate polymer (A1).
  • a feed process in which the polyurethane (P1) and a part of the initiator are initially polymerized is polymerized for a few minutes and then the polymerization is carried out by continuously adding the remaining initiator and the monomers M1, M2 and M3, as a pure monomer mixture or in the form a monomer emulsion in water, carried out until essentially complete conversion.
  • the polyurethane (P1) is initially introduced and a portion of the monomer mixture and a portion of the initiator are metered at the same time for starting. After complete or partial abreaction of the monomers, the remainder of the monomer mixture is then fed and the polymerization is essentially complete
  • the monomers can be distributed to several feeds and with variable
  • Dosage rate and / or variable content of one or more monomers are provided.
  • the polyurethane (P1) is added and the total amount of initiator added to start. After a few minutes, the monomers M1, M2 and M3, as a pure monomer mixture or in the form of a monomer emulsion in water, are added and the polymerization is carried out until substantially complete conversion.
  • the polyurethane (P1) is added and the total amount of the oxidation component of a redox initiator system is added. Subsequently, the monomers M1, M2 and M3, as pure monomer mixture or in the form of a monomer emulsion in water, are metered in and the reducing agent component is also metered in parallel. te of a redox initiator system and performs the polymerization to substantially complete conversion.
  • the polyurethane (P1) is introduced and the oxidation component of a redox initiator system, the monomers M1, M2 and M3, as pure monomer mixture or in the form of a monomer emulsion in water, are metered in and, in parallel, also the reducing agent component of a redox initiator system and conducts the polymerization to essentially complete conversion.
  • the monomers can be distributed to multiple feeds and provided with variable metering rate and / or variable content of one or more monomers.
  • molecular weight regulators may also be present. Due to the presence of regulators in a polymerization chain termination and start of a new chain by the resulting new radical usually reduces the molecular weight of the resulting polymer and in the presence of crosslinkers also reduces the number of crosslinks (crosslink density). If the concentration of regulators is increased in the course of polymerisation, the crosslinking density is further reduced in the course of the polymerization.
  • Such molecular weight regulators are known, for example they may be mercapto compounds, such as preferably tertiary dodecylmercaptan, n-dodecylmercaptan, isooctylmercaptopropionic acid, mercaptopropionic acid, dimeric ⁇ -methylstyrene, 2-ethylhexylthioglycolic acid ester (EHTG), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane ( MTMO) or terpinolene.
  • EHTG 2-ethylhexylthioglycolic acid ester
  • MTMO 3-mercaptopropyltrimethoxysilane
  • the polymerization is carried out according to the invention at a temperature of 60 to 110.degree. C., preferably at 65 to 100.degree. C., particularly preferably at 70 to 90.degree.
  • the aqueous polymer dispersion thus obtained preferably has a solids content of from 30 to 65, particularly preferably from 35 to 55,% by weight.
  • the preparation of the acrylate dispersion according to the invention is carried out by emulsion polymerization.
  • emulsion polymerization ethylenically unsaturated compounds (monomers) are polymerized in water, with ionic and / or nonionic emulsifiers and / or protective colloids or stabilizers usually being used as surface-active compounds for stabilizing the monomer droplets and the polymer particles later formed from the monomers. According to the invention, however, the polymerization takes place with low emulsifier content.
  • the preparation of the polymer dispersion is usually carried out in the presence of at least one surface-active compound.
  • suitable protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Materials, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961, p. 41 1 to 420.
  • Suitable emulsifiers are also found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume 14/1, Macromolecular Materials, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961, pages 192 to 208.
  • Suitable emulsifiers are both anionic, cationic and nonionic emulsifiers.
  • Emulsifiers whose relative molecular weights are usually below those of protective colloids are preferably used as surface-active substances. In particular, it has proven useful to use exclusively anionic emulsifiers or a combination of at least one anionic emulsifier and at least one nonionic emulsifier.
  • nonionic emulsifiers are araliphatic or aliphatic nonionic emulsifiers, for example ethoxylated mono-, di- and trialkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4-C10), ethoxylates of long-chain alcohols (EO degree: 3 to 100, alkyl radical: Cs -Cse) and polyethylene oxide / polypropylene oxide homo- and copolymers. These may contain randomly distributed alkylene oxide units or in copolymerized form in the form of blocks. Well suited z. B. EO / PO block copolymers.
  • ethoxylates of long-chain alkanols (alkyl radical C1-C30, average degree of ethoxylation 5 to 100) and, with particular preference, those having a linear C 12 -C 20 -alkyl radical and a mean degree of ethoxylation of from 10 to 50 and also ethoxylated monoalkylphenols.
  • Suitable anionic emulsifiers are, for example, alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C8-C22), of sulfuric monoesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 2 to 50, alkyl radical: C12-C18) and ethoxylated alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4-C9), of alkylsulfonic acids (alkyl radical: C12-C18) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C9-C18).
  • alkyl sulfates alkyl radical: C8-C22
  • sulfuric monoesters of ethoxylated alkanols EO degree: 2 to 50, alkyl radical: C12-C18
  • ethoxylated alkylphenols EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4-C9
  • emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pp. 192-208.
  • anionic emulsifiers are bis (phenylsulfonic acid) ethers or their alkali metal or ammonium salts which carry a C 4 -C 2 -alkyl group on one or both aromatic rings. These compounds are well known, for. From US-A-4,269,749, and commercially available, for example as Dowfax® 2A1 (Dow Chemical Company).
  • Suitable cationic emulsifiers are preferably quaternary ammonium halides, e.g. B. trimethylcetylammonium chloride, methyltrioctylammonium chloride, Benzyltriethylammonium- chloride or quaternary compounds of N-C6-C2o-alkylpyridines, -morpholinen or - imidazoles, z. B. N-Laurylpyridinium chloride.
  • auxiliaries and additives include, for example, the pH-adjusting substances, reduction and Bleaching agents, such as.
  • the alkali metal salts of hydroxymethanesulfinic acid eg Rongalit® C from BASF Aktiengesellschaft
  • complexing agents eg. As glycerol, methanol, ethanol, tert-butanol, glycol, etc.
  • alcohols eg. As glycerol, methanol, ethanol, tert-butanol, glycol, etc.
  • the neutralization of acid groups of the first polymer is preferably carried out by at least partial addition of a neutralizing agent before and / or during the polymerization of the second stage.
  • the neutralizing agent can be added in a common feed with the monomers to be polymerized or in a separate feed. After all monomers have been added, the amount of neutralizing agent required for neutralization of at least 10%, preferably 25 to 100% or 50 to 95% acid equivalents, is preferably contained in the polymerization vessel.
  • the initiator system is meant, for example, water-soluble or oil-soluble initiators with which the emulsion polymerization can be started.
  • Water-soluble initiators are e.g. Ammonium and alkali metal salts of peroxodisulfuric acid, e.g. Sodium peroxodisulfate, hydrogen peroxide or organic peroxides, e.g. tert-butyl hydroperoxide or water-soluble azo compounds, e.g. 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride or 2,2'-azobis ( ⁇ , ⁇ '-dimethyleneisobutyamidine).
  • redox reduction-oxidation
  • the redox initiator systems consist of at least one mostly inorganic reducing agent and one inorganic or organic oxidizing agent.
  • the oxidation component is e.g. to the above-mentioned initiators for emulsion polymerization.
  • the reducing component is e.g. alkali metal salts of sulfurous acid, e.g. Sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, alkali metal salts of the dihydrogenic acid, such as sodium disulfite, bisulfite addition compounds of aliphatic aldehydes and ketones, such as acetone bisulfite or reducing agents, such as hydroxymethanesulfinic acid and salts thereof, or ascorbic acid.
  • the red-ox initiator systems can be used with the concomitant use of soluble metal compounds whose metallic component can occur in multiple valence states.
  • Typical redox initiator systems are e.g. Ascorbic acid / iron (II) sulfate / sodium peroxodisulfate, tert-butyl hydroperoxide / sodium disulfite, tert-butyl hydroperoxide / Na-hydroxymethanesulfinic acid.
  • the individual components, e.g. the reducing component may also be mixtures e.g. a mixture of the sodium salt of hydroxymethanesulfinic acid and sodium disulfite.
  • Typical oil-soluble free-radical initiators are peroxo and azo compounds, such as tert-butyl perpivalate, tert-butyl peroxyneodecanoate, tert-amyl peroxypivalate, dilauryl peroxide, tert-amyl peroxy-2-ethyl hexanoate, tert-amyl perneodecanoate, 2,2'-azobis (2 , 4-dimetyl) valeronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), di-octanoyl peroxide, di-decanoyl peroxide, di-acetyl peroxide, di-benzoyl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, di-tert.
  • azo compounds such as tert-butyl perpivalate, tert-butyl peroxyneodecanoate,
  • Azobisisobutyronitrile, tert-butyl perpivalate and dimethyl 2,2-azobisisobutyrate have a half-life of 10 hours in a temperature range of 30 to 100 ° C.
  • the initiators mentioned are usually used in the form of aqueous solutions or dispersions or as an oily substance with or without a solvent, the lower concentration being determined by the amount of water acceptable in the dispersion and the upper concentration by the solubility of the compound in question.
  • the concentration of active initiators is from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.2 to 20% by weight, particularly preferably from 0.3 to 10% by weight, based on the monomers to be polymerized. It is also possible to use a plurality of different initiators in the emulsion polymerization.
  • the polymerization medium may consist of water only, as well as of mixtures of water and thus miscible liquids such as methanol. Preferably, only water is used.
  • the emulsion polymerization can be carried out both as a batch process and in the form of a feed process, including a stepwise or gradient procedure.
  • the manner in which the initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization is known to one of ordinary skill in the art. It can be introduced both completely into the polymerization vessel, or used continuously or in stages according to its consumption in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization. In detail, this depends on the chemical nature of the initiator system as well as on the polymerization temperature. Preferably, one part is initially charged and the remainder is supplied to the polymerization zone in accordance with the consumption
  • aqueous dispersions of the polymer are generally obtained with solids contents of 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%, particularly preferably greater than or equal to 50 wt .-%.
  • solids contents 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%, particularly preferably greater than or equal to 50 wt .-%.
  • dispersions having the highest possible solids content are preferred.
  • solids contents> 60 wt .-% you should set a bimodal or polymodal particle size, otherwise the viscosity is too high, and the dispersion is no longer manageable.
  • the generation of a new particle generation can be carried out, for example, by adding seed (EP 81083), by adding excess emulsifier amounts or by adding miniemulsions.
  • Another benefit associated with low viscosity at high solids content is improved coating behavior at high solids levels.
  • the generation of a new / new particle generation (s) can become a take place at any time. It depends on the particle size distribution desired for a low viscosity.
  • the aqueous polymer dispersion obtained after completion of the polymerization stages is subjected to an aftertreatment to reduce the residual monomer content.
  • the aftertreatment is carried out either chemically, for example by completing the polymerization reaction by using a more effective radical initiator system (so-called postpolymerization) and / or physically, for example by stripping the aqueous polymer dispersion with steam or inert gas.
  • a more effective radical initiator system so-called postpolymerization
  • postpolymerization a more effective radical initiator system
  • stripping the aqueous polymer dispersion with steam or inert gas.
  • Corresponding chemical and / or physical methods are familiar to the person skilled in the art [see, for example, DE-AS 12 48 943, DE-A 196 21 027, EP-A 771 328, DE-A 196 24 299, DE-A 196 21 027, DE-A.
  • the combination of chemical and physical aftertreatment offers the advantage that in addition to the unreacted ethylenically unsaturated monomers, other interfering volatile organic components (the so-called VOCs [volatile organic compounds]) are removed from the aqueous polymer dispersion.
  • the dispersions of the invention are preferably not chemically aftertreated.
  • the individual components in the emulsion polymerization can be added to the reactor in the feed process from above, in the side or from below through the reactor bottom.
  • the aqueous hybrid dispersions obtainable by the process according to the invention have polymer particles which have a weight-average particle diameter D w in the range> 10 and ⁇ 500 nm, preferably> 20 and ⁇ 400 nm and particularly preferably> 30 nm to ⁇ 300 nm.
  • the determination of the weight-average particle diameter is known to the person skilled in the art and is carried out, for example, by the method of the analytical ultracentrifuge.
  • Weight-average particle diameter in this document is understood to mean the weight-average D W 5o value determined by the method of the analytical ultracentrifuge (see, in this regard, SE Harding et al., Analytical Ultracentrifugation in Biochemistry and Polymer Science, Royal Society of Chemistry, Cambridge, Great Britain 1992 , Chapter 10, Analysis of Polymer Dispersions with Eight-Cell AUC Multiplexers: High Resolution Particle Size Distribution and Density Gradient Techniques, W. Gurchtie, pp. 147-175).
  • aqueous polyurethane-acrylate hybrid dispersions having weight-average particle diameters D w ⁇ 400 nm which are obtainable by the process according to the invention have surprisingly good flexibility, even at low temperatures, and are therefore particularly suitable as binders for flexible roof coatings and other paint applications.
  • the corresponding polymer powders can be obtained in a simple manner from the novel aqueous polymer dispersions (for example freeze drying or spray drying). These polymer powders obtainable according to the invention can likewise be obtained as a component in the manufacture of coatings for flexible roofing coatings and other paint applications, including the modification of mineral binders.
  • the aqueous polymer dispersion usually has a solids content of 30 to 65 wt .-%, preferably 35 to 55 wt .-%, on.
  • the resulting aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion can be used as such or mixed with other, usually film-forming, polymers as a binder composition in aqueous coating compositions.
  • novel aqueous hybrid dispersions obtainable by the process according to the invention can also be used as a component in the production of adhesives, sealants, plastic plasters, paper coating slips, fiber webs, and coating compositions for organic substrates and for the modification of mineral binders.
  • Another object of the invention is a coating composition in the form of an aqueous composition containing
  • binder compositions according to the invention come in elastic paints, pasty tile adhesives, moisture-proof seals, floor covering adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives or in flexible roof coatings,
  • aqueous paints especially in flexible roof coatings and facade paints for use.
  • Fillers can be used to increase the opacity and / or to save on white pigments. To adjust the hiding power of the hue and the depth of shade, blends of color pigments and fillers are preferably used.
  • Suitable pigments are, for example, inorganic white pigments, such as titanium dioxide, preferably in rutile form, barium sulfate, zinc oxide, zinc sulfide, basic lead carbonate, antimony trioxide, lithopones (zinc sulfide + barium sulfate) or colored pigments, for example iron oxides, carbon black, graphite, zinc yellow, Zinc green, ultramarine, manganese black, antimony black, manganese violet, Paris blue or Schweinfurter green.
  • the emulsion paints of the invention may also organic color pigments, for. B.
  • synthetic white pigments with air inclusions to increase light scattering such as the Ropaque® and AQACell® dispersions.
  • Luconyl® grades from BASF SE such as Lyconyl® yellow, Lyconyl® brown and Luconyl® red, in particular the transparent variants.
  • Suitable fillers are for.
  • the fillers can be used as individual components. In practice, however, filler mixtures have proven particularly useful, for. As calcium carbonate / kaolin, calcium carbonate / talc. Glossy coating compositions generally have only small amounts of very finely divided fillers or contain no fillers.
  • Finely divided fillers can also be used to increase the hiding power and / or to save on white pigments.
  • blends of color pigments and fillers are preferably used.
  • a particularly high breaking strength without particular disadvantages in the elongation at break is achieved with the hybrid binders according to the invention, if particularly finely divided fillers are used, e.g. Calcium carbonate with an average particle size of ⁇ 2 ⁇ .
  • Such products are often already pre-dispersed as a slurry in water, which allows a particularly simple color production.
  • Suitable calcium carbonate slurries are obtainable, for example, from Omya, Oftringen, Switzerland under the trade name Hydrorcarb, e.g. the type Hydrocarb 95 with an average particle size of 0.7 ⁇ .
  • the proportion of pigments can be described by the pigment volume concentration (PVK).
  • PVK pigment volume concentration
  • Inventive, elastic roof coating agents have z.
  • the binders are of course also suitable for clearcoat applications in which no or only very small amounts of pigments and / or fillers are added.
  • the elasticity (elongation at break) is usually greater, the more binder is used in the coating.
  • the coating composition according to the invention for the flexible roof coating and aqueous coating compositions may contain, in addition to the polymer dispersion, further auxiliaries.
  • auxiliaries include, in addition to the emulsifiers used in the polymerization, wetting or dispersing agents, such as sodium, potassium or ammonium polyphosphates, Alkali metal and ammonium salts of acrylic or maleic anhydride copolymers, polyphosphonates such as 1-hydroxyethane-1, 1-diphosphonsauresodium and Naphthalinsul- fons ⁇ uresalze, in particular their sodium salts.
  • suitable auxiliaries are leveling agents, defoamers, biocides and thickeners. Suitable thickeners are z.
  • Associative thickener such as polyurethane thickener.
  • the amount of thickener is preferably less than 1 wt .-%, more preferably less than 0.6 wt .-% thickener, based on solids content of the paint.
  • Further suitable auxiliaries are film-forming aids or coalescing aids.
  • the preparation of the paint according to the invention is carried out in a known manner by mixing the components in mixing devices customary for this purpose. It has proven useful to prepare an aqueous paste or dispersion from the pigments, water and optionally the adjuvants, and then first the polymeric binder, d. H. as a rule, to mix the aqueous dispersion of the polymer with the pigment paste or pigment dispersion.
  • the paints according to the invention generally contain from 30 to 75% by weight and preferably from 40 to 65% by weight of nonvolatile constituents. These are to be understood as meaning all constituents of the preparation which are not water, but at least the total amount of binder, pigment and auxiliary agent, based on the solids content of the paint. The volatile constituents are predominantly water.
  • the paint of the invention can be applied in a conventional manner to substrates, for. B. by brushing, spraying, dipping, rolling, knife coating, etc.
  • It is preferably used as a flexible roof coating agent, ie for coating flat or inclined building parts. It may be mineral substrates such as plasters, plaster or plasterboard, masonry or concrete, wood, wood-based materials, metal or plastic, eg. As PVC, thermoplastic polyurethane, EPDM, epoxy resin, Polyurethane resin, acrylic resin or bitumen material act as a coating or sheet goods.
  • the paints of the invention are characterized by easy handling, good processing properties and improved elasticity.
  • the paints are low in emissions. They have good performance properties, eg. B. good water resistance, good wet adhesion, good blocking resistance, good paintability, good weather resistance and they show a good course when applied.
  • the tool used can be easily cleaned with water.
  • the solids contents were generally determined by drying a defined amount of the aqueous polymer dispersion (about 0.8 g) with the aid of the moisture analyzer HR73 from Mettler Toledo at a temperature of 130 ° C. to constant weight (about 2 hours). In each case two measurements were carried out. The specified value represents the mean value of these measurements.
  • the number-average particle diameters of the polymer particles were generally determined by dynamic light scattering on a 0.005 to 0.01 weight percent aqueous polymer dispersion at 23 ° C. by means of an Autosizers NC from Malvern Instruments, England.
  • the average diameter of the cumulant analysis (cumulant z average) of the measured autocorrelation function (ISO Standard 13 321) is given.
  • the glass transition temperature was determined in accordance with standard ISO 1 1357-2 at a heating rate of 20 K / min using the instrument "Q2000" from TA Instruments, Newcastle, Delaware, USA.
  • the NCO content was determined to be 1.01% by weight (calculated: 1.00% by weight).
  • 30.81 g of a 50% strength aqueous solution of the sodium salt of 2-aminoethyl-2-aminoethanesulfonic acid are added within 5 minutes and continue for a further 5 minutes touched. It is then diluted at 50 ° C. within 24 minutes with 743.47 g of water and then chain-extended with 4.21 g of diethylenetriamine and 2.06 g of isophoronediamine in 36.92 g of water.
  • heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute),
  • the feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C over 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
  • heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm ⁇ 1, 013 bar absolute)
  • the feed 1 and 2 is added uniformly with stirring at 80 ° C over 120 minutes and feed 3 and 4 over 180 minutes.
  • the reaction mixture was cooled to room temperature.
  • the polymer dispersion obtained had a solids content of 37.6 wt .-%, a number average particle diameter of 87 nm.
  • heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute)
  • the feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C over 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
  • reaction mixture was allowed to cool to 80 ° C., feed 3 was added and feed 4 was added dropwise in 60 minutes. Then the mixture cooled to room temperature. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was neutralized with 5 g of a 10 wt% aqueous sodium hydroxide solution. The resulting polymer dispersion had a solids content of 50.5 wt .-%, a number average particle diameter of 141 nm.
  • Example 6 In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were heated at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute)
  • the feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C over 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
  • reaction mixture was allowed to cool to 80 ° C, feed 3 is added and feed 4 was added dropwise in 60 minutes. Then the mixture was cooled to room temperature. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was neutralized with 5 g of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution.
  • the polymer dispersion obtained had a solids content of 42.6% by weight, a number-average particle diameter of 162 nm.
  • heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute)
  • Example 1 190 g of a polyurethane dispersion from Example 1, and presented 80 g of water and heated to 85 ° C. After addition of a solution of 0.1 g of sodium peroxodisulfate in 4 g of water is polymerized for 5 minutes and then the feeds 1 and 2 started simultaneously.
  • the feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C. for 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
  • reaction mixture was allowed to cool to 80 ° C, feed 3 is added and feed 4 was added dropwise in 60 minutes. Then the mixture cooled to room temperature. Thereafter, the obtained aqueous polymer dispersion was neutralized with 7 g of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution. The resulting polymer dispersion had a solids content of 43.1 wt .-%, and an average glass transition temperature of 14.9 ° C.
  • heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute) and 183.9 g of a polyurethane dispersion of Example 1 and 215, 65 g of water submitted.
  • the polymer dispersion obtained had a solids content of 38.8% by weight, a number average particle diameter of 103 nm.
  • the roof-skin formulations based on the aqueous, exemplary polymer dispersions were prepared in the order from top to bottom with stirring with a disk stirrer at 400 to 2500 revolutions per minute.
  • the roof skin formulation has a solids content of about 63-67%, a pigment volume concentration of about 29 and a viscosity of 8000-10,000 mPas (Brookfield, spindle 6, 20 rpm). b) Preparation of coatings and test specimens
  • the above-mentioned roof skin formulation was applied with a doctor blade in a layer thickness of 1, 2 mm on a teflon-coated substrate. Subsequently, the coatings thus obtained for 7 days in a climate room at 50% relative humidity and 23 ° C were dried. The resulting dry film thickness is about 0.60 mm. After detaching the coating from the substrate, the required test specimens were punched out with appropriate punching iron. c) testing of tensile strength, tear strength and elongation at break
  • the test was carried out in accordance with DIN 53504.
  • the shoulder bars are clamped in a tensile / strain testing machine from Zwick and then pulled apart at a speed of 200 mm / min until tearing.

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Abstract

The present invention relates to an aqueous polyurethane (PU)/polyacylate hybrid dispersion that can be obtained by the radical polymerization of at least one acrylate polymer (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1), and to a method for producing said aqueous polyurethane/polyacrylate hybrid dispersions, characterized in that (a) an aqueous polyurethane dispersion is produced and (b) the polyurethane dispersion thus produced is used as a raw material for the additional synthesis of a polyacrylate dispersion. The invention also relates to the use of the hybrid dispersion thus obtained as a binder in filled coating agents, in particular as a binder for flexible roof coatings.

Description

Verfahren zur Herstellung und Verwendung wässriger Polyurethan-Polyacrylat- Hybriddispersionen sowie deren Verwendung in Beschichtungsmitteln  Process for the preparation and use of aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions and their use in coating compositions
Beschreibung description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine wässrige Polyurethan (PU)-Polyacrylat- Hybrid Dispersion, erhältlich durch radikalische Polymerisation wenigstens eines Acrylatpo- lymers (A1 ) in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ), sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersionen, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) eine wäßrige Polyurethandispersion herstellt und (b) die so hergestellte Polyurethandispersion als Rohstoff für die zusätzliche Synthese einer Poly- acrylatdispersion einsetzt und die Verwendung der so erhaltenen Hybriddispersion als Bindemittel in gefüllten Beschichtungsmitteln, insbesondere als Bindemittel für flexible Dachbe- Schichtungen. The present invention is an aqueous polyurethane (PU) -polyacrylate hybrid dispersion obtainable by free-radical polymerization of at least one acrylate (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1), and a process for preparing these aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions in that (a) an aqueous polyurethane dispersion is prepared and (b) the polyurethane dispersion thus prepared is used as raw material for the additional synthesis of a polyacrylate dispersion and the use of the hybrid dispersion thus obtained as a binder in filled coating compositions, in particular as a binder for flexible Roofing layers.
Wäßrige Polyurethandispersionen werden als lösungsmittelarme oder lösungsmittelfreie Be- schichtungsmittel für die Holzlackierung, als Lederlacke und als Druckfarbenbindemittel eingesetzt. Bei diesen Anwendungen handelt es sich meistens um Klarlacke, oder um pigmen- tierte Beschichtungen. Der Vorteil dieser Beschichtungen auf Basis von wäßrigen Polyurethandispersionen ist die Möglichkeit der Kontrolle der Mikrophasenmorphologie durch Wahl der relativen Anteile von Hart- und Weichsegmenten entlang der Polymerketten im Polyurethan. Insbesondere die mechanischen Eigenschaften sind hervorzuheben: Hohe Abriebbeständigkeit, sehr gute Härte bzw. Zähigkeit, gute elastische Eigenschaften, insbeson- dere eine sehr gute Tieftemperaturelastizität. Aqueous polyurethane dispersions are used as low-solvent or solvent-free coating compositions for wood finishes, as leather finishes and as printing ink binders. These applications are mostly clearcoats or pigmented coatings. The advantage of these coatings based on aqueous polyurethane dispersions is the possibility of controlling the microphase morphology by choosing the relative proportions of hard and soft segments along the polymer chains in the polyurethane. In particular, the mechanical properties are to be emphasized: High abrasion resistance, very good hardness or toughness, good elastic properties, in particular a very good low-temperature elasticity.
Wässrige Acrylatpolymerisatdispersionen sind allgemein bekannt. Es handelt sich dabei um fluide Systeme, die als disperse Phase in wässrigem Dispergiermedium aus mehreren ineinander verschlungenen Polymerisatketten bestehenden Polymerisatknäuel, die sogenannte Polymermatrix oder Polymerisatpartikel, in disperser Verteilung befindlich, enthalten. Der mittlere Durchmesser der Polymerisatpartikel liegt häufig im Bereich von 10 bis 1000 nm, insbesondere im Bereich von 50 bis 500 nm. Wässrige Polymerisatdispersionen werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen als Bindemittel eingesetzt. Die Polymerisatdispersionen bestehen meist aus Styrolacrylaten, Reinacrylaten, Vinylacetaten oder Styrol- Butadien als Rohstoffklasse. Aqueous acrylate polymer dispersions are well known. These are fluid systems which contain a disperse phase in aqueous dispersion medium consisting of a plurality of intertwined polymer chains, which are known as polymer matrices or polymer particles, in disperse distribution. The average diameter of the polymer particles is frequently in the range from 10 to 1000 nm, in particular in the range from 50 to 500 nm. Aqueous polymer dispersions are used as binders in a large number of industrial applications. The polymer dispersions usually consist of styrene acrylates, pure acrylates, vinyl acetates or styrene-butadiene as a raw material class.
Polyurethandispersionen sind deutlich teurer herzustellen, als Acrylatdispersionen. Deshalb sind immer wieder Versuche unternommen worden, Mischungen zwischen Polyurethan- und Acrylatdispersionen herzustellen. Dies kann zum einen durch einfache physikalische Mi- schung der beiden getrennt hergestellten Dispersionstypen geschehen, wie es z.B. in der WO201 1/00035 beschrieben ist. Der Nachteil ist jedoch, dass man meist auch nur praktisch alle Eigenschaften in einer Mischung bekommt, und man nicht besondere Vorteile der einen oder anderen Technologie der Dispersionen in gewünschter Weise herausarbeiten kann. Die zweite Möglichkeit ist eine chemische Kombination der beiden Dispersionen, die dann in geeigneter Weise chemisch durch eine Reaktion aneinander gekoppelt werden können. In diesem Fall hat man deutlich mehr synthetische Möglichkeiten, um Vorteile aus der einen oder anderen Technologie in das Hybrid aus beiden Technologien zu übernehmen. Che- misch verbundene PU-Acrylat-Hybride können deshalb bessere Eigenschaften zeigen, als dies bei einfachen physikalischen Mischungen der Fall sein kann. Polyurethane dispersions are considerably more expensive to produce than acrylate dispersions. Therefore, attempts have been made again and again to prepare mixtures between polyurethane and acrylate dispersions. This can be done by simple physical mixing of the two dispersion types prepared separately, as described, for example, in WO201 / 00035. The disadvantage, however, is that one usually only gets virtually all the properties in a mixture, and one can not work out particular advantages of one or another technology of the dispersions in the desired manner. The second possibility is a chemical combination of the two dispersions, which can then be suitably chemically coupled to one another by a reaction. In this case, one has significantly more synthetic options to take advantage of one or the other technology in the hybrid of both technologies. Chemically bonded PU-acrylate hybrids can therefore exhibit better properties than can be the case with simple physical blends.
Polyurethandispersionen werden heute meist in nicht gefüllten Lacken eingesetzt, z.B. Leder- oder Holzbeschichtungen Dabei werden meist Klarlacke oder nur pigmentierte Be- Schichtungen verwendet, ohne oder nur mit sehr wenig Anteil an Füllstoffen. Beim Versuch, diese Bindemittel in höher gefüllten, wasserbasierten Farben einzusetzen, treten deutliche Instabilitäten auf. Polyurethane dispersions are used today mostly in unfilled paints, e.g. Leather or wood coatings Usually, clearcoats or only pigmented coatings are used, without or only with a very small proportion of fillers. When trying to use these binders in higher-filled, water-based paints, significant instabilities occur.
Der Anteil der Füllstoffe / Pigmente kann durch die Pigmentvolumenkonzentration (PVK), beschrieben werden. Die Pigment-Volumen-Konzentration gibt das Volumenverhältnis zwischen Pigmenten / Füllstoffen und dem Bindemittel im ausgehärteten Lackfilm wieder. Zur Berechnung der Pigmentvolumenkonzentration werden zunächst die Volumina der einzelnen Pigmente, Füllstoffe und Bindemittel aus deren Mengen (Massen) und Dichten berechnet (A. Goldschmidt, H.-J. Streitberger; BASF Handbuch Lackiertechnik; 2002; Vincentz Verlag). Dann werden die erhaltenen Volumina der in der Formulierung enthaltenen Pigmente und Füllstoffe durch die Volumina aller festen Rohstoffe geteilt. The proportion of fillers / pigments can be described by the pigment volume concentration (PVK). The pigment volume concentration represents the volume ratio between pigments / fillers and the binder in the cured paint film. To calculate the pigment volume concentration, the volumes of the individual pigments, fillers and binders are initially calculated from their quantities (masses) and densities (A. Goldschmidt, H.-J. Streitberger, BASF Handbook Coating Technology, 2002, Vincentz Verlag). Then, the obtained volumes of the pigments and fillers contained in the formulation are divided by the volumes of all the solid raw materials.
Zur Vereinfachung werden die ebenfalls in der Rezeptur enthaltenen Additive in der Berechnung üblicherweise nicht berücksichtigt. Lösemittel und Wasser sind in der getrockneten Be- Schichtung ohnehin nicht mehr enthalten und werden bei der Berechnung der PVK nicht berücksichtigt. For the sake of simplicity, the additives which are likewise contained in the formulation are usually not taken into account in the calculation. Solvents and water are no longer present in the dried coating and are not taken into account in the calculation of the PVK.
Die PVK wird üblicherweise in % ausgedrückt und liegt zwischen 0 % (Klarlack ohne Pigmente oder Füllstoffe) und 100 % (nur theoretisch möglich, da ohne Bindemittel). The PVK is usually expressed in% and is between 0% (clear coat without pigments or fillers) and 100% (only theoretically possible because without binder).
Erfindungsgemäße Beschichtungsmittel in haben z. B. eine PVK im Bereich von 5 bis 85, wobei die Bindemittel natürlich auch für Klarlackanwendungen geeignet sind, in denen keine oder nur sehr geringe Anteile an Pigmenten und/oder Füllstoffen zugesetzt sind. Für flexible Dachbeschichtungen werden besonders bevorzugt Beschichtungen mit einer PVK von etwa 10 bis 40 eingesetzt. Inventive coating compositions in z. Example, a PVK in the range of 5 to 85, wherein the binders are of course also suitable for clearcoat applications in which no or only very small amounts of pigments and / or fillers are added. For flexible roof coatings, coatings having a PVC of from about 10 to 40 are particularly preferably used.
Die üblichen Polyurethandispersionen des Stands der Technik sind meistens nicht„füllstoffverträglich". Man muss also Modifikationen an den bekannten wäßrigen Polyurethandispersionen durchführen, um sie besser füllstoffverträglich zu machen. Ansonsten sind auch die daraus hergestellten PU-Acrylat-Hybride nicht ausreichend füllstoffverträglich, eine Grund- vorrausetzung für mittel- bis hochgefüllte, typische Färb- und Beschichtungsanwendungen. The customary polyurethane dispersions of the prior art are usually not "compatible with the filler." It is therefore necessary to carry out modifications to the known aqueous polyurethane dispersions in order to make them more compatible with the fillers.Otherwise, the PU-acrylate hybrids produced therefrom are also insufficiently compatible with fillers. a prerequisite for medium to high filling, typical dyeing and coating applications.
US 5, 629, 402 beschreibt Beschichtungen mit Polyurethandispersionen, die extrem permeabel für Wasserdampf sind, aber gleichzeitig nur eine geringe Tendenz zur Quellbarkeit in Wasser zeigen. Die Polyurethandispersionen enthalten ionische Gruppen und Polyethylen- glykole als Rohstoffe in der PU-Hauptkette und ein Vernetzungsagenz. Als Verwendung sind für Wasserdampf permeable Beschichtungen für flexible Substrate beschrieben, wie Textilien, Leder, Papier und ähnliche. Die Verwendung der dort beschriebenen Polyurethandisper- sionen als Rohstoffe ergibt jedoch nur PU-Acrylathybride mit begrenzter Stabilität gegenüber Füllstoffen. US Pat. No. 5,629,402 describes coatings with polyurethane dispersions which are extremely permeable to water vapor, but at the same time have only a slight tendency to swell in Show water. The polyurethane dispersions contain ionic groups and polyethylene glycols as raw materials in the PU main chain and a Vernetzungsagenz. Useful are water vapor permeable coatings for flexible substrates such as textiles, leather, paper and the like. The use of the polyurethane dispersions described there as raw materials, however, gives only PU acrylate hybrids with limited stability to fillers.
Eine Vielzahl von Patenten beschreibt auch Polyurethan-Polyacrylat Hybriddispersionen. So beschreibt die WO 2012/84668 Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersionen, erhältlich durch zweistufige radikalische Polymerisierung ethylenisch ungesättigter Verbindungen in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ), wobei man in einer ersten Stufe mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung (e) in Gegenwart des mindestens einen Polyurethans (P1 ), mindestens eines Redoxinitiatorsystems (I) und mindestens einer Eisenverbindung (F) zumindest teilweise radikalisch polymerisiert und anschließend in einer zweiten Stufe mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung (f) radikalisch polymerisiert. Die dort beschriebenen Hybriddispersionen zeigen jedoch nur eine begrenzte Stabilität gegenüber Füllstoffen. A large number of patents also describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions. Thus, WO 2012/84668 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions obtainable by two-stage free-radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds in the presence of at least one polyurethane (P1), wherein in a first stage at least one ethylenically unsaturated compound (e) in the presence of at least one Polyurethane (P1), at least one redox initiator system (I) and at least one iron compound (F) at least partially free-radically polymerized and then in a second stage at least one ethylenically unsaturated compound (f) radically polymerized. The hybrid dispersions described therein, however, show only limited stability with respect to fillers.
WO 2013/139019 beschreibt Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersionen, erhältlich durch Herstellung einer Polyurethandispersion, unter Mitverwendung von Dimethylolpropionsäure, Zugabe eines Acrylatmonomeren und oder Styrol, Neutralisation und anschließende Disper- gierung des Reaktionsgemischs in Wasser und anschließend Zugabe von Acrylatmonomeren und Polymerisation der Acrylatstufe unter Mitverwendung von 1 bis 3% Säuremonomeren. Nachteil ist die nicht ausreichende Füllstoffverträglichkeit dieser Hybride in der Anwen- dung in hochgefüllten Farben. WO 2013/139019 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions obtainable by preparation of a polyurethane dispersion with concomitant use of dimethylolpropionic acid, addition of an acrylate monomer and or styrene, neutralization and subsequent dispersion of the reaction mixture in water and subsequent addition of acrylate monomers and polymerization of the acrylate step Concomitant use of 1 to 3% acid monomers. The disadvantage is the inadequate filler compatibility of these hybrids when used in highly filled inks.
EP 2 666 800 beschreibt Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersionen und deren Verwendung für Haarkosmetika aus mindestens einem sulfoniertem Polyurethan und mindestens einem Acrylatpolymeren, wobei das Acrylatpolymer mindestens ein Carboxylgruppen halti- ges Monomer enthält und wobei ein kettenübertragender Stoff zur Herstellung des Acrylats verwendet wird. Als Anwendungsgebiet wird die Haarkosmetik genannt. Die Lehre dieser Anmeldung kann jedoch nicht auf die für Beschichtungen notwendigen höheren Feststoffgehalte von Polyurethandispersionen angewendet werden: Die beschriebenen Mengen von 23% bzw. 38% Polyethylenglykol in den Beispielen 1 bis 3 ergeben nur bei niedrigem Fest- stoffgehalt von 15% bzw. 19% stabile Dispersionen. Bei den für flexiblen Dachbeschichtun- gen notwendigen Feststoffgehalten der Dispersionen von >30% bis 50% erhält man keine stabilen Dispersionen mehr mit der Lehre der EP 2 666 800. EP 2 666 800 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions and their use for hair cosmetics comprising at least one sulfonated polyurethane and at least one acrylate polymer, wherein the acrylate polymer contains at least one carboxyl group-containing monomer and wherein a chain-transferring substance is used for the preparation of the acrylate. The field of application is hair cosmetics. However, the teaching of this application can not be applied to the higher solids contents of polyurethane dispersions necessary for coatings: the described amounts of 23% or 38% polyethylene glycol in Examples 1 to 3 result only at a low solids content of 15% and 19%, respectively. stable dispersions. With the solid contents of the dispersions of> 30% to 50%, which are necessary for flexible roof coatings, stable dispersions are no longer obtained with the teaching of EP 2 666 800.
US 7,358,295 beschreibt Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersionen als Beschichtungen zur Reduzierung von elektrostatischer Aufladung, die im Polyurethanteil 12 bis 80 Gew.-% Polyalkylenoxide in Seitenketten enthalten. Der Acrylatteil enthält ebenfalls Polyalkylenoxid Makromere mit einem Molekulargewicht von 100 - 10.000. Die beschriebenen Hybride zeigen keine ausreichende Füllstoffverträglichkeit in der Anwendung in hochgefüllten Farben. Es bestand also die Aufgabe, Polyurethan-Acrylat-Hybriddispersionen zu entwickeln, die deutlich füllstoffverträglicher sind, als die im Stand der Technik bekannten Polyurethan- Polyacrylat- Hybriddispersionen und, die sich durch besonders gute Eigenschaften bezüglich der Zähigkeit und Elastizität, auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt auszeichnen. Diese PU-Acrylat Hybriddispersionen sollten insbesondere bei Verwendung als Bindemittel für gefüllte elastische Farben und Beschichtungen wie für pastöse Fliesenkleber, Feuchtraumabdichtungen, Bodenbelagsklebstoffe, Grundierungen, zementäre Dichtungsschlämme, Dichtmassen, Montagekleber oder für horizontale Dachflächen Vorteile gegenüber den herkömmlichen Acrylatdispersionen ausweisen, ohne die hohen Kosten von reinen Polyurethandispersionen aufzuweisen. US Pat. No. 7,358,295 describes polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions as coatings for reducing electrostatic charging, which contain 12 to 80% by weight of polyalkylene oxides in side chains in the polyurethane fraction. The acrylate part also contains polyalkylene oxide macromers with a molecular weight of 100-10,000. The described hybrids do not show sufficient filler compatibility when used in highly filled colors. It was therefore the task of developing polyurethane-acrylate hybrid dispersions which are significantly more compatible with the filler than the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions known in the prior art and which, owing to particularly good properties with respect to toughness and elasticity, even at temperatures below that Mark freezing point. These PU-acrylate hybrid dispersions, especially when used as a binder for filled elastic paints and coatings such as pasty tile adhesives, moisture proofing, flooring adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives or for horizontal roof surfaces should show advantages over conventional acrylate dispersions, without the high cost of have pure polyurethane dispersions.
Die Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch eine wässrige Polyurethan- Polyacrylat-Hybrid Dispersion, erhältlich durch radikalische Polymerisation eines Acrylatpolymers (A1 ) in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ), mindestens eines Initiatorsystems, wobei das mindestens eine Polyurethan (P1 ) einen Gehalt von Polyalkylenoxid von mindestens 10 g/kg Polyurethan und einen Gehalt eines sulfonierten Rohstoffs von mindestens 25 mmol pro kg Polyurethan aufweist, das Acrylatpolymer eine Glasübergangstemperatur von -50°C bis 50°C aufweist, und der Massenanteil des Polyurethans mindestens 5% und höchstens 95% in Bezug auf das gesamte Hybridpolymer beträgt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyacrylat Hybrid Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass The object has surprisingly been achieved by an aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion obtainable by free-radical polymerization of an acrylate polymer (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1), at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg of polyurethane and a content of a sulfonated raw material of at least 25 mmol per kg of polyurethane, the acrylate polymer has a glass transition temperature of -50 ° C to 50 ° C, and the mass fraction of the polyurethane at least 5% and at most 95% with respect on the entire hybrid polymer. Another object of the invention is a process for the preparation of the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention, characterized in that
(a) zunächst das Polyurethan (P1 ) hergestellt wird, und  (a) the polyurethane (P1) is first prepared, and
(b) das Polyurethan (P1 ) als Saat für die Herstellung des Acrylatpolymers (A1 ) eingesetzt wird.  (B) the polyurethane (P1) is used as a seed for the preparation of the acrylate polymer (A1).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyacrylat Hybrid Dispersion als Bindemittel für elastische Farben, pastöse Fliesenkleber, Feuchtraumabdichtungen, Bodenbelagsklebstoffe, Grundierungen, zementäre Dichtungsschlämme, Dichtmassen, Montagekleber oder für flexible Dachbeschich- tungen, sowie Beschichtungsmittel enthaltend die erfindungsgemäßen Polyurethan- Polyacrylat Hybrid Dispersionen. Another object of the present invention is the use of the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention as a binder for elastic paints, pasty tile adhesives, moisture proofing, flooring adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives or flexible Dachbeschich- tions, and coating compositions containing the polyurethane of the invention - Polyacrylate hybrid dispersions.
Insbesonders bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyacrylat Hybrid Dispersion als Bindemittel für elastische Farben sowie für flexible Dachbeschichtun- gen. Especially preferred is the use of the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention as a binder for elastic paints and for flexible roof coatings.
Die Acrylatdispersion (A1 ) wird wie nachfolgend beschrieben, bevorzugt in einem semi-batch Verfahren polymerisiert. Besonders bevorzugte Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersionen, enthalten langkettige Alkanol-gestartete Polyethylenoxide und Natriumsalze der 2-Aminoethyl-2- aminoethansulfonsäure, die in besonderer Weise füllstoffverträglich sind. The acrylate dispersion (A1) is polymerized as described below, preferably in a semi-batch process. Particularly preferred polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions contain long-chain alkanol-initiated polyethylene oxides and sodium salts of 2-aminoethyl-2-aminoethanesulfonic acid, which are especially compatible with fillers.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen PU-Acrylat-Hybride wird zunächst eine Polyurethandispersion verwendet, die füllstoffverträglich ist. Dabei kann es notwendig sein, dass diese PU-Dispersion mit mehr funktionellen Gruppen zum Zwecke einer guten Füllstoffverträglichkeit ausgestattet ist, als für eine PU-Dispersion alleine notwendig oder noch sinnvoll ist. Diese dann größere Menge an hydrophilen Gruppen in der PU-Dispersion trägt zwar zu einer größeren Wasseraufnahme von Filmen der reinen PU-Dispersion bei, aber ein PU-Acrylat- Hybrid aus solch einer besonders gut stabilisierten PU-Dispersion zeigt dann nicht notwendigerweise eine zu große Wasseraufnahme einer gefüllten Farbe. Im Gegenteil wurden durch diese Syntheseschritte hergestellte PU-Acrylat-Hybriddispersionen erhalten, die sogar gerin- gere Wasseraufnahmen oder Wasserempfindlichkeiten der daraus hergestellten gefüllten Farben aufwiesen, als zu erwarten war. To prepare the PU-acrylate hybrids according to the invention, first of all a polyurethane dispersion is used which is compatible with the filler. It may be necessary that this PU dispersion is equipped with more functional groups for the purpose of good filler compatibility than is necessary or even useful for a PU dispersion alone. Although this larger amount of hydrophilic groups in the PU dispersion contributes to a greater water absorption of films of pure PU dispersion, but a PU-acrylate hybrid of such a particularly well-stabilized PU dispersion then does not necessarily show too large Water absorption of a filled paint. On the contrary, PU-acrylate hybrid dispersions prepared by these synthesis steps were obtained, which exhibited even lower water intakes or water sensitivities of the filled inks produced therefrom than was to be expected.
Die Polyurethane (P1 ) gemäß der Erfindung können nach folgendem Verfahren, wie in der DE 10161 156 beschrieben hergestellt werden, auf deren Offenbarungsgehalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird:  The polyurethanes (P1) according to the invention can be prepared by the following process, as described in DE 10161 156, the disclosure content of which is incorporated herein by reference in its entirety:
Wässrige Dispersionen, enthaltend ein Polyurethan, aufgebaut aus Aqueous dispersions containing a polyurethane, composed of
a) Diisocyanaten, a) diisocyanates,
b) Diolen, von denen b) Diols, of which
b1 ) 10 bis 100 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 aufweisen, und b1) 10 to 100 mol%, based on the total amount of diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000, and
b2) 0 bis 90 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b ), ein Molekulargewicht von 60 bis 500 g/mol aufweisen, b2) 0 to 90 mol%, based on the total amount of diols (b), have a molecular weight of 60 to 500 g / mol,
c) von den Monomeren (a) und (b) verschiedene Monomere mit wenigstens einer Isocyanat- gruppe oder wenigstens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven c) monomers other than monomers (a) and (b) having at least one isocyanate group or at least one isocyanate-reactive one
Gruppe, die darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine potentiell hydrophile Gruppe tragen, wodurch die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane Group, further carrying at least one hydrophilic group or a potentially hydrophilic group, whereby the water dispersibility of the polyurethanes
bewirkt wird, is effected
d) gegebenenfalls weiteren von den Monomeren (a) bis (c) verschiedenen mehrwertigen Verbindungen mit reaktiven Gruppen, bei denen es sich um alkoholische Hydroxylgruppen, primäre oder sekundäre Aminogruppen oder Isocyanatgruppen handelt und d) optionally other polyfunctional compounds other than the monomers (a) to (c), having reactive groups which are alcoholic hydroxyl groups, primary or secondary amino groups or isocyanate groups, and
e) gegebenenfalls von den Monomeren (a) bis (d) verschiedenen einwertigen Verbindungen mit einer reaktiven Gruppe, bei der es sich um eine alkoholische Hydroxylgruppe, eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine Isocyanatgruppe handelt, e) optionally monovalent compounds other than the monomers (a) to (d), having a reactive group which is an alcoholic hydroxyl group, a primary or secondary amino group or an isocyanate group,
erhältlich durch Umsetzung der Monomere a), b), c) sowie gegebenenfalls d), und e) in An- Wesenheit eines Katalysator, z.B. eines Zinnsalzes, wie Dibutylzinndilaurat (DE-A 199 59 6539) oder zinnfreie Katalysatoren, wie z.B. auf Basis Wismut-Neodecanoat (z.B. Borchikat® 315 der Fa. OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland). Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen enthalten Polyurethane, welche neben anderen Monomeren aus Diisocyanaten a) abgeleitet sind, wobei vorzugsweise solche Diiso- cyanate a) verwendet werden, die üblicherweise in der Polyurethanchemie eingesetzt werden. Insbesondere zu nennen sind als Monomere (a) Diisocyanate X (NCO)2, wobei X für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen obtainable by reacting the monomers a), b), c) and optionally d), and e) in the presence of a catalyst, for example a tin salt, such as dibutyltin dilaurate (DE-A 199 59 6539) or tin-free catalysts, for example based on bismuth neodecanoate (eg Borchikat ® 315 of the company. OMG Borchers GmbH, Langenfeld, Germany). The aqueous dispersions according to the invention comprise polyurethanes which, in addition to other monomers, are derived from diisocyanates a), preference being given to using those diisocyanates a) which are customarily used in polyurethane chemistry. To be mentioned in particular as monomers (a) diisocyanates X (NCO) 2, wherein X is an aliphatic hydrocarbon radical having 4 to 12 carbon atoms, a
cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele derartiger Diisocyanate sind Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dodecamethylendiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatocyclohexan, 1 -lsocyanato-3,5,5- trime- thyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,2-Bis-( 4-isocyanatocyclohexyl)-propan, Trime- thylhexandiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatobenzol, 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanato- toluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'-Diisocyanato-diphenylmethan, p-Xylylen- diisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), die Isomeren des Bis-(4-isocyanato- cyclohexyl)methans (HMDI) wie das trans/trans-, das cis/cis- und das cis/trans-lsomere so- wie aus diesen Verbindungen bestehende Gemische. cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 6 to 15 carbon atoms or an araliphatic hydrocarbon radical having 7 to 15 carbon atoms. Examples of such diisocyanates are tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1-isocyanato-3,5,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI), 2,2-bis (4-isocyanatocyclohexyl ) -propane, trimethylhexane diisocyanate, 1,4-diisocyanatobenzene, 2,4-diisocyanatotoluene, 2,6-diisocyanatotoluene, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2,4'-diisocyanato-diphenylmethane, p-xylylene diisocyanate, Tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), the isomers of bis (4-isocyanato- cyclohexyl) methane (HMDI) such as the trans / trans, the cis / cis and the cis / trans isomers and mixtures consisting of these compounds.
Derartige Diisocyanate sind im Handel erhältlich. Als Gemische dieser Isocyanate sind besonders die Mischungen der jeweiligen Strukturisomeren von Diisocyanatotoluol  Such diisocyanates are available commercially. As mixtures of these isocyanates are especially the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene
und Diisocyanato-diphenylmethan von Bedeutung, insbesondere ist die Mischung aus 80 mol-% 2,4-Diisocyanatotoluol und 20 mol-% 2,6-Diisocyanatotoluol geeignet. and diisocyanato-diphenylmethane of importance, in particular, the mixture of 80 mol% of 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% of 2,6-diisocyanatotoluene is suitable.
Weiterhin sind die Mischungen von aromatischen Isocyanaten wie 2,4 Diisocyanatotoluol und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Isocyanaten wie Hexamethylendiisocyanat oder IPDI besonders vorteilhaft, wobei das bevorzugte Mischungsverhältnis der aliphatischen zu aromatischen Isocyanate 4 : 1 bis 1 : 4 beträgt. Zum Aufbau der Polyurethane kann man als Verbindungen außer den vorgenannten auch Isocya- nate einsetzen, die neben den freien Isocyanatgruppen weitere verkappte Isocyanatgruppen, z. B. Uretdiongruppen tragen. Im Hinblick auf gute Filmbildung und Elastizität kommen als Diole (b) vornehmlich höhermolekulare Diole (b1 ) in Betracht, die ein Molekulargewicht von etwa 500 bis 5000, vorzugsweise von etwa 1000 bis 3000 g/mol haben. Bei den Diolen (b1 ) handelt es sich insbesondere um Polyesterpolyole, die z. B. aus Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S. 62 bis 65 bekannt sind. Bevorzugt 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 Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyesterpolyole verwendet werden. 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. For the construction of the polyurethanes can be used as compounds except the aforementioned also isocyanates, which in addition to the free isocyanate groups further blocked isocyanate groups, eg. B. wear uretdione groups. With regard to good film formation and elasticity, suitable diols (b) are primarily relatively high molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5000, preferably about 1000 to 3000 g / mol. The diols (b1) are in particular polyester polyols, the z. B. from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 19, pp 62 to 65 are known. Preference is given to using polyesterpolyols which are obtained by reacting dihydric alcohols with dibasic carboxylic acids. Instead of the free polycarboxylic acids, it is also possible to use the corresponding polycarboxylic acid anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof to prepare the polyesterpolyols.
Als sulfonierte Polyesterpolyole können auch Verbindungen eingesetzt werden, wie sie z.B. aus der EP 2 666 800 bekannt sind, z.B. das Produkt„SS55-225-130", sulfoniertes Poly- esterdiol mit freien Natriumsulfonatgruppen, Molekulargewicht 550; Crompton Corp., Middle- bury, CT. As sulfonated polyester polyols it is also possible to use compounds as described, for example, in US Pat. from EP 2 666 800, e.g. the product "SS55-225-130", sulfonated polyester-diol with free sodium sulfonate groups, molecular weight 550, Crompton Corp., Middlebury, CT.
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, Hexahydrophthalsäu- reanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere Fettsäuren und Dimethylsulfoisophtalsäure. 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, Sebacinsäure und Dodecandicarbonsäure. 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, Methylpen- tandiole, ferner Diethylenglykol, Triethylenglykol,Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole in Betracht. Bevorzugt sind Alkohole der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist. Beispiele hierfür sind Ethylenglykol, Bu- tan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8-diol und Dodecan-1 ,12-diol. Weiterhin bevorzugt ist Neopentylglykol. The polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally, for. B. by halogen atoms, substituted and / or be unsaturated. Examples of these 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 and dimethylsulfoisophthalic acid. Preferred are dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2) y COOH, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, z. Succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid. As polyhydric alcohols come z. As 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, methylpene-tandiols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, Polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycols into consideration. Alcohols of the general formula HO- (CH 2) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20. Examples of these are ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Further preferred is neopentyl glycol.
Ferner kommen auch Polycarbonat-Diole, wie sie z. B. durch Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuss von den als Aufbaukomponenten für die Polyesterpolyole genannten nie- dermolekularen Alkohole erhalten werden können, in Betracht. Geeignet sind auch Poly- esterdiole auf Lacton-Basis, wobei es sich um Homo- oder Mischpolymerisate von Lactonen, bevorzugt um endständige Hydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Lactonen an geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Formel HO-(CH2)z-COOH ableiten, wobei z eine Zahl von 1 bis 20 ist und ein H-Atom einer Methyleneinheit auch durch einen C1 - bis C4-Alkylrest substituiert sein kann. Beispiele sind C-Caprolacton, ß-Propio- lacton, y-Butyrolacton und/oder Methyl-e-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 Polyether- diole können als Starter zur Herstellung der Lactonpolymerisate eingesetzt sein. Anstelle der Polymerisate von Lactonen können auch die entsprechenden, chemisch äquivalenten Polykondensate der den Lactonen entsprechenden Hydroxycarbonsäuren, eingesetzt werden. Furthermore, polycarbonate diols, as they come z. B. by reacting phosgene with an excess of the mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols can be obtained, into consideration. Also suitable are lactone-based polyesterdiols, which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably addition products of lactones which are terminated by hydroxyl groups, to suitable difunctional starter molecules. Preferred lactones are those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2) z -COOH, where z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit is also a C 1 - to C 4 -alkyl radical may be substituted. Examples are C-caprolactone, β-propiolactone, γ-butyrolactone and / or methyl-e-caprolactone and mixtures thereof. Suitable starter components are for. As the above-mentioned as a structural component for the polyester polyols low molecular weight dihydric alcohols. The corresponding polymers of ε-caprolactone are particularly preferred. Lower polyester diols or polyether diols may also be used as starters for the preparation of the lactone polymers. Instead of the polymers of lactones, it is also possible to use the corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones.
Daneben kommen als Monomere (b1 ) Polyetherdiole in Betracht. Sie sind insbesondere durch Polymerisation von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styrol- oxid 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, l,2-Bis(4-hydroxydiphenyl)-propan oder Anilin erhältlich. Besonders bevorzugt ist Polytetrahydrofuran eines Molekulargewichts von 240 bis 5000, und vor allem 500 bis 4500. Daneben können auch Mischungen aus Polyesterdiolen und Polyetherdiolen als Monomere (b1 ) eingesetzt werden. Ebenfalls geeignet sind Poly- hydroxyolefine, bevorzugt solche mit 2 endständigen Hydroxylgruppen, z. B. α,ω-Di- hydroxypolybutadien, α,ω-Dihydroxypolymethacrylester oder α,ω-Dihydroxypolyacrylester als Monomere (c1 ). Solche Verbindungen sind beispielsweise aus der EP-A 622 378 be- kannt. Weitere geeignete Polyole sind Polyacetale, Polysiloxane und Alkydharze. In addition, suitable monomers (b1) are polyether diols. They are in particular by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with itself, z. B. in the presence of BF3 or by addition of these compounds, optionally in admixture or in succession, to starting components with reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines, for. For example, water, ethylene glycol, propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, l, 2-bis (4-hydroxydiphenyl) propane or aniline available. Particularly preferred is polytetrahydrofuran having a molecular weight of 240 to 5000, and especially 500 to 4500. In addition, mixtures of polyester diols and Polyether diols can be used as monomers (b1). Also suitable are polyhydroxy-olefins, preferably those having 2 terminal hydroxyl groups, for. B. α, ω-dihydroxypolybutadiene, α, ω-Dihydroxypolymethacrylester or α, ω-Dihydroxypolyacrylester as monomers (c1). Such compounds are known, for example, from EP-A 622 378. Further suitable polyols are polyacetals, polysiloxanes and alkyd resins.
Die Polyole können auch als Gemische im Verhältnis 0,1 : 1 bis 1 : 9 eingesetzt werden. Die Härte und der Elastizitätsmodul der Polyurethane lassen sich erhöhen, wenn als Diole (b) neben den Diolen (b1 ) noch niedermolekulare Diole (b2) mit einem Molekulargewicht von etwa 60 bis 500, vorzugsweise von 62 bis 200 g/mol, eingesetzt werden.  The polyols can also be used as mixtures in the ratio of 0.1: 1 to 1: 9. The hardness and modulus of elasticity of the polyurethanes can be increased if, as diols (b), low molecular weight diols (b2) having a molecular weight of from about 60 to 500, preferably from 62 to 200, g / mol are used in addition to the diols (b1).
Als Monomere (b2) werden vor allem die Aufbaukomponenten der für die Herstellung von Polyesterpolyolen genannten kurzkettigen Alkandiole eingesetzt, wobei Diole mit 2 bis 12 C- Atomen, unverzweigte Diole mit 2 bis 12 C Atomen und einer gradzahligen Anzahl von C- Atomen sowie Pentan-1 ,5-diol und Neopentylglykol bevorzugt werden. The monomers (b2) used are in particular the synthesis components of the short-chain alkanediols mentioned for the preparation of polyester polyols, where diols having 2 to 12 C atoms, unbranched diols having 2 to 12 C atoms and an even number of C atoms and pentane 1, 5-diol and neopentyl glycol are preferred.
Bevorzugt beträgt der Anteil der Diole (b1 ), bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b) 10 bis 100 mol-% und der Anteil der Monomere (b2), bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b) 0 bis 90 mol-%. Besonders bevorzugt betragt das Verhältnis der Diole (b1 ) zu den Monomeren (b2) 0,1 : 1 bis 5 : 1 , besonders bevorzugt 0,2 : 1 bis 2 : 1 . Preferably, the proportion of the diols (b1), based on the total amount of the diols (b) is 10 to 100 mol% and the proportion of the monomers (b2), based on the total amount of the diols (b) 0 to 90 mol%. The ratio of the diols (b1) to the monomers (b2) is particularly preferably 0.1: 1 to 5: 1, more preferably 0.2: 1 to 2: 1.
Um die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane zu erreichen, sind die Polyurethane neben den Komponenten (a), (b) und gegebenenfalls (d) aus von den Komponenten (a), (b) und (d) verschiedenen Monomeren (c), die wenigstens eine Isocyanatgruppe oder wenigstens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppe und darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine Gruppe, die sich in eine hydrophile Gruppe überführen lässt, tragen, aufgebaut. In order to achieve the water-dispersibility of the polyurethanes, the polyurethanes, in addition to the components (a), (b) and, if appropriate, (d) are monomers (c) which are different from components (a), (b) and (d) and which are at least one Isocyanate group or at least one isocyanate-reactive group and moreover at least one hydrophilic group or a group which can be converted into a hydrophilic group bear.
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. 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.
Der Anteil der Komponenten mit (potentiell) hydrophilen Gruppen an der Gesamtmenge der Komponenten(a), (b), (c), (d) und (e) wird im allgemeinen so bemessen, dass die Molmenge der (potentiell) hydrophilen Gruppen, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis ( e ), 30 bis 1000, bevorzugt 50 bis 500 und besonders bevorzugt 80 bis 300 mmol/kg beträgt. The proportion of components having (potentially) hydrophilic groups in the total amount of components (a), (b), (c), (d) and (e) is generally such that the molar amount of (potentially) hydrophilic groups, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e), 30 to 1000, preferably 50 to 500 and particularly preferably 80 to 300 mmol / kg.
Bei den (potentiell) hydrophilen Gruppen kann es sich um nichtionische oder bevorzugt um (potentiell) ionische hydrophile Gruppen handeln. Als nichtionische hydrophile Gruppen kommen insbesondere Polyethylenglykolether aus vorzugsweise 5 bis 150, bevorzugt 40 bis 120 Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten, in Betracht. Der Gehalt an Polyethylenoxid- Einheiten betragt im allgemeinen 0,1 bis 15, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis (e). Bevorzugte Monomere mit nichtionischen hydrophilen Gruppen sind Polyethylenoxiddiole, Polyethylenoxidmonoole sowie die Reaktionsprodukte aus einem Polyethylenglykol und einem Diisocyanat, die einen endständig veretherten Polyethylenglykolrest tragen. Derartige Diisocyanate sowie Verfahren zu deren Herstellung sind in den Patentschriften US 3, 905, 929 und US 3, 920, 598 angegeben. The (potentially) hydrophilic groups may be nonionic or, preferably, (potentially) ionic hydrophilic groups. Suitable nonionic hydrophilic groups are, in particular, polyethylene glycol ethers of preferably 5 to 150, preferably 40 to 120, ethylene oxide repeat units. The content of polyethylene oxide units is generally 0.1 to 15, preferably 1 to 10 wt .-%, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e). Preferred monomers having nonionic hydrophilic groups are polyethylene oxide diols, polyethylene oxide monools and the reaction products of a polyethylene glycol and a diisocyanate which carry a terminally etherified polyethylene glycol radical. Such diisocyanates and processes for their preparation are given in US Pat. Nos. 3, 905, 929 and US Pat. No. 3,920,598.
Ionische hydrophile Gruppen sind vor allem anionische Gruppen wie die Sulfonat-, die Carboxylat- und die Phosphatgruppe in Form ihrer Alkalimetall- oder Ammoniumsalze sowie kationische Gruppen wie Ammoniumgruppen, insbesondere protonierte tertiäre Aminogrup- pen oder quarternäre Ammoniumgruppen. Ionic hydrophilic groups are especially anionic groups such as the sulfonate, the carboxylate and the phosphate group 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.
Potentiell ionische hydrophile Gruppen sind vor allem solche, die sich durch einfache Neutra- lisations-, Hydrolyse- oder Quaternisierungsreaktionen in die oben genannten ionischen hydrophilen Gruppen überführen lassen, also z. B. Carbonsäuregruppen oder tertiäre Amino- gruppen. Potentially ionic hydrophilic groups are, in particular, those which can be converted into the abovementioned ionic hydrophilic groups by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions. As carboxylic acid groups or tertiary amino groups.
(Potentiell) ionische Monomere (c) sind z. B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S. 31 1 -313 und beispielsweise in der DE-A 14 95 745 ausführlich beschrieben. (Potentially) ionic monomers (c) are e.g. As in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 19, pp 31 1 -313 and described for example in DE-A 14 95 745 in detail.
Als (potentiell) kationische Monomere (c) sind vor allem Monomere mit tertiären Aminogrup- pen 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 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bestehen. Weiterhin kommen tertiäre Stickstoffatome aufweisende Polyether mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen, wie sie z. B. durch Alkoxylierung von zwei an Aminstickstoff 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. As (potentially) cationic monomers (c) are especially monomers having tertiary amino groups of particular practical importance, for example: tris (hydroxyalkyl) -amine, Ν, Ν'-bis (hydroxyalkyl) -alkylamine, N-hydroxyalkyl-dialkylamines , Tris (aminoalkyl) -amines, Ν, Ν'-bis (aminoalkyl) -alkylamines, N-aminoalkyl-dialkylamines, wherein the alkyl radicals and alkanediyl moieties of these tertiary amines independently of one another consist of 1 to 6 carbon atoms. Furthermore, tertiary nitrogen atoms having polyethers having preferably two terminal hydroxyl groups, as z. Example, by alkoxylation of two bound to amine nitrogen hydrogen atoms containing amines, eg. As methylamine, aniline or Ν, Ν'-dimethylhydrazine, are accessible in per se conventional manner, into 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, Halogenwasserstoffsäuren oder starken organischen Säuren oder durch Umsetzung mit geeigneten Quaternisierungsmitteln wie C1 - bis C6- Alkylhalogeniden oder Benzylhalogeniden, z. B. Bromiden oder Chloriden, in die Ammoniumsalze überführt. These tertiary amines are prepared either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic acids, or by reaction with suitable quaternizing agents such as C 1 - to C 6 -alkyl halides or benzyl halides, e.g. As bromides or chlorides, transferred to the ammonium salts.
Als Monomere mit (potentiell) anionischen Gruppen kommen üblicherweise aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische Carbonsäuren und Sulfonsäuren in Betracht, die mindestens eine alkoholische Hydroxylgruppe oder mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe tragen. Bevorzugt sind Dihydroxyalkylcarbonsäuren, vor allem mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie sie auch in der US- 3,412,054 beschrieben sind. Insbesondere sind Verbindungen der allgemeinen Formel (c1 ) Suitable monomers with (potentially) anionic groups are usually aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic carboxylic acids and sulfonic acids which carry at least one alcoholic hydroxyl group or at least one primary or secondary amino group. Preference is given to dihydroxyalkylcarboxylic acids, especially with 3 to 10 carbon atoms, as also described in US Pat. No. 3,412,054. In particular, compounds of the general formula (c1)
II
BO-Rl-C-R2~OH ( Ci ) BO-R 1 -CR 2 OH (Ci)
COOH in welcher R1 und R2 für eine C1 - bis C4-Alkandiyl-Einheit und R3 für eine C 1 - bis C4-Alkyl- Einheit steht und vor allem Dimethylolpropionsaure (DMPA) bevorzugt. Weiterhin eignen sich entsprechende Dihydroxysulfonsäuren und Dihydroxyphosphonsäuren wie 2,3-Dihydroxy- propanphosphonsäure. COOH 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 and especially dimethylolpropionic acid (DMPA) is preferred. Also suitable are corresponding dihydroxysulfonic acids and dihydroxyphosphonic acids, such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid.
Ansonsten geeignet sind Dihydroxylverbindungen mit einem Molekulargewicht über 500 bis 10.000 g/mol mit mindestens 2 Carboxylatgruppen, die aus der DE-A 39 1 1 827 bekannt sind. Sie sind durch Umsetzung von Dihydroxylverbindungen mit Tetracarbonsäuredianhyd- riden wie Pyromellitsäuredianhydrid oder Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid im Mol- Verhältnis 2 : 1 bis 1 ,05 : 1 in einer Polyadditionsreaktion erhältlich. Als Dihydroxylverbindungen sind insbesondere die als Kettenverlängerer aufgeführten Monomere (b2) sowie die Dio- le (b1 ) geeignet. Otherwise suitable are dihydroxyl compounds having a molecular weight above 500 to 10,000 g / mol with at least 2 carboxylate groups, which are known from DE-A 39 11 827. 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 dihydroxyl compounds are the monomers (b2) listed as chain extenders and the diols (b1).
Als Monomere (c) mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kommen Aminocar- bonsäuren wie Lysin, ß-Alanin oder die in der DE-A 20 34 479 genannten Addukte von aliphatischen diprimären Diaminen an α,β-ungesättigte Carbon- oder Sulfonsäuren in Betracht. Suitable monomers (c) with isocyanate-reactive amino groups are aminocarboxylic acids such as lysine, β-alanine or the adducts of aliphatic diprimary diamines mentioned in DE-A 20 34 479 to α, β-unsaturated carboxylic or sulfonic acids.
Solche Verbindungen gehorchen beispielsweise Such compounds obey, for example
der Formel (c2) the formula (c2)
H2N-R4-NH-R5-X (c2) in der R4 und R5 unabhängig voneinander für eine C1 - bis C6-Alkandiyl-Einheit, bevorzugt Ethylen und X für -COOH oder -S03H stehen. H 2 NR 4 -NH-R 5 -X (c 2 ) in which R 4 and R 5 independently of one another are a C 1 - to C 6 -alkanediyl unit, preferably ethylene and X is -COOH or -SO 3 H
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (c2) sind die N-(2-Aminoethyl)-2-amino- ethancarbonsäure sowie die N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure bzw. die entsprechenden Alkalisalze, wobei Natrium als Gegenion besonders bevorzugt ist. Weiterhin bevorzugt sind die Addukte der oben genannten aliphatischen diprimären Diamine an 2- Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, wie sie z. B. in der DE Patentschrift 19 54 090 beschrieben sind. Weitere geeignete Aminosulfonsäuren sind beispielsweise Natrium-2-((2- aminoethyl) amino)-ethansulfonat, Diaminoalkylsulfonsäure und ihre Salze, z.B. Ethylendia- mino-ß-ethylsulfonsäure, Ethylene diaminopropyl- oder-butylsulfonsäure, 1 , 2- oder 1 ,3- Propylendiamino-ß-ethylsulfonsäure. Particularly preferred compounds of the formula (c2) are the N- (2-aminoethyl) -2-amino-ethane carboxylic acid and the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid or the corresponding alkali metal salts, with sodium as the counterion being particularly preferred. Further preferred are the adducts of the above-mentioned aliphatic diprimary diamines with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, as described, for. B. in DE Patent 19 54 090 are described. Further suitable aminosulfonic acids are, for example, sodium 2 - ((2-aminoethyl) amino) -ethanesulfonate, diaminoalkylsulfonic acid and its salts, for example ethylene diisocyanate. Mino-.beta.-ethylsulfonic acid, ethylenediaminopropyl- or -butylsulfonic acid, 1, 2- or 1, 3-propylenediamino-.beta.-ethylsulfonic acid.
Sofern Monomere mit potentiell ionischen Gruppen eingesetzt werden, kann deren Überfüh- rung in die ionische Form vor, während, jedoch vorzugsweise nach der Isocyanat Poly- addition erfolgen, da sich die ionischen Monomeren in der Reaktionsmischung häufig nur schwer lösen. Besonders bevorzugt liegen die Sulfonat- oder Carboxylatgruppen in Form ihrer Salze mit einem Alkaliion oder einem Ammoniumion als Gegenion vor. Die Monomere (d), die von den Monomeren (a) bis (c) verschieden sind und welche gegebenenfalls auch Bestandteile des Polyurethans sind, dienen im Allgemeinen der If monomers having potentially ionic groups are used, their transfer to the ionic form can take place before, during, but preferably after the isocyanate polyaddition, since the ionic monomers are often difficult to dissolve in the reaction mixture. The sulfonate or carboxylate groups are particularly preferably in the form of their salts with an alkali ion or an ammonium ion as the counterion. The monomers (d), which are different from the monomers (a) to (c) and which are optionally also constituents of the polyurethane, generally serve
Vernetzung oder der Kettenverlängerung. Es sind im allgemeinen mehr als zweiwertige nicht-phenolische Alkohole, Amine mit 2 oder mehr primären und/oder sekundären Aminogruppen sowie Verbindungen, die neben einer oder mehreren alkoholischen Hydroxylgrup- pen eine oder mehrere primäre und/oder sekundäre Aminogruppen tragen. Crosslinking or chain extension. They are generally more than divalent non-phenolic 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 Verzwei- gungs- oder Vernetzungsgrades dienen können, sind z. B. Trimethylolpropan, Glycerin oder Zucker. Ferner kommen Monoalkohole in Betracht, die neben der Hydroxylgruppe eine weitere gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe tragen wie Monoalkohole mit einer oder mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen, z. B. Monoethanolamin. Polyamine mit 2 oder mehr primären und/oder sekundären Aminogruppen werden vor allem dann eingesetzt, wenn die Kettenverlängerung bzw. Vernetzung in Gegenwart von Wasser stattfinden soll, da Amine in der Regel schneller als Alkohole oder Wasser mit Isocyanaten reagieren.  Alcohols with a value higher than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are for. B. trimethylolpropane, glycerol or sugar. 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 and / or secondary amino groups, eg. B. monoethanolamine. Polyamines having 2 or more primary and / or secondary amino groups are used especially when the chain extension or crosslinking is to take place in the presence of water, since amines usually react faster than alcohols or water with isocyanates.
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 Prepolymere mit Isocyanatgruppen herstellt, diese rasch in Wasser disper- giert und anschließend durch Zugabe von Verbindungen mit mehreren gegenüber Isocyana- ten reaktiven Aminogruppen kettenverlängert oder vernetzt.  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 disperse them rapidly 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 Aminogruppen, ausgewählt aus der Gruppe der primären und sekundären Aminogruppen, enthalten. Beispiele hierfür sind Diamine wie Diaminoethan, Diaminopropane, Diaminobuta- ne, Diaminohexane, Piperazin, 2,5-Dimethylpiperazin, Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl- cyclohexan (Isophorondiamin, IPDA), 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, 1 ,4-Diamino- cyclohexan, Aminoethylethanolamin, Hydrazin, Hydrazinhydrat oder Triamine wie Diethylen- triamin oder 1 ,8-Diamino-4-aminomethyloctan. Die Amine können auch in blockierter Form, z. B. in Form der entsprechenden Ketimine (siehe z. B. CA-A 1 129 128), Ketazine (vgl. z. B. die US 4,269,748) oder Aminsalze (s. US 4,292,226) eingesetzt werden. Auch Oxazolidine, wie sie beispielsweise in der US 4,192,937 verwendet werden, stellen verkappte Polyamine dar, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane zur Kettenverlängerung der Prepolymeren eingesetzt werden können. Bei der Verwendung derartiger verkappter Polya- mine werden diese im allgemeinen mit den Prepolymeren in Abwesenheit von Wasser vermischt und diese Mischung anschließend mit dem Dispersionswasser oder einem Teil des Dispersionswassers vermischt, so dass hydrolytisch die entsprechenden Polyamine freige- setzt werden. Bevorzugt werden Gemische von Di- und Triaminen verwendet, besonders bevorzugt Gemische von Isophorondiamin (IPDA) und Diethylentriamin (DETA). 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 amino groups selected from the group of primary and secondary amino groups. 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-diamino cyclohexane, aminoethyl ethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylene triamine or 1, 8-diamino-4-aminomethyloctan. The amines may also be in blocked form, for. In the form of the corresponding ketimines (see, for example, CA-A 1 129 128), ketazines (cf., for example, US Pat. No. 4,269,748) or amine salts (see US Pat. No. 4,292,226). Oxazolidines, as used for example in US Pat. No. 4,192,937, also represent blocked polyamines which are suitable for the preparation of the polyurethanes according to the invention for chain extension of Prepolymer can be used. When such capped polyamines are used, they are generally mixed with the prepolymers in the absence of water, and this mixture is then mixed with the dispersion water or part of the dispersion water, so that the corresponding polyamines are hydrolytically released. Preference is given to using mixtures of di- and triamines, particularly preferably mixtures of isophoronediamine (IPDA) and diethylenetriamine (DETA).
Die Polyurethane enthalten bevorzugt 1 bis 30, besonders bevorzugt 4 bis 25 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (b) und (d) eines Polyamins mit The polyurethanes preferably contain from 1 to 30, particularly preferably from 4 to 25, mol%, based on the total amount of components (b) and (d), of a polyamine
mindestens 2 gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen als Monomere (d). Alkohole mit einer höheren Wertigkeit als 2, die zur Einstellung eines gewissen Verzweigungs- oder Vernetzungsgrades dienen können, sind z. B. Trimethylolpropan, Glycerin oder Zucker. Für den gleichen Zweck können auch als Monomere (d) hoher als zweiwertige Isocyanate eingesetzt werden. Handelsübliche Verbindungen sind beispielsweise das Isocyanurat oder das Biuret des Hexamethylendiisocyanats. at least 2 isocyanate-reactive amino groups as monomers (d). Alcohols with a value higher than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, z. B. trimethylolpropane, glycerol or sugar. For the same purpose higher than divalent isocyanates can also be used as monomers (d). Commercially available compounds are, for example, the isocyanurate or the biuret of hexamethylene diisocyanate.
Monomere (e), die gegebenenfalls mitverwendet werden, sind Monoisocyanate, Monoalko- hole und monoprimäre und -sekundäre Amine. Im Allgemeinen beträgt ihr Anteil maximal 10 mol-%, bezogen auf die gesamte Molmenge der Monomere. Diese monofunktionellen Ver- bindungen 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 desMonomers (e), which are optionally used, are monoisocyanates, monoalcohols and monoprimary and secondary amines. In general, their proportion is at most 10 mol%, based on the total molar amount of the monomers. These monofunctional compounds usually carry further functional groups, such as olefinic groups or carbonyl groups, and serve to introduce functional groups into the polyurethane which can be used for dispersing or crosslinking or for further polymer-analogous reaction of the
Polyurethans ermöglichen. In Betracht kommen hierfür Monomere wie lsopropenyl-α,α- dimethylbenzylisocyanat (TMI) und Ester von Acryl- oder Methacrylsäure wie Hydroxyethyl- acrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat oder Hydroxypropylmethacrylat. Beschichtungen mit einem besonders guten Eigenschaftsprofil erhält man vor allem dann, wenn als Monomere (a) im Wesentlichen nur aliphatische Diisocyanate, cycloaliphatische Diisocyanate oder TMXDI und als Monomer (b1 ) im Wesentlichen nur Polyesterdiole, aufgebaut aus den genannten aliphatischen Diolen und Disäuren, eingesetzt werden. Diese Mo- nomerkombination wird in hervorragender Weise ergänzt als Komponente (c) durch Diami- nosäuresalze; ganz besonders durch die N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure, die N- (2-Aminoethyl)-2-aminoethancarbonsäure bzw. ihre entsprechenden Alkalisalze, wobei die Na-Salze am besten geeignet sind, und eine Mischung von DETA IPDA als Komponente (d). 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. Polyurethane allow. Suitable monomers are, for example, isopropenyl-α, α-dimethylbenzyl isocyanate (TMI) and esters of acrylic or methacrylic acid, such as hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate or hydroxypropyl methacrylate. Coatings with a particularly good property profile are obtained especially when, as monomers (a), essentially only aliphatic diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates or TMXDI and as monomer (b1) essentially only polyesterdiols synthesized from said aliphatic diols and diacids are used , This monomer combination is excellently supplemented as component (c) by diamino acid salts; more particularly by the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanecarboxylic acid or its corresponding alkali metal salts, the Na salts being most suitable, and a mixture of DETA IPDA as component (d). 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 one another and the arithmetic mean of the number of reactive functional groups per molecule.
Normalerweise werden die Komponenten (a) bis ( e) sowie ihre jeweiligen Molmengen so gewählt, dass das Verhältnis A : B mit A) der Molmenge an Isocyanatgruppen und B) der Summe aus der Molmenge der Hydroxylgruppen und der Molmenge der funktionellen Gruppen, die mit Isocyanaten in einer Additionsreaktion reagieren können 0,5 : 1 bis 2 : 1 , bevor- zugt 0,8 : 1 bis 1 ,5, besonders bevorzugt 0,9 : 1 bis 1 ,2 : 1 betragt. Ganz besonders bevorzugt liegt das Verhältnis A : B möglichst nahe an 1 : 1. Normally, the components (a) to (e) and their respective molar amounts are chosen such that the ratio A: B with A) the molar amount of isocyanate groups and B) the sum of the molar amount of the hydroxyl groups and the molar amount of the functional groups with Isocyanates can react in an addition reaction 0.5: 1 to 2: 1, before- zugt 0.8: 1 to 1, 5, more preferably 0.9: 1 to 1, 2: 1 amounts. Most preferably, the ratio A: B is as close as possible to 1: 1.
Die eingesetzten Monomere (a) bis (e) tragen im Mittel üblicherweise 1 ,5 bis 2,5, bevorzugt 1 ,9 bis 2,1 , besonders bevorzugt 2,0 Isocyanatgruppen bzw. funktionelle Gruppen, die mit Isocyanaten in einer Additionsreaktion reagieren können. Die Polyaddition der Komponenten (a) bis (e) zur Herstellung des im den erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen vorliegenden Polyurethans kann bei Reaktionstemperaturen von 20 bis 180°C, bevorzugt 70 bis 150°C unter Normaldruck oder unter autogenem Druck erfolgen. The monomers (a) to (e) used carry on average usually 1.5 to 2.5, preferably 1.9 to 2.1, particularly preferably 2.0 isocyanate groups or functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction , The polyaddition of components (a) to (e) for the preparation of the polyurethane present in the aqueous dispersions of the invention can be carried out at reaction temperatures of 20 to 180 ° C, preferably 70 to 150 ° C under atmospheric pressure or under autogenous pressure.
Die erforderlichen Reaktionszeiten liegen üblicherweise im Bereich von 1 bis 20 Stunden, insbesondere im Bereich von 1 ,5 bis 10 Stunden. 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. Die Polyaddition der Monomere a), b), c) sowie gegebenenfalls d) und e) zur Herstellung der erfindungsgemäßen PU-Dispersion erfolgt in Anwesenheit eines Katalysators. The required reaction times are usually in the range of 1 to 20 hours, in particular in the range of 1, 5 to 10 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 polyaddition of the monomers a), b), c) and optionally d) and e) for the preparation of the PU dispersion according to the invention is carried out in the presence of a catalyst.
Es ist auf dem Gebiet der Polyurethanchemie bekannt, wie die Reaktionszeit It is known in the field of polyurethane chemistry, as the reaction time
durch eine Vielzahl von Parametern wie Temperatur, Konzentration der Monomere, Reaktivität der Monomeren beeinflusst wird. is influenced 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 mit verwendet werden. Dafür kommen prinzipiell alle in der Polyurethanchemie üblicherweise verwendeten Katalysatoren in Betracht. Diese sind beispielsweise organische Amine, insbe- sondere tertiäre aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Amine, und/oder Lewissaure organische Metallverbindungen. Als Lewis-saure organische Metallverbindungen kommen z.B. Zinnverbindungen in Frage, wie beispielsweise Zinn-(1 1 )-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn(ll)-acetat, Zinn(ll)-octoat, Zinn(ll)-ethylhexoat und Zinn(ll)- laurat und die Dialkylzinn(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B.Dimethylzinn- diacetat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Di- butylzinn-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 usual 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 acid organic metal compounds. As the Lewis acidic organic metal compounds, e.g. Tin compounds, such as stannous (1: 1) salts of organic carboxylic acids, e.g. Tin (II) acetate, stannous octoate, stannous ethylhexoate and stannous laurate and the dialkyltinous (IV) salts of organic carboxylic acids, eg dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, Dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), di-butyltin 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,Preferred Lewis acidic organic metal compounds are dimethyltin diacetate,
Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Diocytzinndilau- rat, Zirkon-Acetylacetonat und Zirkon-2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat. Dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, diocytic tin dilaurate, zirconium acetylacetonate and zirconium 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate.
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-, Cl-, CIO-, CI03-, CI04-, Br-, J-, J03-, CN-, OCN-, N02-, N03-, HC03-, C032", S2-, SH-, HS03-, S032", HS04-, S042", S2022", S2042-, S20s2-, S2052", S2012", S20a2-, H2P02-, H2P04-, HP042", P043", P2014-, (OCnH2n+1 )-, (CnH2n-102)-, (CnH2n-302)- sowie (Cn+1 H2n-204)2-, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. 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, Cl, CIO, CIO 3, CIO 4, Br, J, JO 3, CN, OCN, NO 2, NO 3 -, HC03-, C03 2 " , S2-, SH-, HSO3-, SO3 2" , HS04-, SO4 2 " , S202 2" , S204 2 -, S20s2-, S205 2 " , S2012 " , S20a2-, H2P02, H2P04, HP04 2 " , P04 3" , P2014-, (OCnH2n + 1) -, (CnH2n-102) -, (CnH2n-302) - as well as (Cn + 1 H2n-204) 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-102)- sowie (Cn+1 H2n-204)2- mit n gleich 1 bis 20, gehorcht. Besonders bevorzugte Cäsiumsalze weisen als Anionen Monocarboxylate der allgemeinen Formel (CnH2n-102) - as well as (Cn + 1 H2n-204) 2- with n equal to 1 to 20, obeys. Particularly preferred cesium salts have as anions monocarboxylates of the general formula
(CnH2n-102)- auf, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. Hierbei sind insbesondere zu erwähnen Formiat, Acetat, Propionat, Hexanoat und 2-Ethylhexanoat. Als Polymerisationsapparate kommen Rührkessel in Betracht, insbesondere dann, wenn durch Mitverwendung von Lösungsmitteln für eine niedrige Viskosität und eine (CnH2n-102) -, where n is the numbers 1 to 20. Particular mention should be made here of formate, acetate, propionate, hexanoate and 2-ethylhexanoate. Rührkessel come into consideration as polymerization, in particular when by the concomitant use of solvents for a low viscosity and a
gute Wärmeabfuhr gesorgt ist. good heat dissipation is taken care of.
Wird die Reaktion in Substanz durchgeführt, eignen sich aufgrund der meist hohen If the reaction is carried out in bulk, are suitable due to the usually high
Viskositäten und der meist nur kurzen Reaktionszeiten besonders Extruder, insbesondere selbstreinigende Mehrschneckenextruder. Viscosities and usually only short reaction times especially extruder, especially self-cleaning multi-screw extruder.
Im sogenannten "Präpolymer-Mischverfahren" wird zunächst ein Präpolymer hergestellt wird, das Isocyanat-Gruppen trägt. Die Komponenten (a) bis (d) werden hierbei In the so-called "prepolymer mixing process", first a prepolymer is prepared which carries isocyanate groups. The components (a) to (d) are hereby
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 Iso- cyanaten 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. chosen so that the ratio A: B is greater than 1, 0 to 3, preferably 1, 05 to 1, 5 is. 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 carrying the 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 so hergestellten Polyurethandispersionen ist nicht erfindungswesentlich und beträgt im allgemeinen <1000 nm, bevorzugt <500 nm , 40 besonders bevorzugt < 200 nm und ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und unter 200 nm. The average particle size (z average), measured by dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, the polyurethane dispersions thus prepared is not essential to the invention and is generally <1000 nm, preferably <500 nm, 40 particularly preferably <200 nm and very particularly preferably between 20 and below 200 nm.
Die Polyurethandispersionen haben im Allgemeinen einen Feststoffgehalt von 10 bis 75, bevorzugt von 20 bis 65 Gew.-% und eine Viskosität von 10 bis 500 mPas (ICI  The polyurethane dispersions generally have a solids content of 10 to 75, preferably from 20 to 65 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 mPas (ICI
Kegel/Platten Viskosimeter mit Messkopf C in Anlehnung an ASTM D4287), gemessen bei einer Temperatur von 20°C und einer Schergeschwindigkeit von 250 s-1 ).  Cone / plate viscometer with measuring head C based on ASTM D4287), measured at a temperature of 20 ° C and a shear rate of 250 s-1).
Bevorzugte Lösungsmittel sind mit Wasser unbegrenzt mischbar, weisen einen Siedepunkt bei Normaldruck von 40 bis 100°C auf und reagieren nicht oder nur langsam mit den Monomeren. Meistens werden die Dispersionen nach einem der folgenden Verfahren hergestellt: Nach dem "Acetonverfahren" wird in einem mit Wasser mischbaren und bei Normaldruck unter 100°C siedenden Lösungsmittel aus den Komponenten (a) bis (c) ein ionisches Polyurethan hergestellt. Es wird so viel Wasser zugegeben, bis sich eine Dispersion bildet, in der Wasser die kohärente Phase darstellt. Das "Prepolymer-Mischverfahren" unterscheidet sich vom Acetonverfahren darin, dass nicht ein ausreagiertes (potentiell) ionisches Polyurethan, sondern zunächst ein Prepolymer hergestellt wird, das Isocyanat-Gruppen tragt. Die Komponenten werden hierbei so gewählt, dass das definitionsgemäße Verhältnis A: B größer 1 ,0 bis 3, bevorzugt 1 ,05 bis 1 ,5 beträgt. Das Prepolymer wird zuerst in Wasser dispergiert und an- schließend gegebenenfalls 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 Iso- cyanatgruppen zu Aminogruppen hydrolysiert, die mit noch verbliebenen Isocyanatgruppen der Prepolymere unter Kettenverlängerung abreagieren. Üblicherweise wird, falls bei der Herstellung des Polyurethans ein Lösungsmittel mitverwendet wurde, der größte Teil des Lösungsmittels aus der Dispersion entfernt, beispielsweise durch Destillation bei vermindertem Druck. Bevorzugt weisen die Dispersionen einen Lösungsmittelgehalt von weniger als 10 Gew.-% auf und sind besonders bevorzugt frei von Losungsmitteln. Die Dispersionen ha- ben im Allgemeinen einen Feststoffgehalt von 10 bis 75, bevorzugt von 20 bis Preferred solvents are immiscible with water indefinitely, have a boiling point at atmospheric pressure of 40 to 100 ° C and do not react or only slowly with the monomers. In most cases, the dispersions are prepared by one of the following processes: According to the "acetone process", an ionic polyurethane is prepared from components (a) to (c) in water-miscible solvent boiling below 100 ° C. under normal pressure. Add so much water until a dispersion forms, in which water is the coherent phase. The "prepolymer mixing process" differs from the acetone process in that not a fully reacted (potentially) ionic polyurethane, but first a prepolymer is prepared which carries isocyanate groups. The components are 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 subsequently chain-extended, if appropriate, by reaction of the isocyanate groups with amines which carry more than 2 isocyanate-reactive amino groups or chain-extended with amines carrying 2 isocyanate-reactive amino groups. Chain extension also occurs when no amine is added. In this case, isocyanate groups are hydrolyzed to amino groups which react with remaining isocyanate groups of the prepolymers with chain extension. Usually, if a solvent was used in the preparation of the polyurethane, most of the solvent is removed from the dispersion, for example by distillation at reduced pressure. Preferably, the dispersions have a solvent content of less than 10 wt .-% and are particularly preferably free of solvents. The dispersions generally have a solids content of from 10 to 75, preferably from 20 to
65 Gew.-% und eine Viskosität von 10 bis 500 mPas (gemessen bei einer Temperatur von 20°C und einer Schergeschwindigkeit von 250 s-1 ).  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).
Wäßrige Acrylatdispersionen sind Standardbindemittel für Fassadenfarben und Dachbe- Schichtungen geworden, z.B. als Reparaturfarben. Sie liefern stabile, langlebige, wasser- und wetterfeste, dekorative Beschichtungen, meist auf anorganischen Baustoffen, aber auch auf Holz, Altanstrichen und -Substraten oder Metalloberflächen. Zum Schutz von flachen Dächern werden bei der Erstausstattung und bei Reparatur vorgefertigte Materialien als Rollenware, z.B. bituminierte Faser- oder Vliesstoffe oder elastomere Materialien, wie z.B. EPDM-Kautschuk oder thermoplastische Elastomere verarbeitet. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von zwei-komponentigen, flüssigen Kunststoffpräparationen, wie z.B. Epo- xyharzen oder Polyurethanen, die aufgerollt oder aufgesprüht werden können. Diesen Materialien zeichnen sich durch eine hohe Elastizität und eine hohe Alterungsbeständigkeit aus. Zur Beschichtung von horizontalen Dachflächen können auch dispersionsgebundene Farben verwendet werden, ähnlich den Farben von Außenanstrichen. Diese Farben sollten jedoch ebenfalls besonders elastisch sein, damit sie im Schadensfall des Untergrunds (Risse, etc.) nicht vorzeitig versagen, und Regenwasser in das Gebäude eindringen kann. Zusätzlich müssen diese Farben in besonderer Weise wetterfest und UV-beständig sein. An dispersi- onsgebundene Farben für die horizontale Dachschichtung werden also erhöhte Ansprüche gestellt, die von den üblichen Dispersionsbindemitteln abweichen können. Dispersionsbindemittel für die horizontale Dachbeschichtung werden meist nicht gesondert beschrieben, so dass zur Betrachtung des Standes der Technik auf Fassadenfarbenbindemittel zurückgegriffen werden muss. Aqueous acrylate dispersions have become standard binders for facade paints and roof coatings, for example as repair paints. They provide stable, durable, water- and weatherproof, decorative coatings, mostly on inorganic building materials, but also on wood, old coatings and substrates or metal surfaces. For the protection of flat roofs prefabricated materials are used as rolled goods, eg bituminized fiber or nonwovens or elastomeric materials such as EPDM rubber or thermoplastic elastomers in the initial and repair. Another possibility is the use of two-component, liquid plastic preparations, such as epoxy resins or polyurethanes, which can be rolled up or sprayed on. These materials are characterized by a high elasticity and a high resistance to aging. For the coating of horizontal roof surfaces also dispersion-bound colors can be used, similar to the colors of exterior paints. However, these colors should also be particularly elastic so that they can not fail prematurely in the event of damage to the ground (cracks, etc.), and rainwater can penetrate into the building. In addition, these colors must be weatherproof and UV-resistant in a special way. On dispersion-bound colors for the horizontal roofing so increased demands are made, which may differ from the usual dispersion binders. Dispersion binders for horizontal roof coating are usually not described separately, so that it must be resorted to consideration of the prior art on facade color binding agent.
Wasserbasierte Polymerdispersionen als Bindemittel für Fassadenfarben und -putze werden üblicherweise aus je einem Hauptmonomeren mit hoher Glasübergangstemperatur (Hartmonomer) und einem Hauptmonomeren mit niedriger Glasübergangstemperatur (Weichmono- mer) hergestellt. Als Hartmonomere werden meistens Styrol oder Methylmethacrylat gewählt, als Weichmonomer werden meisten n-Butylacrylat oder auch 2-Ethylhexylacrylat gewählt. Die Fassadenfarbenbindemittel werden deshalb als Styrolacrylate oder bei Verwendung von Methylmethacrylat als Hartmonomer als Reinacrylate bezeichnet. Die meisten Bindemittel für gefüllte Farben bestehen aus Gründen der guten Bewitterungsstabilität bei Freibewitterung aus Styrol/n-Butylacrylat oder aus Methylmethacrylat n-Butylacrylat. Die jeweiligen Mengen an Hart- und Weichmonomer werden je nach Anwendungsfall an der Glasübergangstemperatur ausgewählt, die für die jeweilige Verwendung notwendig ist. Bindemittel für lösemittel- freie Fassadenfarben haben meist eine Glasübergangstemperatur im Bereich von 0 - 5°C, lösemittelarme Fassadenfarben im Bereich von 5 - 20°C und lösemittelhaltige Fassadenfarben im Bereich von 20 bis 40°C. Water-based polymer dispersions as binders for facade paints and plasters are usually produced from one main monomer each having a high glass transition temperature (hard monomer) and a main monomer having a low glass transition temperature (soft monomer). As hard monomers usually styrene or methyl methacrylate are selected, as the soft monomer most n-butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate are chosen. The facade color binders are therefore referred to as styrene acrylates or when using methyl methacrylate as a hard monomer as pure acrylates. Most binders for filled paints consist of styrene / n-butyl acrylate or of methyl methacrylate n-butyl acrylate for reasons of good weathering stability in the case of outdoor weathering. The respective amounts of hard and soft monomer are selected depending on the application at the glass transition temperature, which is necessary for the respective use. Binders for solvent-free facade paints usually have a glass transition temperature in the range of 0-5 ° C, low-solvent facade paints in the range of 5-20 ° C and solvent-based facade paints in the range of 20-40 ° C.
In der EP 771 328 sind beispielsweise derartige Bindemittel des Stands der Technik be- schrieben, so in den Beispielen A, J und K. Such binders of the prior art are described in EP 771 328, for example, in Examples A, J and K.
WO2013/073145 beschreibt wässrige Polymerdispersionen, welche (a) mindestens zwei Monomere M1 mit einer Glasübergangstemperatur > 25 °C, (b) mindestens zwei Monomere M2 mit einer Glasübergangstemperatur < 25°C sowie weitere Monomere M3, als Bindemittel in Beschichtungsmitteln mit besonders guter Farbtonbeständigkeit (Color Retention) enthalten. In der Anmeldung wird jedoch keine Angabe zur Elastizität der erfindungsgemäßen Farben gemacht. WO2013 / 073145 describes aqueous polymer dispersions which comprise (a) at least two monomers M1 having a glass transition temperature> 25 ° C., (b) at least two monomers M2 having a glass transition temperature <25 ° C. and further monomers M3, as binders in coating compositions with particularly good color retention (Color Retention). However, the specification does not specify the elasticity of the colors according to the invention.
DE 10 161 156 beschreibt eine wasserbasierte Polyurethandispersion, wie sie auch als 1 . Stufe für eine PU-Acrylat Hybriddispersion eingesetzt werden kann. DE 10 161 156 describes a water-based polyurethane dispersion, as also known as 1. Stage can be used for a PU-acrylate hybrid dispersion.
Durch gezielte Variation von Art und Menge der Monomeren ist es dem Fachmann erfindungsgemäß möglich, wässrige Polymerzusammensetzungen herzustellen, deren Polymere eine Glasübergangstemperatur im gewünschten Bereich aufweisen. Eine Orientierung ist mittels der Fox-Gleichung möglich. Nach Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. I I] 1 , Seite 123 und gemäß Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Bd. 19, Seite 18, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, 1980) gilt für eine Berechnung der Glasübergangstemperatur von Mischpolymerisaten in guter Näherung: 1 /Tg = X /Tg1 + X2/Tg2 + .... x"/V, wobei x1 , x2, .... xn die Massenbrüche der Monomeren 1 , 2, .... n und Tg 1 , Tg 2, .... Tg n die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem der Monomeren 1 , 2, .... n aufgebau- ten Polymerisaten in Grad Kelvin bedeuten. Die Tg-Werte für die Homopolymerisate der meisten Monomeren sind bekannt und z.B. in Ullmann's Ecyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. 5, Vol. A21 , Seite 169, VCH Weinheim, 1992, aufgeführt; weitere Quellen für Glasübergangstemperaturen von Homopolymerisaten bilden z.B. J. Brandrup, E.H. Immergut, Poly- mer Handbook, 1st Ed., J. Wiley, New York 1966, 2nd Ed. J. Wiley, New York 1975, und 3rd Ed. J. Wiley, New York 1989. Für Ethylacrylat wird ein Wert von -13 °C verwendet. By specific variation of the type and amount of the monomers, it is possible for the person skilled in the art to prepare aqueous polymer compositions whose polymers have a glass transition temperature in the desired range. Orientation is possible using the Fox equation. According to Fox (TG Fox, Bull. Am. Phys Soc. 1956 [Ser II] 1, page 123 and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 19, page 18, 4th edition, Verlag Chemie, Weinheim, 1980) applies to a calculation of the glass transition temperature of copolymers to a good approximation: 1 / Tg = X / Tg 1 + X 2 / Tg 2 + .... x "/ V, where x 1 , x 2 , .... x n the Mass fractions of the monomers 1, 2,..., And T g 1 , T g 2 ,... T g n are the glass transition temperatures of the monomers formed in each case from only one of the monomers 1, 2,. th polymers in degrees Kelvin. The T g values for the homopolymers of most monomers are known and are listed, for example, in Ullmann's Ecyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 5, Vol. A21, page 169, VCH Weinheim, 1992; Further sources of glass transition temperatures of homopolymers are, for example, J. Brandrup, EH Immergut, Polymer Handbook, 1 st Ed., J. Wiley, New York 1966, 2 nd Ed. J. Wiley, New York 1975, and 3 rd Ed. J. Wiley, New York 1989. For ethyl acrylate, a value of -13 ° C is used.
Die tatsächliche Glasübergangstemperatur lässt sich bestimmen durch Differential Scanning Calorimetrie (ASTM D 3418-08, sogenannte "midpoint temperature"). The actual glass transition temperature can be determined by differential scanning calorimetry (ASTM D 3418-08, so-called "midpoint temperature").
Für Fassadenfarben und für Dachbeschichtungen werden bevorzugt Reinacrylatdispersionen mit Methylmethacrylat und n-Butylacrylat als Hauptmonomere eingesetzt, weil diese eine besonders gute UV- und Wetterbeständigkeit aufweisen. Es lassen sich mit diesen Monome- ren allein aber erfahrungsgemäß keine besonders elastischen Beschichtungsmittel herstellen. Durch die zusätzliche Verwendung von Acrylnitril gelingt dies zwar, aber oft treten dann ungewollte Vergilbungen bei der Bewitterung von Farben mit diesen Bindemittel auf. For facade paints and for roof coatings, preference is given to using pure acrylate dispersions with methyl methacrylate and n-butyl acrylate as main monomers, because they have a particularly good UV and weather resistance. However, according to experience, it is not possible with these monomers alone to produce particularly elastic coating compositions. This is indeed possible with the additional use of acrylonitrile, but unwanted yellowing often occurs when weathering paints with these binders.
Fassadenfarben und Dachbeschichtungen auf Basis von Dispersionsbindemitteln mit den Hauptmonomeren Styrol und n-Butylacrylat sind weniger UV- und wetterbeständig, können aber, wenn man hochgefüllte Farben verwendet, d.h. bindemittelarme Farben, noch ausreichend gut sein. Es ist aber nicht bekannt, dass man auf Basis dieser Monomerkombination Beschichtungsmittel mit besonders hoher Reißkraft und Reißdehnung herstellen kann. Facade paints and roof coatings based on disperse binders with the major monomers styrene and n-butyl acrylate are less UV and weather resistant, but when using highly filled inks, i. low binder colors, still good enough. However, it is not known that it is possible on the basis of this monomer combination to produce coating compositions with a particularly high breaking strength and elongation at break.
Durch die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersionen, erhältlich durch radikalische Polymerisation wenigstens eines Acrylatpolymers A1 in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ), mindestens eines Initiatorsystems, wobei das mindestens eine Polyurethan (P1 ) einen Gehalt von Polyalkylenoxid von mindestens 10 g/kg Polyurethan und einen Gehalt eines sulfonierten Rohstoffs von mindestens 25 mmol pro kg Polyurethan aufweist, das Acrylatpolymer eine Glasübergangstemperatur von -50°C bis 50°C aufweist, der Massenanteil des Polyurethans mindestens 5% und höchstens 99,99% in Bezug auf das gesamte Hybridpolymer beträgt, ist es möglich, Beschichtungsmittel mit hoher Reißkraft und Reißdehnung herzustellen. By the inventive polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions obtainable by free-radical polymerization of at least one acrylate polymer A1 in the presence of at least one polyurethane (P1), at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg of polyurethane and having a sulfonated raw material content of at least 25 mmol per kg of polyurethane, the acrylate polymer has a glass transition temperature of -50 ° C to 50 ° C, the weight percentage of the polyurethane is at least 5% and at most 99.99% with respect to the entire hybrid polymer , It is possible to produce coating compositions with high tensile strength and elongation at break.
Die Zusammensetzung der Acrylatdispersion A1 enthält für hohe Elastizität, also für hohe Reißkraft/Reißdehnung Hauptmonomerkombinationen wie Styrol/2-Etylhexylacrylat, aus Sty- rol/n-Butylacrylat oder aus Methylmethycralyt n-Butylarylat oder bevorzugt (a) mindestens zwei Monomeren M1 mit einer Glasübergangstemperatur > 25 °C, sowie For high elasticity, ie for high breaking strength / elongation at break, the composition of the acrylate dispersion A1 comprises main monomer combinations such as styrene / n-butyl acrylate or methyl methacrylate n-butyl arylate or preferably (a) at least two monomers M1 having a glass transition temperature > 25 ° C, as well
(b) mindestens zwei Monomeren M2 mit einer Glasübergangstemperatur < 25°C (B) at least two monomers M2 with a glass transition temperature <25 ° C.
sowie gegebenenfalls weitere Monomeren M3, die deutlich bessere Reißkraft und Reißdeh- nung in den erfindungsgemäßen Beschichtugnsmitteln, insbesondere in Fassadenfarben und Dachbeschichtungen zeigen, als vergleichbare Bindemittel aus dem Stand der Technik. Bevorzugt können auch die Monomerkombinationen Cyclohexylmethacrylat/n-Butylacrylat und die 3-er Kombinationen Styrol/Methylmethacrylat n-Butylacrylat, Sty- rol/Methylmethacrylat 2-Ethylhexylacrylat, Styrol/Cyclohexylmethacrylat n-Butylacrylat, Sty- rol/Cyclohexylmethacrylat 2-Etylhexylacrylat, Methylmethacrylat n-Butylacrylat 2- ethylhexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat Methylmethacrylat n-Butylacrylat, Cyclohexylme- thacrylat Methylmethacrylat 2-Ethylhexylacrylat und Cyclohexylmethacrylat/n-Butylacrylat 2- Ethylhexylacrylat eingesetzt werden. and, if appropriate, further monomers M3, which exhibit significantly better breaking strength and tear elongation in the coating compositions according to the invention, in particular in facade paints and roof coatings, than comparable binders from the prior art. The monomer combinations cyclohexyl methacrylate / n-butyl acrylate and the 3-membered combinations styrene / methyl methacrylate n-butyl acrylate, styrene / methyl methacrylate 2-ethylhexyl acrylate, styrene / cyclohexyl methacrylate n-butyl acrylate, styrene / cyclohexyl methacrylate 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate n Butyl acrylate 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, methyl methacrylate, n-butyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, methyl methacrylate 2-ethylhexyl acrylate and cyclohexyl methacrylate / n-butyl acrylate 2-ethylhexyl acrylate.
Zusätzlich ist auch die UV- und Bewitterungsstabilitat sehr gut und den Methylmethacrylat-/n- Butylacrylat Bindemitteln trotz der zusätzlichen Verwendung eigentlich als instabiler bekannter Monomerer vergleichbar. Bei den hellen oder weißen, gefüllten Fassadenfarben und Putzen gibt es aber keine signifikanten Defizite bei der Mitverwendung von Styrol in Acrylaten bei Bewitterungsprüfungen. Für die Polymerisation der Acrylatpolymere A1 können erfindungsgemäß folgende Monomere eingesetzt werden: In addition, the UV and weathering stability is very good and the methyl methacrylate / n-butyl acrylate binders despite the additional use actually comparable as unstable known monomers. However, there are no significant deficits in the use of styrene in acrylates in weathering tests for bright or white, filled facade paints and plasters. For the polymerization of the acrylate polymers A1, the following monomers can be used according to the invention:
Beispiele für die Monomere M1 mit einer Glasübergangstemperatur > 25 °C sind vinylaro- matische Verbindungen, wie Vinyltoluol, alpha- und para-Methyl-styrol, alpha-Butylstyrol, 4- n-Butylstyrol und vorzugsweise Styrol, C1 - bis C4-Alkylmethacrylate namentlich MMA, Ethylmeth-acrylat, n-Propylmethacrylat, i-Propylmethacrylat, n-Butylmethycrylat, t- Butylacrylat, i-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, t-Butylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Stearylacrylat, Vinylacetat, und/oder ethylenisch ungesättigte Nitrile. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril. Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid. Examples of the monomers M1 having a glass transition temperature> 25 ° C. are vinyl aromatic compounds, such as vinyltoluene, alpha- and para-methyl-styrene, alpha-butylstyrene, 4-n-butylstyrene and, preferably, styrene, C 1 - to C 4 -alkyl methacrylates by name MMA, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, stearyl acrylate, vinyl acetate, and / or ethylenically unsaturated nitriles. Examples of nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile. Vinyl halides are chloro, fluoro or bromo substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
Als Monomere M2 mit einer Glasübergangstemperatur < 25°C geeignet sind beispielsweise C1 - bis C20-Alkylacrylate, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n- und i-Propylacrylat, n-, i- und sec-Butylacrylat, n- und i-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Heptylacrylat, Octylacrylat, C10-Isoamylguerbetacrylat, 2-Propylpentylacrylat, 1 -Propylheptylacrylat, Lau- rylacrylat, C5- bis C20-Alkylmethacrylate wie n- und iso-Pentylmethacrylat, n- Hexylmethacrylat, Heptylmethacrylat, Octylmethacrylat, C10-Isoamylguerbetmethacrylat, 2- Propylpentylmethacrylat, 2-Propylheptylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 1 1 C-Atomen, wie Vinylpropionat, Vi- nylbutyrat, 1 -Methylvinylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von α-verzweigten Monocarbon- säuren mit 9 C-Atomen (VeoVa9R , Handelsname der Firma Shell), wie Vinyl-2- Ethylhexanoat, Vinyllaurat, Vinylester von α-verzweigten Monocarbonsäuren mit 10 oder 1 1 C-Atomen (VeoVa10R, VeoVa1 1 R , Handelsname der Firma Shell) und Vinylester von verzweigten Monocarbonsäuren mit 10 bis 13 C-Atomen (Exxar Neo12), C1 - C20-Vinylether, wie Methylvinylether, Ethylvinylether, Propylvinylether, Butylvinylether, Pentylvinylether, He- xylvinylether, Heptylvinylether, Octylvinylether, Nonylylvinylether, Decylvinylether, etc, Butadien, Vinylidenchlorid und Butandiolmonoacrylat . Vorzugsweise setzt man bei den Monomeren M2 das Paar n-Butylacrylat/Ethylhexylacrylat ein. Suitable monomers M2 having a glass transition temperature <25 ° C. are, for example, C 1 - to C 20 -alkyl acrylates, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n- and i-propyl acrylate, n-, i- and sec-butyl acrylate, n- and i-pentyl acrylate, n Hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, C10 isoamyl guerbet acrylate, 2-propyl pentyl acrylate, 1-propylheptyl acrylate, lauryl acrylate, C5 to C20 alkyl methacrylates such as n- and isopentyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, C10 Isoamyl guerbet methacrylate, 2-propylpentyl methacrylate, 2-propylheptyl methacrylate, lauryl methacrylate, vinyl esters of unbranched or branched carboxylic acids having 2 to 11 C atoms, such as vinyl propionate, vinyl butyrate, 1-methylvinyl acetate, vinyl pivalate and vinyl esters of α-branched monocarboxylic acids 9 C atoms (VeoVa9 R , trade name of the company Shell), such as vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl laurate, vinyl esters of α-branched monocarboxylic acids having 10 or 1 1 C atoms (VeoVa10 R , VeoVa1 1 R , trade name of the company Shell) and vinyl esters of branched monocarboxylic acids having 10 to 13 C atoms (Exxar Neo12), C 1 -C 20 -vinyl ethers, such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, pentyl vinyl ether, hexyl vinyl ether, heptyl vinyl ether, Octyl vinyl ether, nonylyl vinyl ether, decyl vinyl ether, etc, butadiene, vinylidene chloride and butanediol monoacrylate. Preferably, in the case of the monomers M2, the pair of n-butyl acrylate / ethylhexyl acrylate is used.
Es können gegebenenfalls weiterhin in untergeordneten Mengen, beispielsweise in weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt weniger als 8 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 6 Gew.- %, Monomere M3 eingesetzt werden. It may optionally continue to be used in minor amounts, for example in less than 10 wt .-%, preferably less than 8 wt .-%, more preferably less than 6 wt .-%, monomers M3.
Beispiele für diese weiteren Monomere M3 sind ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicar- bonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure und Maleinsäure, A- conitsäure, Mesaconsäure, Crotonsäure, Citraconsäure, Acryloxypropionsäure, Methacry- loxypropionsäure, Vinylessigsäure, Monomethylitaconat, Mono-methylfumarat, Monobutyl- fumarat, Acrylsäureanhydrid, Methacrylsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, oder Itaconsäu- reanhydrid, Acrylamidoglykolsäure und Methacrylamidoglykolsäure, Acrylamid, Methacrylamid, und Isop- ropylacrylamid, substituierte (Meth)acrylamide, wie z.B. N,N-Dimethylamino(meth)acrylat; 3- Dimethylamino-2,2-dimethylpropyl-1 -(meth)-acrylat, N-Dimethylaminomethyl(meth)acrylamid, N-(4-morpholinomethyl)(meth)acrylamide, Diacetonacrylamid; Acetoacetoxvethvlmethacrylat; N-Methylol(meth)acrylamid, Polyethylenoxid(meth)acrylat, Methoxypolyethylen- oxid(meth)acrylat, Acrolein, Methacrolein; N-(2-Methacryloxyethyl)ethylenharnstoff, 1 -(2-(3- Allyloxy-2-hydroxypropylamino) ethyl)-imidazolidin-2-on, Ureido(meth)acrylat, 2- Ethylenureidoethylmethactylat. Examples of these further monomers M3 are ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid and maleic acid, acontic acid, mesaconic acid, crotonic acid, citraconic acid, acryloyloxypropionic acid, methacrylylpropionic acid, vinylacetic acid, monomethylitaconate, mono-methylfumarate , Monobutyl fumarate, acrylic anhydride, methacrylic anhydride, maleic anhydride, or itaconic anhydride, acrylamidoglycolic acid and methacrylamidoglycolic acid, acrylamide, methacrylamide, and isopropylacrylamide, substituted (meth) acrylamides, such as N, N-dimethylamino (meth) acrylate; 3-dimethylamino-2,2-dimethylpropyl-1 - (meth) acrylate, N-dimethylaminomethyl (meth) acrylamide, N- (4-morpholinomethyl) (meth) acrylamide, diacetone acrylamide; Acetoacetoxvethvlmethacrylat; N-methylol (meth) acrylamide, polyethylene oxide (meth) acrylate, methoxypolyethylene oxide (meth) acrylate, acrolein, methacrolein; N- (2-methacryloxyethyl) ethylene urea, 1- (2- (3-allyloxy-2-hydroxypropylamino) ethyl) -imidazolidin-2-one, ureido (meth) acrylate, 2-ethyleneureidoethyl methactylate.
Weiterhin sind geeignet: ethylenisch ungesättigte, hydroxyalkylfunktionelle Comonomere, wie Methacrylsäure- und Acrylsäurehydroxyalkylester mit d- bis Cs-Alkylrest wie Hydro- xyethyl-, Hydroxypropyl- oder Hydroxybutylacrylat oder -methacrylat; Hydro- xyethyl(meth)acrylat und Hydroxypropyl(meth)acrylate; 4-Hydroxybutylacrylat, 4- Hydroxybutylmethacrylat, Glycidyl(meth)acrylat, sowie N-Vinylpyrrolidon, Vinylimidazol. Also suitable are: ethylenically unsaturated, hydroxyalkyl-functional comonomers, such as methacrylic acid and acrylic acid hydroxyalkyl esters with C 1 - to C 8 -alkyl radical, such as hydroxyethyl, hydroxypropyl or hydroxybutyl acrylate or methacrylate; Hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylates; 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, glycidyl (meth) acrylate, and N-vinylpyrrolidone, vinylimidazole.
Besonders bevorzugt werden Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, Hydro- xyethyl(meth)acrylat und Hydroxypropyl(meth)acrylat eingesetzt. Particular preference is given to using acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate.
Weitere Beispiele für die Monomere M3 sind phosphorhaltige Monomere z. B. Vinylphos- phonsäure und Allylphosphonsäure. Geeignet sind weiter die Mono- und Diester der Phos- phonsäure und Phosphorsäure mit Hydroxyalkyl(meth)acrylaten, speziell die Monoester. Geeignet sind weiter Diester der Phosphonsäure und Phosphorsäure die einfach mit einem Hydroxyalkyl(meth)acrylat und zusätzlich einfach mit einem davon verschiedenen Alkohol, z. B. einem Alkanol, verestert sind. Geeignete Hydroxyalkyl(meth)acrylate für diese Ester sind die im Folgenden als separate Monomere genannten, insbesondere Further examples of the monomers M3 are phosphorus-containing monomers z. As vinylphosphonic acid and allylphosphonic. Also suitable are the mono- and diesters of phosphonic acid and phosphoric acid with hydroxyalkyl (meth) acrylates, especially the monoesters. Also suitable are diesters of phosphonic acid and phosphoric acid which are simply acrylate with a hydroxyalkyl (meth) and additionally simply with a different alcohol, for. As an alkanol, are esterified. Suitable hydroxyalkyl (meth) acrylates for these esters are those mentioned below as separate monomers, in particular
2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hy-droxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, etc. Entsprechende Dihydrogenphos-phatestermonomere umfassen Phosphoal- kyl(meth)acrylate, wie 2-Phosphoethyl(meth)acrylat, 2-Phosphopropyl(meth)acrylat, 3- Phosphopropyl(meth)acrylat, Phosphobutyl(meth)acrylat und 3-Phospho-2- hydroxypropyl(meth)acrylat. Geeignet sind auch die Ester der Phosphonsäure und Phosphorsäure mit alkoxilierten Hydroxyalkyl(meth)acrylaten, z. B. die Ethylenoxidkondensate von (Meth)acrylaten, wie H2C=C(CH3)COO(CH2CH20)nP(OH)2 und 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, etc. Corresponding dihydrogen phosphate ester monomers include phosphoalkyl (meth) acrylates such as 2-phosphoethyl (meth) acrylate. 2-phosphopropyl (meth) acrylate, 3 Phosphopropyl (meth) acrylate, phosphobutyl (meth) acrylate and 3-phospho-2-hydroxypropyl (meth) acrylate. Also suitable are the esters of phosphonic acid and phosphoric acid with alkoxylated hydroxyalkyl (meth) acrylates, eg. B. the ethylene oxide condensates of (meth) acrylates, such as H 2 C = C (CH 3) COO (CH 2 CH 2 0) nP (OH) 2 and
H2C=C(CH3)COO(CH2CH20)nP(=0)(OH)2, worin n für 1 bis 50 steht. Weiter geeignet sind Phosphoalkylcrotonate, Phosphoalkylmaleate, Phosphoalkylfumarate, Phosphodialkyl(meth)- acrylate, Phosphodialkylcrotonate und Allylphosphate. Weitere geeignete Phosphorgruppen- haltige Monomere sind in WO 99/25780 und US 4,733,005 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. H 2 C = C (CH 3) COO (CH 2 CH 2 O) n P (= O) (OH) 2 where n is 1 to 50. Also suitable are phosphoalkyl crotonates, phosphoalkyl maleates, phosphoalkyl fumarates, phosphodialkyl (meth) acrylates, phosphodialkyl crotonates and allyl phosphates. Further suitable phosphorous group-containing monomers are described in WO 99/25780 and US 4,733,005, to which reference is hereby made.
Weiterhin geeignet sind Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Sulfoethylacrylat, Sulfoethylme- thacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2-Hydroxy-3-acryloxypropylsulfonsäure, 2-Hy-droxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure, Styrolsulfonsäuren und 2-Acrylamido-2- methylpropan-sulfonsäure. Geeignete Styrolsulfonsäuren und Derivate davon sind Styrol-4- sulfonsäure und Styrol-3-sulfonsäure und die Erdalkali- oder Alkalimetallsalze davon, z. B. Natrium-styrol-3-sulfonat und Natrium-styrol-4-sulfonat, Poly(allylglycidyl ether)und Mischungen davon, in Form verschiedener Produkte der Bezeichnung Bisomer ® von Laporte Performance Chemicals, UK. Dazu zählt z. B. Bisomer ® MPEG 350 MA, ein Methoxypolyethyl- englykolmonomethacrylat. Also suitable are vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, sulfoethyl acrylate, sulfoethyl methacrylate, sulfopropyl acrylate, sulfopropyl methacrylate, 2-hydroxy-3-acryloxypropylsulfonic acid, 2-hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonic acid, styrenesulfonic acids and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. Suitable styrenesulfonic acids and derivatives thereof are styrene-4-sulfonic acid and styrene-3-sulfonic acid and the alkaline earth or alkali metal salts thereof, e.g. As sodium styrene-3-sulfonate and sodium styrene-4-sulfonate, poly (allyl glycidyl ether) and mixtures thereof, in the form of various products called Bisomer ® Laporte Performance Chemicals, UK. This includes z. Bisomer® MPEG 350 MA, a methoxypolyethyl-glycol monomethacrylate.
Die funktionellen Gruppen der Monomere tragen zur Vermittlung der kolloidalen Stabilisierung der Zusammensetzung bei, insbesondere auch dann, wenn die gesamte Formulierung auch Füllstoffe, wie z.B. Calciumcarbonat oder andere enthält. Dabei findet die Vernetzung entweder durch Reaktion miteinander oder durch Zugabe eines weiteren Vernetzungsmittels statt. Bevorzugt findet die Vernetzung erst nach der eigentlichen Filmbildung statt. The functional groups of the monomers contribute to the mediation of the colloidal stabilization of the composition, in particular even if the entire formulation also contains fillers, e.g. Contains calcium carbonate or other. In this case, the crosslinking takes place either by reaction with one another or by addition of a further crosslinking agent. Preferably, the crosslinking takes place only after the actual film formation.
Monomere, die üblicherweise die innere Festigkeit von Verfilmungen wäßriger Polymerisatdispersionen erhöhen, weisen normalerweise wenigstens eine Epoxy-, Hydroxy-, N- Methylol-, Carbonyl- oder wenigstens zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen auf. Beispiele hierfür sind N-Alkylolamide von 3 bis 10 C-Atome aufweisenden α,β-monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren sowie deren Ester mit 1 bis 4 C-Atome aufweisenden Alkanolen, unter denen das N-Methylolacrylamid und das N- Methylolmethacrylamid ganz besonders bevorzugt sind , zwei Vinylreste aufweisende Monomere, zwei Vinylidenreste aufweisende Monomere sowie zwei Alkenylreste aufweisende Monomere. Besonders vorteilhaft sind dabei die Diester zweiwertiger Alkohole mit α,β- monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren unter denen die Acryl- und Methacryl- säure bevorzugt sind. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alkylenglykoldiacrylate und -dimethacrylate wie Ethylenglykoldiacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldiacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat sowie Pro- pylenglykoldiacrylat, Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Allylmethacrylat, Allylac- rylat, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Methylenbisacrylamid, Cyclopentadienylacrylat oder Trial- lylcyanurat. Funktionelle Vernetzergruppen sind beispielsweise Keto-, Aldehyd-und/oder Acetoacetoxy Carbonylgruppen und die anschließend zugesetzten, formulierten Vernetzungsmittel können ein Polyamin oder Polyhydrazid wie Adipinsäuredihydrazid (ADDH), Oxalsäuredihydrazid, Phthalsäuredihydrazid, Terephthalsäuredihydrazid, Isophorondiamin und 4,7-Dioxadecan- 1 ,1 -O-Dia-min umfassen oder ein Vernetzungsmittel das semi-Carbazid oder hydrazinfunkti- onelle Gruppen trägt. Alternativ könnte das Polymer hydrazidfunktionellen Gruppen tragen und das anschließend formulierte Vernetzungsmittel könnte ketofunktionelle Gruppen enthalten. Monomers, which usually increase the internal strength of films of aqueous polymer dispersions, normally have at least one epoxy, hydroxyl, N-methylol, carbonyl or at least two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds. Examples of these are N-alkylolamides of .alpha.,. Beta.-monoethylenically unsaturated carboxylic acids having from 3 to 10 carbon atoms and also esters thereof having alkanols having from 1 to 4 carbon atoms, of which N-methylolacrylamide and N-methylolmethacrylamide are very particularly preferred, two vinyl radical-containing monomers, two vinylidene radical-containing monomers and two alkenyl radicals having monomers. Particularly advantageous are the diesters of dihydric alcohols with α, β-monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, of which the acrylic and methacrylic acids are preferred. Examples of such two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds monomers are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1, 3-Butylenglykoldiacrylat, 1, 4-Butylenglykoldiacrylat and propylene glycol diacrylate, divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate , Methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate or trialyl cyanurate. Functional crosslinker groups are, for example, keto, aldehyde and / or acetoacetoxy carbonyl groups and the subsequently added, formulated crosslinking agents can be a polyamine or polyhydrazide such as adipic dihydrazide (ADDH), oxalic acid dihydrazide, phthalic dihydrazide, terephthalic dihydrazide, isophoronediamine and 4,7-dioxadecane 1, 1 O-Dia-min or a cross-linking agent which carries semi-carbazide or hydrazine functional groups. Alternatively, the polymer could carry hydrazide functional groups and the subsequently formulated crosslinker could contain ketofunctional groups.
Die funktionellen Gruppen können auch Carboxylfunktionen sein und das anschließend formulierte Vernetzungsmittel könnte Aziridin-, Epoxid-oder Carbodiimid funktionellen Gruppen enthalten, oder die funktionellen Gruppen können silanfunktionelle Gruppen sein und das anschließend formulierte Vernetzungsmittel kann ebenfalls silanfunktionelle Gruppen enthal- ten" The functional groups can be carboxyl and the subsequently formulated crosslinker could comprise aziridine, epoxy or carbodiimide functional groups, or functional groups can be silane-functional groups and the subsequently formulated crosslinking agent may also contain silane functional groups "
Die funktionellen Gruppen können auch Ureidogruppen sein und das anschließend zugegebene Vernetzungsmittel ein Polyaldehyd, beispielsweise ein eins bis zehn C-Atome aufweisendes α,ω-Dialdehyde wie Glyoxal, Glutardialdehyd oder Malondialdehyd bzw. deren Aceta- le und Halbacetale. Siehe EP 0789724. The functional groups can also be ureido groups and the subsequently added crosslinking agent is a polyaldehyde, for example an α, ω-dialdehyde having one to ten C atoms, such as glyoxal, glutaric dialdehyde or malonic dialdehyde or their acetals and hemiacetals. See EP 0789724.
Dabei findet die Vernetzung entweder durch Reaktion miteinander oder durch Zugabe eines weiteren Vernetzungsmittels statt. Bevorzugt findet die Vernetzung erst nach der eigentlichen Filmbildung statt. Dabei ist es wichtig nicht zu viel zusätzliches Vernetzungsmittel einzusetzen, da dies zu In this case, the crosslinking takes place either by reaction with one another or by addition of a further crosslinking agent. Preferably, the crosslinking takes place only after the actual film formation. It is important not to use too much additional crosslinking agent as this is too
Restvernetzungsmittel-Rückständen führen kann. Zu wenig Vernetzungsmittel andererseits kann zu einer löslichen Beschichtung führen. Dabei ist es wichtig nicht zu viel zusätzliches Vernetzungsmittel einzusetzen, da dies zu Restvernetzungsmittel-Rückständen führen kann. Selbstverständlich sind auch Kombinationen von den verschiedenen funktionellen Gruppen und Vernetzungsmechanismen möglich. Residual crosslinking agent residues may result. On the other hand, too little crosslinking agent can lead to a soluble coating. It is important not to use too much additional crosslinking agent, as this may lead to residual crosslinking agent residues. Of course, combinations of the various functional groups and crosslinking mechanisms are also possible.
Vinylmonomeren enthaltend vernetzende Gruppen sind beispielsweise Allyl, Glycidyl-oder Acetoacetoxyester, Acetoacetoxyamide, Keto-und Aldehyd-funktionelle Vinylmonomeren, ketohaltigen Amide wie Diacetonacrylamid oder Silan(meth)acrylmonomere. Vinyl monomers containing crosslinking groups are, for example, allyl, glycidyl or acetoacetoxy esters, acetoacetoxyamides, keto and aldehyde-functional vinyl monomers, keto-containing amides such as diacetone acrylamide or silane (meth) acrylic monomers.
Bevorzugte vernetzende Gruppen tragende Vinylmonomere sind Acetoacetoxyethylmethac- rylat (AAEM), Diacetonacrylamid (DAAM), und Silan(meth)acryl-Monomere; am meisten bevorzugt DAAM. Preferred crosslinking vinyl monomers are acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM), diacetone acrylamide (DAAM), and silane (meth) acrylic monomers; most preferred DAAM.
Bevorzugte Vernetzungsmechanismen umfassen Vernetzung von silanfunktionellen Gruppen und Vernetzung von ketofunktionellen mit hydrazidfunktionellen Gruppen. Preferred crosslinking mechanisms include crosslinking of silane-functional groups and crosslinking of keto-functional with hydrazide-functional groups.
Am meisten bevorzugt ist die Kombination von DAAM- und ADDH-Vernetzung. Das Gewichtsverhältnis der Monomere M1 zu M2 zu M3 hängt von den bevorzugten Anwendungen des Bindemittels ab und bestimmt sich damit wesentlich über die Glasübergangstemperatur der Polymere, hergestellt aus der Mischung aller Monomere. Als Beispiele für bevorzugte Mischungen für Fassadenfarben und Dachbeschichtungen seien genannt: Most preferred is the combination of DAAM and ADDH crosslinking. The weight ratio of the monomers M1 to M2 to M3 depends on the preferred applications of the binder and is thus significantly higher than the glass transition temperature of the polymers prepared from the mixture of all monomers. Examples of preferred mixtures for facade paints and roof coatings include:
a) Sehr weiche, elastische Bindemittelanteile im Hybrid (Tg ca. -40 - -20°C): 10 bis 20% a) Very soft, elastic binder proportions in hybrid (Tg about -40 - -20 ° C): 10 to 20%
Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat/Styrol), 70 - 88 % Monomere M2 und 0,1 bis 10% Monomere M3 (gerechnet auf n-Butylacrylat 2-Ethylhexylacrylat), wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 5-10% liegt. Monomers M1 (calculated on the basis of methyl methacrylate / styrene), 70-88% of monomers M2 and 0.1 to 10% of monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate 2-ethylhexyl acrylate), the styrene amount of the monomers M1 being in the range of 5-10 % lies.
b) Weiche, selbstverfilmende, elastische Bindemittelanteile im Hybrid (Tg ca. 0°C): 35 bis b) Soft, selbstverfilmende, elastic binder proportions in the hybrid (Tg about 0 ° C): 35 bis
50% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat Styrol), 49 - 59 % Monomere M2 und 0,1 bis 10% Monomere M3 (gerechnet auf n-Butylacrylat/2- Ethylhexylacrylat), wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 10-20% liegt. 50% of monomers M1 (based on methyl methacrylate styrene), 49-59% of monomers M2 and 0.1 to 10% of monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate), the styrene amount of the monomers M1 being in the range of 10 -20% is.
c) Bindemittelanteile für elastische Dachbeschichtungen sowie für Fassadenfarben und c) binder proportions for elastic roof coatings and for facade paints and
Putze, die ggf. kleine Anteile Filmbildehilfsmittel benötigen (Tg ca. 15 - 20°C): 37 bis 47% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat/Styrol), 48 - 58 % Monomere M2 und 0,1 bis 10% Monomere M3 (gerechnet auf n-Butylacrylat/2- Ethylhexylacrylat), wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich vonPlasters which may require small amounts of film-forming assistant (Tg about 15-20 ° C): 37 to 47% monomers M1 (based on methyl methacrylate / styrene), 48-58% monomers M2 and 0.1 to 10% monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate), wherein the amount of styrene in the monomer M1 in the range of
10-25% liegt. 10-25% is.
d) Bindemittelanteile für flexible Dachbeschichtungen sowie für Fassadenfarben und Putze, die größere Anteile Filmbildehilfsmittel benötigen (Tg ca. 30 - 40°C): 60 bis 70% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat/Styrol), 24 - 34 % Monomere M2 uns 0,1 bis 10% Monomere M3 (gerechnet auf n-Butylacrylat/2-Ethylhexylacrylat), wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 10-25% liegt.  d) Binder proportions for flexible roof coatings as well as facade paints and plasters requiring larger proportions of film-forming aids (Tg about 30-40 ° C): 60 to 70% monomers M1 (based on methyl methacrylate / styrene), 24-34% monomers M2 us 0.1 to 10% of monomers M3 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate), wherein the amount of styrene in the monomer M1 is in the range of 10-25%.
Weitere bevorzugte Kombinationen können anhand der obigen Auflistung leicht selbst bestimmt werden, für Glasübergangstemperaturen, die nicht genannt wurden. Other preferred combinations can easily be determined by the above listing for glass transition temperatures which were not mentioned.
Bevorzugte Monomerkombinationen M1 sind die Paare Styrol/Methylmethacrylat oder Cyc- lohexylmethacrylat/Methylmethacrylat und für die Monomerkombinationen M2 Preferred monomer combinations M1 are the pairs styrene / methyl methacrylate or cyclohexyl methacrylate / methyl methacrylate and for the monomer combinations M2
das Paar n-Butylacrylat/Ethylhexylacrylat. Von den Monomeren M1 können zwischen 0 und 20 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren M1 , M2 und M3 Acrylnitril und/oder Methacrylnitril eingesetzt werden. the pair of n-butyl acrylate / ethylhexyl acrylate. Of the monomers M1, it is possible to use between 0 and 20% by weight, based on the total amount of the monomers M1, M2 and M3, of acrylonitrile and / or methacrylonitrile.
Aus ökologischen Gründen wird eine Verfilmung des Hybrid-Bindemittels im Bereich von 0 bis 40°C angestrebt, so dass keine oder nur geringe Mengen eines Filmbildehilfsmittels benötigt werden. Erfindungsgemäß sind deshalb Hybrid-Bindemittel bevorzugt mit einer Min- destfilmbildetemperatur von -40°C bis +40°C (gerechnet). Besonders bevorzugt sind Hybrid- Bindemittel einer Mindestfilmbildetemperatur von -40°C bis 20°C (gerechnet). Die Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersionen werden erhalten durch radikalische Polymerisation eines Acrylatpolymers A1 in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ), mindestens eines Initiatorsystems, wobei das mindestens eine Polyurethan (P1 ) einen Gehalt von Polyalkylenoxid von mindestens 10 g/kg Polyurethan und einen Gehalt eines sulfo- nierten Rohstoffs von mindestens 25 mmol pro kg Polyurethan aufweist, das Acrylatpolymer eine Glasübergangstemperatur von mindestens -50°C bis 50°C aufweist, der Massenanteil des Polyurethans mindestens 5% und höchstens 99,99% in Bezug auf das gesamte Hybridpolymer beträgt. Bei der Herstellung der Polyurethan-Polyacrylat-Dispersion, wird zunächst die Polyurethandispersion hergestellt, und dann wird diese Polyurethandispersion als Saat für die Acrylat- dispersion verwendet. Die Acrylatdispersion wird bevorzugt im semi-batch Verfahren poly- merisiert. Die Herstellung wässriger Polymerisatdispersionen nach dem Verfahren der radikalischen Emulsionspolymerisation ist an sich bekannt (vgl. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV, Makromolekulare Stoffe, 1 . c, Seiten 133ff). For ecological reasons, a filming of the hybrid binder in the range of 0 to 40 ° C is desired, so that no or only small amounts of a film-forming agent are needed. According to the invention, therefore, hybrid binders are preferably (calculated) with a minimum film-forming temperature of -40 ° C to + 40 ° C. Particular preference is given to hybrid binders having a minimum film-forming temperature of -40 ° C. to 20 ° C. (calculated). The polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions are obtained by free-radical polymerization of an acrylate polymer A1 in the presence of at least one polyurethane (P1), at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg polyurethane and a content of a sulfonated raw material of at least 25 mmol per kg of polyurethane, the acrylate polymer has a glass transition temperature of at least -50 ° C to 50 ° C, the mass fraction of the polyurethane is at least 5% and at most 99.99% with respect to the entire hybrid polymer , In the preparation of the polyurethane-polyacrylate dispersion, the polyurethane dispersion is first prepared, and then this polyurethane dispersion is used as a seed for the acrylate dispersion. The acrylate dispersion is preferably polymerized in a semi-batch process. The preparation of aqueous polymer dispersions by the process of free-radical emulsion polymerization is known per se (compare Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV, Makromolekulare Stoffe, 1 c, pages 133ff).
Für die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyacrylat Hybrid Dispersionen wird (a) zunächst das Polyurethan (P1 ) hergestellt wird, und (b) das Polyurethan (P1 ) als Saat für die Herstel- lung des Acrylatpolymers (A1 ) eingesetzt.  For the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions of the invention, (a) the polyurethane (P1) is first prepared, and (b) the polyurethane (P1) is used as seed for the preparation of the acrylate polymer (A1).
Besonders bewährt hat sich ein Zulaufverfahren, bei dem man das Polyurethan (P1 ) sowie einen Teil des Initiators vorlegt, einige Minuten anpolymerisiert und dann die Polymerisation durch kontinuierliche Zugabe des restlichen Initiators und der Monomeren M1 , M2 und M3, als reine Monomerenmischung oder in Form einer Monomerenemulsion in Wasser, durch- führt bis zum im wesentlichen vollständigen Umsatz.  A feed process in which the polyurethane (P1) and a part of the initiator are initially polymerized is polymerized for a few minutes and then the polymerization is carried out by continuously adding the remaining initiator and the monomers M1, M2 and M3, as a pure monomer mixture or in the form a monomer emulsion in water, carried out until essentially complete conversion.
In einer weiteren Ausführungsform legt man das Polyurethan (P1 ) vor und gibt einen Teil des Monomerengemischs und einen Teil des Initiators zum Starten gleichzeitig dosiert zu. Nach vollständiger oder teilweiser Abreaktion der Monomere wird dann das restliche Monomeren- gemisch zugeführt und die Polymerisation bis zum im Wesentlichen vollständigen  In a further embodiment, the polyurethane (P1) is initially introduced and a portion of the monomer mixture and a portion of the initiator are metered at the same time for starting. After complete or partial abreaction of the monomers, the remainder of the monomer mixture is then fed and the polymerization is essentially complete
Umsatz geführt. Sales led.
Dabei können die Monomere auf mehrere Zuläufe verteilt werden und mit variabler The monomers can be distributed to several feeds and with variable
Dosierungsgeschwindigkeit und/oder variablem Gehalt an einem oder mehreren Monomeren versehen werden. Dosage rate and / or variable content of one or more monomers are provided.
In einer weiteren Ausführungsform legt man das Polyurethan (P1 ) vor und gibt die Gesamtmenge des Initiators zum Starten zu. Nach einigen Minuten gibt man die Monomeren M1 , M2 und M3, als reine Monomerenmischung oder in Form einer Monomerenemulsion in Wasser, zu und führt die Polymerisation bis zum im Wesentlichen vollständigen Umsatz. In another embodiment, the polyurethane (P1) is added and the total amount of initiator added to start. After a few minutes, the monomers M1, M2 and M3, as a pure monomer mixture or in the form of a monomer emulsion in water, are added and the polymerization is carried out until substantially complete conversion.
In einer weiteren Ausführungsform legt man das Polyurethan (P1 ) vor und gibt die Gesamtmenge der Oxidationskomponente eines Redoxinitiatorsystems zu. Anschließend dosiert man die Monomeren M1 , M2 und M3, als reine Monomerenmischung oder in Form einer Monomerenemulsion in Wasser, zu und dosiert parallel auch die Reduktionsmittelkomponen- te eines Redoxinitiatorsystems zu und führt die Polymerisation bis zum im Wesentlichen vollständigen Umsatz. In another embodiment, the polyurethane (P1) is added and the total amount of the oxidation component of a redox initiator system is added. Subsequently, the monomers M1, M2 and M3, as pure monomer mixture or in the form of a monomer emulsion in water, are metered in and the reducing agent component is also metered in parallel. te of a redox initiator system and performs the polymerization to substantially complete conversion.
In einer weiteren Ausführungsform legt man das Polyurethan (P1 ) vor und dosiert die Oxida- tionskomponente eines Redoxinitiatorsystems, die Monomeren M1 , M2 und M3, als reine Monomerenmischung oder in Form einer Monomerenemulsion in Wasser, zu und dosiert parallel auch die Reduktionsmittelkomponente eines Redoxinitiatorsystems zu und führt die Polymerisation bis zum im wesentlichen vollständigen Umsatz. In allen Ausführungsformen können die Monomere auf mehrere Zuläufe verteilt werden und mit variabler Dosierungsgeschwindigkeit und/oder variablem Gehalt an einem oder mehreren Monomeren versehen werden. In a further embodiment, the polyurethane (P1) is introduced and the oxidation component of a redox initiator system, the monomers M1, M2 and M3, as pure monomer mixture or in the form of a monomer emulsion in water, are metered in and, in parallel, also the reducing agent component of a redox initiator system and conducts the polymerization to essentially complete conversion. In all embodiments, the monomers can be distributed to multiple feeds and provided with variable metering rate and / or variable content of one or more monomers.
Optional können auch Molekulargewichtsregler anwesend sein. Durch die Anwesenheit von Reglern in einer Polymerisierung wird durch Kettenabbruch und Start einer neuen Kette durch das so entstandene neue Radikal in der Regel das Molekulargewicht des entstehenden Polymers verringert und bei Anwesenheit von Vernetzern auch die Anzahl der Vernetzungsstellen (Vernetzungsdichte) verringert. Wird im Verlauf einer Polymerisierung die Konzentration an Regler erhöht, so wird die Vernetzungsdichte im Verlauf der Po- lymerisierung weiter verringert. Optionally, molecular weight regulators may also be present. Due to the presence of regulators in a polymerization chain termination and start of a new chain by the resulting new radical usually reduces the molecular weight of the resulting polymer and in the presence of crosslinkers also reduces the number of crosslinks (crosslink density). If the concentration of regulators is increased in the course of polymerisation, the crosslinking density is further reduced in the course of the polymerization.
Derartige Molekulargewichtsregler sind bekannt, beispielsweise kann es sich um Mercapto- verbindungen handeln, wie bevorzugt tertiäres Dodecylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, iso- Octylmercaptopropionsäure, Mercaptopropionsäure, dimeres a-Methylstyrol, 2-Ethylhexyl- thioglykolsäureester (EHTG), 3-Mercaptopropyl-trimethoxysilan (MTMO) oder Terpinolen. Die Molekulargewichtsregler sind bekannt und beispielsweise beschrieben in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. XIV/1 , S.297 ff., 1961 , Stuttgart. Such molecular weight regulators are known, for example they may be mercapto compounds, such as preferably tertiary dodecylmercaptan, n-dodecylmercaptan, isooctylmercaptopropionic acid, mercaptopropionic acid, dimeric α-methylstyrene, 2-ethylhexylthioglycolic acid ester (EHTG), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane ( MTMO) or terpinolene. The molecular weight regulators are known and described for example in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Vol. XIV / 1, p.297 ff., 1961, Stuttgart.
Die Polymerisation wird erfindungsgemäß bei einer Temperatur von 60 bis 1 10°C durchge- führt, bevorzugt bei 65 bis 100 °C, besonders bevorzugt bei 70 bis 90 °C. Die so erhaltenen wäßrigen Polymerdispersion haben vorzugsweise einen Feststoffgehalt von 30 bis 65, besonders bevorzugt von 35 bis 55 Gew.-%. The polymerization is carried out according to the invention at a temperature of 60 to 110.degree. C., preferably at 65 to 100.degree. C., particularly preferably at 70 to 90.degree. The aqueous polymer dispersion thus obtained preferably has a solids content of from 30 to 65, particularly preferably from 35 to 55,% by weight.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Acrylatdispersion erfolgt durch Emulsionspolymeri- sation. Bei der Emulsionspolymerisation werden ethylenisch ungesättigte Verbindungen (Monomere) in Wasser polymerisiert, wobei üblicherweise ionische und/oder nichtionische Emulgatoren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren als grenzflächenaktive Verbindungen zur Stabilisierung der Monomertropfchen und der später aus den Monomeren gebildeten Polymerteilchen verwendet werden. Erfindungsgemäß erfolgt aber die Polymerisation emul- gatorarm. Vorzugsweise wird insgesamt weniger als 2,5 oder weniger als 2,0 Gew.-% Emul- gator, insbesondere weniger als 1 ,5 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Polymerdispersion eingesetzt. Die Herstellung der Polymerdispersion, erfolgt üblicherweise in Gegenwart wenigstens einer grenzflächenaktiven Verbindung. Eine ausführliche Beschreibung geeigneter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961 , S. 41 1 bis 420. Geeignete Emulgatoren finden sich auch in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band 14/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961 , Seiten 192 bis 208. The preparation of the acrylate dispersion according to the invention is carried out by emulsion polymerization. In the emulsion polymerization, ethylenically unsaturated compounds (monomers) are polymerized in water, with ionic and / or nonionic emulsifiers and / or protective colloids or stabilizers usually being used as surface-active compounds for stabilizing the monomer droplets and the polymer particles later formed from the monomers. According to the invention, however, the polymerization takes place with low emulsifier content. Preferably, a total of less than 2.5 or less than 2.0 wt .-% emulsifier, in particular less than 1, 5 wt .-%, based on the solids content of the polymer dispersion used. The preparation of the polymer dispersion is usually carried out in the presence of at least one surface-active compound. A detailed description of suitable protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Materials, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961, p. 41 1 to 420. Suitable emulsifiers are also found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume 14/1, Macromolecular Materials, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961, pages 192 to 208.
Als Emulgatoren sind sowohl anionische, kationische als auch nichtionische Emulgatoren geeignet. Vorzugsweise werden als grenzflächenaktive Substanzen Emulgatoren eingesetzt, deren relative Molekulargewichte üblicherweise unterhalb derer von Schutzkolloiden liegen. Insbesondere hat es sich bewährt, ausschließlich anionische Emulgatoren oder eine Kombination aus wenigstens einem anionischen Emulgator und wenigstens einem nichtionischen Emulgator einzusetzen. Brauchbare nichtionische Emulgatoren sind araliphatische oder aliphatische nichtionische Emulgatoren, beispielsweise ethoxylierte Mono-, Di- und Trialkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C10), Ethoxylate langkettiger Alkohole (EO-Grad: 3 bis 100, Alkylrest: Cs-Cse) sowie Polyethylenoxid/Polypropylenoxid-Homo- und Copolymere. Diese können die Alkylen- oxideinheiten statistisch verteilt oder in Form von Blöcken einpolymerisiert enthalten. Gut geeignet sind z. B. EO/PO-Blockcopolymere. Bevorzugt werden Ethoxylate langkettiger Al- kanole (Alkylrest C1-C30, mittlerer Ethoxylierungsgrad 5 bis 100) und darunter besonders bevorzugt solche mit einem linearen Ci2-C2o-Alkylrest und einem mittleren Ethoxylierungsgrad von 10 bis 50 sowie ethoxylierte Monoalkylphenole, eingesetzt. Geeignete anionische Emulgatoren sind beispielsweise Alkali- und Ammoniumsalze von Al- kylsulfaten (Alkylrest: C8-C22), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO- Grad: 2 bis 50, Alkylrest: C12-C18) und ethoxylierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C9), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12-C18) und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9-C18). Weitere geeignete Emulgatoren finden sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961 , S. 192-208. Als anionische Emulgatoren sind ebenfalls Bis(phenylsulfonsäure)ether bzw. deren Alkali- oder Ammoniumsalze, die an einem oder beiden aromatischen Ringen eine C4-C24-Alkylgruppe tragen, geeignet. Diese Verbindungen sind allgemein bekannt, z. B. aus der US-A-4,269,749, und im Handel erhältlich, beispielsweise als Dowfax® 2A1 (Dow Chemical Company). Suitable emulsifiers are both anionic, cationic and nonionic emulsifiers. Emulsifiers whose relative molecular weights are usually below those of protective colloids are preferably used as surface-active substances. In particular, it has proven useful to use exclusively anionic emulsifiers or a combination of at least one anionic emulsifier and at least one nonionic emulsifier. Useful nonionic emulsifiers are araliphatic or aliphatic nonionic emulsifiers, for example ethoxylated mono-, di- and trialkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4-C10), ethoxylates of long-chain alcohols (EO degree: 3 to 100, alkyl radical: Cs -Cse) and polyethylene oxide / polypropylene oxide homo- and copolymers. These may contain randomly distributed alkylene oxide units or in copolymerized form in the form of blocks. Well suited z. B. EO / PO block copolymers. Preference is given to ethoxylates of long-chain alkanols (alkyl radical C1-C30, average degree of ethoxylation 5 to 100) and, with particular preference, those having a linear C 12 -C 20 -alkyl radical and a mean degree of ethoxylation of from 10 to 50 and also ethoxylated monoalkylphenols. Suitable anionic emulsifiers are, for example, alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C8-C22), of sulfuric monoesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 2 to 50, alkyl radical: C12-C18) and ethoxylated alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4-C9), of alkylsulfonic acids (alkyl radical: C12-C18) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C9-C18). Further suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pp. 192-208. Also suitable as anionic emulsifiers are bis (phenylsulfonic acid) ethers or their alkali metal or ammonium salts which carry a C 4 -C 2 -alkyl group on one or both aromatic rings. These compounds are well known, for. From US-A-4,269,749, and commercially available, for example as Dowfax® 2A1 (Dow Chemical Company).
Geeignete kationische Emulgatoren sind vorzugsweise quartäre Ammoniumhalogenide, z. B. Trimethylcetylammoniumchlorid, Methyltrioctylammoniumchlorid, Benzyltriethylammonium- chlorid oder quartäre Verbindungen von N-C6-C2o-Alkylpyridinen, -morpholinen oder - imidazolen, z. B. N-Laurylpyridiniumchlorid. Suitable cationic emulsifiers are preferably quaternary ammonium halides, e.g. B. trimethylcetylammonium chloride, methyltrioctylammonium chloride, Benzyltriethylammonium- chloride or quaternary compounds of N-C6-C2o-alkylpyridines, -morpholinen or - imidazoles, z. B. N-Laurylpyridinium chloride.
Den Polymerdispersionen können weiterhin übliche Hilfs- und Zusatzstoffe zugesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise den pH-Wert einstellende Substanzen, Reduktions- und Bleichmittel, wie z. B. die Alkalimetallsalze der Hydroxymethansulfinsäure (z. B. Rongalit® C der BASF Aktiengesellschaft), Komplexbildner, Desodorantien, Geruchsstoffe und Viskosi- tätsmodifizierer, wie Alkohole, z. B. Glycerin, Methanol, Ethanol, tert.-Butanol, Glykol etc. Diese Hilfs- und Zusatzstoffe können den Polymerdispersionen in der Vorlage, einem der Zuläufe oder nach Abschluss der Polymerisation zugesetzt werden. It is also possible to add customary auxiliaries and additives to the polymer dispersions. These include, for example, the pH-adjusting substances, reduction and Bleaching agents, such as. For example, the alkali metal salts of hydroxymethanesulfinic acid (eg Rongalit® C from BASF Aktiengesellschaft), complexing agents, deodorants, odorants and viscosity modifiers, such as alcohols, eg. As glycerol, methanol, ethanol, tert-butanol, glycol, etc. These auxiliaries and additives can be added to the polymer dispersions in the template, one of the feeds or after completion of the polymerization.
Vorzugsweise erfolgt die Neutralisation von Säuregruppen des ersten Polymerisats durch zumindest teilweisen Zulauf eines Neutralisationsmittels vor und/oder während der Polymerisation der zweiten Stufe. Das Neutralisationsmittel kann dabei in einem gemeinsamen Zulauf mit den zu polymerisierenden Monomeren oder in einem separaten Zulauf zugegeben werden. Nach Zulauf sämtlicher Monomere ist vorzugsweise die zur Neutralisation von mindestens 10%, vorzugsweise 25 bis 100% oder 50 bis 95% Säureäquivalenten benötigte Menge an Neutralisationsmittel in dem Polymerisationsgefäß enthalten. The neutralization of acid groups of the first polymer is preferably carried out by at least partial addition of a neutralizing agent before and / or during the polymerization of the second stage. The neutralizing agent can be added in a common feed with the monomers to be polymerized or in a separate feed. After all monomers have been added, the amount of neutralizing agent required for neutralization of at least 10%, preferably 25 to 100% or 50 to 95% acid equivalents, is preferably contained in the polymerization vessel.
Unter dem erfindungsgemäßen Initiatorsystem versteht man beispielsweise wasserlösliche oder auch öllösliche Initiatoren mit denen die Emulsionspolymerisation gestartet werden kann. Wasserlösliche Initiatoren sind z.B. Ammonium- und Alkalimetallsalze der Peroxo- dischwefelsäure, z.B. Natriumperoxodisulfat, Wasserstoffperoxid oder organische Peroxide, z.B. tert-Butylhydroperoxid oder wasserlösliche Azoverbindungen, wie z.B. 2,2'-Azobis (2- amidinopropan)dihydrochlorid oder 2,2'-Azobis (Ν,Ν'-dimethylenisobutyamidin). Als Initiator geeignet sind auch so genannte Reduktions-Oxidations(Red-Ox)-lnitiator Systeme. Die Red- Ox-Initiator-Systeme bestehen aus mindestens einem meist anorganischen Reduktionsmittel und einem anorganischen oder organischen Oxidationsmittel. Bei der Oxidationskomponente handelt es sich z.B. um die bereits vorstehend genannten Initiatoren für die Emulsionspolymerisation. Bei der Reduktionskomponenten handelt es sich z.B. um Alkalimetallsalze der schwefligen Säure, wie z.B. Natriumsulfit, Natriumhydrogensulfit, Alkalisalze der dischwefli- gen Säure wie Natriumdisulfit, Bisulfitadditionsverbindungen aliphatischer Aldehyde und Ke- tone, wie Acetonbisulfit oder Reduktionsmittel wie Hydroxymethansulfinsäure und deren Salze, oder Ascorbinsäure. Die Red-Ox-Initiator-Systeme können unter Mitverwendung löslicher Metallverbindungen, deren metallische Komponente in mehreren Wertigkeitsstufen auftreten kann, verwendet werden. Übliche Red-Ox-Initiator-Systeme sind z.B. Ascorbinsäu- re/Eisen(ll)sulfat/Natriumperoxidisulfat, tert-Butylhydroperoxid/ Natriumdisulfit, tert- Butylhydroperoxid/Na-Hydroxymethansulfinsäure. Die einzelnen Komponenten, z.B. die Reduktionskomponente, können auch Mischungen sein z.B. eine Mischung aus dem Natriumsalz der Hydroxymethansulfinsäure und Natriumdisulfit. By the initiator system according to the invention is meant, for example, water-soluble or oil-soluble initiators with which the emulsion polymerization can be started. Water-soluble initiators are e.g. Ammonium and alkali metal salts of peroxodisulfuric acid, e.g. Sodium peroxodisulfate, hydrogen peroxide or organic peroxides, e.g. tert-butyl hydroperoxide or water-soluble azo compounds, e.g. 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride or 2,2'-azobis (Ν, Ν'-dimethyleneisobutyamidine). Also suitable as an initiator are so-called reduction-oxidation (redox) initiator systems. The redox initiator systems consist of at least one mostly inorganic reducing agent and one inorganic or organic oxidizing agent. The oxidation component is e.g. to the above-mentioned initiators for emulsion polymerization. The reducing component is e.g. alkali metal salts of sulfurous acid, e.g. Sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, alkali metal salts of the dihydrogenic acid, such as sodium disulfite, bisulfite addition compounds of aliphatic aldehydes and ketones, such as acetone bisulfite or reducing agents, such as hydroxymethanesulfinic acid and salts thereof, or ascorbic acid. The red-ox initiator systems can be used with the concomitant use of soluble metal compounds whose metallic component can occur in multiple valence states. Typical redox initiator systems are e.g. Ascorbic acid / iron (II) sulfate / sodium peroxodisulfate, tert-butyl hydroperoxide / sodium disulfite, tert-butyl hydroperoxide / Na-hydroxymethanesulfinic acid. The individual components, e.g. the reducing component may also be mixtures e.g. a mixture of the sodium salt of hydroxymethanesulfinic acid and sodium disulfite.
Übliche öllösliche Radikalstarter sind Peroxo- und Azoverbindungen, wie zum tert- Butylperpivalat, tert.-Butylperoxyneodecanoat, tert.-Amylperoxypivalat, Dilaurylperoxid, tert- Amylperoxy-2-ethyl hexanoat, tert.-Amylperneodecanoat, 2,2'-Azobis-(2,4-dimetyl)valeronitril, 2,2' -Azobis-(2-methylbutyronitril), Di-octanoylperoxid, Di-decanoylperoxid, Di-acetylperoxid, Di-benzoylperoxid, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, Di-tert.-butyl peroxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di- (tert.-butylperoxy)hexan, Dimethyl-2,2-azobisisobutyrat, Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), Azobis-(isobutyronitril), 2,2'-Azobis (2-methyl-butyronitril), und Cumolhydroperoxid zu nen- nen. Diese öllöslichen Starter können sowohl für sich allein oder in Mischungen thermisch zerfallen oder durch einen Zusatz von Reduktionsmitteln zerfallen, wie bei den wasserlöslichen Startern beschrieben. Besonders bevorzugte Radikalstarter sind Di-(3,5,5-trimethylhexanoyl)-peroxid, 4,4'-Typical oil-soluble free-radical initiators are peroxo and azo compounds, such as tert-butyl perpivalate, tert-butyl peroxyneodecanoate, tert-amyl peroxypivalate, dilauryl peroxide, tert-amyl peroxy-2-ethyl hexanoate, tert-amyl perneodecanoate, 2,2'-azobis (2 , 4-dimetyl) valeronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), di-octanoyl peroxide, di-decanoyl peroxide, di-acetyl peroxide, di-benzoyl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, di-tert. butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, dimethyl 2,2-azobisisobutyrate, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), azobis (isobutyronitrile), 2,2 Azobis (2-methyl-butyronitrile), and cumene hydroperoxide. NEN. These oil-soluble starters can either thermally decompose on their own or in mixtures or decompose by the addition of reducing agents, as described in the water-soluble starters. Particularly preferred free radical initiators are di- (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, 4,4'-
Azobisisobutyronitril, tert.-Butylperpivalat und Dimethyl-2,2-azobisisobutyrat. Diese weisen eine Halbwertszeit von 10 Stunden in einem Temperaturbereich von 30 bis 100°C auf. Azobisisobutyronitrile, tert-butyl perpivalate and dimethyl 2,2-azobisisobutyrate. These have a half-life of 10 hours in a temperature range of 30 to 100 ° C.
Die genannten Initiatoren werden meist in Form wässriger Lösungen oder Dispersionen oder als ölige Substanz mit oder ohne Lösemittel eingesetzt, wobei die untere Konzentration durch die in der Dispersion vertretbare Wassermenge und die obere Konzentration durch die Löslichkeit der betreffenden Verbindung in Wasser bestimmt ist. Im Allgemeinen beträgt die Konzentration der aktiven Initiatoren 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren. Es können auch mehrere, verschiedene Initiatoren bei der Emulsionspolymerisation Verwendung finden. The initiators mentioned are usually used in the form of aqueous solutions or dispersions or as an oily substance with or without a solvent, the lower concentration being determined by the amount of water acceptable in the dispersion and the upper concentration by the solubility of the compound in question. In general, the concentration of active initiators is from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.2 to 20% by weight, particularly preferably from 0.3 to 10% by weight, based on the monomers to be polymerized. It is also possible to use a plurality of different initiators in the emulsion polymerization.
Das Polymerisationsmedium kann sowohl nur aus Wasser, als auch aus Mischungen aus Wasser und damit mischbaren Flüssigkeiten wie Methanol bestehen. Vorzugsweise wird nur Wasser verwendet. Die Emulsionspolymerisation kann sowohl als Batchprozess als auch in Form eines Zulaufverfahrens, einschließlich Stufen- oder Gradientenfahrweise, durchgeführt werden. The polymerization medium may consist of water only, as well as of mixtures of water and thus miscible liquids such as methanol. Preferably, only water is used. The emulsion polymerization can be carried out both as a batch process and in the form of a feed process, including a stepwise or gradient procedure.
Die Art und Weise, in der der Initiator im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation dem Polymerisationsgefäß zugegeben wird, ist dem Durchschnittsfachmann bekannt. Es kann sowohl vollständig in das Polymerisationsgefäß vorgelegt, als auch nach Maßgabe seines Verbrauchs im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation kontinuierlich oder stufenweise eingesetzt werden. Im Einzelnen hängt dies von der chemischen Natur des Initiatorsystems als auch von der Polymerisationstemperatur ab. Vorzugsweise wird ein Teil vorgelegt und der Rest nach Maßgabe des Verbrauchs der Poly- merisationszone zugeführt  The manner in which the initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization is known to one of ordinary skill in the art. It can be introduced both completely into the polymerization vessel, or used continuously or in stages according to its consumption in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization. In detail, this depends on the chemical nature of the initiator system as well as on the polymerization temperature. Preferably, one part is initially charged and the remainder is supplied to the polymerization zone in accordance with the consumption
Bei der Emulsionspolymerisation werden wässrige Dispersionen des Polymeren in der Regel mit Feststoffgehalten von 15 bis 75 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt größer oder gleich 50 Gew.-% erhalten. Für eine hohe Raum/ Zeitausbeute des Reaktors sind Dispersionen mit einem möglichst hohen Feststoffgehalt bevorzugt. Um Feststoffgehalte > 60 Gew.-% erreichen zu können, sollte man eine bi- oder polymodale Teilchengröße einstellen, da sonst die Viskosität zu hoch wird, und die Dispersion nicht mehr handhabbar ist. Die Erzeugung einer neuen Teilchengeneration kann beispielsweise durch Zusatz von Saat (EP 81083), durch Zugabe überschüssiger Emulgatormengen oder durch Zugabe von Miniemulsionen erfolgen. Ein weiterer Vorteil, der mit der niedrigen Viskosität bei hohem Feststoffgehalt einhergeht, ist das verbesserte Beschichtungsverhalten bei hohen Feststoffgehalten. Die Erzeugung einer neuen/neuer Teilchengeneration/en kann zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen. Er richtet sich nach der für eine niedrige Viskosität angestrebten Teilchengrößenverteilung. In the emulsion polymerization, aqueous dispersions of the polymer are generally obtained with solids contents of 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%, particularly preferably greater than or equal to 50 wt .-%. For a high space / time yield of the reactor, dispersions having the highest possible solids content are preferred. In order to achieve solids contents> 60 wt .-%, you should set a bimodal or polymodal particle size, otherwise the viscosity is too high, and the dispersion is no longer manageable. The generation of a new particle generation can be carried out, for example, by adding seed (EP 81083), by adding excess emulsifier amounts or by adding miniemulsions. Another benefit associated with low viscosity at high solids content is improved coating behavior at high solids levels. The generation of a new / new particle generation (s) can become a take place at any time. It depends on the particle size distribution desired for a low viscosity.
Häufig ist es vorteilhaft, wenn die nach Abschluss der Polymerisationsstufen erhaltene wäss- rige Polymerisatdispersion einer Nachbehandlung zur Reduzierung des Restmonomerenge- halts unterzogen wird. Dabei erfolgt die Nachbehandlung entweder chemisch, beispielsweise durch Vervollständigung der Polymerisationsreaktion durch Einsatz eines effektiveren Radikalinitiatorensystems (sogenannte Nachpolymerisation) und/oder physikalisch, beispielsweise durch Strippung der wässrigen Polymerisatdispersion mit Wasserdampf oder Inertgas. Entsprechende chemische und/oder physikalische Methoden sind dem Fachmann geläufig [siehe beispielsweise DE-AS 12 48 943, DE-A 196 21 027, EP-A 771 328, DE-A 196 24 299, DE-A 196 21 027, DE-A 197 41 184, DE-A 197 41 187, DE-A 198 05 122, DE-A 198 28 183, DE-A 198 39 199, DE-A 198 40 586 und 198 47 1 15]. Dabei bietet die Kombination aus chemischer und physikalischer Nachbehandlung den Vorteil, dass neben den nicht umge- setzten ethylenisch ungesättigten Monomeren, auch noch andere störende leichtflüchtige organischen Bestandteile (die sogenannten VOCs [volatile organic Compounds]) aus der wässrigen Polymerisatdispersion entfernt werden. Die erfindungsgemäßen Dispersionen werden vorzugsweise nicht chemisch nachbehandelt. Die einzelnen Komponenten bei der Emulsionspolymerisation können dem Reaktor beim Zulaufverfahren von oben, in der Seite oder von unten durch den Reaktorboden zugegeben werden. It is often advantageous if the aqueous polymer dispersion obtained after completion of the polymerization stages is subjected to an aftertreatment to reduce the residual monomer content. The aftertreatment is carried out either chemically, for example by completing the polymerization reaction by using a more effective radical initiator system (so-called postpolymerization) and / or physically, for example by stripping the aqueous polymer dispersion with steam or inert gas. Corresponding chemical and / or physical methods are familiar to the person skilled in the art [see, for example, DE-AS 12 48 943, DE-A 196 21 027, EP-A 771 328, DE-A 196 24 299, DE-A 196 21 027, DE-A. A 197 41 184, DE-A 197 41 187, DE-A 198 05 122, DE-A 198 28 183, DE-A 198 39 199, DE-A 198 40 586 and 198 47 1 15]. The combination of chemical and physical aftertreatment offers the advantage that in addition to the unreacted ethylenically unsaturated monomers, other interfering volatile organic components (the so-called VOCs [volatile organic compounds]) are removed from the aqueous polymer dispersion. The dispersions of the invention are preferably not chemically aftertreated. The individual components in the emulsion polymerization can be added to the reactor in the feed process from above, in the side or from below through the reactor bottom.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen wässrigen Hybriddispersionen weisen Polymerisatteilchen auf, die eine gewichtsmittlere Teilchendurchmesser Dw im Bereich > 10 und < 500 nm, bevorzugt > 20 und < 400 nm und insbesondere bevorzugt > 30 nm bis < 300 nm aufweisen. Die Bestimmung der gewichtsmittleren Teilchendurchmesser ist dem Fachmann bekannt und erfolgt beispielsweise über die Methode der Analytischen Ultrazentrifuge. Unter gewichtsmittlerem Teilchendurchmesser wird in dieser Schrift der nach der Methode der Analytischen Ultrazentrifuge ermittelte gewichtsmittlere DW5o-Wert verstanden (vgl. hierzu S.E. Harding et al., Analytical Ultracentrifugation in Biochemistry and Polymer Science, Royal Society of Chemistry, Cambridge, Great Britain 1992, Chapter 10, Analysis of Polymer Dispersions with an Eight-Cell-AUC-Multiplexer: High Resolution Particle Size Distribution and Density Gradient Techniques, W. Mächtie, Seiten 147 bis 175). The aqueous hybrid dispersions obtainable by the process according to the invention have polymer particles which have a weight-average particle diameter D w in the range> 10 and <500 nm, preferably> 20 and <400 nm and particularly preferably> 30 nm to <300 nm. The determination of the weight-average particle diameter is known to the person skilled in the art and is carried out, for example, by the method of the analytical ultracentrifuge. Weight-average particle diameter in this document is understood to mean the weight-average D W 5o value determined by the method of the analytical ultracentrifuge (see, in this regard, SE Harding et al., Analytical Ultracentrifugation in Biochemistry and Polymer Science, Royal Society of Chemistry, Cambridge, Great Britain 1992 , Chapter 10, Analysis of Polymer Dispersions with Eight-Cell AUC Multiplexers: High Resolution Particle Size Distribution and Density Gradient Techniques, W. Mächtie, pp. 147-175).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen wässrigen Polyurethan-Acrylat Hybriddispersionen mit gewichtsmittleren Teilchendurchmessern Dw < 400 nm weisen eine überraschend gute Flexibilität, auch bei tiefen Temperaturen auf und eignen sich daher besonders als Bindemittel für flexible Dachbeschichtungen und andere Anstrichanwendungen. The aqueous polyurethane-acrylate hybrid dispersions having weight-average particle diameters D w <400 nm which are obtainable by the process according to the invention have surprisingly good flexibility, even at low temperatures, and are therefore particularly suitable as binders for flexible roof coatings and other paint applications.
Ferner sind aus den erfindungsgemäßen wässrigen Polymerisatdispersionen in einfacher Weise (beispielsweise Gefrier- oder Sprühtrocknung) die entsprechenden Polymerisatpulver zugänglich. Diese erfindungsgemäß zugänglichen Polymerisatpulver lassen sich ebenfalls als Komponente bei der Herstellung von Beschichtungsmitteln für flexible Dachbeschichtun- gen sowie andere Anstrichanwendungen, einschließlich der Modifizierung von mineralischen Bindemitteln einsetzen. Die wässrige Polymerdispersion weist üblicherweise einen Feststoffgehalt von 30 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 55 Gew.-%, auf. Furthermore, the corresponding polymer powders can be obtained in a simple manner from the novel aqueous polymer dispersions (for example freeze drying or spray drying). These polymer powders obtainable according to the invention can likewise be obtained as a component in the manufacture of coatings for flexible roofing coatings and other paint applications, including the modification of mineral binders. The aqueous polymer dispersion usually has a solids content of 30 to 65 wt .-%, preferably 35 to 55 wt .-%, on.
Die erhaltene wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion kann als solche oder gemischt mit weiteren, in der Regel filmbildenden, Polymeren als Bindemittelzusammensetzung in wässrigen Beschichtungsmitteln, verwendet werden. The resulting aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion can be used as such or mixed with other, usually film-forming, polymers as a binder composition in aqueous coating compositions.
Selbstverständlich können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen erfindungsgemäßen wässrigen Hybriddispersionen auch als Komponente bei der Herstellung von Klebstoffen, Dichtmassen, Kunststoffputzen, Papierstreichmassen, Faservliesen, und Be- schichtungsmitteln für organische Substrate sowie zur Modifizierung von mineralischen Bindemitteln eingesetzt werden. Of course, the novel aqueous hybrid dispersions obtainable by the process according to the invention can also be used as a component in the production of adhesives, sealants, plastic plasters, paper coating slips, fiber webs, and coating compositions for organic substrates and for the modification of mineral binders.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Beschichtungsmittel in Form einer wässrigen Zusammensetzung, enthaltend Another object of the invention is a coating composition in the form of an aqueous composition containing
- wenigstens eine erfindungsgemäße Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion, wie zuvor definiert, at least one polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to the invention, as defined above,
gegebenenfalls wenigstens einen (an)organischen Füllstoff und/oder wenigstens ein (an)organisches Pigment,  optionally at least one organic filler and / or at least one organic pigment,
gegebenenfalls wenigstens ein übliches Hilfsmittel, und  optionally at least one common adjunct, and
- Wasser. - Water.
Die erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen kommen in elastischen Farben, pastösen Fliesenkleber, Feuchtraumabdichtungen, Bodenbelagsklebstoffen, Grundierungen, zementären Dichtungsschlämme, Dichtmassen, Montageklebern oder in flexiblen Dachbe- Schichtungen, The binder compositions according to the invention come in elastic paints, pasty tile adhesives, moisture-proof seals, floor covering adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives or in flexible roof coatings,
vorzugsweise in wässrigen Anstrichmitteln, insbesondere in flexiblen Dachbeschichtungen sowie Fassadenfarben zum Einsatz. preferably in aqueous paints, especially in flexible roof coatings and facade paints for use.
Füllstoffe können zur Erhöhung der Deckkraft und/oder zur Einsparung von Weißpigmenten eingesetzt werden. Zur Einstellung der Deckkraft des Farbtons und der Farbtiefe werden vorzugsweise Abmischungen aus Farbpigmenten und Füllstoffen eingesetzt. Fillers can be used to increase the opacity and / or to save on white pigments. To adjust the hiding power of the hue and the depth of shade, blends of color pigments and fillers are preferably used.
Geeignete Pigmente sind beispielsweise anorganische Weißpigmente wie Titandioxid, vor- zugs-weise in der Rutilform, Bariumsulfat, Zinkoxid, Zinksulfid, basisches Bleicarbonat, Anti- montrioxid, Lithopone (Zinksulfid + Bariumsulfat) oder farbige Pigmente, beispielsweise Eisenoxide, Ruß, Graphit, Zinkgelb, Zinkgrün, Ultramarin, Manganschwarz, Antimonschwarz, Manganviolett, Pariser Blau oder Schweinfurter Grün. Neben den anorganischen Pigmenten können die erfindungsgemäßen Dispersionsfarben auch organische Farbpigmente, z. B. Sepia, Gummigutt, Kasseler Braun, Toluidinrot, Pararot, Hansagelb, Indigo, Azofarbstoffe, anthrachinoide und indigoide Farbstoffe sowie Dioxazin, Chinacridon-, Phthalocyanin-, Isoindolinon- und Metallkomplexpigmente enthalten. Geeignet sind auch synthetische Weißpigmente mit Lufteinschlüssen zur Erhöhung der Lichtstreuung, wie die Ropaque®- und AQACell®-Dispersionen. Weiterhin geeignet sind die Luconyl®-Marken der Fa. BASF SE, wie z.B. das Lyconyl®-Gelb, Lyconyl®-Braun und Luconyl®-Rot, insbesondere die transpa- ranten Varianten. Suitable pigments are, for example, inorganic white pigments, such as titanium dioxide, preferably in rutile form, barium sulfate, zinc oxide, zinc sulfide, basic lead carbonate, antimony trioxide, lithopones (zinc sulfide + barium sulfate) or colored pigments, for example iron oxides, carbon black, graphite, zinc yellow, Zinc green, ultramarine, manganese black, antimony black, manganese violet, Paris blue or Schweinfurter green. In addition to the inorganic pigments, the emulsion paints of the invention may also organic color pigments, for. B. Sepia, cambogia, Kasseler brown, toluidine red, pararotene, Hansa yellow, indigo, azo dyes, anthraquinoid and indigoid dyes and dioxazine, quinacridone, phthalocyanine, isoindolinone and metal complex pigments. Also suitable are synthetic white pigments with air inclusions to increase light scattering, such as the Ropaque® and AQACell® dispersions. Also suitable are the Luconyl® grades from BASF SE, such as Lyconyl® yellow, Lyconyl® brown and Luconyl® red, in particular the transparent variants.
Geeignete Füllstoffe sind z. B. Alumosilicate, wie Feldspäte, Silicate, wie Kaolin, Talkum, Glimmer, Magnesit, Tobermorit, Xonolit, Erdalkalicarbonate, wie Calciumcarbonat, beispielsweise in Form von Calcit oder Kreide, Magnesiumcarbonat, Dolomit, Erdalkalisulfate, wie Calciumsulfat, Siliciumdioxid etc.. In flexiblen Dachbeschichtungen und in Anstrichmitteln werden naturgemäß feinteilige Füllstoffe bevorzugt. Die Füllstoffe können als Einzelkomponenten eingesetzt werden. In der Praxis haben sich jedoch Füllstoffmischungen besonders bewährt, z. B. Calciumcarbonat/Kaolin, Calciumcarbonat/Talkum. Glänzende Beschichtungsmittel weisen in der Regel nur geringe Mengen sehr feinteiliger Füllstoffe auf oder enthalten keine Füllstoffe. Suitable fillers are for. B. aluminosilicates such as feldspars, silicates such as kaolin, talc, mica, magnesite, tobermorite, xonolite, alkaline earth metal carbonates such as calcium carbonate, for example in the form of calcite or chalk, magnesium carbonate, dolomite, alkaline earth sulfates such as calcium sulfate, silicon dioxide, etc .. In flexible Roof coatings and in paints finely divided fillers are naturally preferred. The fillers can be used as individual components. In practice, however, filler mixtures have proven particularly useful, for. As calcium carbonate / kaolin, calcium carbonate / talc. Glossy coating compositions generally have only small amounts of very finely divided fillers or contain no fillers.
Feinteilige Füllstoffe können auch zur Erhöhung der Deckkraft und/oder zur Einsparung von Weißpigmenten eingesetzt werden. Zur Einstellung der Deckkraft des Farbtons und der Farbtiefe werden vorzugsweise Abmischungen aus Farbpigmenten und Füllstoffen eingesetzt. Finely divided fillers can also be used to increase the hiding power and / or to save on white pigments. To adjust the hiding power of the hue and the depth of shade, blends of color pigments and fillers are preferably used.
Eine besonders hohe Reißkraft ohne besondere Nachteile bei der Reißdehnung wird mit den erfindungsgemäßen Hybridbindemitteln erreicht, wenn man besonders feinteilige Füllstoffe einsetzt, z.B. Calciumcarbonat mit einer mittleren Partikelgröße von < 2μηη. Derartige Produkte werden oft auch als Slurry in Wasser bereits vordispergiert angeboten, was eine besonders einfache Farbherstellung ermöglicht. Geeignete Calciumcarbonatslurries sind beispielsweise erhältlich von der Fa. Omya, Oftringen, Schweiz unter dem Handelsnamen Hyd- rocarb, z.B. die Type Hydrocarb 95 mit einer mittleren Partikelgröße von 0,7 μηη. A particularly high breaking strength without particular disadvantages in the elongation at break is achieved with the hybrid binders according to the invention, if particularly finely divided fillers are used, e.g. Calcium carbonate with an average particle size of <2μηη. Such products are often already pre-dispersed as a slurry in water, which allows a particularly simple color production. Suitable calcium carbonate slurries are obtainable, for example, from Omya, Oftringen, Switzerland under the trade name Hydrorcarb, e.g. the type Hydrocarb 95 with an average particle size of 0.7 μηη.
Der Anteil der Pigmente kann, durch die Pigmentvolumenkonzentration (PVK), beschrieben werden. Erfindungsgemäße, elastische Dachbeschichtungsmittel haben z. B. eine PVK im Bereich von 10 bis 40, wobei die Bindemittel natürlich auch für Klarlackanwendungen geeig- net sind, in denen keine oder nur sehr geringen Anteile an Pigmenten und/oder Füllstoffen zugesetzt sind. Die Elastizität (Reißdehnung) ist meist umso größer, je mehr Bindemittel in der Beschichtung eingesetzt wird. The proportion of pigments can be described by the pigment volume concentration (PVK). Inventive, elastic roof coating agents have z. As a PVK in the range of 10 to 40, the binders are of course also suitable for clearcoat applications in which no or only very small amounts of pigments and / or fillers are added. The elasticity (elongation at break) is usually greater, the more binder is used in the coating.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel für die flexible Dachbeschichtung und wässrige Anstrichmittel kann neben der Polymerdispersion noch weitere Hilfsmittel enthalten. The coating composition according to the invention for the flexible roof coating and aqueous coating compositions may contain, in addition to the polymer dispersion, further auxiliaries.
Zu den üblichen Hilfsmitteln zählen neben den bei der Polymerisation eingesetzten Emulga- toren, Netz- oder Dispergiermittel, wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumpolyphosphate, Alkalimetall- und Ammoniumsalze von Acrylsäure- oder Maleinsäureanhydridcopolymeren, Polyphosphonate, wie 1 -Hydroxyethan-1 ,1 -diphosphonsaures Natrium sowie Naphthalinsul- fonsäuresalze, insbesondere deren Natriumsalze. Weitere geeignete Hilfsmittel sind Verlaufsmittel, Entschäumer, Biozide und Verdicker. Geeignete Verdicker sind z. B. Assoziativverdicker, wie Polyurethanverdicker. Die Menge des Verdickers beträgt vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,6 Gew.-% Verdicker, bezogen auf Feststoffgehalt des Anstrichmittels. Weiterhin geeignete Hilfsmittel sind Filmbildehilfs- oder Koaleszenzhilfsmittel. Bevorzugt werden beispielsweise Testbenzin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Ethanol, Methanol, wassermischbare Glykolether und deren Acetate wie Diethylenglykol,1 -Methoxy-2- propanol, 2-Amino-2-methyl-1 -propanol, Isooctanol, Butylglykol, Butyldiglykol, Diethylengly- kol-Monobutylether, Dipropylenglykolmonomethyl- oder Dipropylenglykolmonobutylether, Dipropylenglykol-methylether, Dipropylenglykol-propylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykol-n-butylether, Propylenglykolphenylether, Butylglykolacetat, Butyldiglyko- lacetat, 2,2,4-Trimethyl-1 ,3-pentandiolmonoisubutyrat, Disobutylester langkettiger Dicarbon- säuren wie Lusolvan® FBH oder Tripropylenglykolmonoisobutyrat eingesetzt. Weitere geeignete Hilfsstoffe sind mineralische Bindemittel, wie verschiedene Zemente sowie Tackifier-Harze wie Kolophoniumharz, Kolophoniumharzester oder Mischungen davon. The usual auxiliaries include, in addition to the emulsifiers used in the polymerization, wetting or dispersing agents, such as sodium, potassium or ammonium polyphosphates, Alkali metal and ammonium salts of acrylic or maleic anhydride copolymers, polyphosphonates such as 1-hydroxyethane-1, 1-diphosphonsauresodium and Naphthalinsul- fonsÄuresalze, in particular their sodium salts. Further suitable auxiliaries are leveling agents, defoamers, biocides and thickeners. Suitable thickeners are z. B. Associative thickener, such as polyurethane thickener. The amount of thickener is preferably less than 1 wt .-%, more preferably less than 0.6 wt .-% thickener, based on solids content of the paint. Further suitable auxiliaries are film-forming aids or coalescing aids. Preference is given to, for example, white spirit, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, ethanol, methanol, water-miscible glycol ethers and their acetates, such as diethylene glycol, 1-methoxy-2-propanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, isooctanol, butylglycol, butyldiglycol, diethylene glycol - col-monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl or dipropylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol n-butyl ether, tripropylene glycol n-butyl ether, propylene glycol phenyl ether, butyl glycol acetate, butyl diglycol acetate, 2,2,4-trimethyl-1, 3 Pentandiolmonoisubutyrat, Disobutylester long-chain dicarboxylic acids such as Lusolvan® FBH or Tripropylenglykolmonoisobutyrat used. Further suitable auxiliaries are mineral binders, such as various cements, as well as tackifier resins, such as colophony resin, colophony resin esters or mixtures thereof.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Anstrichmittel erfolgt in bekannter Weise durch Abmischen der Komponenten in hierfür üblichen Mischvorrichtungen. Es hat sich bewährt, aus den Pigmenten, Wasser und gegebenenfalls den Hilfsmitteln eine wässrige Paste oder Dispersion zu bereiten, und anschließend erst das polymere Bindemittel, d. h. in der Regel die wässrige Dispersion des Polymeren mit der Pigmentpaste bzw. Pigmentdispersion zu vermischen. Die erfindungsgemäßen Anstrichmittel enthalten in der Regel 30 bis 75 Gew.-% und vorzugsweise 40 bis 65 Gew.-% nichtflüchtige Bestandteile. Hierunter sind alle Bestandteile der Zubereitung zu verstehen, die nicht Wasser sind, zumindest aber die Gesamtmenge an Bindemittel, Pigment und Hilfsmittel, bezogen auf den Feststoffgehalt des Anstrichmittels. Bei den flüchtigen Bestandteilen handelt es sich vorwiegend um Wasser. The preparation of the paint according to the invention is carried out in a known manner by mixing the components in mixing devices customary for this purpose. It has proven useful to prepare an aqueous paste or dispersion from the pigments, water and optionally the adjuvants, and then first the polymeric binder, d. H. as a rule, to mix the aqueous dispersion of the polymer with the pigment paste or pigment dispersion. The paints according to the invention generally contain from 30 to 75% by weight and preferably from 40 to 65% by weight of nonvolatile constituents. These are to be understood as meaning all constituents of the preparation which are not water, but at least the total amount of binder, pigment and auxiliary agent, based on the solids content of the paint. The volatile constituents are predominantly water.
Das erfindungsgemäße Anstrichmittel kann in üblicher Weise auf Substrate aufgebracht werden, z. B. durch Streichen, Spritzen, Tauchen, Rollen, Rakeln etc. The paint of the invention can be applied in a conventional manner to substrates, for. B. by brushing, spraying, dipping, rolling, knife coating, etc.
Es wird vorzugsweise als flexibles Dachbeschichtungsmittel, d. h. zum Beschichten von fla- chen oder geneigten Gebäudeteilen verwendet. Es kann sich dabei um mineralische Untergründe wie Putze, Gips- oder Gipskartonplatten, Mauerwerk oder Beton, um Holz, Holzwerkstoffe, Metall oder Kunststoff, z. B. PVC, thermoplastisches Polyurethan, EPDM, Epoxidharz, Polyurethanharz, Acrylatharz oder Bitumenmaterial als Beschichtung oder Bahnenware handeln. It is preferably used as a flexible roof coating agent, ie for coating flat or inclined building parts. It may be mineral substrates such as plasters, plaster or plasterboard, masonry or concrete, wood, wood-based materials, metal or plastic, eg. As PVC, thermoplastic polyurethane, EPDM, epoxy resin, Polyurethane resin, acrylic resin or bitumen material act as a coating or sheet goods.
Die erfindungsgemäßen Anstrichmittel zeichnen sich aus durch einfache Handhabung, gute Verarbeitungseigenschaften und verbesserte Elastizität aus. Die Anstrichmittel sind schadstoffarm. Sie haben gute anwendungstechnische Eigenschaften, z. B. eine gute Wasserfestigkeit, gute Nasshaftung, gute Blockfestigkeit, eine gute Überstreichbarkeit, eine gute Witterungsbeständigkeit und sie zeigen beim Auftragen einen guten Verlauf. Das verwendete Arbeitsgerät lässt sich leicht mit Wasser reinigen. The paints of the invention are characterized by easy handling, good processing properties and improved elasticity. The paints are low in emissions. They have good performance properties, eg. B. good water resistance, good wet adhesion, good blocking resistance, good paintability, good weather resistance and they show a good course when applied. The tool used can be easily cleaned with water.
Die Erfindung wird anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert. The invention will be further illustrated by the following non-limiting examples.
Die Feststoffgehalte wurden generell bestimmt, indem eine definierte Menge der wässrigen Polymerisatdispersion (ca. 0,8 g) mit Hilfe des Feuchtebestimmers HR73 der Firma Mettler Toledo bei einer Temperatur von 130 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurden (ca. 2 Stunden). Es wurden jeweils zwei Messung durchgeführt. Der jeweils angegebene Wert stellt den Mittelwert dieser Messungen dar. The solids contents were generally determined by drying a defined amount of the aqueous polymer dispersion (about 0.8 g) with the aid of the moisture analyzer HR73 from Mettler Toledo at a temperature of 130 ° C. to constant weight (about 2 hours). In each case two measurements were carried out. The specified value represents the mean value of these measurements.
Die zahlenmittleren Teilchendurchmesser der Polymerisatteilchen wurden generell durch dynamische Lichtstreuung an einer 0,005 bis 0,01 gewichtsprozentigen wässrigen Polymerisatdispersion bei 23 °C mittels eines Autosizers NC der Fa. Malvern Instruments, England, ermittelt. Angegeben wird der mittlere Durchmesser der Kumulantenauswertung (cumulant z average) der gemessenen Autokorrelationsfunktion (ISO-Norm 13 321 ). Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur erfolgte gemäß der Norm ISO 1 1357-2 mit einer Heizrate von 20K/min mit dem Gerät„Q2000" der Fa. TA Instruments, Newcastle, Delaware, USA. The number-average particle diameters of the polymer particles were generally determined by dynamic light scattering on a 0.005 to 0.01 weight percent aqueous polymer dispersion at 23 ° C. by means of an Autosizers NC from Malvern Instruments, England. The average diameter of the cumulant analysis (cumulant z average) of the measured autocorrelation function (ISO Standard 13 321) is given. The glass transition temperature was determined in accordance with standard ISO 1 1357-2 at a heating rate of 20 K / min using the instrument "Q2000" from TA Instruments, Newcastle, Delaware, USA.
Beispiele Polyurethandispersion Examples of polyurethane dispersion
Beispiel 1 example 1
456,05 g eines Polyesterdiols aus Adipinsäure, Neopentylglykol und Hexandiol-1 ,6 der OH- Zahl 56 456.05 g of a polyester diol of adipic acid, neopentyl glycol and hexanediol-1, 6 of OH number 56
39,69 g eines Butanol-gestarteten Polyethylenoxids der OH-Zahl 15 39.69 g of a butanol-initiated polyethylene oxide of OH number 15
0,1932 g Dibutylzinndilaurat wurden in einem Rührkolben vorgelegt und auf 60°C gebracht. Dazu wurden 132,05 g 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan und 67,69 g (0,3185 mol) Iso- phorondiisocyanatüber 5 Minuten zugetropft. Dann wurde mit 1 17,20 g Aceton verdünnt und 1 Stunden bei 74°C gerührt. Danach wurde 20,30 g 1 ,4 Butandiol schnell zugegeben und weiter bei 74°C gerührt. Nach 2 Stunden wurde mit 500,98 g Aceton verdünnt und auf 50°C abgekühlt. Der NCO-Gehalt wurde zu 1 ,01 Gew.-% bestimmt (berechnet: 1 ,00 Gew.-% ). Bei 50°C wird 30,81 g einer 50%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes der 2-Aminoethyl- 2-aminoethansulfonsäure innerhalb von 5 Minuten zugegeben und noch 5 Minuten weiter gerührt. Dann wird bei 50°C innerhalb von 24 Minuten mit 743,47 g Wasser verdünnt und dann mit 4,21 g Diethylentriamin und 2,06 g Isophorondiamin in 36,92 g Wasser kettenverlängert. 0.1932 g of dibutyltin dilaurate were placed in a stirred flask and brought to 60 ° C. To this was added dropwise 132.05 g of 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane and 67.69 g (0.3185 mol) of isophorone diisocyanate over 5 minutes. Then it was diluted with 1 17.20 g of acetone and stirred at 74 ° C for 1 hour. Thereafter, 20.30 g of 1,4-butanediol was added rapidly and stirring was continued at 74 ° C. After 2 hours, it was diluted with 500.98 g of acetone and cooled to 50 ° C. The NCO content was determined to be 1.01% by weight (calculated: 1.00% by weight). At 50 ° C., 30.81 g of a 50% strength aqueous solution of the sodium salt of 2-aminoethyl-2-aminoethanesulfonic acid are added within 5 minutes and continue for a further 5 minutes touched. It is then diluted at 50 ° C. within 24 minutes with 743.47 g of water and then chain-extended with 4.21 g of diethylenetriamine and 2.06 g of isophoronediamine in 36.92 g of water.
Nach Destillation des Acetons enthielt man eine feinteilige Dispersion mit ca. 45% Feststoff- gehalt und 91 ,7 nm Partikelgröße bei einem pH-Wert von 9,46.  After distillation of the acetone, a finely divided dispersion having a solids content of about 45% and a particle size of 91.7 nm at a pH of 9.46 was contained.
Beispiel PU/PA-Hybriddispersion Example PU / PA hybrid dispersion
Beispiel 2 Example 2
In einem 4 I-Glasgefäß mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlvorrichtungen sowie verschiedenen Zuläufen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und Atmosphärendruck (1 atm 1 ,013 bar absolut), In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute),
444,44 g einer Polyurethandispersion aus Beispiel 1 vorgelegt und auf 85°C aufgeheizt. Nach Zugabe einer Lösung aus 0,1 g Natriumperoxodisulfat in 4 g Wasser wird 5 Minuten anpolymerisiert und dann die Zuläufe 1 und 2 gleichzeitig gestartet.  444.44 g of a polyurethane dispersion prepared from Example 1 and heated to 85 ° C. After addition of a solution of 0.1 g of sodium peroxodisulfate in 4 g of water is polymerized for 5 minutes and then the feeds 1 and 2 started simultaneously.
Zulauf 1 73,6 g Wasser Feed 1 73.6 g of water
2,5 g einer 20 Gew.-%igen wässrigen Lösung eines Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol® 2.5 g of a 20 wt .-% aqueous solution of a Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol ®
T082 der Firma BASF SE)  T082 from BASF SE)
6,67 g einer 15 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat  6.67 g of a 15% by weight aqueous solution of sodium lauryl sulfate
40 g Styrol  40 g of styrene
58 g n-Butylacrylat, 58 g of n-butyl acrylate,
48 g Methylmethacrylat,  48 g of methyl methacrylate,
50 g 2-Ethylhexylacrylat,  50 g of 2-ethylhexyl acrylate,
2 g Acrylsäure und  2 g of acrylic acid and
4 g einer 50 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Acrylamid  4 g of a 50 wt .-% aqueous solution of acrylamide
Zulauf 2 Inlet 2
0,9 g Natriumperoxodisulfat 0.9 g of sodium peroxodisulfate
35 g Wasser 35 g of water
Der Zulauf 1 wird unter Rühren bei 85°C über 120 Minuten gleichmäßig zudosiert und der Zulauf 2 über 135 Minuten. The feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C over 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
Daran anschließend ließ man das Reaktionsgemisch noch 15 Minuten bei vorgenannter Temperatur nachreagieren und kühlte dann das Gemisch auf Raumtemperatur ab. Danach wurde die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit 5 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Die erhaltene Polymerisatdispersion hatte einen Feststoffanteil von 50,5 Gew.-%, einen zahlenmittleren Teilchendurchmesser von 273 nm. Beispiel 3 Thereafter, the reaction mixture was allowed to react for a further 15 minutes at the aforementioned temperature and then the mixture was cooled to room temperature. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was neutralized with 5 g of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution. The resulting polymer dispersion had a solids content of 50.5 wt .-%, a number average particle diameter of 273 nm. Example 3
81 ,94 g 2-Butyl-2-ethyl-1 ,3-propanediol, 39,69 g eines Butanol-gestarteten Polyethylenoxids der OH-Zahl 15, 258,76g PolyTHF 2000 und 0,4 g zinnfreier Katalysator auf Basis Bismuth- Neodecanoat, 75%ig in Aceton (Borchikat 315, OMG Borchers) wurden in einem Rührkolben vorgelegt und auf 56°C gebracht. Dazu wurden 78,9 g Bis(4-isocyanotocyclohexyl) methane und 66,4 IPDI über 5 Minuten zugetropft. Dann wurde mit 97 g Aceton verdünnt und 2 Stunden und 35 Minuten bei 74°C gerührt. Danach wurde 19,9 g 1 ,4 Butandiol zugetropft und weiter bei 74°C gerührt. Nach 2 Stunden und 40 Minuten wurde mit 417 g Aceton verdünnt und auf 50°C abgekühlt. Der NCO-Gehalt wurde zu 1 ,25 Gew.-% bestimmt (berechnet: 1 ,18 Gew.-% ). 81, 94 g of 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 39.69 g of a butanol-initiated polyethylene oxide of OH number 15, 258.76 g of PolyTHF 2000 and 0.4 g of tin-free catalyst based on bismuth neodecanoate , 75% in acetone (Borchikat 315, OMG Borchers) were placed in a stirred flask and brought to 56 ° C. To this was added dropwise 78.9 g of bis (4-isocyanotocyclohexyl) methane and 66.4 IPDI over 5 minutes. It was then diluted with 97 g of acetone and stirred at 74 ° C for 2 hours and 35 minutes. Thereafter, 19.9 g of 1, 4 butanediol was added dropwise and stirred at 74 ° C. After 2 hours and 40 minutes, it was diluted with 417 g of acetone and cooled to 50 ° C. The NCO content was determined to be 1.25% by weight (calculated: 1.18% by weight).
Bei 50°C wird 30,3 g einer 50%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes der 2-Aminoethyl- 2-aminoethansulfonsäure innerhalb von 5 Minuten zugegeben und noch 5 Minuten weiter gerührt. Dann wird bei 50°C innerhalb von 15 Minuten mit 660,6 g Wasser verdünnt und dann mit 4,12 g DETA und 2,02 g IPDA in 36,21 g Wasser kettenverlängert. At 50 ° C 30.3 g of a 50% aqueous solution of the sodium salt of 2-aminoethyl-2-aminoethanesulfonic acid is added within 5 minutes and stirred for a further 5 minutes. Then diluted at 50 ° C within 15 minutes with 660.6 g of water and then chain-extended with 4.12 g of DETA and 2.02 g of IPDA in 36.21 g of water.
Nach Destillation des Acetons enthielt man eine feinteilige Dispersion mit ca. 44,5% Feststoffgehalt und 91 ,8 nm Partikelgröße bei einem pH-Wert von 8,03. After distillation of the acetone, a finely divided dispersion with about 44.5% solids content and 91, 8 nm particle size at a pH of 8.03.
Beispiel 4 Example 4
In einem 4 I-Glasgefäß mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlvorrichtungen sowie verschiedenen Zuläufen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und Atmosphärendruck (1 atm ^ 1 ,013 bar absolut) In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm ^ 1, 013 bar absolute)
317,1 g einer Polyurethandispersion aus Beispiel 1 und 141 g Wasser vorgelegt und auf 80°C aufgeheizt. Nach Zugabe von 14,7 g Methylmethacrylat wird 30 Minuten bei 80°C gerührt. Nach Zugabe einer Lösung aus 1 ,5 g t-Butylhydroperoxid in 3 g Wasser und 0,06 g L(+)-Ascorbinsäure in 4 g Wasser und 0,024 g Ammoniak, 25%ig wird 5 Minuten anpolyme- risiert und dann die Zuläufe 1 bis 4 gleichzeitig gestartet.  317.1 g of a polyurethane dispersion prepared from Example 1 and 141 g of water and heated to 80 ° C. After addition of 14.7 g of methyl methacrylate is stirred at 80 ° C for 30 minutes. After addition of a solution of 1, 5 g of t-butyl hydroperoxide in 3 g of water and 0.06 g of L (+) - ascorbic acid in 4 g of water and 0.024 g of ammonia, 25% igpolymerized for 5 minutes and then the feeds 1 started up to 4 at the same time.
Zulauf 1 Inlet 1
30 g Styrol 30 g of styrene
43,5 g n-Butylacrylat, 43.5 g of n-butyl acrylate,
21 ,3 g Methylmethacrylat,  21, 3 g of methyl methacrylate,
37,5 g 2-Ethylhexylacrylat,  37.5 g of 2-ethylhexyl acrylate,
1 ,5 g Acrylsäure und Zulauf 2  1, 5 g of acrylic acid and feed 2
3 g einer 50 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Acrylamid 3 g of a 50% by weight aqueous solution of acrylamide
60 g Wasser Zulauf 3 60 g of water Inlet 3
13,5 g t-Butylhydroperoxid 13.5 g of t-butyl hydroperoxide
27 g Wasser 27 g of water
Zulauf 4 Inlet 4
0,54 g L(+)-Ascorbinsäure 0.54 g of L (+) - ascorbic acid
36 g Wasser  36 g of water
0,216 g Ammoniak, 25%ig  0.216 g of ammonia, 25%
Der Zulauf 1 und 2 wird unter Rühren bei 80°C über 120 Minuten gleichmäßig zudosiert und Zulauf 3 und 4 über 180 Minuten. The feed 1 and 2 is added uniformly with stirring at 80 ° C over 120 minutes and feed 3 and 4 over 180 minutes.
Daran anschließend kühlte man das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur ab. Die erhaltene Polymerisatdispersion hatte einen Feststoffanteil von 37,6 Gew.-%, einen zahlenmittleren Teilchendurchmesser von 87 nm. Subsequently, the reaction mixture was cooled to room temperature. The polymer dispersion obtained had a solids content of 37.6 wt .-%, a number average particle diameter of 87 nm.
Beispiel 5 Example 5
In einem 4 I-Glasgefäß mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlvorrichtungen sowie verschiedenen Zuläufen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und Atmosphärendruck (1 atm 1 ,013 bar absolut) In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute)
464,04 g einer Polyurethandispersion aus Beispiel 1 vorgelegt und auf 85°C aufgeheizt. Nach Zugabe einer Lösung aus 0,1 g Natriumperoxodisulfat in 4 g Wasser wird 5 Minuten anpolymerisiert und dann die Zuläufe 1 und 2 gleichzeitig gestartet.  464.04 g of a polyurethane dispersion prepared from Example 1 and heated to 85 ° C. After addition of a solution of 0.1 g of sodium peroxodisulfate in 4 g of water is polymerized for 5 minutes and then the feeds 1 and 2 started simultaneously.
Zulauf 1 73,6 g Wasser Feed 1 73.6 g of water
2,5 g einer 20 Gew.-%igen wässrigen Lösung eines Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol® 2.5 g of a 20 wt .-% aqueous solution of a Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol ®
T082 der Firma BASF SE)  T082 from BASF SE)
6,67 g einer 15 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat  6.67 g of a 15% by weight aqueous solution of sodium lauryl sulfate
30 g Styrol  30 g of styrene
62 g n-Butylacrylat, 62 g of n-butyl acrylate,
45,5 g Methylmethacrylat,  45.5 g of methyl methacrylate,
56 g 2-Ethylhexylacrylat,  56 g of 2-ethylhexyl acrylate,
2 g Acrylsäure und  2 g of acrylic acid and
2 g 2-Hydroxypropylacrylat  2 g of 2-hydroxypropyl acrylate
0,5 g Vinyltriethoxysilan 0.5 g of vinyltriethoxysilane
2 g Acetoacetoxyethylmethycrylat  2 g of acetoacetoxyethyl methacrylate
Zulauf 2 0,9 g Natriumperoxodisulfat Inlet 2 0.9 g of sodium peroxodisulfate
35 g Wasser Zulauf 3 35 g of water feed 3
3 g t-Butylhydroperoxid, 10%ig in Wasser 3 g of t-butyl hydroperoxide, 10% in water
Zulauf 4 Inlet 4
3,51 g Acetonbisulfit 3.51 g of acetone bisulfite
10 g Wasser 10 g of water
Der Zulauf 1 wird unter Rühren bei 85°C über 120 Minuten gleichmäßig zudosiert und der Zulauf 2 über 135 Minuten. The feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C over 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
Daran anschließend ließ man das Reaktionsgemisch auf 80°C abkühlen, Zulauf 3 zugegeben und Zulauf 4 in 60 Minuten zugetropft. Dann kühlte dann das Gemisch auf Raumtemperatur ab. Danach wurde die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit 5 g einer 10 gew.- %igen wässrigen Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Die erhaltene Polymerisatdispersion hatte einen Feststoffanteil von 50,5 Gew.-%, einen zahlenmittleren Teilchendurchmesser von 141 nm.  Subsequently, the reaction mixture was allowed to cool to 80 ° C., feed 3 was added and feed 4 was added dropwise in 60 minutes. Then the mixture cooled to room temperature. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was neutralized with 5 g of a 10 wt% aqueous sodium hydroxide solution. The resulting polymer dispersion had a solids content of 50.5 wt .-%, a number average particle diameter of 141 nm.
Beispiel 6 In einem 4 I-Glasgefäß mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlvorrichtungen sowie verschiedenen Zuläufen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und Atmosphärendruck (1 atm 1 ,013 bar absolut) Example 6 In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were heated at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute)
179,8 g einer Polyurethandispersion aus Beispiel 3 und 90 g Wasser vorgelegt und auf 85°C aufgeheizt. Nach Zugabe einer Lösung aus 0,1 g Natriumperoxodisulfat in 4 g Wasser wird 5 Minuten anpolymerisiert und dann die Zuläufe 1 und 2 gleichzeitig gestartet.  179.8 g of a polyurethane dispersion from Example 3 and 90 g of water and heated to 85 ° C. After addition of a solution of 0.1 g of sodium peroxodisulfate in 4 g of water is polymerized for 5 minutes and then the feeds 1 and 2 started simultaneously.
Zulauf 1 Inlet 1
1 17,5 g Wasser 1 17.5 g of water
2,5 g einer 20 Gew.-%igen wässrigen Lösung eines Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol® 2.5 g of a 20 wt .-% aqueous solution of a Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol ®
T082 der Firma BASF SE)  T082 from BASF SE)
6,67 g einer 15 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat  6.67 g of a 15% by weight aqueous solution of sodium lauryl sulfate
40 g Styrol  40 g of styrene
58 g n-Butylacrylat,  58 g of n-butyl acrylate,
47,6 g Methylmethacrylat, 47.6 g of methyl methacrylate,
50 g 2-Ethylhexylacrylat,  50 g of 2-ethylhexyl acrylate,
2 g Acrylsäure und  2 g of acrylic acid and
4 g einer 50 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Acrylamid 0,2 g Vinyltriethoxysilan 4 g of a 50 wt .-% aqueous solution of acrylamide 0.2 g of vinyltriethoxysilane
0,2 g Allylmethacrylat 0.2 g of allyl methacrylate
Zulauf 2 Inlet 2
0,9 g Natriumperoxodisulfat 0.9 g of sodium peroxodisulfate
35 g Wasser 35 g of water
Zulauf 3 Inlet 3
3 g t-Butylhydroperoxid, 10%ig in Wasser 3 g of t-butyl hydroperoxide, 10% in water
Zulauf 4 3,51 g Acetonbisulfit Feed 4 3.51 g of acetone bisulfite
10 g Wasser 10 g of water
Der Zulauf 1 wird unter Rühren bei 85°C über 120 Minuten gleichmäßig zudosiert und der Zulauf 2 über 135 Minuten. The feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C over 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
Daran anschließend ließ man das Reaktionsgemisch auf 80°C abkühlen, Zulauf 3 wird zugegeben und Zulauf 4 in 60 Minuten zugetropft. Dann kühlte man das Gemisch auf Raumtemperatur ab. Danach wurde die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit 5 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Die erhaltene Polymerisatdispersion hatte einen Feststoffanteil von 42,6 Gew.-%, einen zahlenmittleren Teilchendurchmes- ser von 162 nm. Thereafter, the reaction mixture was allowed to cool to 80 ° C, feed 3 is added and feed 4 was added dropwise in 60 minutes. Then the mixture was cooled to room temperature. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was neutralized with 5 g of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution. The polymer dispersion obtained had a solids content of 42.6% by weight, a number-average particle diameter of 162 nm.
Beispiel 7 Example 7
In einem 4 I-Glasgefäß mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlvorrichtungen sowie verschiedenen Zuläufen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und Atmosphärendruck (1 atm 1 ,013 bar absolut) In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute)
190 g einer Polyurethandispersion aus Beispiel 1 , und 80 g Wasser vorgelegt und auf 85°C aufgeheizt. Nach Zugabe einer Lösung aus 0,1 g Natriumperoxodisulfat in 4 g Wasser wird 5 Minuten anpolymerisiert und dann die Zuläufe 1 und 2 gleichzeitig gestartet.  190 g of a polyurethane dispersion from Example 1, and presented 80 g of water and heated to 85 ° C. After addition of a solution of 0.1 g of sodium peroxodisulfate in 4 g of water is polymerized for 5 minutes and then the feeds 1 and 2 started simultaneously.
Zulauf 1 Inlet 1
87,88 g Wasser 87.88 g of water
2,5 g einer 20 Gew.-%igen wässrigen Lösung eines Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol® 2.5 g of a 20 wt .-% aqueous solution of a Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol ®
T082 der Firma BASF SE)  T082 from BASF SE)
6,67 g einer 15 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat  6.67 g of a 15% by weight aqueous solution of sodium lauryl sulfate
48 g Styrol 48 g of styrene
48 g n-Butylacrylat, 51 ,6 g Methylmethacrylat, 48 g of n-butyl acrylate, 51, 6 g of methyl methacrylate,
44 g 2-Ethylhexylacrylat, 44 g of 2-ethylhexyl acrylate,
2 g Acrylsäure und 2 g of acrylic acid and
4 g einer 50 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Acrylamid  4 g of a 50 wt .-% aqueous solution of acrylamide
Zulauf 2 Inlet 2
0,9 g Natriumperoxodisulfat 0.9 g of sodium peroxodisulfate
35 g Wasser 35 g of water
Zulauf 3 Inlet 3
3 g t-Butylhydroperoxid, 10%ig in Wasser Zulauf 4 3 g of t-butyl hydroperoxide, 10% in water feed 4
Acetonbisulfit acetone
Wasser Der Zulauf 1 wird unter Rühren bei 85°C über 120 Minuten gleichmäßig zudosiert und der Zulauf 2 über 135 Minuten.  Water The feed 1 is added uniformly with stirring at 85 ° C. for 120 minutes and the feed 2 over 135 minutes.
Daran anschließend ließ man das Reaktionsgemisch auf 80°C abkühlen, Zulauf 3 wird zugegeben und Zulauf 4 in 60 Minuten zugetropft. Dann kühlte dann das Gemisch auf Raumtemperatur ab. Danach wurde die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit 7 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Die erhaltene Polymerisatdispersion hatte einen Feststoffanteil von 43,1 Gew.-%, und eine mittlere Glasübergangstemperatur von 14,9°C.  Thereafter, the reaction mixture was allowed to cool to 80 ° C, feed 3 is added and feed 4 was added dropwise in 60 minutes. Then the mixture cooled to room temperature. Thereafter, the obtained aqueous polymer dispersion was neutralized with 7 g of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution. The resulting polymer dispersion had a solids content of 43.1 wt .-%, and an average glass transition temperature of 14.9 ° C.
Beispiel 8 Example 8
In einem 4 I-Glasgefäß mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlvorrichtungen sowie verschiedenen Zuläufen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und Atmosphärendruck (1 atm 1 ,013 bar absolut) und 183,9 g einer Polyurethandispersion aus Beispiel 1 und 215,65 g Wasser vorgelegt . In a 4 l glass vessel with anchor stirrer, heating and cooling devices and various feeds were at 20 to 25 ° C (room temperature) and atmospheric pressure (1 atm 1, 013 bar absolute) and 183.9 g of a polyurethane dispersion of Example 1 and 215, 65 g of water submitted.
Weiterhin werden vorgelegt: Furthermore, the following are submitted:
96,19 g Wasser 96.19 g of water
2,5 g einer 20 Gew.-%igen wässrigen Lösung eines Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol® 2.5 g of a 20 wt .-% aqueous solution of a Fettalkoholpolyethoxylats (Lutensol ®
T082 der Firma BASF SE)  T082 from BASF SE)
6,67 g einer 15 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat  6.67 g of a 15% by weight aqueous solution of sodium lauryl sulfate
41 g Styrol  41 g of styrene
58 g n-Butylacrylat, 48 g Methylmethacrylat, 58 g of n-butyl acrylate, 48 g of methyl methacrylate,
51 g 2-Ethylhexylacrylat, 51 g of 2-ethylhexyl acrylate,
4 g einer 50 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Acrylamid Dann werden 5,33 g t-Butylperpivalat, 75% in Aliphaten zugegeben und in 3 Stunden von 20°C auf 93°C aufgeheizt.  4 g of a 50 wt .-% aqueous solution of acrylamide Then 5.33 g of t-butyl perpivalate, 75% added in aliphatics and heated in 3 hours from 20 ° C to 93 ° C.
Dann kühlte dann das Gemisch auf Raumtemperatur ab. Danach wurde die erhaltene wäss- rige Polymerisatdispersion mit 2 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Die erhaltene Polymerisatdispersion hatte einen Feststoffanteil von 38,8 Gew.- %, einen zahlenmittleren Teilchendurchmesser von 103 nm. Then the mixture cooled to room temperature. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was neutralized with 2 g of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution. The polymer dispersion obtained had a solids content of 38.8% by weight, a number average particle diameter of 103 nm.
Anwendungstechnische Prüfungen a) Herstellung der Farbformulierungen Performance Tests a) Preparation of Color Formulations
Aus den in Tabelle 1 angegeben Bestandteilen (Mengen in g) wurden in der von oben nach unten angegebenen Reihenfolge bei Raumtemperatur unter Rühren mit einem Scheibenrüh- rer bei 400 - 2500 Umdrehungen pro Minute die Dachhautformulierungen basierend auf der wässrigen, beispielhaften Polymerisatdispersionen hergestellt.  From the components given in Table 1 (amounts in g), the roof-skin formulations based on the aqueous, exemplary polymer dispersions were prepared in the order from top to bottom with stirring with a disk stirrer at 400 to 2500 revolutions per minute.
Tabelle 1 Dachhautformulierung Table 1 Roof skin formulation
Dachhautformulierung A B C Roof skin formulation A B C
Polymerdispersion It. Beispiel 2 109,0 1 14,0 1 14,0Polymer Dispersion It. Example 2 109.0 1 14.0 1 14.0
Netzmittel 1) 0,8 0,8 0,8Wetting agent 1) 0.8 0.8 0.8
Entschäumer2) 1 ,0 1 ,0 1 ,0Defoamer 2) 1, 0 1, 0 1, 0
Dispergiermittel3) 2,4 2,4 2,4Dispersant 3) 2,4 2,4 2,4
Füllstoff4) 85,0 Filler 4) 85.0
Füllstoff5) 70,0 Filler 5) 70.0
Füllstoff6) 70,0Filler 6) 70.0
Wasser 10,0 10,0Water 10.0 10.0
Verdicker7) 0,8 0,8 0,8Thickener 7) 0.8 0.8 0.8
Entschäumer2) 0,8 0,8 0,8 Defoamer 2) 0.8 0.8 0.8
1) Lutensol TO 82, BASF SE, Ludwigshafen 1) Lutensol TO 82, BASF SE, Ludwigshafen
2) Agitan 282, Münzing Chemie GmbH, Heilbronn 2) Agitan 282, Münzing Chemie GmbH, Heilbronn
3) Dispex CX 4320, BASF SE, Ludwigshafen 3) Dispex CX 4320, BASF SE, Ludwigshafen
4) Hydrocarb 95 ME, Omya, Oftringen, Schweiz 4) Hydrocarb 95 ME, Omya, Oftringen, Switzerland
5) Omyacarb 5 GU, Omya, Oftringen, Schweiz 5 ) Omyacarb 5 GU, Omya, Oftringen, Switzerland
6) Omyacarb Extra CL, Omya, Oftringen, Schweiz 6) Omyacarb Extra CL, Omya, Oftringen, Switzerland
7) Rheovis PU 1270, BASF SE, Ludwigshafen Nach Zugabe der letzten Komponente rührte man noch weiter bis alles homogen vermischt ist (ca. 10 min) und gibt anschließend die erhaltene Dachhautformulierung für 0,5 min bei 2000 U/min in einen Speed Mixer DAC 400 FVZ der Fa. Hauschild. 7) Rheovis PU 1270, BASF SE, Ludwigshafen After addition of the last component, stirring was continued until everything was homogeneously mixed (about 10 minutes) and then the resulting roofing formulation was added for 0.5 minutes at 2000 rpm to a Speed Mixer DAC 400 FVZ from Hauschild.
Die Dachhautformulierung besitzt einen Feststoffgehalt von ca. 63 - 67%, eine Pigmentvo- lumenkonzentration von ca. 29 und eine Viskosität von 8000 - 10000 mPas (Brookfield, Spindel 6, 20 U/min). b) Herstellung der Beschichtungen und Prüfkörper The roof skin formulation has a solids content of about 63-67%, a pigment volume concentration of about 29 and a viscosity of 8000-10,000 mPas (Brookfield, spindle 6, 20 rpm). b) Preparation of coatings and test specimens
Die vorgenannte Dachhautformulierung wurde mit einem Rakel in einer Schichtdicke von 1 ,2 mm auf ein teflonbeschichtetes Substrat aufgetragen. Anschließend wurden die so erhaltenen Beschichtungen für 7 Tage im Klimaraum bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit und 23 °C getrocknet. Die resultierende Trockenschichtdicke beträgt ca. 0,60 mm. Nach Ablösen der Beschichtung vom Substrat wurden die benötigten Prüfkörper mit entsprechenden Stanzeisen ausgestanzt. c) Prüfung der Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Reißdehnung  The above-mentioned roof skin formulation was applied with a doctor blade in a layer thickness of 1, 2 mm on a teflon-coated substrate. Subsequently, the coatings thus obtained for 7 days in a climate room at 50% relative humidity and 23 ° C were dried. The resulting dry film thickness is about 0.60 mm. After detaching the coating from the substrate, the required test specimens were punched out with appropriate punching iron. c) testing of tensile strength, tear strength and elongation at break
Aus der oben beschriebenen Beschichtungen wurden Schulterstäbe der Größe S1 mit Hilfe eines Stanzeisens ausgestanzt. From the above-described coatings, size S1 shoulder bars were punched out using a punching iron.
Die Prüfung erfolgte in Anlehnung an DIN 53504. Die Schulterstäbe werden in einer Zug-/ Dehnungsprüfmaschine der Fa. Zwick eingespannt und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/min bis zum Reißen auseinander gezogen. The test was carried out in accordance with DIN 53504. The shoulder bars are clamped in a tensile / strain testing machine from Zwick and then pulled apart at a speed of 200 mm / min until tearing.
Je feinteiliger das Calciumcarbonat in der Reihe Dachhautformulierungen B -> C -> A eingesetzt wird, desto größer wird die Maximalkraft und die Bruchkraft der getrockneten Formulierung. Die Dehnung bei Maximalkraft und die Bruchdehnung ist kaum von der Partikelgröße des Füllstoffs abhängig. The more finely divided the calcium carbonate in the row of roofing formulations B -> C -> A is used, the greater the maximum force and the breaking strength of the dried formulation. The elongation at maximum force and the elongation at break is hardly dependent on the particle size of the filler.
Weitere Formulierungen Further formulations
Dachhautformulierung D E F G HRoof skin formulation D E F G H
Dispersion Beispiel 4 5 6 7 8Dispersion Example 4 5 6 7 8
Menge Dispersion [g] 62 58 63,5 63 65Amount of dispersion [g] 62 58 63.5 63 65
Lutensol T082 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 Lutensol T082 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Agitan 282 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Dispex CX 4320 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2Agitan 282 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Dispex CX 4320 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
Omyacarb 5GU 29 36,5 34 34 31,5Omyacarb 5GU 29 36.5 34 34 31.5
Wasser 6 3 0 0 0Water 6 3 0 0 0
Rheovis PU 1270 0,5 0,2 0,4 0,4 0,4Rheovis PU 1270 0.5 0.2 0.4 0.4 0.4
Agitan 282 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 Agitan 282 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Alle Dachhautformulierungen mit den Hybriddispersionen zeigen eine sehr große Dehnbar- keit von mehr als 500% bei Bruchkräften von etwa 2N/mm2. Durch Einsatz einer Acrylatpha- se mit höherer Glasübergangstemperatur lässt sich eine größere Bruchdehnung erreichen (Dachhautformulierung G), auf Kosten der Bruchdehnung. All roofing membrane formulations with the hybrid dispersions show a very high extensibility of more than 500% at breaking forces of about 2N / mm 2 . By using an acrylate phase with a higher glass transition temperature, a greater elongation at break can be achieved (roof skin formulation G), at the expense of breaking elongation.
Anwendungen und dazugehörige Formulierungen mit PU/PA-Hybrid Applications and associated formulations with PU / PA hybrid
pastöser Feucht- BodenGrundiezementä- DichtMontaFliesenraum- belags- rung re Dich- masse gekleber kleber abdich- klebstoff tungs- tung schläm- me  pasty moist floor base cement- sealantMontaFilter space coating re di compound adhesive adhesive sealant sludge sludge
PU/PA- Hybrid (50  PU / PA hybrid (50
%) 7-30 30-60 30-60 20-40 25-40 20-40 40-60 %) 7-30 30-60 30-60 20-40 25-40 20-40 40-60
Mineralisches mineral
Bindemittel 5-25  Binder 5-25
Füllstoffe  fillers
u. Pigmente 69-92 39-69 30-60 33-69 35-79 34-54 u. Pigments 69-92 39-69 30-60 33-69 35-79 34-54
Formulierungsadditive 0,5-2 0,5-2 0,5-2 0,5-2 0,5-2 0,5-2 0,5-4Formulation Additives 0.5-2 0.5-2 0.5-2 0.5-2 0.5-2 0.5-2 0.5-4
Wasser 0-10 0-10 0-10 59-79 0-10 Water 0-10 0-10 0-10 59-79 0-10
Tackifier- Harz 10-20 5-10  Tackifier resin 10-20 5-10

Claims

Patentansprüche  claims
Wassrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion, erhältlich durch radikalische Polymerisation eines Acrylatpolymers (A1 ) in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ) und mindestens eines Initiatorsystems, wobei das mindestens eine Polyurethan (P1 ) einen Gehalt von Polyalkylenoxid und einen Gehalt eines sulfonierten Rohstoffs aufweist und das Acrylatpolymer (A1 ) eine Glasübergangstemperatur von -50°C bis 50°C aufweist, und der Massenanteil des Polyurethans mindestens 5% und höchstens 95% in Bezug auf das gesamte Hybridpolymer beträgt. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion obtainable by free-radical polymerization of an acrylate polymer (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1) and at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide and a content of a sulfonated raw material, and the acrylate polymer (A1) has a glass transition temperature of -50 ° C to 50 ° C, and the content by weight of the polyurethane is at least 5% and at most 95% with respect to the entire hybrid polymer.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion, gemäß Anspruch 1 , erhältlich durch radikalische Polymerisation eines Acrylatpolymers (A1 ) in Gegenwart mindestens eines Polyurethans (P1 ) und mindestens eines Initiatorsystems, wobei das mindestens eine Polyurethan (P1 ) einen Gehalt von Polyalkylenoxid von mindestens 10 g/kg Polyurethan und einen Gehalt eines sulfonierten Rohstoffs von mindestens 25 mmol pro kg Polyurethan aufweist und das Acrylatpolymer (A1 ) eine Glasübergangstemperatur von -50°C bis 50°C aufweist, und der Massenanteil des Polyurethans mindestens 5% und höchstens 95% in Bezug auf das gesamte Hybridpolymer beträgt. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion, according to claim 1, obtainable by free-radical polymerization of an acrylate polymer (A1) in the presence of at least one polyurethane (P1) and at least one initiator system, wherein the at least one polyurethane (P1) has a content of polyalkylene oxide of at least 10 g / kg polyurethane and a content of a sulfonated raw material of at least 25 mmol per kg of polyurethane and the acrylate polymer (A1) has a glass transition temperature of -50 ° C to 50 ° C, and the mass fraction of the polyurethane at least 5% and at most 95% with respect on the entire hybrid polymer.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Acrylatdispersion (A1 ) Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to claim 1 or 2, characterized in that the acrylate dispersion (A1)
(a) mindestens zwei Monomeren M1 mit einer Glasübergangstemperatur > 25 °C, sowie (a) at least two monomers M1 having a glass transition temperature> 25 ° C, and
(b) mindestens zwei Monomeren M2 mit einer Glasübergangstemperatur < 25°C sowie(B) at least two monomers M2 having a glass transition temperature <25 ° C and
(c) gegebenenfalls weitere Monomeren M3 enthält. (c) optionally containing further monomers M3.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere M1 ausgewählt sind aus der Gruppe der vinylaromatischen Verbindungen, wie Vinyltoluol, alpha- und para-Methyl-styrol, alpha-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, Styrol, C1 - bis C4-Alkylmethacrylate wie MMA, Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the monomers M1 are selected from the group of vinyl aromatic compounds, such as vinyl toluene, alpha- and para-methyl-styrene, alpha-butylstyrene, 4-n Butylstyrene, styrene, C1 to C4 alkyl methacrylates such as MMA,
Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, i-Propylmethacrylat, n-Butylmethycrylat, t-Butylacrylat, i-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, t-Butylacrylat, Cyclohexylmeth- acrylat, Stearylacrylat, Vinylacetat, Vinylchlorid, ethylenisch ungesättigten Nitrile wie Acrylnitril oder Methacrylnitril, Vinylhalogenide, Vinylether z. B. Vinylmethylether oder Vinylisobutylether oder der Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 8 C-Atomen und zwei olefinischen Doppelbindungen.  Ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, stearyl acrylate, vinyl acetate, vinyl chloride, ethylenically unsaturated nitriles such as acrylonitrile or methacrylonitrile, vinyl halides, Vinyl ethers z. As vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether or hydrocarbons having 4 to 8 carbon atoms and two olefinic double bonds.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere M1 ausgewählt sind aus Styrol/ Methylme- thacrylat oder Cyclohexylmethacrylat/Methylmethacrylat. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to one of claims 1 to 4, characterized in that the monomers M1 are selected from styrene / methyl methacrylate or cyclohexyl methacrylate / methyl methacrylate.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere M2 ausgewählt sind aus der Gruppe der C1 - bis C20-Alkylacrylate, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n- und i-Propylacrylat, n-, i- und sec-Butylacrylat, n- und i-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Heptylacrylat, Octylacrylat, C10-Isoamylguerbetacrylat, 2-Propylpentylacrylat, 1 -Propylheptylacrylat, Laurylacrylat, C5- bis C20-Alkylmethacrylate wie n- und iso-Pentylmethacrylat, n-Hexyl- methacrylat, Heptylmethacrylat, Octylmethacrylat, C10-Isoamylguerbetmethacrylat, 2-Pro- pylpentylmethacrylat, 2-Propylheptylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 1 1 C-Atomen, wie Vinylpropionat, Vi- nylbutyrat, 1 -Methylvinylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von α-verzweigten Monocar- bonsäuren mit 9 C-Atomen (VeoVa9R , Handelsname der Firma Shell), wie Vinyl-2-Ethyl- hexanoat, Vinyllaurat, Vinylester von α-verzweigten Monocarbonsäuren mit 10 oder 1 1 C- Atomen (VeoVa10R, VeoVal 1 R , Handelsname der Firma Shell) und Vinylester von verzweigten Monocarbonsäuren mit 10 bis 13 C-Atomen (Exxar Neo12), C1 - C20-Vinyl- ether, wie Methylvinylether, Ethylvinylether, Propylvinylether, Butylvinylether, Pentylvi- nylether, Hexylvinylether, Heptylvinylether, Octylvinylether, Nonylylvinylether, Decylvi- nylether, Butadien, Vinylidenchlorid oder Butandiolmonoacrylat . Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the monomers M2 are selected from the group of C1 to C20 alkyl acrylates, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n- and i-propyl acrylate, n-, i- and sec-butyl acrylate, n- and i-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, C10-isoamyl guerbet acrylate, 2-propylpentyl acrylate, 1-propylheptyl acrylate, Lauryl acrylate, C5- to C20-alkyl methacrylates, such as n- and isopentyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, C10-isoamyl guerbet methacrylate, 2-propylpentyl methacrylate, 2-propylheptyl methacrylate, lauryl methacrylate, vinyl esters of unbranched or branched carboxylic acids with 2 to 1 1 C atoms, such as vinyl propionate, vinyl butyrate, 1-methylvinyl acetate, vinyl pivalate and vinyl esters of α-branched monocarboxylic acids having 9 C atoms (VeoVa9 R , trade name of Shell), such as vinyl-2-ethyl hexanoate, vinyl laurate, vinyl esters of α-branched monocarboxylic acids having 10 or 1 1 C atoms (VeoVa10 R , VeoVal 1 R , trade name of the company Shell) and vinyl esters of branched monocarboxylic acids having 10 to 13 C atoms (Exxar Neo12), C1- C20-vinyl ethers, such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, pentyl vinyl ether, hexyl vinyl ether, heptyl vinyl ether, octyl vinyl ether, nonyl vinyl vinyl ether, decyl vinyl ether, butadiene, vinylidene chloride d or butanediol monoacrylate.
7. Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere M2 ausgewählt sind aus der Gruppe n-Bu- tylacrylat/Ethylhexylacrylat. 7. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the monomers M2 are selected from the group n-butyl acrylate / ethylhexyl acrylate.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere M3 ausgewählt sind aus der Gruppe Acryl- säure, Methacrylsäure, Acrylamid, Hydroxyethyl(meth)acrylat oder Hydroxypro- pyl(meth)acrylat. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the monomers M3 are selected from the group of acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate or hydroxypropyl (meth) acrylate.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel 10 bis 20% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat Styrol), 70 - 88 % Monomere M2 (gerechnet auf n-Butylacry- lat/2-Ethylhexylacrylat) und 0,1 bis 10% Monomere M3, wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 5-15% liegt, enthält. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the binder contains 10 to 20% of monomers M1 (based on methyl methacrylate styrene), 70-88% of monomers M2 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate) and 0.1 to 10% of M3 monomers, the styrene level of monomers M1 being in the range of 5-15%.
10. Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel 35 bis 50% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat Styrol), 49 - 59 % Monomere M2 (gerechnet auf n-Butylacry- lat/2-Ethylhexylacrylat), und 0,1 bis 10% Monomere M3 wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 10-20% liegt, enthält. 10. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the binder 35 to 50% monomers M1 (based on methyl methacrylate styrene), 49-59% monomers M2 (calculated on n-butyl acrylate) lat / 2-ethylhexyl acrylate), and 0.1 to 10% of monomers M3, wherein the amount of styrene in the monomers M1 is in the range of 10-20%.
1 1 . Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel 37 bis 47% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat/Styrol), 48 - 58 % Monomere M2 (gerechnet auf n-Butylacry- lat/2-Ethylhexylacrylat) und 0,1 bis 10% Monomere M3, wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 10-25% liegt, enthält. 1 1. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the binder 37 to 47% monomers M1 (based on methyl methacrylate / styrene), 48 - 58% monomers M2 (calculated on n-Butylacry- lat / 2-ethylhexyl acrylate) and 0.1 to 10% of monomers M3, the styrene amount of monomers M1 being in the range of 10-25%.
12. Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel 60 bis 70% Monomere M1 (gerechnet auf Basis Methylmethacrylat Styrol), 24 - 34 % Monomere M2 (gerechnet auf n-Butylacry- lat/2-Ethylhexylacrylat) und 0,1 bis 10% Monomere M3, wobei die Styrolmenge bei den Monomeren M1 im Bereich von 10-25% liegt, enthält. 12. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the binder 60 to 70% monomers M1 (calculated on Based on methyl methacrylate styrene), 24-34% of monomers M2 (calculated on n-butyl acrylate / 2-ethylhexyl acrylate) and 0.1 to 10% of monomers M3, the styrene amount of the monomers M1 being in the range of 10-25%, contains.
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Acrylatdispersion (A1 ) Hauptmonomerkombinatio- nen ausgewählt aus der Gruppe Styrol/2-Etylhexylacrylat, aus Styrol/n-Butylacrylat oder aus Methylmethycrylat n-Butylacrylat enthält. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to one of claims 1 to 12, characterized in that the acrylate dispersion (A1) contains main monomer combinations selected from the group consisting of styrene / 2-ethylhexyl acrylate, styrene / n-butyl acrylate or methyl methacrylate n-butyl acrylate ,
Wässrige Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersionen, lang- kettige Alkanol-gestartete Polyethylenoxide und Natriumsalze der 2-Aminoethyl-2-amino- ethansulfonsäure, enthalten. Aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the polyurethane-polyacrylate hybrid dispersions, long-chain alkanol-initiated polyethylene oxides and sodium salts of 2-aminoethyl-2-amino-ethanesulfonic acid.
Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion, gemäße einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Process for the preparation of an aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to one of Claims 1 to 14, characterized in that
(a) zunächst dass Polyurethan (P1 ) hergestellt wird  (a) first, that polyurethane (P1) is produced
(b) und dann das Polyurethan (P1 ) als Saat für die Herstellung des Acrylatpolymers (A1 ) eingesetzt wird.  (B) and then the polyurethane (P1) is used as a seed for the preparation of the acrylate polymer (A1).
Verfahren der wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Acrylatdispersion im semi-batch Verfahren polymeri- siert wird. Process of the aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to claim 14, characterized in that the acrylate dispersion is polymerized in a semi-batch process.
Verwendung der wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 als Bindemittel in gefüllten Beschichtungsmitteln. Use of the aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to one of claims 1 to 14 as a binder in filled coating compositions.
Verwendung der wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion gemäß Anspruch 15 als Bindemittel für pastöse Fliesenkleber, Feuchtraumabdichtungen, Bodenbelagsklebstoffe, Grundierungen, zementäre Dichtungsschlämme, Dichtmassen, Montagekleber, Fassadenfarben oder für flexible Dachbeschichtungen, Use of the aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to claim 15 as a binder for pasty tile adhesives, moisture-proofing, floor covering adhesives, primers, cementitious sealing slurries, sealants, assembly adhesives, facade paints or for flexible roof coatings,
19. Verwendung der wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybriddispersion gemäß Anspruch 15 als Bindemittel für flexible Dachbeschichtungen. 19. Use of the aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to claim 15 as a binder for flexible roof coatings.
20. Verwendung der wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß Anspruch 15 als Bindemittel für Fassadenfarben. 20. Use of the aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to claim 15 as a binder for facade paints.
Verwendung der wässrigen Polyurethan-Polyacrylat-Hybrid Dispersion gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die PVK des Beschichtungsmittels 10 bis 40 beträgt. Use of the aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to one of claims 17 to 20, characterized in that the PVK of the coating composition is 10 to 40.
22. Beschichtungszusammensetzung enthaltend wenigstens eine wässrige Polymerdispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, 22. Coating composition containing at least one aqueous polymer dispersion according to one of claims 1 to 14,
gegebenenfalls wenigstens einen (an)organischen Füllstoff und/oder wenigstens ein (an)organisches Pigment,  optionally at least one organic filler and / or at least one organic pigment,
gegebenenfalls wenigstens ein übliches Hilfsmittel und  optionally at least one common adjunct and
Wasser.  Water.
22. Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtungszusammensetzung um eine flexible Dachbeschichtung handelt. 22. Coating composition according to claim 21, characterized in that the coating composition is a flexible roof coating.
23. Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtungszusammensetzung um eine Fassadenfarbe handelt. A coating composition according to claim 21, characterized in that the coating composition is a facade paint.
24. Eine beschichtete Oberfläche, umfassend ein Baustoffsubstrat mit einer Hauptoberfläche, von der zumindest ein Teilbereich mit einer wässrigen Polyurethan-Polyacrylat- Hybriddispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 als abschließende flexible Dach- beschichtungszusammensetzung, bedeckt ist. 24. A coated surface comprising a building material substrate having a major surface, at least a portion of which is covered with an aqueous polyurethane-polyacrylate hybrid dispersion according to any one of claims 1 to 14 as a final flexible roof coating composition.
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