HUT72726A - Water based, solvent free two component containing polyurethane coatings containing volatile organic compaund in small quantity - Google Patents

Description

Jelen találmányi bejelentés részben kapcsolódik a vizsgálat alatt álló, 1993. március 10-én bejelentett 08/028,966 számú engedélyezett és közzététel előtt álló amerikai egyesült államokbeli bejelentéshez. Az említett találmányi bejelentés tartalmát jelen leíráshoz tartozónak tekintjük.

Jelen találmány vizes alapú, oldószermentes, kétkomponensű poliuretán védőbevonatokra vonatkozik. Nevezetesen jelen találmány olyan vizes alapú, oldószermentes, kétkomponensű, térhálósított, alifás poliuretán-polikarbamid védőbevonat rendszerekre vonatkozik, melyek tulajdonságai a hagyományos oldószer-alapú, kétkomponensű poliuretán vagy poliuretán-polikarbamid rendszerek tulajdonságaival azonosak, vagy annál kedvezőbbek.

A vizes közegben előállított, vagy vizes alapú poliuretánokat több mint 40 éve használják. A rendszerek tulajdonságait folyamatosan javították és az említett időszakban szabadalmak százait tették közzé a vizes közegben előállított poliuretánokkal foglalkozó szakterületen.

Legalább három fontos okot lehet megemlíteni azzal kapcsolatban, hogy miért lettek a vizes poliuretánok az elmúlt néhány évben a gyakorlat számára fontosak. Az első környezetvédelmi indok, mivel az oldószerek, vagy az egyéb illékony, szerves vegyületek („VOC”) az atmoszférába jutva az ózonréteg vékonyodását okozzák, továbbá savas esőket, és lehet, hogy megbontják a földi ekoszféra kémiai egyensúlyát is. A második gazdaságossági ok. A szerves oldószerek költségesek, míg a vizes poliuretán rendszerek költségeihez nem adódik hozzá az oldószer költség. A harmadik, és

82508-1045 TEL/kov talán a legfontosabb indok, hogy a vizes poliuretánok minősége, ami a felhasználási hatékonyságot illeti, számos sajátos felhasználásnál összemérhető vagy, vagy még jobb is, mint a hagyományos oldószer alapú poliuretánoké.

A vizes közegben előállított poliuretánok valójában poliuretán-polikarbamid polimerek, melyek uretán (-NH-CO-O-) és karbamid (-NH-CO-NH-) csoportokból felépülő makromolekula láncokból állnak. A csoportok a jól ismert poliaddíciós reakciókban képződnek. A poliizocianátok és a poliolok között lejátszódó uretáncsoportra vezető reakciót a következőképpen lehet megadni:

OCN----NCO + HO ~OH + OCN-' NCO----> OCN—-NHCO-O—-O-CONH----NC.O

A hasonló, karbamidcsoportra vezető, poliizocianátok és aminok között lejátszódó poliaddíciós reakciót a következőképpen adhatjuk meg:

OCN----NCO + H₂N~---NH₂ + OCN----NCO----> OCN----NHCONH----NHCONH----NCO

A jelenleg ismert, vizes közegben készített poliuretánok előállítási eljárása nagymértékben hasonló. A gyártás első lépésében egy közepes molekulatömegu „prepolimer”-t állítanak elő egy megemelt hőmérsékletű reaktorban (60-100 °C), mely prepolimerben hozzávetőleg 2-8 % szabad/terminális, el nem reagált izocianát (-NCO) csoport marad. Hogy az előállított poliuretán tulajdonságai, így rugalmassága, keménysége, savakkal, oldószerekkel és egyéb vegyszerekkel szembeni ellenállóképessége kedvező legyen, a molekulaláncot vizes fázisban kell tovább növelni. A láncnövelési lépésben a prepolimerből nagy molekulatömegű poliuretán képződik.

A nagy molekulatömeg általában úgy alakul ki, hogy a prepolimer NCO csoportjait aminokkal reagáltatják. A reakció megvalósítása során két lényeges problémát kell megoldani: (1) szabályozni vagy stabilizálni kell a rendkívül gyors karbamidképződési reakciót (~---NCO + NH₂ ~~---->

----NHCONH~~~~) és (2) szabályozni vagy csökkenteni kell a molekula3

tömeg növekedése miatt bekövetkező viszkozitás növekedést. Fenti okok miatt, a technika állása szerint, alifás poliuretán diszperziókat vizes közegben legfeljebb 40 % szilárdanyag-tartalommal állítanak elő. A termékek hátrányos tulajdonsága, hogy ellenállásuk oldószerrel szemben általában korlátozott [a metil-etil-ketonos (MEK)-kettős-átdörzsölés módszerével mérve legfeljebb 200-250 dörzsölésnek állnak ellen], más vegyi anyagokkal szemben, például a Skydrol-lal szemben (ami a lökhajtásos repülőgépek hidraulika folyadéka) vagy a lökhajtásos repülőgépek üzemanyagával szemben ellenállóképességük nagyon gyenge.

A viszkozitással kapcsolatos problémákat (a diszperzió alacsony szilárdanyag-tartalmát) oly módon próbálták megoldani és kedvező tulajdonságú, oldószereknek és vegyszereknek ellenálló terméket előállítani, hogy a vizes közegű, poliuretán diszperzió előállítási reakciójánál a viszkozitás növekedés szempontjából kritikus láncnövekedési lépésben segédanyagként oldószert alkalmaztak. Ezeket az eljárásokat „acetonos” vagy „NMP-s” (N-metil-pirrolidonos) eljárásként szokták említeni.

Ezeknél az eljárásoknál poliol és diizocianát reakciójában képződik a prepolimer. Ezt követően oldószer, például aceton vagy NMP jelenlétében, a polimert a láncnöveléshez poliaminnal, például etilén-diaminnal vagy dietilén-triaminnal reagáltatják. Az oldószer alapú, megnövelt molekulatömegű uretán polimert ezt követően vízzel hígítják és vizes diszperziót állítanak elő, mely uretán prepolimert, alifás aminnal megnövelt láncú uretán polimert és oldószert tartalmaz. Az oldószert ezt követően desztillálással el kell távolítani, hogy vizes uretán diszperziót kapjunk, melyben különböző molekulatömegű uretán komponensek lehetnek a prepolimertől egészen a legnagyobb molekulatömegű, alifás aminnal megnövelt láncú poliuretánig.

Az eljárás során az oldószert desztillálással kell a rendszerből eltávolítani, ami azt jelenti, hogy a kapott oldószer elhelyezésével kapcsolatos

problémákat is meg kell oldani. Az eljárást - hátrányos vonásai miatt - a gyakorlatban viszonylag kevés helyen alkalmazzák.

A vizes közegű poliuretán előállításának leginkább elfogadott módszere az úgynevezett „prepolimer keverési eljárás”. Ennél az eljárásnál hidrofil tulajdonságú, módosított prepolimereket használnak, melyek szabad, terminális NCO-csoportokat tartalmaznak, mely csoportok általában a vizes rendszerekkel összeférnek. Ezek a hidrofil tulajdonságú prepolimerek ezért sokkal könnyebben lépnek láncnövelési reakcióba diaminokkal vizes közegben, mint oldószerben, elősegítve, hogy nagyobb molekulatömegű, megnövelt poliuretán polimerek keletkezzenek és ezek alkalmazási tulajdonságai is kedvezőbbek legyenek.

A hidrofil prepolimer keverési eljárást akkor vezetjük a legkedvezőbb módon, ha a diszpergálási lépés a lehető legrövidebb, és hőmérséklete az alatt a kritikus hőmérséklet alatt van, melyen az NCO-csoportok gyorsan reakcióba lépnének a vízzel karbaminsav-csoportok keletkezése és az azt követő szén-dioxid felszabadulás közben. A folyamat számára a legkedvezőbb körülményeket úgy teremthetjük meg, hogy 5-15 tömeg% ko-oldószert, például NNP-t alkalmazunk, és ily módon szabályozzuk a viszkozitás növekedést a láncnövekedési és/vagy térhálósodási lépésben. A láncnövelést vizes fázisban játszatják le. Ilyenkor a prepolimerek két- vagy többfunkciós aminokkal lépnek reakcióba. A kétfunkciós aminokkal lineáris, rugalmas poliuretán-karbamid keletkezik, míg a többfunkciós aminok térhálósítanak, és térhálós rendszereket hoznak létre. A vizes közegben előállított térhálós poliuretánok ionos és nemionos belső emulgeálószert tartalmaznak. Az acetonos eljárással előállított filmekkel összehasonlítva az említett eljárás szerinti, térhálósított poliuretán filmek oldószerrel szemben mutatott ellenállóképessége jobb, ha a térhálósítás polifunkciós aminokkal történik. Noha az eljárással és az eljárás változataival, térhálósítással ked5 vezőbb tulajdonságú filmek állíthatók elő, ezek a filmek mindig rosszabb minőségűek, mint a kétkomponensű, oldószer alapú, alifás, teljesen térhálósított, légszáraz poliuretán filmek. Úgy gondoljuk, hogy ez annak lehet következménye, hogy a vizes alapú láncnövelés heterogén fázisban megy végbe, és ezért nem halad előre olyan egyenletesen és olyan mértékben, mint a szerves oldószer rendszerekben. Különösen így van ez a kétkomponensű, teljesen térhálósított rendszereknél.

Az oldószer alapú, teljesen térhálósított, kétkomponensű, alifás poliuretán rendszerek sajátosságai általában sokkal jobbak, mint az ismert vizes közegu vagy vizes közegben készített poliuretánoké. Ezekből az oldószer alapú, kétkomponensű, teljesen térhálósított, alifás poliuretánokból előállíthatok olyan készítmények, melyek térhálósított filmjei az oldószer hatásnak Skydrol-ba (lökhajtásos repülőgépek hidraulika folyadékába) merítve 30 napig ellenállnak, és több mint 1000 MEK-kettős-dörzsölést viselnek el. Ezek az oldószer alapú rendszerek egyáltalán nem tartalmaznak hozzáadott vizet, és nedvesség-tartalmuk is igen alacsony.

Számos kísérlet történt a vizes közegben előállított poliuretánok oldószer- és savállóságának javítására. Például a felhasználó a diszperziót utólagosan poliaziradinokkal kezelheti, lehet a diszperzióhoz kötött NCO-t adni, illetőleg, a további tárhálósodás elősegítése céljából, a terméket lehet magasabb hőmérsékleten kezelni. Mindez a vizes diszperzióból előállított térhálósított filmek sajátosságait javítja. A probléma egy másik megközelítése szerint úgy járnak el, hogy a poliuretán egy részét más típusú polimerrel helyettesítik. Általában olyan vizes rendszereket állítanak elő, melyben a polimer fő láncát akrilezik, vagy vinil monomerrel oltják be. Noha az ilyen, oltott polimerek nem 100 %-osan poliuretánok, bizonyos alkalmazási területeken tulajdonságaik mégsem mérhetők össze az oldószer alapú, kétkomponensű poliuretán filmek tulajdonságaival.

• ·

A vizes uretán készítményekkel kapcsolatban a technika állásáról Schriven és munkatársainak US 4 066 591 számú szabadalma ad áttekintést. A vizes alapú poliuretánokkal kapcsolatos problémák többségét a szabadalmi leírásban ismertetik. A leírás bizonyos részletességgel bemutatja a különböző izocianátokat, poliolokat, egyes aktív hidrogénatomot tartalmazó vegyületeket, láncnövelőket és azokat a további anyagokat, melyek a poliuretán filmek és bevonatok előállításánál használhatók. Ezért jelen találmányi leírás fenti szabadalom tartalmára és meghatározásaira támaszkodik.

A vizes közegben előállított poliuretánokra vonatkozó ismereteket a közelmúltban Rosthauser és munkatársai áttekintő közleményben foglalták össze [„Waterbome Polyurethanes”, J. Coated Fabrics, 16. kötet, 1986. július, 39-79. oldal].

Egy poliészter-poliol és izocianát melegítésével előállított vizes poliuretán diszperziót mutatnak be Hille és munkatársai az US 4 945 128 számú szabadalmukban. Az ismertetett eljárás szerint a vizes diszperziót előnyösen úgy készítik, hogy vízzel elegyedő szerves oldószert használnak, például acetont vagy metil-etil-ketont (MEK-et), melynek forráspontja 100 °C alatt van, és bennük a poliészter-poliol és izocianát eloszlatható vagy feloldható. A diszperzió melegítésével kiváltható a poliolok és az NCO-csoportok uretánképződésre vezető reakciója. Melegítés előtt, alacsonyabb hőmérsékleten, vagy a komponensek melegítése közben az oldószert desztillációval távolítják el. A kapott termék minden esetben térhálósodott, mikrorészecskéket tartalmazó diszperzió, mely állítólag alkalmas arra, hogy különböző anyagokon bevonatot alakítsanak ki.

Vizes közegben poliuretán bevonatok kialakítására használható kétkomponensű, bevonatképző készítményekre más szabadalmak is vonatkoznak. A készítmények savas poliészter poliolokat és velük bizonyos körülmények között reakcióba lépő poliizocianát komponenseket tartalmaznak.

Egyes esetekben egy izocianáttal poliuretán prepolimert állítanak elő. Például az US 4 608 413 számú szabadalom leírásában Nachtkamp és munkatársai pigmenteket és töltőanyagokat tartalmazó, vizes, beégethető lakkokat ismertetnek. Ezek a készítmények részben vagy teljes mértékben semlegesített karboxilcsoportokat és kötött izocianát csoportokat tartalmazó poliuretán prepolimerekből és szabad hidroxilcsoportokat, valamint részben vagy teljes mértékben semlegesített karboxilcsoportokat tartalmazó poliuretán prepolimerekből állnak.

A US 5 075 370 számú szabadalom leírásában Kubitza és munkatársai olyan kétkomponensű, vizes, bevonatképző készítményt ismertetnek, mely savas poliol komponensből és poliizocianátból áll, ahol a savas poliol komponensben legalább egy, hidroxilcsoportot tartalmazó polimer van, mely polimer karboxilát vagy szulfonát savcsoportot hordoz.

Blumnak és munkatársainak US 5 331 039 lajstromszámon nyilvántartott szabadalma olyan vizes alapú kötőanyag készítményekre vonatkozik, mely legalább két hidroxil funkciós csoportot tartalmazó poliolok keverékéből áll, melyben minden egyes poliolcsoport savas jellemű. A szerves poliizocianátot a savas poliolok elegyében emulgeálják. Az NCO : OH viszonylagos mennyisége 0,2 : 1 és 5 : 1 közötti.

Az 1993. március 10-én bejelentett, engedélyezett és közzétételre váró US 08/028 966 számon nyilvántartott, kapcsolódó szabadalmi bejelentésben 65 tömeg% szilárdanyag-tartalmú, vizes alapú, oldószermentes, kétkomponensű poliuretán-polikarbamid diszperziót ismertetnek. Az első komponens egy poliészter-poliol fázis és egy vizes amin fázis keveréke. A poliészter-poliol fázis módosított poliészter-poliolokból, kis viszkozitású poliéter- vagy poliészter-poliolokból, láncnövelő, kis molekulatömegű poliolokból, semlegesítő aminokból és egy detergensből áll. Az amin fázis semlegesítő és láncnövelő aminokból áll, melyek aránya olyan, hogy a vi8

zes közegben a reakcióképes -NCO csoportokkal kiegyensúlyozott láncnövelési és térhálósodási reakció valósuljon meg. A poliészter-poliol és az amin fázist vizes közegben, szobahőmérsékleten egyesítjük és egy 33-48 tömeg% szilárd anyagot tartalmazó vizes komponenst állítunk elő, mely vizes komponensben a poliészter-poliol fázis és az amin fázis ekvivalens aránya 1,75 : 1 és 2,25 : 2 közötti. A második komponens 100 %-osan reakcióképes, alifás izocianát, melynek viszkozitása 25 °C-on 1-3,5 Pa · s közötti és az NCO, valamint a poliészter-poliol/amin komponens funkciós csoportjainak mennyiségi aránya körülbelül 1 : 1,3 és 1 : 1,7 közötti. Az oldószermentes diszperzióból olyan filmbevonat jön létre, melynek tulajdonságai megfelelnek a szokásos oldószer alapú poliuretán bevonatok tulajdonságainak. Az említett kétkomponensű diszperzióból kapott poliuretán bevonatok minőségi jellemzői kedvezőbbek, mint a technika állása szerint ismert vizes alapú készítményeké, ugyanolyanok, mint az oldószer alapú rendszereké, vagy annál jobbak. A poliészter/poliol és az amin fázisból, továbbá különböző adalékanyagokból előállított keverék komponenseinek mindegyike hozzájárul a poliuretán bevonatok kiváló tulajdonságaihoz, például keménységéhez, oldószer-, időjárás- és kopásállóságához.

Olyan vizes bázisú poliuretán diszperziók előállítására lenne szükség, melyekből a vizsgálat alatt álló US 08/028 966 számú szabadalmi bejelentés szerinti tulajdonságú bevonatok, vagy annál is kedvezőbb tulajdonságú bevonatok állíthatók elő anélkül, hogy szükség lenne külön egy detergens komponens hozzáadására, és melyben mind a poliol fázis, mind az amin komponensek egyszerűbbek, könnyebben előállíthatok és reagáltathatók. Jelen találmány ilyen készítményekre és alkalmazásukra vonatkozik.

Jelen találmány tárgya vizes alapú, illékony szerves komponenseket (VOC) csekély mennyiségben vagy egyáltalán nem tartalmazó, kétkomponensű, teljesen térhálósított, vízben növelt molekulaláncú poliuretán-poli9

karbamid diszperzió, mely annak ellenére, hogy lényegében mentes, vagy teljesen mentes az illékony szerves vegyületektől vagy oldószerektől, kiváló tulajdonságokat mutató bevonatot hoz létre. Jelen találmány tárgya továbbá eljárás vizes alapú, oldószermentes, kétkomponensű, teljesen térhálósított poliuretán-polikarbamid diszperzió előállítására, mely eljárás során a molekulalánc megnövelését vízben hajtjuk végre úgy, hogy a hidroxil és/vagy amin funkciós csoportokkal alifás, cikloalifás vagy aromás izocianátokat reagáltatunk, és ezáltal olyan terméket állítunk elő, amely hosszú időn át állandó és hordozóra felhordható.

A találmány további tárgya olyan vizes alapú ,VOC-t csekély mennyiségben vagy egyáltalán nem tartalmazó, kétkomponensű poliuretán-polikarbamid diszperzió, melyhez nem kell detergenst hozzáadni.

Jelen találmány egy másik tárgya vizes alapú, kétkomponensű poliuretán-polikarbamid diszperzió előállítására egy savas poliol reagáltatásával, további poliolok jelenlétében vagy azok nélkül, egy aminnal, melynek szerepe részben a savas poliol semlegesítése, részben pedig az, hogy reakcióképes hidrogén funkcióscsoportjával a poliolhoz láncnövelőként és/vagy térhálósítóként kapcsolódjon.

Jelen találmány további tárgya olyan megnövelt molekulaláncokat tartalmazó poliuretán-polikarbamid polimer diszperzió, melynek szilárdanyag-tartalma magas, de viszkozitása szerves oldószerek alkalmazása nélkül is alacsony.

Jelen találmány tárgya továbbá olyan vizes alapú, oldószermentes, kétkomponensű poliuretán-polikarbamid diszperziók előállítása, melyek alkalmazáskor olyan tapadási és kötési tulajdonságokat mutatnak, melyek azonosak vagy jobbak, mint a szokásos oldószer alapú, kétkomponensű poliuretán vagy epoxi filmeké.

Kétkomponensű, oldószermentes rendszer alkalmazásával mindezek és még további célok is elérhetők. Az első komponenst úgy állítjuk elő, hogy két komponenst vizes fázisban összekeverünk. Az első komponens egy poliol fázist tartalmaz, mely lehet savas poliol, savas poliol polimer, egy nem savas és egy savas poliol keveréke, egy nem savas és egy savas poliol polimer keveréke, továbbá egy nem savas poliol polimer és egy savas poliol polimer keveréke, vagy ezek kombinációi. A második komponens egy vizes amin fázis. Mint említettük, a poliol fázis állhat egyetlen komponensből vagy lehet különféle monomeres és polimeres poliol komponensek keveréke annyi korlátozással, hogy a poliol fázis átlagos hidroxilcsoport-értékűsége legalább 1,5, savszáma pedig 15-200 közötti legyen. Az amin fázis állhat egyetlen aminból, vagy lehet aminok keveréke, melyek NCO-csoportokkal reakcióba lépni képes aktív hidrogéneket tartalmaznak. Az amin, vagy amin keverék átlagos aktív-hidrogén értékűsége legalább 1,5 vagy annál nagyobb. Az aminnak, vagy az amin keveréknek olyan mennyiségben kell jelen lenni, mely lényegében alkalmas a poliol fázis savszámának semlegesítésére.

Poliolként különböző komponensek választhatók, illetve különböző komponensek keverékei, feltéve, hogy a fenti követelményeknek megfelelnek. Például a poliol kívánt savas funkciója úgy jöhet létre, hogy komponensként savcsoportot tartalmazó poliészter dióit tartalmaz, vagy egy többértékű poliéter és egy dikarbonsav, vagy dikarbonsav-anhidrid reakciótermékét, vagy egy etilénesen telítetlen sav, egy etilénesen telítetlen alkohol és egy etilénesen telítetlen észter reakciótermékét tartalmazza.

Az előnyös savas poliolok a savcsoportot tartalmazó poliészter diolok, ahol a savas funkcióscsoport lehet karboxilcsoport vagy szulfonsav csoport. A poliészter diolok különféle módszerekkel állíthatók elő. Például lehetnek (a) egy kétértékű poliol, egy háromértéku poliol és egy dikarbonsav vagy • · dikarbonsav-anhidrid reakciójának termékei; (b) egy kétértékű poliol, egy dikarbonsav és egy trikarbonsav vagy anhidridjeik reakciójának termékei; (c) egy többértékű alkohol és egy dikarbonsav vagy dikarbonsav-anhidrid reakciójának termékei és (d) olyan poliolok, melyek függő, hárombázisú, aromás savcsoportot tartalmaznak, például ilyenek a dikarboxi-benzol-szulfonsavak észteresítésének termékei. Különösen előnyösek azok a savas poliészter diolok, melyben a savas funkciós csoportok legalább egy része a következő általános képletű α,α-dimetilol-alkánsav formában van jelen:

CH₂-OH

R-C-COOH

CH₂-OH mely általános képletben R jelentése 1-8 szénatomos alkilcsoport.

A savas poliol állhat egyetlen komponensből, vagy lehet savas poliolok keveréke, feltéve hogy a poliol fázis savszáma körülbelül 15-200 közötti.

Előnyösen a poliol savas poliolok keveréke, mely keverék komponense lehet monomeres poliol, például diolok, triolok, többfunkciós alkoholok, oxialkoholok és ezek keverékei, továbbá poliol polimer, például poliészter poliolok, poliéter poliolok, poliamid poliolok, poliészteramid poliolok, polikaprolakton poliolok és poliolok akrilsawal képzett polimerjei, ezek keverékei, valamint a monomer és a polimer poliolok keverékei.

A poliol fázis egészére jellemző, hogy a hidroxilcsoport-értékűség legalább 1,5, a savszám pedig körülbelül 15-200 közötti.

A poliol és a savas poliol komponens(ek)nél az OH funkciós csoportokat helyettesíthetik merkaptán (SH) funkciós csoportok, a karboxilsav csoportokat pedig helyettesíthetik szulfonsavcsoportok annyi korlátozással, hogy a poliol, vagy savas poliol komponens a kívánt cél elérésére megfelelő maradjon.

Tetszőleges amin, vagy aminok tetszőleges keverékei alkalmazhatók azzal a feltétellel, hogy NCO-csoportokkal reakcióba lépni képes, aktív hidrogént tartalmaznak olyan mennyiségben, hogy az amin, vagy amin keveréke egészére jellemző átlagos, aktív hidrogén-értékűség legalább 1,5, vagy nagyobb legyen, és az alkalmazott aminok mennyisége lényegében elegendő legyen a poliol savas funkciós csoportjainak semlegesítéséhez.

Az alkalmas amin, vagy amin keverék állhat elsőrendű és másodrendű alifás, cikloalifás és aromás aminokból; harmadrendű alifás aminokból; alkanol-aminokból, dialkanol-aminokból, trialkanol-aminokból; poliaminokból, melyek lehetnek alifás, aliciklusos és aromás diaminok, triaminok és tetraaminok; oxi-alkilén-aminok, poli(alkilén)-diaminok és poli(oxialkilén)-triaminok vagy ezek keverékei. Abban az esetben, ha harmadrendű amin van jelen, mely nem tartalmaz aktív hidrogént, az amin fázis egészének még meg kell felelni annak a követelménynek, hogy az aktív hidrogén-értékuség legalább 1,5 legyen.

A poliolokból és az aminokból vizes fázisban, szobahőmérsékleten előállított semleges poliol/amin vizes keverék szilárdanyag-tartalma körülbelül 25-65 tömeg% közötti.

A semleges poliol/amin keverék teljes mértékben elegyíthető és/vagy diszpergálható vizes fázisban anélkül, hogy szükség lenne detergensek, vagy felületaktív hatóanyagok hozzáadására a homogén vizes keverék előállításához. Ugyanakkor ez nem azt jelenti, hogy adott esetben detergenseket és/vagy felületaktív hatóanyagokat nem használhatunk.

A második komponens egy lényegében 100 % szilárdanyag-tartalmú alifás, cikloalkifás vagy aromás izocianát, vagy különféle alifás, cikloalifás és/vagy aromás izocanátok keveréke. Az izocianát egyenérték aránya az ·« aminok és a poliolok összegzett, aktív hidrogén egyenértékéhez, legalább 0,5 : 1, de előnyösen ennél nagyobb.

Az előnyös poliol fázis savas poliol, vagy savas poliol komponenst tartalmazó poliolok keveréke, melyekben a poliol fázis átlagos hidroxilcsoport-értékűsége legalább 2, és savszáma körülbelül 15-200 közötti. A poliol/amin keverék átlagos aktív hidrogén-értékűsége előnyösen legalább 2, és az NCO egyenérték aránya az aktív hidrogén egyenértékhez legalább 1,1 : 1. Vagyis, előnyösen az alkalmazott izocianát mennyisége elegendő ahhoz, hogy fölöslegben legyen a poliol/amin komponens funkcióscsoportjaihoz képest, azaz, hogy elegendő -NCO-csoport legyen jelen ahhoz, hogy a poliuretán-polikarbamid szerkezetben a láncnövekedés és térhálósodás maximálissá váljon.

Az első és a második komponens egyesítését egyszerűen összekeveréssel végezzük. Poliuretán-polikarbamid diszperziót állítunk elő, melynek szilárdanyag-tartalma elérheti a 65 tömeg%-ot és melynek felhasználhatósági ideje a teljes térhálósodást követően néhány óra. A poliol és az amin fázis keverékét úgy készítjük el, hogy az izocianát prekurzor előnyösen inkább a poliolokkal és az áminokkal reagáljon a vizes fázisban, mint magával a vízzel. A találmány előnyös megvalósítási módjai szerint a poliol és az amin komponenseket úgy választjuk meg, hogy optimális és szelektív reakcióba lépjenek az -NCO-csoportokkal a vizes fázisban, és egy nagymértékben térhálósodott polimer háló keletkezzen. Összekeverést követően az elegy felhasználhatósági ideje elérheti a néhány órát. Ez a folyamat, melyben szerves oldószereket nem, vagy csak csekély mennyiségben használunk, egy poliuretán-polikarbamid terméket eredményez, melyből szobahőmérsékleten a teljes kötést követően olyan térhálósodott film képződik, melynek tulajdonságai azonosak vagy kedvezőbbek, mint a szokásos oldószer alapú, kétkomponensű poliuretánokból képződött filmeké.

·· · ·

A vizes alapú, oldószermentes, kétkomponensű, alifás poliuretán-polikarbamid filmekből keletkező bevonatok a Skydrol-merítési próbában 30 napos ellenállást mutatnak; több, mint 1500 kettős MEK dörzsölést viselnek el, és tapadásuk a felülethez való kötődés miatt jobb, mint az oldószer alapú, hasonló készítményeké. Továbbá, ezek a vizes rendszerek az izocianát hozzáadását követően előállíthatok 75 tömeg%-nál nagyobb mennyiségű szilárd anyagot tartalmazó készítményként anélkül, hogy viszkozitásnövekedési problémák jelentkeznének. Egy jelen találmány szerinti jellegzetes diszperzió szilárdanyag-tartalma körülbelül 35-75 tömeg% közötti, és viszkozitása megfelelő ahhoz, hogy a szokásos bevonatképző módszereket alkalmazhassuk. A szilárdanyag-tartalom csökkenthető közönséges csapvizes hígítással (vagy, adott esetben ionmentes vízzel végrehajtott hígítással) körülbelül 35 tömeg%-os koncentrációig anélkül, hogy használati értéke csökkenne. Az illékony szerves komponensek (VOC-k) kis mennyisége vagy teljes hiánya miatt a készítmények lényegében környezeti szennyezést nem okoznak, ugyanakkor használati értékük megfelelő. Ezek miatt a tulajdonságok miatt a készítmények kiváló termékek.

A következőkben a találmányt részletesen leírjuk, és a találmány jelenleg ismert legjobb megvalósítási módjait megadjuk. Ugyanakkor a leírásból nyilvánvalóvá kell váljon, hogy az ismertetettekkel egyenértékű lépésekben és megoldási módok szerint is előállítható a kétkomponensű, oldószermentes poliuretán/polikarbamid diszperzió.

Jelen találmány alapja az a tudományosan nem megalapozott felismerés, hogy az izocianát csoportok inkább lépnek reakcióba a vízétől különböző aktív hidrogénnel. A poliolokkal és aminokkal lejátszódó reakció mind lineáris, mind térhálós polimerizációra vezet.

A rendszer lényegében egy két komponensből álló keverék, melynek első komponense egy poliol fázis, melynek átlagos hidroxilcsoport-értékű• · sége legalább 1,5, és savszáma 15-200 közötti és egy amin keveréke, ahol az aminok aktív hidrogén-értékűsége legalább 1,5, második komponense pedig egy alifás, cikloalifás vagy aromás poliizocianát. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy a poliol és a reaktív amin komponens közös tulajdonsága, hogy mindkettőnek tartalmaznia kell „aktív” hidrogénatomokat. Az „aktív hidrogénatomok” kifejezés olyan hidrogénatomokra vonatkozik, melyek molekulában elfoglalt helyük miatt a Zerewitinoff-vizsgálat szerint aktívak. Ennek értelmében az aktív hidrogén lehet oxigénhez, nitrogénhez vagy kénhez kapcsolódó hidrogén. Az előnyös vegyületekben -OH, -SH, -NH és NH₂ csoportok vannak jelen megfelelő arányban.

Az OH és SH funkcióscsoportok hasonló tulajdonságúak, ezért a továbbiakban ugyanazzal az elnevezéssel, mint „diói-” vagy „hidroxil-”csoportokat említjük őket. Más szóval, a tiol- vagy merkaptáncsoportokat is a fenti megnevezéssel illetjük. A szénhidrogén, vagy helyettesített szénhidrogén molekularész, mely az „aktív hidrogénatom”-ot hordozó oxigénhez vagy kénhez kapcsolódik, lehet alifás, aromás, cikloalifás vagy vegyes típusú szénhidrogéncsoport, mely nem tartalmaz karbonil, foszforil vagy szulfonil kötéseket.

A poliol/amin keverék hidroxilcsoportokat hordozó poliol fázisában a hidroxilcsoport-értékusége legalább 1,5, savszáma pedig körülbelül 15-200 közötti. Adott esetben a poliol fázis 100 tömeg%-ban savas poliol komponensből állhat, de előnyösen egy savas poliol és egy nem savas poliol komponens keveréke. A poliol fázist alkotó komponensek vagy komponensek keveréke olyan poliol fázist hoz létre, melynek átlagos hidroxilcsoportértékusége legalább 1,5, előnyösen 2, savszáma pedig körülbelül 15-200 közötti.

Amikor savas poliol komponensről, vagy komponensekről beszélünk, és a „savas poliol” vagy „savtartalmú poliol” vagy „savas poliol kompo• · · · · V nens” kifejezést, vagy hasonló kifejezéseket használunk, ez alatt azt értjük, hogy a poliol fázis savas poliol komponenst tartalmaz, és savszáma körülbelül 15-200 közötti. A savtartalmú poliol lehet savas diói monomer, vagy polimer, mely savas funkciós csoportokat hordoz, amint ezt az alábbiakban részletesen bemutatjuk.

A találmány megvalósítása szempontjából lényeges, hogy a poliolban savas funkcióscsoportok legyenek jelen. Amikor a savat az aktív hidrogén funkciós csoportot tartalmazó amin fázissal semlegesítjük, az karboxilát (vagy szulfonát) ionná ionizálódik, és ezáltal a komponensek vízoldhatóvá, vagy diszpergálhatóvá válnak, ugyanakkor az aktív hidrogén reakcióba lép az izocianáttal és nagy molekulatömegű polikarbamid csoportokat tartalmazó polimerek keletkeznek. A poliol fázis savszámának ehhez körülbelül 15-200 közöttinek kell lenni.

A savas poliol sokféle módon előállítható. A találmány egyik megvalósítási módja szerint a savtartalmú poliol egy többértéku poliéter és egy dikarbonsav, vagy dikarbonsav anhidrid reakciójának terméke.

Bármilyen alkalmas többértéku poliéter vagy polialkilén-éter poliol alkalmazható, beleértve a következő általános képlettel megadható vegyületeket:

H-[-O-(CHR)_n -]_m-OH mely általános képletben R jelentése hidrogén, vagy kis szénatomszámú alkilcsoport, mely többféle szubsztituenst tartalmazhat, n jellemző értéke 2-6 és m értéke 2-100, vagy még nagyobb. Az általános képlettel megadott vegyületek körébe tartoznak például a poli(oxi-tetrametilén)-glikolok, a poli(oxi-etilén)-glikolok, a polipropilén-glikolok és az etilénglikol, valamint a propilén-oxid és az etilén-oxid keverékének reakcióterméke.

Különböző poliolok oxi-alkilezésével is alkalmas poliéter-poliolokat lehet előállítani. Például glikolokat, így etilénglikolt, 1,6-hexándiolt, biszfe• * · · • · · nol A-t és hasonló vegyületeket, vagy nagyobb molekulatömegű poliolokat, például trimetilol-propánt, pentaeritritolt és hasonló vegyületeket. A fentiekben jelzett módon alkalmazható, nagyobb funkcióscsoport számú poliolokat lehet előállítani például a szorbital, vagy a szacharóz oxi-alkilezésével. Egy általánosan alkalmazott oxi-alkilezési módszer szerint egy poliolt alkilén-oxiddal reagáltatunk, például etilén- vagy propilén-oxiddal, savas vagy bázikus katalizátor jelenlétében.

A poli(oxi-alkilén)-glikolok mellett bármilyen alkalmas, többértékű politioéter is használható, például a tioglikol kondenzációs terméke, vagy a hidroxil poliészterek előállításával kapcsolatban említett többértékű alkoholok reakciójának terméke tioglikollal, vagy bármilyen más, alkalmas glikollal.

A többértékű poliéterek reakcióba léphetnek polikarbonsavakkal vagy ezek anhidridjeivel. Az alkalmas polikarbonsavak 2-18 szénatomos, kis molekulatömegű polikarbonsavak, vagy ezek anhidridjei, például oxálsav, borostyánkősav, fumársav, ftálsav, izoftálsav, tereftálsav, tetrahidroftálsav, hexahidroftálsav, adipinsav, azelainsav, szebacinsav, maleinsav, glutársav, hexaklór-heptán-dikarbonsav, tetklór-ftálsav, trimellitsav, továbbá a trikarballilsav és - amennyiben előfordulnak - ezek anhidridjei.

A találmány egy másik megvalósítási módja szerint a savtartalmú poliol egy etilénes telítetlenséget tartalmazó sav, egy etilénes telítetlenséget tartalmazó alkohol és egy etilénesen telítetlen észter reakciójának terméke. Az etilénesen telítetlen savak hidroxilezett alkilésztereire példák a hidroxilcsoportokat tartalmazó, monoakrilát- vagy metakrilát-diolokból előállított hidroxi-alkil-akrilátok és -metakrilátok. Példaként megemlítjük az akrilsav és a metakrilsav etilénglikol és 1,2-propilénglikol-észtereit, így a hidroxi-etil-akrilátot és -metakrilátot, továbbá a hidroxi-propil-metakrilátot és a polietilénglikol-monoakrilátot, a polikaprolakton-diol-, vagy -poliol-mono • · · akrilátot. Az etilénesen telítetlen savak hidroxi-alkil-észtereire példaként felhozzuk a hidroxi-butil-akrilátot, a hidroxi-oktil-metakrilátot és az ezekhez hasonló vegyületeket. Ugyancsak alkalmasak a következő telítetlen savak hidroxilcsoportot tartalmazó észterei: maleinsav, fumársav, itakonsav és további hasonló savak. A hidroxi-alkil-észterek molekulatömege általában körülbelül 100 és körülbelül 1500 közötti, előnyösen körülbelül 100 és körülbelül 1000 közötti.

Az etilénesen telítetlen észterek, melyekkel a hidroxi-alkil-észterek polimerizációs reakcióba lépnek, lehetnek bármilyen, etilénesen telítetlen, hidroxi-alkil-észterrel kopolimerizálható észterek, melyek polimerizációja az etilénes telítetlen kötések részvételével valósul meg. Ezek körébe tartoznak például a telítetlen szerves savak észterei, a telítetlen savak amidjai és észterei, a telítetlen savak nitriljei. Az említett monomerekre példaként megemlítjük a metil-metakrilátot, az akrilamidot, az akrilonitrilt, a dimetilmaleátot és ezeknek, illetőleg a hasonló vegyületeknek a keverékeit.

Az alkalmas etilénesen telítetlen savak körébe tartozik az akrilsav, a metakrilsav, a krotonsav, az izokrotonsav, a szorbinsav, a fahéj sav, a maleinsav, a fumársav és - amennyiben léteznek - ezek anhidridjei, például a maleinsav-anhidrid.

A metakrilsav hidroxilezett alkil- illetve alkil-észter-származékai metakrilsawal egyesíthetők és ily módon savas poliol állítható elő. Az előnyös savtartalmú poliolok karbonsav, vagy szulfonsav csoportot tartalmazó poliészter poliolok.

A poliészter poliolok szerves poliolok és szerves polikarbonsavak, vagy savanhidridek poliészteresítésével állíthatók elő. Általában a polikarbonsavak és a poliolok alifás vagy aromás, kétbázisú savak és diolok, de lehetnek háromértéku savak, vagy három, vagy még nagyobb értékű poliolok is.

• ·

A poliészter előállítására általában alkalmazott diolok körébe tartoznak például az alkilénglikolok, nevezetesen az etilénglikol és a butilénglikol, a neopentilglikol és más glikolok, például a hidrogénezett Bisphenol A, a ciklohexán-diol, a ciklohexán-dimetanol, a kaprolakton-diol (például a kaprolakton és az etilénglikol reakciójának terméke), a hidroxialkilezett biszfenolok, a poliéter-glikolok [például a poli(oxi-tetrametilén)-glikol] és a hasonló vegyületek. De - mint említettük - más, különböző típusú diolok is alkalmazhatók, például a többértékű poliolok. A többértékű poliolokra példaként megemlítjük a trimetilol-propánt, a trimetilol-etánt, a pentaeritritolt és a hasonló vegyületeket, valamint a nagyobb molekulatömegű poliolokat, például azokat, melyek a kisebb molekulatömegű poliolokból oxialkilezéssel képződnek (például az etilén-oxid és a trimetilol-propán 10:1 és 30 : 1 közötti molarányú reakcióelegyéből képződő reakcióterméket).

A polikarbonsavak és anhidridek, melyek a poliészter poliolok előállításánál alkalmazhatók, ugyanazok, melyeket a fentiekben a többértékű poliéterek reakciópartnereként már említettünk.

A savas poliolok előállításához alkalmas poliolok és savak különvéle kombinációkban reagáltathatók. A találmány egyik megvalósítási módja szerint egy kétértékű poliolt, egy háromértékű poliolt és egy dikarbonsavat és anhidridjét reagáltatjuk, például hexán-diolt, trimetilol-propánt és adipinsavat.

A találmány egy másik megvalósítási módjánál egy kétértékű poliol, egy dikarbonsav és egy dikarbonsav és ezek anhidridjeinek reakciótermékét alkalmazzuk, azaz például a hexán-diol, az adipinsav és a trimellitsav reakciójának termékét.

Egy másik megvalósítási lehetőség, hogy egy többértékű alkohol és egy dikarbonsav vagy -anhidrid reakciójának termékét alkalmazzuk, például a glicerin és az adipinsav reakciótermékét.

♦··· 9t

Egy további lehetséges megoldás, hogy a sav olyan poliészter/poliol, mely szulfonsav csoportokat hordoz, például a hexán-diol, az adipinsav és a 2,4-dikarboxi-benzol-szulfonsav reakciójának terméke, mely reakcióban az észterképződés a karbonsav csoport részvételével játszódik le.

A találmány egy különösen előnyös megvalósítása szerint poliészter/poliolt alkalmazunk, melyben a savas funkciós csoportok legalább egy része karbonsav diolok beépítéséből származik, például a következő képletu α,α-dimetilol-alkánokból:

ch₂-oh

R-C-COOH

CH₂-OH melyben R jelentése 1-8 szénatomos alkilcsoport.

A találmányt nem korlátozzuk semmilyen kiválasztott savas poliol alkalmazására, így a savas poliolok legkülönfélébb kombinációi alkalmazhatók.

Általánosságban a legkedvezőbb tulajdonságú poliol keverékek úgy állíthatók elő, ha egy vagy több savas poliol és további, nem savas poliolok keverékét használjuk.

A poliol kifejezésen kis molekulatömegu diolokat, triolokat és nagyobb molekulatömegu alkoholokat értünk, továbbá kis molekulatömegu, amid-tartalmú poliolokat és nagyobb molekulatömegu poliol polimereket, például poliészter poliolokat, poliéter poliolokat és hidroxilcsoport-tartalmú akrilsav interpolimereket.

A jelen találmány szerint alkalmazható kis molekulatömegu diolok, triolok és nagyobb molekulatömegu alkoholok, a technika állása szerint ismertek. Ezek oxicsoport száma 200 vagy annál nagyobb, általában 1500 és 200 közötti. Ezen anyagok körébe tartoznak az alifás poliolok, nevezetesen • ·· · • 4 · ·«

2-18 szénatomos alkilén-poliolok. Példaként megemlítjük az etilénglikolt, az 1,2-propándiolt, az 1,4-butándiolt, az 1,6-hexándiolt, a cikloalifás poliolokat, például az 1,2-ciklohexándiolt és ciklohexán-dimetanolt. A triolokra és a többértékű alkoholokra példa a trimetilol-propán, a glicerol és a pentaeritritol. Ugyancsak alkalmasak az éterkötést tartalmazó poliolok, például a dietilén-glikol és a trietilén-glikol és az oxi-alkilezett glicerin.

Ugyancsak alkalmasak a kis molekulatömegű, amid-tartalmú poliolok, melyek oxicsoport-száma 100, vagy annál magasabb. Amennyiben ilyen kis molekulatömegu, amid-tartalmú poliolokat építünk a polimerbe, javítjuk a polimer diszpergálhatóságát vízben. Ha rugalmasságra és kedvező elasztomer tulajdonságra van szükség, nagyobb molekulatömegű polimer poliolt alkalmazhatunk. A megfelelő polimer poliolok, például a polialkilén-éter-poliolok, köztük a tioéterek, a poliészter-poliolok, például a polihidroxi-poliészter-amidok és a hidroxilcsoportot tartalmazó polkaprolaktonok, továbbá a hidroxilcsoportot tartalmazó akrilsav interpolimerek.

A savas poliolokat és az egyéb alkalmazott poliol komponenseket egyszerűen összekeverjük kis sebességű keverővei, és kialakítjuk a poliol fázist. Ha egy VOC-t nem tartalmazó rendszert keverünk, nincs szükség zárt reaktor használatára és arra, hogy az alkotórészeket száraz nitrogén alatt tartsuk az atmoszféra nedvességének kizárásához, amint ez általában kívánatos a technika állása szerinti, vizes, alifás poliuretán diszperziók előállításánál. Az, hogy a poliolokat az atmoszféra nedvességének jelenlétében keverjük össze, nem jelent problémát, mivel az eljárást előnyösen egy VOC-mentes, vizes alapú rendszerben hajtjuk végre. Az összekevert poliol fázis lényegében 100 %-ban poliolt tartalmaz, noha nem zárható ki kis mennyiségű oldószer vagy víz jelenléte sem. A fentiek értelmében a poliol átlagos hidroxilcsoport-értékűsége legalább 1,5, előnyösen legalább 2, savszáma pedig körülbelül 15-200 közötti.

«··· ···· ·Γ 1« * · · · · « ··· ··· 9Λ *

A különböző aminok megkülönböztetésére használt elnevezések, például semlegesítő, vagy láncnövelő, azt a célt szolgálják, hogy az amint azonosítsuk, nem pedig azt, hogy osztályba soroljuk. Bizonyos aminok egyidejűleg játszhatnak semlegesítő hatóanyag szerepet és láncnövelő szerepet is, ezért a funkciójuk szerinti besorolás nem lehet egyértelmű. Ugyanakkor a találmány szerinti eljárásban szükség van egy aminra, vagy aminok elegyére. Aminra azért van szükség, hogy semlegesítse a poliol savasságát, és abból vízzel elegyedő, oldható, vagy vízben diszpergálható sót képezzen. Mivel aktív hidrogénatomokat tartalmaz, például amin hidrogéneket, vagy amin hidroxilcsoportokat, az amin izocianáttal reagálva részt vehet a poliuretánokra, vagy polikarbamidokra vezető láncnövelésben vagy térhálósításban.

Fentieken kívül a savas poliol és az amin, vagy amin-keverék egyesítése elősegíti a kétkomponensű rendszer valamennyi komponensének hatékony diszpergálódását, azaz az izocianát és az egyéb poliolok diszpergálódását és ezáltal elkerülhetővé teszi további detergensek vagy felületaktív anyagok alkalmazását ahhoz, hogy a rendszer vízoldhatóvá váljon, vagy a rendszerből emulziót vagy diszperziót lehessen képezni.

Az aminok, melyek részben a savas csoportok semlegesítésében játszanak szerepet, részben pedig a találmány szerinti uretánok előállításakor reakcióba lépnek az izocianáttal, a következők lehetnek: ammónia, elsőrendű és másodrendű alifás, cikloalifás és aromás aminok, harmadrendű alifás és aromás aminok, alkanol-aminok, dialkanol-aminok, trialkanol-aminok, poliaminok, például alifás, aliciklikus és aromás diaminok, triaminok és tetraaminok, oxialkilén-aminok és poli(oxi-alkilén)-diaminok, továbbá poli(oxi-alkilén)-triaminok és ezek keverékei. Az ammónia és azok az aminok, amelyekben nincs, vagy nincs megfelelően aktív hidrogén, például a tercier-alkil-aminok, az amin keverék egészében, mint semlegesítő hatású kom·· **·· ponensek alkalmazhatók, ha a keverék átlagos aktív hidrogén-értékűsége legalább 1,5, előnyösen pedig legalább 2.

A következő listával, mellyel nem törekszünk teljességre, példákat adunk meg az alkalmas aminokra.

Az 1-12 szénatomos, elsőrendű aminokra jellemző példák a metil-amin, etil-amin, propil-amin, izopropil-amin, 1,3-dimetil-butil-amin, 3,3-dimetil-butil-amin, 1 -metil-butil-amin, 2-metil-butil-amin, 2-etil-butil-amin, izoamil-amin, hexil-amin, 1,5-dimetil-hexil-amin, 1,2-dimetil-propil-amin, nonil-amin, dodecil-amin, ciklohexil-amin, p-amino-fenol és anilin.

A másodrendű aminokra példaként megemlítjük a következő vegyületeket: dietil-amin, dipropil-amin, diizopropil-amin, dibutil-amin, diizobutil-amin, N-metil-etil-amin, N-metil-butil-amin, N-etil-butil-amin, N-metil-ciklohexil-amin, N-metil-anilin.

Alkalmas harmadrendű amin például a trietil-amin, trimetil-amin, tripropil-amin, triizopropil-amin, tributil-amin és a metil-dietil-amin. Az aktív hidrogént tartalmazó vegyületek körébe tartoznak a trietanol-amin, triizopropanol-amin, N-etil-dietanol-amin, Ν,Ν-dimetil-etanol-amin, N,N-dietil-etanol-amin, Ν,Ν-dietil-metil-amin, 3-dietil-amino-propanol, 1,3-bisz(dimetil-ammo)-2-propanol, 5-dietil-amino-2-pentanol, 1 -dietil-amino-2-propanol, 2-(dietil-amino)-l ,2-propándiol, 2-(diizopropil-amino)-etanol,

3-diizopropil-amino-l,2-propándiol, 1 -dimetil-amino-2-propanol, 3-dimetil-amino-l-propanol, 3-dimetil-amino-propil-amin és a trisz(3-amino-propil)-amin. A harmadrendű aminokat ugyancsak osztályozhatjuk, mint alkanol-aminokat, diaminokat, stb.

Jellegzetes alkanol-aminok a 2-amino-l-butanol, 4-amino-l-butanol, 2-amino-etántiol, 2-amino-l-hexanol, 2-amino-3-metil-l-butanol, 2-amino-2-metil-l-propanol, 2-amino-2-metil-l,3-propándiol, 5-amino-l-pentanol,

3-amino-l-propanol, 2-(metil-amino)-etanol, 2-(propil-amino)-etanol és trisz(hidroxi-metil)-amino-metán.

A dialkanol-aminokra jellemző példák a dietanol-amin, dipropanol-amin, diizopropanol-amin, di-n-butanol-amin, diizobutanol-amin, 1-[N,N-bisz(2-hidroxi-etil)-amino]-2-propanol és N-metil-dietanol-amin.

Az alkalmas trialkanol-aminok a trimetanol-amin, a trietanol-amin és a triizopropanol-amin.

Az alifás, aliciklusos és aromás diaminokra, triaminokra és tetraaminokra a következőkben adunk meg példákat:

Az alkalmas diaminok körébe tartoznak az etilén-diamin, hexametilén-diamin, 1,4-diamino-bután, 1,3-diamino-propán, 1,2-diamino-propán, 1,3-diamino-pentán, 1,5-diamino-pentán, 2-metil-pentametilén-diamin, 1,7-diamino-heptán, 1,8-diamino-oktán, 1,9-diamino-nonán, 1,10-diamino-dodekán, 1,12-diamino-dodekán, l,3-diamino-2-hidroxi-propán, 1,2-diamino-2-metil-propán, 3-(dibutil-amin)-propil-amin, N-izopropil-etilén-diamin, N,N-dimetil-N’-etilén-diamin, N,N’-dimetil-1,6-hexán-diamin, 2,5-dimetil-2,5-hexán-diamin, N-metil-etilén-diamin, N-metil-1,3-propán-diamin, N,N’-bisz(2-amino-etil)-l,3-propán-diamin, N,N’-bisz(3-amino-propil)-l,3-propán-diamin, N,N’-bisz(2-hidroxi-etil)-etilén-diamin, N-izopropil-2-metil-l,2-propán-diamin, N,N-2,2-tetrametil-l,3-propán-diamin, izopropán-diamin, propán-2,2-ciklohexil-amin, o-fenilén-diamin, p-amino-difenil-amin, p-tolilén-diamin, N,N’-dimetil-o-fenilén-diamin és N,N’-di-p-tolil-m-fenilén-diamin.

A triaminokra példaként a dietilén-triamint és a 3,3-diamino-N-metil-dipropil-amint említjük meg.

Egy jellegzetes tetramin a trietilén-tetramin.

Az oxi-alkilén-aminokra és a poli(oxi-alkilén)-di- és triaminokra példaként felhozzuk a 3-etoxi-propil-amint, poli(oxi-etilén)-amint, poli(oxi

-propilén)-amint, poli(oxi-etilén)-diamint, poli(oxi-propilén)-diamint, poli(oxi-etilén)-triamint és a poli(oxi-propilén)-triamint. Különösen alkalmas poli(oxi-alkilén)-diaminokat és poli(oxi-alkilén)-triaminokat forgalmaz a Huntsman Chemical Company Jeffamine márkanéven, például a Jeffamine M600, D230, D400, ED600, ED2001, ED4000, ED6000, DU700, T3000 jelű termékek és egyéb hasonló termékek.

A különböző amin komponenseket vízben (a csapvíz megfelelő) öszszekeverjük, és olyan keveréket állítunk elő, melynek amin-tartalma körülbelül 20-100 tömeg% közötti.

A poliolt és az amint közvetlenül szobahőmérsékleten nyitott tartályban összekeverhetjük, mivel többféle oldószer jelenléte nem okoz nehézséget.

Különféle megoldások alkalmazhatók a poliol/amin komponens elkészítésénél. Előnyösen a poliol fázist egy keverő tartályban a kívánt adalékanyagokat, például habzásgátlókat, felületi feszültség-csökkentő hatóanyagokat, pEÍ beállítására szolgáló anyagokat, például ammóniát, tartalmazó vízzel összekeverjük. Amennyiben szükséges, bármilyen habzásgátló hatóanyag vagy hatóanyag kombináció alkalmazható, például szilikon vagy nemionos acetilén-diolok is alkalmazhatók, és - amennyiben a kívánt hatást elérjük - a hatóanyag választás az eljárásnak nem meghatározó jellemzője. A vizes keveréket szobahőmérsékleten készítjük el. Ehhez keverjük hozzá az amin fázist és így alakul ki a poliol/amin komponens egésze, melynek szilárdanyag-tartalma körülbelül 33-80 tömeg% közötti. Ha kívánatos, az amin fázis amin komponenseit egymást követően is betáplálhatjuk. A poliészter-poliol/amin komponenssel kapcsolatos különleges előny, hogy a poliol keveréket és az amin keveréket külön-külön előállítatjuk és szállíthatjuk. Az egyes fázisokat ezután megfelelő keverő helyen vízzel összeke verhetjük, tehát a végső keverék akár 50 tömeg%-át is kitevő víz szállítására nincs szükség.

A jelen találmány szerint alkalmazott szerves poliizocianát lehet alifás, cikloalifás vagy aromás poliizocianát vagy ezek keveréke. Az alifás és a cikloalifás poliizocianátok az előnyösek, mivel úgy találtuk, hogy ezek szelektív reakcióra képesek. A diizocianátok ugyancsak előnyösek, noha a többértéku poliizocianátokat használhatjuk helyettük, vagy a diizocianátokkal és/vagy monoizocianátokkal együtt. Ha többértéku poliizocianátokat alkalmazunk, valamennyi egyértéku izocianát is jelen lehet, hogy az átlagos értékuséget csökkentse, ugyanakkor az egyértéku izocianátok alkalmazása nem előnyös. Az alkalmas többértékű poliizocianátokra példaként megemlítjük az 1,2,4-benzol-triizocianátot és a polietilén-polifenil-izocianátot. A megfelelő monoizocianátok a ciklohexil-izocianát, a fenil-izocianát és a toluol-izocianát. Az alkalmas aromás diizocianátokra példa a 4,4’-difenil-metán-diizocianát, 1,3-fenilén-diizocianát, 1,4-fenilén-diizocianát és tolilén-diizocianát. Az alkalmas alifás diizocianátok közé tartoznak az egyenes szénláncú, alifás diizocianátok, például az 1,4-tetrametilén-diizocianát és az

1,6-hexametilén-diizocianát. Cikloalifás diizocianátok ugyancsak alkalmazhatók. Utóbbiakra példa az 1,4-ciklohexil-diizocianát, az izoforon-diizocianát, az oc-xilol-diizocianát és a 4,4-metilén-bisz(ciklohexil-izocianát). Helyettesített szerves poliizocianátok ugyancsak alkalmazhatók. A helyettesítők lehetnek nitro-, kloro-, alkoxi- vagy egyéb csoportok, melyek nem reagálnak a hidroxilcsoportokkal vagy az aktív hidrogénatomokkal, további feltétel, hogy a helyettesítők ne legyenek olyan helyzetben, hogy az izocianát csoport reakcióképességét csökkentsék.

Az előzőekben ismertetettek értelmében a tioizocianátok ugyancsak alkalmazhatók ugyanúgy, mint az izocianát és a tioizocianát csoportot tartalmazó vegyületek keverékei. Jelen találmányi leírásban és az igénypon • · tokban a „poliizocianát” és „diizocianát” kifejezéseken azokat a vegyületeket és adduktokat értjük, melyek tioizocianát csoportokat vagy izocianát csoportokat tartalmaznak, illetve az olyan vegyületeket és adduktokat, melyek mind izocianát, mind tioizocianát csoportokat tartalmaznak. Az adduktok körébe tartoznak az izocianurátok, az uretdionok, a karbodiimidek uretjei és a fünkciós izocianátok fölöslege mellett poliollal lejátszódó reakcóban képződő prepolimerek.

Különösen előnyös izocianát adduktok a hexametilén-diizocianát (HDI) alapú adduktok.

Ezeket a kétkomponensű rendszereket úgy állítjuk elő, hogy a poliol/amin komponens minden egyes aktív hidrogén ekvivalensére legalább 0,5 izocianát ekvivalenst számítva keveréket készítünk. A poliol/amin komponens minden egyes aktív hidrogén ekvivalensére előnyösen körülbelül 1,1-3 ekvivalens közötti izocianátot számítunk, különösen előnyös, ha a poliol/amin aktív hidrogén ekvivalensre 1,3-2 ekvivalens izocianátot alkalmazunk. Az alkalmazott izocianát mennyisége elegendő ahhoz, hogy az NCO-csoportok a poliol/amin fünkcióscsoportjaihoz képest feleslegben legyenek. Ilyen körülmények között az NCO-csoportok mennyisége elegendő ahhoz, hogy a poliuretán-polikarbamid szerkezetben a láncnövekedés és a térhálósodás maximális legyen.

A keverékből egy vizes, szerves oldószertől mentes poliuretán diszperzió keletkezik, melynek szilárdanyag-tartalma körülbelül 30-85 tömeg% közötti. A termékből kiváló, VOC-t nem tartalmazó védőbevonat alakítható ki csaknem bármilyen hordozón, például betonon, fán vagy fémen. Különösen előnyösen alkalmazható olyankor, ha a hordozó véletlenszerűen korrozív vegyszerekkel érintkezhet, vagy, ha kiemelkedő kopásállóságra van szükség. Olyankor is alkalmazható, ha nagyon esztétikus, különösen tartós védőbevonat kialakítására van szükség. Például a fokozott igénybevételt jelentő vízparti, vagy vízpart közeli alkalmazásoknál és olyan kémiai környezetben, ahol erőteljes napfény hatása alatti korrózióvédelemre van szükség, és a bevonat nem fakulhat, nem válhat le és nem pikkelyesedhet. További előnyös vonása a bevonatnak, hogy a felületi firkálásnak kiválóan ellenáll. 10 °C feletti hőmérsékleteken, tiszta és száraz felületekre alkalmazható, szappannal és vízzel tisztán tartható.

A kétkomponensű rendszer kémiai reakcióban köt meg, tehát nem függ a környező atmoszférától. A keverék további előnyös vonása, hogy vízzel gyengíthető. Amennyiben hígítjuk vagy gyengítjük, közönséges csapvizet használhatunk. A hígításnak vagy gyengítésnek nincs felső határa, a legjobb eredményt úgy érhetjük el, ha a gyengített keverék szilárdanyag-tartalma nem lesz kisebb, mint körülbelül 35 tömeg%.

A vizes poliol/amin keverék tartalmazhat bekevert színező hatóanyagokat, például pigmenteket, festékeket és színezékeket. Továbbá, más vizes alapú adalékanyagok is belekeverhetők, például terülésjavítók, tixotróp anyagok, karcolás- és kopásállóság-javító hatóanyagok vagy más anyagok, amelyek nincsnek kedvezőtlen hatással a vizes diszperzióra és annak bevonatképző és kötési tulajdonságaira a hordozó felületen.

1. példa

Savas poliészter-poliolt, nevezetesen egy hexán-diol-neopentilglikol-adipátot, melyet részlegesen reagáltattunk trimellitsav-anhidriddel, használunk. A poliészter-poliol karbonsav- és hidroxilcsoportokat egyaránt tartalmaz, átlagos molekulatömege pedig körülbelül 1500. Ennek a pokolnak az egyenértékű tömege körülbelül 1250, savértéke körülbelül 50, hidroxilcsoport száma körülbelül 66 és a hidroxil/sav funkciós csoportok aránya körülbelül 1,8 : 1,3. A poliol halvány, viaszos folyadék, melynek viszkozitása 25 °C-on körülbelül 28 Pa · s és 60 °C-on körülbelül 27 Pa · s. A leírásban a • « * · továbbiakban a savas poliészter-poliolt egyszerűen „poliol A” jellel azonosítjuk.

g poliol A-t 50 ml vízzel elegyítünk és egy 50/50 arányú poliol/víz keveréket állítunk elő. A keverékhez hozzáadunk körülbelül 6 g trietanol-amint, melynek ekvivalens tömege 149. Az ekvivalens sav : amin arány 1:1, hogy az amin mennyisége elegendő legyen a poliol savas funkciós csoportjainak semlegesítésére.

A poliol/amin keverékhez a hexametilén-diizocianát izocianurát trimerjét adjuk, a hozzáadott trimer mennyisége 40 g, szilárdanyag-tartalma 100 %, ekvivalens tömege körülbelül 181. A rendelkezésre álló, egyenértékűén kifejezett NCO mennyiség elegendő ahhoz, hogy az NCO/aktív hidrogén arány körülbelül 1,2 : 1 legyen. A kapott elegy egy vizes poliuretán diszperzió, melynek felhasználhatósági ideje több, mint 2 óra. Felületi bevonat kialakítása után a tapadásmentes száradás ideje körülbelül 5-7 óra, keménysége hozzávetőleg megfelel a HB ceruzakeménységnek. A környezeti körülmények között megkötött bevonat oldószer ellenállása körülbelül 300-500 MEK dörzsöléssel jellemezhető, vízzel szemben mutatott ellenállása - amennyiben vízbe merül - közepes. A bevonat 82 °C-ra melegítve kismértékben sárgul.

2. példa

Az 1. példa szerinti eljárást ismételjük meg, miként 4 g dietanol-amint (ekvivalens tömege 105) alkalmazva, hogy az ekvivalens sav/amin arány körülbelül 1 : 1 legyen. 48 g 1. példa szerinti izocianát trimert használunk, hogy az NCO/aktív hidrogén arányt körülbelül 1,5 : 1 értékre állítsuk be. Az egyéb körülmények az 1. példa szerinti körülményeknek felelnek meg. A kapott elegy vizes poliuretán diszperzió, melynek felhasználhatósági ideje több, mint 3 óra. Felületi bevonat kialakításánál a tapadásmentes felületi bevonat kialakulásának ideje körülbelül 6-8 óra és ceruzakeménysége ···· · · ·· ···· • · · · · · ·«· · · * az F keménységnek felel meg. Környezeti körülmények között lejátszódó kötést követően oldószer ellenállása körülbelül 300-500 MEK dörzsöléssel jellemezhető, és vízzel szemben mutatott ellenállása - amennyiben vízbe merül - közepes. A bevonat 82 °C-os melegítést követően is tiszta maradt.

3. példa

Az 1. példa szerinti eljárást ismételjük meg, miként 2 g 2-metil-l,5-diamino-pentán (MDP) (ekvivalens tömeg 58) alkalmazva, hogy az egyenértékű sav/amin arány körülbelül 1 : 1 legyen. 26 g 1. példa szerinti izocianát trimert alkalmazunk, hogy az NCO/aktív hidrogén arány körülbelül 1,5 : 1 értékű legyen, az egyéb körülmények ugyanakkor az 1. példa szerintivel azonosak. A kapott elegy egy vizes poliuretán diszperzió, melynek felhasználhatósági ideje rövidebb, mint 1 óra. Amikor felületi bevonatot alakítunk ki, a tapadásmentes száradáshoz szükséges idő körülbelül 4 óra és a kapott ceruzakeménység a H értéknek felel meg. Környezeti körülmények között lejátszódó kötésnél a kapott bevonat ellenállása több, mint 500 MEK dörzsölés, vízzel szemben mutatott ellenállása pedig - amennyiben vízbe merül - mérsékelt. A bevonat 82 °C-os melegítést követően is tiszta maradt.

4. példa

Az 1. példa szerinti eljárást ismételjük, miként 0,2 g 2-metil-l,5-diamino-pentánt (MDP) (ekvivalens tömeg 58) és 3,0 g, 28 tömeg%-os ammónium-hidroxidot (ekvivalens tömeg 17) alkalmazva, hogy az egyenértékű sav/amin arány körülbelül 0,7 : 1 legyen. 30 g 1. példa szerinti izocianát trimert használunk, hogy az NCO/aktív hidrogén arányt körülbelül

1,5 : 1 értékre állítsuk be. Az egyéb körülményeket az 1. példa szerinti körülményekkel azonosan tartjuk. A kapott elegy egy vizes poliuretán diszperzió, melynek felhasználhatósági ideje körülbelül 2 óra. Kialakított felületi bevonat tapadásmentes száradásához szükséges idő körülbelül 6 óra. A kapott ceruzakeménység körülbelül a HB keménységnek felel meg. Kör- •··· ·« · · ···· * ······ ··« «·· ·· · • · · · · * nyezeti körülmények között lejátszódó kötést követően a kapott bevonat oldószer ellenállása körülbelül 300-500 MEK dörzsöléssel jellemezhető, vízzel szemben mutatott ellenállása pedig - amennyiben vízbe merül - mérsékelt. A bevonat 82 °C-os melegítést követően is tiszta maradt.

5. példa

Az 1. példa szerinti eljárást követjük, valamint 2,8 g 2-amino-2-metil-propanolt (AMP) (ekvivalens tömeg 45) és 0,2 g 2-metil-l,5-diamino-pentánt (MDP) (ekvivalens tömeg 58) alkalmazunk, hogy a sav/amin arány körülbelül 0,6 : 1 legyen. 35 g 1. példa szerinti izocianát trimert használunk, hogy az NCO/aktiv hidrogén arányt körülbelül 1,5 : 1 értékre állítjuk be. Az egyéb körülményeket változatlanul tartjuk. A kapott elegy egy vizes poliuretán diszperzió, melynek felhasználhatósági ideje körülbelül 2-3 óra. A diszperzióból kialakított felületi bevonat tapadásmentes száradásához szükséges idő körülbelül 6 óra. A kapott ceruzakeménység a B keménységnek felel meg. Környezeti körülmények között lejátszódó kötést követően a kapott bevonat oldószer ellenállása körülbelül 300-500 MEK dörzsöléssel jellemezhető, vízzel szemben mutatott ellenállása pedig - amennyiben vízbe merül - jó. A bevonat 82 °C-os melegítést követően is tiszta maradt.

6. példa tömegrész Poliol A-ból, 25 tömegrész nem savas poliészter-poliolból (King K-Flex 188), melynek egyenértékű tömege 238, 1 tömegrész amin keverékből (Amin A), mely 50 tömegrész dietanol-aminból, 10 tömegrész MDP-ből és 40 tömegrész AMP-ből, valamint 1,3 tömegrész, 28 tömeg%-os ammónium-hidroxidból, 5 tömegrész trimetanol-propánból (TMP), 0,5 tömegrész polioxi-propilén-triaminból, melynek molekulatömege körülbelül 3000 (Jeffamine 3000) áll, továbbá 36,2 tömegrész vízből, 1 tömegrész UV-stabilizáló keverékből (CIBA TINUVIN 292 és 1130) és 1 tömegrész felületaktív anyag/habzásgátló elegyből (Byk 346 felületaktív « · · · · · < * · « · · • · · · · · • · · anyag, Deefo habzásgátló) vizes poliol keveréket készítünk. A keverék sav egyenértéke 0,023, amin egyenértéke 0,026, azaz a savas funkciót semlegesítő amin csekély fölöslegben van jelen, az aktív hidrogén egyenérték körülbelül 0,25.

tömegrész fenti poliol/amin keverékből és 28 tömegrész TiO₂-ből, valamint 16 tömegrész vízből és 1 tömegrész felületaktív anyag keverékből fehér pigmentet tartalmazó oldatot készítünk egy festékőrlő malomban.

Egy század rész fehér pigmentet tartalmazó poliol/amin keveréket ezután 50 tömegrész 1. példa szerinti izocianurát trimerrel egyesítünk, és egy olyan keveréket állítunk elő, melyben az NCO/aktív hidrogén arány körülbelül 2:1.

A diszperzió felhasználhatósági ideje körülbelül 3,5 óra. A diszperzióból készült felületi bevonat tapadásmentesre történő száradásának ideje körülbelül 4-5 óra. A légszáraz, megkötött bevonat 3H ceruzakeménységu. A környezeti körülmények között megkötött bevonat oldószer ellenállására több, mint 2000 MEK dörzsölés jellemző. 7 napos vízbe merítést követően is vízzel szemben való ellenállása kiváló. A bevonat 82 °C-os melegítést követően sem sárgul és gyorsított UV-stabilitás vizsgálat szerint felületi fényessége hosszú ideig fennmarad.

7. példa

100 tömegrész 6. példa szerinti pigmenttel adalékolt poliol/amin keveréket 45 tömegrész hexametilén-diizocianátból készült biuret trimerrel (Miles N3200) egyesítünk. Porlasztással felhordható bevonatot kapunk, melynek NCO/aktív hidrogén aránya körülbelül 2 : 1. A diszperzió felhasználhatósági ideje körülbelül 2,5 óra és körülbelül 4-5 óra szükséges ahhoz, hogy tapadásmentesre száradjon. A megkötött film tulajdonságai körülbelül megegyeznek a 6. példában ismertetett film tulajdonságaival.

• ·

8. példa tömegrész Poliol A-t, 25 tömegrész nem savas poliészter-poliolt (King K-Flex 165), melynek egyenértékű tömege 238, 1,5 tömegrész amin keveréket (Amin B), mely 30 tömeg% trietanol-aminból, 40 tömeg% MDP-ből és 30 tömeg% AMP-ből, továbbá 1,3 tömegrész, 28 tömeg%-os ammónium-hidroxidból, 5 tömegrész trimetilol-propánból (TMP) áll, és 36,18 tömegrész vizet, 1 tömegrész UV-stabilizátor keveréket (CIBA TINUVIN 292 és 1130) és 1 tömegrész folyásszabályzó adalékelegyet (3M FC-120 felületaktív anyag, Air Products DF574 habzásgátló) és 0,02 rész ón katalizátort [T12(DBTLD)J összekeverünk. A keverék sav egyenértéke 0,023, amin egyenértéke 0,03, ami azt jelenti, hogy a sav funkciós csoportokat semlegesítő amin fölöslegben van, és az aktív hidrogén egyenérték körülbelül 0,25.

Körülbelül 55 tömegrész fenti polil/amint és 28 tömegrész TiO₂-t, valamint 16 tömegrész vizet és 1 tömegrész felületaktív anyag keveréket öszszekeverve fehér, pigment-tartalmú oldatot készítünk.

Egy század résznyi, pigment-tartalmú poliol/amin keveréket ezt követően 50 tömegrész 1. példa szerinti izocianurát trimerrel egyesítünk. A kapott elegy NCO/aktív hidrogén aránya körülbelül 2:1.

A kapott diszperzió felhasználhatósági ideje körülbelül 2,5 óra. A diszperzióból keletkező bevonat körülbelül 5-7 óra alatt tapadásmentesen szárad. Keménysége 3-4 H ceruzakeménységnek felel meg. A környezeti körülmények között megkötött bevonat oldószer ellenállását több, mint 3000 MEK dörzsöléssel lehet jellemezni, 7 napon túl vízbe merítve vízzel szemben mutatott ellenállása kiváló. 82 °C-os melegítést követően a bevonat nem sárgul. Gyorsított UV-stabilitási vizsgálatok szerint felületi fényességét hosszú ideig megőrzi.

• · · · · ·«· ··· ·· ·

9. példa

26,4 tömegrész Poliol A, továbbá 13 tömegrész nem savas, aromás poliészter-diol, melynek egyenértékű tömege 140, és 1,5 tömegrész amin keverék (Amin C), mely 35 tömeg% trietanol-aminból, 10 tömeg% dietanol-aminból, 25 tömeg% 1,3-pentán-diaminból és 30 tömeg% AMP-ből, valamint 0,8 tömeg%, 28 tömeg%-os ammónium-hidroxidból és 11 tömeg% trimetilol-propánból (TMP), 4,4 tömegrész polioxi-propilén-triaminból, melynek molekulatömege körülbelül 3000 (Jeffamine 3000) áll, valamint 41,73 tömegrész víz, 1,15 tömegrész felületaktív anyag/habzásgátló elegy (Byk 364 felületaktív anyag, DF574) és 0,02 tömegrész ón katalizátor [T12(DBTDL)j összekeverésével vizes poliol keveréket állítunk elő. A keverék sav-egyenértéke 0,021, amin-egyenértéke 0,026, ami azt jelenti, hogy a sav/amin arány 0,4 : 1, azaz a savas funkciós csoportokat semlegesítő amin feleslegben van, az aktív hidrogén egyenérték pedig körülbelül 0,37.

Körülbelül 100 tömegrésznyi mennyiségű fenti poliol/amin keverékből összekeverünk 25 rész savas funkciós csoportokat tartalmazó akrilsav gyantával (Cook Chemical - Chempol 4301), 20 rész vízzel és 10 tömegrész fekete pigment diszperzióval (Huls 896 W/B), és egy festékmalomban fekete pigmentet tartalmazó oldatot készítünk.

Egy század résznyi pigmentet tartalmazó poliol/amin keverékhez ezután 50 tömegrész 1. példa szerinti izocianurát trimert adunk. A kapott termékben az NCO/aktív hidrogén arány körülbelül 2:1.

A diszperzió felhasználhatósági ideje körülbelül 1,25-2 óra. A diszperzióból készített felületi bevonat tapadásmentes száradásához szükséges idő körülbelül 4-5 óra. A bevonat ceruzakeménysége 3-4 H. A környezeti körülmények között megkötött bevonat oldószer ellenállására több, mint 2000 MEK dörzsölés jellemző. 7 napos vízbe merítést követően megálla• · pítható, hogy vízzel szemben mutatott ellenállása kiváló. A bevonat felületi fényességét kiválóan megtartja 82 °C-os melegítést követően is.

10. példa

Egy 2 liter térfogatú mechanikai keverővei, melegítő- és hűtőrendszerrel, valamint vízszeparátorral felszerelt reaktorba nitrogén atmoszféra alatt 100 g Ruco poliészter dióit töltünk, mely neopentilglikolt, hexándiolt és adipinsavat tartalmaz. Átlagos molekulatömege körülbelül 1000, hidroxil száma 65. A poliolt 66 °C-ra melegítjük keverés közben és 100 g dimetilol-propionsavat, valamint 0,5 g p-toluol-szulfonsav katalizátort adunk hozzá. A hőmérsékletet körülbelül 30 perc alatt 127 °C-ra emeljük és 10 percen át lassú nitrogénöblítés mellett ezen a hőmérsékleten tartjuk. Körülbelül 10-12 g vizet gyűjtünk össze egy hűtött csapdában. A reakcióelegyet 82 °C-ra hűtjük le és a termék savszámát meghatározzuk. Általában 10 g borostyánkősav-anhidridet adunk az elegyhez és addig melegítjük, míg a savszám körülbelül 45-50 értéket, az oxicsoport szám pedig körülbelül 60-as értéket ér el.

A 6. példában ismertetetthez hasonló poliol-amin keveréket állítunk elő. 30 g poliészter-diolt tartalmazó fenti dimetilol-propionsavat használunk a Poliol A helyett. Ezt 20 g alifás poliészter-poliollal (K-Flex 188), 1,5 g amin keverékkel, mely 34 tömeg% trietanol-aminból, 33 tömeg% DMP-ből és 33 tömeg% AMP-ből, továbbá 1,4 g, 28 tömeg%-os ammónium-hidroxidból, 8 g trimetilol-propánból áll és 37 g vízzel, 1 g UV-stabilizáló anyaggal (Tinuvin 292) és 1 g felületaktív anyag/habzásgátló eleggyel keverjük össze. A keverék sav egyenértéke 0,025, amin egyenértéke 0,045 és aktív hidrogén egyenértéke körülbelül 0,35.

100 tömegrész fenti poliol/amin keveréket és 80 tömegrész hexametilén-diizocianátból képzett izocianurát trimert egyesítve 1. példa szerinti tiszta bevonatot készítünk. Az NCO/aktív hidrogén egyenérték arány ···· · · · · • · · · · · • · · ··· · ♦ · • · * · · «

1,25 : 1. A kapott emulziót 80 tömegrész víz hozzáadásával gyengítjük, hogy kis viszkozitású diszperziót állítsunk elő, melynek szilárdanyag-tartalma körülbelül 54 tömeg%, és felhasználási ideje több, mint 2 óra. A diszperzióból fém felületen kialakított bevonat 4-6 órán belül tapadásmentesen szárad, és környezeti körülmények között körülbelül 5-7 nap alatt teljes mértékben megköt. A kapott film ceruzakeménysége H-2H. Ellenáll több, mint 500 MEK dörzsölésnek és színtelen marad a QUV és a 82 °C-os hevítési, öregítési vizsgálat során.

Noha fenti leírás a találmány előnyös megvalósítási módjait bemutatja, nyilvánvaló, hogy a szakterületen járatos szakember az eljárást módosíthatja és/vagy az egyes komponenseket helyettesítheti anélkül, hogy kilépne a találmány szerinti oltalmi körből, amit pontosan a csatolt igénypontokban fogalmazunk meg.

Claims (2)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Lényegében oldószermentes, vizes, kétkomponensű bevonat kialakítására alkalmas diszperzió készítmény, azzal jellemezve, hogy

   a) egy vizes fázist, mely áll

   1) egy poliol fázisból, mely tartalmazhat egy savtartalmú poliolt vagy egy savtartalmú poliolt tartalmazó poliol keveréket, ahol a poliol fázis átlagos hidroxilcsoport-értékűsége legalább 1,5 és a poliol fázis savszáma körülbelül 15-200 közötti; továbbá
2. 2) egy aminból vagy NCO-csoportokkal reagálni képes, aktív hidrogént tartalmazó aminok keverékéből, ahol az amin vagy az amin keverék átlagos aktív hidrogén-értékűsége legalább 1,5, mennyisége pedig legalább annyi, hogy a poliol savtartalmát lényegében semlegesíteni képes; és

   b) egy alifás poliizocianátot, egy cikloalifás poliizocianátot és aromás poliizocianátot, vagy ezek keverékét tartalmaz, és a készítményben az izocianát egyenértékeknek és az aminoknak, illetve poliolok összegzett aktív hidrogén egyenértékének aránya legalább 0,5 : 1.

   2. Az 1. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol lehet

   a) egy többértékű poliéter és egy többértékű karbonsav vagy karbonsavanhidrid reakciójának terméke;

   b) etilénesen telítetlen savak, etilénesen telítetlen alkoholok és etilénesen telítetlen észterek reakciójának terméke; és

   c) többértékű poliolok és többértékű karbonsavak vagy ezek anhidridjeinek reakcióterméke;

   9 · » · 9 · illetve fentiek keveréke.

   3. A 2. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a poliol fázis hidroxilcsoport-értékűsége legalább 2; az amin vagy az amin keverék átlagos aktív hidrogén-értékűsége legalább 2 és az NCO ekvivalensek, illetve az amin és a poliol összegzett aktív hidrogén ekvivalenseinek aránya legalább 1,1 : 1.

   4. A 3. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliészter-poliolból és egy többértékű poliol, illetve egy többértékű karbonsav vagy karbonsavanhidrid reakciótermékéből áll.

   5. A 4. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliészter poliolból és egy kétértékű poliolnak, egy háromértékű poliolnak és egy dikarbonsavnak, illetve anhidridjének reakciótermékéből áll.

   6. Egy 4. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliészter-poliolból és egy kétértékű poliol, egy dikarbonsav, egy trikarbonsav, illetve ezek anhidridje reakciójának termékéből áll.

   7. A 4. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliészter-poliolból és egy többértékű alkoholnak, egy dikarbonsavnak, illetve anhidridjének reakciótermékéből áll.

   8. A 4. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliészter-poliolból áll, és egy olyan komponensből, mely háromfázisú aromás sav molekularészt tartalmaz.

   ···· · · * · · » g » • · · · · · • ·· ·4« ·· 4 • · «· · · 4

   9. A 4. igénypont szerinti kétkomponensű készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliészter és komponensként egy karbonsav csoportot tartalmazó dióit tartalmaz.

   10. A 9. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a karbonsav csoportot tartalmazó diói egy α,α-dimetilol-alkánsav, melynek általános képlete:

   CH₂-OH

   R-C-COOH

   CH₂-OH mely általános képletben R jelentése 1-8 szénatomos alkilcsoport.

   11. A 3. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliéter-poliolból áll, illetve egy többértékű poliétemek és egy többértékű karbonsavnak vagy anhidridjének reakciótermékéből.

   12. A 3. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a savtartalmú poliol egy poliakrilát poliolból áll, továbbá etilénesen telítetlen savaknak, etilénesen telítetlen alkoholoknak és etilénesen telítetlen észtereknek a reakciótermékéből.

   13. A 2. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a poliol egy savtartalmú poliolt tartalmazó poliol keverék.

   14. A 13. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a poliol keverék a savtartalmú poliol komponens mellett legalább egy nem savas poliolt tartalmaz, mely lehet

   a) egy poliol monomer, nevezetesen diói, triói, nagyobb molekulatömegű, többértékű alkohol, oxialkohol vagy ezek keveréke;

   ··· «I » · · »

   b) poliol polimer, mely lehet poliészter-poliol, poliéter-poliol, poliamid-poliol, poliészteramid-poliol, polikaprolakton-poliol, poliolok akrilsavas interpolimerje, illetve ezek keveréke és

   c) poliol monomerek és polimerek keveréke.

   15. A 14. igénypont szerinti készítmény, mely legalább egy poliol monomert tartalmaz, mely lehet diói, triói, nagyobb molekulatömegű, többértékű alkohol, oxialkohol és ezek keveréke.

   16. A 15. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol monomer lehet triói, így trimetilol-propán, trimetilol-etán és glicerin.

   17. A 16. igénypont szerinti készítmény, melyben a triói trimetilol-propán.

   18. A 14. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer lehet poliészter-poliol, poliéter-poliol, poliamid-poliol, poliészteramid-poliol, polikaprolakton-poliol, poliolok akrilsavas interpolimerje és ezek keveréke.

   19. A 18. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer poliészter-poliol.

   20. A 18. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer poliéter-poliol.

   21. A 18. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer poliamid-poliol.

   22. A 18. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer poliészteramid-poliol.

   23. A 18. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer egy polikaprolakton-poliol.

   24. A 18. igénypont szerinti készítmény, melyben a poliol polimer egy poliol akrilsavas interpolimerje.

   28. A 3. igénypont szerinti készítmény, melyben az amin vagy az amin keverék lehet ammónia, elsőrendű és másodrendű alifás, cikloalifás és ···· aromás amin, harmadrendű alifás amin, alkanol-amin, dialkanol-amin, trialkanol-amin, poliamin, így alifás, aliciklikus és aromás diamin, triamin és tetramin; oxialkilén-amin, poli(alkilén)-diamin és poli(oxi-alkilén)-triamin.

   29. A 14. igénypont szerinti készítmény, ahol aminként vagy amin keverékként ammóniát, elsőrendű és másodrendű alifás, cikloalifás és aromás amint; harmadrendű alifás amint; alkanol-amint, dialkanol-amint, trialkanol-amint; poliamint, így alifás, aliciklikus és aromás diamint, triamint és tetramint; oxialkilén-amint, poli(alkilén)-diamint és poli(oxi-alkilén)-triamint használunk.