WO2010009993A1 - Polyurethane dispersion containing an alkanolamine - Google Patents

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WO2010009993A1
WO2010009993A1 PCT/EP2009/058885 EP2009058885W WO2010009993A1 WO 2010009993 A1 WO2010009993 A1 WO 2010009993A1 EP 2009058885 W EP2009058885 W EP 2009058885W WO 2010009993 A1 WO2010009993 A1 WO 2010009993A1
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mol
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alkanolamine
polyurethane dispersion
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PCT/EP2009/058885
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Gerd BÜLOW
Manfred Dargatz
Karl Häberle
Maria Teresa Hechavarria Fonseca
Michael Jahn
Darijo Mijolovic
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Basf Se
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    • C08G18/755Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic containing only one cycloaliphatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the cycloaliphatic ring by means of an aliphatic group containing one isocyanate or isothiocyanate group linked to the cycloaliphatic ring by means of an aliphatic group having a primary carbon atom next to the isocyanate or isothiocyanate group and at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to a secondary carbon atom of the cycloaliphatic ring, e.g. isophorone diisocyanate

Definitions

  • the invention relates to an aqueous polyurethane dispersion containing an alkanolamine of the formula I.
  • R 1 and R 2 are a C 1 to C 4 alkyl group
  • R 3 is a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group
  • R 4 and R 5 are each independently a C 1 to C 4 alkyl group.
  • Amines especially tertiary amines, are used in aqueous polyurethane dispersions especially as neutralizing agents and dispersants.
  • Polyurethane dispersions are used in particular as binders for coating compositions, sealants or adhesives.
  • alkanolamines are also described in G. N. Robinson, Proc. 3rd Intern. Congress on Paints, Vol. 1, 212 - 223, Sao Paulo 1993 and, moreover, have special significance as commercial products.
  • Suitable alkanolamines are also described in EP-A-1 362 897.
  • WO 2006/016991 and WO 2005/055720 disclose the use of alkanolamines as a biocide for aqueous systems.
  • the coatings, seals, impregnating compositions or bonds produced should have the best possible performance properties, in particular very good mechanical properties such as elasticity and hardness, but also the resistance to solvents and in particular water are desired in general.
  • the resistance to water is often problematic especially for aqueous coating compositions, sealants and impregnating compounds or adhesives, since the binders and / or pigments used are generally water-soluble or water-dispersible prior to their use. Insufficient water resistance often leads to turbidity of the resulting coating, bonding or sealing, also called whitening.
  • the object of the present invention therefore, were coating compositions, sealing and impregnating compositions or adhesives based on polyurethane dispersions which contain alkanolamines having a good neutralizing and / or dispersing action; the performance properties, the solvent and in particular the water resistance of the resulting coatings, seals or bonds should be as good as possible.
  • polyurethane dispersions according to the invention comprise an alkanolamine of the above formula I.
  • R 1 and R 2 are a C 1 to C 4 alkyl group.
  • the alkyl group is a methyl group, i. R1 and R2 represent a methyl group.
  • a most preferred compound is therefore N, N-dimethyl-1-amino-2-methyl-2-propanol (R1 and R2 methyl).
  • alkanolamines are obtainable in a known manner by reacting amines with epoxides of the formula
  • the polyurethane dispersions contain the alkanolamine preferably in an amount of 0.05 to 10 wt .-%, based on the dispersed polyurethane.
  • the minimum amount of alkanolamine is at least 0.1 wt .-%, most preferably at least 0.2 wt .-%.
  • the maximum amount is preferably 7% by weight, in particular 5% by weight. All percentages are based on the polyurethane.
  • the aqueous polyurethane dispersion preferably contains a polyurethane composed of
  • bi 10 to 100 mol%, based on the total amount of diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000, and
  • diisocyanates X NCO 2
  • X is an aliphatic hydrocarbon radical having 4 to 12 carbon atoms, a cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 6 to 15 carbon atoms or an araliphatic hydrocarbon radical having 7 to 15 carbon atoms
  • diisocyanates are tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diiso- cyanate, 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-diisocyanatotoluen
  • Such diisocyanates are available commercially.
  • mixtures of these isocyanates are the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanato-diphenylmethane; in particular, the mixture of 80 mol% of 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% of 2,6-diisocyanatotoluene is suitable.
  • 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 the aliphatic to aromatic isocyanates being 4: 1 to 1: 4 is.
  • polyurethanes can be used as compounds in addition to the aforementioned also isocyanates, in addition to the free isocyanate groups further blocked isocyanate groups, e.g. Wear uretdione groups.
  • suitable diols (b) are primarily higher molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5,000, preferably about 1,000 to 3,000, g / mol.
  • the diols (b1) are, in particular, polyesterpolyols which are known, for example, from Ullmanns Encyklopadie der ischen Chemie, 4th Edition, Volume 19, pages 62 to 65. 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.
  • the polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and may optionally be substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated. Examples which may be mentioned are: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acids.
  • dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2) y - COOH, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, for example succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid.
  • polyhydric alcohols e.g. 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, Neopentylglycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1,3-diol, methylpentanediols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, Dibutylene glycol and polybutylene glycols into consideration.
  • Ethylene glycol propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, butane-1, 3-diol, butene-1, 4-diol, butyne
  • 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 e.g. by reaction of phosgene with an excess of the mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols, into consideration.
  • lactone-based polyesterdiols which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably hydroxyl-terminated addition products of lactones to suitable difunctional starter molecules.
  • Suitable lactones are preferably those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2) ⁇ -COOH, where z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit by a C 1 to C 4 alkyl radical may be substituted. Examples are e-caprolactone, ß-propiolactone, gamma-butyrolactone and / or methyl epsilon-caprolactone and mixtures thereof.
  • Suitable starter components are e.g.
  • polyesterpolyols the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as the synthesis component for the polyesterpolyols.
  • the corresponding polymers of epsilon-caprolactone are particularly preferred.
  • Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters for the preparation of the lactone polymers.
  • the polymers of lactones it is also possible to use the corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones.
  • 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, for example in the presence of BF 3 or by addition of these compounds, optionally in admixture or in succession, to starting components having reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines.
  • starting components having reactive hydrogen atoms such as alcohols or amines.
  • BF 3 BF 3
  • tetrahydrofuran such as styrene oxide
  • styrene oxide or epichlorohydrin such as alcohols or amines.
  • starting components having reactive hydrogen atoms such as alcohols or amines.
  • BF 3 BF 3
  • polyhydroxyolefins preferably those having 2 terminal hydroxyl groups, for example a, -w-dihydroxypolybutadiene, a, -w-Dihydroxypolymethacrylester or a, -w-Dihydroxypolyacrylester as monomers (c1).
  • Such compounds are known, for example, from EP-A 0622378.
  • 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, the unbranched diols having 2 to 12 carbon atoms and an even number of carbon atoms and pentane-1, 5-diol and neopentyl glycol to be favoured.
  • 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, particularly 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 Ie carry constructed.
  • the term "hydrophilic groups or potentially hydrophilic groups” is abbreviated to "(potentially) hydrophilic groups”. The (potentially) hydrophilic groups react much more slowly with isocyanates than the functional groups of the monomers which serve to build up the polymer main chain.
  • the 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 100, preferably 10 to 80, ethylene oxide repeat units.
  • the content of polyethylene oxide units is generally 0 to 10, preferably 0 to 6 wt .-%, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e).
  • Preferred monomers with 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.
  • diisocyanates and processes for their preparation are given in the patents US-A 3,905,929 and US-A 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 cationic groups such as ammonium groups, in particular protonated tertiary amino groups or quaternary ammonium groups.
  • ionic hydrophilic groups are, above all, those which can be converted by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions into the above-mentioned ionic hydrophilic groups, e.g. Carboxylic acid groups or tertiary amino groups.
  • cationic monomers (c) especially monomers having tertiary amino groups are of particular practical importance, for example: tris (hydroxyalkyl) amines, N, N'-bis (hydroxyalkyl) alkylamines, N-hydroxyalkyl-dialkylamines , Tris- (aminoalkyl) -amines, N, N'-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.
  • polyethers having tertiary nitrogen atoms and having preferably two terminal hydroxyl groups are used. by the alkoxylation of two amine-containing hydrogen atoms, e.g. Methylamine, aniline or N, N'-dimethylhydrazine, in a conventional manner are accessible, into consideration.
  • Such polyethers generally have a molecular weight between 500 and 6000 g / mol.
  • tertiary amines are either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic see acids or converted by reaction with suitable quaternizing agents such as d- to C ⁇ -alkyl halides or benzyl halides, eg bromides or chlorides, in the ammonium salts.
  • acids preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic see acids
  • suitable quaternizing agents such as d- to C ⁇ -alkyl halides or benzyl halides, eg bromides or chlorides, in 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 dihydroxyalkyls, especially those having 3 to 10 carbon atoms, as are also described in US Pat. No. 3,412,054. In particular, compounds of the general formula (ci)
  • R 1 and R 2 are a C to C4 alkanediyl unit and R 3 is a C to C 4 - represents alkyl moiety and especially of dimethylolpropionic acid (DMPA) are preferred.
  • DMPA dimethylolpropionic acid
  • dihydroxysulfonic acids and dihydroxyphosphonic acids such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid.
  • Suitable monomers (c) with isocyanate-reactive amino groups are amino carboxylic 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 into consideration.
  • R 4 and R 5 independently represent a C to C ⁇ alkanediyl unit, preferably ethylene, and X represents COOH or SO 3 H.
  • Particularly preferred compounds of the formula (C2) are N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanecarboxylic acid and also N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid or the corresponding alkali metal salts, Na being particularly preferred as the counterion.
  • the sulfonate or carboxylate groups are particularly preferably present in the form of their salts with an alkali metal ion or an ammonium ion as the counterion.
  • particularly preferred polyurethane dispersions are those in which the polyurethane has a content of carboxylic acid groups, in particular by selecting appropriate compounds (d) according to the above formula, most preferably by the concomitant use of DMPA.
  • Alcohols of a higher valence than 2 which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are known, for example. Trimethylolpropane, glycerine or sugar.
  • 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, e.g. 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. This is often necessary when aqueous dispersions of crosslinked polyurethanes or high molecular weight polyurethanes are used. wishes to be. In such cases, the procedure is to prepare prepolymers with isocyanate groups, to rapidly disperse them in water and then to chain extend or crosslink them by adding compounds containing several isocyanate-reactive amino groups.
  • Amines suitable for this purpose are generally polyfunctional amines of the molecular weight range from 32 to 500 g / mol, preferably from 60 to 300 g / mol, which contain at least two amino groups selected from the group of primary and secondary amino groups.
  • diamines such as diaminoethane, diamino propanes, diaminobutanes, diaminohexanes, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine, IPDA), 4,4'-diaminodicyclo - hexylmethane, 1, 4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylenetriamine or 1, 8-diamino-4-aminomethyloctan.
  • the amines may also be in blocked form, e.g. in the form of the corresponding ketimines (see, for example, CA-A 1 129 128), ketazines (see, for example, US-A 4,269,748) or amine salts (see US-A 4,292,226).
  • oxazolidines as used for example in US Pat. No. 4,192,937, are blocked polyamines which can be used for the preparation of the polyurethanes according to the invention for chain extension of the prepolymers. When using such capped polyamines they are generally mixed with the prepolymers in the absence of water and this mixture is then mixed with the dispersion water or a part of the dispersion water, so that the corresponding polyamines are hydrolytically released.
  • 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 having at least 2 isocyanate-reactive amino groups as monomers (d).
  • Alcohols of a higher valence than 2 which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are known, for example. Trimethylolpropane, glycerine or sugar.
  • 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, monohydric alcohols and monoprimary and secondary amines. In general, their share 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 make possible the dispersion or crosslinking or further polymer-analogous reaction of the polyurethane.
  • Suitable for this purpose are monomers such as isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate (TMI) and esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate.
  • TMI isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate
  • esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate.
  • 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 is carried out at reaction temperatures of 20 to 18O 0 C, preferably 50 to 15O 0 C under atmospheric pressure or under autogenous pressure.
  • the required reaction times are 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.
  • Rlickkessel come into consideration as polymerization, especially when provided by the concomitant use of solvents for a low viscosity and good heat dissipation.
  • Preferred solvents are immiscible with water indefinitely, have a boiling point at atmospheric pressure of 40 to 100 0 C and do not react or only slowly with the monomers.
  • the dispersions are prepared by one of the following methods:
  • C 0-boiling solvent is removed from the components (a) to (c) an ionic ULTRASONIC polyurethane in a solvent miscible with water and at normal pressure under 100th Add enough water to form a dispersion in which water is the coherent phase.
  • the "prepolymer mixing process” differs from the acetone process in that it does not produce a fully reacted (potentially) ionic polyurethane, but first a prepolymer bearing 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 then optionally crosslinked by reaction of the isocyanate groups with amines carrying more than 2 isocyanate-reactive amino groups, or chain-extended with amines bearing 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.
  • the dispersions preferably have a solvent content of less than 10% by weight and are particularly preferably free from solvents.
  • 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 m Pas (measured at a temperature of 2O 0 C and a shear rate of 250 S " 1 ).
  • the polyurethane in a preferred embodiment contains hydrophilic groups, in particular those selected from carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups and carboxamide groups.
  • the content of these hydrophilic groups is in particular 0.001 to 0.5 mol per 100 g of polymer.
  • the content is preferably at least 0.005 mol, particularly preferably at least 0.008 mol and not more than 0.2 mol, in particular not more than 0.1 mol, very particularly preferably not more than 0.05 or 0.03 mol per 100 g / polymer.
  • Particularly preferably, at least 20 mol%, particularly preferably at least 50 mol% of the total molar amount of these groups are carboxyl groups.
  • Carboxyl groups are understood as meaning both carboxylic acid groups and their salts.
  • polyurethane dispersions according to the invention can be used in particular as a coating composition, sealant, impregnating composition or adhesive.
  • the coating compositions, sealants, impregnating compounds or adhesives may contain, in addition to the alkanolamine and the polyurethane dispersion, further constituents. However, they can also consist solely of the alkanolamine and the aqueous polyurethane dispersion.
  • Adhesives in particular pressure-sensitive adhesives, can e.g. Fillers, colorants, leveling agents, thickeners or tackifiers (tackifying resins)
  • Tackifiers are, for example, natural resins, such as rosin resins and their derivatives resulting from disproportionation or isomerization, polymerization, dimerization, hydrogenation, which can be used in their salt form (with, for example, mono- or polyhydric Alcohols used for esterification may be monohydric or polyhydric, for example, methanol, ethanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2,3-propanethiol, pentaerythritol.
  • Sealants may in particular contain fillers. Furthermore, they contain aids to increase the stability, e.g. Thickener to increase the viscosity.
  • Particularly suitable coating compositions are coating materials which contain pigments and / or fillers. Examples of these are in particular plasters and paint compounds, both for the interior and for outdoor applications. Particularly preferred are coating compositions for outdoor applications. In particular, coating compositions or impregnating compositions for textiles and in particular leather are also considered.
  • pigments in particular inorganic, particulate pigments may be mentioned.
  • White pigments such as titanium dioxide, preferably in the rutile form, barium sulfate or zinc oxide, or color pigments such as iron oxides, carbon black, luminescent pigments, zinc yellow, zinc green or ultramarine.
  • Fillers which may be mentioned in particular inorganic, particulate fillers. Suitable examples are aluminosilicates, such as feldspars, silicates, such as kaolin, talc, Mica, wollastonite, magnesite, alkaline earth carbonates such as calcium carbonate, for example in the form of calcite or chalk, magnesium carbonate, dolomite, alkaline earth sulfates such as calcium sulfate, silica, Plastorit®, etc.
  • the fillers may be used singly or in admixture.
  • the coating compositions preferably contain 10 to 1000 parts by weight of pigments, fillers or mixtures of pigments and fillers per 100 parts by weight of binder.
  • they particularly preferably contain from 300 to 800 parts by weight and as gloss coating 10 to 100 parts by weight of pigments, fillers or mixtures of pigments and fillers per 100 parts by weight of binder.
  • compositions which may be contained in the coating compositions are e.g. Antifreeze, leveling agent and thickener.
  • polyurethane dispersions or coating compositions, sealants, impregnating compositions or adhesives of the invention can be processed by conventional methods, or be used in the usual way as an adhesive sealant, impregnating or coating material.
  • the composition is applied to the desired substrate or surface to be coated, and then the solvent is removed, e.g. by drying at ambient temperature or at elevated temperatures.
  • the above alkanolamines of the formula I are very suitable as neutralizing and / or dispersing agents in the polyurethane dispersions. They have a similar base strength as AMP (other amines have lower base strength and are therefore needed in larger amounts to adjust the pH).
  • the compositions according to the invention may be completely or partially neutralized with the alkanolamine;
  • the pH of the compositions may be in particular 5 to 9.
  • the performance properties, the solvents, chemicals and in particular the water resistance of the resulting coatings, seals, impregnations or bonds are very good, also in comparison to the AMP or DMAMP. A blushing is not or hardly observed in the compositions of the invention.
  • Example 2 In a stirred flask with thermometer and reflux condenser, 500 g (0.25 mol) of a polyester of OH number 56 from hexanediol-1,6-neopentyl glycol and adipic acid, 20.1 g (0.15 mol) DMPA and 120 g Heated acetone to 50 0 C. To this was added 87.4 g (0.52 mol) of HDI and heated to 67 ° C. After 240 minutes, it was diluted with 580 g of acetone and cooled to 32 ° C. The NCO content of the solution was determined to be 0.78% (calculated: 0.77%). To the solution was added 14.75 g (0.126 mol) of Al.
  • Example 4 In a stirred flask with thermometer and reflux condenser, 400 g (0.20 mol) of a polyester of OH number 56 from hexanediol-1,6-neopentylglycol and adipic acid, 20.1 g (0.15 mol) of DMPA and 150 g acetone heated to 50 0 C. To this was added 12.6 g (0.67 mol) of HDI and heated to 67 ° C. After 240 minutes, it was diluted with 550 g of acetone and cooled to 25 ° C. The NCO content of the solution was determined to be 2.20% (calculated: 2.18%).
  • Example 1 was repeated except that 10.1 g (0.10 mol) of TEA were used instead of A1.
  • Example 2 was repeated except that 12.7 g (0.126 mol) of TEA were used instead of A1. Comparative Example V4
  • Example 1 was repeated except that 14.7 g (0.10 mol) of DMEA were used in place of the A1.
  • films of about 1 mm thickness were cast and stored for 48 hours at room temperature.

Abstract

The invention relates to an aqueous polyurethane dispersion containing an alkanolamine of the formula (I), where R1 and R2 are a C1 to C4 alkyl group, R3 is a hydrogen atom or a C1 to C4 alkyl group, and R4 and R5 are a C1 to C4 alkyl group independently of each other.

Description

Polyurethandispersion, enthaltend ein Alkanolamin Polyurethane dispersion containing an alkanolamine
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine wässrige Polyurethandispersion, enthaltend ein Alkanolamin der Formel IThe invention relates to an aqueous polyurethane dispersion containing an alkanolamine of the formula I.
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wobei R1 und R2 für eine C1 bis C4 Alkylgruppe, R3 für ein Wasserstoffatomatom oder eine C1 bis C4 Alkylgruppe und R4 und R5 unabhängig voneinander für eine C1 bis C4 Alkylgruppe stehen.wherein R 1 and R 2 are a C 1 to C 4 alkyl group, R 3 is a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group, and R 4 and R 5 are each independently a C 1 to C 4 alkyl group.
Amine, insbesondere tertiäre Amine, werden in wässrigen Polyurethandispersionen insbesondere als Neutralisierungsmittel und Dispergiermittel verwendet. Polyurethan- dispersionen werden insbesondere als Bindemittel für Beschichtungsmassen, Dichtungsmassen oder Klebstoffe verwendet.Amines, especially tertiary amines, are used in aqueous polyurethane dispersions especially as neutralizing agents and dispersants. Polyurethane dispersions are used in particular as binders for coating compositions, sealants or adhesives.
In Encyclopedia of Chemical Technology, Volume 2, 1992, Seiten 1 bis 34 werden eine Vielzahl von geeigneten Alkanolaminen beschrieben. Von besonderer Bedeutung ist 2- Amino-2-methyl-1-propanol (AMP) oder die entsprechende dimethylierte Verbindung 2- dimethylamino -2-methyl-1-propanol (DMAMP), welche auch bei G. N. Robinson, Proc. 3rd Intern. Congress on Paints, Band 1 , 212 - 223, Sao Paulo 1993 genannt werden und im Übrigen auch als Handelsprodukte besondere Bedeutung haben. Geeignete Alkanolamine sind auch in EP-A-1 362 897 beschrieben. Aus WO 2006/016991 und WO 2005/055720 ist die Verwendung von Alkanolaminen als Biozid für wässrige Systeme bekannt.Encyclopedia of Chemical Technology, Volume 2, 1992, pages 1 to 34 describes a variety of suitable alkanolamines. Of particular importance is 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) or the corresponding dimethylated compound 2-dimethylamino-2-methyl-1-propanol (DMAMP), which is also described in G. N. Robinson, Proc. 3rd Intern. Congress on Paints, Vol. 1, 212 - 223, Sao Paulo 1993 and, moreover, have special significance as commercial products. Suitable alkanolamines are also described in EP-A-1 362 897. WO 2006/016991 and WO 2005/055720 disclose the use of alkanolamines as a biocide for aqueous systems.
Die hergestellten Beschichtungen, Abdichtungen, Imprägnierungsmassen oder Verklebungen sollen möglichst gute anwendungstechnische Eigenschaften haben, insbeson- dere sind im allgemeinen sehr gute mechanische Eigenschaften wie Elastizität und Härte, aber auch die Beständigkeiten gegen Lösemittel und insbesondere Wasser gewünscht. Die Beständigkeit gegen Wasser ist gerade für wässrige Beschichtungsmassen, Dichtungs- und Imprägnierungsmassen oder Klebstoffe häufig problematisch, da die verwendeten Bindemittel und/oder Pigmente vor ihrer Verwendung im Allgemeinen wasserlöslich oder wasserdispergierbar sind. Eine ungenügende Wasserfestigkeit führt häufig zu einer Trübung der erhaltenen Beschichtung, Verklebung oder Abdichtung, auch Weißanlaufen bzw. whitening genannt. Des Weiteren ist wichtig, insbesondere im Falle von Beschichtungen und Imprägnierungen, dass sich die verwendeten Massen unter dem Einfluss von erhöhter Temperatur nicht verfärben.The coatings, seals, impregnating compositions or bonds produced should have the best possible performance properties, in particular very good mechanical properties such as elasticity and hardness, but also the resistance to solvents and in particular water are desired in general. The resistance to water is often problematic especially for aqueous coating compositions, sealants and impregnating compounds or adhesives, since the binders and / or pigments used are generally water-soluble or water-dispersible prior to their use. Insufficient water resistance often leads to turbidity of the resulting coating, bonding or sealing, also called whitening. Furthermore, it is important, especially in the case of coatings and impregnations, that the masses used do not discolor under the influence of elevated temperature.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung waren daher Beschichtungsmassen, Dichtungsund Imprägnierungsmassen oder Klebstoffe auf Basis von Polyurethandispersionen, welche Alkanolamine mit einer guten Neutralisierungs- und/oder Dispergierungswir- kung enthalten; die anwendungstechnischen Eigenschaften, die Lösemittel- und insbesondere die Wasserbeständigkeit der erhaltenen Beschichtungen, Abdichtungen oder Verklebungen sollen möglichst gut sein.The object of the present invention, therefore, were coating compositions, sealing and impregnating compositions or adhesives based on polyurethane dispersions which contain alkanolamines having a good neutralizing and / or dispersing action; the performance properties, the solvent and in particular the water resistance of the resulting coatings, seals or bonds should be as good as possible.
Demgemäß wurden die eingangs definierten Polyurethandispersionen und Zusammensetzungen gefunden; gefunden wurden auch Beschichtungsmassen, Dichtungsmassen, Imprägnierungsmassen oder Klebstoffe, welche die eingangs definierten Po- lyurethandispersionen enthalten.Accordingly, the polyurethane dispersions and compositions defined above were found; Coating compositions, sealants, impregnating compounds or adhesives containing the polyurethane dispersions defined at the outset have also been found.
Die erfindungsgemäßen Polyurethandispersionen enthalten ein Alkanolamin der obigen Formel I.The polyurethane dispersions according to the invention comprise an alkanolamine of the above formula I.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein Alkanolamin der Formel Il (R3= Wasserstoff, R4= Methyl und R5 = Methyl):In a preferred embodiment, it is an alkanolamine of the formula II (R3 = hydrogen, R4 = methyl and R5 = methyl):
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In einer bevorzugten Ausführungsform stehen R1 und R2 für eine C1 bis C4 Alkyl- gruppe.In a preferred embodiment, R 1 and R 2 are a C 1 to C 4 alkyl group.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Alkylgruppe um eine Methylgruppe, d.h. R1 und R2 stehen für eine Methylgruppe.Most preferably, the alkyl group is a methyl group, i. R1 and R2 represent a methyl group.
Eine ganz besonders bevorzugte Verbindung ist daher N,N-Dimethyl-1-amino-2- methyl-2-propanol (R1 und R2 Methyl).A most preferred compound is therefore N, N-dimethyl-1-amino-2-methyl-2-propanol (R1 and R2 methyl).
Die Alkanolamine sind in bekannter Weise erhältlich durch Umsetzung von Aminen mit Epoxiden der FormelThe alkanolamines are obtainable in a known manner by reacting amines with epoxides of the formula
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Die Polyurethandispersionen enthalten das Alkanolamin vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das dispergierte Polyurethan.
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The polyurethane dispersions contain the alkanolamine preferably in an amount of 0.05 to 10 wt .-%, based on the dispersed polyurethane.
Besonders bevorzugt beträgt die Mindestmenge an Alkanolamin mindestens 0,1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-%. Bevorzugt beträgt die maximale Menge 7 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-%. Alle Prozentangaben sind dabei auf das Polyurethan bezogen.Particularly preferably, the minimum amount of alkanolamine is at least 0.1 wt .-%, most preferably at least 0.2 wt .-%. The maximum amount is preferably 7% by weight, in particular 5% by weight. All percentages are based on the polyurethane.
Die wässrige Polyurethandispersion enthält vorzugsweise ein Polyurethan, aufgebaut ausThe aqueous polyurethane dispersion preferably contains a polyurethane composed of
a) Diisocyanaten,a) diisocyanates,
b) Diolen, von denenb) Diols, of which
bi) 10 bis 100 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 aufweisen, undbi) 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 Molekularge- wicht 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 Isocyanatgruppe oder wenigstens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Gruppe, die darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine poten- tiell hydrophile Gruppe tragen, wodurch die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane bewirkt wird,c) monomers which are different from the monomers (a) and (b) and have at least one isocyanate group or at least one isocyanate-reactive group which moreover carry at least one hydrophilic group or a potentially hydrophilic group, thereby causing the water-dispersibility of the polyurethanes,
d) gegebenenfalls weiteren von den Monomeren (a) bis (c) verschiedenen mehrwertigen Verbindungen mit reaktiven Gruppen, bei denen es sich um alkoholi- sehe Hydroxylgruppen, primäre oder sekundäre Aminogruppen oder Isocyanatgruppen handelt undd) optionally other than the monomers (a) to (c) different polyvalent compounds having reactive groups which are alcoholic see 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.
Insbesondere zu nennen sind als Monomere (a) Diisocyanate X(NCO)2, wobei X für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen cyclo- aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele derartiger Diisocyanate sind Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiiso- cyanat, Dodecamethylendiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatocyclohexan, 1-lsocyanato-3,5,5- trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,2-Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)- propan, Trimethylhexandiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatobenzol, 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan, 2,4'-Diisocyanato-diphenyl- methan, p-Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), die Isomeren des Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methans (HMDI) wie das trans/trans-, das cis/cis- und das cis/trans-lsomere sowie aus diesen Verbindungen bestehende Gemische.Particular mention may be made as monomers (a) diisocyanates X (NCO) 2, wherein X is an aliphatic hydrocarbon radical having 4 to 12 carbon atoms, a 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 diiso- cyanate, 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'-diisocyanato-diphenylmethane, 2,4'-diisocyanato-diphenylmethane, p-xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), the isomers of bis- (4- isocyanatocyclohexyl) methane (HMDI) such as the trans / trans, the cis / cis and the cis / trans isomers and mixtures of these compounds.
Derartige Diisocyanate sind im Handel erhältlich.Such diisocyanates are available commercially.
Als Gemische dieser Isocyanate sind besonders die Mischungen der jeweiligen Strukturisomeren von Diisocyanatotoluol und Diisocyanato-diphenylmethan von Bedeutung, insbesondere ist die Mischung aus 80 mol-% 2,4-Diisocyanatotoluol und 20 mol-% 2,6-Diisocyanatotoluol geeignet. Weiterhin sind die Mischungen von aromatischen Iso- cyanaten 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.Particularly suitable mixtures of these isocyanates are the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanato-diphenylmethane; in particular, the mixture of 80 mol% of 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% of 2,6-diisocyanatotoluene is suitable. Furthermore, the mixtures of aromatic isocyanates, such as 2,4-diisocyanatotoluene and / or 2,6-diisocyanatotoluene with aliphatic or cycloaliphatic isocyanates, such as hexamethylene diisocyanate or IPDI, are particularly advantageous, the preferred mixing ratio of the aliphatic to aromatic isocyanates being 4: 1 to 1: 4 is.
Zum Aufbau der Polyurethane kann man als Verbindungen außer den vorgenannten auch Isocyanate einsetzen, die neben den freien Isocyanatgruppen weitere verkappte Isocyanatgruppen, z.B. Uretdiongruppen tragen.For the construction of the polyurethanes can be used as compounds in addition to the aforementioned also isocyanates, in addition to the free isocyanate groups further blocked isocyanate groups, e.g. Wear uretdione groups.
Im Hinblick auf gute Filmbildung und Elastizität kommen als Diole (b) vornehmlich hö- hermolekulare Diole (b1 ) in Betracht, die ein Molekulargewicht von etwa 500 bis 5000, vorzugsweise von etwa 1000 bis 3000 g/mol haben.With regard to good film formation and elasticity, suitable diols (b) are primarily higher molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5,000, preferably about 1,000 to 3,000, g / mol.
Bei den Diolen (b1 ) handelt es sich insbesondere um Polyesterpolyole, die z.B. aus Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S. 62 bis 65 bekannt sind. 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. 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, Isophthal- säure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäure- anhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäurean- hydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere Fettsäuren. Bevorzugt sind Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel HOOC- (CH2)y- COOH, wobei y eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist, z.B. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Dodecandicarbonsäure.The diols (b1) are, in particular, polyesterpolyols which are known, for example, from Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, 4th Edition, Volume 19, pages 62 to 65. 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. The polycarboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and may optionally be substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated. Examples which may be mentioned are: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acids. Preference is given to dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2) y - COOH, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, for example succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid.
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, Methylpentandiole, ferner Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethy- lenglykol, 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 Ethylenglycol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8- diol und Dodecan-1 ,12-diol. Weiterhin bevorzugt ist Neopentylglykol.As the polyhydric alcohols, e.g. 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, Neopentylglycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1,3-diol, methylpentanediols, 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 niedermolekularen Alkohole erhalten werden können, in Betracht.Also included are polycarbonate diols, e.g. by reaction of phosgene with an excess of the mentioned as synthesis components for the polyester polyols low molecular weight alcohols, into consideration.
Geeignet sind auch Polyesterdiole auf Lacton-Basis, wobei es sich um Homo- oder Mischpolymerisate von Lactonen, bevorzugt um endständige Hydroxylgruppen aufwei- sende Anlagerungsprodukte von Lactonen an geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Formel HO-(CH2)∑-COOH ableiten, wobei z eine Zahl von 1 bis 20 ist und ein H-Atom einer Methyleneinheit auch durch einen d- bis C4-Alkylrest substituiert sein kann. Beispiele sind e-Caprolacton, ß-Propiolacton, gamma-Butyrolacton und/oder Methyl-epsilon-caprolacton sowie deren Gemische. Geeignete Starterkomponenten sind z.B. die vorstehend als Aufbaukomponente für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen zweiwertigen Alkohole. Die entsprechenden Polymerisate des epsilon-Caprolactons sind besonders bevorzugt. Auch niedere Polyesterdiole oder Polyetherdiole können als Starter zur Herstellung der Lacton-Polymerisate eingesetzt sein. Anstelle der Polymerisate von Lactonen können auch die entsprechenden, chemisch äquivalenten Polykondensate der den Lactonen entsprechenden Hydroxycar- bonsäuren, eingesetzt werden.Also suitable are lactone-based polyesterdiols, which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably hydroxyl-terminated addition products of lactones to suitable difunctional starter molecules. Suitable lactones are preferably those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2) Σ-COOH, where z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit by a C 1 to C 4 alkyl radical may be substituted. Examples are e-caprolactone, ß-propiolactone, gamma-butyrolactone and / or methyl epsilon-caprolactone and mixtures thereof. Suitable starter components are e.g. the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as the synthesis component for the polyesterpolyols. The corresponding polymers of epsilon-caprolactone are particularly preferred. Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters for the preparation of the lactone polymers. Instead of the polymers of lactones, it is also possible to use the corresponding, chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones.
Daneben kommen als Monomere (b1) Polyetherdiole in Betracht. Sie sind insbesonde- re durch Polymerisation von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z.B. in Gegenwart von BF3 oder durch Anlagerung dieser Verbindungen gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie Alkohole oder Amine, z.B. Wasser, Ethylenglykol, Propan-1 ,2-diol, Propan-1 ,3-diol, 1 ,2-Bis(4-hydroxy- diphenyl)-propan oder Anilin erhältlich. Besonders bevorzugt ist Polytetrahydrofuran eines Molekulargewichts von 240 bis 5000, und vor allem 500 bis 4500. Ebenfalls geeignet sind Polyhydroxyolefine, bevorzugt solche mit 2 endständigen Hydroxylgruppen, z.B. a,-w-Dihydroxypolybutadien, a,-w-Dihydroxypolymethacrylester oder a,-w-Dihydroxypolyacrylester als Monomere (c1). Solche Verbindungen sind beispielsweise aus der EP-A 0622378 bekannt. Weitere geeignete Polyole sind Polyace- tale, 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, for example in the presence of BF 3 or by addition of these compounds, optionally in admixture or in succession, to starting components having reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines. For example, water, ethylene glycol, propane-1, 2-diol, propane-1, 3-diol, 1, 2-bis (4-hydroxy-diphenyl) propane or aniline available. Particularly preferred is polytetrahydrofuran having a molecular weight of 240 to 5000, and especially 500 to 4500. Also suitable are polyhydroxyolefins, preferably those having 2 terminal hydroxyl groups, for example a, -w-dihydroxypolybutadiene, a, -w-Dihydroxypolymethacrylester or a, -w-Dihydroxypolyacrylester as monomers (c1). Such compounds are known, for example, from EP-A 0622378. 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.The polyols can also be used as mixtures in the ratio of 0.1: 1 to 1: 9.
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 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 die unverzweigten 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, the unbranched diols having 2 to 12 carbon atoms and an even number of carbon atoms and pentane-1, 5-diol and neopentyl glycol to be favoured.
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 beträgt 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, particularly 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 hydrophi- Ie Gruppe überführen lässt, tragen, aufgebaut. Im folgenden Text wird der Begriff "hydrophile Gruppen oder potentiell hydrophile Gruppen" mit "(potentiell) hydrophile Gruppen" abgekürzt. Die (potentiell) hydrophilen Gruppen reagieren mit Isocyanaten wesentlich langsamer als die funktionellen Gruppen der Monomere, die zum Aufbau der Polymerhauptkette dienen.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 Ie carry constructed. 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. Bei den (potentiell) hydrophilen Gruppen kann es sich um nichtionische oder bevorzugt um (potentiell) ionische hydrophile Gruppen handeln.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.
Als nichtionische hydrophile Gruppen kommen insbesondere Polyethylenglycolether aus vorzugsweise 5 bis 100, bevorzugt 10 bis 80 Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten, in Betracht. Der Gehalt an Polyethylenoxid-Einheiten beträgt im allgemeinen 0 bis 10, bevorzugt 0 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis (e).Suitable nonionic hydrophilic groups are, in particular, polyethylene glycol ethers of preferably 5 to 100, preferably 10 to 80, ethylene oxide repeat units. The content of polyethylene oxide units is generally 0 to 10, preferably 0 to 6 wt .-%, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e).
Bevorzugte Monomere mit nichtionischen hydrophilen Gruppen sind Polyethylenoxid- diole, Polyethylenoxidmonoole sowie die Reaktionsprodukte aus einem Polyethylen- glykol und einem Diisocyanat, die eine endständig veretherten Polyethylenglykolrest tragen. Derartige Diisocyanate sowie Verfahren zu deren Herstellung sind in den Patentschriften US-A 3,905,929 und US-A 3,920,598 angegeben.Preferred monomers with 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 the patents US-A 3,905,929 and US-A 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 Ammonium-Gruppen, insbesondere protonierte tertiäre Aminogruppen oder quartäre 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 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 Neutralisations-, Hydrolyse- oder Quaternisierungsreaktionen in die oben genannten ionischen hydrophilen Gruppen überführen lassen, also z.B. Carbonsäuregruppen oder tertiäre Aminogruppen.Potentially ionic hydrophilic groups are, above all, those which can be converted by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions into the above-mentioned ionic hydrophilic groups, e.g. Carboxylic acid groups or tertiary amino groups.
(Potentiell) ionische Monomere (c) sind z.B. in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S.311-313 und beispielsweise in der DE-A 14 95 745 ausführlich beschrieben.(Potentially) ionic monomers (c) are e.g. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 19, pp.311-313 and for example in DE-A 14 95 745 described in detail.
Als (potentiell) kationische Monomere (c) sind vor allem Monomere mit tertiären Ami- nogruppen von besonderer praktischer Bedeutung, beispielsweise: Tris-(hydroxyalkyl)- amine, N,N'-Bis(hydroxyalkyl)-alkylamine, N-Hydroxyalkyl-dialkylamine, Tris-(amino- alkyl)-amine, N,N'-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 auf- weisende 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 N,N'-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), especially monomers having tertiary amino groups are of particular practical importance, for example: tris (hydroxyalkyl) amines, N, N'-bis (hydroxyalkyl) alkylamines, N-hydroxyalkyl-dialkylamines , Tris- (aminoalkyl) -amines, N, N'-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, polyethers having tertiary nitrogen atoms and having preferably two terminal hydroxyl groups, such as those described, for example, are used. by the alkoxylation of two amine-containing hydrogen atoms, e.g. Methylamine, aniline or N, N'-dimethylhydrazine, in a conventional manner are accessible, 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 organi- sehen Säuren oder durch Umsetzung mit geeigneten Quaternisierungsmitteln wie d- bis Cβ-Alkylhalogeniden oder Benzylhalogeniden, z.B. Bromiden oder Chloriden, in die Ammoniumsalze überführt.These tertiary amines are either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic see acids or converted by reaction with suitable quaternizing agents such as d- to Cβ-alkyl halides or benzyl halides, eg bromides or chlorides, in the ammonium salts.
Als Monomere mit (potentiell) anionischen Gruppen kommen üblicherweise aliphati- sche, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische Carbonsäuren und Sulfonsäu- ren in Betracht, die mindestens eine alkoholische Hydroxylgruppe oder mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe tragen. Bevorzugt sind D ihydroxya I ky I carbonsäuren, vor allem mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie sie auch in der US-A 3 412 054 beschrieben sind. Insbesondere sind Verbindungen der allgemeinen Formel (ci)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 dihydroxyalkyls, especially those having 3 to 10 carbon atoms, as are also described in US Pat. No. 3,412,054. In particular, compounds of the general formula (ci)
R3 R 3
Ho-RLC-R-OH (d )Ho-R L CR-OH (d)
COOHCOOH
in welcher R1 und R2 für eine d- bis C4-Alkandiyl-Einheit und R3 für eine d- bis C4- Alkyl-Einheit steht und vor allem Dimethylolpropionsäure (DMPA) bevorzugt.in which R 1 and R 2 are a C to C4 alkanediyl unit and R 3 is a C to C 4 - represents alkyl moiety and especially of dimethylolpropionic acid (DMPA) are preferred.
Weiterhin eignen sich entsprechende Dihydroxysulfonsäuren und Dihydroxyphosphon- säuren wie 2,3-Dihydroxypropanphosphonsäure.Also suitable are corresponding dihydroxysulfonic acids and dihydroxyphosphonic acids, such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid.
Ansonsten geeignet sind Dihydroxylverbindungen mit einem Molekulargewicht überOtherwise suitable are dihydroxyl compounds having a molecular weight above
500 bis 10000 g/mol mit mindestens 2 Carboxylatgruppen, die aus der DE-A 39 11 827 bekannt sind. Sie sind durch Umsetzung von Dihydroxylverbindungen mit Tetracarbon- säuredianhydriden wie Pyromellitsäuredianhydrid oder Cyclopentantetracarbonsäure- dianhydrid im Molverhältnis 2 : 1 bis 1 ,05 : 1 in einer Polyadditionsreaktion erhältlich. Als Dihydroxylverbindungen sind insbesondere die als Kettenverlängerer aufgeführten Monomere (b2) sowie die Diole (b1) geeignet.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 acid 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 also the diols (b1).
Als Monomere (c) mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kommen Ami- nocarbonsäuren wie Lysin, ß-Alanin oder die in der DE-A 20 34 479 genannten Adduk- te von aliphatischen diprimären Diaminen an a,ß-ungesättigte Carbon- oder Sulfonsäu- ren in Betracht.Suitable monomers (c) with isocyanate-reactive amino groups are amino carboxylic 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 into consideration.
Solche Verbindungen gehorchen beispielsweise der Formel (C2)Such compounds obey, for example, the formula (C2)
H2N-R1NH-R-X (c2) in derH 2 NR 1 NH-RX ( c2 ) in the
R4 und R5 unabhängig voneinander für eine d- bis Cε-Alkandiyl-Einheit, bevorzugt Ethylen und X für COOH oder SO3H stehen. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (C2) sind die N-(2-Aminoethyl)-2- aminoethancarbonsäure sowie die N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure bzw. die entsprechenden Alkalisalze, wobei Na als Gegenion besonders bevorzugt ist.R 4 and R 5 independently represent a C to Cε alkanediyl unit, preferably ethylene, and X represents COOH or SO 3 H. Particularly preferred compounds of the formula (C2) are N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanecarboxylic acid and also N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid or the corresponding alkali metal salts, Na being particularly preferred as the counterion.
Weiterhin besonders 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.Further particularly preferred are the adducts of the abovementioned aliphatic diprimary diamines with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, as described, for example, in US Pat. in DE Patent 19 54 090 are described.
Sofern Monomere mit potentiell ionischen Gruppen eingesetzt werden, kann deren Überführung in die ionische Form vor, während, jedoch vorzugsweise nach der Iso- cyanat-Polyaddition erfolgen, da sich die ionischen Monomeren in der Reaktionsmischung häufig nur schwer lösen. Besonders bevorzugt liegen die Sulfonat- oder Car- boxylatgruppen in Form ihrer Salze mit einem Alkaliion oder einem Ammoniumion als Gegenion vor.If monomers having potentially ionic groups are used, their conversion into 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 present in the form of their salts with an alkali metal ion or an ammonium ion as the counterion.
Im Rahmen dieser Erfindung besonders bevorzugte Polyurethandispersionen sind solche, in denen das Polyurethan einen Gehalt an Carbonsäuregruppen aufweist, insbesondere durch Auswahl entsprechender Verbindungen (d ) gemäß obiger Formel, ganz besonders bevorzugt durch Mitverwendung von DMPA .In the context of this invention particularly preferred polyurethane dispersions are those in which the polyurethane has a content of carboxylic acid groups, in particular by selecting appropriate compounds (d) according to the above formula, most preferably by the concomitant use of DMPA.
Die Monomere (d), die von den Monomeren (a) bis (c) verschieden sind und welche gegebenenfalls auch Bestandteile des Polyurethans sind, dienen im Allgemeinen der 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 Hydroxylgruppen eine oder mehrere primäre und/oder sekundäre Aminogruppen tragen.The monomers (d), which are different from the monomers (a) to (c) and which are optionally also constituents of the polyurethane, generally serve for crosslinking or chain extension. They are generally more than dihydric 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 Verz- weigungs- oder Vernetzungsgrades dienen können, sind z.B. Trimethylolpropan, GIy- cerin oder Zucker.Alcohols of a higher valence than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are known, for example. Trimethylolpropane, glycerine or sugar.
Ferner kommen Monoalkohole in Betracht, die neben der Hydroxyl-Gruppe eine weite- re gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe tragen wie Monoalkohole mit einer oder mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen, z.B. Monoethanolamin.Also suitable are monoalcohols which, in addition to the hydroxyl group, carry a further isocyanate-reactive group, such as monoalcohols having one or more primary and / or secondary amino groups, e.g. Monoethanolamine.
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. Das ist häufig dann erforderlich, wenn wässerige Dispersionen von vernetzten Polyurethanen oder Polyurethanen mit hohem Molgewicht ge- wünscht werden. In solchen Fällen geht man so vor, dass man Präpolymere mit Isocy- anatgruppen herstellt, diese rasch in Wasser dispergiert und anschließend durch Zugabe von Verbindungen mit mehreren gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kettenverlängert oder vernetzt.Polyamines having 2 or more primary and / or secondary amino groups 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. This is often necessary when aqueous dispersions of crosslinked polyurethanes or high molecular weight polyurethanes are used. wishes to be. In such cases, the procedure is to prepare prepolymers with isocyanate groups, to rapidly disperse them in water and then to chain extend or crosslink them by adding compounds containing several isocyanate-reactive amino groups.
Hierzu geeignete Amine sind im allgemeinen polyfunktionelle Amine des Molgewichtsbereiches von 32 bis 500 g/mol, vorzugsweise von 60 bis 300 g/mol, welche mindestens zwei Aminogruppen, ausgewählt aus der Gruppe der primären und sekundären Aminogruppen, enthalten. Beispiele hierfür sind Diamine wie Diaminoethan, Diamino- propane, Diaminobutane, Diaminohexane, Piperazin, 2,5-Dimethylpiperazin, Amino-3- aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexan (Isophorondiamin, IPDA), 4,4'-Diaminodicyclo- hexylmethan, 1 ,4-Diaminocyclohexan, Aminoethylethanolamin, Hydrazin, Hydrazin- hydrat oder Triamine wie Diethylentriamin oder 1 ,8-Diamino-4-aminomethyloctan.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, diamino propanes, diaminobutanes, diaminohexanes, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine, IPDA), 4,4'-diaminodicyclo - hexylmethane, 1, 4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylenetriamine or 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-A 4,269,748) oder Aminsalze (s. US-A 4,292,226) eingesetzt werden. Auch Oxazolidine, wie sie beispielsweise in der US-A 4,192,937 verwendet werden, stellen verkappte Polyamine dar, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane zur Kettenverlängerung der Präpo- lymeren eingesetzt werden können. Bei der Verwendung derartiger verkappter Polyamine werden diese im allgemeinen mit den Präpolymeren in Abwesenheit von Wasser vermischt und diese Mischung anschließend mit dem Dispersionswasser oder einem Teil des Dispersionswassers vermischt, so dass hydrolytisch die entsprechenden Polyamine freigesetzt werden.The amines may also be in blocked form, e.g. in the form of the corresponding ketimines (see, for example, CA-A 1 129 128), ketazines (see, for example, US-A 4,269,748) or amine salts (see US-A 4,292,226). Also oxazolidines, as used for example in US Pat. No. 4,192,937, are blocked polyamines which can be used for the preparation of the polyurethanes according to the invention for chain extension of the prepolymers. When using such capped polyamines they are generally mixed with the prepolymers in the absence of water and this mixture is then mixed with the dispersion water or a part of the dispersion water, so that the corresponding polyamines are hydrolytically released.
Bevorzugt werden Gemische von Di- und Triaminen verwendet, besonders bevorzugt Gemische von Isophorondiamin (IPDA) und Diethylentriamin (DETA).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 mindestens 2 gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen als Monomere (d).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 having at least 2 isocyanate-reactive amino groups as monomers (d).
Alkohole mit einer höheren Wertigkeit als 2, die zur Einstellung eines gewissen Verz- weigungs- oder Vernetzungsgrades dienen können, sind z.B. Trimethylolpropan, GIy- cerin oder Zucker.Alcohols of a higher valence than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are known, for example. Trimethylolpropane, glycerine or sugar.
Für den gleichen Zweck können auch als Monomere (d) höher als zweiwertige Isocya- nate eingesetzt werden. Handelsübliche Verbindungen sind beispielsweise das Isocy- anurat oder das Biuret des Hexamethylendiisocyanats.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, Mono- alkohole und monoprimäre und -sekundäre Amine. Im allgemeinen beträgt ihr Anteil maximal 10 mol-%, bezogen auf die gesamte Molmenge der Monomere. Diese monofunktionellen Verbindungen tragen üblicherweise weitere funktionelle Gruppen wie ole- finische Gruppen oder Carbonylgruppen und dienen zur Einführung von funktionellen Gruppen in das Polyurethan, die die Dispergierung bzw. die Vernetzung oder weitere polymeranaloge Umsetzung des Polyurethans ermöglichen. In Betracht kommen hierfür Monomere wie lsopropenyl-a,a-dimethylbenzylisocyanat (TMI) und Ester von Acryl- oder Methacrylsäure wie Hydroxyethylacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat.Monomers (e), which are optionally used, are monoisocyanates, monohydric alcohols and monoprimary and secondary amines. In general, their share 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 make possible the dispersion or crosslinking or further polymer-analogous reaction of the polyurethane. Suitable for this purpose are monomers such as isopropenyl-α, α-dimethylbenzyl isocyanate (TMI) and esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate.
Auf dem Gebiet der Polyurethanchemie ist allgemein bekannt, wie das Molekularge- wicht der Polyurethane durch Wahl der Anteile der miteinander reaktiven Monomere sowie dem arithmetischen Mittel der Zahl der reaktiven funktionellen Gruppen pro Molekül eingestellt werden kann.In the field of polyurethane chemistry, it is generally known how the molecular weight of the polyurethanes can be adjusted by selecting the proportions of the monomers which are 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 mitNormally, the components (a) to (e) and their respective molar amounts are chosen so that the ratio A: B with
A) der Molmenge an Isocyanatgruppen undA) the molar amount of isocyanate groups and
B) der Summe aus der Molmenge der Hydroxylgruppen und der Molmenge der funktionellen Gruppen, die mit Isocyanaten in einer Additionsreaktion reagieren könnenB) the sum of the molar amount of the hydroxyl groups and the molar amount of the functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction
0,5 : 1 bis 2 : 1 , bevorzugt 0,8 : 1 bis 1 ,5, besonders bevorzugt 0,9 : 1 bis 1 ,2 : 1 beträgt. Ganz besonders bevorzugt liegt das Verhältnis A : B möglichst nahe an 1 : 1.0.5: 1 to 2: 1, preferably 0.8: 1 to 1, 5, more preferably 0.9: 1 to 1, 2: 1. Most preferably, the ratio A: B is as close as possible to 1: 1.
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.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 ,
Die Polyaddition der Komponenten (a) bis (e) zur Herstellung des in dem erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen vorliegenden Polyurethans erfolgt bei Reaktionstemperaturen von 20 bis 18O0C, bevorzugt 50 bis 15O0C unter Normaldruck oder unter autogenem Druck.The polyaddition of components (a) to (e) for the preparation of the polyurethane present in the aqueous dispersions of the invention is carried out at reaction temperatures of 20 to 18O 0 C, preferably 50 to 15O 0 C under atmospheric pressure or under autogenous pressure.
Die erforderlichen Reaktionszeiten liegen 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.The required reaction times are 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.
Als Polymerisationsapparate kommen Rührkessel in Betracht, insbesondere dann, wenn durch Mitverwendung von Lösungsmitteln für eine niedrige Viskosität und eine gute Wärmeabfuhr gesorgt ist. Bevorzugte Lösungsmittel sind mit Wasser unbegrenzt mischbar, weisen einen Siedepunkt bei Normaldruck von 40 bis 1000C auf und reagieren nicht oder nur langsam mit den Monomeren.Rührkessel come into consideration as polymerization, especially when provided by the concomitant use of solvents for a low viscosity and good heat dissipation. Preferred solvents are immiscible with water indefinitely, have a boiling point at atmospheric pressure of 40 to 100 0 C and do not react or only slowly with the monomers.
Meistens werden die Dispersionen nach einem der folgenden Verfahren hergestellt:Most often, the dispersions are prepared by one of the following methods:
Nach dem "Acetonverfahren" wird in einem mit Wasser mischbaren und bei Normaldruck unter 1000C siedenden Lösungsmittel aus den Komponenten (a) bis (c) ein ioni- sches Polyurethan hergestellt. Es wird soviel Wasser zugegeben, bis sich eine Dispersion bildet, in der Wasser die kohärente Phase darstellt.After the "acetone process" C 0-boiling solvent is removed from the components (a) to (c) an ionic ULTRASONIC polyurethane in a solvent miscible with water and at normal pressure under 100th Add enough water to form a dispersion in which water is the coherent phase.
Das "Präpolymer-Mischverfahren" unterscheidet sich vom Acetonverfahren darin, dass nicht ein ausreagiertes (potentiell) ionisches Polyurethan, sondern zunächst ein Präpo- lymer hergestellt wird, das Isocyanat-Gruppen trägt. 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 Präpolymer wird zuerst in Wasser dispergiert und anschließend 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 Isocyanatgruppen zu Aminogruppen hydrolysiert, die mit noch verbliebenen Isocyanatgruppen der Präpolymere unter Kettenverlängerung abreagieren.The "prepolymer mixing process" differs from the acetone process in that it does not produce a fully reacted (potentially) ionic polyurethane, but first a prepolymer bearing 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 then optionally crosslinked by reaction of the isocyanate groups with amines carrying more than 2 isocyanate-reactive amino groups, or chain-extended with amines bearing 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.
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 Lösungsmitteln.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. The dispersions preferably have a solvent content of less than 10% by weight and are particularly preferably free from solvents.
Die Polyurethandispersionen haben im allgemeinen einen Feststoffgehalt von 10 bis 75, bevorzugt von 20 bis 65 Gew.-% und eine Viskosität von 10 bis 500 m Pas (gemessen bei einer Temperatur von 2O0C und einer Schergeschwindigkeit von 250 S"1).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 m Pas (measured at a temperature of 2O 0 C and a shear rate of 250 S " 1 ).
Das Polyurethan in einer bevorzugten Ausführungsform enthält hydrophile Gruppen, insbesondere solche ausgewählt aus Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen, Aminogruppen und Carbonsäureamidgruppen. Der Gehalt dieser hydrophilen Gruppen beträgt insbesondere 0,001 bis 0,5 Mol auf 100 g Polymer. Vorzugsweise ist der Gehalt mindestens 0,005 Mol besonders bevorzugt mindestens 0,008 Mol und maximal 0,2 Mol insbesondere maximal 0,1 Mol, ganz besonders bevorzugt maximal 0,05 bzw. 0,03 Mol auf 100 g/Polymer. Besonders bevorzugt handelt es sich bei mindestens 20 Mol-% , besonders bevorzugt mindestens 50 mol% der Gesamtmolmenge dieser Gruppen um Carboxylgruppen.The polyurethane in a preferred embodiment contains hydrophilic groups, in particular those selected from carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups and carboxamide groups. The content of these hydrophilic groups is in particular 0.001 to 0.5 mol per 100 g of polymer. The content is preferably at least 0.005 mol, particularly preferably at least 0.008 mol and not more than 0.2 mol, in particular not more than 0.1 mol, very particularly preferably not more than 0.05 or 0.03 mol per 100 g / polymer. Particularly preferably, at least 20 mol%, particularly preferably at least 50 mol% of the total molar amount of these groups are carboxyl groups.
Unter Carboxylgruppen werden sowohl Carbonsäuregruppen als auch deren Salze verstanden.Carboxyl groups are understood as meaning both carboxylic acid groups and their salts.
Die erfindungsgemäßen Polyurethandispersionen können insbesondere als Beschich- tungsmasse, Dichtungsmasse, Imprägnierungsmasse oder Klebstoff verwendet werden.The polyurethane dispersions according to the invention can be used in particular as a coating composition, sealant, impregnating composition or adhesive.
Die Beschichtungsmassen, Dichtungsmassen, Imprägnierungsmassen oder Klebstoffe können neben dem Alkanolamin und der Polyurethandispersion weitere Bestandteile enthalten. Sie können aber auch allein aus dem Alkanolamin und der wässrigen Polyurethandispersion bestehen.The coating compositions, sealants, impregnating compounds or adhesives may contain, in addition to the alkanolamine and the polyurethane dispersion, further constituents. However, they can also consist solely of the alkanolamine and the aqueous polyurethane dispersion.
Klebstoffe, insbesondere Haftklebstoffe können z.B. Füllstoffe, Farbstoffe, Verlaufsmittel, Verdicker oder Tackifier (klebrigmachende Harze enthalten. Tackifier sind z.B. Naturharze, wie Kolophoniumharze und deren durch Disproportionierung oder Isomerisie- rung, Polymerisation, Dimerisation, Hydrierung entstehenden Derivate. Diese können in ihrer Salzform (mit z.B. ein- oder mehrwertigen Gegenionen (Kationen) oder bevorzugt in ihrer veresterten Form vorliegen. Alkohole, die zur Veresterung verwendet werden, können ein- oder mehrwertig sein. Beispiele sind Methanol, Ethandiol, Diethylen- glykol, Triethylenglykol, 1 ,2,3-Propanthiol, Pentaerythrit.Adhesives, in particular pressure-sensitive adhesives, can e.g. Fillers, colorants, leveling agents, thickeners or tackifiers (tackifying resins) Tackifiers are, for example, natural resins, such as rosin resins and their derivatives resulting from disproportionation or isomerization, polymerization, dimerization, hydrogenation, which can be used in their salt form (with, for example, mono- or polyhydric Alcohols used for esterification may be monohydric or polyhydric, for example, methanol, ethanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2,3-propanethiol, pentaerythritol.
Dichtungsmassen können insbesondere Füllstoffe enthalten. Weiterhin enthalten sie Hilfsmittel zur Erhöhung der Standfestigkeit, z.B. Verdicker zur Erhöhung der Viskosität.Sealants may in particular contain fillers. Furthermore, they contain aids to increase the stability, e.g. Thickener to increase the viscosity.
Als Beschichtungsmassen seien insbesondere Pigmente und/oder Füllstoffe enthalten- de Beschichtungsmassen genannt. Beispiele hierfür sind insbesondere Putze und Anstrichmassen, sowohl für den Innenraum als auch für Außenanwendungen. Besonders bevorzugt sind Anstrichmassen für Außenanwendungen. In betracht kommen insbesondere auch Beschichtungsmassen bzw. Imprägnierungsmassen für Textilien und insbesondere Leder.Particularly suitable coating compositions are coating materials which contain pigments and / or fillers. Examples of these are in particular plasters and paint compounds, both for the interior and for outdoor applications. Particularly preferred are coating compositions for outdoor applications. In particular, coating compositions or impregnating compositions for textiles and in particular leather are also considered.
Als Pigmente seien insbesondere anorganische, teilchenförmige Pigmente genannt. In Betracht kommen z.B. Weißpigmente wie Titandioxid, vorzugsweise in der Rutilform, Bariumsulfat oder Zinkoxid, oder Farbpigmente wie Eisenoxide, Ruß, lumineszente Pigmente, Zinkgelb, Zinkgrün oder Ultramarin enthalten.As pigments, in particular inorganic, particulate pigments may be mentioned. Consider, for example, White pigments such as titanium dioxide, preferably in the rutile form, barium sulfate or zinc oxide, or color pigments such as iron oxides, carbon black, luminescent pigments, zinc yellow, zinc green or ultramarine.
Als Füllstoffe seien insbesondere anorganische, teilchenförmige Füllstoffe genannt. In Betracht kommen z.B. Alumosilikate, wie Feldspäte, Silicate, wie Kaolin, Talkum, Glimmer, Wollastonit, Magnesit, Erdalkalicarbonate wie Calciumcarbonat, beispielsweise in Form von Calcit oder Kreide, Magnesiumcarbonat, Dolomit, Erdalkalisulfate, wie Calciumsulfat, Siliciumdioxid, Plastorit®, etc. Die Füllstoffe können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.Fillers which may be mentioned in particular inorganic, particulate fillers. Suitable examples are aluminosilicates, such as feldspars, silicates, such as kaolin, talc, Mica, wollastonite, magnesite, alkaline earth carbonates such as calcium carbonate, for example in the form of calcite or chalk, magnesium carbonate, dolomite, alkaline earth sulfates such as calcium sulfate, silica, Plastorit®, etc. The fillers may be used singly or in admixture.
Die Beschichtungsmassen enthalten vorzugsweise 10 bis 1000 Gew.-Teile Pigmente, Füllstoffe oder Mischungen von Pigmenten und Füllstoffen auf 100 Gew.-Teile Bindemittel. Besonders bevorzugt enthalten sie bei einer Verwendung als (hochgefüllte) Innenfarbe 300 bis 800 Gew.-Teile und als Glanzlack 10 bis 100 Gew.-Teile Pigmente, Füllstoffe oder Mischungen von Pigmenten und Füllstoffen auf 100 Gew.-Teile Bindemittel.The coating compositions preferably contain 10 to 1000 parts by weight of pigments, fillers or mixtures of pigments and fillers per 100 parts by weight of binder. When used as (highly filled) interior paint, they particularly preferably contain from 300 to 800 parts by weight and as gloss coating 10 to 100 parts by weight of pigments, fillers or mixtures of pigments and fillers per 100 parts by weight of binder.
Weiter Bestandteile, welche in den Beschichtungsmassen enthalten sein können, sind z.B. Frostschutzmittel, Verlaufsmittel und Verdicker.Further constituents which may be contained in the coating compositions are e.g. Antifreeze, leveling agent and thickener.
Die erfindungsgemäßen Polyurethandispersionen, bzw. Beschichtungsmassen, Dichtungsmassen, Imprägnierungsmassen oder Klebstoffe können nach üblichen Verfahren verarbeitet werden, bzw. In üblicher weise als Klebstoff- Dichtungsmasse, Imprägnierungsmasse oder Beschichtungsmasse verwendet werden. Im Allgemeinen wird die Zusammensetzung dazu auf das gewünschte Substrat bzw. zu beschichtende Oberfläche aufgebracht und anschließend das Lösemittel entfernt, z.B. durch Trocknung bei Umgebungstemperatur oder auch bei erhöhten Temperaturen.The polyurethane dispersions or coating compositions, sealants, impregnating compositions or adhesives of the invention can be processed by conventional methods, or be used in the usual way as an adhesive sealant, impregnating or coating material. In general, the composition is applied to the desired substrate or surface to be coated, and then the solvent is removed, e.g. by drying at ambient temperature or at elevated temperatures.
Die obigen Alkanolamine der Formel I eignen sich sehr gut als Neutralisierung- und/oder Dispergierungsmittel in den Polyurethandispersionen. Sie haben eine vergleichbare Basenstärke wie AMP (andere Amine haben eine geringere Basenstärke und werden daher in größeren Mengen benötigt um den pH-wert einzustellen). Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können mit dem Alkanolamin vollständig oder teilneutralisiert sein; der pH Wert der Zusammensetzungen kann insbesondere 5 bis 9 betragen. Weiterhin sind die anwendungstechnischen Eigenschaften, die Lösemittel-, Chemikalien und insbesondere die Wasserbeständigkeit der erhaltenen Be- schichtungen, Abdichtungen, Imprägnierungen oder Verklebungen sehr gut, auch im Vergleich zum AMP oder DMAMP. Ein Weißanlaufen ist bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht oder kaum zu beobachten.The above alkanolamines of the formula I are very suitable as neutralizing and / or dispersing agents in the polyurethane dispersions. They have a similar base strength as AMP (other amines have lower base strength and are therefore needed in larger amounts to adjust the pH). The compositions according to the invention may be completely or partially neutralized with the alkanolamine; The pH of the compositions may be in particular 5 to 9. Furthermore, the performance properties, the solvents, chemicals and in particular the water resistance of the resulting coatings, seals, impregnations or bonds are very good, also in comparison to the AMP or DMAMP. A blushing is not or hardly observed in the compositions of the invention.
Insbesondere ist auch kaum Vergilbung bei erhöhten Temperaturen zu beobachten. Beispiele:In particular, little yellowing is observed at elevated temperatures. Examples:
Abkürzungen:Abbreviations:
DETA DiethylentriaminDETA diethylenetriamine
DMEA DimethylethanolaminDMEA dimethylethanolamine
DMPA DimethylolpropionsäureDMPA dimethylolpropionic acid
HDI Hexamethylendiisocyanat-1 ,6HDI hexamethylene diisocyanate-1, 6
IPDA IsophorondiaminIPDA isophorone diamine
TEA TriethylaminTEA triethylamine
Erfindungsgemäßes Alkanolamin (kurz A1 ) N,N-dimethyl-1-amino-2-methyl-2-propanolInventive alkanolamine (abbreviated A1) N, N-dimethyl-1-amino-2-methyl-2-propanol
Beispiel 1example 1
In einem Rührkolben mit Thermometer und Rückflusskühler wurden 400 g (0,20 mol) eines Polyesters der OH-Zahl 56 aus Hexandiol-1 ,6, Neopentylglykol und Adipinsäure, 20,1 g (0,15 mol) DMPA und 150 g Aceton auf 500C erwärmt. Dazu wurden 1 12,6 g (0,67 mol) HDI gegeben und auf 67°C erwärmt. Nach 240 Minuten wurde mit 550 g Aceton verdünnt und auf 25°C abgekühlt. Der NCO-Gehalt der Lösung wurde zuIn a stirred flask equipped with thermometer and reflux condenser, 400 g (0.20 mol) of a polyester of OH number 56 from hexanediol-1, 6, neopentyl glycol and adipic acid, 20.1 g (0.15 mol) of DMPA and 150 g of acetone Heated to 50 0 C. To this was added 12.6 g (0.67 mol) of HDI and heated to 67 ° C. After 240 minutes, it was diluted with 550 g of acetone and cooled to 25 ° C. The NCO content of the solution became too
2,09% bestimmt (berechnet: 2,18%). Zu der Lösung wurden 11 ,9 g (0,10 mol) A1 und 34,0 g (0,20 mol) IPDA gegeben. Nach 5 Minuten wurde mit 650 g Wasser dispergiert. Unmittelbar hernach wurde ein Gemisch aus 8,2 g (0,08 mol) DETA und 50 g Wasser zugegeben. Nach der Destillation des Acetons wurde eine feinteilige PUD mit 44,8% Feststoffgehalt erhalten.2.09% determined (calculated: 2.18%). To the solution was added 11.9 g (0.10 mol) of Al and 34.0 g (0.20 mol) of IPDA. After 5 minutes, it was dispersed with 650 g of water. Immediately afterwards, a mixture of 8.2 g (0.08 mol) of DETA and 50 g of water was added. After the acetone was distilled, a finely divided PUD having a solids content of 44.8% was obtained.
Beispiel 2 In einem Rührkolben mit Thermometer und Rückflusskühler wurden 500 g (0,25 mol) eines Polyesters der OH-Zahl 56 aus Hexandiol-1 ,6, Neopentylglykol und Adipinsäure, 20,1 g (0,15 mol) DMPA und 120 g Aceton auf 500C erwärmt. Dazu wurden 87,4 g (0,52 mol) HDI gegeben und auf 67°C erwärmt. Nach 240 Minuten wurde mit 580 g Aceton verdünnt und auf 32°C abgekühlt. Der NCO-Gehalt der Lösung wurde zu 0,78% bestimmt (berechnet: 0,77%). Zu der Lösung wurden 14,75 g (0,126 mol) A1 gegeben. Nach 5 Minuten wurde mit 900 g Wasser dispergiert. Unmittelbar hernach wurde ein Gemisch aus 8,2 g (0,08 mol) DETA und 50 g Wasser zugegeben. Nach der Destillation des Acetons wurde eine feinteilige PUD mit 40,0% Feststoffgehalt erhalten. Beispiel 3Example 2 In a stirred flask with thermometer and reflux condenser, 500 g (0.25 mol) of a polyester of OH number 56 from hexanediol-1,6-neopentyl glycol and adipic acid, 20.1 g (0.15 mol) DMPA and 120 g Heated acetone to 50 0 C. To this was added 87.4 g (0.52 mol) of HDI and heated to 67 ° C. After 240 minutes, it was diluted with 580 g of acetone and cooled to 32 ° C. The NCO content of the solution was determined to be 0.78% (calculated: 0.77%). To the solution was added 14.75 g (0.126 mol) of Al. After 5 minutes, it was dispersed with 900 g of water. Immediately afterwards, a mixture of 8.2 g (0.08 mol) of DETA and 50 g of water was added. After the acetone was distilled, a finely divided PUD having a solids content of 40.0% was obtained. Example 3
In einem Rührkolben mit Thermometer und Rückflusskühler wurden 500 g (0,25 mol) eines Polyesters der OH-Zahl 56 aus Hexandiol-1 ,6, Neopentylglykol und Adipinsäure, 20,1 g (0,15 mol) DMPA und 120 g Aceton auf 500C erwärmt. Dazu wurden 87,4 g (0,52 mol) HDI gegeben und auf 67°C erwärmt. Nach 240 Minuten wurde mit 580 g Aceton verdünnt und auf 32°C abgekühlt. Der NCO-Gehalt der Lösung wurde zu 0,86% bestimmt (berechnet: 0,77%). Zu der Lösung wurden 17,35 g (0,148 mol) A1 gegeben. Nach 5 Minuten wurde mit 900 g Wasser dispergiert. Unmittelbar hernach wurde ein Gemisch aus 7,0 g (0,068 mol) DETA und 50 g Wasser zugegeben. Nach der Destillation des Acetons wurde eine feinteilige PUD mit 40,0% Feststoffgehalt erhalten.In a stirred flask with thermometer and reflux condenser, 500 g (0.25 mol) of a polyester of OH number 56 from hexanediol-1, 6, neopentyl glycol and adipic acid, 20.1 g (0.15 mol) of DMPA and 120 g of acetone Heated to 50 0 C. To this was added 87.4 g (0.52 mol) of HDI and heated to 67 ° C. After 240 minutes, it was diluted with 580 g of acetone and cooled to 32 ° C. The NCO content of the solution was determined to be 0.86% (calculated: 0.77%). To the solution was added 17.35 g (0.148 mol) of Al. After 5 minutes, it was dispersed with 900 g of water. Immediately afterwards, a mixture of 7.0 g (0.068 mol) of DETA and 50 g of water was added. After the acetone was distilled, a finely divided PUD having a solids content of 40.0% was obtained.
Beispiel 4 In einem Rührkolben mit Thermometer und Rückflusskühler wurden 400 g (0,20 mol) eines Polyesters der OH-Zahl 56 aus Hexandiol-1 ,6, Neopentylglykol und Adipinsäure, 20,1 g (0,15 mol) DMPA und 150 g Aceton auf 500C erwärmt. Dazu wurden 1 12,6 g (0,67 mol) HDI gegeben und auf 67°C erwärmt. Nach 240 Minuten wurde mit 550 g Aceton verdünnt und auf 25°C abgekühlt. Der NCO-Gehalt der Lösung wurde zu 2,20% bestimmt (berechnet: 2,18%). Zu der Lösung wurden 11 ,9 g (0,10 mol) A1 und 34,0 g (0,20 mol) IPDA gegeben. Nach 5 Minuten wurde mit 650 g Wasser dispergiert. Unmittelbar hernach wurde ein Gemisch aus 8,2 g (0,08 mol) DETA und 50 g Wasser zugegeben. Nach der Destillation des Acetons wurde eine feinteilige PUD mit 40,6% Feststoffgehalt erhalten.Example 4 In a stirred flask with thermometer and reflux condenser, 400 g (0.20 mol) of a polyester of OH number 56 from hexanediol-1,6-neopentylglycol and adipic acid, 20.1 g (0.15 mol) of DMPA and 150 g acetone heated to 50 0 C. To this was added 12.6 g (0.67 mol) of HDI and heated to 67 ° C. After 240 minutes, it was diluted with 550 g of acetone and cooled to 25 ° C. The NCO content of the solution was determined to be 2.20% (calculated: 2.18%). To the solution was added 11.9 g (0.10 mol) of Al and 34.0 g (0.20 mol) of IPDA. After 5 minutes, it was dispersed with 650 g of water. Immediately afterwards, a mixture of 8.2 g (0.08 mol) of DETA and 50 g of water was added. After distillation of the acetone, a finely divided PUD with 40.6% solids content was obtained.
VergleichsbeispieleComparative Examples
Vergleichsbeispiel V1Comparative Example C1
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden anstelle des A1 10,1 g (0,10 mol) TEA verwendet.Example 1 was repeated except that 10.1 g (0.10 mol) of TEA were used instead of A1.
Vergleichsbeispiel V2 Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurden anstelle des A1 11 ,7 g (0,10 mol) DMEA verwendet.Comparative Example C2 Example 2 was repeated except that 11.11 g (0.10 mol) of DMEA were used in place of the A1.
Vergleichsbeispiel V3Comparative Example C3
Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurden anstelle des A1 12,7 g (0,126 mol) TEA verwendet. Vergleichsbeispiel V4Example 2 was repeated except that 12.7 g (0.126 mol) of TEA were used instead of A1. Comparative Example V4
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden anstelle des A1 14,7 g (0,10 mol) DMEA verwendet.Example 1 was repeated except that 14.7 g (0.10 mol) of DMEA were used in place of the A1.
Von allen Dispersionen wurden Filme mit ca. 1 mm Dicke gegossen und 48 Stunden bei Raumtemperatur gelagert.Of all the dispersions, films of about 1 mm thickness were cast and stored for 48 hours at room temperature.
Danach wurden die Filme 4 Stunden in einem Umluftwärmeschrank UNE 200 der Firma Memmert bei 1200C gelagert. Die Verfärbung wurde anhand einer Jodfarbskala nach DIN 6162 mit folgenden Ergebnissen beurteilt:Thereafter, the films were stored for 4 hours in a convection oven UNE 200 from Memmert at 120 0 C. The discoloration was assessed by means of an iodine color scale according to DIN 6162 with the following results:
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0001

Claims

Patentansprüche claims
1. Wässrige Polyurethandispersion, enthaltend ein Alkanolamin der Formel I1. Aqueous polyurethane dispersion containing an alkanolamine of the formula I.
Figure imgf000019_0001
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wobei R1 und R2 für eine C1 bis C4 Alkylgruppe, R3 für ein Wasserstoffatomatom oder eine C1 bis C4 Alkylgruppe und R4 und R5 unabhängig voneinander für eine C1 bis C4 Alkylgruppe stehen.wherein R 1 and R 2 are a C 1 to C 4 alkyl group, R 3 is a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group, and R 4 and R 5 are each independently a C 1 to C 4 alkyl group.
2. Wässrige Polyurethandispersion gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Alkanolamin der Formel Il handelt2. Aqueous polyurethane dispersion according to claim 1, characterized in that it is an alkanolamine of the formula II
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0002
wobei R1 und R2 die obige Bedeutung haben.where R1 and R2 have the above meaning.
3. Wässrige Polyurethandispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 für eine C1 bis C4 Alkylgruppe stehen.3. Aqueous polyurethane dispersion according to claim 1 or 2, characterized in that R1 and R2 represent a C1 to C4 alkyl group.
4. Wässrige Polyurethandispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 für eine Methylgruppe stehen.4. Aqueous polyurethane dispersion according to any one of claims 1 to 3, characterized in that R1 and R2 represent a methyl group.
5. Wässrige Polyurethandispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie das Alkanolamin in Mengen von 0,05 bis 10 Gew. %, bezogen auf das Polyurethan enthält.5. Aqueous polyurethane dispersion according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it contains the alkanolamine in amounts of 0.05 to 10 wt.%, Based on the polyurethane.
6. Wässrige Polyurethandispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dispergierte Polyurethan Carbonsäuregruppen ent- hält.6. Aqueous polyurethane dispersion according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the dispersed polyurethane contains carboxylic acid groups.
7. Verwendung der wässrigen Polyurethandispersionen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 als oder in Beschichtungsmassen, Dichtungsmassen, Imprägnierungsmassen oder Klebstoffen.7. Use of the aqueous polyurethane dispersions according to one of claims 1 to 6 as or in coating compositions, sealants, impregnating compounds or adhesives.
8. Beschichtungen, Abdichtungen, Imprägnierungen oder Verklebungen erhältlich durch Verwendung gemäß Anspruch 7. 8. Coatings, seals, impregnations or adhesives obtainable by use according to claim 7.
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EP3608344A1 (en) 2018-08-06 2020-02-12 Basf Se Water-soluble or water dispersible copolymers having oxazoline and sulfonic acid functional groups

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