WO2010057937A1 - Method for manufacturing polyurethane-polyurea coatings - Google Patents

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WO2010057937A1
WO2010057937A1 PCT/EP2009/065423 EP2009065423W WO2010057937A1 WO 2010057937 A1 WO2010057937 A1 WO 2010057937A1 EP 2009065423 W EP2009065423 W EP 2009065423W WO 2010057937 A1 WO2010057937 A1 WO 2010057937A1
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ond
polyols
polyol
oligoureas
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PCT/EP2009/065423
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Inventor
Hans-Dieter Hunger
Werner Klockemann
Vladimir Peshkov
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Performance Chemicals Handels Gmbh
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    • C08G18/0838Manufacture of polymers in the presence of non-reactive compounds
    • C08G18/0842Manufacture of polymers in the presence of non-reactive compounds in the presence of liquid diluents
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    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/02Polyureas

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of elastic polyurethane-polyurea coatings which have chemically bound oligourea in the polymer main chain as nanoscale reinforcing agents and are outstandingly suitable as coatings.
  • the polyurethane-polyurea coatings are characterized by high hardness and elasticity at the same time.
  • polyurethane coatings of different hardness which is generally described by the Shore hardness scale, is known.
  • the hardness range extends from Shore A 25 to Shore D 55.
  • the polyurethanes tend to be brittle.
  • polyurea based polyethers have been developed with amine end groups that are still elastic up to a Shore D hardness of about 55.
  • these have the disadvantage that due to the relatively large soft segment, as a rule these are based on polypropylene glycols of molecular weight 2000, a large elastic proportion.
  • a mechanical load which is connected to a heat generation due to friction such materials due to the relatively low glass transition temperature of about 5O 0 C to flow or the temperature exceeds 70 ° C may tend to smear.
  • polyurethane-polyurea coatings are prepared from at least one long-chain polyol, optionally a further polyhydroxyl compound and one or more di- and / or polyamines and one or more di- and / or polyisocyanates or prepolymers based thereon
  • the main amine component used to date has been and still is bis (3-chloro-4-aminophenyl) methane (MOCA) for large manufacturers.
  • MOCA bis (3-chloro-4-aminophenyl) methane
  • MDA bis (4-aminophenyl) methane
  • ortho-alkyl substituted amines are used, e.g. B.
  • amine hardeners for polyurea systems are N-alkylated diamines. These secondary, mostly aromatic diamines have a significantly lower reactivity than the primary amines. With the structural unit between the amino groups, the hardness of the polyureas formed is adjusted.
  • polyurethane polyureas As an alternative to these two-component coatings, prior art one-component coatings based on polyurethane polyureas are known. These are based on polytetramethylene glycols or polycarbonate diols. The latter are z. B. in DE-AS 22 52 280. According to DE-OS 10 2006 002 154, flexible polyurethane-polyurea coatings are described as one-component systems which are based on polytetramethylene glycol-based polycarbonate dioxides, diamines as chain extenders and diisocyanates, and between 40 and 90% by weight % Solvent included. These coating compositions are preferably used for textiles.
  • the object of the invention is to provide elastic polyurethane-polyurea coatings with high hardness, in particular coatings with Shore D hardnesses> 30, preferably> 40.
  • elastic, but ultrahard polyurethane polyurethane coatings can be prepared by reacting with diisocyanates and / or polyisocyanates oligurea nanodispersed polyols (OND polyols) comprising a polyether alcohol in which nanoscale, amino-functional oligourea molecules are dispersed implements.
  • OND polyols oligurea nanodispersed polyols
  • the mixing ratio is adjusted according to the invention so that it corresponds to an isocyanate index of 50 to 125, calculated as the sum of the hydroxyl and amino groups.
  • OND polyols which comprise specific polyether alcohols with 0.1 to 28% by weight of dispersed nanoscale oligourea molecules having a particle size of 10 to 1000 nm (preferably 20 to 400 nm) which are at least two have free amine functions as primary and / or secondary amino groups.
  • the oligohydrocarbon nanodispersion polyols (OND polyols) used according to the invention differ substantially from known PHD polyols.
  • PHD polyols are polyurea dispersion polyols. This term has become internationally accepted for the class of polyhydroxyl compounds for polyurethanes, which represent a visible dispersion, ie in the range above 5 microns. As so-called microdispersions they have a milky appearance.
  • the production of PHD polyols (polyurea dispersion polyols) is z. Example by reacting alkanolamines with diisocyanates in Polyetheraikoholen, known per se. The particle sizes are> 10 ⁇ m. Such PHD polyols are z.
  • the PHD polyols known from the prior art are prepared by in situ polyaddition reactions of isocyanates with amines or aminoalcohols in a base sol.
  • the isocyanate reacts with the amine faster than with the hydroxyl groups of the polyol, ie, the isocyanate reacts preferably with the A- min (or possibly also hydrazine) to the urea group, the polyol serves only as the reaction medium.
  • the solids concentration is limited by the viscosity of the product, solids contents of 20 to 40% can usually be obtained.
  • the PHD poiyols are used in blends with other, highly reactive polyols for the production of HR foams or in the reaction injection molding.
  • the OND polyols used according to the invention for producing elastic polyurethane-polyurea coatings represent nanodispersions with particle sizes below or up to 1000 nm.
  • polyurethane polyurea coatings which comprise nanoparticles in an amount of 0.1 to 23% by weight are preferably provided.
  • Nanoteiichen having free primary or secondary amino groups are particularly practical importance.
  • the reaction takes place according to the invention such that the stoichiometry is calculated from the analytically determined number of hydroxyl groups (OH) plus the amino groups (NH) and a ratio to the isocyanate groups (NCO) of 0.5 to 1.25 according to the equation
  • Such a ratio is preferably between 10: 1 to 5: 1.
  • the hardness is controlled according to the invention via the isocyanate ratio, the amount of OND polyol and / or the amount of Oligoharnstoffteilchen and adjusted by the inventively defined isocyanate ratio to a range above Shore D 30.
  • the Shore hardness is a material characteristic for elastomers and plastics and is specified in the DIN 53505 and DIN 7868 standards.
  • the core of the Shore hardness tester consists of a spring-loaded pin made of hardened steel. Its depth of penetration into the material to be tested is a measure of the corresponding Shore hardness, which is measured on a scale of 0 Shore (2.5 mm penetration depth) to 100 Shore (0 mm penetration depth). A high number means a high degree of hardness.
  • the setpoint temperature of 23 0 C is limited to the temperature interval of ⁇ 2 K.
  • Shore-D is indicated on toughened elastomers as measured with a needle that tapers at a 30 ° angle and has a spherical tip with a radius of 0.1 millimeter. Weight: 5 kg, hold time: 15 sec.
  • the isocyanate ratio (calculated as the sum of the hydroxyl and amino groups) between 55 and 125 at a given concentration of nanoparticles in the range of 1, 0 to adjust the hardness in a range of Shore D 30 to 80 chosen to 23 wt .-%.
  • the hardness is adjusted by the proportion of oligoureas between 0.25 and 23 wt .-% in the OND poiyol component of the coating between Shore D 30 to 80 at a preselected isocyanate ratio.
  • the adjustment of the hardness is therefore possible in two ways.
  • the amount of nanoparticles with reactive amino groups used determines the hard-elastic urea phase in the polymer; As the content of these nanoparticles increases, the Shore D hardness increases. So z.
  • a Shore D hardness of 46 and at 18% by weight of 74 are obtained under otherwise identical conditions.
  • the Shore D hardness at an isocyanate ratio of 100 is 71, at an isocyanate ratio of 85 at 65 and at an isocyanate nat ratio of 72 at 59.
  • OND polyols which comprise 35 to 65% by weight of polyether alcohols of molecular weight 1000 to 8000 and a hydroxyl functionality of between 1, 9 and 3.0 with a content of amine-functional oligoureas having a particle size of from 10 to 1000 nm of 0, 25 to 25 wt .-%, which are dispersed in Poiyetheral- kohol, and 10 to 40 wt .-% short-chain glycols. They are calculated in the process according to the invention with one or more di- or polyisocyanates at an isocyanate index calculated as the sum of the hydroxy and amino groups of 50 to 125.
  • the coatings produced according to the invention are preferably processed during the reaction under shaping. That is, the components are mixed, applied to a substrate and cured depending on the application.
  • the erfindunstraen coatings are usually processed with two- or multi-component mixing machines, which are common in the polyurethane industry, including high-pressure and airless machines as two- or multi-component systems.
  • OND polyols with nanoparticles are used. Neither the OND polyols with particle sizes in the nanometer range nor coatings on their basis have been described so far.
  • the OND polyols with dispersed nanoscale oligourea particles used in the process according to the invention can be prepared, for example, by reacting elastic polyurethanes, preferably polyurethane flexible foams, with mixtures of diols or mixtures of diols and triols having an ethylene oxide content of from 20 to 50% by weight in the presence of di- and polyamines at temperatures between 150 and 25O 0 C, so that dispersions of nanoscale oligoureas having a particle size of 10 to 1000 nm are formed in the polyether alcohols and dioic and / or triols.
  • elastic polyurethanes preferably polyurethane flexible foams
  • mixtures of diols or mixtures of diols and triols having an ethylene oxide content of from 20 to 50% by weight in the presence of di- and polyamines at temperatures between 150 and 25O 0 C, so that dispersions of nanoscale oligoureas having a particle size of 10 to 1000 nm are formed
  • the OND polyols used according to the invention preferably contain according to their preparation
  • the resulting nanoscale oligoureas have a preferred particle size between 20 and 400 nm, as determined by laser light scattering. Depending on the size of the molecule and the amine used, it has an amine functionality of from 1 to 25, the amine functionality of the oligoureas in the lower nanometer range being between 2 and 9.
  • Catalysts are often not needed with the OND polyols.
  • tertiary amines such as triethylenediamine, tetra-methylbutandiamin, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine or metalorganic compounds of tin, lead or bismuth, z.
  • dibutyltin dilaurate, Zinndi- octoate, dibutyltin diacetate, etc. used.
  • Stabilizers are almost always included in the OND polyols; it is additionally possible to use UV stabilizers, biocides or antioxidants.
  • inorganic fillers for. As chalk, barite, precipitated silica, titanium dioxide, or organic fillers, eg. As melamine, melamine cyanurate, powdered melamine resin, etc. are used.
  • nanoscale OND polyols can be used in the process according to the invention, which are obtained by Solvoiyse of cold forming flexible foams (HR foam) with polyether diols and / or triols in the presence of a tertiary amine. These are elastic polyurethanes with Oiigoharnstoffen as dispersed nanoscale particles.
  • sols of a cold forming flexible foam are preferably used as OND polyols, which by mixing the soft cellular foam (polyurethane flexible foam) with 5 to 60% by weight of one or more polyether diols and / or during solvolysis.
  • triols can be prepared in the presence of a tertiary amine as a catalyst.
  • OND polyols which are formed by the soivoly of a poly (urethane urea) based on one or more polyether alcohols, water, catalysts and one or more di- and / or polyisocyanates with a mixture of diethylene glycol and Dipropylengiykol in the presence of di-n-butylamine arise.
  • the OND polyols preferably used according to the invention can be used as reaction component in polyurethane or polyurea coatings together with other polyhydroxyl compounds in order to set special properties by the degree of loading with the oligourea particles.
  • stable coatings are obtained with a content of oligoureas between 0.25 and 20 wt .-%.
  • the content of oligoureas in such coatings is preferably adjusted to values between 2.5 and 15% by weight.
  • the restoring force of the polyurethane-polyureas can be significantly improved.
  • elastic polyurethane-polyurea coatings are obtained by mixing a Solvolysates a polyurethane flexible foam with 5 to 60 wt .-% of one or more polyether diols and / or triols and their reaction with di- and / or polyisocyanates.
  • HR foam Flexible polyurethane foams
  • Polyether alcohols are selected from the group of anionically or metal complex catalyzed ethylene oxide and / or propylene oxide polymers, oligomers or block copolymers.
  • Preferred polyetherdiols are polypropylene glycols of molar mass 1000 to 2000 and their ethoxylation products with 5 to 30% by weight of ethylene oxide end blocks or as a random distribution or as an internal block.
  • polyether trioxide it is possible to use all glycerol or trimethylolpropane-based typical polyether trioxide used in the polyurethane industry, as well as specific polyether trioxide with internal ethylene oxide blocks or an ethylene oxide random distribution.
  • Di- or polyamines can be ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, 1,2- or 1,3-propylenediamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, N-methyl-bis (2-aminopropyl) amine, etc.
  • Diisocyanates or polyisocyanates are 4,4'-, 2,4'- and / or 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, polymeric diphenyimethane diisocyanate (p-MDI), tolylene diisocyanate (2,4- or 2,6-diisocyanate). Isomer or mixtures thereof), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, etc.
  • Diols or mixtures of diols and triols are selected from ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, higher ethylene glycols of molecular weight up to 600, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, higher oligopropylene glycols up to molecular weight 2000, glycerol, trimethylolpropane, ethylene or propylene oxide adducts of glycerol or trimethylolpropane with a molecular weight of up to 800, etc.
  • Triethylenediamine, tetramethylbutanediamine, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine are preferably used as tertiary amines
  • Organotin compounds are selected from dibutyltin dilaurate, tin dioctoate, dibutyltin diacetate.
  • a preferably used OND polyoi consists of
  • tertiary amine catalyst preferably triethylenediamine. 0.05-0.2% by weight of organotin compounds, preferably tin dioctoate.
  • OND polyols used according to the invention are, in particular, products which are provided by the solvolysis of the cold molding flexible foam with a mixture of diethylene glycol and dipropylene glycol in the presence of di-n-butylamine having the following composition:
  • the amine number is therefore composed of the tertiary amines of the original catalysts and the amino groups of Oligoharnscher.
  • the OND polyols used are in particular products obtained by the solvolysis of a poly (urethane urea) based on one or more polyether alcohols, water, catalysts and one or more di- and / or polyisocyanates with a mixture of diethylene glycol and dipro - Pylene glycol is formed in the presence of di-n-butylamine having the above composition (a) to (f) and having a total content of ethylene oxide blocks of 21.4%.
  • the poly (urethane urea) used can be adjusted in its chain length of the oligoureas by the ratio of hydroxyl groups of the polyether alcohols and that of the water between 1: 1 and 1:20.
  • the ratio of hydroxyl groups of the polyether alcohols and that of the water can be controlled.
  • the particle size of the noskaligen oligoureas in targeted OND polyols by the use of polyTHF, polybutadiene, polycaprolactone and the ratio of the OH groups of the polyols and the water can be controlled.
  • Suitable di- or polyisocyanates for the reaction with the OND polyols are all common isocyanates of polyurethane chemistry.
  • aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), other position isomers of this isocyanate, 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate (TDI) or isomer mixtures, xylylene diisocyanate (XDI) or 1,5 Naphthylene diisocyanate (NDI), their technical products or polymeric products, in particular polymeric MDI (p-MDl), cycloaliphatic diisocyanates such as bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane, isophorone diisocyanate or 1,4-cyclohexyl diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as hexane-1, 6-diisocyanate (HDI) can be used.
  • the reaction according to the invention of the OND polyols with the di- or polyisocyanates in the stated stoichiometric ratio requires that the amino groups react preferentially with the isocyanate groups because of their higher reactivity.
  • the ratio of isocyanate to hydroxyl to amine groups sets the properties of the coatings. In principle, the higher the proportion of amine groups in the coating and the higher the isocyanate index, the higher the hardness of the polyurethane polyurea and the lower the elasticity.
  • the process according to the invention provides hard-elastic polyurethane-polyurea coatings having a preferred Shore D hardness of> 30, in particular> 40, preferably with hardnesses of between 50 and 90, which are outstandingly suitable for coatings.
  • the coatings according to the invention very particularly preferably have hardnesses between 65 and 80.
  • the nanoscale oligourea particles are incorporated as blocks in the polymer chains, while the polyether alcohols are completely, partially or not reacted depending on the isocyanate index. In the latter case, they act as plasticizers in the nanoscale oligourea particles and lead to increased elasticity without significantly affecting the hardness.
  • the polyurethane-polyurea coatings of the invention have a complex morphology consisting of nanoscale oligoureas that organize via intermolecular forces in larger domains and aggregated domains up to several microns in size, as AFM studies have shown.
  • the polyurethane-polyurea coatings according to the invention have a high elasticity and high strength at an unusually high Shore D hardness. Thus, they are highly suitable for applications for which polyurethanes or polyureas have not been available as coatings, z. As for coatings on metals that are sandable.
  • the combination of very high hardness and high elasticity makes the polyurethane-polyurea coatings of the invention a new Materiaistall that was not previously available.
  • OND polyols with di- and / or polyisocyanates hard elastic coatings with at least two discrete glass transition regions, once between -55 and -35 0 C and on the other hand between +80 and +190 0 C, which are characterized by a high hardness (Shore D hardness preferably between 45 and 85) by an unusually high elasticity (elongation at break, usually between 3 and 20%).
  • the elastomers show a multiphase structure (AFM) 1 wherein the one (hard) phase in the form of discrete disc-shaped structures, which store themselves in a chain-like manner, is formed and in the resulting cavities, the soft elastic phase is incorporated.
  • AFM multiphase structure
  • polyurethane-polyurea coatings which have free primary amino groups in the nanoparticles. This has the great advantage that they can determine the hardness by the formation of polyurea depending on the application of the coating.
  • They can preferably be used as coatings in the field of water systems. These include e.g. Tanks, basins, swimming pools, wastewater treatment plants, occupancy basins, ship coatings inside and outside, bilge coatings, etc. Furthermore, they are e.g. suitable as coatings on concrete surfaces, buildings and manholes (for example subway shafts).
  • polyurethane-polyurea coatings are prepared from a solvolyzate of a cold-forming flexible foam (prepared by the solvolysis of the cold-forming flexible foam with a mixture of diethylene glycol and dipropylene glycol in the presence of di-n-butylamine with the abovementioned composition) and p-MDI, which are mixed at a preferred isocyanate index of 70 to 105. If this OND polyol is reacted with p-MDI at various isocyanate indices, polyurea-polyurea coatings having the following values of mechanical properties are obtained:
  • the change in the amount of nanosize oligoureas is a further parameter for adjusting the properties of the polyurethane-polyurea coatings according to the invention.
  • properties are listed, if the conditions otherwise remain constant in the OND polyol; the polyurethane-polyurea coatings were prepared at an isocyanate index of 75:
  • the OND polyo produced under a)! and filled in on the B-side p-MDi.
  • the mixing ratio is adjusted to 1, 37: 1, which corresponds to an isocyanate index of 80.
  • the mixture is applied directly to a siliconized release paper in a Mathis-LabCoater® in front of a knife blade.
  • the knife blade is slowly pulled over the release paper at a distance of 0.2 mm. It is obtained a coating of 0.2 mm, which is cured at 80 0 C for 60 minutes.
  • a polyurethane-polyurea coating having a Shore D hardness of 71, a tensile strength of 35 MPa, an elongation at break of 6% and an E modulus of 2130 MPa.
  • Example 1a It is prepared as in Example 1a) an OND polyol, but instead of the 675 g of diethylene glycol 405 g of polyethylene glycol! used.
  • the OND polyol has a hydroxy number of 284 mg KOH / g, an amine value of 59 mg KOH / g, and a viscosity of 5950 mPas (25 ° C).
  • a polyurethane-polyurea coating is prepared as in Example 1b), but with a mixing ratio of 1.64: 1, which corresponds to an isocyanate index of 90. This gives a polyurethane-polyurea coating with a Shore D hardness of 76, a tensile strength of 31 MPa, an elongation at break of 8% and an E-modu! from 1540 MPa.
  • Example 1a It is prepared as in Example 1a) an OND polyol, but instead of the 675 g of diethylene glycol 810 g of diethylene glycol are used.
  • the OND polyol has a hydroxy number of 330 mg KOH / g, an amine value of 55 mg KOH / g, and a viscosity of 3250 mPas (25 ° C).
  • a polyurethane-polyurea coating is prepared as in Example 1 b), but with a mixing ratio of 1.27: 1, which corresponds to an isocyanate index of 100.
  • a polyurethane-polyurea coating having a Shore D hardness of 74, a tensile strength of 45 MPa, an elongation at break of 7% and an E modulus of 1980 MPa is obtained.
  • Example 1a It is prepared as in Example 1a) an OND polyol, but instead of 210 g of di-n-butylamine 215 g dipropylenetriamine are used.
  • the OND polyol has a hydroxyl number of 333 mg KOH / g, an amine value of 58 mg KOH / g, and a viscosity of 3900 mPas (25 ° C).
  • a polyurethane-polyurea coating is prepared as in Example 1b), but with a mixing ratio of 1.41: 1, which corresponds to an isocyanate index of 80.
  • a polyurethane-polyurea coating having a Shore D hardness of 75, a tensile strength of 47 MPa, an elongation at break of 4% and an E modulus of 2180 MPa is obtained.

Abstract

The invention relates to a method for manufacturing elastic polyurethane-polyurea coatings, wherein oligourea nanodispersion polyols (OND polyols) comprising a polyether alcohol in which nanoscale, aminofunctional oligourea molecules exist in dispersed form are reacted with diisocyanates and/or polyisocyanates. The mixture ratio is adjusted such that it corresponds to an isocyanate index of 50 to 125, calculated as the sum of hydroxyl and amino groups.

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyureihan-PoEyharnstoff-Beschichiungen Process for the preparation of polyurea-polyurea coatings
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elastischen Polyurethan- Polyharnstoff-Beschichtungen, die in der Polymerhauptkette chemisch eingebundene Oligoharnstoffmoieküle als nanoskalige Verstärkungsstoffe aufweisen und hervorragend als Beschichtungen geeignet sind. Die Polyurethan-Polyharnstoff- Beschichtungen zeichnen sich durch hohe Härte bei gleichzeitiger Elastizität aus.The invention relates to a process for the preparation of elastic polyurethane-polyurea coatings which have chemically bound oligourea in the polymer main chain as nanoscale reinforcing agents and are outstandingly suitable as coatings. The polyurethane-polyurea coatings are characterized by high hardness and elasticity at the same time.
Die Herstellung von Polyurethanbeschichtungen unterschiedlicher Härte, die im allgemeinen durch die Shore-Härte-Skala beschrieben wird, ist bekannt. Allgemein reicht der Härtebereich von Shore A 25 bis Shore D 55. Sobald eine Härte oberhalb Shore D 40 eingestellt werden soll, neigen die Polyurethane zur Sprödigkeit. Um diesen unerwünschten Effekt zu beseitigen, wurden Polyharnstoff-Beschichtungen auf der Basis von Polyethern mit Aminendgruppen entwickelt, die bis zu einer Shore D Härte von etwa 55 noch elastisch sind. Diese haben jedoch den Nachteil, dass auf Grund des relativ großen Weichsegments, in der Regel basieren diese auf Polypro- pylenglykolen der Molmasse 2000, ein großer elastischer Anteil vorliegt. Bei einer mechanischen Belastung, die mit einer Wärmebildung auf Grund von Reibung verbunden ist, können solche Materialien auf Grund der relativ niedrigen Glasübergangstemperatur von ca. 5O0C zum Fließen oder bei Überschreiten von 70°C zum Schmieren neigen.The production of polyurethane coatings of different hardness, which is generally described by the Shore hardness scale, is known. In general, the hardness range extends from Shore A 25 to Shore D 55. As soon as a hardness above Shore D 40 is to be set, the polyurethanes tend to be brittle. To overcome this undesirable effect, polyurea based polyethers have been developed with amine end groups that are still elastic up to a Shore D hardness of about 55. However, these have the disadvantage that due to the relatively large soft segment, as a rule these are based on polypropylene glycols of molecular weight 2000, a large elastic proportion. In a mechanical load which is connected to a heat generation due to friction, such materials due to the relatively low glass transition temperature of about 5O 0 C to flow or the temperature exceeds 70 ° C may tend to smear.
Nach dem Stand der Technik werden Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen aus mindestens einem langkettigen Polyol, gegebenenfalls einer weiteren Polyhydroxyl- verbindung und einem oder mehreren Di- und/oder Polyaminen sowie einem oder mehreren Di- und/oder Polyisocyanaten bzw. Prepolymeren auf deren Basis hergestellt. Die hauptsächlich eingesetzte Aminkomponente war bisher und ist bei großen Herstellern immer noch das Bis-(3-chlor-4-aminophenyl)methan (MOCA). Vielfach wurde und wird auch noch das wesentlich reaktivere Bis-(4-aminophenyl)methan (MDA) verwendet. Um die Reaktivität der Aminkomponente zu verringern, werden ortho-alkylsubstituierte Amine verwendet, z. B. Bis-(3-ethyl-4-amino-phenyl)methan. Eine weitere Gruppe an Aminhärtern für Polyhamstoffsysteme sind N-alkylierte Diamine. Diese sekundären, meist aromatischen Diamine weisen gegenüber den primären Aminen eine deutlich geringere Reaktivität auf. Mit der Struktureinheit zwischen den Aminogruppen wird die Härte der gebildeten Polyharnstoffe eingestellt.According to the prior art, polyurethane-polyurea coatings are prepared from at least one long-chain polyol, optionally a further polyhydroxyl compound and one or more di- and / or polyamines and one or more di- and / or polyisocyanates or prepolymers based thereon , The main amine component used to date has been and still is bis (3-chloro-4-aminophenyl) methane (MOCA) for large manufacturers. In many cases, the much more reactive bis (4-aminophenyl) methane (MDA) has been and still is used. To reduce the reactivity of the amine component, ortho-alkyl substituted amines are used, e.g. B. bis (3-ethyl-4-amino-phenyl) methane. Another group of amine hardeners for polyurea systems are N-alkylated diamines. These secondary, mostly aromatic diamines have a significantly lower reactivity than the primary amines. With the structural unit between the amino groups, the hardness of the polyureas formed is adjusted.
Nach der Lehre der US 4,581 ,433 A werden z. B. elastomere Polyurethan- Polyharnstoff-Beschichtungen auf der Basis von Prepolymeren des Bis-(4- isocyanatocyclohexyl)methans sowie Polyetheralkoholen der Funktionalität 2 bis 3 und wenigstens einem diprimären aromatischen Amin mit mindestens einem Alkyi- substituenten in der ortho-Stellung zu einer bzw. zwei ortho-Alkylsubstituenten zu der anderen Aminogruppe beschrieben, um damit die Reaktivität der Aminogruppen in Beziehung zu den Hydroxylgruppen zu steuern.According to the teaching of US 4,581,433 A z. B. elastomeric polyurethane-polyurea coatings based on prepolymers of bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane and polyether alcohols of functionality 2 to 3 and at least one diprimary aromatic amine having at least one alkyl substituent ortho to one or two ortho-alkyl substituents to the other amino group to thereby control the reactivity of the amino groups in relation to the hydroxyl groups.
Alternativ zu diesen Zwei-Komponenten-Beschichtungen sind nach dem Stand der Technik Ein-Komponenten-Beschichtungen auf der Basis von Polyurethan- Polyharnstoffen bekannt. Diese basieren auf Polytetramethylenglykoien oder PoIy- carbonatdiolen. Letztere sind z. B. in der DE-AS 22 52 280 beschrieben. Nach der DE-OS 10 2006 002 154 werden elastische Polyurethan-Polyharnstoff- Beschichtungen ais Ein-Komponenten-Systeme beschrieben, die auf Polytetramethy- lenglykol-basierten Polycarbonatdioien, Diaminen als Kettenverlängerern und Diiso- cyanaten aufgebaut sind und zwischen 40 und 90 Gew.~% Lösungsmittel enthalten. Diese Beschichtungsmittel werden vorzugsweise für Textilien eingesetzt.As an alternative to these two-component coatings, prior art one-component coatings based on polyurethane polyureas are known. These are based on polytetramethylene glycols or polycarbonate diols. The latter are z. B. in DE-AS 22 52 280. According to DE-OS 10 2006 002 154, flexible polyurethane-polyurea coatings are described as one-component systems which are based on polytetramethylene glycol-based polycarbonate dioxides, diamines as chain extenders and diisocyanates, and between 40 and 90% by weight % Solvent included. These coating compositions are preferably used for textiles.
Aufgabe der Erfindung ist es, elastische Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen mit hoher Härte zur Verfügung zu stellen, insbesondere Beschichtungen mit Shore D Härten > 30, vorzugsweise > 40.The object of the invention is to provide elastic polyurethane-polyurea coatings with high hardness, in particular coatings with Shore D hardnesses> 30, preferably> 40.
Überraschend wurde gefunden, dass elastische, aber ultraharte Poiyurethan- Polyharnstoff-Beschichtungen hergestellt werden können, wenn man Oiigoharnstoff- Nanodispersions-Polyole (OND-Polyole) umfassend einen Polyetheralkohol, in dem nanoskalige, aminofunktionelle Oligoharnstoffmoleküle dispergiert vorliegen, mit Di- und/oder Polyisocyanaten umsetzt. Das Mischungsverhältnis wird erfindungsgemäß so eingestellt, dass es einem Isocyanatindex von 50 bis 125, berechnet als Summe der Hydroxyl- und Aminogruppen, entspricht.Surprisingly, it has been found that elastic, but ultrahard polyurethane polyurethane coatings can be prepared by reacting with diisocyanates and / or polyisocyanates oligurea nanodispersed polyols (OND polyols) comprising a polyether alcohol in which nanoscale, amino-functional oligourea molecules are dispersed implements. The mixing ratio is adjusted according to the invention so that it corresponds to an isocyanate index of 50 to 125, calculated as the sum of the hydroxyl and amino groups.
Bevorzugt handelt es sich um die Verwendung von OND-Polyolen, welche spezielle Polyetheralkohole mit 0,1 bis 28 Gew.-% dispergierten nanoskaligen Oligoharnstoff- molekülen mit einer Teilchengröße von 10 bis 1000 nm (vorzugsweise 20 bis 400 nm) umfassen, die mindestens zwei freie Aminfunktionen als primäre und/oder sekundäre Aminogruppen aufweisen.It is preferable to use OND polyols which comprise specific polyether alcohols with 0.1 to 28% by weight of dispersed nanoscale oligourea molecules having a particle size of 10 to 1000 nm (preferably 20 to 400 nm) which are at least two have free amine functions as primary and / or secondary amino groups.
Die erfindungsgemäß verwendeten Oligohamstoff-Nanodispersions-Polyole (OND- Polyole) unterscheiden sich wesentlich von an sich bekannten PHD-Polyolen. PHD- Polyole sind Polyharnstoff-Dispersionspolyole. Dieser Begriff hat sich international eingebürgert für die Klasse von Polyhydroxylverbindungen für Polyurethane, welche eine sichtbare Dispersion darstellen, d. h. im Bereich über 5 μm liegen. Als so genannte Mikrodispersionen weisen sie ein milchiges Aussehen auf. Die Herstellung von PHD-Poiyolen (Polyharnstoffdispersionspolyolen) ist z. B. durch Umsetzung von Alkanolaminen mit Diisocyanaten in Polyetheraikoholen, an sich bekannt. Die Parti- keigrößen liegen bei >10 μm. Solche PHD-Polyole werden z. B. in US 5,068,280 A, US 5,292,778 A, US 5,288,766 A, US 4,326,043 A und US 6,784,243 A beschrieben. Die nach dem Stand der Technik bekannten PHD-Polyoie werden durch in-situ PoIy- additionsreaktionen von Isocyanaten mit Aminen oder Aminoalkoholen in einem Ba- sispoiyol hergestellt. Das isocyanat reagiert mit dem Amin schneller als mit den Hydroxylgruppen des Polyols, d. h. das Isocyanat reagiert vorzugsweise mit dem A- min (oder ggf. auch Hydrazin) zur Harnstoffgruppe, wobei das Polyol nur als Reaktionsmedium dient. Die Feststoffkonzentration wird durch die Viskosität des Produkts begrenzt, Feststoffgehalte von 20 bis 40 % können üblicherweise erhalten werden. Die PHD-Poiyole werden in Abmischungen mit anderen, hochreaktiven Polyolen zur Herstellung von HR-Schaumstoffen oder beim Reaktionsspritzguss eingesetzt.The oligohydrocarbon nanodispersion polyols (OND polyols) used according to the invention differ substantially from known PHD polyols. PHD polyols are polyurea dispersion polyols. This term has become internationally accepted for the class of polyhydroxyl compounds for polyurethanes, which represent a visible dispersion, ie in the range above 5 microns. As so-called microdispersions they have a milky appearance. The production of PHD polyols (polyurea dispersion polyols) is z. Example by reacting alkanolamines with diisocyanates in Polyetheraikoholen, known per se. The particle sizes are> 10 μm. Such PHD polyols are z. For example, in US 5,068,280 A, US 5,292,778 A, US 5,288,766 A, US 4,326,043 A and US 6,784,243 A are described. The PHD polyols known from the prior art are prepared by in situ polyaddition reactions of isocyanates with amines or aminoalcohols in a base sol. The isocyanate reacts with the amine faster than with the hydroxyl groups of the polyol, ie, the isocyanate reacts preferably with the A- min (or possibly also hydrazine) to the urea group, the polyol serves only as the reaction medium. The solids concentration is limited by the viscosity of the product, solids contents of 20 to 40% can usually be obtained. The PHD poiyols are used in blends with other, highly reactive polyols for the production of HR foams or in the reaction injection molding.
Die erfindungsgemäß verwendeten OND-Polyole zur Herstellung von elastischen Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen stellen dagegen Nanodispersionen mit Teilchengrößen unterhalb bzw. bis 1000 nm dar. Es handelt sich hier um einen völlig neuen Typ von Polyolen und demzufolge auch von darauf basierenden Polyurethanen, da die „Teilchen" Einzelmoleküle mit Molmassen von ca. 500 bis 5000 sind (das entspricht einer Kettenlänge der Oligoharnstoffe von 2 bis 20 Diphenylmethaneinhei- ten mit jeweils einer Harnstoffgruppe zwischen den Aromaten).On the other hand, the OND polyols used according to the invention for producing elastic polyurethane-polyurea coatings represent nanodispersions with particle sizes below or up to 1000 nm. This is a completely new type of polyols and consequently also polyurethanes based thereon, since the " Particles "Single molecules with molecular weights of about 500 to 5000 (which corresponds to a chain length of Oligoharnstoffe of 2 to 20 Diphenylmethaneinhei- th each with a urea group between the aromatics).
Bevorzugt werden erfindungsgemäß Polyurethan-Poiyharnstoff-Beschichtungen bereitgestellt, die Nanoteiichen in einer Menge von 0,1 bis 23 Gew. -% umfassen. Von besonderer praktischer Bedeutung sind Nanoteiichen, die freie primäre oder sekundäre Aminogruppen aufweisen.According to the invention, polyurethane polyurea coatings which comprise nanoparticles in an amount of 0.1 to 23% by weight are preferably provided. Of particular practical importance are Nanoteiichen having free primary or secondary amino groups.
Die Umsetzung erfolgt erfindungsgemäß derart, dass die Stöchiometrie aus der analytisch bestimmten Zahi der Hydroxylgruppen (OH) plus der Aminogruppen (NH) berechnet wird und dabei ein Verhältnis zu den isocyanatgruppen (NCO) von 0,5 bis 1 ,25 gemäß der GleichungThe reaction takes place according to the invention such that the stoichiometry is calculated from the analytically determined number of hydroxyl groups (OH) plus the amino groups (NH) and a ratio to the isocyanate groups (NCO) of 0.5 to 1.25 according to the equation
index = (OH + NH) x 100 = 50 ... 125 NCOindex = (OH + NH) x 100 = 50 ... 125 NCO
eingestellt wird. Das Verhältnis der Hydroxylgruppen zu den Aminogruppen in der Polyoikomponente bestimmt im wesentlichen die Eigenschaften der Beschichtungen und sollte zwischen OH : NCO = 20 : 1 bis 2 : 1is set. The ratio of the hydroxyl groups to the amino groups in the polyoxy component essentially determines the properties of the coatings and should be between OH: NCO = 20: 1 to 2: 1
liegen. Bevorzugt wird ein solches Verhältnis zwischen 10 : 1 bis 5 : 1.lie. Such a ratio is preferably between 10: 1 to 5: 1.
Die Härte wird erfindungsgemäß über das isocyanat-Verhältnis, die Menge an OND- Polyol und/oder die Menge an Oligoharnstoffteilchen gesteuert und durch das erfindungsgemäß definierte Isocyanatverhältnis auf einen Bereich oberhalb Shore D 30 eingestellt.The hardness is controlled according to the invention via the isocyanate ratio, the amount of OND polyol and / or the amount of Oligoharnstoffteilchen and adjusted by the inventively defined isocyanate ratio to a range above Shore D 30.
Die Shore-Härte, benannt nach Albert Shore, ist ein Werkstoffkennwert für Elastomere und Kunststoffe und ist in den Normen DIN 53505 und DIN 7868 festgelegt. Das Kernstück des Shore-Härte-Prüfers besteht aus einem federbelasteten Stift aus gehärtetem Stahl. Dessen Eindringtiefe in das zu prüfende Material ist ein Maß für die entsprechende Shore-Härte, die auf einer Skala von 0 Shore (2,5 Millimeter Eindringtiefe) bis 100 Shore (0 Millimeter Eindringtiefe) gemessen wird. Eine hohe Zahl bedeutet eine große Härte. Es wird die Solltemperatur von 23 0C auf das Temperaturintervall von ± 2 K beschränkt. Shore-D wird bei Zäh-Elastomeren nach Messung mit einer Nadel, die mit einem 30° Winkel zuläuft und eine kugelförmige Spitze mit einem Radius von 0,1 Millimetern hat, angegeben: Auflagegewicht: 5 kg, Haltezeit: 15 s.The Shore hardness, named after Albert Shore, is a material characteristic for elastomers and plastics and is specified in the DIN 53505 and DIN 7868 standards. The core of the Shore hardness tester consists of a spring-loaded pin made of hardened steel. Its depth of penetration into the material to be tested is a measure of the corresponding Shore hardness, which is measured on a scale of 0 Shore (2.5 mm penetration depth) to 100 Shore (0 mm penetration depth). A high number means a high degree of hardness. The setpoint temperature of 23 0 C is limited to the temperature interval of ± 2 K. Shore-D is indicated on toughened elastomers as measured with a needle that tapers at a 30 ° angle and has a spherical tip with a radius of 0.1 millimeter. Weight: 5 kg, hold time: 15 sec.
in einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird zur Einstellung der Härte in einem Bereich von Shore D 30 bis 80 das Isocyanat-Verhältnis (berechnet als Summe der Hydroxyl- und Aminogruppen) zwischen 55 und 125 bei einer vorgegebenen Konzentration an Nanoteilchen im Bereich von 1 ,0 bis 23 Gew.-% gewählt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird die Härte durch den Anteil an Oiigoharnstoffen zwischen 0,25 und 23 Gew.-% in der OND- Poiyol-Komponente der Beschichtung zwischen Shore D 30 bis 80 bei einem vorgewählten Isocyanat-Verhältnis eingestellt.In a preferred embodiment of the method, the isocyanate ratio (calculated as the sum of the hydroxyl and amino groups) between 55 and 125 at a given concentration of nanoparticles in the range of 1, 0 to adjust the hardness in a range of Shore D 30 to 80 chosen to 23 wt .-%. In another preferred embodiment of the method, the hardness is adjusted by the proportion of oligoureas between 0.25 and 23 wt .-% in the OND poiyol component of the coating between Shore D 30 to 80 at a preselected isocyanate ratio.
Die Einstellung der Härte ist demzufolge auf zwei Wegen möglich. Durch die eingesetzte Menge an Nanoteilchen mit reaktiven Aminogruppen wird die hartelastische Harnstoffphase im Polymeren bestimmt; mit zunehmendem Gehalt an diesen Nanoteilchen steigt die Shore-D-Härte an. So kann z. B. bei einer Nanoteilchenkonzentra- tion von 5,5 Gew.-% im Polyol eine Shore-D-Härte von 46 und bei 18 Gew.-% von 74 bei ansonsten gleichen Bedingungen erhalten werden. Bei einer Nanoteilchenkon- zentration von 17 Gew.-% liegt die Shore-D-Härte bei einem Isocyanat-Verhältnis von 100 bei 71 , bei einem Isocyanat-Verhältnis von 85 bei 65 und bei einem Isocya- nat-Verhältnis von 72 bei 59. Mittels dieser beiden Steuerungsparameter kann demzufolge eine vorher bestimmte Härte im genannten Bereich eingestellt werden.The adjustment of the hardness is therefore possible in two ways. The amount of nanoparticles with reactive amino groups used determines the hard-elastic urea phase in the polymer; As the content of these nanoparticles increases, the Shore D hardness increases. So z. For example, at a nanoparticle concentration of 5.5% by weight in the polyol, a Shore D hardness of 46 and at 18% by weight of 74 are obtained under otherwise identical conditions. At a nanoparticle concentration of 17% by weight, the Shore D hardness at an isocyanate ratio of 100 is 71, at an isocyanate ratio of 85 at 65 and at an isocyanate nat ratio of 72 at 59. By means of these two control parameters, therefore, a predetermined hardness in the range can be set.
Erfindungsgemäß werden bevorzugt OND-Polyole eingesetzt, die 35 bis 65 Gew.-% Polyetheralkohole der Molmasse 1000 bis 8000 und einer Hydroxylfunktionalität zwischen 1 ,9 und 3,0 umfassen mit einem Gehalt an aminfunktionellen Oligoharnstoffen der Teilchengröße von 10 bis 1000 nm von 0,25 bis 25 Gew.-%, die im Poiyetheral- kohol dispergiert sind, sowie 10 bis 40 Gew.-% kurzkettigen Glykolen. Sie werden im erfindungsgemäßen Verfahren mit einem oder mehreren Di- oder Polyisocyanaten bei einem Isocyanatindex berechnet als Summe der Hydroxyi- und Aminogruppen von 50 bis 125 umgesetzt.According to the invention, preference is given to using OND polyols which comprise 35 to 65% by weight of polyether alcohols of molecular weight 1000 to 8000 and a hydroxyl functionality of between 1, 9 and 3.0 with a content of amine-functional oligoureas having a particle size of from 10 to 1000 nm of 0, 25 to 25 wt .-%, which are dispersed in Poiyetheral- kohol, and 10 to 40 wt .-% short-chain glycols. They are calculated in the process according to the invention with one or more di- or polyisocyanates at an isocyanate index calculated as the sum of the hydroxy and amino groups of 50 to 125.
Die erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen werden vorzugsweise während der Umsetzung unter Formgebung verarbeitet. Das heißt, die Komponenten werden vermischt, je nach Anwendung auf ein Trägermaterial aufgetragen und gehärtet. Die erfindungemäßen Beschichtungen werden in der Regel mit Zwei- oder Mehrkomponenten-Mischmaschinen, die in der Polyurethan-Industrie üblich sind, einschließlich der Hochdruck- und airless-Maschinen als Zwei- oder Mehrkomponentensysteme verarbeitet.The coatings produced according to the invention are preferably processed during the reaction under shaping. That is, the components are mixed, applied to a substrate and cured depending on the application. The erfindungemäßen coatings are usually processed with two- or multi-component mixing machines, which are common in the polyurethane industry, including high-pressure and airless machines as two- or multi-component systems.
Erfindungsgemäß werden OND-Polyo!e mit Nanoteilchen verwendet. Weder die OND-Polyole mit Teilchengrößen im Nanometerbereich noch Beschichtungen auf deren Basis wurden bisher beschrieben.According to the invention, OND polyols with nanoparticles are used. Neither the OND polyols with particle sizes in the nanometer range nor coatings on their basis have been described so far.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten OND-Polyole mit dispergierten nanoskaligen Oligoharnstoffteilchen können z.B. hergestellt werden durch Umsetzung von elastischen Polyurethanen, vorzugsweise Polyurethan- Weichschaumstoffen, mit Gemischen aus Diolen oder Gemischen aus Diolen und Triolen mit einem Ethylenoxidgehalt von 20 bis 50 Gew.-% in Gegenwart von Di- o- der Polyaminen bei Temperaturen zwischen 150 und 25O0C, so dass Dispersionen von nanoskaligen Oligoharnstoffen mit einer Teilchengröße von 10 bis 1000 nm in den Polyetheralkoholen sowie Dioien und/oder Triolen gebildet werden.The OND polyols with dispersed nanoscale oligourea particles used in the process according to the invention can be prepared, for example, by reacting elastic polyurethanes, preferably polyurethane flexible foams, with mixtures of diols or mixtures of diols and triols having an ethylene oxide content of from 20 to 50% by weight in the presence of di- and polyamines at temperatures between 150 and 25O 0 C, so that dispersions of nanoscale oligoureas having a particle size of 10 to 1000 nm are formed in the polyether alcohols and dioic and / or triols.
Die erfindungsgemäß eingesetzten OND-Polyole enthalten entsprechend ihrer Herstellung bevorzugtThe OND polyols used according to the invention preferably contain according to their preparation
(a) 40 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer langkettiger Polyetheralkohole mit 0 bis 21 Gew.-% Ethylenoxid und einer Hydroxylfunktionalität f0H = 2,00 bis 3,00,(a) from 40 to 60% by weight of one or more long chain polyether alcohols containing from 0 to 21% by weight of ethylene oxide and having a hydroxyl functionality f 0H = 2.00 to 3.00,
(b) 10 bis 22 Gew.-% eines kurzkettigen, oligomeren Ethylenglykols, (c) 10 bis 22 Gew.-% eines kurzkettigen, oligomeren Propylenglykols,(b) 10 to 22% by weight of a short-chain, oligomeric ethylene glycol, (c) 10 to 22% by weight of a short-chain, oligomeric propylene glycol,
(d) 2 bis 28 Gew.-% Oligoharnstoffe in dispergierter Form,(d) 2 to 28% by weight of oligoureas in dispersed form,
(e) 0,1 bis 3 Gew.-% Additive (Katalysatoren, Stabilisatoren, Füllstoffe etc.), wobei ihre Hydroxylzahl zwischen 120 und 400 mg KOH/g sowie ihre Aminzahl zwischen 10 und 100 mg KOH/g liegen. Zusammensetzungen, die Hydroxylzahien zwischen 200 und 390 mg KOH/g und die Aminzahlen zwischen 25 und 80 mg KOH/g aufweisen, sind bevorzugt einsetzbar.(E) 0.1 to 3 wt .-% additives (catalysts, stabilizers, fillers, etc.), wherein their hydroxyl number between 120 and 400 mg KOH / g and their amine number between 10 and 100 mg KOH / g. Compositions which have hydroxyl values between 200 and 390 mg KOH / g and the amine numbers between 25 and 80 mg KOH / g are preferred.
Die so entstandenen nanoskaligen Oligoharnstoffe weisen eine bevorzugte Teilchengröße zwischen 20 und 400 nm auf, wie durch Laserlichtstreuung bestimmt wurde. Je nach Größe des Moleküls und verwendetem Amin weist dieses eine Amin- funktionalität von 1 bis 25 auf, wobei die Aminfunktionalität der im unteren Nanome- terbereich liegenden Oligoharnstoffe bei 2 bis 9 liegt.The resulting nanoscale oligoureas have a preferred particle size between 20 and 400 nm, as determined by laser light scattering. Depending on the size of the molecule and the amine used, it has an amine functionality of from 1 to 25, the amine functionality of the oligoureas in the lower nanometer range being between 2 and 9.
Katalysatoren werden bei den OND-Polyolen oftmals nicht benötigt. Falls Katalysatoren eingesetzt werden sollen, werden tertiäre Amine wie Triethylendiamin, Tetra- methylbutandiamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin oder metaliorgani- sche Verbindungen des Zinns, Bleis oder Wismuts, z. B. Dibutylzinndilaurat, Zinndi- octoat, Dibutylzinndiacetat usw. verwendet. Stabilisatoren sind in den OND-Polyolen fast immer enthalten; es können zusätzlich UV- Stabilisatoren, Biozide oder Antioxi- dantien eingesetzt werden. Weiterhin können anorganische Füllstoffe, z. B. Kreide, Schwerspat, gefällte Kieselsäure, Titandioxid, oder organische Füllstoffe, z. B. MeI- amin, Melamincyanurat, pulverisiertes Melaminharz usw. verwendet werden.Catalysts are often not needed with the OND polyols. If catalysts are to be used, tertiary amines such as triethylenediamine, tetra-methylbutandiamin, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine or metalorganic compounds of tin, lead or bismuth, z. As dibutyltin dilaurate, Zinndi- octoate, dibutyltin diacetate, etc. used. Stabilizers are almost always included in the OND polyols; it is additionally possible to use UV stabilizers, biocides or antioxidants. Furthermore, inorganic fillers, for. As chalk, barite, precipitated silica, titanium dioxide, or organic fillers, eg. As melamine, melamine cyanurate, powdered melamine resin, etc. are used.
Alternativ können im erfindungsgemäßen Verfahren spezielle nanoskalige OND- Polyole eingesetzt werden, die durch Solvoiyse von Kaltformweichschaumstoffen (HR-Schaum) mit Polyetherdiolen und/oder -triolen in Gegenwart eines tertiären A- mins gewonnen werden. Diese stellen elastische Polyurethane mit Oiigoharnstoffen als dispergierte nanoskalige Teilchen dar.Alternatively, special nanoscale OND polyols can be used in the process according to the invention, which are obtained by Solvoiyse of cold forming flexible foams (HR foam) with polyether diols and / or triols in the presence of a tertiary amine. These are elastic polyurethanes with Oiigoharnstoffen as dispersed nanoscale particles.
So werden im erfindungsgemäßen Verfahren als OND-Polyole bevorzugt Solvolysate eines Kaltformweichschaumstoffes verwendet, welche durch Vermischen des KaIt- formweichschaumstoffes {Polyurethan-Weichschaumstoffs) - während oder nach der Solvolyse - mit 5 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer Polyetherdiole und/oder -triole in Gegenwart eines tertiären Amins als Katalysator hergestellt werden.Thus, in the process according to the invention, as sols of a cold forming flexible foam are preferably used as OND polyols, which by mixing the soft cellular foam (polyurethane flexible foam) with 5 to 60% by weight of one or more polyether diols and / or during solvolysis. triols can be prepared in the presence of a tertiary amine as a catalyst.
Bevorzugt können z.B. auch OND-Polyole eingesetzt werden, die durch die Soivoly- se eines Poly(urethanharnstoffs) auf der Basis eines oder mehrerer Polyetheralkoho- Ie, Wasser, Katalysatoren und einem oder mehreren Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem Gemisch aus Diethylenglykol und Dipropylengiykol in Gegenwart von Di-n- butylamin entstehen.It is also possible with preference to use, for example, OND polyols which are formed by the soivoly of a poly (urethane urea) based on one or more polyether alcohols, water, catalysts and one or more di- and / or polyisocyanates with a mixture of diethylene glycol and Dipropylengiykol in the presence of di-n-butylamine arise.
Die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten OND-Polyole können als Reaktions- komponente in Polyurethan- oder Polyharnstoff-Beschichtungen gemeinsam mit anderen Polyhydroxylverbindungen eingesetzt werden, um spezielle Eigenschaften durch den Grad der Beladung mit den Oligoharnstoffteilchen einzustellen. Auf diesem Wege werden stabile Beschichtungen mit einem Gehalt an Oligoharnstoffen zwischen 0,25 und 20 Gew.-% erhalten. Vorzugsweise wird der Gehalt an Oligoharnstoffen in solchen Beschichtungen auf werte zwischen 2,5 und 15 Gew.-% eingestellt. So kann die Rückstellkraft der Polyurethan-Polyharnstoffe deutlich verbessert werden. Demzufolge werden elastische Polyurethan-Poiyharnstoff- Beschichtungen durch Vermischung eines Solvolysates eines Polyurethan- Weichschaumstoffs mit 5 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer Polyetherdiole und/oder Triole sowie deren Umsetzung mit Di- und/oder Poiyisocyanaten erhalten.The OND polyols preferably used according to the invention can be used as reaction component in polyurethane or polyurea coatings together with other polyhydroxyl compounds in order to set special properties by the degree of loading with the oligourea particles. In this way, stable coatings are obtained with a content of oligoureas between 0.25 and 20 wt .-%. The content of oligoureas in such coatings is preferably adjusted to values between 2.5 and 15% by weight. Thus, the restoring force of the polyurethane-polyureas can be significantly improved. Accordingly, elastic polyurethane-polyurea coatings are obtained by mixing a Solvolysates a polyurethane flexible foam with 5 to 60 wt .-% of one or more polyether diols and / or triols and their reaction with di- and / or polyisocyanates.
Polyurethan-Weichschaumstoffe (HR-Schaum) sind dem Fachmann bekannt. Sie sind z. B. in H. Oertel, Polyurethane Handbook, Hanser- Verlag, München, 1989 beschrieben.Flexible polyurethane foams (HR foam) are known to the person skilled in the art. They are z. In H. Oertel, Polyurethane Handbook, Hanser Verlag, Munich, 1989.
Polyetheralkohle sind ausgewählt aus der Gruppe der anionisch oder metallkomplex katalysierten Ethylenoxid- und/oder Propyienoxid-Polymeren, -Oligomeren oder -Block-copolymeren.Polyether alcohols are selected from the group of anionically or metal complex catalyzed ethylene oxide and / or propylene oxide polymers, oligomers or block copolymers.
Als Polyetherdiole werden Polypropylenglykole der Molmasse 1000 bis 2000 sowie deren Ethoxylierungsprodukte mit 5 bis 30 Gew.-% Ethylenoxidendblöcken oder als statistische Verteilung oder als innerer Block bevorzugt. Als Polyethertrioie können alle auf Glycerin oder Trimethylolpropan basierenden typischen Polyethertrioie, die in der Polyurethanindustrie verwendet werden, sowie spezielle Polyethertrioie mit internen Ethylenoxidblöcken oder einer statistischen Ethylenoxydverteilung verwendet werden.Preferred polyetherdiols are polypropylene glycols of molar mass 1000 to 2000 and their ethoxylation products with 5 to 30% by weight of ethylene oxide end blocks or as a random distribution or as an internal block. As polyether trioxide, it is possible to use all glycerol or trimethylolpropane-based typical polyether trioxide used in the polyurethane industry, as well as specific polyether trioxide with internal ethylene oxide blocks or an ethylene oxide random distribution.
Di- oder Polyamine können sein Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetraa- min, Tetraethylenpentamin, 1 ,2- oder 1 ,3-Propylendiamin, Dipropylentriamin, Tripro- pylentetramin, N-Methyi-bis(2-aminpropyl)amin usw.Di- or polyamines can be ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, 1,2- or 1,3-propylenediamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, N-methyl-bis (2-aminopropyl) amine, etc.
Di- oder Polyisocyanate sind 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat, polymeres Diphenyimethandiisocyanat (p-MDl), Toluylendiisocyanat (2,4- oder 2,6- Isomeres oder Gemische davon), 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, isophorondii- socyanat, Xylylendiisocyanat usw.Diisocyanates or polyisocyanates are 4,4'-, 2,4'- and / or 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, polymeric diphenyimethane diisocyanate (p-MDI), tolylene diisocyanate (2,4- or 2,6-diisocyanate). Isomer or mixtures thereof), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, etc.
Diole oder Gemischen aus Diolen und Triolen sind ausgewählt aus Ethylenglykol, Diethylengiykol, Triethyienglykol, Tetraethylenglykol, höheren Ethyiengiykololigome- ren der Molmasse bis 600, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol, höhere Oligopropylengiykole bis zur Molmasse 2000, Glycerin, Trimethylofpropan, Ethylen- oder Propylenoxidaddukte des Glycerins oder des Tri- methylolpropans mit einer Molmasse bis zu 800 usw.Diols or mixtures of diols and triols are selected from ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, higher ethylene glycols of molecular weight up to 600, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, higher oligopropylene glycols up to molecular weight 2000, glycerol, trimethylolpropane, ethylene or propylene oxide adducts of glycerol or trimethylolpropane with a molecular weight of up to 800, etc.
Als tertiäre Amine werden bevorzugt Triethylendiamin, Tetramethylbutandiamin, Di- methylcyciohexylamin, N-Methylmorpholin eingesetztTriethylenediamine, tetramethylbutanediamine, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine are preferably used as tertiary amines
Zinnorganische Verbindungen sind ausgewählt aus Dibutylzinndilaurat, Zinndioctoat, Dibutylzinndiacetat.Organotin compounds are selected from dibutyltin dilaurate, tin dioctoate, dibutyltin diacetate.
Ein bevorzugt eingesetztes OND-Polyoi besteht ausA preferably used OND polyoi consists of
- 35 - 65 Gew.-% Polyetheralkohol mit 0 - 30 Gew.-% Ethylenoxidendbiock,From 35 to 65% by weight of polyether alcohol with 0 to 30% by weight of ethylene oxide endblock,
- 10 - 20 Gew.-% Diethylenglykol, 10 - 20 Gew.-% Dipropylenglykol und/oder Butan-1 ,4-diol,10-20% by weight of diethylene glycol, 10-20% by weight of dipropylene glycol and / or butane-1,4-diol,
- 5 - 20 Gew.-% Oligoharnstoffe,5% to 20% by weight of oligoureas,
- 0,1 - 1 ,0 Gew.-% tert.-Amin-Katalysator, vorzugsweise Triethylendiamin. 0,05 - 0,2 Gew.-% zinnorganische Verbindungen, vorzugsweise Zinndioctoat.- 0.1 - 1, 0 wt .-% tertiary amine catalyst, preferably triethylenediamine. 0.05-0.2% by weight of organotin compounds, preferably tin dioctoate.
Erfindungsgemäß verwendete OND-Polyole sind in einer Ausführungsvariante insbesondere Produkte, die durch die Solvolyse des Kaltformweichschaumstoffs mit einem Gemisch aus Diethylenglykol und Dipropylenglykol in Gegenwart von Di-n-butylamin mit folgender Zusammensetzung bereitgestellt werden:In one embodiment, OND polyols used according to the invention are, in particular, products which are provided by the solvolysis of the cold molding flexible foam with a mixture of diethylene glycol and dipropylene glycol in the presence of di-n-butylamine having the following composition:
(a) 49,1 Gew.-% Polyetheralkohol mit 13 Gew.-% Ethylenoxidendbiock,(a) 49.1% by weight of polyether alcohol with 13% by weight of ethylene oxide endblock,
(b) 15,5 Gew.-% Diethylenglykoi,(b) 15.5% by weight of diethylene glycol,
(c) 15,5 Gew.-% Dipropylenglykol,(c) 15.5% by weight of dipropylene glycol,
(d) 18,7 Gew.-% Oligoharnstoffe,(d) 18.7% by weight of oligoureas,
(e) 1 ,0 Gew.-% tert.-Amin-Katalysator, nämlich Triethylendiamin.(e) 1.0% by weight of tertiary amine catalyst, namely triethylenediamine.
(f) 0,2 Gew.-% zinnorganische Verbindungen, nämlich Zinndioctoat(f) 0.2% by weight of organotin compounds, namely tin dioctoate
Sie besitzen einen Gesamtgehalt an Ethylenoxidblöcken von 21 ,4 %. Die Hydroxyl- zahl dieses OND-Polyols beträgt 339 mg KOH/g, die Aminzahl 57 mg KOH/g, die Viskosität 3500 mPas (250C). Durch die Verwendung der Polyamine werden an den Oligoharnstoffen endständige primäre und/oder sekundäre Aminogruppen gebildet.They have a total content of ethylene oxide blocks of 21, 4%. The hydroxyl number of this OND polyol is 339 mg KOH / g, the amine number is 57 mg KOH / g, the Viscosity 3500 mPas (25 0 C). By using the polyamines, terminal primary and / or secondary amino groups are formed on the oligoureas.
Die Aminzahl setzt sich folglich zusammen aus den tertiären Aminen der ursprünglichen Katalysatoren und den Aminogruppen der Oligoharnstoffe.The amine number is therefore composed of the tertiary amines of the original catalysts and the amino groups of Oligoharnstoffe.
In einer anderen Ausführungsvariante sind die verwendete OND-Polyole insbesondere Produkte, die durch die Solvolyse eines Poly(urethanharnstoffs) auf der Basis eines oder mehrerer Polyetheralkohole, Wasser, Katalysatoren und einem oder mehreren Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem Gemisch aus Diethylenglykol und Dipro- pylenglykol in Gegenwart von Di-n-butylamin entsteht, die oben genannte Zusammensetzung (a) bis (f) besitzt und einen Gesamtgehalt an Ethylenoxidblöcken von 21,4 % aufweist.In another embodiment, the OND polyols used are in particular products obtained by the solvolysis of a poly (urethane urea) based on one or more polyether alcohols, water, catalysts and one or more di- and / or polyisocyanates with a mixture of diethylene glycol and dipro - Pylene glycol is formed in the presence of di-n-butylamine having the above composition (a) to (f) and having a total content of ethylene oxide blocks of 21.4%.
Der eingesetzte Poly(urethanharnstoff) kann durch das Verhältnis von Hydroxylgruppen der Polyetheralkohole und der des Wassers zwischen 1 : 1 und 1 : 20 in seiner Kettenlänge der Oligoharnstoffe eingestellt werden. Vorteilhafterweise kann durch das Verhältnis von Hydroxylgruppen der Polyetheralkohole und der des Wassers die Teilchengröße der Oligoharnstoffe im OND-Polyol gesteuert werden.The poly (urethane urea) used can be adjusted in its chain length of the oligoureas by the ratio of hydroxyl groups of the polyether alcohols and that of the water between 1: 1 and 1:20. Advantageously, by the ratio of hydroxyl groups of the polyether alcohols and that of the water, the particle size of the oligoureas in the OND polyol can be controlled.
In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann die Teilchengröße der na- noskaligen Oligoharnstoffe in gezielte OND-Polyole durch den Einsatz von PoIyTHF, Polybutadien, Polycaprolacton und das Verhältnis der OH-Gruppen der Polyole und der des Wassers gesteuert werden.In another embodiment of the invention, the particle size of the noskaligen oligoureas in targeted OND polyols by the use of polyTHF, polybutadiene, polycaprolactone and the ratio of the OH groups of the polyols and the water can be controlled.
Als Di- oder Polyisocyanate zur Umsetzung mit den OND-Polyolen sind alle gängigen Isocyanate der Polyurethanchemie geeignet. Insbesondere können aromatische Dii- socyanate wie z.B. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), andere Stellungsisomeren dieses Isocyanats, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) oder Isomerengemische, Xylylendiisocyanat (XDI) oder 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), ihre technischen Produkte oder polymeren Produkte, insbesondere polymeres MDI (p-MDl), cycloaliphatische Diisocyanate wie Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methan, Isophoron- diisocyanat oder 1 ,4-Cyclohexyldiisocyanat, aliphatische Diisocyanate wie Hexan- 1,6-diisocyanat (HDI) eingesetzt werden. Bevorzugt werden MDI1 p-MDl und Bis-(4- isocya-natocyclohexyl)methan.Suitable di- or polyisocyanates for the reaction with the OND polyols are all common isocyanates of polyurethane chemistry. In particular, aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), other position isomers of this isocyanate, 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate (TDI) or isomer mixtures, xylylene diisocyanate (XDI) or 1,5 Naphthylene diisocyanate (NDI), their technical products or polymeric products, in particular polymeric MDI (p-MDl), cycloaliphatic diisocyanates such as bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane, isophorone diisocyanate or 1,4-cyclohexyl diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as hexane-1, 6-diisocyanate (HDI) can be used. Preferred are MDI 1 p-MDI and bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane.
Die erfindungsgemäße Umsetzung der OND-Polyole mit den Di- oder Polyisocyanaten im angegebenen stöchiometrischen Verhältnis bedingt, dass die Aminogruppen auf Grund ihrer höheren Reaktivität bevorzugt mit den Isocyanatgruppen reagieren. Durch das Verhältnis von Isocyanat- zu Hydroxyl- zu Amingruppen werden die Eigenschaften der Beschichtungen eingestellt. Grundsätzlich gilt, je höher der Anteil der Amingruppen in der Beschichtung und je höher der Isocyanatindex, desto höher die Härte des Polyurethan-Polyharnstoffs und desto geringer die Elastizität.The reaction according to the invention of the OND polyols with the di- or polyisocyanates in the stated stoichiometric ratio requires that the amino groups react preferentially with the isocyanate groups because of their higher reactivity. The ratio of isocyanate to hydroxyl to amine groups sets the properties of the coatings. In principle, the higher the proportion of amine groups in the coating and the higher the isocyanate index, the higher the hardness of the polyurethane polyurea and the lower the elasticity.
Durch Messung des mechanischen Verlustfaktors tan δ über der Temperatur mittels DMA lässt sich zeigen, dass sich mindestens zwei diskrete Übergangsgebiete ausbilden, die einerseits von der Art des Polyetheralkohols und andererseits von den aminfunktionellen Oligoharnstoffen bestimmt werden. Es findet in der Regel keine vollständige Phasentrennung statt, sondern zwischen den beiden Übergangsgebieten können weitere nachgewiesen werden, die sich auf die Oügoglykole und nicht getrennte Phasen zurückführen lassen.By measuring the mechanical loss factor tan δ above the temperature by means of DMA, it can be shown that at least two discrete transition regions are formed, which are determined on the one hand by the type of polyether alcohol and on the other hand by the amine-functional oligoureas. As a rule, there is no complete phase separation, but more can be detected between the two transition regions, which can be attributed to the oligoglycols and not separate phases.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert hartelastische Polyurethan-Poiyharnstoff- Beschichtungen mit einer bevorzugten Shore-D-Härte von > 30, insbesondere > 40, vorzugsweise mit Härten zwischen 50 bis 90, die hervorragend für Beschichtungen geeignet sind. Die erfindungsgemäßen Beschichtungen weisen ganz besonders bevorzugt Härten zwischen 65 und 80 auf. Die nanoskaligen Oligoharnstoffteilchen werden als Blöcke in die Polymerketten eingebaut, während die Polyetheralkohole je nach Isocyanatindex ganz, teilweise oder gar nicht umgesetzt werden. Im letzteren Falle wirken sie in den nanoskaligen Oligoharnstoffteilchen wie Weichmacher und führen zu einer erhöhten Elastizität, ohne die Härte wesentlich zu beeinflussen. Folglich weisen die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen eine komplexe Morphologie auf, die aus nanoskaligen Oligoharnstoffen, die sich über zwischenmolekulare Kräfte in größeren Domänen organisieren, und aus aggregierten Domänen bis zu mehreren Mikrometern Größe besteht, wie AFM-U ntersuchungen gezeigt haben.The process according to the invention provides hard-elastic polyurethane-polyurea coatings having a preferred Shore D hardness of> 30, in particular> 40, preferably with hardnesses of between 50 and 90, which are outstandingly suitable for coatings. The coatings according to the invention very particularly preferably have hardnesses between 65 and 80. The nanoscale oligourea particles are incorporated as blocks in the polymer chains, while the polyether alcohols are completely, partially or not reacted depending on the isocyanate index. In the latter case, they act as plasticizers in the nanoscale oligourea particles and lead to increased elasticity without significantly affecting the hardness. Thus, the polyurethane-polyurea coatings of the invention have a complex morphology consisting of nanoscale oligoureas that organize via intermolecular forces in larger domains and aggregated domains up to several microns in size, as AFM studies have shown.
Die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen weisen bei einer ungewöhnlich hohen Shore-D-Härte eine hohe Elastizität und hohe Festigkeit auf. Damit sind sie in hohem Maße für Anwendungen geeignet, für die bisher Polyurethane oder Polyharnstoffe als Beschichtungen nicht zur Verfügung standen, z. B. für Beschichtungen auf Metallen, die schleifbar sind. Die Kombination aus sehr großer Härte und hoher Elastizität macht die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polyharnstoff- Beschichtungen zu einer neuen Materiaiklasse, die bisher nicht zur Verfügung stand.The polyurethane-polyurea coatings according to the invention have a high elasticity and high strength at an unusually high Shore D hardness. Thus, they are highly suitable for applications for which polyurethanes or polyureas have not been available as coatings, z. As for coatings on metals that are sandable. The combination of very high hardness and high elasticity makes the polyurethane-polyurea coatings of the invention a new Materiaiklasse that was not previously available.
Durch die Umsetzung der definierten OND-Polyole mit Di- und/oder Polyisocyanaten werden hartelastische Beschichtungen mit mindestens zwei diskreten Glasübergangsbereichen, einmal zwischen -55 und -350C und zum anderen zwischen +80 und +1900C hergestellt, die sich bei einer hohen Härte (Shore D Härte bevorzugt zwischen 45 und 85) durch eine ungewöhnlich hohe Elastizität (Bruchdehnung in der Regel zwischen 3 und 20 %) auszeichnen.By the implementation of the defined OND polyols with di- and / or polyisocyanates hard elastic coatings with at least two discrete glass transition regions, once between -55 and -35 0 C and on the other hand between +80 and +190 0 C, which are characterized by a high hardness (Shore D hardness preferably between 45 and 85) by an unusually high elasticity (elongation at break, usually between 3 and 20%).
Die Elastomere zeigen eine Mehrphasenstruktur aus (AFM)1 wobei die eine (harte) Phase in Form von diskreten scheibenförmigen Gebilden, die sich kettenförmig aneinander lagern, gebildet wird und in die entstehenden Hohlräume die weichelastische Phase eingelagert wird. Diese bisher nicht beobachtete Struktur führt zu den besonderen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Produkte.The elastomers show a multiphase structure (AFM) 1 wherein the one (hard) phase in the form of discrete disc-shaped structures, which store themselves in a chain-like manner, is formed and in the resulting cavities, the soft elastic phase is incorporated. This hitherto unobserved structure leads to the special properties of the products according to the invention.
Besonders bevorzugt sind Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen, die über freie primäre Aminogruppen in den Nanoteilchen verfügen. Das hat den großen Vorteil, dass diese je nach Anwendungszweck der Beschichtung die Härte durch die Ausbildung von Polyharnstoffstrukturen bestimmen können.Particularly preferred are polyurethane-polyurea coatings which have free primary amino groups in the nanoparticles. This has the great advantage that they can determine the hardness by the formation of polyurea depending on the application of the coating.
Je nach Anwendungszweck werden mehr oder weniger der reaktiven Oiigoharnstoffe in den Beschichtungen eingesetzt, um damit die Härte der Beschichtungen, deren Elastizität, aber auch deren Beständigkeit gegen Medien einzustellen.Depending on the application more or less of the reactive Oiigoharnstoffe be used in the coatings in order to adjust the hardness of the coatings, their elasticity, but also their resistance to media.
Sie können bevorzugt als Beschichtungen im Bereich von Wasseranlagen eingesetzt werden. Dazu gehören z.B. Tanks, Becken, Schwimmbecken, Abwasseranlagen, Belegungsbecken, Schiffsbeschichtungen innen und außen, Bilgenbeschichtungen usw.. Weiterhin sind sie z.B. als Beschichtungen von Betonfiächen, Gebäuden und Schächten (z.B. U-Bahnschächten) geeignet.They can preferably be used as coatings in the field of water systems. These include e.g. Tanks, basins, swimming pools, wastewater treatment plants, occupancy basins, ship coatings inside and outside, bilge coatings, etc. Furthermore, they are e.g. suitable as coatings on concrete surfaces, buildings and manholes (for example subway shafts).
In einer spezieilen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Po- lyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen aus einem Soivolysat eines Kaltformweich- schaumstoffs (hergestellt durch die Solvolyse des Kaltformweichschaumstoffs mit einem Gemisch aus Diethylenglykol und Dipropylenglykol in Gegenwart von Di-n- butylamin mit oben genannter Zusammensetzung) und p-MDl hergestellt, die man bei einem bevorzugten Isocyanatindex von 70 bis 105 vermischt. Wird dieses OND- Polyol mit p-MDl bei verschiedenen Isocyanatindices umgesetzt, so erhält man PoIy- urethan-Polyharnstoff-Beschichtungen mit folgenden Werten mechanischer Eigenschaften:In a specific embodiment of the process according to the invention, polyurethane-polyurea coatings are prepared from a solvolyzate of a cold-forming flexible foam (prepared by the solvolysis of the cold-forming flexible foam with a mixture of diethylene glycol and dipropylene glycol in the presence of di-n-butylamine with the abovementioned composition) and p-MDI, which are mixed at a preferred isocyanate index of 70 to 105. If this OND polyol is reacted with p-MDI at various isocyanate indices, polyurea-polyurea coatings having the following values of mechanical properties are obtained:
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Die Veränderung der Menge an nanoskaligen Oligoharnstoffen ist ein weiterer Parameter zur Einstellung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polyurethan- Polyharnstoff-Beschichtungen. In der folgenden Tabelle sind solche Eigenschaften aufgeführt, wenn im OND-Polyol die Verhältnisse ansonsten konstant bleiben; die Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungen wurden bei einem Isocyanatindex von 75 hergestellt:The change in the amount of nanosize oligoureas is a further parameter for adjusting the properties of the polyurethane-polyurea coatings according to the invention. In the following table such properties are listed, if the conditions otherwise remain constant in the OND polyol; the polyurethane-polyurea coatings were prepared at an isocyanate index of 75:
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AusführungsbeispseleAusführungsbeispsele
Beispiel 1example 1
a) Herstellung des formulierten OND-Polvolsa) Preparation of the formulated OND polvols
In einen 6 I-Glasreaktor mit zentraler Feststoffdosierung, Rückflusskühler, Stickstoffeinleitung und Magnetrührstab, der über einen Magnetrührer in Kombination mit einem elektrischen Heizbad betrieben wird, sowie Temperaturfühler (PtI OO) mit elektronischer Steuerung werden 675 g Dipropylenglykol, 675 g Diethylengiykol und 210 g Di-n-butylamin gegeben. Das Gemisch wird auf 1700C erwärmt. Bei dieser Temperatur werden innerhalb von 103 Minuten 2650 g eines PUR-Kaltformweichschaumstoffs in Form von Flocken von 3 bis 8 cm Größe zugegeben. Während der Zugabe wird ein Stickstoffstrom von 10 l/h aufrecht erhalten. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird langsam auf 2100C erhöht. Nach beendeter Zugabe wird noch 30 Minuten bei 210°C nachgerührt. Danach wird das Reaktionsgemisch abgefüllt und bei 1200C und 1 Torr 60 Minuten entgast. Es wird in dieser Form weiter verwendet. Die Hydro- xylzahi ist 344 mg KOH/g, die Aminzahl 57 mg KOH/g, die Viskosität 3520 mPas (25°C). b) Hersteilung der Polyurethan-Polyharnstoff-BeschichtunqIn a 6 l glass reactor with central Feststoffdosierung, reflux condenser, nitrogen inlet and magnetic stir bar, which is operated by a magnetic stirrer in combination with an electric heating bath, and temperature sensors (PtI OO) with electronic control are 675 g dipropylene glycol, 675 g Diethylengiykol and 210 g Di -n-butylamine. The mixture is heated to 170 0 C. At this temperature 2650 g of a PUR cold forming flexible foam in the form of flakes of 3 to 8 cm in size are added within 103 minutes. During the addition, a nitrogen flow of 10 l / h is maintained. The temperature of the reaction mixture is slowly increased to 210 0 C. After completion of the addition, stirring is continued for a further 30 minutes at 210.degree. Thereafter, the reaction mixture is filled and degassed at 120 0 C and 1 Torr for 60 minutes. It will continue to be used in this form. The hydroxyl number is 344 mg KOH / g, the amine value 57 mg KOH / g, the viscosity 3520 mPas (25 ° C). b) Production of the polyurethane-polyurea coating
In eine Zwei-Komponenten-Gießmaschine werden auf der A-Seite das unter a) hergestellte OND-Polyo! und auf der B-Seite p-MDi eingefüllt. Das Mischungsverhältnis wird auf 1 ,37 : 1 eingestellt, was einem isocyanatindex von 80 entspricht. Über einen statischen Mischkopf wird das Gemisch direkt auf ein silikonisiertes Trennpapier in einem Mathis-LabCoater® vor ein Messerrakel aufgetragen. Das Messerrakel wird langsam mit einem Abstand von 0,2 mm über das Trennpapier gezogen. Es wird eine Beschichtung von 0,2 mm erhalten, die 60 Minuten bei 800C gehärtet wird. Danach erhält man eine Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtung mit einer Shore-D-Härte von 71 , einer Zugfestigkeit von 35 MPa, einer Bruchdehnung von 6 % und einem E- Modul von 2130 MPa.In a two-component casting machine on the A side, the OND polyo produced under a)! and filled in on the B-side p-MDi. The mixing ratio is adjusted to 1, 37: 1, which corresponds to an isocyanate index of 80. Using a static mixing head, the mixture is applied directly to a siliconized release paper in a Mathis-LabCoater® in front of a knife blade. The knife blade is slowly pulled over the release paper at a distance of 0.2 mm. It is obtained a coating of 0.2 mm, which is cured at 80 0 C for 60 minutes. Thereafter, a polyurethane-polyurea coating having a Shore D hardness of 71, a tensile strength of 35 MPa, an elongation at break of 6% and an E modulus of 2130 MPa.
Beispiel 2 a) Herstellung des formulierten OND-PolvolsExample 2 a) Preparation of the Formulated OND Polvol
Es wird wie in Beispiel 1a) ein OND-Polyol hergestellt, jedoch werden an Stelle der 675 g Diethylenglykol 405 g Thethylenglyko! verwendet. Das OND-Polyol hat eine Hydroxyizahl von 284 mg KOH/g, eine Aminzahl von 59 mg KOH/g, und eine Viskosität von 5950 mPas (25°C).It is prepared as in Example 1a) an OND polyol, but instead of the 675 g of diethylene glycol 405 g of polyethylene glycol! used. The OND polyol has a hydroxy number of 284 mg KOH / g, an amine value of 59 mg KOH / g, and a viscosity of 5950 mPas (25 ° C).
b) Hersteilung der Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtungb) Production of the polyurethane-polyurea coating
Eine Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtung wird wie in Beispiel 1b) hergestellt, jedoch mit einem Mischungsverhältnis von 1 ,64 : 1 , was einem Isocyanatindex von 90 entspricht. Man erhält eine Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtung mit einer Shore- D-Härte von 76, einer Zugfestigkeit von 31 MPa, einer Bruchdehnung von 8 % und einem E-Modu! von 1540 MPa.A polyurethane-polyurea coating is prepared as in Example 1b), but with a mixing ratio of 1.64: 1, which corresponds to an isocyanate index of 90. This gives a polyurethane-polyurea coating with a Shore D hardness of 76, a tensile strength of 31 MPa, an elongation at break of 8% and an E-modu! from 1540 MPa.
Beispiel 3 a) Herstellung des formulierten OND-PolvolsExample 3 a) Preparation of the Formulated OND Polvol
Es wird wie in Beispiel 1a) ein OND-Polyol hergestellt, jedoch werden an Stelle der 675 g Diethylenglykol 810 g Diethylenglykol verwendet. Das OND-Polyol hat eine Hydroxyizahl von 330 mg KOH/g, eine Aminzahl von 55 mg KOH/g, und eine Viskosität von 3250 mPas (25°C).It is prepared as in Example 1a) an OND polyol, but instead of the 675 g of diethylene glycol 810 g of diethylene glycol are used. The OND polyol has a hydroxy number of 330 mg KOH / g, an amine value of 55 mg KOH / g, and a viscosity of 3250 mPas (25 ° C).
b) Herstellung der Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtunc;b) preparation of the polyurethane-polyurea coating;
Eine Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtung wird wie in Beispiel 1 b) hergestellt, jedoch mit einem Mischungsverhältnis von 1 ,27 : 1 , was einem Isocyanatindex von 100 entspricht. Man erhält eine Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtung mit einer Shore- D-Härte von 74, einer Zugfestigkeit von 45 MPa, einer Bruchdehnung von 7 % und einem E-Modul von 1980 MPa. Beispiel 4 a) Herstellung des formulierten OND-PolvolsA polyurethane-polyurea coating is prepared as in Example 1 b), but with a mixing ratio of 1.27: 1, which corresponds to an isocyanate index of 100. A polyurethane-polyurea coating having a Shore D hardness of 74, a tensile strength of 45 MPa, an elongation at break of 7% and an E modulus of 1980 MPa is obtained. Example 4 a) Preparation of the Formulated OND Polvols
Es wird wie in Beispiel 1a) ein OND-Polyol hergestellt, jedoch werden an Stelle der 210 g Di-n-butylamin 215 g Dipropylentriamin verwendet. Das OND-Polyol hat eine Hydroxylzahl von 333 mg KOH/g, eine Aminzahl von 58 mg KOH/g, und eine Viskosität von 3900 mPas (25°C).It is prepared as in Example 1a) an OND polyol, but instead of 210 g of di-n-butylamine 215 g dipropylenetriamine are used. The OND polyol has a hydroxyl number of 333 mg KOH / g, an amine value of 58 mg KOH / g, and a viscosity of 3900 mPas (25 ° C).
b) Herstellung der Polyurethan-Polvharnstoff-Beschichtungb) Preparation of the polyurethane-polvurea coating
Eine Polyurethan-Poiyharnstoff-Beschichtung wird wie in Beispiel 1b) hergestellt, jedoch mit einem Mischungsverhältnis von 1 ,41 : 1 , was einem Isocyanatindex von 80 entspricht. Man erhält eine Polyurethan-Polyharnstoff-Beschichtung mit einer Shore- D-Härte von 75, einer Zugfestigkeit von 47 MPa, einer Bruchdehnung von 4 % und einem E-Modul von 2180 MPa. A polyurethane-polyurea coating is prepared as in Example 1b), but with a mixing ratio of 1.41: 1, which corresponds to an isocyanate index of 80. A polyurethane-polyurea coating having a Shore D hardness of 75, a tensile strength of 47 MPa, an elongation at break of 4% and an E modulus of 2180 MPa is obtained.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von elastischen Polyurethan-Polyharnstoff- Beschichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass man1. A process for the preparation of elastic polyurethane-polyurea coatings, characterized in that one
Oligoharnstoff-Nanodispersions-Poiyole (OND-Polyole) umfassend einen Po- lyetheralkohoi, in dem nanoskalige, aminofunktionelle Oligoharnstoffmoleküle dispergiert vorliegen, mit Di- und/oder Polyisocyanaten umsetzt, wobei das Mischungsverhältnis so eingestellt wird, dass es einem Isocyanatindex von 50 bis 125, berechnet als Summe der Hydroxyl- und Aminogruppen, entspricht.Oligourea nanodispersion poiyols (OND polyols) comprising a polyether alcohol in which nanoscale, amino-functional oligourea molecules are dispersed, with di- and / or polyisocyanates, wherein the mixing ratio is adjusted so that it has an isocyanate index of 50 to 125, calculated as the sum of the hydroxyl and amino groups.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das OND-Polyol2. The method according to claim 1, characterized in that the OND polyol
Polyetheralkohole aufweist, in denen 0,1 bis 28 Gew.-% nanoskalige Oligoharnstoffmoleküle mit einer Teilchengröße von 10 bis 1000 nm dispergiert vorliegen, die mindestens zwei freie Aminfunktionen als primäre und/oder sekundäre Aminogruppen aufweisen und ein Verhältnis von Hydroxylgruppen zu den Aminogruppen (OH : NCO) von 20 : 1 bis 2 : 1 besitzen, wobei das OND- Polyol mit den Di- und/oder Polyisocyanaten ggf. in Gegenwart von Füllstoffen und Additiven umgesetzt wird, und die Shore D Härte in einem Bereich oberhalb von 30 über den Isocyanatindex gesteuert wird.Polyether alcohols in which 0.1 to 28 wt .-% nanoscale oligourea molecules having a particle size of 10 to 1000 nm are dispersed, having at least two free amine functions as primary and / or secondary amino groups and a ratio of hydroxyl groups to the amino groups (OH : NCO) of 20: 1 to 2: 1, wherein the OND polyol is reacted with the di- and / or polyisocyanates, if necessary in the presence of fillers and additives, and the Shore D hardness in a range above 30 on the Isocyanate index is controlled.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminfunktionen als primäre Aminogruppen vorliegen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the amine functions are present as primary amino groups.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte über die Menge an OND-Polyol und/oder die Menge an Oligo- harnstoff in dem Bereich oberhalb der Shore D Härte von 30 gesteuert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the hardness over the amount of OND polyol and / or the amount of oligurea in the range above the Shore D hardness of 30 is controlled.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte durch das Isocyanatindex im Bereich von Shore D 30 bis 80 gesteuert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the hardness is controlled by the isocyanate index in the range of Shore D 30 to 80.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte durch den Anteil an Oligoharnstoffen zwischen 0,25 und 23 Gew,-% in der OND-Polyol-Komponente der Beschichtung zwischen Shore D 30 bis 80 gesteuert wird, wobei die Menge an Polyetheraikohoien gegen 100 % unter Berücksichtigung der Zusatzstoffe beträgt. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the hardness is controlled by the proportion of oligoureas between 0.25 and 23 wt -% in the OND polyol component of the coating between Shore D 30 to 80, wherein the amount of Polyetheraikohoien against 100% taking into account the additives.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass OND-Polyole eingesetzt werden, die 35 bis 65 Gew.-% Polyetheralkohole mit einer Molmasse von 1000 bis 8000 und einer Hydroxylfunktionalität zwischen 1 ,9 und 3,0 und ggf. 0 bis 30 Gew.-% Ethylenoxäd umfassen, in denen die a- m infunktionellen nanoskaligen Oligoharnstoffmoieküle mit einem Gehalt von 0,25 bis 25 Gew.-% dispergiert vorliegen, sowie 10 bis 40 Gew.-% kurzkettiger Glykole.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that OND polyols are used, the 35 to 65 wt .-% polyether alcohols having a molecular weight of 1000 to 8000 and a hydroxyl functionality between 1, 9 and 3.0 and if necessary From 0 to 30% by weight of ethylene oxides, in which the a-m impunctional nanoscale oligourea compositions are present in a content of 0.25 to 25% by weight, and 10 to 40% by weight of short-chain glycols.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass OND-Polyole eingesetzt werden, die durch Umsetzung von elastischen Polyurethanen, vorzugsweise Polyurethan-Weichschaumstoffen mit Gemischen aus Diolen oder Gemischen aus Dioien und Triolen mit einem Ethylenoxidgehalt von 20 bis 50 Gew.-% in Gegenwart von Di- oder Polyaminen bei Temperaturen von 150 bis 250 °C hergestellt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that OND polyols are used which are prepared by reacting elastic polyurethanes, preferably flexible polyurethane foams with mixtures of diols or mixtures of dioxins and triols having an ethylene oxide content of 20 to 50 wt .-% be prepared in the presence of di- or polyamines at temperatures of 150 to 250 ° C.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass OND-Polyole eingesetzt werden, die eine Zusammensetzung wie folgt aufweisen:9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that OND polyols are used which have a composition as follows:
- 40 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer langkettiger Polyetheraikohole mit 0 bis 21 Gew.-% Ethyienoxid und einer Hydroxylfunktionaiität f0H = 2,00 bis 3,00,40 to 60% by weight of one or more long-chain polyetheric alcohols containing 0 to 21% by weight of ethylene oxide and having a hydroxyl functionality f 0H = 2.00 to 3.00,
- 10 bis 22 Gew.-% eines kurzkettigen, oligomeren Ethylenglykols- 10 to 22 wt .-% of a short-chain, oligomeric ethylene glycol
- 10 bis 22 Gew.-% eines kurzkettigen, oligomeren Propylenglykols,From 10 to 22% by weight of a short-chain, oligomeric propylene glycol,
- 2 bis 28 Gew.-% Oligoharnstoffe in dispergierter Form,From 2 to 28% by weight of oligoureas in dispersed form,
- 0,1 bis 3 Gew.-% Additive, z.B. Katalysatoren, Stabilisatoren, wobei die OND-Polyole eine Hydroxylzahl zwischen 120 und 400 mg KOH/g sowie eine Aminzahl zwischen 10 und 100 mg KOH/g besitzen und die nanoskaligen Oligoharnstoffe eine Teilchengröße von 20 bis 400 nm haben.0.1 to 3% by weight of additives, e.g. Catalysts, stabilizers, wherein the OND polyols have a hydroxyl number between 120 and 400 mg KOH / g and an amine number between 10 and 100 mg KOH / g and the nanoscale oligoureas have a particle size of 20 to 400 nm.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass OND-Polyole eingesetzt werden, die ein Solvolysat eines Kaltformweich- schaumstoffes (HR-Schaums) darstellen, welches durch Vermischen des KaIt- formweichschaumstoffes - während oder nach der Solvolyse - mit 5 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer Polyetherdiole und/oder -triole in Gegenwart eines tertiären Amins als Katalysator und ggf. weiterer Additive hergestellt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that OND polyols are used which constitute a Solvolysat a cold forming soft foam (HR foam), which by mixing the soft KaItformschaumstoffes - during or after solvolysis - with 5 to 60 wt .-% of one or more polyether diols and / or triols in the presence of a tertiary amine is prepared as a catalyst and optionally further additives.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7und 10, dadurch gekennzeichnet, dass OND-Polyole eingesetzt werden, die ein Solvolysat eines Kaltformweich- Schaumstoffes darstellen, weiches besteht aus11. The method according to any one of claims 1 to 7 and 10, characterized in that OND polyols are used, which represent a Solvolysat a cold forming soft foam, which consists of
- 35 - 65 Gew.-% Polyetheralkohol mit 0 - 30 Gew.-% Ethylenoxidendblock,From 35 to 65% by weight of polyether alcohol with 0 to 30% by weight of ethylene oxide endblock,
- 10 - 20 Gew.-% Diethylengiykol,10-20% by weight of diethylene glycol,
- 10 - 20 Gew.-% Dipropylengiykol und/oder Butan-1 ,4-diol,10 to 20% by weight of dipropylene glycol and / or butane-1, 4-diol,
- 5 - 20 Gew.-% Oligoharnstoffe,5% to 20% by weight of oligoureas,
- 0,1 - 1 ,0 Gew.-% tert-Amin-Kataiysator,0.1 to 1.0% by weight of tertiary amine catalyst,
- 0,05 - 0,2 Gew.-% zinnorganische Verbindungen.- 0.05 - 0.2 wt .-% organotin compounds.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das OND-Polyol ein Produkt ist, das durch Solvolyse des Kaltformweichschaumstoffs mit einem Gemisch aus Diethylengiykol und Dipropylengiykol in Gegenwart von Di-n- butylamin entsteht und die folgende Zusammensetzung besitzt:12. The method according to claim 11, characterized in that the OND polyol is a product which is formed by solvolysis of the cold mold flexible foam with a mixture of diethyl and Dipropylengiykol in the presence of di-n-butylamine and has the following composition:
- 49,1 Gew.-% Polyetheralkohol mit 13 Gew.-% Ethylenoxidendblock,49.1% by weight of polyether alcohol with 13% by weight of ethylene oxide endblock,
- 15,5 Gew.-% Diethylengiykol,15.5% by weight of diethylene glycol,
- 15,5 Gew.-% Dipropylengiykol,15.5% by weight of dipropylene glycol,
- 18,7 Gew.-% Oligoharnstoffe,18.7% by weight of oligoureas,
- 1 ,0 Gew.-% tert.-Amin-Katalysator,1.0% by weight of tertiary amine catalyst,
- 0,2 Gew.-% zinnorganische Verbindungen, und einen Gesamtgehalt an Ethylenoxidblöcken von 21 ,4 % aufweist.- 0.2 wt .-% organotin compounds, and a total content of ethylene oxide blocks of 21, 4%.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das OND-Polyol Polyetheralkohole aufweist, in denen die nanoskaligen Oligo- harnstoffmoleküie mit einer Teilchengröße von 20 bis 400 nm dispergϊert vorliegen.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the OND polyol comprises polyether alcohols in which the nanoscale oligurea molecules having a particle size of 20 to 400 nm are dispersed.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Di- und/oder Poiyisocyanate ausgewählt sind aus aromatischen, cycloaiiphatischen oder aliphatischen Diisocyanaten, vorzugsweise ausgewählt aus 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und andere Stellungsisomere dieses Isocyanats, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) oder Isomerengemische, Xylylendiisocyanat (XDl) oder 1 ,5-Naphthylendiiso-cyanat (NDi)1 deren technischen Produkte oder polymeren Produkte, vorzugsweise polymeres MDI (p-MDl), oder Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methan, Isopho- rondiisocyanat oder 1 ,4-Cyclohexyldiisocyanat, oder Hexan-1 ,6-diisocyanat (HDI). 14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the di- and / or polyisocyanates used are selected from aromatic, cycloaliphatic or aliphatic diisocyanates, preferably selected from 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and other position isomers of this isocyanate , 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI) or isomer mixtures, xylylene diisocyanate (XDl) or 1,5-naphthylene diisocyanate (NDi) 1 whose technical products or polymeric products, preferably polymeric MDI (p-MDl) , or bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane, isophorone diisocyanate or 1,4-cyclohexyl diisocyanate, or hexane-1,6-diisocyanate (HDI).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Di- und/oder Poiyisocyanaten MDI, p-MDS und Bis-(4-isocya- natocyclohexyl)methan sind.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the di- and / or polyisocyanates used are MDI, p-MDS and bis (4-isocyanatatocyclohexyl) methane.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte OND-Polyol ein Sovolysat eines Kaltschaumweichschaum- stoffes gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 ist und das eingesetzte Di- und/oder Polyisocyanat pMDl ist, die man bei einem isocyanatindex von 70 bis 105 vermischt und während der Umsetzung unter Formgebung verarbeitet.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the used OND polyol is a sovolysate of a cold foamed flexible foam according to any one of claims 10 or 11 and the di- and / or polyisocyanate used is pMDl, which is in a isocyanate index of 70 to 105 and processed during the reaction under molding.
17. Elastische Polyurethan-Polyhamstoff-Beschichtung auf der Basis von OND- Polyolen mit 0,1 bis 28 Gew.% nanoskalige, aminofunktionellen Oligo- harnstoffmolekülen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einer Shore-D-Härte > 30, vorzugsweise von 50 bis 90.17. Elastic polyurethane-polyurea coating based on OND polyols with 0.1 to 28 wt.% Nanoscale, amino-functional oligourea molecules, prepared by a process according to one of claims 1 to 16 with a Shore D hardness> 30, preferably from 50 to 90.
18. Verwendung von elastischen Polyurethan-Poiyharnstoff-Beschichtungen gemäß Anspruch 1 bis 17 als Beschichtungen für Wasseranlagen, Betonflächen, Gebäuden und Schächten.18. Use of elastic polyurethane Poiyharnstoff coatings according to claim 1 to 17 as coatings for water systems, concrete surfaces, buildings and shafts.
19. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das OND-Polyol ein Produkt ist, das durch Solvolyse eines Poly(urethanharstoffs) auf der Basis eines oder mehrerer Polyetheralkohoie, Wasser, Katalysatoren und einem o- der mehreren Di- und/oder Poiyisocyanaten mit einem Gemisch aus Diethy- lenglykoi und Dipropyienglykol in Gegenwart von Di-n-butylamin entsteht und die folgende Zusammensetzung besitzt:19. Process according to claim 11, characterized in that the OND polyol is a product obtained by solvolysis of a poly (urethane resin) based on one or more polyether alcohols, water, catalysts and one or more di- and / or polyisocyanates is formed with a mixture of diethylene glycol and dipropylene glycol in the presence of di-n-butylamine and has the following composition:
- 49,1 Gew.-% Polyetheralkohol mit 13 Gew.-% Ethylenoxidendblock,49.1% by weight of polyether alcohol with 13% by weight of ethylene oxide endblock,
- 15,5 Gew.-% Diethylenglykol,15.5% by weight of diethylene glycol,
- 15,5 Gew.-% Dipropyienglykol,15.5% by weight of dipropylene glycol,
- 18,7 Gew.-% Oligohamstoffe,18.7% by weight of oligoureas,
- 1 ,0 Gew.-% tert.-Amin-Katalysator,1.0% by weight of tertiary amine catalyst,
- 0,2 Gew.-% zinnorganische Verbindungen, und einen Gesamtgehalt an Ethylenoxidblöcken von 21 ,4 % aufweist.- 0.2 wt .-% organotin compounds, and a total content of ethylene oxide blocks of 21, 4%.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Poly(urethanharnstoff) durch das Verhältnis von Hydroxylgruppen der Polyetheralkohoie und der des Wassers zwischen 1 : 1 und 1 : 20 in seiner Kettenlänge der Oligohamstoffe eingestellt wird. 20. The method according to claim 19, characterized in that the poly (urethane urea) used by the ratio of hydroxyl groups of the Polyetheralkohoie and the water is set between 1: 1 and 1:20 in its chain length of Oligohamstoffe.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verhältnis von Hydroxylgruppen der Polyetheralkohole und der des Wassers die Teilchengröße der Oligoharnstoffe im OND-Polyol gesteuert wird.21. Process according to claim 19 or 20, characterized in that the particle size of the oligoureas in the OND polyol is controlled by the ratio of hydroxyl groups of the polyether alcohols and of the water.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass durch den Einsatz von PoIyTHF, Polybutadien, Polycaprolacton und das Verhältnis der OH-Gruppen der Polyole und der des Wassers die Teilchengröße der Oligoharnstoffe in gezielte OND-Polyole gesteuert wird. 22. The method according to any one of claims 1 to 21, characterized in that is controlled by the use of polyTHF, polybutadiene, polycaprolactone and the ratio of the OH groups of the polyols and the water, the particle size of the oligoureas in targeted OND polyols.
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