WO2011000586A1 - Verwendung von isocyanaten auf der basis von nachwachsenden rohstoffen - Google Patents

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WO2011000586A1
WO2011000586A1 PCT/EP2010/055422 EP2010055422W WO2011000586A1 WO 2011000586 A1 WO2011000586 A1 WO 2011000586A1 EP 2010055422 W EP2010055422 W EP 2010055422W WO 2011000586 A1 WO2011000586 A1 WO 2011000586A1
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diisocyanate
acid
glycol
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PCT/EP2010/055422
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Jan Pfeffer
Martina Ortelt
Emmanouil Spyrou
Thomas Haas
Uwe Korek
Harald Schmidt
Uwe Dingerdissen
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Evonik Degussa Gmbh
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/77—Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/771—Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur oxygen
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes

Definitions

  • the invention relates to the use of 2,5-diisocyanato-1, 4: 3,6-dianhydro-2,5-dideoxy-D-mannitol (I), 2,5-diisocyanato-1, 4: 3, 6-dianhydro 2,5-dideoxy-D-glucitol (II) and / or 2,5-diisocyanato-1,4: 3,6-dianhydro-2,5-dideoxy-L-lditol (III).
  • Renewable raw materials refer to agricultural and forestry-produced products that are not used as food or feed. They are used materially, but also for the production of heat, electricity or fuels.
  • Polyurethanes from customary isocyanates known in polyurethane chemistry and 1: 4 - 3: 6 dianhydrohexitols are known from US 4,443,563 and DE-OS 31 11 093. Disadvantage is the restriction to Dianhydrohexitole, what the
  • polyurethanes of certain monoisocyanates based on 1: 4 - 3: 6 dianhydrohexitols are known (Thiem, J., et al., Macromol Rapid Comman., 19, 21-26, 1998).
  • the object of the invention was to find new uses of isocyanates based on renewable raw materials.
  • the invention relates to the use of
  • main component basic component or additional component in
  • Sweeteners adhesives, varnishes, paints, powder coatings, printing inks and Inks, polishes, glazes, pigment pastes and masterbatches, fillers, sealants and insulating materials, thermoplastic elastomers, foams,
  • Fiber composite components Fiber composite components, gels, microcapsules.
  • the diisocyanato-dianhydro-hexitols (I-III) which are reacted here belong to a group of chemical derivatives of so-called renewable raw materials, here in particular (poly) saccharides, for which purpose, for example.
  • renewable raw materials here in particular (poly) saccharides, for which purpose, for example.
  • the particular advantage of these compounds and their application products is that increasingly less fossil fuels such as oil, gas and coal are used in their manufacture, which reduces CO 2 emissions and thus the transition to CO 2 -neutral and fossil fuels Protecting raw materials
  • Coating materials eg textile, paper and leather coating
  • adhesives eg textile, paper and leather coating
  • lacquers lacquers
  • paints powder coatings
  • printing inks and inks polishes, glazes
  • Pigment pastes and masterbatches Fillers, sealants and insulating materials, thermoplastic elastomers, foams (eg, block foams,
  • Molded foams are semi-rigid foams (eg film foams,
  • Integral foams eg soft integral and hard integral foams
  • Thermal insulation materials RIM materials, materials for medical and hygienic applications (eg wound treatment), fibers, gels, microcapsules.
  • the use of the compounds I-I according to the invention takes place as reactants with compounds which have at least one NCO-reactive functional group.
  • the invention is therefore also the use of
  • compositions essentially containing a reaction product of
  • 2,5-diisocyanato-1, 4 3,6-dianhydro-2,5-dideoxy-D-mannitol (I), 2,5-diisocyanato
  • main component basic component or additional component in
  • Coating materials eg textile, paper and leather coating
  • adhesives lacquers
  • paints powder coatings
  • printing inks and inks polishes
  • glazes pigment pastes and masterbatches
  • fillers sealants and insulating materials
  • thermoplastic elastomers foams (eg Block foams,
  • Molded foams are semi-rigid foams (eg film foams, energy-absorbing foams, fiber-reinforced foams),
  • Integral foams eg soft integral and hard integral foams
  • Thermal insulation materials RIM materials, materials for medical and hygienic applications (eg wound treatment), fibers, gels, microcapsules.
  • compositions of the invention certain properties, such. B.
  • oligoisocyanates or polyisocyanates which are prepared from said diisocyanates or mixtures thereof by linking with urethane, allophanate, urea, biuret, uretdione, amide, isocyanurate,
  • Carbodiimide, uretonimine, oxadiazinetrione or iminooxadiazinedione structures are particularly suitable. Particularly suitable are isocyanurates and uretdiones.
  • the component A) according to the invention can also be chain-extended.
  • the chain extender component can be polyester, as described below
  • polyamines can be used with two or more polyisocyanate-reactive amino groups.
  • Suitable polyamines are, for. B. adipic dihydrazide, ethylenediamine, diethylenetriamine, Thethylenentetramin, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, dipropylenethamine, hexamethylenediamine, hydrazine, isophoronediamine, N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanol, 1, 3 and 1, 4-phenylenediamine, 4.4 'Diphenylmethanediamine, amino functional Polyethylene oxides or polypropylene oxides, adducts of salts of 2-acrylamido-2-methylpropane-1-sulfonic acid and ethylenediamine or any combination of polyamines.
  • Component A) may also contain additional di- and polyisocyanates.
  • the di- and polyisocyanates used can be selected from any aromatic, aliphatic, cycloaliphatic and / or (cyclo) aliphatic di- and / or
  • aromatic di- or polyisocyanates are suitable as aromatic di- or polyisocyanates. Particularly suitable are 1, 3 and 1, 4-phenylene diisocyanate,
  • MDI Diphenylmethane diisocyanates
  • polymeric MDI oligomeric diphenylmethane diisocyanates
  • xylylene diisocyanate tetramethylxylylene diisocyanate
  • Suitable aliphatic di- or polyisocyanates advantageously have 3 to 16 carbon atoms, preferably 4 to 12 carbon atoms, in the linear or branched alkylene radical and suitable cycloaliphatic or (cyclo) aliphatic diisocyanates advantageously 4 to 18 carbon atoms, preferably 6 to 15 carbon atoms, in the cycloalkylene radical.
  • (cyclo) aliphatic diisocyanates the skilled worker understands at the same time cyclic and aliphatic bound NCO groups, as z.
  • B. isophorone diisocyanate is the case.
  • Examples are cyclohexane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate,
  • Nonanthocyanate such as 4-isocyanatomethyl-1, 8-octane diisocyanate (TIN), decane and triisocyanate, undecanediisocyanate and triisocyanate, dodecanediisocyanates and isocyanates.
  • TIN 4-isocyanatomethyl-1, 8-octane diisocyanate
  • decane and triisocyanate undecanediisocyanate and triisocyanate
  • dodecanediisocyanates and isocyanates dodecanediisocyanates and isocyanates.
  • IPDI Isophorone diisocyanate
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • Hi 2 MDI diisocyanatodicyclohexylmethane
  • MPDI 2-methylpentane diisocyanate
  • TMDI 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate / 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate
  • NBDI norbornane diisocyanate
  • mixtures of di- and polyisocyanates can be used.
  • the isocyanates of component A) may be partially or completely blocked.
  • blocking agents all blocking agents can be used.
  • phenols such as phenol, and p-chlorophenol
  • alcohols such as
  • Benzyl alcohol, oximes such as acetone oxime, methyl ethyl ketoxime, cyclopentanone oxime, cyclohexanone oxime, methyl isobutyl ketoxime, methyl tert-butyl ketoxime,
  • Malonic acid esters such as diisopropylamine, heterocyclic compounds having at least one heteroatom such as mercaptans, piperidines, piperazines, pyrazoles, imidazoles, thazoles and tetrazoles, ⁇ -hydroxybenzoic acid esters such as glycolic acid esters or hydroxamic acid esters such as Benzylmethacrylohydroxamat be used.
  • amines such as diisopropylamine
  • heterocyclic compounds having at least one heteroatom such as mercaptans, piperidines, piperazines, pyrazoles, imidazoles, thazoles and tetrazoles
  • ⁇ -hydroxybenzoic acid esters such as glycolic acid esters or hydroxamic acid esters such as Benzylmethacrylohydroxamat be used.
  • blocking agents are acetone oxime, methyl ethyl ketoxime, acetophenone oxime, diisopropylamine, 3,5-dimethylpyrazole, 1, 2,4-triazole,
  • p-hydroxybenzoate In principle, all compounds which have at least one, preferably at least two, NCO-reactive functional groups are suitable as compounds B). Suitable functional groups are: OH, NH 2 , NH, SH, CH-acidic groups. The compounds B) preferably contain 2 to 4 functional groups. Particularly preferred are alcohol groups and amino groups.
  • diamines and polyamines are in principle suitable: 1, 2-ethylenediamine,
  • Polypropylene oxides adducts of salts of 2-acrylamido-2-methylpropane-1-sulfonic acid and hexamethylenediamines, which may also carry one or more CrC 4 - alkyl radicals, called.
  • disecondary or primary / secondary diamines as described, for. B. in a known manner from the
  • diprimary diamines by reaction with a carbonyl compound, such as.
  • a carbonyl compound such as.
  • a ketone or aldehyde and subsequent hydrogenation or by addition of diprimary diamines to acrylic acid esters or maleic acid derivatives can be used.
  • suitable amino alcohols are monoethanolamine, 3-amino-1-propanol, isopropanolamine, aminoethoxyethanol, N- (2-aminoethyl) ethanolamine,
  • CH-acidic compounds N-ethylethanolamine, N-butylethanolamine, diethanolamine, 3- (hydroxyethylamino) -1-propanol and diisopropanolamine also referred to as mixtures.
  • CH-acidic compounds for example, derivatives of malonic acid esters, acetylacetone and / or acetoacetic ester are suitable.
  • Suitable compounds B) are in particular all diols and polyols usually used in PU chemistry with at least two OH groups.
  • diols and polyols z As diols and polyols z.
  • ethylene glycol 1, 2, 1, 3-propanediol, diethylene, dipropylene, ethylene, tetraethylene glycol, 1, 2, 1, 4-butanediol,
  • Ethylene glycol triethylene glycol, pentanediol-1, 5, hexanediol-1, 6, 3-methylpentanediol-1, 5, neopentyl glycol, 2,2,4 (2,4,4) -thimethylhexanediol and
  • Hydroxypivalate They are used alone or in mixtures. 1, 4-butanediol is used only in mixtures.
  • Suitable compounds B) are also diols and polyols which contain further functional groups. It is preferable to use the linear or slightly branched hydroxyl-containing polyesters, polycarbonates, polycaprolactones, polyethers, polythioethers, polyesteramides, polyacrylates, which are known per se.
  • the polymers containing hydroxyl groups preferably use polyesters, polyethers, polyacrylates, polyurethanes, polyvinyl alcohols and / or polycarbonates having an OH number of 5 to 500 (in mg KOH / gram).
  • Suitable diols and polyols for the preparation of the preferred polyester polyols are, in addition to the abovementioned diols and polyols, 2-methylpropanediol, 2,2-dimethylpropanediol, diethylene glycol, dodecanediol-1, 12, 1, 4-cyclohexanedimethanol and 1, 2 and 1, 4 -Cyclohexandiol.
  • Suitable dicarboxylic acids or derivatives for the preparation of the polyester polyols may be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and / or heteroaromatic nature and optionally, for. B. by halogen atoms, substituted and / or unsaturated.
  • Preferred dicarboxylic acids or derivatives include succinic, adipic, corkic, azelaic and sebacic acids, 2,2,4 (2,4,4) -thmethyl-adipic acid, phthalic acid, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid,
  • Terephthalic acid dimethyl ester Terephthalic acid dimethyl ester, tetrahydrophthalic acid, maleic acid, Maleic anhydride and dimer fatty acids.
  • Suitable polyester polyols are also those which in a known manner by ring opening from lactones, such as caprolactone, and simple diols as
  • Polyphenols of the above type Polyester of boric acid
  • Polysiloxanes such as.
  • the products obtained by hydrolysis of dialkyldichlorosilanes with water and subsequent treatment with polyalcohols by addition of polysiloxane dihydrides to olefins, such as allyl alcohol or acrylic acid, are suitable as starting materials for the preparation of the compounds B).
  • the polyesters can be obtained in a conventional manner by condensation in an inert gas atmosphere at temperatures of 100 to 260 0 C, preferably 130 to 220 0 C, in the melt or in azeotropic procedure, as it is z.
  • in methods of organic chemistry Houben-Weyl; Volume 14/2, pages 1 to 5, 21 to 23, 40 to 44, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1963, or CR
  • OH-containing (meth) acrylates and Poly (meth) acrylates. Be prepared by the co-polymerization of (meth) acrylates, with individual components OH groups do not carry others. Thus, a randomly distributed OH-containing polymer is generated which carries no, one or many OH groups.
  • Such polymers are described under High solids hydroxyacrylics with tightly controlled molecular weight. van Leeuwen, Ben., SC Johnson Polymer, Neth. PPCJ, Polymers Paint Color Journal (1997), 187 (4392), 11-13;
  • the diols and dicarboxylic acids or derivatives thereof used for the preparation of the polyesterpolyols can be used in any desired mixtures.
  • Suitable compounds B) are also the reaction products of polycarboxylic acids and glycidic compounds, as described, for. B. in DE-OS 24 10 513 are described.
  • glycidyl compounds which can be used are esters of 2,3-epoxy-1-propanol with monobasic acids having 4 to 18 carbon atoms, such as glycidyl palmitate, glycidyl laurate and glycidyl stearate, alkylene oxides of 4 to 18 carbon atoms, such as butylene oxide, and Glycidyl ethers, such as octyl glycidyl ether.
  • Compounds B) are also those which carry at least one further functional group in addition to an epoxide group, such as.
  • an epoxide group such as.
  • carboxyl, hydroxyl, mercapto or amino groups which is capable of reacting with an isocyanate group.
  • reaction of components A) and B) can be carried out in suitable units, stirred tanks, static mixers, tubular reactors, kneaders, extruders or other reaction spaces with or without mixing function.
  • the reaction is carried out at temperatures between room temperature and 220 0 C, preferably between 40 0 C and 120 0 C and takes depending on the temperature and
  • Reaction components A) and B) between a few seconds and several weeks. A reaction time between 30 minutes and 24 hours is preferred.
  • the ratio between the NCO component A) and the NCO-reactive functional group-containing component B), calculated as NCO / NCO-reactive 0.3: 1 to 1, 05: 1, preferably 0.5: 1 to 1: 1.
  • the final product has no significant free NCO groups ( ⁇
  • the catalysts customary in PU chemistry can be used. They are used in a concentration of 0.001 to 2 wt .-%, preferably from 0.01 to 0.5 wt .-%, based on the reaction components used. Catalysts are for example tert. Amines such as thethylamine, pyridine or N, N-dimethylaminocyclohexane or metal salts such as iron (III) chloride, molybdenum glycolate and zinc chloride. Particularly suitable proved tin-Il and -IV compounds. Dibutyltin dilaurate (DBTL) and tin octoate may be mentioned here in particular.
  • DBTL dibutyltin dilaurate
  • tin octoate may be mentioned here in particular.
  • compositions of the invention may be solid, viscous, liquid and also in powder form.
  • compositions may also contain adjuvants and additives selected from inhibitors, organic solvents, optionally
  • unsaturated groupings unsaturated groupings, granz vomitin substances, oxygen and / or radical scavengers, catalysts, light stabilizers, color brighteners,
  • Photoinitiators photosensitizers, thixotropic agents, Anti-skinning agents, defoamers, dyes, pigments, fillers and matting agents. The amount varies greatly from the field of application and type of auxiliary and additive.
  • Suitable organic solvents are all liquid substances which do not react with other ingredients, eg. Acetone, ethyl acetate, butyl acetate, xylene, Solvesso 100, Solvesso 150, methoxypropyl acetate and dibasic ester.
  • the usual additives such as leveling agents, for. As polysilicones or acrylates, light stabilizers, for. B. hindered amines, or other auxiliaries, such as. As described in EP 0 669 353, in a total amount of 0.05 to 5 wt .-% are added. Fillers and pigments such. Titanium dioxide may be added in an amount of up to 50% by weight of the total composition.
  • a preferred subject of the present invention is the use of the isocyanates according to the invention of the formulas I to III as a coating agent, in particular as a primer, interlayer, topcoat, clearcoat, adhesive or
  • the invention also provides the use of the invention
  • Isocyanates for the production of liquid and powder paint coatings on metal, plastic, glass, wood, textile, MDF (Middle Density Fiber Boards) or leather substrates.
  • the invention also provides the use of the invention
  • the invention also relates to metal coating compositions, in particular for automobile bodies, motorcycles and bicycles, building parts and Household appliances, wood coating compositions,
  • Plastic coating compositions containing the isocyanates of the invention are disclosed.
  • the coating can either be used alone or be a layer of a multi-layer construction. It can be applied, for example, as a primer, as an intermediate layer or as a topcoat or clearcoat.
  • the layers above or below the coating can either be thermally cured conventionally or else by radiation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von 2,5-Diisocyanato-1,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato-1,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III).

Description

Verwendung von Isocvanaten auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen
Die Erfindung betrifft die Verwendung von 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5- Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III).
Mit nachwachsenden Rohstoffen, sind land- und forstwirtschaftlich erzeugte Produkte gemeint, die nicht als Nahrungs- oder Futtermittel Verwendung finden. Sie werden stofflich, aber auch zur Erzeugung von Wärme, Strom oder Kraftstoffen genutzt.
Polyurethane aus üblichen in der Polyurethan-Chemie bekannten Isocyanaten und 1 : 4 - 3 : 6 Dianhydrohexitolen sind aus US 4,443,563 und DE-OS 31 11 093 bekannt. Nachteil ist die Beschränkung auf Dianhydrohexitole, was die
Variationsbreite heutzutage üblicher Polyole und Polyolmischungen vermissen lässt.
Bekannt sind ebenfalls Polyurethane ausgehend von Diamino-dianhydro-dideoxy- hexitolen (J. Thiem in Makomol. Chemie 187, 2775 - 2778, 1986). Die hier beschriebene Vorgehensweise erfordert allerdings Phosgen oder
Phosgenersatzstoffe, die aufgrund ihrer Toxizität einen beträchtlichen
verfahrenstechnischen Aufwand erfordern.
Des Weiteren sind Polyurethane bestimmter Monoisocyanate auf Basis von 1 : 4 - 3 : 6 Dianhydrohexitolen bekannt (J. Thiem et al., Macromol. Rapid Comman. 19, 21 - 26, 1998). Solche Homopolymeren, in denen der Isocyanatbaustein und der Polyolbaustein fast identisch sind, bieten keinerlei Variationsbreite bei den
Materialeigenschaften und werden daher heutzutage kommerziell nicht eingesetzt. Sie besitzen eher Forschungscharakter z. B. für Universitäten.
Polyurethane und Polyharnstoffe aus bestimmten Diisocyanaten von 1 : 4 - 3 : 6 Dianhydrohexitolen und einem kurzkettigen Diol - 1 ,4-Butandiol- und einem
kurzkettigem Diamin - 1 ,4-Diaminobutan - sowie aus 1 ,4-Butandithiol sind bekannt (J. Thiem et al., Macromol. Chem. Phys. 202, 3410 - 3419, 2001 ). Derartige Verbindungen sind allerdings nicht von technischer und industrieller Relevanz. Die Beschränkung auf ein einziges Monomer, das zudem weder Ester noch Carbonatgruppen trägt, führt zu einer sehr eingeschränkten Variationsbreite der Eigenschaften. Sie finden daher heutzutage fast keine Anwendungen.
Die Aufgabe der Erfindung war es, neue Verwendungen von Isocyanaten auf der Basis nachwachsender Rohstoffe zu finden.
Die Aufgabe wurde gemäß der Patentansprüche und der Beschreibung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von
A)
2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato- 1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6- Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III) der Formeln
Figure imgf000003_0001
als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in
Besen ichtungsstoffen, Klebstoffen, Lacken, Farben, Pulverlacken, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten und Masterbatches, Spachtelmassen, Dicht- und Dämmstoffen, thermoplastischen Elastomeren, Schaumstoffen,
Halbhartschaumstoffe, Integralschaumstoffe, Wärmedämmstoffe, RIM-Werkstoffe, Werkstoffe für medizinische und hygienische Anwendungen, Fasern,
Faserverbundbauteilen, Gele, Microkapseln.
Die hier zur Umsetzung gebrachten Diisocyanato-dianhydro-hexitole (I-Ill) gehören zu einer Gruppe von chemischen Derivaten aus sogenannten Nachwachsenden Rohstoffen, hier insbesondere (Poly)Sachariden, wozu z. B. auch Stärke (Maisstärke, Kartoffelstärke) und Zucker (Rohrzucker, Rübenzucker) gehören. Der besondere Vorteil dieser Verbindungen und der Anwendungsprodukte daraus beruht darauf, dass zu ihrer Herstellung zunehmend weniger fossile Rohstoffe wie Erdöl, Gas und Kohle zum Einsatz kommen, wodurch der CO2-Ausstoß verringert wird und somit der Übergang zu einer CO2-neutralen und fossile Rohstoffe schonenden
Produktionsweise eingeleitet werden kann. Insbesondere die Verwendung der Diisocyanato-dianhydro-hexitole (I-Ill) in Polyurethanen eröffnet ein mengenmäßig großes Verwendungsfeld. Entsprechend hoch ist damit auch das Einsparpotential fossiler Rohstoffe.
Die Verbindungen der Formeln I - III werden erfindungsgemäß verwendet als
Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in
Beschichtungsstoffen (z. B. Textil-, Papier- und Lederbeschichtung), Klebstoffen, Lacken, Farben, Pulverlacken, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren,
Pigmentpasten und Masterbatches, Spachtelmassen, Dicht- und Dämmstoffen, thermoplastischen Elastomeren, Schaumstoffen (z. B. Blockschaumstoffe,
Formschaumstoffe), Halbhartschaumstoffe (z. B. Folienhinterschäumungen,
Energieabsorbierender Schaumstoffe, Faserverstärkte Schaumstoffe),
Integralschaumstoffe (z. B. Weichintegral- und Hartintegralschaumstoffe),
Wärmedämmstoffe, RIM-Werkstoffe, Werkstoffe für medizinische und hygienische Anwendungen (z. B. Wundbehandlung), Fasern, Gele, Microkapseln. Im Allgemeinen findet die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen I - I als Reaktionspartner mit Verbindungen statt, die über mindestens eine gegenüber NCO-Gruppen reaktive funktionelle Gruppen verfügt.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung von
Zusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend ein Reaktionsprodukt von
A)
2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato-
1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-
Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III), allein oder in beliebigen Mischungen, der
Formeln
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000005_0002
Figure imgf000005_0003
und
B) mindestens einer Verbindung mit mindestens einer gegenüber NCO-Gruppen reaktiven funktionellen Gruppe,
wobei das Verhältnis zwischen der NCO-Komponente A) und der NCO-reaktiven funktionelle Gruppen haltigen Komponente B), berechnet als NCO/NCO-reaktiv = 0,3:1 bis 1 ,05:1 bevorzugt 0,5:1 bis 1 :1 beträgt,
als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in
Beschichtungsstoffen (z. B. Textil-, Papier- und Lederbeschichtung), Klebstoffen, Lacken, Farben, Pulverlacken, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten und Masterbatches, Spachtelmassen, Dicht- und Dämmstoffen, thermoplastischen Elastomeren, Schaumstoffen (z. B. Blockschaumstoffe,
Formschaumstoffe), Halbhartschaumstoffe (z. B. Folienhinterschäumungen, Energieabsorbierender Schaumstoffe, Faserverstärkte Schaumstoffe),
Integralschaumstoffe (z. B. Weichintegral- und Hartintegralschaumstoffe),
Wärmedämmstoffe, RIM-Werkstoffe, Werkstoffe für medizinische und hygienische Anwendungen (z. B. Wundbehandlung), Fasern, Gele, Micro kapseln.
Erfindungsgemäß werden als Komponente A) 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro- 2,5-Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D- Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III), allein oder in beliebigen Mischungen, der Formeln
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(H)
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eingesetzt. Es können beliebige Mischungen eingesetzt werden. Je nach Auswahl der Verbindung I - III können auf Grund Ihrer Stereochemie in den
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bestimmte Eigenschaften, wie z. B.
Kristallinität (Schmelzpunkt), Reaktivität, Selektivität erhalten werden.
Weiterhin werden auch vorzugsweise Oligo- oder Polyisocyanate verwendet, die sich aus den genannte Diisocyanaten oder deren Mischungen durch Verknüpfung mittels Urethan-, Allophanat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-, Isocyanurat-,
Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder Iminooxadiazindion-Strukturen herstellen lassen. Besonders geeignet sind Isocyanurate und Uretdione.
Die erfindungsgemäße Komponente A) kann auch kettenverlängert sein.
Kettenverlängerer und gegebenenfalls Monoaminen und/oder Monoalkoholen als Kettenabbrecher und wurde schon häufig beschrieben (EP 0 669 353, EP 0 669 354, DE 30 30 572, EP 0 639 598 oder EP 0 803 524). Bevorzugt werden Polyester und Polyamine als Kettenverlängerer und monomere Dialkohole als Kettenabbrecher.
Als Kettenverlängerer-Komponente können Polyester, wie sie weiter unten
beschrieben werden, eingesetzt werden.
Als Kettenverlängerer-Komponente können Polyamine mit zwei oder mehreren gegenüber Polyisocyanaten reaktiven Amino-Gruppen eingesetzt werden. Geeignete Polyamine sind z. B. Adipinsäuredihydrazid, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Thethylentetramin, Tetraethylen-pentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylenthamin, Hexamethylendiamin, Hydrazin, Isophorondiamin, N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethanol, 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiamin, 4,4'-Diphenylmethandiamin, aminofunktionelle Polyethylenoxide bzw. Polypropylenoxide, Addukte aus Salzen der 2-Acrylamido-2- methylpropan-1 -sulfonsäure und Ethylendiamin oder beliebige Kombinationen von Polyaminen.
Die Komponente A) kann auch zusätzliche Di- und Polyisocyanate enthalten. Die eingesetzten Di- und Polyisocyanate können aus beliebigen aromatischen, aliphatischen, cycloaliphatischen und/oder (cyclo)aliphatischen Di- und/oder
Polyisocyanaten bestehen.
Als aromatische Di- oder Polyisocyanate sind prinzipiell alle bekannten Verbindungen geeignet. Besonders geeignet sind 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiisocyanat,
1 ,5-Naphthylen-diisocyanat, Tolidindiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat,
2,4-Toluylendiisocyanat (2,4-TDI), 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat (2,4'-MDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, die Mischungen aus monomeren
Diphenylmethandiisocyanaten (MDI) und oligomeren Diphenylmethandiisocyanaten (Polymer-MDI), Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat und
Thisocyanatotoluol.
Geeignete aliphatische Di- oder Polyisocyanate besitzen vorteilhafterweise 3 bis 16 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 4 bis 12 Kohlenstoffatome, im linearen oder verzweigten Alkylenrest und geeignete cycloaliphatische oder (cyclo)aliphatische Diisocyanate vorteilhafterweise 4 bis 18 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 6 bis 15 Kohlenstoffatome, im Cycloalkylenrest. Unter (cyclo)aliphatischen Diisocyanaten versteht der Fachmann hinlänglich gleichzeitig cyclisch und aliphatisch gebundene NCO-Gruppen, wie es z. B. beim Isophorondiisocyanat der Fall ist. Demgegenüber versteht man unter cycloaliphatischen Diisocyanaten solche, die nur direkt am cycloaliphatischen Ring gebundene NCO-Gruppen aufweisen, z. B. Hi2MDI.
Beispiele sind Cyclohexandiisocyanat, Methylcyclohexandiisocyanat,
Ethylcyclohexandiisocyanat, Propylcyclohexandiisocyanat, Methyldiethylcyclo- hexandiisocyanat, Propandiisocyanat, Butandiisocyanat, Pentandiisocyanat,
Hexandiisocyanat, Heptandiisocyanat, Octandiisocyanat, Nonandiisocyanat,
Nonanthisocyanat, wie 4-lsocyanatomethyl-1 ,8-octandiisocyanat (TIN), Dekandi- und triisocyanat, Undekandi- und -triisocyanat, Dodecandi- und -thisocyanate. Bevorzugt werden lsophorondiisocyanat (IPDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Diisocyanatodicyclohexylmethan (Hi2MDI), 2-Methylpentandiisocyanat (MPDI), 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat/2,4,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat (TMDI), Norbornandiisocyanat (NBDI). Ganz besonders bevorzugt werden IPDI, HDI, TMDI und/oder Hi2MDI eingesetzt, wobei auch die Isocyanurate und Uretdione bevorzugt einsetzbar sind.
Ebenfalls geeignet sind 4-Methyl-cyclohexan-1 ,3-diisocyanat, 2-Butyl-2- ethylpentamethylen-diisocyanat, 3(4)-lsocyanatomethyl-1 -methylcyclohexyl- isocyanat, 2-lsocyanatopropylcyclohexylisocyanat, 2,4'-Methylen- bis(cyclohexyl)diisocyanat, 1 ,4-Diisocyanato-4-methyl-pentan.
Selbstverständlich können auch Gemische der Di- und Polyisocyanate eingesetzt werden.
Die Isocyanate der Komponente A) können teilweise oder vollständig blockiert sein. Als Blockierungsmittel können alle Blockierungsmittel eingesetzt werden.
Beipielsweise können Phenole wie Phenol, und p-Chlorphenol, Alkohole wie
Benzylakohol, Oxime wie Acetonoxim, Methylethylketoxim, Cyclopentanonoxim, Cyclohexanonoxim, Methyl isobutylketoxim, Methyl-tert.-butylketoxim,
Diisopropylketoxim, Diisobutylketoxim oder Acetophenonoxim, N-Hydroxy- Verbindungen wie N-Hydroxysuccinimid oder Hydroxypyridine, Lactame wie ε-Caprolactam, CH-acide Verbindungen wie Acetessigsäureethylester oder
Malonsäureester, Amine wie Diisopropylamin, heterocyclische Verbindungen mit mindestens einem Heteroatom wie Mercaptane, Piperidine, Piperazine, Pyrazole, Imidazole, Thazole und Tetrazole, α-Hydroxybenzoesäureester wie Glykolsäureester oder Hydroxamsäureester wie Benzylmethacrylohydroxamat verwendet werden.
Als Blockierungsmittel besonders geeignet sind Acetonoxim, Methylethylketoxim, Acetophenonoxim, Diisopropylamin, 3,5-Dimethylpyrazol, 1 ,2,4-Triazol,
ε-Caprolactam, Glykolsäurebutylester, Benzylmethacylohydroxamat oder
p-Hydroxybenzoesäuremethylester. Als Verbindungen B) sind prinzipiell alle geeignet die über mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive funktionelle Gruppen aufweisen. Geeignet sind als funktionelle Gruppen: OH-, NH2-, NH-, SH-, CH-acide Gruppen. Bevorzugt enthalten die Verbindungen B) 2 bis 4 funktionelle Gruppen. Besonders bevorzugt sind Alkoholgruppen und Aminogruppen.
Als Diamine und Polyamine sind prinzipiell geeignet: 1 ,2-Ethylendiamin,
1 ,2-Propylendiamin, 1 ,3-Propylendiamin, 1 ,2-Butylendiamin, 1 ,3-Butylendiamin, 1 ,4-Butylendiamin, 2-(Ethylamino)ethylamin, 3-(Methylamino)propylamin,
3-(Cyclohexylamino)propylamin, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, Isophorondiamin, 4,7-Dioxadecan-1 ,10-diamin, N-(2-Aminoethyl)-1 ,2-ethandiamin, N-(3-Aminopropyl)- 1 ,3-propandiamin, N,N"-1 ,2-Ethandiylbis-(1 ,3-propandiamin), Adipinsäuredihydrazid, Diethylenthamin, Thethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylenthamin, Hydrazin, 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiamin,
4,4'-Diphenylmethandiamin, aminofunktionelle Polyethylenoxide bzw.
Polypropylenoxide, Addukte aus Salzen der 2-Acrylamido-2-rnethylpropan-1 - sulfonsäuresowie Hexamethylendiamine, die auch einen oder mehrere CrC4- Alkylreste tragen können, genannt. Des Weiteren können auch disekundäre oder primäre/sekundäre Diamine, wie sie z. B. in bekannter Weise aus den
entsprechenden diprimären Diaminen durch Reaktion mit einer Carbonylverbindung, wie z. B. einem Keton oder Aldehyd, und nachfolgender Hydrierung oder durch Addition von diprimären Diaminen an Acrylsäureester oder an Maleinsäurederivate gewonnen werden, eingesetzt werden.
Auch Mischungen der genannten Polyamine sind verwendbar. 1 ,4-Diaminobutan (1 ,4-Butylendiamin) wird nur in Mischungen eingesetzt.
Als Aminoalkohole seien beispielhaft Monoethanolamin, 3-Amino-1 -propanol, Isopropanolamin, Aminoethoxyethanol, N-(2-Aminoethyl)ethanolamin,
N-Ethylethanolamin, N-Butylethanolamin, Diethanolamin, 3-(Hydroxyethylamino)-1- propanol und Diisopropanolamin auch als Mischungen genannt. CH-acide Verbindungen. Als CH-acide Verbindungen sind beispielsweise Derivate von Malonsäureestern, Acetylaceton und/oder Acetessigester geeignet.
Als Verbindungen B) eignen sich besonders alle in der PUR-Chemie üblicherweise eingesetzten Diole und Polyole mit mindestens zwei OH-Gruppen.
Als Diole und Polyole werden z. B. Ethylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-Propandiol, Diethylen-, Dipropylen-, Thethylen-, Tetraethylenglykol, 1 ,2-, 1 ,4-Butandiol,
1 ,3-Butylethylpropandiol, 1 ,3-Methylpropandiol, 1 ,5-Pentandiol, Bis-(1 ,4- hydroxymethyl)cyclohexan (Cyclohexandimethanol), Glycerin, Hexandiol,
Neopentylglykol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Bisphenol A, B, C, F, Norbornylenglykol, 1 ,4-Benzyldimethanol, -ethanol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan- 1 ,3-diol, 1 ,4- und 2,3-Butylenglykol, Di-ß-hydroxyethylbutandiol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6- Hexandiol, 1 ,8-Octandiol, Decandiol, Dodecandiol, Neopentylglykol, Cyclohexandiol, 3(4),8(9)-Bis(hydroxymethyl)-thcyclo[5.2.1.026]decan (Dicidol), 2,2-Bis-(4- hydroxycyclohexyl)propan, 2,2-Bis-[4-(ß-hydroxyethoxy)-phenyl]propan, 2-Methyl- propandiol-1 ,3, 2-Methylpentandiol-1 ,5, 2,2,4(2,4,4)-Thmethylhexandiol-1 ,6,
Hexantriol-1 ,2,6, Butanthol-1 ,2,4, Ths-(ß-hydroxyethyl)isocyanurat, Mannit, Sorbit, Polypropylenglykole, Polybutylenglykole, Xylylenglykol oder
Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, Hydroxyacrylate, allein oder in
Mischungen, eingesetzt.
Besonders bevorzugt sind 1 ,4-Butandiol, 1 ,2-Propandiol, Cyclohexandimethanol, Hexandiol, Neopentylglykol, Decandiol, Dodecandiol, Trimethylolpropan,
Ethylenglykol, Triethylenglykol, Pentandiol-1 ,5, Hexandiol-1 ,6, 3-Methylpentandiol- 1 ,5, Neopentylglykol, 2,2,4 (2,4,4)-Thmethylhexandiol sowie
Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester. Sie werden allein oder in Mischungen verwendet. 1 ,4-Butandiol wird nur in Mischungen eingesetzt.
Als Verbindungen B) eignen sich auch Diole und Polyole, die weitere funktionelle Gruppen enthalten. Bevorzugt handelt es sich um die an sich bekannten linearen oder schwach verzweigten hydroxylgruppenhaltigen Polyester, Polycarbonate, Polycaprolactone, Polyether, Polythioether, Polyesteramide, Polyacrylate, Polyvinylalkohole, Polyurethane oder Polyacetale. Sie weisen vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 134 bis 20000 g/mol besonders bevorzugt 134 - 4000 g/mol auf. Bei den hydroxylgruppenhaltigen Polymeren werden bevorzugt Polyester, Polyether, Polyacrylate, Polyurethane, Polyvinylalkohole und/oder Polycarbonate mit einer OH-Zahl von 5 - 500 (in mg KOH/Gramm) eingesetzt.
Bevorzugt sind lineare oder schwach verzweigte hydroxylgruppenhaltige Polyester - Polyesterpolyole - oder Gemische solcher Polyester. Sie werden z. B. durch
Umsetzung von Diolen mit unterschüssigen Mengen an Dicarbonsäuren,
entsprechenden Dicarbonsäureanhydriden, entsprechenden Dicarbonsäureestern von niederen Alkoholen, Lactonen oder Hydroxycarbonsäuren hergestellt.
Zur Herstellung der bevorzugten Polyesterpolyole geeignete Diole und Polyole sind neben den oben genannten Diolen und Polyolen auch 2-Methylpropandiol, 2,2- Dimethylpropandiol, Diethylenglykol, Dodecandiol-1 ,12, 1 ,4-Cyclohexandimethanol und 1 ,2- und 1 ,4-Cyclohexandiol.
Bevorzugt werden 1 ,4-Butandiol, 1 ,2-Propandiol, Cyclohexandimethanol, Hexandiol, Neopentylglykol, Decandiol, Dodecandiol, Trimethylolpropan, Ethylenglykol,
Thethylenglykol, Pentandiol-1 ,5, Hexandiol-1 ,6, 3-Methylpentandiol-1 ,5,
Neopentylglykol, 2,2,4 (2,4,4)-Thmethylhexandiol sowie
Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester zur Herstellung der Polyesterpolyole eingesetzt.
Zur Herstellung der Polyesterpolyole geeignete Dicarbonsäuren oder Derivate können aliphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer und/oder heteroaromatischer Natur sein und gegebenenfalls, z. B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein.
Zu den bevorzugten Dicarbonsäuren oder Derivaten zählen Bernstein-, Adipin-, Kork-, Azelain- und Sebacinsäure, 2,2,4 (2,4,4)-Thmethyladipinsäure, Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure,
Terephthalsäuredimethylester, Tetrahydrophthalsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und dimere Fettsäuren.
Geeignete Polyesterpolyole sind auch solche, die sich in bekannter Weise durch Ringöffnung aus Lactonen, wie -Caprolacton, und einfachen Diolen als
Startermoleküle herstellen lassen. Auch Mono- und Polyester aus Lactonen, z. B. ε-Caprolacton oder Hydroxycarbonsäuren, z. B. Hydroxypivalinsäure,
ε-Hydroxydecansäure, ε-Hydroxycapronsäure, Thioglykolsäure, können als
Ausgangsstoffe für die Herstellung der Polymere G) eingesetzt werden. Polyester aus den oben (S. 6) genannten Polycarbonsäuren bzw. deren Derivaten und
Polyphenolen, die Hydrochinon, Bisphenol-A, 4,4'-Dihydroxybiphenyl oder Bis-(4- hydroxyphenyl)-sulfon; Polyester der Kohlensäure, die aus Hydrochinon,
Diphenylolpropan, p-Xylylenglykol, Ethylenglykol, Butandiol oder Hexandiol-1 ,6 und anderen Polyolen durch übliche Kondensationsreaktionen, z. B. mit Phosgen oder Diethyl- bzw. Diphenylcarbonat, oder aus cyclischen Carbonaten, wie Glykolcarbonat oder Vinylidencarbonat, durch Polymerisation in bekannter Weise erhältlich sind; Polyester der Kieselsäure, Polyester der Phosphorsäure, z. B. aus Methan-, Ethan-, ß-Chlorethan-, Benzol- oder Styrolphosphorsäure oder deren Derivate, wie z.B., Phosphorsäurechloride oder Phosphorsäureester und Polyalkoholen oder
Polyphenolen der oben genannten Art; Polyester der Borsäure; Polysiloxane, wie z. B. die durch Hydrolyse von Dialkyldichlorsilanen mit Wasser und nachfolgende Behandlung mit Polyalkoholen, die durch Anlagerung von Polysiloxandihydriden an Olefinen, wie Allylalkohol oder Acrylsäure, erhältlichen Produkte, sind geeignet als Ausgangsstoffe für die Herstellung der Verbindungen B).
Die Polyester können auf an sich bekannte Weise durch Kondensation in einer Inertgasatmosphäre bei Temperaturen von 100 bis 260 0C, vorzugsweise 130 bis 220 0C, in der Schmelze oder in azeotroper Fahrweise gewonnen werden, wie es z. B. in Methoden der Organischen Chemie (Houben-Weyl); Band 14/2, Seiten 1 bis 5, 21 bis 23, 40 bis 44, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1963, oder bei C. R.
Martens, Alkyd Resins, Seiten 51 bis 59, Reinhold Plastics Appl. Series, Reinhold Publishing Comp., New York, 1961 , beschrieben ist.
Ebenfalls bevorzugt einsetzbar sind OH-Gruppen haltige (Meth-)Acrylate und Poly(meth)acrylate. Sei werden hergestellt durch die Co-Polymerisation von (Meth- )Acrylaten, wobei einzelne Komponenten OH-Gruppen tragen andere hingegen nicht. So wird ein statistisch verteiltes OH-Gruppen haltiges Polymer erzeugt, welches keine, eine oder viele OH-Gruppen trägt. Solche Polymere werden beschreiben unter High solids hydroxy acrylics with tightly controlled molecular weight. van Leeuwen, Ben., SC Johnson Polymer, Neth. PPCJ, Polymers Paint Colour Journal (1997), 187(4392), 11 -13;
Special techniques for synthesis of high solid resins and applications in surface coatings. Chakrabarti, Suhas; Ray, Somnath., Berger Paints India Ltd., Howrah, India. Paintindia (2003), 53(1 ), 33-34,36,38-40;
VOC protocols and high solid acrylic coatings. Chattopadhyay, Dipak K.;
Narayan, Ramanuj; Raju, K. V. S. N. Organic Coatings and Polymers Division, Indian Institute of Chemical Technology, Hyderabad, India. Paintindia (2001 ), 51 (10), 31 -42.
Die zur Herstellung der Polyesterpolyole verwendeten Diole und Dicarbonsäuren bzw. deren Derivate können in beliebigen Mischungen eingesetzt werden.
Es können auch Mischungen aus Polyesterpolyolen und Diolen eingesetzt werden.
Geeignete Verbindungen B) sind auch die Reaktionsprodukte von Polycarbonsäuren und Glycidverbindungen, wie sie z. B. in der DE-OS 24 10 513 beschrieben sind.
Beispiele für Glycidylverbindungen, die verwendet werden können, sind Ester des 2,3-Epoxy-1 -propanols mit monobasischen Säuren, die 4 bis 18 Kohlenstoffatome haben, wie Glycidylpalmitat, Glycidyllaurat und Glycidylstearat, Alkylenoxide mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Butylenoxid, und Glycidylether, wie Octylglycidylether.
Verbindungen B) sind auch solche, die neben einer Epoxidgruppe noch mindestens eine weitere funktionelle Gruppe tragen, wie z. B. Carboxyl-, Hydroxyl-, Mercapto- oder Aminogruppen, die zur Reaktion mit einer Isocyanatgruppe befähigt ist.
Besonders bevorzugt sind 2,3-Epoxy-1 -propanol und epoxidiertes Sojaöl. Es können beliebige Kombinationen der Verbindungen B) eingesetzt werden.
Herstellung
Die Umsetzung der Komponenten A) und B) kann in geeigneten Aggregaten, Rührkesseln, Statikmischern, Rohrreaktoren, Knetern, Extrudern oder sonstigen Reaktionsräumen mit oder ohne Mischfunktion durchgeführt werden. Die Reaktion wird bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 220 0C, bevorzugt zwischen 40 0C und 120 0C durchgeführt und dauert je nach Temperatur und
Reaktionskomponenten A) und B) zwischen wenigen Sekunden und mehreren Wochen. Bevorzugt wird eine Reaktionsdauer zwischen 30 min und 24 h. Das Verhältnis zwischen der NCO-Komponente A) und der NCO-reaktiven funktionelle Gruppen haltigen Komponente B) beträgt, berechnet als NCO/NCO-reaktiv = 0,3:1 bis 1 ,05:1 bevorzugt 0,5:1 bis 1 :1.
Das Endprodukt verfügt über keine nennenswerten freien NCO-Gruppen (<
0,5 Gew.-%.
Zur Beschleunigung der Polyadditionsreaktion können die in der PUR-Chemie üblichen Katalysatoren verwendet werden. Sie werden in einer Konzentration von 0,001 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzten Reaktionskomponenten, eingesetzt. Katalysatoren sind beispielsweise tert. Amine wie Thethylamin, Pyridin oder N,N-Dimethylaminocyclohexan oder Metallsalze wie Eisen(lll)-chlorid, Molybdänglykolat und Zinkchlorid. Als besonders geeignet erwiesen sich Zinn-Il- und -IV-Verbindungen. Genannt seien hier besonders Dibutylzinndilaurat (DBTL) und Zinnoctoat.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können fest, viskos, flüssig und auch pulverförmig vorliegen.
Außerdem können die Zusammensetzungen auch Hilfs- und Zusatzstoffe, ausgewählt aus Inhibitoren, organischen Lösemitteln, die gegebenenfalls
ungesättigte Gruppierungen enthalten, granzflächenaktiven Substanzen, Sauerstoff- und/oder Radikalfängern, Katalysatoren, Lichtschutzmitteln, Farbaufhellern,
Photoinitiatoren, Photosensibilisatoren, Thixotropiermitteln, Hautverhinderungsmitteln, Entschäumern, Farbstoffen, Pigmenten, Füllstoffen und Mattierungsmittel, enthalten. Die Menge variiert stark von Einsatzgebiet und Art des Hilfs- und Zusatzstoffes.
Als organischen Lösemittel kommen alle flüssigen Substanzen in Frage, die nicht mit anderen Inhaltstoffen reagieren, z. B. Aceton, Ethylacetat, Butylacetat, XyIoI, Solvesso 100, Solvesso 150, Methoxypropylacetat und Dibasicester.
Ebenfalls können die üblichen Zusatzstoffe, wie Verlaufsmittel, z. B. Polysilicone oder Acrylate, Lichtschutzmittel, z. B. stehsch gehinderte Amine, oder andere Hilfsmittel, wie sie z. B. in EP 0 669 353 beschrieben wurden, in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 5 Gew.-% zugesetzt werden. Füllstoffe und Pigmente wie z. B. Titandioxid können in einer Menge bis zu 50 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung zugesetzt werden.
Ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Isocyanate der Formeln I bis III als Beschichtungsmittel, insbesondere als Primer, Zwischenschicht, Decklack, Klarlack, Klebstoff oder
Dichtmaterial sowie die Beschichtungsmittel selbst, insbesondere bevorzugt mit Verbindungen der Komponente B).
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Isocyanate zur Herstellung von flüssigen und pulverförmigen Lackbeschichtungen auf Metall-, Kunststoff-, Glas-, Holz-, Textil-, MDF- (Middle Density Fiber Boards) oder Ledersubstraten.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Isocyanate als Klebstoffzusammensetzungen für Verklebungen von Metall-,
Kunststoff-, Glas-, Holz-, Textil-, Papier-, MDF- (Middle Density Fiber Boards) oder Ledersubstraten.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind Metallbeschichtungszusammensetzungen, insbesondere für Automobilkarossen, Motor- und Fahrräder, Gebäudeteile und Haushaltsgeräte, Holzbeschichtungszusammensetzungen,
Glasbeschichtungszusammensetzungen, Textilbeschichtungszusammensetzungen Lederbeschichtungszusammensetzungen und
Kunststoffbeschichtungszusammensetzungen welche die erfindungsgemäßen Isocyanate enthalten.
Die Beschichtung kann entweder allein verwendet werden, oder eine Schicht eines Mehrschichtaufbaus sein. Sie kann beispielsweise als Primer, als Zwischenschicht oder als Deck- oder Klarlack aufgetragen sein. Die über oder unter der Beschichtung liegenden Schichten können entweder konventionell thermisch ausgehärtet werden, oder aber auch durch Strahlung.

Claims

Patentansprüche:
1. Verwendung von
A)
2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato- 1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6- Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III) der Formeln
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als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in
Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Lacken, Farben, Pulverlacken, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten und Masterbatches,
Spachtelmassen, Dicht- und Dämmstoffen, thermoplastischen Elastomeren, Schaumstoffen, Halbhartschaumstoffe, Integralschaumstoffe,
Wärmedämmstoffe, RIM-Werkstoffe, Werkstoffe für medizinische und
hygienische Anwendungen, Fasern, Faserverbundbauteilen, Gele, Microkapseln.
2. Verwendung von Zusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend ein
Reaktionsprodukt von
A)
2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Manitol (I), 2,5-Diisocyanato-
1 ,4:3,6-Dianhydro-2,5-Dideoxy-D-Glucitol (II) und/ oder 2,5-Diisocyanato-1 ,4:3,6-
Dianhydro-2,5-Dideoxy-L-lditol (III), allein oder in beliebigen Mischungen, der
Formeln
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0003
und
B) mindestens einer Verbindung mit mindestens einer gegenüber NCO-Gruppen reaktiven funktionellen Gruppe, wobei das Verhältnis zwischen der NCO-Komponente A) und der NCO-reaktiven funktionelle Gruppen haltigen Komponente B), berechnet als NCO/NCO-reaktiv = 0,3:1 bis 1 ,05:1 bevorzugt 0,5:1 bis 1 :1 beträgt,
als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in
Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Lacken, Farben, Pulverlacken, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten und Masterbatches,
Spachtelmassen, Dicht- und Dämmstoffen, thermoplastischen Elastomeren, Schaumstoffen, Halbhartschaumstoffe, Integralschaumstoffe,
Wärmedämmstoffe, RIM-Werkstoffe, Werkstoffe für medizinische und
hygienische Anwendungen, Fasern, Gele, Microkapseln.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Oligo- oder Polyisocyanate eingesetzt werden, insbesondere die, die sich aus den genannte Diisocyanaten oder deren Mischungen durch Verknüpfung mittels Urethan-, Allophanat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-, Isocyanurat-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder Iminooxadiazindion-Strukturen herstellen lassen, besonders bevorzugt Isocyanurate und Uretdione.
4. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Komponente A) kettenverlängert ist.
5. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Komponente A) blockiert ist.
6. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Komponente A) zusätzliche Di- und Polyisocyanate aus beliebigen aromatischen, aliphatischen, cycloaliphatischen und/oder (cyclo)aliphatischen Di- und/oder Polyisocyanaten, enthält.
7. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 1 ,5-Naphthylen-diisocyanat,
Tolidindiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 2,4-Toluylendiisocyanat (2,4-TDI), 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat (2,4'-MDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, die Mischungen aus monomeren Diphenylmethandiisocyanaten (MDI) und
oligomeren Diphenylmethandiisocyanaten (Polymer-MDI), Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat und Thisocyanatotoluol in der Komponente A) enthalten sind.
8. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Isophorondiisocyanat (IPDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI),
Diisocyanatodicyclohexylmethan (Hi2MDI), 2-Methylpentandiisocyanat (MPDI), 2,2,4-Thmethylhexamethylendiisocyanat/2,4,4-Thmethylhexamethylendi- isocyanat (TMDI), Norbornandiisocyanat (NBDI), besonders bevorzugt IPDI, HDI, TMDI und/oder Hi2MDI, wobei auch die Isocyanurate und Uretdione bevorzugt einsetzbar sind, in der Komponente A) enthalten sind.
9. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindungen B) mindestens zwei gegenüber NCO-Gruppen reaktive funktionelle Gruppen aufweisen, ausgewählt aus OH-, NH2-, NH-, SH-, CH-acide Gruppen, bevorzugt Alkoholgruppen und Aminogruppen.
10. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Diamine und Polyamine 1 ,2-Ethylendiamin, 1 ,2-Propylendiamin,
1 ,3-Propylendiamin, 1 ,2-Butylendiamin, 1 ,3-Butylendiamin, 1 ,4-Butylendiamin, 2-(Ethylamino)ethylamin, 3-(Methylamino)propylamin,
3-(Cyclohexylamino)propylamin, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan,
Isophorondiamin, 4,7-Dioxadecan-1 ,10-diamin, N-(2-Aminoethyl)-1 ,2- ethandiamin, N-(3-Aminopropyl)-1 ,3-propandiamin, N,N"-1 ,2-Ethandiylbis-(1 ,3- propandiamin), Adipinsäuredihydrazid, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylentriamin, Hydrazin, 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiamin, 4,4'-Diphenylmethandiannin, aminofunktionelle
Polyethylenoxide bzw. Polypropylenoxide, Addukte aus Salzen der 2-Acrylamido- 2-methylpropan-1-sulfonsäuresowie Hexamethylendiamine, die auch einen oder mehrere d-C4-Alkylreste tragen können, allein oder in Mischungen, als
Komponente B) eingesetzt werden.
11. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Aminoalkohole Monoethanolamin, 3-Amino-1 -propanol,
Isopropanolamin, Aminoethoxyethanol, N-(2-Aminoethyl)ethanolamin,
N-Ethylethanolamin, N-Butylethanolamin, Diethanolamin, 3-(Hydroxyethylamino)- 1 -propanol und Diisopropanolamin auch als Mischungen, als Komponente B) eingesetzt werden.
12. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als CN-acide Verbindungen Derivate von Malonsäureestern, Acetylaceton und/oder Acetessigester als Komponente B) eingesetzt werden.
13. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Diole und Polyole Ethylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-Propandiol, Diethylen-, Dipropylen-, Triethylen-, Tetraethylenglykol, 1 ,2-, 1 ,4-Butandiol,
1 ,3-Butylethylpropandiol, 1 ,3-Methylpropandiol, 1 ,5-Pentandiol, Bis-(1 ,4- hydroxymethyl)cyclohexan (Cyclohexandimethanol), Glycehn, Hexandiol,
Neopentylglykol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Bisphenol A, B, C, F, Norbornylenglykol, 1 ,4-Benzyldimethanol, -ethanol, 2,4-Dimethyl-2- ethylhexan-1 ,3-diol, 1 ,4- und 2,3-Butylenglykol, Di-ß-hydroxyethylbutandiol, 1 ,5- Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,8-Octandiol, Decandiol, Dodecandiol,
Neopentylglykol, Cyclohexandiol, 3(4),8(9)-Bis(hydroxymethyl)- tricyclo[5.2.1.02,6]decan (Dicidol), 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)propan, 2,2-Bis- [4-(ß-hydroxyethoxy)-phenyl]propan, 2-Methyl-propandiol-1 ,3, 2- Methylpentandiol-1 ,5, 2,2,4(2,4,4)-Trimethylhexandiol-1 ,6, Hexantriol-1 ,2,6, Butantriol-1 ,2,4, Tris-(ß-hydroxyethyl)isocyanurat, Mannit, Sorbit,
Polypropylenglykole, Polybutylenglykole, Xylylenglykol oder
Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, Hydroxyacrylate, allein oder in
Mischungen, als Komponente B) eingesetzt werden.
14. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass 1 ,4-Butandiol, 1 ,2-Propandiol, Cyclohexandimethanol, Hexandiol,
Neopentylglykol, Decandiol, Dodecandiol, Trimethylolpropan, Ethylenglykol, Thethylenglykol, Pentandiol-1 ,5, Hexandiol-1 ,6, 3-Methylpentandiol-1 ,5,
Neopentylglykol, 2,2,4 (2,4,4)-Thmethylhexandiol und/oder
Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester als Komponente B) eingesetzt werden.
15. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Diole und Polyole, die weitere funktionelle Gruppen enthalten, als
Komponente B) eingesetzt werden, bevorzugt lineare oder schwach verzweigte hydroxylgruppenhaltige Polyester, Polycarbonate, Polycaprolactone, Polyether, Polyvinylalkohole, Polythioether, Polyesteramide, Polyacrylate, Polyurethane und/oder Polyacetale, vorzugsweise mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 134 bis 20000 g/mol, besonders bevorzugt 134 - 4000 g/mol.
16. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Polyesterpolyole, hergestellt aus 1 ,4-Butandiol, 1 ,2-Propandiol,
Cyclohexandimethanol, Hexandiol, Neopentylglykol, Decandiol, Dodecandiol, Trimethylolpropan, Ethylenglykol, Triethylenglykol, Pentandiol-1 ,5, Hexandiol-1 ,6, 3-Methylpentandiol-1 ,5, Neopentylglykol, 2,2,4 (2,4,4)-Thmethylhexandiol sowie Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, allein oder in Mischungen, und
Bernstein-, Adipin-, Kork-, Azelain- und Sebacinsäure, 2,2,4 (2,4,4)- Trimethyladipinsäure, Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Terephthalsäuredimethylester, Tetrahydrophthalsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und dimere Fettsäuren, allein oder in Mischungen, als Komponente B) eingesetzt werden.
17. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass hydroxylgruppenhaltige Polyester, Polyether, Polyacrylate, Polyurethane, Polyvinylalkohole und/oder Polycarbonate mit einer OH-Zahl von 5 - 500 (in mg KOH/Gramm) als Komponente B) eingesetzt.
18. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass OH-Gruppen haltige (Meth-)Acrylate und Poly(meth)acrylate als
Komponente B) eingesetzt werden.
19. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Reaktionsprodukte von Polycarbonsäuren und Glycidverbindungen als Komponente B) enthalten sind.
20. Verwendung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Verbindungen B) solche enthalten sind, die neben einer Epoxidgruppe noch mindestens eine weitere funktionelle Gruppe tragen, bevorzugt Carboxyl-, Hydroxyl-, Mercapto- oder Aminogruppen, die zur Reaktion mit einer
Isocyanatgruppe befähigt sind, besonders bevorzugt 2,3-Epoxy-1 -propanol und epoxidiertes Sojaöl.
21. Verwendung der Isocyanate der Formeln I bis III nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 20 als Beschichtungsmittel.
22. Verwendung nach Anspruch 21 als Primer, Zwischenschicht, Decklack, Klarlack oder Dichtmaterial.
23. Verwendung nach Anspruch 21 oder 22 zur Herstellung von
Lackzusammensetzungen und Klebstoffzusammensetzungen für Metall,
Kunststoff, Holz, Textilien, Glas, Leder, MDF- (Middle Density Fiber Boards).
24. Beschichtungsmittel enthaltend mindestens ein Isocyanat I - III oder
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20.
25. Metallbeschichtungszusammensetzung, Holzbeschichtungszusammensetzung, Lederbeschichtungszusammensetzung, Textilbeschichtungszusammensetzung, Kunststoffbeschichtungszusammensetzung oder
Glasbeschichtungszusammensetzungen enthaltend mindestens ein Isocyanat I - III oder Zusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 20.
26. Metallbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 25 für
Automobilkarossen, Motor- und Fahrräder, Gebäudeteile und Haushaltsgeräte.
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