WO2011009765A1 - Verfahren zur herstellung von kondensationsharzen und deren verwendung - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kondensationsharzen und deren verwendung Download PDF

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WO2011009765A1
WO2011009765A1 PCT/EP2010/060044 EP2010060044W WO2011009765A1 WO 2011009765 A1 WO2011009765 A1 WO 2011009765A1 EP 2010060044 W EP2010060044 W EP 2010060044W WO 2011009765 A1 WO2011009765 A1 WO 2011009765A1
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compound
formaldehyde
mol
diol
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PCT/EP2010/060044
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Stefan Meuer
Klaus Menzel
Günter Scherr
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Basf Se
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08L61/22—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds
    • C08L61/24—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds with urea or thiourea
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C08G12/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08G12/02—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
    • C08G12/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds
    • C08G12/10—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds with acyclic compounds having the moiety X=C(—N<)2 in which X is O, S or —N
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    • C08G12/42—Chemically modified polycondensates by etherifying
    • C08G12/421—Chemically modified polycondensates by etherifying of polycondensates based on acyclic or carbocyclic compounds
    • C08G12/422—Chemically modified polycondensates by etherifying of polycondensates based on acyclic or carbocyclic compounds based on urea or thiourea

Definitions

  • the present invention relates to new condensation resins of urea, formaldehyde and CH-acidic aldehydes, to processes for their preparation and to their use.
  • condensation resins are often used for the preparation of pigment preparations. To keep the condensation resins stable in the applications, the resin is treated with strong bases during manufacture. This is as a precaution against cleavage and cleavage in particular of carbon monoxide, for example described in EP 2794 A1 or EP 271776 A2.
  • a disadvantage of this type of stabilization is that the stabilization must be carried out with the aid of sodium or potassium alkoxides in anhydrous medium and thus makes high demands on the technical implementation of the method by the removal of water.
  • the treatment with strong bases requires a subsequent neutralization with acid and thus not only a further process step, but also an increased salt load, which must be removed from the reaction mixture by washing.
  • the post-treatment increases the storage stability of the products. It is assumed that free aldehyde groups in the condensation product are decomposed by this basic aftertreatment, for example in the form of a disproportionation, so that subsequent or subsequent reactions of the condensation product are reduced.
  • such compounds can be used which are known to allow aldehyde groups to react, in particular strong bases and especially alcoholates.
  • the object of the present invention was to develop condensation products of urea, formaldehyde and CH-acidic aldehydes, which can be stabilized in a simpler manner.
  • the object is achieved by a process for the preparation of condensation resins from at least one, preferably exactly one urea, formaldehyde and at least one, preferably exactly one CH-acidic aldehyde, wherein ureas of the general formula (I) and / or (II)
  • R 1 and R 2 independently of one another, denote hydrogen or identical or different C 1 -C 20 -alkyl radicals
  • A denotes a C 1 -C 20 -alkylene radical
  • X denotes oxygen or sulfur, with formaldehyde and a CH-acidic aldehyde of the general formula (III)
  • R 3 / HV wherein the radicals R 3 and R 4 are independently identical or different alkyl, cycloalkyl, aryl, or alkylaryl or R 3 and R 4 can form a ring together, in the temperature range between 60 and 150 0 C in Presence of acids or bases, optionally in the presence of solvent and / or diluent, wherein the reaction is carried out at least partially in the presence of at least one compound (IV) having two nucleophilic groups selected from the group consisting of hydroxy groups (-OH ), primary amino groups (-NH2), secondary amino groups (-NH-) and thiol groups (-SH).
  • An advantage of the method according to the invention is that it is possible to dispense with the basic aftertreatment, for example with alkali metal alkoxides in anhydrous medium.
  • condensation products obtained by the process according to the invention have a lower viscosity than comparable products which are stabilized with strong bases, which makes the preparations easier to handle (improved rheology).
  • the condensation resins of the invention generally have a number average molecular weight M n of 400 to less than 1000 g / mol, preferably from 450 to 950 g / mol and more preferably from 500 to 900 g / mol, a weight average molecular weight Mw of 700 to 3000 , and a polydispersity of 1.4 to 3.0.
  • the values for the number-average and weight-average molecular weights M n and M w were determined by means of gel permeation chromatographic measurements on PL-GEL (3-column combination, 1 ⁇ Mini-Mix C and 2 ⁇ Mini-Mix E).
  • the eluent used was THF.
  • polystyrene / hexylbenzene reference materials with polydispersities ⁇ 1, 1 were used. The values given are, insofar as they are not polymers of styrene, thus to be regarded as polystyrene equivalents.
  • Reference materials used polystyrene from 3,000,000 to 580 g / mol and hexylbenzene 162 g / mol. The method is described in the Analyst Taschenbuch vol. 4, pages 433 to 442, Ber- Nn 1984.
  • the condensation resins according to the invention generally have an acid number according to DIN EN 21 14 of less than 10 mg KOH / g, preferably less than 8, particularly preferably less than 5, very particularly preferably less than 3, in particular less than 2 and in special cases less than 1 mg KOH / g.
  • the condensation resins of the invention generally have a hydroxyl number according to DIN ISO 4629 of 5 to 60 mg KOH / g, preferably from 10 to 50, more preferably from 15 to 45 and most preferably from 20 to 40 mg KOH / g.
  • the condensation resins according to the invention generally have a saponification number according to DIN 53401 of less than 100 mg KOH / g, preferably from 5 to 90, particularly preferably from 10 to 70 and very particularly preferably from 20 to 50 mg KOH / g.
  • the condensation resins according to the invention generally have a residual monomer content of aldehyde (III), in particular of isobutyraldehyde, of less than 500 ppm by weight, preferably less than 400 ppm by weight and more preferably less than 300 ppm by weight.
  • the condensation resins according to the invention generally have a residual monomer content of formaldehyde of less than 500 ppm by weight, preferably less than 400 ppm by weight, more preferably less than 300 ppm by weight, very particularly preferably less than 200 and especially less than 100
  • the condensation resins of the invention generally have a glass transition temperature T 9 according to the DSC method (Differential Scanning Calorimetry) according to ASTM 3418/82 with a heating rate of 2.5 ° C / min of less than 50 0 C, preferably less than 40 , particularly preferably less than 30, very particularly preferably less than 20 0 C and in particular less than 10 0 C on.
  • Suitable ureas are those of the general formula (I) or (II)
  • R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen or identical or different C 1 -C 20-, preferably C 1 -C 4 -alkyl radicals
  • A is a C 1 -C 20-, preferably C 1 -C -alkyl, particularly preferably C 1 -C 3 -and very particularly preferably C 1 to C 2 alkylene radical and
  • X is oxygen or sulfur, preferably oxygen,
  • the formaldehyde may be aqueous, e.g. as 30 to 55%, preferably preferably 35 to 49%, particularly preferably 40 to 49% solution, are used as paraformaldehyde or in the form of trioxane, tetroxane or formaldehyde acetals, preferably in aqueous solution.
  • urea and formaldehyde in a molar ratio of 1: 1 to 1:15, preferably 1: 3 to 1:10, more preferably 1: 7 to 1: 9 at temperatures of 20 0 C to 120 0 C, preferably 50 -. 120 0 C reacted for a period of 10 minutes to 6 hours.
  • This reaction is preferably carried out at pH values of up to 6, but is also possible in the alkaline.
  • the resulting water of reaction can be left in the reaction mixture, but it can also be removed together with the water which has been introduced by using hydrous formaldehyde, for example by distillation or stripping, preferably by azeotropic distillation with an entraining agent.
  • the resulting, precondensed reaction mixture is then used in a preferred embodiment in the process according to the invention and the formaldehyde and urea used in the precondensation is taken into account in the reaction stoichiometry.
  • CH-acidic aldehydes may be those of the general formula (III)
  • R 3 / HV in which the radicals R 3 or R 4 independently of one another are identical or different C 1 -C 20-, preferably C 1 -C 4 -alkyl, C 3 -C 20, preferably C 5 -C 4 -cycloalkyl, C 6 -C 20 -, Preferably C ⁇ - to Ci2-aryl, or alkylaryl radicals or R 3 and R 4 may together form a ring.
  • CH-acidic aldehydes are those which have exactly one hydrogen atom on the carbon atom C ⁇ adjacent to the carbonyl group.
  • C 1 -C 20 -alkyl radicals are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, 2,4,4-trimethylpentyl, decyl , Dodecyl, tetradecyl, heptadecyl, octadecyl, 1, 1-dimethylpropyl, 1, 1-dimethylbutyl and 1, 1, 3,3-tetramethylbutyl.
  • C 3 -C 20 -cycloalkyl radicals are cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, and norbornyl.
  • C 6 -C 20 -aryl or alkylaryl radicals are phenyl, toIyI, xylyl, ⁇ -naphthyl, ⁇ -naphthyl, 4-diphenylyl, chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, diethylphenyl, iso-propylphenyl, tert-butylphenyl, dodecylphenyl, benzyl, 1-phenylethyl, 2-phenylethyl, ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl, benzhydryl, p-tolylmethyl and 1- (p-butylphenyl) -ethyl.
  • C 1 -C 4 -alkyl is understood to mean methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl, preferably methyl, ethyl, n-propyl and n Butyl, more preferably methyl and ethyl, and most preferably methyl.
  • radicals R 1 and R 2 are independently of one another hydrogen and C 1 - to C 4 -alkyl, preferably hydrogen and methyl and particularly preferably hydrogen.
  • Possible alkylene radicals A are, for example, methylene, 1,2-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,4-butylene, 1,6-hexylene, 2-methyl-1,3-propylene, 2-ethyl -1, 3-propylene, 2,2-dimethyl-1,3-propylene and 2,2-dimethyl-1,4-butylene.
  • Preferred radicals A are methylene, 1,2-ethylene, 1,2-propylene and 1,3-propylene, methylene and 1,2-ethylene are particularly preferred and methylene is particularly preferred.
  • the radicals R 3 and R 4 are preferably, independently of one another, preferably alkyl or cycloalkyl, particularly preferably C 1 to C 4 -alkyl, very particularly preferably methyl, ethyl, n-propyl and n-butyl, in particular methyl, ethyl and n-butyl and especially Methyl.
  • radicals R 3 and R 4 form a ring together with the carbon atom C ⁇ adjacent to the carbonyl group, this is preferably a five- to twelve-membered ring, for example cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl or cyclododecyl, preferably cyclopentyl, cyclohexyl or Cyclododecyl, and more preferably cyclopentyl or cyclohexyl.
  • CH-acidic aldehydes are preferably exclusively alkyl- and / or cycloalkyl-containing CH-acidic aldehydes, more preferably isobutyraldehyde, 2-ethylhexanal, 2-methylpentanal and isovaleraldehyde, very particularly preferably isobutyraldehyde, 2-ethylhexanal and 2-methylpentanal and especially isobutyraldehyde.
  • urea, formaldehyde and CH-acidic aldehyde are generally employed in a molar ratio of from 1: 2 to 15: 2 to 15, preferably from 1: 3 to 12: 3 to 12, more preferably from 1: 3.8 to 9 to 3.8 to 9 used.
  • Suitable acids are inorganic and organic acids, preferably acids having a pKa value of up to 3.
  • Examples of these are sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphorous acid (H3PO3), diphosphoric acid (H4P2O7), sulfonic acids, particularly preferably methanesulfonic acid, Trifluoromethanesulfonic acid, para-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, cyclododecanesulfonic acid, camphorsulfonic acid or acid ion exchangers with sulfonic acid groups, and also formic acid. It is also possible, though less preferred, to catalyze the condensation in a basic manner.
  • alkali metal compounds preferably alkali metal compounds, more preferably sodium or potassium, most preferably sodium, for example oxides, hydroxides (OH), carbonates (CO3 2 " ), amides (NH2 " ) or Ci to C 20 -alkanolates, preferably hydroxides or C 1 to C 4 -alkanolates, particularly preferably hydroxides, methanolates, ethanolates or tert-butanolates, very particularly preferably hydroxides or methanolates.
  • the catalyst is generally used in amounts of 0.5 to 30 mol%, based on the CH-acidic aldehyde, preferably in amounts of 2 to 20, particularly preferably 3 to 10 mol%.
  • phase-transfer catalysts can additionally be added.
  • phase transfer catalysts are tetrasubstituted ammonium salts, more preferably of the formula
  • R 5 to R 8 are each independently C 1 to C 20 alkyl or C 6 to C 20 alkylaryl radicals and
  • X- means an anion of an acid.
  • the radicals R 5 to R 8 in total at least 8, preferably at least 12, more preferably at least 15 carbon atoms.
  • Examples of anions X- are chloride, bromide, iodide, sulfate, methyl sulfate, ethyl sulfate, methyl carbonate, trifluoromethanesulfonate, C 1 -C 20 -alkyl sulfonate or C 6 -C 20 -alkyl aryl sulfonate.
  • the condensation is generally carried out in the temperature range between 60 and 150, preferably 80 and 100 0 C.
  • solvents and / or diluents for the azeotropic removal of water.
  • Suitable solvents for the azeotropic removal of water are, in particular, aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons or mixtures thereof.
  • Particularly preferred are cyclohexane, methylcyclohexane, xylene and toluene.
  • the solvents have proven particularly aromatic hydrocarbons. Among these, especially, XyIoI should be emphasized.
  • the condensation resin is produced in the presence of at least one, for example 1 to 4, preferably 1 to 3, particularly preferably 1 to 2 and very particularly preferably exactly one compound (IV) which has exactly two nucleophilic groups selected from the group consisting of hydroxy groups (-OH), primary amino groups (-NH2), secondary amino groups (-NH-) and thiol groups (-SH), preferably selected from the group consisting of hydroxy groups (-OH), primary amino groups (-NH 2) and secondary amino groups (-NH-), more preferably selected from the group consisting of hydroxyl groups (-OH) and primary amino groups (-NH 2) and most preferably the nucleophilic groups are hydroxy groups (-OH)
  • the compound (IV) may have two identical nucleophilic groups, so that it is a diol, a diamine or a dithiol, but the compound (IV) may also carry different nucleophilic groups, so that it is an amino alcohol , a mercaptoalcohol or a mercaptoamine
  • Preferred compounds (IV) are diols, diamines, amino alcohols and mercapto alcohols, particular preference is given to diols, diamines and amino alcohols, very particular preference to diols and aminoalcohols and, in particular, diols.
  • the diol is preferably an alkanediol or cycloalkanediol, particularly preferably a 1, 2 or 1, 3-alkanediol.
  • the diol is preferably low molecular weight, ie it preferably has a molecular weight below 400 g / mol.
  • the diol is particularly preferably ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 3-methylpentane-1,5-diol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 2 , 4-diethyl-octane-1,3-diol, 1,1-dimethylethane-1,2-diol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-methyl-1,3 Propanediol, neopentyl glycol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 1, 2, 1, 3 or 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1 , 1, 1, 2, 1, 3, and 1, 4-cyclohex
  • it is 1, 2-propanediol, ethylene glycol, 1, 3-propanediol or neopentyl glycol.
  • diamines examples are those compounds which have two primary and / or secondary amino groups, preferably either two primary or two secondary amino groups and particularly preferably two primary amino groups.
  • Preferred diamines are alkanediamines, having a linear or branched and optionally substituted alkylene radical, cycloalkanediamines having from 2 to 20, preferably 2 to 12, more preferably 2 to 6 carbon atoms, with an optionally substituted cycloalkylene radical having 3 to 12, preferably 5 to 6 carbon atoms, arylene - Diamine, having a 6 to 12, preferably 6 carbon atoms optionally substituted Arylenrest and 4 to 12, preferably 4 to 8 carbon atoms having Diazacycloalkane.
  • alkanediamines and diazacycloalkanes are particularly preferred are alkanediamines.
  • alkanediamines are 1, 2-ethylenediamine, 1, 3-propylenediamine, 1, 4-butanediamine, 1, 5-pentanediamine, 1, 6-hexanediamine, 2,2,4-trimethylhexane-1, 6-diamine, 2, 2,4,4-tetramethylhexane-1,6-diamine, 1,8-octanediamine, 1,10-decanediamine and 1,12-dodecanediamine, preferred are 1, 2-ethylenediamine, 1, 3-propylenediamine, 1, 4- Butanediamine, 1, 5-pentanediamine and 1, 6-hexanediamine, particularly preferred are 1, 2-ethylenediamine 1, 4-butanediamine and 1, 6-hexanediamine, most preferably 1, 2-ethylenediamine and 1, 6-hexanediamine.
  • 2,2'-oxydiethanamine (2- (2'-aminoethoxy) ethylamine
  • ornithine-C 1 -C 4 -alkyl ester or lysine-C 1 -C 4 -alkyl ester is also conceivable.
  • cycloalkane diamines are 1, 4, 1, 3 or 1, 2-diaminocyclohexane or 2,4- or 2,6-diamino-1-methylcyclohexane
  • diamines containing cycloalkane groups are 4,4'- or 2,4'-di (aminocyclohexyl) methane, 1-amino-3,3,5-trimethyl-5- (aminomethyl) cyclohexane (isophoronediamine), 1, 3 or 1, 4-bis (aminomethyl) cyclohexane and 3 (or 4), 8 (or 9) -bis (aminomethyl) -tricyclo [5.2.1.02.6] decane isomer mixtures.
  • arylenediamines are 1, 2, 1, 3 and 1, 4-phenylenediamines, 2,4- and 2,6-toluenediamine and their isomer mixtures.
  • a diazacycloalkane to be mentioned is piperazine.
  • dithiols for example, 1, 2-ethanedithiol, 1, 3-propanedithiol, 2,2-dimethyl-1, 3-propanedithiol, 1, 4-butanedithiol, 1, 5-pentanedithiol and 2,2'-Oxydiethanthiol, preferred are 1, 2-ethanedithiol and 1, 3-propanedithiol.
  • amino alcohols examples include alkanolamines having a linear or branched and optionally substituted alkylene radical, cycloalkanolamines having from 2 to 20, preferably 2 to 12, particularly preferably 2 to 6, carbon atoms, optionally having from 3 to 12, preferably from 5 to 6, carbon atoms - Cycloalkylenrest, aminophenols, with a 6 to 12, preferably 6 carbon atoms having optionally substituted arylene.
  • alkanolamines examples include 2-aminoethan-1-ol, 2-aminopropan-1-ol, 1-aminopropan-2-ol, 3-aminopropan-1-ol, 4-aminobutan-1-ol, 6-aminohexan-1 ol, N-methyldiethanolamine, N-methyldipropanolamine, 2-amino-1-phenylethanol and 2-amino-2-phenylethanol.
  • Preference is given to 2-aminoethane-1-ol and 2-aminopropan-1-ol.
  • Cycloalkanolamines are, for example, 2-aminocyclopentan-1-ol, 2-aminocyclohexan-1-ol, 2-aminocyclooctan-1-ol and 2-aminocyclododecan-1-ol.
  • aminophenols examples include 2-aminophenol, 3-aminophenol and 4-aminophenol, and also tyrosine-C 1 -C 4 -alkyl esters.
  • Examples which may be mentioned of mercapto alcohols are 2-mercaptoethanol, 2-mercaptophenol and 2-hydroxy-1-propanethiol.
  • Examples of mercaptoamines which are mentioned are 2-aminothiophenol, 4-aminothiophenol, 2-mercaptoethylamine, cysteine-C 1 -C 4 -alkyl esters and homocysteine-C 1 -C 4 -alkyl esters.
  • the compound (IV) can already be present from the beginning of the reaction, but it is preferably added if formaldehyde, urea and CH-acidic aldehyde have already reacted at least partially with one another.
  • the conversion can be determined, for example, on the basis of the discharged amount of water, but also by monitoring the viscosity of the reaction mixture.
  • the conversion is preferably based on the already reacted aldehyde functions.
  • the free aldehyde functions are preferably determined by the method of De Jong (DIN EN ISO 9020) and the unreacted CH-acidic aldehyde is determined by gas chromatography.
  • the conversion thus determined should generally be at least 30%, preferably at least 40%, particularly preferably at least 50, very particularly preferably at least 60 and in particular at least 70%.
  • the conversion should not have progressed further than 99.9% at the time of addition of compound (IV), preferably not more than 99.5%, particularly preferably not more than 98%, very particularly preferably not more than 95%. and in particular not more than 90%.
  • the compound (IV) can be added to the reaction mixture in portions or preferably in one addition.
  • the reaction should be continued for at least 1 hour at a temperature of 50 to 150 0 C after addition of the compound (IV), so that the compound (IV) is substantially incorporated into the condensation resin. If desired, the reaction can be continued after the addition at overpressure or underpressure, preferably under reduced pressure.
  • the amount of compound (IV) is based on the amount of urea used 0.3 to 4 equivalents, preferably 0.5 to 3.5 equivalents and more preferably 0.7 to 2.5 equivalents.
  • the reaction according to the invention additionally in the presence of at least one, for example one to three, preferably one to two and more preferably exactly one alcohol (V), preferably an alkanol, more preferably a Ci to C2o-alkanol, very particularly preferably a Ci to Cio-alkanol and especially a C2 to Cs-alkanol perform.
  • V preferably an alkanol, more preferably a Ci to C2o-alkanol, very particularly preferably a Ci to Cio-alkanol and especially a C2 to Cs-alkanol perform.
  • alcohols in addition to the alkanols listed below, are, for example, alkylglycol and polyalkylene glycol monoalkyl ethers having a molecular weight of up to 300 g / mol, preferably polyethylene glycol monoalkyl ethers, preferably ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether and 1,3-propanediol monomethyl ether.
  • alkanols are methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, 2- Ethylhexanol, n-decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol), stearyl alcohol, cetyl alcohol and lauryl alcohol.
  • Preferred compounds (V) are methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol and n-butanol, particularly preferred are methanol, ethanol and n-butanol, most preferably methanol and n-butanol and especially n-butanol.
  • the compound (V) can already be present from the beginning of the reaction, but it is preferably added if formaldehyde, urea and CH-acidic aldehyde have already reacted at least partially with one another.
  • the compound (V) may be added to the reaction mixture in portions or preferably in one addition.
  • the compound (V) is added before the compound (IV).
  • the reaction should be continued after addition of the compound (V) for at least 1 hour, preferably at least 2 hours, most preferably at least 3 hours at 50 to 150 0 C, so that the compound (V) is substantially incorporated into the condensation resin. If desired, the reaction can be continued after addition at overpressure or underpressure, preferably at overpressure.
  • the amount of compound (V) is based on the amount of urea used 0.05 to 4 equivalents, preferably 0.3 to 3 equivalents, and more preferably 0.5 to 1, 5 equivalents.
  • the condensation is stopped.
  • a base for example sodium or potassium alkoxide and preferably NaOH or KOH, and the existing ne water and optionally contained, separable by distillation lower oligomers or unreacted monomers removed by distillation or stripping.
  • Neutralization with acid can preferably be dispensed with according to the invention.
  • the solvent is usually reduced to a residual content of not more than 5% by weight, preferably not more than 4% by weight, more preferably not more than 3% by weight, very preferably not more than 2% by weight and in particular not more than 1% by weight % separated.
  • the preparation of the resins of the invention is discontinuous and continuously possible.
  • condensation resins prepared by the process of the invention are particularly suitable for the preparation of pigment preparations.
  • At least one pigment P and at least one condensation resin K according to the invention and optionally at least one diluent V and optionally at least one additive AD are mixed together.
  • Such mixing can be carried out, for example, in a stirred vessel, mixer, extruder or, preferably, in a disperser or kneader.
  • Pigments are according to CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995 with reference to DIN 55943 particulate "practically insoluble in the application medium, inorganic or organic, colored or achromatic colorants".
  • practically insoluble means a solubility at 25 ° C. of less than 1 g / 1000 g of application medium, preferably less than 0.5, more preferably less than 0.25, very preferably less than 0.1 and in particular less than 0.05 g / 1000 g of application medium.
  • pigments P include any systems of absorption and / or effect pigments, preferably absorption pigments. Number and selection of the pigment components are not subject to any restrictions. You can choose the respective Requirement, for example, the desired color impression, be adjusted as desired.
  • Effect pigments are to be understood as meaning all pigments which have a platelet-like structure and impart special decorative color effects to a surface coating.
  • the effect pigments are, for example, all effect pigments which can usually be used in vehicle and industrial coating.
  • Examples of such effect pigments are pure metal pigments; such as. Aluminum, iron or copper pigments;
  • Interference pigments such as e.g. titanium dioxide coated mica, iron oxide coated mica, mixed oxide coated mica (e.g., with titanium dioxide and Fe2O3 or titanium dioxide and O2O3), metal oxide coated aluminum, or liquid crystal pigments.
  • the coloring absorption pigments are, for example, customary organic or inorganic absorption pigments which can be used in the coatings industry.
  • organic absorption pigments are azo pigments, phthalocyanine, quinacridone and pyrrolopyrrole pigments.
  • inorganic absorption pigments are iron oxide pigments and carbon black.
  • titanium dioxide is to be mentioned as a pigment.
  • pigments P are listed in WO 97/08255, p. 8, Z. 11 to p. 11, Z. 16, which is hereby part of the disclosure of this document.
  • diluents V are aromatic and / or (cyclo) aliphatic hydrocarbons and mixtures thereof, halogenated hydrocarbons, esters and ethers.
  • aromatic hydrocarbons (cyclo) aliphatic hydrocarbons, alkanoic acid alkyl esters, alkoxylated alkanoic acid alkyl esters and mixtures thereof.
  • aromatic hydrocarbon mixtures preferred are those which comprise predominantly aromatic C7- to Cu-hydrocarbons and may comprise a boiling range from 1 10 to 300 0 C, more preferably toluene, o-, m- or p-xylene, trimethylbenzene isomers, tetramethylbenzene, ethylbenzene , Cumene, tetrahydronaphthalene and mixtures containing such.
  • Examples include the Solvesso® brands of ExxonMobil Chemical, especially Solvesso® 100 (CAS No.
  • the aromatic content of such hydrocarbon mixtures is generally more than 90% by weight, preferably more than 95, more preferably more than 98 and very particularly preferably more than 99% by weight. It may be useful to use hydrocarbon mixtures with a particularly reduced content of naphthalene.
  • halogenated hydrocarbons are, for example, chlorobenzene and dichlorobenzene or isomeric mixtures thereof.
  • Esters are, for example, n-butyl acetate, ethyl acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate and 2-methoxyethyl acetate.
  • Ethers are, for example, THF, dioxane and the mono- and dimethyl, ethyl or n-butyl ethers of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol or tripropylene glycol.
  • Examples of (cyclo) aliphatic hydrocarbons include decalin, alkylated decalin and isomer mixtures of straight-chain or branched alkanes and / or cycloalkanes.
  • the condensation resins prepared according to the invention are preferably formulated to adjust the viscosity as a 70 to 90% strength solution in xylene or 1-methoxy-2-propyl acetate.
  • Additives AD are, for example, dispersants, leveling agents, plasticizers and rheology aids. Such substances are known to the person skilled in the art.
  • the present invention thus also provides pigment preparations containing
  • At least one pigment P optionally at least one diluent V,
  • At least one additive AD if appropriate, at least one additive AD.
  • Typical compositions for such pigment preparations are
  • condensation resins according to the invention that by using them in the pigment preparations of the invention, a higher amount of pigment P can be introduced (pigmentation level) and / or the required amount of diluent V can be reduced, in each case in comparison to analogous condensation resins having a softening point from 80 0 C or more.
  • the color strength of the pigment preparations is increased by using the condensation resins according to the invention.
  • condensation resins according to the invention can be used in combination with other physically drying film-forming agents to be used, usually as paint binders, such as cellulose derivatives, e.g. Nitrocellulose, ethylcellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, chlorinated rubber, vinyl ester, vinyl ether, vinyl chloride, acrylic ester, vinyl aromatic copolymer, e.g. Vinyl chloride / vinyl isobutyl ether or chemically drying binders, such as alkyd resins, drying and semi-drying oils for the production of paints, wherein the content of these coatings on condensation resin according to the invention can vary within wide limits, but in most cases not more than 50 wt.% Of the total Binder is.
  • paint binders such as cellulose derivatives, e.g. Nitrocellulose, ethylcellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, chlorinated rubber, vinyl ester, vinyl ether, vinyl chloride, acrylic ester, vinyl aromatic copoly
  • the paint binders according to the invention are suitable using conventional application methods, such as brushing, spraying, casting, for painting substrates, such as wood, chipboard, paper and metal, e.g. Iron sheets.
  • condensation resins obtained by the processes according to the invention are storage-stable and have a lower viscosity than comparable condensation resins stabilized with sodium methoxide, so that there is little need for the use of volatile organic compounds and a higher content of non-volatile constituents can be set in the formulations , They can be processed very advantageous. This gives coatings with very good mechanical properties, good gloss, good lightfastness and good water resistance.
  • the paint binders according to the invention are for example very advantageously used in sprayed mattings, quick-sanding primers, paper varnishes and corrosion protection coatings.
  • the organic phase was dried by means of azeotropic distillation. There were added 300 ml of o-xylene, 7 g (0.04 mol) of p-toluenesulfonic acid and 53 g (0.5 mol) of neopentyl glycol. It was distilled under normal pressure and a water separator until no more water of reaction was obtained. The organic phase was neutralized with a little 25% sodium hydroxide solution and then washed four times with 250 ml of water. The product was finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. 360 g of a colorless resin were obtained.
  • the organic phase was dried by means of azeotropic distillation. There were added 300 ml of o-xylene, 15 g (0.08 mol) of p-toluenesulfonic acid and 63 g (1 mol) of ethylene glycol. It was distilled under normal pressure and a water separator until no more water of reaction was obtained. The organic phase was neutralized with a little 25% sodium hydroxide solution and then four times washed with 250 ml of water. The product was finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. There were obtained 710 g of a colorless resin. Comparative Example 1 (analogous to Example 1 EP 2794 A1)
  • Comparative Example 1 was repeated, but with halved amount of urea.
  • Example 3 To the product obtained according to the general procedure was added 300 ml of oxyalkylene, 15.2 g (0.08 mol) of toluenesulfonic acid monohydrate and 104 g of neopentyl glycol (1 mol). It was distilled under normal pressure and a water separator until no more water of reaction was obtained. The organic phase was neutralized with a little 25% sodium hydroxide solution and then washed four times with 400 ml of water each time. The product was finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. There were obtained 753 g of a resin.
  • Example 4 To the product obtained according to the general procedure was added 300 ml of oxyalkylene, 15.2 g (0.08 mol) of toluenesulfonic acid monohydrate and 61 g of monethanolamine (1 mol). It was distilled under normal pressure and a water separator until no more water of reaction was obtained. The organic phase was neutralized with a little 25% sodium hydroxide solution and then washed four times with 400 ml of water each time. The product was finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. There were obtained 524 g of a resin.
  • Example 5 To the product obtained according to the general procedure was added 300 ml of oxychloro, 15.2 g (0.08 mol) of toluenesulfonic acid monohydrate and 60 g of ethylenediamine (1 mol). It was distilled under normal pressure and a water separator until no more water of reaction was obtained. The organic phase was neutralized with a little 25% sodium hydroxide solution and then washed four times with 400 ml of water each time. The product was finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. There were obtained 548 g of a resin.
  • Example 6 To the product obtained according to the general procedure was added 300 ml of oxyalkylene, 15.2 g (0.08 mol) of toluenesulfonic acid monohydrate and 78 g of 2-mercaptoethanol (1 mol). It was under normal pressure and a water separator distilled until no more water of reaction was obtained. The organic phase was neutralized with a little 25% sodium hydroxide solution and then washed four times with 400 ml of water. The product was finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. There were obtained 616 g of a resin.
  • the organic phase was neutralized with a little 50% sodium hydroxide solution, added 600 ml of o-xylene and then washed four times with 800 ml of water. The product was then finally distilled to a temperature of 145 ° C at a pressure of 100 mbar. There were obtained 1430 g of a colorless resin, which were diluted with 65g MPA to a resin content of 95.7% and a viscosity of 14,500 mPas.
  • the components were dispersed according to the weights in the table and the content of organic components (VOC) in g / l was determined.
  • Comparative A Inorganic yellow pigment with resin according to Comparative Example 1
  • the resin of Comparative Example 1 was adjusted to 60% by weight with MPA.
  • Example A Inorganic yellow pigment with resin according to the invention
  • the resin of Example 9 was adjusted to 92% by weight with MPA.
  • Comparative B Organic Blue Pigment with Resin According to Comparative Example 1
  • the resin of Comparative Example 1 was adjusted to 60% by weight with MPA.
  • Example B Organic blue pigment with resin according to the invention The resin of Example 9 was adjusted to 92% by weight with MPA.
  • Disperbyk® 2155 block copolymer with basic pigment affinic groups as wetting and disaggregating additive by Byk
  • Aerosil® 200 fumed silica from Evonik as a thixotropic agent to reduce settling of pigments
  • Bayferrox® 3920 iron oxide yellow from Lanxess as an inorganic pigment

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Kondensationsharze aus Harnstoff, Formaldehyd und CH-aciden Aldehyden, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.

Description

Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen und deren Verwendung Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft neue Kondensationsharze aus Harnstoff, Formaldehyd und CH-aciden Aldehyden, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Kondensationsprodukte aus Harnstoff bzw. seinen Derivaten mit Formaldehyd und CH- aciden Aldehyden sind bereits aus der Patentliteratur bekannt. Derartige Kondensationsharze werden häufig zur Bereitung von Pigmentpräparationen eingesetzt. Damit die Kondensationsharze in den Anwendungen stabil bleiben, wird während der Herstellung das Harz mit starken Basen behandelt. Dies ist als Vorsorge gegen Rückspaltung und Abspaltung insbesondere von Kohlenstoffmonoxid beispielsweise beschrieben in EP 2794 A1 oder EP 271776 A2.
Nachteilig an dieser Art der Stabilisierung ist, dass die Stabilisierung mit Hilfe von Natrium- oder Kaliumalkoholaten in wasserfreiem Medium erfolgen muss und somit durch die Wasserabtrennung hohe Anforderungen an die technische Durchführung des Ver- fahrens stellt. Weiterhin erfordert die Behandlung mit starken Basen eine anschließende Neutralisierung mit Säure und somit nicht nur einen weiteren Verfahrensschritt, sondern auch eine erhöhte Salzfracht, die aus dem Reaktionsgemisch durch Wäsche entfernt werden muss. Des Weiteren wird durch die Nachbehandlung die Lagerstabilität der Produkte erhöht. Es wird vermutet, dass durch diese basische Nachbehandlung freie Aldehydgruppen im Kondensationsprodukt zersetzt werden, beispielsweise in Form einer Disproportio- nierung, so dass Rück- oder Folgereaktionen des Kondensationsproduktes vermindert werden. Somit sind für die Nachbehandlung des Kondensationsproduktes solche Ver- bindungen einsetzbar, die dafür bekannt sind, Aldehydgruppen abreagieren zu lassen, insbesondere starke Basen und speziell Alkoholate.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Kondensationsprodukte aus Harnstoff, Formaldehyd und CH-aciden Aldehyden zu entwickeln, das auf eine einfachere Art stabilisiert werden kann.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen aus mindestens einem, bevorzugt genau einem Harnstoff, Formaldehyd und mindestens einem, bevorzugt genau einem CH-aciden Aldehyd, wobei man Harnstoffe der allgemeinen Formel (I) und/oder (II)
Figure imgf000003_0001
worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder gleiche oder verschiedene Ci - C2o-Alkylreste , A einen Ci - C2o-Alkylenrest und X Sauerstoff oder Schwefel bedeuten, mit Formaldehyd und einem CH-aciden Aldehyd der allgemeinen Formel (III)
CHO
r CO
R3/HV worin die Reste R3 und R4 unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, oder Alkylarylreste bedeuten oder R3 und R4 gemeinsam einen Ring bilden können, im Temperaturbereich zwischen 60 und 1500C in Gegenwart von Säuren oder Basen, gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel umsetzt, wobei man die Reaktion zumindest teilweise in Gegenwart mindestens einer Verbindung (IV) durchführt, die zwei nukleophile Gruppen aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxygruppen (-OH), primären Aminogruppen (-NH2), sekundären Aminogruppen (-NH-) und Thiolgruppen (-SH).
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass man auf die basische Nachbehandlung, beispielsweise mit Alkalialkoholaten in wasserfreiem Medium verzichten kann.
Zudem weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Kondensationsprodukte eine geringere Viskosität als vergleichbare Produkte auf, die mit starken Basen stabilisiert sind, was die Präparationen leichter handhabbar macht (verbesserte Rheologie).
Dies ermöglicht einen erhöhten Festkörpergehalt in Pigmentpräparationen, was die Notwendigkeit zur Verwendung von Lösungsmitteln verringert, so dass geringere organische Emissionen (VOC) möglich sind. Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel ein zahlenmittleres Molgewicht Mn von 400 bis weniger als 1000 g/mol, bevorzugt von 450 bis 950 g/mol und besonders bevorzugt von 500 bis 900 g/mol auf, ein gewichtsmittleres Molgewicht Mw von 700 bis 3000, sowie eine Polydispersität von 1 ,4 bis 3,0.
Ermittelt wurden die Werte zum zahlenmittleren und gewichtsmittleren Molekulargewicht Mn und Mw mittels gelpermeationschromatographischer Messungen auf PL-GEL (3-Säulen-Kombination; 1 x Mini-Mix C und 2 x Mini-Mix E). Als Eluent wurde THF ver- wendet. Zur Kalibrierung wurden Polystyrol/Hexylbenzol-Referenzmaterialien mit PoIy- dispersitäten von <1 ,1 verwendet. Die angegebenen Werte sind, soweit es sich nicht um Polymere des Styrols handelt, somit als Polystyrol-Äquivalente anzusehen. Verwendete Referenzmaterialien: Polystyrol von 3.000.000 bis 580 g/mol und Hexylbenzol 162 g/mol. Die Methode ist im Analytiker Taschenbuch Bd. 4, Seiten 433 bis 442, Ber- Nn 1984 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel eine Säurezahl gemäß DIN EN 21 14 von weniger als 10 mg KOH/g auf, bevorzugt von weniger als 8, besonders bevorzugt von weniger als 5, ganz besonders bevorzugt von weniger als 3, insbesondere weniger als 2 und in speziellen Fällen weniger als 1 mg KOH/g auf.
Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel eine Hydroxylzahl gemäß DIN ISO 4629 von 5 bis 60 mg KOH/g auf, bevorzugt von 10 bis 50, besonders bevorzugt von 15 bis 45 und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 40 mg KOH/g auf.
Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel eine Verseifungs- zahl gemäß DIN 53401 von weniger als 100 mg KOH/g auf, bevorzugt von 5 bis 90, besonders bevorzugt von 10 bis 70 und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 50 mg KOH/g auf.
Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel einen Restmono- merengehalt an Aldehyd (III), insbesondere an Isobutyraldehyd, von weniger als 500 Gew.ppm auf, bevorzugt von weniger als 400 Gew.ppm und besonders bevorzugt von weniger als 300 Gew.ppm.
Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel einen Restmono- merengehalt an Formaldehyd, von weniger als 500 Gew.ppm auf, bevorzugt von weniger als 400 Gew.ppm, besonders bevorzugt von weniger als 300 Gew.ppm, ganz besonders bevorzugt von weniger als 200 und insbesondere von weniger als 100
Gew.ppm auf. Die erfindungsgemäßen Kondensationsharze weisen in der Regel eine Glasübergangstemperatur T9 nach der DSC-Methode (Differential Scanning Calorimetry) gemäß ASTM 3418/82 mit einer Aufheizrate von 2,5 °C/min von weniger als 50 0C auf, bevorzugt von weniger als 40, besonders bevorzugt von weniger als 30, ganz beson- ders bevorzugt von weniger als 20 0C und insbesondere von weniger als 10 0C auf.
Zu den Aufbaukomponenten der erfindungsgemäßen Harze ist im Einzelnen folgendes auszuführen: Als Harnstoffe eignen sich solche der allgemeinen Formel (I) oder (II)
Figure imgf000005_0001
worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder gleiche oder verschiedene Ci - C20-, bevorzugt d- bis C4-Alkylreste , A einen Ci - C20-, bevorzugt Ci bis CA-, besonders bevorzugt d- bis C3- und ganz besonders bevorzugt d- bis C2-Alkylenrest und X Sauerstoff oder Schwefel, bevorzugt Sauerstoff bedeuten,
Neben Harnstoff oder Thioharnstoff können auch mono- und disubstituierte Harnstoffe sowie Alkylendiharnstoffe eingesetzt werden.
Bevorzugt dient Harnstoff (H2N-(CO)-NH2) zur Herstellung der erfindungsgemäßen Harze.
Der Formaldehyd kann als wässrige, z.B. als 30 bis 55%ige, bevorzugt bevorzugt 35 bis 49 %ige, besonders bevorzugt 40 bis 49 %ige Lösung, als Paraformaldehyd oder in Form von Trioxan, Tetroxan oder Formaldehydacetalen eingesetzt werden, bevor- zugt in wässriger Lösung.
Da die Kondensation über Hydroxymethylharnstoffe verläuft, kann man an Stelle der Harnstoffe und des Formaldehyds auch die entsprechenden Hydroxymethylharnstoffe einsetzen.
Diese können bevorzugt durch eine Vorkondensation des Formaldehyd mit Harnstoff in situ erzeugt werden, bevorzugt wird das so erhaltene Reaktionsgemisch der Vorkondensation in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt. Für eine solche Vorkondensation werden Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis 1 :1 bis 1 :15, bevorzugt 1 :3 bis 1 :10, besonders bevorzugt 1 :7 bis 1 :9 bei Temperaturen von 20 0C bis 120 0C, bevorzugt 50 - 120 0C für eine Dauer von 10 min bis 6 Stunden umgesetzt. Diese Umsetzung erfolgt bevorzugt bei pH-Werten von bis zu 6, ist aber auch im Alkalischen möglich. Das dabei entstehende Reaktionswasser kann im Reaktionsgemisch belassen werden, kann aber auch zusammen mit dem Wasser, das durch Verwendung von wasserhaltigem Formaldehyd eingebracht wurde, beispielsweise durch Destillation oder Strippen, entfernt werden, bevorzugt durch azeotrope Destil- lation mit einem Schleppmittel.
Das so erhaltene, vorkondensierte Reaktionsgemisch wird dann in einer bevorzugten Ausführungsform in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt und der in die Vorkondensation eingesetzte Formaldehyd und Harnstoff bei der Reaktionsstöchiometrie berücksichtigt.
CH-acide Aldehyde können solche der allgemeinen Formel (III) sein
CHO
c ("I)
R3/HV worin die Reste R3 oder R4 unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Ci - C20-, bevorzugt d- bis C4-AIkVl-, C3 - C20-, bevorzugt C5- bis C^-Cycloalkyl-, Cβ - C20-, bevorzugt Cβ- bis Ci2-Aryl-, oder Alkylarylreste bedeuten oder R3 und R4 gemeinsam einen Ring bilden können. Unter CH-aciden Aldehyden sind erfindungsgemäß solche zu verstehen, die an dem der Carbonylgruppe benachbarten Kohlenstoffatom Cα genau ein Wasserstoffatom aufweisen.
Beispiel für Ci - C2o-Alkylreste sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Do- decyl, Tetradecyl, Hetadecyl, Octadecyl, 1 ,1-Dimethylpropyl, 1 ,1-Dimethylbutyl und 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl.
Beispiel für C3 - C2o-Cycloalkylreste sind Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyc- looctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Di- methylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, und Norbornyl. Beispiele für Cβ - C2o-Aryl- oder Alkylarylreste sind Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, ß- Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Me- thylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethyl phenyl, Diethylphenyl, iso- Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl und1-(p-Butylphenyl)-ethyl.
Unter Ci-C4-Alkyl wird im Rahmen dieser Schrift Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n- Butyl, iso-Butyl, sek-Butyl und tert-Butyl verstanden, bevorzugt Methyl, Ethyl, n-Propyl und n-Butyl, besonders bevorzugt Methyl und Ethyl und ganz besonders bevorzugt Methyl.
Beispiele für Reste R1 und R2 sind unabhängig voneinander Wasserstoff und Ci bis C4- Alkyl, bevorzugt Wasserstoff und Methyl und besonders bevorzugt Wasserstoff. Möglich Alkylenreste A sind beispielsweise Methylen, 1 ,2-Ethylen, 1 ,2-Propylen, 1 ,3- Propylen, 1 ,4-Butylen, 1 ,6-Hexylen, 2-Methyl-1 ,3-Propylen, 2-Ethyl-1 ,3-Propylen, 2,2- Dimethyl-1 ,3-Propylen und 2,2-Dimethyl-1 ,4-butylen.
Bevorzugte Reste A sind Methylen, 1 ,2-Ethylen, 1 ,2-Propylen und 1 ,3-Propylen, be- sonders bevorzugt sind Methylen und 1 ,2-Ethylen und besonders bevorzugt ist Methylen.
Bevorzugt sind die Reste R3 und R4 sind unabhängig voneinander bevorzugt Alkyl oder Cycloalkyl, besonders bevorzugt Ci bis C4-Alkyl, ganz besonders bevorzugt Methyl, Ethyl, n-Propyl und n-Butyl, insbesondere Methyl, Ethyl und n-Butyl und speziell Methyl.
Bilden die Reste R3 und R4 gemeinsam mit dem der Carbonylgruppe benachbarten Kohlenstoffatom Cα einen Ring, so handelt es sich dabei bevorzugt um einen fünf- bis zwölfgliedrigen Ring, beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl oder Cyclodo- decyl, bevorzugt Cyclopentyl, Cyclohexyl oder Cyclododecyl und besonders bevorzugt Cyclopentyl oder Cyclohexyl.
Beispiele für CH-acide Aldehyde sind bevorzugt ausschließlich Alkyl- und/oder Cyclo- alkylgruppen aufweisende CH-acide Aldehyde, besonders bevorzugt Isobutyraldehyd, 2-Ethylhexanal, 2-Methylpentanal und Isovaleraldehyd, ganz besonders bevorzugt Isobutyraldehyd, 2-Ethylhexanal und 2-Methylpentanal und insbesondere Isobutyraldehyd.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden Harnstoff, Formaldehyd und CH-acider Aldehyd im Allgemeinen in einem Molverhältnis von 1 zu 2 bis 15 zu 2 bis 15, bevorzugt von 1 zu 3 bis 12 zu 3 bis 12, besonders bevorzugt von 1 zu 3,8 bis 9 zu 3,8 bis 9 eingesetzt. Als Säuren eignen sich anorganische und organische Säuren, vorzugsweise Säuren mit einem pKs-Wert bis zu 3. Beispiele dafür sind Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorige Säure (H3PO3), Diphosphorsäure (H4P2O7), SuI- fonsäuren, besonders bevorzugt Methansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, para- Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Cyclododecansul- fonsäure, Kamphersulfonsäure oder saure lonentauscher mit Sulfonsäuregruppen, sowie Ameisensäure. Es ist auch möglich, wenn auch weniger bevorzugt, die Kondensation basisch zu katalysieren. Dazu können basische Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder quartäre Ammoniumverbindungen, bevorzugt Alkalimetallverbindungen, besonders bevorzugt Natrium oder Kalium, ganz besonders bevorzugt Natrium, beispielsweise Oxide, Hydroxide (OH-), Carbonate (CO32"), Amide (NH2") oder Ci bis C2o-Alkanolate, bevorzugt Hydroxi- de oder Ci bis C4-Alkanolate, besonders bevorzugt Hydroxide, Methanolate, Ethanola- te oder tert.-Butanolate, ganz besonders bevorzugt Hydroxide oder Methanolate eingesetzt werden.
Der Katalysator wird im Allgemeinen in Mengen von 0,5 bis 30 Mol% bezogen auf den CH-aciden Aldehyd eingesetzt, bevorzugt in Mengen von 2 bis 20, besonders bevorzugt 3 bis 10 Mol%
Insbesondere wenn man basische Verbindungen einsetzt, so können zusätzlich auch Phasentransferkatalysatoren zugesetzt werden.
Bevorzugte Phasentransferkatalysatoren sind tetrasubstituierte Ammoniumsalze, besonders bevorzugt der Formel
+N R5R6R7R8 X-, worin
R5 bis R8 jeweils unabhängig voneinander Ci bis C2o-Alkyl oder Cβ bis C20- Alkylaryl- reste und
X- ein Anion einer Säure bedeuten. Bevorzugt weisen die Reste R5 bis R8 in Summe mindestens 8, bevorzugt mindestens 12, besonders bevorzugt mindestens 15 Kohlenstoffatome auf. Beispiele für Anionen X- sind Chlorid, Bromid, lodid, Sulfat, Methylsulfat, Ethylsulfat, Methylcarbonat, Trifluormethansulfonat, Ci-C2o-Alkylsulfonat oder C6-C20- Alkylarylsulfonat. Die Kondensation wird allgemein im Temperaturbereich zwischen 60 und 150, vorzugsweise 80 und 1000C durchgeführt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel, gegebenenfalls auch als Schleppmittel zur azeotropen Entfernung von Wasser mitverwendet werden. Als Lösungsmittel zur azeotropen Entfernung von Wasser eignen sich vor allem aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe oder Gemische davon. Vorzugsweise kommen n-Pentan, n-Hexan, n- Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol oder XyIoI zur Anwendung. Besonders bevorzugt sind Cyclohexan, Methylcyclohexan, XyIoI und Toluol.
Als Lösungsmittel haben sich besonders aromatische Kohlenwasserstoffe bewährt. Unter diesen ist besonders XyIoI hervorzuheben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht zwingend erforderlich, das Reaktionsgemisch wasserfrei zu gestalten. Stattdessen ist es ausreichend, das Wasser aus dem Reaktionsgemisch bis auf einen Gehalt von nicht mehr als 5 Gew%, bevorzugt nicht mehr als 2,5 Gew% abzutrennen.
Die Herstellung des Kondensationsharzes erfolgt erfindungsgemäß in Gegenwart min- destens einer, beispielsweise 1 bis 4, bevorzugt 1 bis 3, besonders bevorzugt 1 bis 2 und ganz besonders bevorzugt genau einer Verbindung (IV), die genau zwei nukle- ophile Gruppen aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxygruppen (-OH), primären Aminogruppen (-NH2), sekundären Aminogruppen (-NH-) und Thi- olgruppen (-SH), bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxygrup- pen (-OH), primären Aminogruppen (-NH2) und sekundären Aminogruppen (-NH-), besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxygruppen (-OH) und primären Aminogruppen (-NH2) und ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den nukleophilen Gruppen um Hydroxygruppen (-OH). Dabei kann die Verbindung (IV) zwei gleiche nukleophile Gruppen aufweisen, so daß es sich um ein Diol, ein Diamin oder ein Dithiol handelt, die Verbindung (IV) kann aber auch unterschiedliche nukleophile Gruppen tragen, so daß es sich um einen Aminoal- kohol, einen Mercaptoalkohol oder ein Mercaptoamin handelt. Bevorzugte Verbindungen (IV) sind Diole, Diamine, Aminoalkohole und Mercaptoalko- hole, besonders bevorzugt sind Diole, Diamine und Aminoalkohole, ganz besonders bevorzugt sind Diole und Aminoalkohole und insbesondere Diole. Bevorzugt handelt es sich bei dem Diol um ein Alkandiol oder Cycloalkandiol, besonders bevorzugt ein 1 ,2- oder 1 ,3-Alkandiol. Das Diol ist bevorzugt niedermolekular, d.h. es weist bevorzugt ein Molekulargewicht unter 400 g/mol auf.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Diol um Ethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 3-Methylpentan-1 ,5-diol, 2-Ethyl-1 ,3-Hexandiol, Diethylenglykol, Dipro- pylenglykol, 2,4-Diethyl-oktan-1 ,3-diol, 1 ,1-Dimethylethan-1 ,2-diol, 2-Butyl-2-ethyl-1 ,3- Propandiol, 2-Ethyl-2-Methyl-1 ,3-Propandiol, Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäurene- opentylglykolester, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,10-Dekandiol, 2,2- Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1 ,1-, 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, Tetramethylcyclobutandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandiol, Cyclooctandiol, Norbor- nandiol, Pinandiol, Decalindiol, Hydrochinon, Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol B und Bisphenol S.
Ganz besonders bevorzugt handelt es sich um 1 ,2-Propandiol, Ethylenglykol, 1 ,3- Propandiol oder Neopentylglykol.
Beispiele für Diamine sind solche Verbindungen, die zwei primäre und/oder sekundäre Aminogruppen aufweisen, bevorzugt entweder zwei primäre oder zwei sekundäre Ami- nogruppen und besonders bevorzugt zwei primäre Aminogruppen. Bevorzugte Diamine sind Alkandiamine, mit einem 2 bis 20, bevorzugt 2 bis 12, besonders bevorzugt 2 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisenden linearen oder verzweigten und optional substituierten Alkylenrest, Cycloalkandiamine, mit einem 3 bis 12, bevorzugt 5 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisenden optional substituierten Cycloalkylenrest, Arylen- diamine, mit einem 6 bis 12, bevorzugt 6 Kohlenstoffatome aufweisenden optional sub- stituierten Arylenrest und 4 bis 12, bevorzugt 4 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisende Diazacycloalkane. Unter diesen sind Alkandiamine und Diazacycloalkane bevorzugt, besonders bevorzugt sind Alkandiamine.
Beispiele für Alkandiamine sind 1 ,2-Ethylendiamin, 1 ,3-Propylendiamin, 1 ,4- Butandiamin, 1 ,5-Pentandiamin, 1 ,6-Hexandiamin, 2,2,4-Trimethylhexan-1 ,6-diamin, 2,2,4,4-Tetramethylhexan-1 ,6-diamin, 1 ,8-Octandiamin, 1 ,10-Decandiamin und 1 ,12- Dodecandiamin, bevorzugt sind 1 ,2-Ethylendiamin, 1 ,3-Propylendiamin, 1 ,4- Butandiamin, 1 ,5-Pentandiamin und 1 ,6-Hexandiamin, besonders bevorzugt sind 1 ,2- Ethylendiamin 1 ,4-Butandiamin und 1 ,6-Hexandiamin, ganz besonders bevorzugt sind 1 ,2-Ethylendiamin und 1 ,6-Hexandiamin. Denkbar ist ferner 2,2'-Oxydiethanamin (2-(2'-Aminoethoxy)-ethylamin), Ornithin-Ci-C4- alkylester oder Lysin-Ci-C4-alkylester.
Beispiele für Cycloalkandiamine sind 1 ,4-, 1 ,3- oder 1 ,2-Diaminocyclohexan oder 2,4-, oder 2,6-Diamino-1-methylcyclohexan
Weitere Cycloalkangruppen enthaltende Diamine sind 4,4'- oder 2,4'- Di(aminocyclohexyl)methan, 1 -Amino-3,3,5-trimethyl-5-(aminomethyl)cyclohexan (I- sophorondiamin), 1 ,3- oder 1 ,4-Bis(aminomethyl)cyclohexan sowie 3 (bzw. 4), 8 (bzw. 9)-Bis(aminomethyl)-tricyclo[5.2.1.02.6]decan-lsomerengemische.
Beispiele für Arylendiamine sind 1 ,2-, 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiamine, 2,4- und 2,6- Toluylendiamin sowie deren Isomerengemische. Ein zu erwähnendes Diazacycloalkan ist Piperazin.
Als Dithiole zu nennen sind beispielsweise 1 ,2-Ethandithiol, 1 ,3-Propandithiol, 2,2- Dimethyl-1 ,3-propandithiol, 1 ,4-Butandithiol, 1 ,5-Pentandithiol und 2,2'-Oxydiethanthiol, bevorzugt sind 1 ,2-Ethandithiol und 1 ,3-Propandithiol.
Als Aminoalkohol zu nennen sind beispielsweise Alkanolamine, mit einem 2 bis 20, bevorzugt 2 bis 12, besonders bevorzugt 2 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisenden linearen oder verzweigten und optional substituierten Alkylenrest, Cycloalkanolamine, mit einem 3 bis 12, bevorzugt 5 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisenden optional substituier- ten Cycloalkylenrest, Aminophenole, mit einem 6 bis 12, bevorzugt 6 Kohlenstoffatome aufweisenden optional substituierten Arylenrest.
Beispiele für Alkanolamine sind 2-Aminoethan-1-ol, 2-Aminopropan-1-ol, 1- Aminopropan-2-ol, 3-Aminopropan-1-ol, 4-Aminobutan-1-ol, 6-Aminohexan-1-ol, N- Methyldiethanolamin, N-Methyldipropanolamin, 2-Amino-1-phenylethanol und 2-Amino- 2-phenylethanol. Bevorzugt sind 2-Aminoethan-1-ol und 2-Aminopropan-1-ol.
Denkbar ist ferner Serin-Ci-C4-alkylester oder Threonin-Ci-C4-alkylester. Cycloalkanolamine sind beispielsweise 2-Aminocyclopentan-1-ol, 2-Aminocyclohexan- 1-ol, 2-Aminocyclooctan-1-ol und 2-Aminocyclododecan-1-ol.
Aminophenole sind beispielsweise 2-Aminophenol, 3-Aminophenol und 4-Aminophenol sowie Tyrosin-Ci-C4-alkylester.
Als Mercaptoalkohole zu nennen sind beispielsweise 2-Mercaptoethanol, 2- Mercaptophenol und 2-Hydroxy-1-propanthiol. Als Mercaptoamine zu nenen sind beispielsweise 2-Aminothiophenol, 4- Aminothiophenol, 2-Mercaptoethylamin, Cystein-Ci-C4-alkylester und Homocystein-Ci- C4-alkylester.
Die Verbindung (IV) kann bereits von Beginn der Reaktion an vorliegen, bevorzugt wird es jedoch zugegeben, wenn Formaldehyd, Harnstoff und CH-acider Aldehyd bereits zumindest teilweise miteinander reagiert haben. Der Umsatz kann beispielsweise anhand der ausgetragenen Menge Wasser bestimmt werden, aber auch durch Verfolgung der Viskosität des Reaktionsgemischs. Bevorzugt wird der Umsatz bezogen auf die bereits umgesetzten Aldehydfunktionen. Die freien Aldehydfunktionen werden bevorzugt bestimmt nach der Methode von De Jong (DIN EN ISO 9020) und der unumgesetzt CH-acide Aldehyd wird gaschromatographisch bestimmt. Der so bestimmte Umsatz sollte in der Regel mindestens 30%, bevorzugt mindestens 40%, besonders bevorzugt mindestens 50, ganz besonders bevorzugt mindestens 60 und insbesondere mindestens 70% betragen.
In der Regel sollte der Umsatz zum Zeitpunkt der Zugabe der Verbindung (IV) nicht weiter als 99,9% fortgeschritten sein, bevorzugt nicht mehr als 99,5%, besonders bevorzugt nicht mehr als 98%, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 95% und insbesondere nicht mehr als 90%.
Die Verbindung (IV) kann dem Reaktionsgemisch portionsweise oder bevorzugt in ei- ner Zugabe zugegeben werden.
Die Reaktion sollte nach Zugabe der Verbindung (IV) noch mindestens 1 Stunde bei einer Temperatur von 50 bis 150 0C fortgeführt werden, so dass die Verbindung (IV) im Wesentlichen in das Kondensationsharz eingebaut ist. Falls gewünscht kann die Reak- tion nach der Zugabe bei Über- oder Unterdruck weitergeführt werden, bevorzugt bei Unterdruck.
Die Menge der Verbindung (IV) beträgt bezogen auf die eingesetzte Menge Harnstoff 0,3 bis 4 Äquivalente, bevorzugt 0,5 bis 3,5 Äquivalente und besonders bevorzugt 0,7 bis 2,5 Äquivalente.
Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, die erfindungsgemäße Reaktion zusätzlich in Gegenwart mindestens eines, beispielsweise ein bis drei, bevorzugt ein bis zwei und besonders bevorzugt genau eines Alkohols (V), bevorzugt eines Alkanols, besonders bevorzugt eines Ci bis C2o-Alkanols, ganz besonders bevorzugt eines Ci bis Cio-Alkanols und speziell eines C2 bis Cs-Alkanols durchzuführen. Beispiele für Alkohole sind zusätzlich zu den unten aufgeführten Alkanolen beispielsweise Alkylengylkol- und Polyalkylenglykolmonoalkylether mit einem Molgewicht bis zu 300 g/mol, bevorzugt Polyethylenglykolmonoalkylether, bevorzugt Ethylenglykolmono- methylether, Ethylenglykolmonoethylether und 1 ,3-Propandiolmonomethylether.
Beispiele für Alkanole sind Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sek-Butanol, tert-Butanol, n-Pentanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, 2-Ethylhexanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalkohol), Stearylalkohol, Cetylalkohol und Laurylalkohol.
Bevorzugte Verbindungen (V) sind Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol und n- Butanol, besonders bevorzugt sind Methanol, Ethanol und n-Butanol, ganz besonders bevorzugt sind Methanol und n-Butanol und insbesondere n-Butanol. Die Verbindung (V) kann bereits von Beginn der Reaktion an vorliegen, bevorzugt wird sie jedoch zugegeben, wenn Formaldehyd, Harnstoff und CH-acider Aldehyd bereits zumindest teilweise miteinander reagiert haben.
Die Verbindung (V) kann dem Reaktionsgemisch portionsweise oder bevorzugt in einer Zugabe zugegeben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verbindung (V) vor der Verbindung (IV) zugegeben. Die Reaktion sollte nach Zugabe der Verbindung (V) noch mindestens 1 Stunde, bevorzugt mindestens 2 Stunden, ganz besonders bevorzugt mindestens 3 Stunden bei 50 bis 150 0C fortgeführt werden, so dass die Verbindung (V) im Wesentlichen in das Kondensationsharz eingebaut ist. Falls gewünscht kann die Reaktion nach Zugabe bei Über- oder Unterdruck weitergeführt werden, bevorzugt bei Überdruck.
Die Menge der Verbindung (V) beträgt bezogen auf die eingesetzte Menge Harnstoff 0,05 bis 4 Äquivalente, bevorzugt 0,3 bis 3 Äquivalente und besonders bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 Äquivalente.
Bei Erreichen des gewünschten Molekulargewichts bzw. Umsatzes wird die Kondensation gestoppt. Zum Stoppen einer sauren Kondensation wird mit einer Base, beispielsweise Natriumoder Kaliumalkanolat und bevorzugt NaOH oder KOH, neutralisiert und das vorhande- ne Wasser sowie gegebenenfalls enthaltene, destillativ abtrennbare niedere Oligomere oder unumgesetzte Monomere durch Destillation oder Strippen entfernt.
Analog wird eine basische Kondensation durch Neutralisieren mit Säure gestoppt.
Auf eine Neutralisierung mit Säure kann erfindungsgemäß bevorzugt verzichtet werden.
In der Regel ist es ausreichend, wenn das Salz mit Wasser ausgewaschen und das in der organischen Lösungsmittelphase gelöste Harz vom Lösungsmittel durch Destillation befreit.
Das Lösungsmittel wird in der Regel auf einen Restgehalt von nicht mehr als 5 Gew%, bevorzugt nicht mehr als 4 Gew%, besonders bevorzugt nicht mehr als 3 Gew%, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 2 Gew% und insbesondere nicht mehr als 1 Gew% abgetrennt.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Harze ist diskontinuierlich und kontinuierlich möglich.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensationsharze eignen sich insbesondere zur Herstellung von Pigmentpräparationen.
Dazu werden mindestens ein Pigment P und mindestens ein erfindungsgemäßes Kon- densationsharz K, sowie gegebenenfalls mindestens ein Verdünnungsmittel V sowie gegebenenfalls mindestens ein Additiv AD miteinander vermischt.
Eine derartige Vermischung kann beispielsweise erfolgen in einem Rührbehälter, Mischer, Extruder oder bevorzugt in einem Dispergator, oder Kneter.
Pigmente sind gemäß CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 unter Verweis auf DIN 55943 partikelförmige "im Anwendungsmedium praktisch unlösliche, anorganische oder organische, bunte oder unbunte Farbmittel".
Praktisch unlöslich bedeutet dabei eine Löslichkeit bei 25 0C unter 1 g / 1000 g Anwendungsmedium, bevorzugt unter 0,5, besonders bevorzugt unter 0,25, ganz besonders bevorzugt unter 0,1 und insbesondere unter 0,05 g / 1000 g Anwendungsmedium. Beispiele für Pigmente P umfassen beliebige Systeme von Absorptions- und/oder Effektpigmenten, bevorzugt Absorptionspigmente. Anzahl und Auswahl der Pigmentkomponenten sind dabei keinerlei Beschränkungen unterworfen. Sie können den jeweiligen Erfordernissen, beispielsweise dem gewünschten Farbeindruck, beliebig angepasst werden.
Unter Effektpigmenten sind alle Pigmente zu verstehen, die einen plättchenförmigen Aufbau zeigen und einer Oberflächenbeschichtung spezielle dekorative Farbeffekte verleihen. Bei den Effektpigmenten handelt es sich beispielsweise um alle in der Fahrzeug- und Industrielackierung üblicherweise einsetzbaren effektgebenden Pigmente. Beispiele für derartige Effektpigmente sind reine Metallpigmente; wie z.B. Aluminium-, Eisen- oder Kupferpigmente; Interferenzpigmente, wie z.B. titandioxidbeschichteter Glimmer, eisenoxidbeschichteter Glimmer, mischoxidbeschichteter Glimmer (z.B. mit Titandioxid und Fe2Ü3 oder Titandioxid und O2O3), metalloxidbeschichtetes Aluminium, oder Flüssigkristallpigmente.
Bei den farbgebenden Absorptionspigmenten handelt es sich beispielsweise um übli- che in der Lackindustrie einsetzbare organische oder anorganische Absorptionspigmente. Beispiele für organische Absorptionspigmente sind Azopigmente, Phthalocya- nin-, Chinacridon- und Pyrrolopyrrolpigmente. Beispiele für anorganische Absorptionspigmente sind Eisenoxidpigmente und Ruß. Ferner ist Titandioxid als Pigment zu nennen.
Beispiele für Pigmente P sind aufgelistet in WO 97/08255, S. 8, Z. 11 bis S. 1 1 , Z. 16, was hiermit Bestandteil der Offenbarung dieser Schrift sei. Beispiele für Verdünnungsmittel V sind aromatische und/oder (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe und deren Gemische, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ester und E- ther.
Bevorzugt sind aromatische Kohlenwasserstoffe, (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstof- fe, Alkansäurealkylester, alkoxylierte Alkansäurealkylester und deren Gemische.
Besonders bevorzugt sind ein- oder mehrfach alkylierte Benzole und Naphthaline, Alkansäurealkylester und alkoxylierte Alkansäurealkylester sowie deren Gemische. Ganz besonders bevorzugt sind XyIoI und 1 -Methoxy-2-propylacetat.
Als aromatische Kohlenwasserstoffgemische sind solche bevorzugt, die überwiegend aromatische C7- bis Cu-Kohlenwasserstoffe umfassen und einen Siedebereich von 1 10 bis 300 0C umfassen können, besonders bevorzugt sind Toluol, o-, m- oder p- XyIoI, Trimethylbenzolisomere, Tetramethylbenzolisomere, Ethylbenzol, Cumol, Tetra- hydronaphthalin und solche enthaltende Gemische. Beispiele dafür sind die Solvesso®-Marken der Firma ExxonMobil Chemical, besonders Solvesso® 100 (CAS-Nr. 64742-95-6, überwiegend C9 und Cio-Aromaten, Siedebereich etwa 154 - 178 0C), 150 (Siedebereich etwa 182 - 207 0C) und 200 (CAS-Nr. 64742-94-5), sowie die Shellsol®-Marken der Firma Shell. Kohlenwasserstoffgemische aus Paraffinen, Cycloparaffinen und Aromaten sind auch unter den Bezeichnungen Kristallöl (beispielsweise Kristallöl 30, Siedebereich etwa 158 - 198 0C oder Kristallöl 60: CAS-Nr. 64742-82-1), Testbenzin (beispielsweise ebenfalls CAS-Nr. 64742-82-1 ) oder Solventnaphtha (leicht: Siedebereich etwa 155 - 180 0C, schwer: Siedebereich etwa 225 - 300 0C,) im Handel erhältlich. Der Aromatengehalt derartiger Kohlenwas- serstoffgemische beträgt in der Regel mehr als 90 Gew%, bevorzugt mehr als 95, besonders bevorzugt mehr als 98 und ganz besonders bevorzugt mehr als 99 Gew%. Es kann sinnvoll sein, Kohlenwasserstoffgemische mit einem besonders verringerten Gehalt an Naphthalin einzusetzen. Halogenierte Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise Chlorbenzol und Dichlorbenzol oder dessen Isomerengemische.
Ester sind beispielsweise n-Butylacetat, Ethylacetat, 1 -Methoxy-2-propylacetat und 2- Methoxyethylacetat.
Ether sind beispielsweise THF, Dioxan sowie die Mono- und Dimethyl-, -ethyl- oder -n- butylether von Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Dipropy- lenglykol oder Tripropylenglykol. (Cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise Dekalin, alkyliertes Dekalin und Isomerengemische von geradlinigen oder verzweigten Alkanen und/oder Cycloal- kanen.
Weiterhin bevorzugt sind n-Butylacetat, Ethylacetat, 1 -Methoxy-2-propylacetat, 2- Methoxyethylacetat, sowie deren Gemische, insbesondere mit den oben aufgeführten aromatischen Kohlenwasserstoffgemischen.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäß hergestellten Kondensationsharze zur Einstellung der Viskosität als 70 bis 90%ige Lösung in XyIoI oder 1 -Methoxy-2-propylacetat formuliert.
Additive AD sind beispielsweise Dispergiermittel, Verlaufshilfsmitteln, Weichmacher und Rheologiehilfsmittel. Derartige Stoffe sind dem Fachmann bekannt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit auch Pigmentpräparationen, enthaltend
- mindestens ein Pigment P, - gegebenenfalls mindestens ein Verdünnungsmittel V,
- mindestens ein erfindungsgemäßes Kondensationsharz K sowie
- gegebenenfalls mindestens ein Additiv AD. Typische Zusammensetzungen für derartige Pigmentpräparationen sind
- 10 - 80 Gew% P,
- 0 - 40 Gew% V,
- 10 - 70 Gew% K sowie
- 0 - 15 Gew% AD, mit der Maßgabe, dass die Summe immer 100 Gew% beträgt.
Es stellt einen Vorteil der erfindungsgemäßen Kondensationsharze dar, dass durch deren Verwendung in den erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen eine höhere Menge Pigment P eingebracht werden kann (Pigmentierungshöhe) und/oder die erforderliche Menge an Verdünnungsmittel V verringert werden kann, jeweils im Vergleich zu analogen Kondensationsharzen mit einem Erweichungspunkt von 80 0C oder mehr.
Zudem wird die Farbstärke der Pigmentpräparationen durch Verwendung der erfin- dungsgemäßen Kondensationsharze erhöht.
Ferner können die erfindungsgemäßen Kondensationsharze in Kombination mit anderen, üblicherweise als Lackbindemittel zu verwendenden physikalisch trocknenden Filmbildnern, wie Cellulosederivaten, z.B . Nitrocellulose, Ethylcellulose , Celluloseace- tat, Celluloseacetobutyrat, Chlorkautschuk, Mischpolymerisaten auf Vinylester-, Vinyl- ether-, Vinylchlorid-, Acrylester-, Vinylaromatenbasis, z.B. Vinylchlorid/Vinyliso- butyläthercopolymerisate oder chemisch trocknenden Bindemitteln, wie Alkydharzen, trocknenden und halbtrocknenden Ölen zur Herstellung von Lacken, wobei der Gehalt dieser Lacke an erfindungsgemäßen Kondensationsharz in weiten Grenzen variieren kann, in den meisten Fällen jedoch nicht mehr als 50 Gew.% des gesamten Bindemittels beträgt.
Die erfindungsgemäßen Lackbindemittel eignen sich unter Anwendung üblicher Applikationsverfahren, wie Streichen, Spritzen, Gießen, zum Lackieren von Substraten, wie Holz, Spanplatten, Papier und Metall, z.B. Eisenblechen.
Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Kondensationsharze sind lagerstabil und weisen eine niedrigere Viskosität auf als vergleichbare, mit Natrium- methanolat stabilisierte Kondensationsharze, so dass sich eine geringer Notwendigkeit zur Verwendung flüchtiger organischer Verbindungen ergibt und ein höherer Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen in den Formulierungen eingestellt werden kann. Sie lassen sich sehr vorteilhaft verarbeiten. Man erhält Lackierungen mit sehr guten mechanischen Eigenschaften, gutem Glanz, guter Lichtbeständigkeit und guter Wasserfestigkeit. Die erfindungsgemäßen Lackbindemittel sind beispielsweise sehr vorteilhaft in Spritzmattinen, Schnellschliffgrundierungen, Papierlacken und Korrosions- schutzlacken zu verwenden.
Die in den Beispielen angeführten Teile und Prozente bedeuten Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente. Beispiele Beispiel 1 :
60 g (1 mol) Harnstoff wurden zu 245 g 49%-igem wässrigen Formaldehyd (4 Mol) in einem 2L Vierhalskolben mit Bodenauslass, Kühler, Thermometer, Rührer und Tropftrichter gegeben. Danach wurden 69 g 50%-ige Schwefelsäure (0,35 mol) langsam zugetropft und der Kolben auf 600C erwärmt. Innerhalb von 15 Minuten wurden 288 g (4 mol) Isobutyraldehyd zugetropft und anschließend für drei Stunden auf 800C erwärmt. Es wurden 430 ml o-Xylol zugetropft, 5 Minuten gerührt und danach die wässri- ge Phase bei 80°C abgetrennt. Die organische Phase wurde mittels einer azeotropen Destillation getrocknet. Es wurden 300 ml o-Xylol, 7 g (0,04 mol) p-Toluolsulfonsäure und 53 g (0,5 Mol) Neopentylglykol zugegeben. Es wurde solange unter Normaldruck und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Reaktionswasser mehr anfiel. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 250 ml Wasser gewaschen. Das Produkt wurde enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 360 g eines farblosen Harzes erhalten.
Beispiel 2:
60 g (1 mol) Harnstoff wurden zu 490 g 49%-igem wässrigen Formaldehyd (8 Mol) in einem 2L Vierhalskolben mit Bodenauslass, Kühler, Thermometer, Rührer und Tropftrichter gegeben. Danach wurden 137 g 50%-ige Schwefelsäure (0,7 mol) langsam zugetropft und der Kolben auf 600C erwärmt. Innerhalb von 15 Minuten wurden 577 g (8 mol) Isobutyraldehyd zugetropft und anschließend für drei Stunden auf 80°C erwärmt. Es wurden 430 ml o-Xylol zugetropft, 5 Minuten gerührt und danach die wässri- ge Phase bei 800C abgetrennt. Die organische Phase wurde mittels einer azeotropen Destillation getrocknet. Es wurden 300 ml o-Xylol, 15 g (0,08 mol) p-Toluolsulfonsäure und 63 g (1 Mol) Ethylenglykol zugegeben. Es wurde solange unter Normaldruck und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Reaktionswasser mehr anfiel. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 250 ml Wasser gewaschen. Das Produkt wurde enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 710 g eines farblosen Harzes erhalten. Vergleichsbeispiel 1 (analog Beispiel 1 EP 2794 A1 )
In einem mit Kühler, Thermometer, Rührer und Tropftrichter ausgestatteten Kolben wurden 750 Teile Formaldehyd 49 %ig, 720 Teile Isobutyraldehyd und 150 Teile Harnstoff gemischt und innerhalb von 10 Minuten mit 150 Teilen 50 %ger Schwefelsäure versetzt. Die Mischung wurde auf 80 0C aufgeheizt und 3 Stunden bei dieser Temperatur kondensiert. Anschließend fügte man 800 Teile XyIoI hinzu, ließ 20 Minuten bei 75 0C rühren und trennte nach Abschalten des Rührers die wässrige Phase ab. Die Xy- lolphase wurde durch azeotrope Destillation vom Restwasser befreit, mit 90 Teilen 30 %iger Natriummethylatlösung versetzt und 1 Stunde bei Rückflußtemperatur gerührt. Danach wurde auf 700C abgekühlt, mit 75 %iger Schwefelsaure neutralisiert und zweimal mit je 500 Teilen Wasser gewaschen. Nach Abtrennen des Waschwassers wurde aus der Xylolphase bei ca. 100 mbar das Lösungsmittel bis zum Erreichen einer Sumpftemperatur von 145°C abdestilliert. Vergleichsbeispiel 2
Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit halbierter Menge an Harnstoff.
Vergleich der Viskositäten (gemessen als 65%-ige Lösungen in 1-Methoxy-2- propylacetat):
Figure imgf000019_0001
U: Harnstoff, FA: Formaldehyd, IBA: iso-Butyraldehyd
Beispiele 3 bis 6
Allgemeine Arbeitsvorschrift Für Beispiel 3 bis 6 wurde die Synthese immer wie folgt begonnen:
60 g (1 mol) Harnstoff wurden zu 490 g 49%-igem wässrigen Formaldehyd (8 Mol) in einem 2L Vierhalskolben mit Bodenauslass, Kühler, Thermometer, Rührer und Tropf- trichter gegeben. Danach wurden 137 g 50%-ige Schwefelsäure (0,7 mol) langsam zugetropft und der Kolben auf 600C erwärmt. Innerhalb von 15 Minuten wurden 577 g (8 mol) Isobutyraldehyd zugetropft und anschließend für drei Stunden auf 800C erwärmt. Es wurden 430 ml o-Xylol zugetropft, 5 Minuten gerührt und danach die wässri- ge Phase bei 80°C abgetrennt. Die organische Phase wurde mittels einer azeotropen Destillation getrocknet.
Beispiel 3 Dem gemäß der allgemeinen Arbeitsvorschrift erhaltenen Produkt wurden 300 ml o- XyIoI, 15,2 g (0,08 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 104 g Neopentylglykol (1 Mol) zugegeben. Es wurde solange unter Normaldruck und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Reaktionswasser mehr anfiel. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 400 ml Wasser gewa- sehen. Das Produkt wurde enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 753g eines Harzes erhalten.
Beispiel 4 Dem gemäß der allgemeinen Arbeitsvorschrift erhaltenen Produkt wurden 300 ml o- XyIoI, 15,2 g (0,08 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 61 g Monethanolamin (1 Mol) zugegeben. Es wurde solange unter Normaldruck und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Reaktionswasser mehr anfiel. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 400 ml Wasser gewa- sehen. Das Produkt wurde enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 524g eines Harzes erhalten.
Beispiel 5 Dem gemäß der allgemeinen Arbeitsvorschrift erhaltenen Produkt wurden 300 ml o- XyIoI, 15,2 g (0,08 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 60 g Ethylendiamin (1 Mol) zugegeben. Es wurde solange unter Normaldruck und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Reaktionswasser mehr anfiel. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 400 ml Wasser gewa- sehen. Das Produkt wurde enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 548g eines Harzes erhalten.
Beispiel 6 Dem gemäß der allgemeinen Arbeitsvorschrift erhaltenen Produkt wurden 300 ml o- XyIoI, 15,2 g (0,08 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 78 g 2-Mercaptoethanol (1 Mol) zugegeben. Es wurde solange unter Normaldruck und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Reaktionswasser mehr anfiel. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 400 ml Wasser gewaschen. Das Produkt wurde enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 616g eines Harzes erhalten.
Vergleich der Viskositäten (gemessen als 65%-ige Lösungen in 1 -Methoxy-2- propylacetat):
Figure imgf000021_0001
Beispiel 7
60 g (1 mol) Harnstoff wurden mittels 490 g 49%-igem wässrigen Formaldehyd (8 Mol) in einem 2L Vierhalskolben mit Bodenauslass, Kühler, Thermometer, Rührer und
Tropftrichter gelöst. Der Ansatz wurde auf 600C aufgeheizt und es wurden 137 g 50%- ige Schwefelsäure (0,7 mol) innerhalb von 4 Minuten langsam zugetropft. Danach wurden 577 g (8 mol) Isobutyraldehyd innerhalb von 15 Minuten zugetropft und der Ansatz anschließend für drei Stunden bei 800C gehalten. Es wurden nun 430 ml_ o-Xylol zuge- tropft, 5 Minuten gerührt und danach die wässrige Phase bei 80°C abgetrennt. Die organische Phase wurde mittels einer azeotropen Destillation getrocknet. Es wurden nun 300 ml_ o-Xylol, 15 g (0,08 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 104 g (1 Mol) Neopentylglykol zugegeben. Es wurde nun solange unter Vacuum (ca. 450 mbar, 800C) und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Wasser mehr erhalten wurde. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert und danach viermal mit je 400 ml_ Wasser gewaschen. Das Produkt wurde nun enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 749 g eines farblosen Harzes erhalten, die mit 80g 1 -Methoxy-2-propylacetat (MPA) auf einen Harzanteil von 90,0% und einer Viskosität von 23.500 mPas verdünnt wurden.
Beispiel 8
60 g (1 mol) Harnstoff wurden mittels 490 g 49%-igem wässrigen Formaldehyd (8 Mol) in einem 2L Vierhalskolben mit Bodenauslass, Kühler, Thermometer, Rührer und
Tropftrichter gelöst. Der Ansatz wurde auf 60°C aufgeheizt und es wurden 70 g 98%- ige Schwefelsäure (0,7 mol) innerhalb von 20 Minuten langsam zugetropft. Danach wurden 577 g (8 Mol) Isobutyraldehyd innerhalb von 15 Minuten zugetropft. Danach wurden innerhalb von 5 Minuten 74 g (1 Mol) n-Butanol zugegeben und der Ansatz anschließend für drei Stunden bei 800C gehalten. Der Rührer wurde abgestellt und nach der Entmischung der Phasen die wässrige Phase bei 800C abgetrennt. Der orga- nischen Phase wurden 15 g (0,08 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 104 g (1 Mol) Neopentylglykol zugegeben. Es wurde nun solange unter Vacuum (ca. 450 mbar, 80°C) und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Wasser mehr erhalten wurde. Die organische Phase wurde mit wenig 25%-iger Natronlauge neutralisiert, 300 ml_ o- XyIoI zugegeben und danach dreimal mit je 400 ml_ Wasser gewaschen. Das Produkt wurde nun enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 755 g eines farblosen Harzes erhalten, die mit 45g MPA auf einen Harzanteil von 94,0% und einer Viskosität von 19.300 mPas verdünnt wurden.
Beispiel 9
120 g (2 mol) Harnstoff wurden mittels 980 g 49%-igem wässrigen Formaldehyd (16 Mol) in einem 3L Doppelmantelreaktor mit Bodenauslass, Kühler, Thermometer, Rührer und Tropftrichter gelöst. Der Ansatz wurde auf 600C aufgeheizt und es wurden 140 g 98%-ige Schwefelsäure (1 ,4 mol) langsam zugetropft (2,5 mL/Minute). Der Ansatz wurde auf 62°C erwärmt. Innerhalb von 30 Minuten wurden 1 150 g (16 Mol) Isobutyraldehyd zugetropft und der Ansatz anschließend für eine Stunde bei 800C gehalten. Danach wurden innerhalb von 5 Minuten 183 g (2 Mol) n-Butanol zugegeben und der Ansatz anschließend für drei Stunden bei 800C gehalten. Der Rührer wurde abgestellt und nach der Entmischung der Phasen die wässrige Phase bei 800C abgetrennt. Der organischen Phase wurden 30,5 g (0,16 mol) Toluolsulfonsäure-Monohydrat und 208 g (2 Mol) Neopentylglykol zugegeben. Es wurde nun solange unter Vacuum (ca. 100 mbar, 800C) und einem Wasserabscheider destilliert, bis kein Wasser mehr erhalten wurde. Die organische Phase wurde mit wenig 50%-iger Natronlauge neutralisiert, 600 ml_ o-Xylol zugegeben und danach viermal mit je 800 ml_ Wasser gewaschen. Das Produkt wurde nun enddestilliert bis zu einer Temperatur von 145°C bei einem Druck von 100 mbar. Es wurden 1430 g eines farblosen Harzes erhalten, die mit 65g MPA auf einen Harzanteil von 95,7% und einer Viskosität von 14.500 mPas verdünnt wurden.
Figure imgf000022_0001
Anwendungsbeispiele zur Verringerung des VOC-Gehaltes
Zur Herstellung der Pigmentformulierungen wurden die Komponenten gemäß den Gewichtsangaben in der Tabelle miteinander dispergiert und der Gehalt an organischen Komponenten (VOC) in g/l bestimmt.
Die miteinander verglichenen Formulierungen wurden mit der angegebenen Menge Lösungsmittel auf eine vergleichbare Viskosität eingestellt.
Vergleich A: Anorganisches Gelbpigment mit Harz gemäß Vergleichsbeispiel 1 Das Harz aus Vergleichsbeispiel 1 wurde mit MPA auf eine 60 Gew% eingestellt.
Figure imgf000023_0001
Beispiel A: Anorganisches Gelbpigment mit erfindungsgemäßem Harz
Das Harz aus Beispiel 9 wurde mit MPA auf eine 92 Gew% eingestellt.
Figure imgf000023_0002
Vergleich B: Organisches Blaupigment mit Harz gemäß Vergleichsbeispiel 1 Das Harz aus Vergleichsbeispiel 1 wurde mit MPA auf eine 60 Gew% eingestellt.
Figure imgf000023_0003
Beispiel B: Organisches Blaupigment mit erfindungsgemäßem Harz Das Harz aus Beispiel 9 wurde mit MPA auf eine 92 Gew% eingestellt.
Figure imgf000024_0001
Einsatzstoffe:
MPA: 1 -Methoxy-2-propylacetat (organisches Lösemittel als Verdünner eingestzt wird)
Disperbyk® 2155: Block-Copolymer mit basischen pigmentaffinen Gruppen als Netz- und Disbergieradditiv der Firma Byk
Aerosil® 200: pyrogene Kieselsäure der Firma Evonik als Thixotropierungsmittel um das Absetzen von Pigmenten zu reduzieren
Bayferrox® 3920: Eisenoxidgelb der Firma Lanxess als anorganisches Pigment
Heliogenblau® L 7101 F: Phtalocyaninblau als organisches Pigment

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen aus mindestens einem, bevorzugt genau einem Harnstoff, Formaldehyd und mindestens einem, bevorzugt genau einem CH-aciden Aldehyd, wobei man Harnstoffe der allgemeinen Formel (I) und/oder (II)
Figure imgf000025_0001
worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder gleiche oder ver- schiedene Ci - C2o-Alkylreste , A einen Ci - C2o-Alkylenrest und X Sauerstoff oder Schwefel bedeuten, mit Formaldehyd und einem CH-aciden Aldehyd der allgemeinen Formel (III)
CHO
c (in)
R3/HV worin die Reste R3 und R4 unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, oder Alkylarylreste bedeuten oder R3 und R4 gemeinsam einen Ring bilden können, im Temperaturbereich zwischen 60 und 1500C in Gegenwart von Säuren oder Basen, gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass man die
Reaktion zumindest teilweise in Gegenwart mindestens einer Verbindung (IV) durchführt, die zwei nukleophile Gruppen aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxygruppen (-OH), primären Aminogruppen (-NH2), sekundären Aminogruppen (-NH-) und Thiolgruppen (-SH).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung (IV) um ein Diol handelt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Diol um ein Alkandiol oder Cycloalkandiol handelt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Diol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 ,2-Propandiol, Ethylenglykol, 1 ,3- Propandiol und Neopentylglykol.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung (IV) um ein Diamin handelt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Diamin um ein Alkandiamin oder um ein Cycloalkandiamin handelt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Diamin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 ,2-Ethylendiamin, 1 ,3- Propylendiamin, 1 ,4-Butandiamin, 1 ,5-Pentandiamin, 1 ,6-Hexandiamin, 1 ,4-, 1 ,3- oder 1 ,2-Diaminocyclohexan, 4,4'- oder 2,4'-Di(aminocyclohexyl)methan, 1-
Amino-3,3,5-trimethyl-5-(aminomethyl)cyclohexan (Isophorondiamin), 1 ,3- oder 1 ,4-Bis(aminomethyl)cyclohexan oder 2,4-, oder 2,6-Diamino-1- methylcyclohexan sowie 3 (bzw. 4), 8 (bzw. 9)-Bis(aminomethyl)- tricyclo[5.2.1.02.6]decan-lsomerengemische.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung (IV) um einen Aminoalkohol handelt.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aminoalkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2-Aminoethan-1-ol, 2-
Aminopropan-1-ol, 1-Aminopropan-2-ol, 3-Aminopropan-1-ol, 4-Aminobutan-1-ol, 6-Aminohexan-1-ol, N-Methyldiethanolamin, N-Methyldipropanolamin, 2-Amino- 1-phenylethanol und 2-Amino-2-phenylethanol.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Verbindung (IV) erfolgt, nachdem der Umsatz mindestens 30% und nicht mehr als 99,9% beträgt.
1 1. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion nach Zugabe der Verbindung (IV) noch mindestens 1 Stunde bei 50 bis 150 0C fortführt.
12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Verbindung (IV) bezogen auf die eingesetzte Menge Harnstoff 0,3 bis 4 Äquivalente beträgt.
13. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion zusätzlich in Gegenwart mindestens eines Alkohols (V) durchführt.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol (V) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol und n-Butanol.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Men- ge des Alkohol (V) bezogen auf die eingesetzte Menge Harnstoff 0,05 bis 4 Ä- quivalente beträgt.
16. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als Harnstoffe der allgemeinen Formel (I) und/oder (II) Harnstoff (H2N- (CO)-NH2) einsetzt.
17. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als CH-aciden Aldeyhd iso-Butyraldehyd einsetzt.
18. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd zu CH-acidem Aldehyd von 1 zu 2 bis 15 zu 2 bis 15 beträgt.
19. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man vor der Zugabe des CH-aciden Aldehyds Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis 1 :2 bis 1 :15 bei Temperaturen von 50 - 120 0C für eine Dauer von 10 min bis 6 Stunden umsetzt.
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