低表面能多异氰酸酯及其在单组分或双组分涂料组合物中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种多异氰酸酯混合物，其具有以下特征：ｉ）ＮＣＯ含量为５重量％至３５重量％，单体二异氰酸酯含量少于３重量％，由多异氰酸酯加合物制得，ｉｉ）含有脲基甲酸酯基团，其含量使脲基甲酸酯基团的当量多于氨酯基团的当量，并使多异氰酸酯混合物在２５℃储存１个月能保持稳定和均一，以及ｉｉｉ）含有０．００２重量％至５０重量％的硅氧烷基团（以ＳｉＯ计算，分子量４４），其中，前述的百分数是以多异氰酸酯混合物的固体含量为基准，且硅氧烷基团系通过将异氰酸酯基团与含有一个或多个直接连接在碳原子上的羟基和一个或多个硅氧烷基团的化合物反应来引入。本发明专利技术还涉及一种此多异氰酸酯混合物的制备方法，并涉及该多异氰酸酯混合物任选以封端形式作为异氰酸酯组分在单组分或双组分涂料组合物中的应用。

【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及含有脲基甲酸酯基团和硅氧烷基团的低表面能多异氰酸酯，和通过在含有羟基和硅氧烷基团的化合物存在下对多异氰酸酯加合物的异氰酸酯基团进行脲基甲酸酯化来制备上述低表面能多异氰酸酯的方法，以及该低表面能多异氰酸酯在单组分和双组分涂料组合物中的应用。
技术介绍
含有封端或未封端形式的多异氰酸酯组分和一般是高分子量多元醇的异氰酸酯-活性组分的聚氨酯涂料组合物是众所周知的。尽管由这些组合物制备的涂层具有许多有价值的性质，但是特别需要的改善的一种性质是表面质量。很难配制出一些能得到表面光滑而没有如凹陷等表面缺陷的涂层的涂料组合物。据信，这些困难与双组分涂料组合物的高表面张力有关。高表面张力所导致的另一个问题是给清洗涂层带来困难。无论它们可能施涂在何处，涂层很可能会被弄脏、涂鸦(graffiti)等。通过脲基甲酸酯基团在多异氰酸酯中引入氟或硅氧烷基团以减少多异氰酸酯的表面张力以及所得聚氨酯涂料的表面能的方法公开在美国专利5541281、5574122、5576411、5646227、5691439和5747629中。这些专利所揭示的多异氰酸酯的缺点在于它们是由过量的单体二异氰酸酯与含有氟或硅氧烷基团的化合物反应制得。在反应终止之后，必须通过昂贵的薄膜蒸馏方法将未反应的单体二异氰酸酯除去。另外，当制备低表面能多异氰酸酯时，避免使用任何不需要的设备如蒸馏设备是非常重要的，因为氟或硅氧烷基团会污染生产设备，这样在这些设备被用来制备其它产品之前需要对其进行彻底清洗。因此，本专利技术的一个目的是提供表面张力得到降低的涂料组合物，并且因而该涂料组合物适用于制备表面能较低、表面和可清洗性都得到改善的涂层，该涂层还具有已知的聚氨酯涂层其它有价值的性质。本专利技术的另一个目的是提供达到了前述目的的多异氰酸酯，并且可以无需进行昂贵且有一定难度的除去过量未反应的单体二异氰酸酯的步骤来进行制备。令人惊喜的是，这些目的可通过下文所述的依据本专利技术的含有脲基甲酸酯基团和硅氧烷基团的多异氰酸酯混合物来实现。这些多异氰酸酯混合物可由多异氰酸酯加合物而不是单体二异氰酸酯来制备。虽然预计使用较高分子量和任选较高官能度的多异氰酸酯加合物作为原料会得到不溶的、高粘度或凝胶状产物，但是情况并不是这样的。
技术实现思路
本专利技术涉及一种多异氰酸酯混合物，其具有以下特征i)NCO含量为5重量％至35重量％，单体二异氰酸酯含量少于3重量％，由多异氰酸酯加合物制得，ii)含有脲基甲酸酯基团，其含量使脲基甲酸酯基团的当量多于氨酯基团(urethane group)的当量，并使多异氰酸酯混合物在25℃储存1个月能保持稳定和均一，以及iii)含有0.002重量％至50重量％的硅氧烷基团(以SiO计算，分子量44)，其中，前述的百分数是以多异氰酸酯混合物的固体含量为基准，且硅氧烷基团系通过将异氰酸酯基团与含有一个或多个直接连接在碳原子上的羟基和一个或多个硅氧烷基团的化合物反应来引入。本专利技术还涉及一种通过步骤a)、b)、c)和d)来制备符合下列特征i)、ii)、iii)的多异氰酸酯混合物的方法i)NCO含量为5重量％至35重量％，单体二异氰酸酯含量少于3重量％，由多异氰酸酯加合物制得，ii)含有脲基甲酸酯基团，其含量使脲基甲酸酯基团的当量多于氨酯基团的当量，并使多异氰酸酯混合物在25℃储存1个月能保持稳定和均一，以及 iii)含有0.002重量％至50重量％的硅氧烷基团(以SiO计算，分子量44)，其中，前述的百分数是以多异氰酸酯混合物的固体含量为基准，所述a)、b)、c)和d)分别为a)将每摩尔多异氰酸酯加合物的一部分异氰酸酯基团与0.01-500毫摩尔的含有一个或多个直接连接在碳原子上的羟基和一个或多个硅氧烷基团的化合物反应，形成氨酯基团，b)在步骤a)进行前、进行期间或进行后加入脲基甲酸酯化催化剂，c)使足量的步骤a)中形成的氨酯基团转化为脲基甲酸酯基团，以满足ii)的要求，以及d)在NCO含量合乎需要时，通过加入催化剂中毒剂和/或通过热灭活催化剂来终止脲基甲酸酯化反应，并且不除去单体二异氰酸酯即回收多异氰酸酯混合物。本专利技术还涉及任选封端形式的多异氰酸酯混合物作为异氰酸酯组分在单组分或双组分涂料组合物中的应用。具体实施例方式依据本专利技术，术语“结合脂(环)族的异氰酸酯基团”指结合脂族和/或脂环族的异氰酸酯基团。依据本专利技术，多异氰酸酯混合物由多异氰酸酯加合物制得，所述多异氰酸酯加合物由单体多异氰酸酯制得，并且该加合物含有异氰脲酸酯、脲二酮(uretdione)、缩二脲、氨酯、脲基甲酸酯、亚氨基二嗪二酮、碳二亚胺、酰基脲和/或二嗪三酮基团。NCO含量优选为5重量％至30重量％的多异氰酸酯加合物包括1)含有异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯，其通过DE-PS 2616416、EP-OS3765、EP-OS 10589、EP-OS 47452、US-PS 4288586和US-PS 4324879所述的方法制备。异氰酸根合(isocyanato)-异氰脲酸酯一般平均NCO官能度为3-4.5，NCO含量为5重量％至30重量％、优选10重量％至25重量％、最优选15重量％至25重量％。2)脲二酮二异氰酸酯，其可通过在合适的如三烷基膦之类的催化剂存在下使二异氰酸酯的异氰酸酯基团部分发生低聚合反应来制备，该脲二酮二异氰酸酯可与其它脂族和/或脂环族多异氰酸酯混合使用，特别是与上述(1)中所述的含有异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯混合使用。3)含有缩二脲基团的多异氰酸酯，其可根据美国专利号3124605、3358010、3644490、3862973、3906126、3903127、4051165、4147714或4220749中所描述的方法使用共反应剂来制备，这些共反应剂例如水、叔醇、伯单胺和仲单胺、以及伯二胺和/或仲二胺。这些多异氰酸酯的NCO含量优选为18重量％至22重量％。4)含有亚氨基二嗪二酮基团和任选的异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯，其可在特殊的含有氟的催化剂存在下制备，如DE-A 19611849所描述的。这些多异氰酸酯一般平均NCO官能度为3至3.5，NCO含量为5重量％至30重量％、优选10重量％至25重量％，最优选15重量％至25重量％。5)含有碳二亚胺基团的多异氰酸酯，其可通过在已知的碳二亚胺化催化剂存在下由二异氰酸酯或多异氰酸酯进行低聚合来制备，如DE-PS1092007、US-PS 3152162和DE-OS 2504400、2537685和2552350中所描述的。6)含有二嗪三酮基团且含有两摩尔二异氰酸酯和一摩尔二氧化碳的反应产物的多异氰酸酯。优选的多异氰酸酯加合物是含有异氰脲酸酯、脲二酮、缩二脲和/或亚氨基二嗪二酮基团的多异氰酸酯，特别是含有异氰脲酸酯基团和任选脲二酮或亚氨基二嗪二酮基团的多异氰酸酯。适用于制备多异氰酸酯加合物的单体二异氰酸酯包括那些用通式R(NCO)2所表示的二异氰酸酯，其中，R表示有机基团，其通过从分子量约为140至400的有机二异氰酸酯中除去异氰酸酯基团而得到。优选的二异氰酸酯是那些其中R表示具有4-40、优选4-18个碳原子的二价脂族烃基，具有5-15个碳原子的二价脂环族烃基，具有7-15个碳原子的二价芳脂族烃基或具有6-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多异氰酸酯混合物，其特征在于：　　　　ｉ）ＮＣＯ含量为５重量％至３５重量％，单体二异氰酸酯含量少于３重量％，由多异氰酸酯加合物制得，　　　　ｉｉ）含有脲基甲酸酯基团，其含量使脲基甲酸酯基团的当量多于氨酯基团的当量，并使多异氰酸酯混合物在２５℃储存１个月能保持稳定和均一，以及　　　　ｉｉｉ）含有０．００２重量％至５０重量％的硅氧烷基团（以ＳｉＯ计算，分子量４４），　　　　其中，前述的百分数是以多异氰酸酯混合物的固体含量为基准，且硅氧烷基团系通过将异氰酸酯基团与含有一个或多个直接连接在碳原子上的羟基和一个或多个硅氧烷基团的化合物反应来引入。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RR罗斯勒，CL金尼，A洛克哈特，JT加勒特，
申请(专利权)人：拜尔材料科学有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]