含脲二酮基团的水性组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成，(A)至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，其不包含化学键合的亲水化基团；(B)至少一种聚丙烯酸酯共聚物；(C)任选的溶剂；和(D)任选的助剂和添加剂；其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO‑反应性基团的摩尔比为3.0:0.5至0.5:3.0,并且其中A和B作为物理混合物存在。此外，本发明专利技术涉及使用本发明专利技术的含脲二酮基团的水性组合物制备聚氨酯层的方法，由该方法获得的聚氨酯层，和用所述聚氨酯层涂覆或粘合的基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含脲二酮基团的水性组合物及其制备方法本专利技术涉及含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成(A)至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，其不包含化学键合的亲水化基团；(B)至少一种聚丙烯酸酯共聚物；(C)任选的溶剂；和(D)任选的助剂和添加剂；其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO-反应性基团的摩尔比为3:0.5至0.5:3，并且其中A和B作为物理混合物存在。此外，本专利技术涉及使用本专利技术的含脲二酮基团的水性组合物制备聚氨酯层的方法，由该方法获得的聚氨酯层，和用所述聚氨酯层涂覆或粘合的基材。近年来，由于对施加漆时释放的溶剂的排放准则越来越严格，因此水性的漆和涂层剂的重要性急剧提高。尽管对于许多应用领域而言，现在已经具有水性漆体系，但就溶剂耐受性和化学品耐受性或者弹性和机械负荷而言，它们经常不能达到常规的含溶剂的漆的高品质水平。特别是，迄今为止，尚未知晓充分满足实践中的高要求的可由水相加工的聚氨酯基涂层剂。此论断既适用于DE4001783A1，其致力于特殊的阴离子改性的脂族多异氰酸酯，也适用于DE2456469A1、DE2814815A1、EP0012348A1和EP0424697A1的体系，它们描述了基于封闭型多异氰酸酯和有机多羟基化合物的水性单组分烤漆粘合剂。近年来，已经实现了对基于封闭型多异氰酸酯的单组分烤漆粘合剂的进一步改进，例如记载在EP0576952A中。上述的相应于现有技术的基于封闭型多异氰酸酯的单组分烤漆粘合剂具有的缺点是，即使它们基本上不含溶剂，在烘烤这种漆粘合剂时，各自的封端剂被释放，这又导致排放。因此，长期以来市场上存在对于开发水性、无排放的单组分烤漆粘合剂的需求。不缺乏对于制备这种基于没有解离物（Abspalter）的、含脲二酮的多异氰酸酯的烤漆粘合剂的尝试。根据EP1687354A1，可以通过将固体脲二酮化合物与熔融的水分散性树脂合并，如果需要的话，将水分散性树脂盐化，并将该树脂混合物分散在水中，来制备含脲二酮的水性分散体涂料。该熔融的水分散性树脂可以具有对脲二酮化合物具有反应性的官能团，或者该涂料组合物可以包含另一种水分散性树脂，该水分散性树脂具有对脲二酮化合物具有反应性的官能团。然而，在实施例中，使用了环氧树脂。通常已知，环氧漆在大多数性能上劣于聚氨酯漆。根据EP1687354A1，为制备这些分散体涂料还需要使用另外的乳化剂，这进一步损害了该分散体涂料的漆性能。此外，EP1687354A1中描述的制备方法与对于脲二酮基团而言非常高的热负荷相关联，这在实践中最有可能导致脲二酮基团的损失。此外，EP1687354A1中描述的分散体在制备后立即直接施用。EP1687354A1中缺乏关于这些分散体的稳定性的信息。US2015232609A1公开了可分散在水中的含脲二酮的亲水性多异氰酸酯，其可通过带有脲二酮基团的预聚物与含有可离子化基团的乳化剂的反应得到，其中该可离子化基团在室温下在水中的pKa值>8或pKb>8。这种含脲二酮的反应产物在室温下显示出8周的改进的储存稳定性，但是这对于工业中的实际应用而言仍然是不够的，在工业中经常必须要考虑到长途运输。通过使用本专利技术的特定固化剂和聚丙烯酸酯共聚物的物理混合物，令人惊奇地能够解决上述问题。特别地，可以获得与现有技术中已知的组合物相比具有提高的储存稳定性的分散体。本专利技术特别涉及：1.含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成(A)至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，优选基于基于脂族、脂环族、和/或芳脂族多异氰酸酯，特别优选基于脂族和/或脂环族多异氰酸酯，其不包含化学键合的亲水化基团；(B)至少一种聚丙烯酸酯共聚物；(C)任选的溶剂；和(D)任选的助剂和添加剂；其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO-反应性基团的摩尔比为3.0:0.5至0.5:3.0，优选2.5:1.0至1.0:2.5，特别优选2.0:1.0至1.0:2.0，并且其中(A)和(B)作为物理混合物存在。2.根据方面1的含脲二酮基团的水性组合物，其特征在于，所述至少一种含脲二酮基团的固化剂（A）通过单体异氰酸酯的反应获得，所述单体异氰酸酯包含或由至少一种选自以下的单体异氰酸酯组成：四亚甲基二异氰酸酯，环己烷-1,3-二异氰酸酯和环己烷-1,4-二异氰酸酯，五亚甲基二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯IPDI)，二环己基甲烷-2,4’-二异氰酸酯和/或二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯，四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)，三异氰酸根合壬烷，甲苯二异氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯和/或二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)，三苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯或萘-1,5-二异氰酸酯或者它们的混合物，优选选自异佛尔酮二异氰酸酯，二环己基甲烷-2,4’-二异氰酸酯和/或二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。3.根据方面1或2的含脲二酮基团的水性组合物，其特征在于，使用含羟基的单体和/或聚合物作为所述至少一种含脲二酮基团的固化剂(A)的原料。4.根据前述方面之一的含脲二酮基团的水性组合物，其特征在于，所述至少一种含脲二酮基团的固化剂(A)的游离NCO含量小于5重量％，脲二酮基团的含量为1至18重量％，作为C2N2O2计算，分子量为84g/mol。5.根据前述方面之一的含脲二酮基团的水性组合物，其特征在于，所述水性组合物的酸值为1至100mgKOH/g，优选2至50mgKOH/g，更优选5至30mgKOH/g，优选根据DINENISO2114:2002-06，用重量比为2:1的丙酮和乙醇作为溶剂来测量,并且基于固体含量来计算。6.根据前述方面之一的含脲二酮基团的水性组合物，其特征在于，所述至少一种聚丙烯酸酯共聚物（B）通过可自由基聚合的单体（M）的混合物的反应获得，所述混合物包含以下物质或由其组成(M1)在醇单元中具有C1至C12烃基的不含羟基和羧基的(甲基)丙烯酸酯；(M2)羟基官能的、可自由基聚合的单体；(M3)羧基官能的、可自由基聚合的单体；(M4)任选的脂族羧酸的乙烯基酯；(M5)任选至少一种(甲基)丙烯酸的脂环族酯和/或乙烯基芳族化合物。7.根据前述方面之一的含脲二酮基团的水性组合物，其特征在于，包含至少一个羟基的聚丙烯酸酯共聚物（B）的OH含量大于1重量％-作为OH基团基于固体含量计算，分子量为17g/mol-并且数均分子量Mn为500至20000g/mol。8.根据前述方面之一的水性脲二酮分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成/n(A) 至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，其不包含化学键合的亲水化基团；/n(B) 至少一种聚丙烯酸酯共聚物；/n(C) 任选的溶剂；和/n(D) 任选的助剂和添加剂；/n其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO-反应性基团的摩尔比为3.0:0.5至0.5:3.0, 并且其中A和B作为物理混合物存在。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 EP 18163621.8;20180323 EP 18163625.9;20181.含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成
(A)至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，其不包含化学键合的亲水化基团；
(B)至少一种聚丙烯酸酯共聚物；
(C)任选的溶剂；和
(D)任选的助剂和添加剂；
其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO-反应性基团的摩尔比为3.0:0.5至0.5:3.0,并且其中A和B作为物理混合物存在。


2.根据权利要求1的组合物，其特征在于，
所述至少一种含脲二酮基团的固化剂A通过单体异氰酸酯的反应获得，所述单体异氰酸酯包含或由至少一种选自以下的单体异氰酸酯组成：四亚甲基二异氰酸酯，环己烷-1,3-二异氰酸酯和环己烷-1,4-二异氰酸酯，五亚甲基二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯IPDI)，二环己基甲烷-2,4’-二异氰酸酯和/或二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯，四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)，三异氰酸根合壬烷，甲苯二异氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯和/或二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)，三苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯或萘-1,5-二异氰酸酯或者它们的混合物。


3.根据权利要求1或2的组合物，其特征在于，
使用含羟基的单体和/或聚合物作为所述至少一种含脲二酮基团的固化剂A的原料。


4.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于，
所述至少一种含脲二酮基团的固化剂A的游离NCO含量小于5重量％，脲二酮基团的含量为1至18重量％，作为C2N2O2计算，分子量为84g/mol。


5.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于，
所述水性组合物的酸值为1至100mgKOH/...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·格雷茨塔弗兰茨，S·博伊克，HJ·拉斯，N·尤瓦，HD·格维斯，
申请(专利权)人：科思创知识产权两合公司，科思创有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE