[发明专利]具有封端异氰酸酯基团的交联剂分散体的制备方法

说明书

本发明涉及水性、无助溶剂的具有封端异氰酸酯基团的聚氨酯分散体的制备方法，由该分散体制备的清烤漆，以及该分散体在涂料中的应用。

近些年来，由于对色漆应用中溶剂释放的越发严格的排放标准，水性色漆和涂料越发重要。尽管现在水性涂料体系在许多领域得到应用，这些体系就耐溶剂性和耐化学性或弹性和机械寿命而言常常不能达到常规的含溶剂涂料的高质量水平。

甚至水基涂料体系，例如水分散体基体系，经常地还含有助溶剂。聚氨酯分散体通常不能避免这些溶剂，因为经由预聚物制备相应分散体常常需要助溶剂。另外，当没有助溶剂时，聚氨酯分散体和涂料配制剂经常也缺乏贮存稳定性。溶剂NMP(N-甲基吡咯烷酮)尤其被广泛应用在水分散体和漆料的领域中。实例是EP-A 0566953或EP-A 0942023中记载的含封端异氰酸酯基团的多异氰酸酯交联剂分散体。交联剂分散体和由它们制备的漆料全部含有NMP作为助溶剂。

溶剂NMP适于制备大量的聚氨酯分散体，但是被欧盟划归为致畸型的。因此这一溶剂今后应该尽可能避免使用。

因此，本发明的目的在于提供不含助溶剂的、储存稳定的含封端异氰酸酯基团的多异氰酸酯分散体。

已经发现通过特定的制备方法可以实现这一目的。本发明提供一种多异氰酸酯分散体的制备方法，其中：

a)多异氰酸酯组分的NCO基团与

b)以组分a)的NCO基团为基准计，50到90当量％，优选55到80当量％的可热消除的封端剂，

c)以组分a)的NCO基团为基准计，10到50当量％，优选15到40当量％的羟基羧酸作为亲水化剂，以及

d)以组分a)的NCO基团为基准计，0到15当量％，优选3到12当量％的相对于异氰酸酯反应活性基团至少为双官能的扩链剂组分反应，其中

组分c)和/或d)首先溶于封端剂b)中，然后加入到异氰酸酯组分a)中，以及，任选地，进一步加入未溶的组分c)，以及，在聚氨酯聚合物在水中分散之前、之时或之后，用碱e)中和羟基羧酸的羧酸基团。

反应组分的比例优选是使异氰酸酯组分a)的NCO基团与组分b)、c)和d)的异氰酸酯反应活性基团的当量比为1∶0.6到1∶1.5，以及特别优选的是1∶0.7到1∶1.3。

b)、c)和d)的混合物可以任选地被加热；优选的温度范围是10℃to90℃。也可以在混合物中添加一种(部分)水混溶性溶剂如丙酮或者甲基乙基酮。反应结束后，以及产生分散后，溶剂能够通过蒸馏被除去。

在a)中用于这一目的的多异氰酸酯是本领域技术人员公知的优选两个或更多个官能度的NCO官能化合物。这些一般是脂族、环脂族、芳脂族和/或芳族二异氰酸酯或者三异氰酸酯以及它们的具有氨基甲酸酯基团、脲基甲酸酯基团、缩二脲基团、脲二酮基团和/或异氰脲酸酯基团的较高分子量的衍生物，该衍生物含有两个或更多个自由NCO基团。

优选的二异氰酸酯或者多异氰酸酯是二异氰酸四亚甲酯，环己烷1，3-和1，4-二异氰酸酯，二异氰酸六亚甲酯(HDI)，1-异氰酸根-3，3，5-三甲基-5-异氰酸根-甲基环己烷(异氟尔酮二异氰酸酯，IPDI)，亚甲基双(4-异氰酸根环己烷)，四甲代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′-和/或4，4′-二异氰酸酯(MDI)，三苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯，亚萘基-1，5-二异氰酸酯，4-异氰酸根合甲基-1，8-辛烷二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯，三异氰酸根合壬烷，TIN)和/或1，6，11-十一烷-三异氰酸酯以及它们的任意混合物。

这种多异氰酸酯一般地具有异氰酸酯含量为0.5％到55重量％，优选3％到30重量％，尤其是优选5到25重量％。

用于制备本发明的亲水化多异氰酸酯或者聚氨酯的特别优选多异氰酸酯a)对应于上述类型并含有缩二脲基团、异氰脲酸酯基团和/或脲二酮基团，并且优选是基于二异氰酸六亚甲酯，异氟尔酮二异氰酸酯和/或4，4′-二异氰酸根二环己基甲烷。

合适的封端剂b)是，例如，ε-己内酰胺，丙二酸二乙酯，乙酰乙酸乙酯，肟如丁酮肟，二异丙胺，酯胺如烷基丙氨酸酯，二甲基吡唑，三唑和/或它们的混合物以及任选还有其它的封端剂。优选的是苄基叔丁胺，丁酮肟，二异丙胺，3，5-二甲基吡唑，三唑和/或它们的混合物。

羟基羧酸类c)的例子是单羟基和二羟基羧酸类，如2-羟基醋酸，3-羟基丙酸，12-羟基-9-十八烷酸(蓖麻醇酸)，羟基特戊酸，乳酸和/或二羟甲基丙酸。优选的是羟基特戊酸，乳酸和/或二羟甲基丙酸，特别优选羟基特戊酸。