具有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的粘合劑的制作方法
【專利說(shuō)明】具有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的粘合劑
[0001] 本發(fā)明涉及用于制備含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的方法，涉及通過該方法可獲 得的含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯，涉及其在用于清漆、密封劑或膠黏劑的可交聯(lián)的原料 中作為粘合劑的用途，和涉及含有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的可交聯(lián)的粘合劑。
[0002] 帶有環(huán)狀碳酸酯基團(tuán)的聚氨酯作為用于膠黏劑、密封劑或涂料的粘合劑早就是已 知的，并且已被描述過很多次。
[0003] 用于制備此類聚氨酯的一種非常簡(jiǎn)單、常用的方法是使低分子量羥基-官能的環(huán) 狀碳酸酯與多異氰酸酯或異氰酸酯-官能的預(yù)聚物反應(yīng)。
[0004] 例如，WO 2006/010408描述了基于二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)的直鏈聚氨酯預(yù) 聚物與4-(羥基甲基）-1，3-二氧戊環(huán)-2-酮(碳酸甘油酯)的不含異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物，即 使在室溫下其也可以與帶有至少兩個(gè)伯氨基或仲氨基基團(tuán)的化合物交聯(lián)。這種雙組分粘合 劑找到作為膠黏劑和密封劑，尤其是作為用于復(fù)合膜的層合膠黏劑的用途。
[0005] 由WO 2008/125419提供了以羥基-官能的環(huán)狀碳酸酯嵌段的多異氰酸酯(例如， 1，6-二異氰酸根合己烷(六亞甲基二異氰酸酯，HDI)的聚異氰脲酸酯多異氰酸酯與碳酸甘 油酯的反應(yīng)產(chǎn)物)。溶解在特定的縮醛(例如，特別是1，1，2, 2-四甲氧基乙烷）中的這種碳 酸甘油酯/多異氰酸酯加合物與聚醚多元胺或聚酰胺-胺即使在室溫下也同樣會(huì)固化來(lái)產(chǎn) 生高光學(xué)質(zhì)量的清漆膜。
[0006] 帶有環(huán)狀碳酸酯基團(tuán)的化合物還可以與羥基-官能的共反應(yīng)劑結(jié)合。雖然環(huán)狀碳 酸酯基團(tuán)的胺固化即使在低溫下也會(huì)以足夠快的速度進(jìn)行，然而，在這種情況下，交聯(lián)僅在 升高的溫度下(通常在烘烤條件下)，和在特定的催化劑存在下發(fā)生。
[0007] 例如，EP-A 0 911 352描述了在室溫下儲(chǔ)存-穩(wěn)定的單組分體系，其由多元醇、 HDI和/或1-異氰酸根合-3, 3, 5-三甲基-5-異氰酸根合甲基環(huán)己烷(異佛爾酮二異氰酸 酯，iroi)的聚異氰脲酸酯多異氰酸酯與5-(羥基甲基）-5-乙基-1，3-二噁烷-2-酮（TMP 碳酸酯）的反應(yīng)產(chǎn)物作為交聯(lián)劑成分和作為固化催化劑的特定的金屬羧酸鹽所組成，其可 以在沒有去除揮發(fā)性化合物的情況下在升高的溫度下烘烤以得到硬性耐溶劑涂料。
[0008] 從EP-A 0 703 230還可以得知使用TMP碳酸酯由二異氰酸酯或多異氰酸酯制備 含有1，3-二噁烷-2-酮基團(tuán)的低聚氨酯，以及其在可熱固化的涂料體系中作為多元醇的交 聯(lián)劑的用途。
[0009] 如今，基于羥基-官能的環(huán)狀碳酸酯的反應(yīng)性體系是已知的，其是指這種單元與 相對(duì)低分子量的低聚多異氰酸酯或者與相對(duì)高分子量的異氰酸酯預(yù)聚物的反應(yīng)產(chǎn)物，盡管 這些通常是直鏈結(jié)構(gòu)的。高分子量的且同時(shí)具有高官能度的多異氰酸酯組分至今還未被描 述作為羥基-官能的環(huán)碳酸酯的共反應(yīng)劑。然而，高分子量的線性聚合的聚環(huán)碳酸酯聚氨 酯作為粘合劑成分應(yīng)該特別令人感興趣，因?yàn)樗鼈儜?yīng)該與具有良好的商業(yè)可獲得性的低分 子量多元胺結(jié)合反應(yīng)，作為例如用于環(huán)氧體系的交聯(lián)劑以得到高度交聯(lián)的、特別穩(wěn)定的聚 氨酯。
[0010] 至今缺乏高官能度的聚合的聚環(huán)碳酸酯聚氨酯的主要原因是高分子量的支化多 元醇的貧單體NCO預(yù)聚物由于在與二異氰酸酯的預(yù)聚合反應(yīng)的過程中不可避免地引發(fā)交 聯(lián)反應(yīng)和與之相關(guān)的分子量增加而凝膠化，或至少具有極高的粘度，這使得它們不可用于 作為與羥基-官能的環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)的單元。
[0011] 因此，存在對(duì)于新的具有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的需求，其可以以簡(jiǎn)單的方式 由任何期望的多元醇（即，包括高度支化的聚合多元醇）可靠地和可再生地制備。
[0012] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于由任何期望的多元醇來(lái)制備帶有環(huán)狀碳酸酯 結(jié)構(gòu)的低粘度聚氨酯的方法，其基于即使在工業(yè)規(guī)模上也可容易地獲得和可再生產(chǎn)的形成 組分。通過該方法可獲得的產(chǎn)物應(yīng)該可以適用于使用含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的所有 領(lǐng)域，特別是作為用于膠黏劑、密封劑或涂料的粘合劑。
[0013] 依照本發(fā)明，該目的可以通過用于制備含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的方法，通 過使至少以下A)與B)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)： A) -種組合物，其含有 a) -種或多種含有異氰酸酯基團(tuán)和環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的通式（I)的化合物
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 通過使至少以下A)與B)反應(yīng)來(lái)制備含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的方法， A) -種組合物，其含有 a) -種或多種含有異氰酸酯基團(tuán)和環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的通式（I)的化合物
和 b) 基于組合物A)的總質(zhì)量，< 1wt%的一種或多種通式（II)的單體二異氰酸酯，其 具有脂族地、環(huán)脂族地、芳脂族地和/或芳族地鍵合的異氰酸酯基團(tuán)， 其中
R是氫或具有1至7個(gè)碳原子的飽和或不飽和、直鏈或支化的脂族基團(tuán)， X是直鏈或支化的有機(jī)基團(tuán)，其具有1至36個(gè)碳原子和其可以任選地含有醚、酯和/或 碳酸醋基團(tuán)， n是0或1，和 Y是具有4至18個(gè)碳原子的直鏈或支化、脂族或環(huán)脂族的基團(tuán)或具有6至18個(gè)碳原子 的任選被取代的芳族或芳脂族的基團(tuán)， B) 至少二官能度的多元醇，其具有62至22 000g/mol，優(yōu)選90至12 000g/mol的數(shù) 均分子量Mn， 同時(shí)保持異氰酸酯基團(tuán)與羥基基團(tuán)的當(dāng)量比為0.3 : 1至1.2 : 1。
2. 如權(quán)利要求1中所述的制備含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的方法，其特征在于組合 物A)以基于組分a)和c)的總質(zhì)量的0? 5wt%至12wt%，優(yōu)選0? 5wt%至10wt%的量 另外地含有通式（III)的化合物（c)，
其中 R是氫或具有1至7個(gè)碳原子的飽和或不飽和、直鏈或支化的脂族基團(tuán)， X是直鏈或支化的有機(jī)基團(tuán)，其具有1至36個(gè)碳原子和其可以任選地含有醚、酯和/或 碳酸醋基團(tuán)， n是0或1，和 Y是具有4至18個(gè)碳原子的直鏈或支化、脂族或環(huán)脂族的基團(tuán)或具有6至18個(gè)碳原子 的任選被取代的芳族或芳脂族的基團(tuán)。
3. 如權(quán)利要求1中所述的制備含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的方法，其特征在于組合 物A)含有 a) 彡88wt%，優(yōu)選彡90wt%的通式⑴的化合物， b) <lwt%的一種或多種通式（II)的單體二異氰酸酯，其具有脂族地、環(huán)脂族地、芳 脂族地和/或芳族地鍵合的異氰酸酯基團(tuán)，和 c) < 12wt%，優(yōu)選< 10wt%的通式（III)的化合物，
其中各個(gè)a)和c)的比例基于化合物a)和c)的總質(zhì)量，b)的比例基于組合物A)的 總質(zhì)量， 并且其中 R是氫或具有1至7個(gè)碳原子的飽和或不飽和、直鏈或支化的脂族基團(tuán)， X是直鏈或支化的有機(jī)基團(tuán)，其具有1至36個(gè)碳原子和其可以任選地含有醚、酯和/或 碳酸醋基團(tuán)， n是0或1，和 Y是具有4至18個(gè)碳原子的直鏈或支化、脂族或環(huán)脂族的基團(tuán)或具有6至18個(gè)碳原子 的任選被取代的芳族或芳脂族的基團(tuán)。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于組分a)和b)的式（I)和 (II)，或?qū)τ诮M分a)、b)和c)的式（I)、（II)和（III)， Y是具有6至13個(gè)碳原子的直鏈或支化、脂族或環(huán)脂族的基團(tuán)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于組分a)的式（I)，或組分 a)和c)的式⑴和（III)， R是氫或具有1或2個(gè)碳原子的飽和直鏈脂族基團(tuán)， X是直鏈或支化的有機(jī)基團(tuán)，其具有1至18個(gè)碳原子和其可以任選地含有醚、酯和/或 碳酸酯基團(tuán)，和 n是0或1。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于組分a)的式（I)，或組分 a)和c)的式⑴和（III)， R是氫或具有1或2個(gè)碳原子的飽和直鏈脂族基團(tuán)， X是亞甲基基團(tuán)（-CH2-)，和n是0或1。 7. 7如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于多元醇組分B)具有2至6,優(yōu) 選2至4的平均官能度。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所使用的組分B)為多羥基醇、 醚醇或酯醇和/或聚合多元醇，所述聚合多元醇具有200至22 000g/mol，優(yōu)選250至18 000g/mol的數(shù)均分子量Mn。
9. 如權(quán)利要求8中所述的方法，其特征在于所使用的組分B)為含有2至14個(gè)碳原子， 優(yōu)選4至10個(gè)碳原子的多羥基醇和/或醚醇或酯醇。
10. 如權(quán)利要求8中所述的方法，其特征在于所使用的組分B)為聚醚多元醇、聚酯多元 醇、聚碳酸酯多元醇和/或聚丙烯酸酯多元醇。
11. 通過如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法可獲得的含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨 酯。
12. 如權(quán)利要求11中所述的含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯在可交聯(lián)的粘合劑的生產(chǎn) 中作為起始組分的用途。
13. 如權(quán)利要求11中所述的含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯在用于清漆、密封劑或膠黏 劑的可交聯(lián)的原料的生產(chǎn)中作為起始組分的用途。
14. 包含如權(quán)利要求11中所述的含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的可交聯(lián)的粘合劑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過使至少A)與B)反應(yīng)來(lái)制備含有環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)的聚氨酯的方法，其中A)是一種組合物，其含有a)一種或多種通式(I)的化合物，所述化合物含有異氰酸酯基團(tuán)和環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)，和b)基于組合物A)的總質(zhì)量，≤1 wt％的一種或多種通式(II)的單體二異氰酸酯，其具有脂族地、環(huán)脂族地、芳脂族地和/或芳族地鍵合的異氰酸酯基團(tuán)，其中R表示氫或具有1至7個(gè)碳原子的飽和或不飽和、直鏈或支化的脂族基團(tuán)；X表示直鏈或支化的有機(jī)基團(tuán)，其包含1至36個(gè)碳原子和其可以任選地含有醚、酯和/或碳酸酯基團(tuán)；n表示0或1；和Y表示具有4至18個(gè)碳原子的直鏈或支化、脂族或環(huán)脂族的基團(tuán)或具有6至18個(gè)碳原子的任選被取代的芳族或芳脂族的基團(tuán)，B)是至少二官能度的多元醇，其具有62至22 000 g/mol，優(yōu)選90至12 000 g/mol的數(shù)均分子量Mn，同時(shí)保持異氰酸酯基團(tuán)與羥基基團(tuán)的當(dāng)量比為0.3:1至1.2:1。此外，發(fā)明涉及使用根據(jù)發(fā)明的方法可以獲得的產(chǎn)物。發(fā)明另外地涉及使用根據(jù)發(fā)明的方法可以獲得的產(chǎn)物在可交聯(lián)的粘合劑以及用于清漆、密封劑或膠黏劑的原料的生產(chǎn)中作為起始組分的用途。
【IPC分類】C08G18-79, C07D317-36, C08G18-80, C08G18-08
【公開號(hào)】CN104583191
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380045243
【發(fā)明人】J. 拉斯 H., 格雷斯塔-弗蘭茨 D., 韋加桑切斯 B.
【申請(qǐng)人】拜耳材料科技股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年8月22日
【公告號(hào)】EP2890690A1, US20150203623, WO2014033045A1