專利名稱：反應(yīng)體系及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不含有消去產(chǎn)物的新型封端聚氨酯(PU)預(yù)聚物及其制備方法，以及它們作為生產(chǎn)聚氨酯塑料和表面涂料的原料組分的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚氨酯(PU)預(yù)聚物是用于各種應(yīng)用領(lǐng)域中與多元醇或胺交聯(lián)的有價值的基本原料(building blocks)。使用這些預(yù)聚物，可以生產(chǎn)高品質(zhì)的聚氨酯或聚脲涂料。對于1K[1-組分]PU，封端預(yù)聚物是特別重要的。
NCO基團的可能的封端劑的例子包括醇、內(nèi)酰胺、肟、丙二酸酯、乙酰乙酸烷基酯、三唑、酚類、咪唑、吡唑和胺，諸如丁酮肟、二異丙胺、1，2，4-三唑、二甲基-1，2，4-三唑、咪唑、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮肟、3，5-二甲基吡唑、ε-己內(nèi)酰胺、N-甲基芐胺、N-乙基芐胺、N-(異)丙基芐胺、N-正丁基芐胺、N-異丁基芐胺、N-叔丁基芐胺或1，1-二甲基芐胺、N-烷基-N-1，1-二甲基甲基苯胺、芐胺與具有活性雙鍵的化合物如丙二酸酯的加合物、N，N-二甲基氨基丙基芐胺和其它任選取代的含有叔氨基的芐胺，和/或二芐胺。
這些本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的封端劑是可逆的封端劑，這意味著所得的可逆封端的聚氨酯預(yù)聚物具有這樣的缺點，即在與固化劑如多胺反應(yīng)后，再次釋放出封端劑。
因此，封端劑會隨時間逸出或滲出，這不只對塑料的機械性能來說是非常大的缺點。
可以通過使用不含有消去產(chǎn)物的預(yù)聚物來避免這一缺點，其中封端劑在固化的過程中不釋放出來。這些預(yù)聚物的例子是用CPME(環(huán)戊酮2-羧甲基酯)和CPEE(環(huán)戊酮2-羧乙基酯)封端的體系。德國公開說明書DE 10260299 A1、DE10132016 A1、DE 10226926 A1和DE 10260300 A1中描述了這類體系的例子。
但是，已知的特別是那些基于HDI的體系具有較高的粘度，這是由于在氨基甲酸酯(urethane)基的部分上形成分子內(nèi)氫鍵，這對于處理這類反應(yīng)體系非常不利。
改進該缺點的一種可選擇方法是使用溶劑來降低粘度，但是這種做法對環(huán)境和經(jīng)濟又是不利的。
因此，本發(fā)明的目的是提供不含有消去產(chǎn)物的新型耐光HDI基預(yù)聚物，該預(yù)聚物比已有的預(yù)聚物粘度低得多，因而適用于無溶劑或低溶劑體系。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)已通過制備該預(yù)聚物的特定方法，特別是用CPEE或CPME封端，實現(xiàn)了該目的。
令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為了分離除去剩余單體，在用封端劑CPME或CPEE封端之前已通過連續(xù)蒸餾處理過的預(yù)聚物具有較低的粘度。
本發(fā)明提供一種制備封端聚氨酯預(yù)聚物的方法，該方法包括I)使A)直鏈脂族異氰酸酯與B)一種或多種多元醇任選在一種或多種催化劑存在下反應(yīng)，生成NCO-官能預(yù)聚物，和II)然后對這些預(yù)聚物進行連續(xù)蒸餾，從而將剩余單體含量降低到小于無溶劑預(yù)聚物總量的10重量％，優(yōu)選小于5重量％，更優(yōu)選小于1重量％，和III)然后使通過步驟II)得到的預(yù)聚物的游離NCO基團任選在一種或多種催化劑存在下與包含至少一種通式(1)的CH-酸性環(huán)酮的封端劑反應(yīng)，
式中X是中介的(mesomerically)或誘導(dǎo)的(inductively)吸電子基團，R1和R2彼此獨立地可以是氫原子、飽和或不飽和的脂族或脂環(huán)族基、任選取代的芳族或芳脂族基，各自可含有最多12個碳原子和任選的最多3個選自氧、硫和氮元素的雜原子，并且可任選地被鹵素原子取代，且n是從0到5的整數(shù)。
具體實施例方式
在組分A中，可以使用官能度優(yōu)選≥2、鏈長優(yōu)選為C4至C10的直鏈脂族異氰酸酯；特別優(yōu)選的是A)包含己烷二異氰酸酯(1，6-己二異氰酸酯，HDI)；還要優(yōu)選的是在A)中只使用HDI。
在本發(fā)明方法的組分B)中，可以使用聚氨酯化學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員本來已知的分子量較高的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇和聚碳酸酯多元醇。
當(dāng)在組分B)中使用聚醚多元醇時，所采用的聚醚多元醇的數(shù)均分子量優(yōu)選為300至20000克/摩爾，更優(yōu)選為1000至12000克/摩爾，還要優(yōu)選為2000至6000克/摩爾，并且用常規(guī)的方法通過使合適的起始分子烷氧基化制得。
合適的起始分子的例子是簡單多元醇，諸如乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇和1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1，3-己二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇，以及這些醇與脂族或芳族二元羧酸形成的低分子量含羥基酯，和這類簡單多元醇的低分子量乙氧基化或丙氧基化產(chǎn)物，或這些改性或未改性的醇、水、具有至少兩個N-H鍵的有機多胺的任何所需的混合物，或這些起始分子的任何所需的混合物。
適用于烷氧基化的環(huán)醚例如四氫呋喃和/或環(huán)氧烷，諸如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷、氧化苯乙烯或表氯醇，它們可以任何順序或者作為混合物用于烷氧基化。優(yōu)選用于烷氧基化的是環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和四氫呋喃(THF)。
優(yōu)選的是基于二官能起始分子的上述種類的聚醚多元醇，該聚醚多元醇的不飽和端基含量為每克多元醇小于或等于0.02毫當(dāng)量，更優(yōu)選為每克多元醇小于或等于0.015毫當(dāng)量，還要優(yōu)選為每克多元醇小于或等于0.01毫當(dāng)量(測定方法ASTM D2849-69)。這些聚醚多元醇具有特別窄的分子量分布，即多分散性(PD＝Mw/Mn)優(yōu)選為1.1至1.5，OH官能度優(yōu)選≥1.90，更優(yōu)選≥1.95。
這類聚醚二醇可用常規(guī)方法通過使合適的起始分子，特別是使用雙金屬氰化物催化劑(DMC催化)進行烷氧基化制備。該方法描述在例如US-A 5158922(例如，實施例30)和EP-A 0654302(第5頁1.26至第6頁1.32)中。
除了上述聚醚二醇外，當(dāng)然也可以使用具有更高OH官能度的高級多官能聚醚多元醇。
非常適用于本發(fā)明方法的是稱作C4聚醚的物質(zhì)，例如，Poly THF(BASFAG，德國)的化合物。這些化合物以具有4個碳原子的聚環(huán)氧烷單元而著稱。
同樣適合用作組分B)的化合物是聚酯多元醇。因此，例如，使用通過與二醇(例如，己二醇、環(huán)己烷二甲醇、3-甲基戊二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇)或高級多元醇(例如，三羥甲基丙烷或季戊四醇)和ε-己內(nèi)酯發(fā)生酯化反應(yīng)得到的聚酯多元醇，可以得到低粘度的封端預(yù)聚物。在此情況下，可通過使用的ε-己內(nèi)酯單元的數(shù)目來確定聚酯多元醇的長度。如果需要的話，可以通過金屬催化劑如乙基己酸錫(II)來加快酯化反應(yīng)。
聚酯多元醇的分子量(數(shù)均)優(yōu)選為≤1000克/摩爾。聚酯多元醇的官能度優(yōu)選為2至3。
聚丙烯酸酯多元醇也同樣適用于制備封端預(yù)聚物(組分B)。聚丙烯酸酯多元醇的數(shù)均分子量為200至10000克/摩爾，優(yōu)選為200至6000克/摩爾，更優(yōu)選為200至2500克/摩爾。所用的聚丙烯酸酯多元醇的官能度優(yōu)選為1.6至3.8，更優(yōu)選為1.8至3.5。這些聚丙烯酸酯多元醇的OH值優(yōu)選為15至150，更優(yōu)選為20至100，還要優(yōu)選為40至80。合適的例子包括AcryflowP60和P90(美國Lyondell的商品)。
聚碳酸酯多元醇也適用于合成本發(fā)明的預(yù)聚物(組分B)。這些多元醇具有以特別好的機械穩(wěn)定性和耐化學(xué)性著稱的脂族聚碳酸酯多元醇單元。所用的聚碳酸酯多元醇的官能度優(yōu)選為1.6至3.8，更優(yōu)選為1.8至3.5。這些聚碳酸酯多元醇的數(shù)均分子量優(yōu)選為100至6000克/摩爾，更優(yōu)選為100至4000克/摩爾。OH值取決于聚碳酸酯多元醇的官能度，該值通常為20至900。合適的例子包括DesmophenC2200(具有端羥基、數(shù)均分子量為2000克/摩爾，官能度為2的線型脂族聚碳酸酯二醇)、XP 2586(低分子量線型聚碳酸酯多元醇(Mn約等于1000克/摩爾，官能度為2)，DesmophenC 1200(線型脂族聚碳酸酯-聚酯二醇，當(dāng)量重量為1000克/摩爾，來自Bayer MaterialScience AG，德國)。
可以使用聚氨酯化學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員本來已知的催化劑作為任選使用的催化劑來加快NCO/OH反應(yīng)，特別是使用如二乙酸二丁基錫(II)、二月桂酸二丁基錫(II)之類的有機金屬化合物或如三乙胺或二氮雜二環(huán)辛烷之類的叔胺。
所用的封端劑是通式(1)的CH-酸性環(huán)酮， 式中X是中介的或誘導(dǎo)的吸電子基團，R1和R2彼此獨立地可以是氫原子、飽和或不飽和的脂族或脂環(huán)族基、任選取代的芳族或芳脂族基，各自可含有最多12個碳原子和任選的最多3個選自氧、硫和氮元素的雜原子，并且可任選地被鹵素原子取代，且n是從0到5的整數(shù)。
吸電子基團X可包括所有可通過中介效應(yīng)或誘導(dǎo)效應(yīng)使α氫部分上的CH-酸性的取代基。本發(fā)明意義上的中介效應(yīng)是通過具有電子對能隙(gap)的取代基產(chǎn)生的，該取代基從體系中吸取電子對，因此降低該體系的電子密度。這些取代基提高了酸強度，因為它們可以通過分散負電荷來穩(wěn)定產(chǎn)生的酸基陰離子。本發(fā)明意義上的誘導(dǎo)效應(yīng)是通過吸電子取代基產(chǎn)生的；在此情況下，誘導(dǎo)基團具有部分負電荷，因此降低了體系的電子密度，并且在此方式中，其獲取部分正電荷。
這些基團可以是，例如，酯基、亞砜基、砜基、硝基、膦酸酯基、腈基、異腈基或羰基。優(yōu)選的是腈基和酯基，特別優(yōu)選的是羧酸甲酯基和羧酸乙酯基。
通式(1)的化合物還可在環(huán)中含有雜原子，諸如氧、硫或氮原子，對此情況優(yōu)選的是氧，這樣得到內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)單元。但是，優(yōu)選的是環(huán)不具有雜原子。
優(yōu)選n＝1或n＝2，對應(yīng)環(huán)大小分別為5或6。
優(yōu)選的通式(1)的環(huán)酮是環(huán)戊酮2-羧甲基酯和環(huán)戊酮2-羧乙基酯、環(huán)戊酮-2-腈、環(huán)己酮2-羧甲基酯和環(huán)己酮2-羧乙基酯或環(huán)戊酮-2-羰基甲烷。特別優(yōu)選的是環(huán)戊酮2-羧甲基酯和環(huán)戊酮2-羧乙基酯，以及環(huán)己酮2-羧甲基酯和環(huán)己酮2-羧乙基酯。
依據(jù)德國公開說明書DE 10132016A1制備通式(1)的化合物。
當(dāng)然，還不僅可以使用所述CH-酸性環(huán)酮的相互的混合物，而且可以使用所述CH-酸性環(huán)酮與其它封端劑的任何所需的混合物，雖然后者不太優(yōu)選。
合適的其它封端劑是，例如，醇、內(nèi)酰胺、肟、丙二酸酯、乙酰乙酸烷基酯、三唑、酚類、咪唑、吡唑和胺，諸如丁酮肟、二異丙胺、1，2，4-三唑、二甲基-1，2，4-三唑、咪唑、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮肟、3，5-二甲基吡唑、ε-己內(nèi)酰胺、N-甲基芐胺、N-乙基芐胺、N-(異)丙基芐胺、N-正丁基芐胺、N-異丁基芐胺、N-叔丁基芐胺或1，1-二甲基芐胺、N-烷基-N-1，1-二甲基甲基苯胺、芐胺與具有活性雙鍵的化合物如丙二酸酯的加合物、N，N-二甲基氨基丙基芐胺和其它任選取代的含有叔氨基的芐胺，和/或二芐胺，以及這些封端劑的任何所需混合物。
如果使用，這些不同于CH-酸性環(huán)酮的其它封端劑組分的量以用于封端的封端劑的總量為基準計小于40重量％，優(yōu)選小于20重量％。
優(yōu)選只使用通式(1)的CH-酸性環(huán)酮，特別優(yōu)選只使用環(huán)戊酮2-羧乙基酯和/或環(huán)戊酮2-羧甲基酯。
用于封端的催化劑可以是堿金屬堿和堿土金屬堿，諸如粉化的碳酸鈉(蘇打)、磷酸三鈉，或胺堿，諸如DABCO(1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷)。同樣適合的是過渡金屬II族的金屬的碳酸鹽和鋅鹽。優(yōu)選的是碳酸鈉、碳酸鉀或2-乙基己酸鋅。
本發(fā)明的封端多異氰酸酯預(yù)聚物中游離NCO基團的含量為≤3重量％，優(yōu)選＜1重量％，更優(yōu)選＜0.1重量％。
在本發(fā)明方法中，組分B)與過量的多異氰酸酯組分A)任選在催化劑存在下反應(yīng)。然后通過連續(xù)蒸餾除去未反應(yīng)的多異氰酸酯。組分B)的化合物中的OH基與組分A)的化合物中的NCO基的摩爾比優(yōu)選為1∶≥2.1，更優(yōu)選為1∶5至1∶15，還要優(yōu)選為1∶10至1∶15。
B)與A)的反應(yīng)一般在0至250℃、優(yōu)選20至140℃、更優(yōu)選40至100℃的溫度、任選使用催化劑組分的條件下進行。
然后通過連續(xù)蒸餾的方法蒸餾除去剩余的單體，使剩余單體含量降到小于10％。優(yōu)選范圍為0至5％，更優(yōu)選為0至1％。
本發(fā)明意義上的連續(xù)蒸餾方法是指只有來自本方法步驟I)的預(yù)聚物的各部分短暫地處于升高的溫度中，而還沒有進入蒸餾操作的量則保持在明顯較低的溫度的方法。升高的溫度指在相應(yīng)的選擇壓力下可揮發(fā)組分蒸發(fā)的溫度。
蒸餾優(yōu)選在低于180℃、更優(yōu)選80至160℃，還要優(yōu)選100至150℃的溫度和小于10毫巴、更優(yōu)選小于2毫巴、還要優(yōu)選1至0.01毫巴的壓力下進行。
含預(yù)聚物的反應(yīng)混合物中還沒有進入蒸餾操作的量的溫度優(yōu)選為0至60℃，更優(yōu)選為15至40℃，還要優(yōu)選為20至40℃。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，蒸餾溫度與含預(yù)聚物的反應(yīng)混合物中還沒有進入蒸餾操作的量的溫度之間的溫差至少為5℃，優(yōu)選至少為15℃，更優(yōu)選為15至40℃。
蒸餾優(yōu)選以這樣的速率進行，即被蒸餾的含預(yù)聚物的反應(yīng)混合物的體積增加部分處于蒸餾溫度的時間小于10分鐘，更優(yōu)選小于5分鐘，然后可以通過活性冷卻(如果合適)使體積增加部分回到含預(yù)聚物的反應(yīng)混合物在蒸餾前的初始溫度。貫穿該過程中的溫度負載優(yōu)選使得蒸餾前的反應(yīng)混合物或蒸餾后預(yù)聚物的溫度比所采用的蒸餾溫度至少高5℃，優(yōu)選至少高15℃，還要優(yōu)選高15至40℃。
優(yōu)選的連續(xù)蒸餾技術(shù)是短程(閃蒸)、降膜和/或薄膜蒸餾(就這點而言，參見例如Chemische Technik，Wiley-VCH，第1卷，第5版，第333-4頁)。
降膜蒸發(fā)器由固定的長管束組成，要蒸發(fā)的液體從頂部進入管中，以薄膜向下流。在夾套空間中，用蒸汽進行加熱。在管中，形成氣泡，該氣泡與液體一起向下流，確保紊流狀態(tài)。在底部沉降器中分離蒸汽和液體。
薄膜蒸發(fā)器是適用于蒸發(fā)只能承受短期熱負荷的溫度敏感性物質(zhì)的設(shè)備。要蒸發(fā)的液體從頂部進入帶有夾套加熱的管中。液體以薄膜沿管向下流動。在管中，從軸上懸掛的擦拭器旋轉(zhuǎn)并確保膜的厚度保持恒定。
優(yōu)選使用具有上述參數(shù)的薄膜蒸餾作為連續(xù)蒸餾技術(shù)。
為了制備本發(fā)明的產(chǎn)物，最后，使這樣得到的含有異氰酸酯基的聚氨酯預(yù)聚物與封端劑，在使用合適的催化劑(如果適當(dāng)?shù)脑?和0至250℃、優(yōu)選20至140℃、更優(yōu)選30至100℃的溫度下反應(yīng)。
封端劑的用量應(yīng)使適用于異氰酸酯封端的封端劑的基團的當(dāng)量相當(dāng)于要封端的異氰酸酯基的量的至少60摩爾％，優(yōu)選為75摩爾％，更優(yōu)選為85摩爾％，還要優(yōu)選為95摩爾％以上。為了確保所有的異氰酸酯基反應(yīng)完全，封端劑稍許過量是有利的。一般來說，以要封端的異氰酸酯基為基準計，過量不超過20摩爾％，優(yōu)選不超過15摩爾％，更優(yōu)選不超過10摩爾％。因此，以要被封端的聚氨酯預(yù)聚物的異氰酸酯基的量為基準計，適用于NCO封端的封端劑基團的量特別優(yōu)選為95摩爾％至110摩爾％。
在本發(fā)明的方法中，如果使用催化劑，則催化劑的加入量以全部反應(yīng)混合物為基準計最多為10重量％，優(yōu)選為0.005重量％至5重量％，更優(yōu)選為0.005重量％至0.1重量％。
一般來說，在制備本發(fā)明的多異氰酸酯過程中的任何時刻都可以額外使用一種或多種在工藝條件下呈惰性的有機溶劑。合適的這些溶劑的例子包括磷酸三乙酯、氯苯，應(yīng)理解這些例子僅僅是示例性的。優(yōu)選在沒有額外溶劑的情況下進行本發(fā)明產(chǎn)物的制備。
在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方式中，組分A在70至120℃的溫度加入到合適的反應(yīng)器中。向該初始進料中緩慢滴加組分B的混合物。然后將該混合物攪拌一段時間，直到NCO值達到理論值。
然后在100至150℃的溫度和0.05至1毫巴的壓力下進行上述類型的連續(xù)蒸餾。
為了加快之后的封端反應(yīng)，然后加入合適的催化劑，例如，2-乙基己酸鋅(II)，將加入催化劑之前或加入催化劑之后的反應(yīng)混合物的溫度調(diào)節(jié)到50至100℃(如果合適的話)。當(dāng)達到所需溫度時，加入封端劑，對反應(yīng)混合物進行加熱直到游離異氰酸酯基的含量小于0.5重量％，優(yōu)選小于0.2重量％，更優(yōu)選小于0.1重量％。然后冷卻反應(yīng)混合物，如果合適的話，還可以加入反應(yīng)終止劑，例如，苯甲酰氯或間苯二酰氯。
本發(fā)明還提供聚氨酯預(yù)聚物，其包括i)環(huán)氧烷醚單元，和/或ii)聚酯單元，和/或iii)聚丙烯酸酯單元，和/或iv)聚碳酸酯單元，以及v)通式(2)的結(jié)構(gòu)單元， 式中X是中介的或誘導(dǎo)的吸電子基團，R1和R2彼此獨立地可以是氫原子、飽和或不飽和的脂族或脂環(huán)族基、任選取代的芳族或芳脂族基，各自可含有最多12個碳原子和任選的最多3個選自氧、硫和氮元素的雜原子，并且可任選地被鹵素原子取代，且n是從0到5的整數(shù)。
本發(fā)明的聚氨酯預(yù)聚物的環(huán)氧烷醚單元i)對應(yīng)于通式(3)的結(jié)構(gòu)，
式中R3是氫或C1至C10烷基，p3是1到1000之間的數(shù)字，q3是1到3。
優(yōu)選R3＝氫或甲基，p是1到300。
本發(fā)明的聚氨酯預(yù)聚物的聚酯單元ii)對應(yīng)于通式(4)， 式中R4是氫或C1至C10烷基，任選還相互連接，P4是1到1000之間的數(shù)字，q4是1到14。
本發(fā)明的聚氨酯預(yù)聚物的聚碳酸酯單元iv)對應(yīng)通式(5)， 式中R5是氫或C1至C10烷基，P5是1到1000之間的數(shù)字，q5是1到11。
這些結(jié)構(gòu)還可以按比例地含有羧酸酯基。
所述的新型低粘度預(yù)聚物可以作為組分a)與不同胺(組分b)，和/或多羥基化合物(組分c)和任選的含環(huán)氧乙烷基團的化合物d)進行配制，得到反應(yīng)體系，并且可以固化形成涂層。
b)中使用的多胺是每分子中具有至少兩個伯氨基和也具有任選的仲氨基的多胺。該多胺的平均分子量優(yōu)選為60至500克/摩爾。合適的例子包括乙二胺、1，2-和1，3-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁烷、2，2，4-和/或2，4，4-三甲基六亞甲基二胺、誘導(dǎo)的苯二甲胺、1，4-二氨基環(huán)己烷、4，4’-二氨基二環(huán)己基甲烷(PACM 20)、1，3-二氨基環(huán)戊烷、4，4’-二氨基二環(huán)己砜、1，3-雙(4-氨基環(huán)己基)丙烷、2，2-雙(4-氨基環(huán)己基)丙烷、2，2’-二甲基-4，4’-二氨基二環(huán)己基甲烷(Laromin)、3-氨基甲基-3，3，5-三甲基環(huán)己胺(異佛爾酮二胺，IPDA)、3(4)-氨甲基-1-甲基環(huán)己胺、工業(yè)級的二氨甲基三環(huán)癸烷、八氫-4，7-亞甲基茚-1，5-二甲胺和二亞乙基三胺或三亞乙基四胺。
優(yōu)選的多胺是具有一個或多個脂環(huán)族環(huán)的上述種類的多胺。這些多胺包括，例如，1，4-二氨基環(huán)己烷、4，4’-二氨基二環(huán)己基甲烷、1，3-二氨基環(huán)戊烷、4，4’-二氨基二環(huán)己砜、1，3-雙(4-氨基環(huán)己基)丙烷、2，2’-雙(4-氨基環(huán)己基)丙烷、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二環(huán)己基甲烷、3-氨甲基-3，3，5-三甲基環(huán)己胺(異佛爾酮二胺)、3-和4-氨甲基-1-甲基環(huán)己胺或工業(yè)級的二氨甲基三環(huán)癸烷。
可以有利地使用通過使過量的上述多胺與下文所述類型的環(huán)氧樹脂反應(yīng)制備的加合物作為胺組分b)的成分。
在組分b)中，還可以有利地使用通過使聚醚多元醇與氨反應(yīng)制備的和例如由Huntsman(Salt Lake City，美國)以商品名Jeffamin出售的聚醚胺。
此外，還適宜的是聚酰胺樹脂，作為用于本發(fā)明預(yù)聚物的交聯(lián)的胺組分b)。包括聚氨基酰胺和聚氨基咪唑啉在內(nèi)的這種類型的聚酰胺樹脂由德國的Henkel KGaA Düsseldorf以商品名“Versamid”出售。
當(dāng)然還可以使用所述多胺的混合物作為胺組分b)。
合適的多羥基化合物c)是聚氨酯化學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員本來已知的分子量較高的聚醚多元醇，用常規(guī)的方法通過使合適起始分子烷氧基化而制得。聚醚優(yōu)選基于上述種類的基本原料，再結(jié)合本發(fā)明方法中組分B的成分。
但是，也可以使用聚丁二醇聚醚、聚丙烯酸酯多元醇和聚酯多元醇作為多羥基組分c)。
如果需要，還可以使用含有環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)的化合物d)用于固化。本發(fā)明中合適的是平均每分子中含有不止一個環(huán)氧基團的環(huán)氧樹脂。合適的環(huán)氧樹脂的例子是多元醇或多羥基酚的縮水甘油醚，其中多元醇例如丁二醇、己二醇、丙三醇、氫化的二羥苯基丙烷，多羥基苯酚例如間苯二酚、2，2-二羥苯基丙烷(雙酚A)、二羥苯基甲烷(雙酚F)，或酚-醛縮合物。也可以使用多元羧酸如六氫鄰苯二甲酸或二聚的脂肪酸的縮水甘油酯。
如果使用組分d)的環(huán)氧化物，優(yōu)選使用基于表氯醇和2，2-二羥苯基丙烷(雙酚A)或二羥苯基甲烷(雙酚F)和/或它們的混合物的液體環(huán)氧樹脂。
特別優(yōu)選使用耐光性，即脂族環(huán)氧化合物。使用這些環(huán)氧化合物，可以與所述的本發(fā)明的預(yù)聚物一起生產(chǎn)耐光性涂料。因此，合適的是三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、4，4’-二羥基二環(huán)己基甲烷二縮水甘油醚或其它脂族環(huán)氧化合物。
如果希望混合物具有低粘度，可以使用單官能環(huán)氧化合物來降低它們的粘度，從而提高操作性。這類化合物的例子是脂族和芳族縮水甘油醚，諸如丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚，或縮水甘油酯，諸如Versatic酸縮水甘油酯，或環(huán)氧化物，諸如氧化苯乙烯或1，2-環(huán)氧十二烷，以及三羥甲基丙烷三縮水甘油醚。
在無溶劑的室溫固化的本發(fā)明反應(yīng)體系中，異氰酸酯基與胺基之比為0.8∶1至1.2∶1，優(yōu)選為1∶1。
若組分d)加入到無溶劑的室溫固化的本發(fā)明反應(yīng)體系中，一般組分d)的每個環(huán)氧基團對應(yīng)有0.4至0.9、優(yōu)選0.5至0.8個組分b)的伯氨基和/或組分c)的化合物的OH基和0.02至0.6、優(yōu)選0.03至0.5個組分a)的封端異氰酸酯基。
為了制備即可使用型混合物，可以向本發(fā)明的反應(yīng)體系中加入典型的助劑和添加劑，例如，填料、溶劑、流動控制助劑、顏料、溶劑、反應(yīng)促進劑或粘度調(diào)節(jié)劑?？商峒袄纾磻?yīng)促進劑如水楊酸、雙(二甲基氨基甲基)苯酚或三(二甲基氨基甲基)苯酚，填料如砂、細礦物粉末、二氧化硅、細石棉粉末、高嶺土、滑石、金屬粉末、焦油、柏油、瀝青、軟木屑、聚酰胺，增塑劑如鄰苯二甲酸酯，或其他的粘度調(diào)節(jié)劑例如苯甲醇。
為了工業(yè)應(yīng)用，如果需要的話，當(dāng)然可以向即可使用型混合物中加入最多20重量％、優(yōu)選最多10重量％、更優(yōu)選最多5重量％的溶劑或漆用溶劑，例如乙酸甲氧基丙酯、乙酸丁酯、二甲苯等。如果在這里使用溶劑，則如果在本發(fā)明的聚氨酯預(yù)聚物的合成過程中可以使用溶劑，還可以省去除溶劑的操作。
但是，本發(fā)明中特別優(yōu)選的是無溶劑的即可使用型反應(yīng)體系。
在制備反應(yīng)體系的本發(fā)明方法中，組分a)以任意順序與組分b)和/或c)混合，優(yōu)選在攪拌下進行混合。然后同樣可以任何順序，如果適當(dāng)?shù)脑捲俅卧跀嚢柘?，再加入組分b)和/或c)和/或d)。
包含a)和/或b)和任選的c)和/或d)的本發(fā)明反應(yīng)體系與多胺的交聯(lián)反應(yīng)可以在-30℃至250℃、優(yōu)選在-30℃至150℃、更優(yōu)選在-20℃至80℃、還要優(yōu)選在0℃至40℃的溫度進行。在相對含水量優(yōu)選為10％至90％的情況下，固化進行幾分鐘至幾天。也可通過升高溫度(即升高到約50℃以上)來促使固化，這在實踐中也是同樣合乎需要的。在此情況下，甚至可以將溫度升至高達250℃，并維持一段材料不會遭到破壞的較短的時間。
本發(fā)明的封端多異氰酸酯以及反應(yīng)體系適用于在所有需要良好粘合性、耐化學(xué)性、高沖擊強度和碰撞強度，以及良好撓性和彈性的應(yīng)用領(lǐng)域中制備涂料、粘合劑、密封劑、鑄塑用混合料或模塑制品。本發(fā)明的體系特別適合用作地板涂料和其它涂料。它們的高表面品質(zhì)和高光澤是值得注意的。
本發(fā)明的反應(yīng)體系可通過例如澆涂、刷涂、浸涂、噴涂、流涂、刮涂或輥涂施涂到待涂布的表面上。因此，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，可以得到不同的涂層厚度。
實施例初始說明除非另有說明，所有百分數(shù)應(yīng)理解為重量百分數(shù)(重量％)。Desmophen和Desmodur是德國Leverkusen的Bayer MaterialScience AG的商標。
使用來自德國柏林的Dr Lange GmbH Lico 400比色計，依據(jù)DIN 53995測量黑氏(Hazen)色值。
使用Haake Rot Visko 1，D＝20毫米的圓盤3，根據(jù)平板/平板(plate/plate)原理，在T＝22.2℃，使用元件5(Element 5)測量粘度。
依據(jù)DIN EN ISO 11909在丙酮溶劑中，使用過量的二丁胺和1摩爾/升HCl測驗NCO含量。
多元醇APO聚醚，由雙酚A/三羥甲基丙烷制得，OH值為370毫克KOH/克，官能度為2Desmophen550UPO聚醚多元醇，OH值為380毫克KOH/克，官能度為3DesmophenV 3970PO聚醚，官能度為3，OH值為34.8毫克KOH/克。
用于涂料的TDI預(yù)聚物的制備1a)制備經(jīng)過薄膜處理(with thin-filming)的TDI預(yù)聚物在60℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的1升四頸燒瓶中加入516.8克TDI(80％的2，4-甲苯二異氰酸酯和20％的2，6-甲苯二異氰酸酯)(5.94當(dāng)量，當(dāng)量重量為87克/當(dāng)量)、0.41克三苯基膦和0.41克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加254.6克DesmophenV 3970(0.16當(dāng)量，當(dāng)量重量1591.0克/當(dāng)量)、35.8克多元醇A(0.13當(dāng)量，當(dāng)量重量為275.0克/當(dāng)量)和5.8克Desmophen550U(0.04當(dāng)量，當(dāng)量重量為145.8克/當(dāng)量)的混合物。在加料過程中，溫度不升高到70℃以上。在隨后攪拌約1小時后，NCO值達到28.7％(理論值29.0％)。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行120分鐘薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為4.2％(理論值為3.9％)，當(dāng)量重量為1000.0克/當(dāng)量。粘度為18010mPas。色值為20[α]。
按照此方式得到的預(yù)聚物進一步反應(yīng)，形成用于涂料的基本原料。1b)由經(jīng)過薄膜處理的預(yù)聚物形成的TDI預(yù)聚物，且特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的250毫升四頸燒瓶中加入90.0克上述TDI預(yù)聚物1(0.09當(dāng)量，當(dāng)量重量為1000.0克/當(dāng)量)以及0.05克三苯基膦、0.05克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)、11.6克RhodiasolvRPDE(主要成分己二酸二乙酯和戊二酸二乙酯，RhodiaPPMC/FR)和0.1克2-乙基己酸鋅(Borchers GmbH，Langenfeld，德國)。在15分鐘內(nèi)向該混合物中滴加14.1克環(huán)戊酮2-羧乙基酯(0.09當(dāng)量，當(dāng)量重量156.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)6小時，在此之后，仍然可以檢測到的NCO值＜0.1％。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為1285.6克/當(dāng)量。粘度為18060mPas。色值為25[α]。
2a)制備未經(jīng)薄膜處理(without thin-filming)的TDI預(yù)聚物在60℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的500毫升三頸燒瓶中加入57.4克TDI(T80，80％的2，4-甲苯二異氰酸酯和20％的2，6-甲苯二異氰酸酯)(0.66當(dāng)量，當(dāng)量重量為87克/當(dāng)量)、0.18克三苯基膦和0.18克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加254.6克DesmophenV 3970(0.16當(dāng)量，當(dāng)量重量1591.0克/當(dāng)量)、35.8克多元醇A(0.13當(dāng)量，當(dāng)量重量為275.0克/當(dāng)量)和5.8克Desmophen550U(0.04當(dāng)量，當(dāng)量重量為145.8克/當(dāng)量)的混合物。在加料過程中，溫度不升高到70℃以上。在隨后攪拌約3小時后，NCO值達到3.75％(理論值3.9％)。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為1120克/當(dāng)量。粘度為18320mPas。色值為20[α]。
按照此方式得到的預(yù)聚物進一步反應(yīng)，形成用于涂料的基本原料。
2b)由未經(jīng)薄膜處理的預(yù)聚物形成的TDI預(yù)聚物，且特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的250毫升四頸燒瓶中加入89.6克上述TDI預(yù)聚物1(0.08當(dāng)量，當(dāng)量重量為1120克/當(dāng)量)以及0.05克三苯基膦、0.05克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)、11.6克RhodiasolvRPDE(主要成分己二酸二乙酯和戊二酸二乙酯，RhodiaPPMC/FR)和0.11克2-乙基己酸鋅(Borchers GmbH，Langenfeld，德國)。在15分鐘內(nèi)向該混合物中滴加14.1克環(huán)戊酮2-羧乙基酯(0.09當(dāng)量，當(dāng)量重量156.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)5小時，在此之后，仍然可以檢測到的NCO值＜0.1％。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為1285.6克/當(dāng)量。粘度為35400mPas。色值為25[α]。
比較經(jīng)過薄膜處理的預(yù)聚物18010mPas未經(jīng)薄膜處理的預(yù)聚物 18320mPas封端預(yù)聚物2，90％SC 35400mPas封端預(yù)聚物1，90％SC 18060mPas經(jīng)過薄膜處理/未經(jīng)薄膜處理的HDI預(yù)聚物的制備說明3a)制備經(jīng)過薄膜處理的1，6-己二異氰酸酯(HDI)聚醚預(yù)聚物在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的2升四頸燒瓶中加入1372.1克HDI(16.3當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)、0.98克三苯基膦和0.98克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加442.5克DesmophenV 3970(0.27當(dāng)量，當(dāng)量重量1609.2克/當(dāng)量)、123.5克多元醇A(0.44當(dāng)量，當(dāng)量重量為280.7克/當(dāng)量)和30.6克Desmophen550U(0.19當(dāng)量，當(dāng)量重量為159.1克/當(dāng)量)的混合物。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約4小時后，NCO值達到32.5％(理論值32.9％)。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行8小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為4.9％(理論值為5.1％)，當(dāng)量重量為857.1克/當(dāng)量。粘度為4400mPas。色值約為50[α]。
按照此方式得到的預(yù)聚物進一步反應(yīng)，形成用于涂料的基本原料。3b)基于1，6-己二異氰酸酯的經(jīng)過薄膜處理的聚醚預(yù)聚物，且特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端(本發(fā)明)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的250毫升四頸燒瓶中加入85.7克上述HDI預(yù)聚物1(0.1當(dāng)量，當(dāng)量重量為857.1克/當(dāng)量)以及0.05克三苯基膦、0.05克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)和0.11克新癸酸鋅(純度為95％)。三苯基膦、Ionol和催化劑事先已經(jīng)溶解在0.5克RhodiasolvRPDE(主要成分己二酸二乙酯和戊二酸二乙酯，RhodiaPPMC/FR)中。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加14.2克環(huán)戊酮2-羧乙基酯(0.1當(dāng)量，當(dāng)量重量142.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)2小時，在此之后，不再檢測到NCO值。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為1007.1克/當(dāng)量。粘度為39500mPas。色值約為50[α]。
3c)壬基苯酚封端的、經(jīng)過薄膜處理的基于1，6-己二異氰酸酯的聚醚預(yù)聚物(對比例)向帶有內(nèi)部溫度計的25毫升兩頸燒瓶中加入8.3克經(jīng)薄膜處理過的HDI聚醚預(yù)聚物3a)(當(dāng)量重量為857.1克/摩爾，1當(dāng)量)。向其中加入2.2克壬基苯酚(當(dāng)量重量為220.4克/摩爾，1當(dāng)量)。在60℃和氮氣氣氛下在良好攪拌作用下攪拌該混合物，直到產(chǎn)物不再具有NCO值為止。產(chǎn)物的粘度約為100000mPas。色值約為50[α]。
3d)未經(jīng)薄膜技術(shù)處理的1，6-己二異氰酸酯(HDI)聚醚預(yù)聚物的制備在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的100毫升四頸燒瓶中加入22.2克HDI(1，6-己二異氰酸酯)(0.264當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)、0.05克三苯基膦和0.05克Ionol(2，4-二叔丁基苯酚)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加64.4克DesmophenV 3970(0.04當(dāng)量，當(dāng)量重量1609.2克/當(dāng)量)、18.0克多元醇A(0.064當(dāng)量，當(dāng)量重量為280.7克/當(dāng)量)和4.5克Desmophen550U(0.028當(dāng)量，當(dāng)量重量為159.1克/當(dāng)量)的混合物。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約4小時后，NCO值達到4.7％(理論值5.08％)。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為893.6克/當(dāng)量。粘度為33100mPas。
3e)基于1，6-己二異氰酸酯的未經(jīng)薄膜處理的聚醚預(yù)聚物，且特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端(對比例)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的250毫升四頸燒瓶中加入71.5克上述HDI預(yù)聚物(0.08當(dāng)量，當(dāng)量重量為893.6克/當(dāng)量)以及0.09克新癸酸鋅(SC95％純度)。在15分鐘內(nèi)向該混合物中滴加11.4克環(huán)戊酮2-羧甲基酯(0.08當(dāng)量，當(dāng)量重量142.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)9小時，在此之后，不再檢測到NCO值。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為1037.4克/當(dāng)量。粘度為192000mPas。
3f)壬基苯酚封端的、未經(jīng)薄膜處理的基于1，6-己二異氰酸酯的聚醚預(yù)聚物(對比例)向帶有內(nèi)部溫度計的25毫升兩頸燒瓶中加入8.3克經(jīng)薄膜處理過的HDI聚醚預(yù)聚物3d)(當(dāng)量重量為893.6克/摩爾，1當(dāng)量)。向其中加入2.2克壬基苯酚(當(dāng)量重量為220.4克/摩爾，1當(dāng)量)。在60℃和氮氣氣氛下在良好攪拌作用下攪拌該混合物，直到產(chǎn)物不再具有NCO值為止。產(chǎn)物的粘度＞＞250000mPas。色值約為50[α]。
比較經(jīng)薄膜處理的HDI預(yù)聚物(1) 4400mPas未經(jīng)薄膜處理的HDI預(yù)聚物(2) 33100mPasCPME封端的預(yù)聚物1 39500mPasCPME封端的預(yù)聚物2 192000mPas壬基苯酚封端的預(yù)聚物1 100000mPas壬基苯酚封端的預(yù)聚物2 ＞250000mPas
從上述實施例中可以明顯地看出，就粘度而言，在TDI基預(yù)聚物的情況下，則無論是否進行通過連續(xù)蒸餾來分離剩余單體，粘度都與此無關(guān)。而對于HDI基預(yù)聚物，則相反，在進行薄膜蒸餾的情況下粘度明顯從不進行薄膜蒸餾的33100降低到4400mPas。
在隨后封端的過程中，對于HDI體系，粘度上升，本發(fā)明方法的產(chǎn)物得到全部比不進行薄膜蒸餾的對比實驗中的產(chǎn)物明顯要低的粘度值。4a)HDI PO聚醚型聚氨酯預(yù)聚物在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的2升四頸燒瓶中加入420克HDI(5當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加804.6克DesmophenV 3970(0.5當(dāng)量，當(dāng)量重量1609.2克/當(dāng)量)的混合物。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約4小時后，NCO值達到15.43％(理論值)。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行6小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為1.85％(理論值)，當(dāng)量重量為2270.3克/當(dāng)量。剩余單體含量為0.03％。粘度為4400mPas。色值約為30[α]。
4b)基于1，6-己二異氰酸酯的PO聚醚預(yù)聚物，以不含消去產(chǎn)物的方式封端(本發(fā)明)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的1000毫升四頸燒瓶中加入681.1克上述HDI預(yù)聚物(0.33當(dāng)量，當(dāng)量重量為2270.3克/當(dāng)量)以及0.36克2-乙基己酸鋅。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加42.7克環(huán)戊酮2-羧甲基酯(0.33當(dāng)量，當(dāng)量重量142.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)2小時，在此之后，不再檢測到NCO值。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為2413.8克/當(dāng)量。粘度為43500mPas。色值約為30[α]。
4c)HDI PO/EO聚醚型聚氨酯預(yù)聚物在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的1升四頸燒瓶中加入252克HDI(3.3當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加357.5克DesmophenV 3970(0.3當(dāng)量，當(dāng)量重量1191.5克/當(dāng)量)。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約4小時后，NCO值達到18.61％(理論值)。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行2小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為2.55％(理論值)。剩余單體含量為0.03％。粘度為14000mPas。色值約為30[α]。
4d)基于1，6-己二異氰酸酯的PO聚醚預(yù)聚物，以不含消去產(chǎn)物的方式封端(本發(fā)明)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的250毫升四頸燒瓶中加入164.7克上述HDI預(yù)聚物(0.1當(dāng)量，當(dāng)量重量為1647.1克/當(dāng)量)以及0.09克2-乙基己酸鋅。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加15.62克環(huán)戊酮2-羧甲基酯(0.1當(dāng)量，當(dāng)量重量156.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)2小時，在此之后，不再檢測到NCO值。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為1803.3克/當(dāng)量。粘度為43500mPas。色值約為35[α]。
4e)HDI C4聚醚型聚氨酯預(yù)聚物在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的5升四頸燒瓶中加入1092克HDI(13當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加632.5克Terathane1000(基于THF的C4聚醚，DuPont，美國)(1.3當(dāng)量，當(dāng)量重量486.5克/當(dāng)量)。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約2小時后，NCO值達到28.5％(理論值)。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行4小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為5.7％。剩余單體含量為0.03％。粘度為2330mPas。色值約為30[α]。
4f)基于1，6-己二異氰酸酯的C4聚醚預(yù)聚物，以不含消去產(chǎn)物的方式封端(本發(fā)明)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的500毫升三頸燒瓶中加入294.7克上述HDI預(yù)聚物(0.4當(dāng)量，當(dāng)量重量為736.8克/當(dāng)量)以及0.176克2-乙基己酸鋅。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加56.9克環(huán)戊酮2-羧乙基酯(0.4當(dāng)量，當(dāng)量重量142.2克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)4小時，在此之后，不再檢測到NCO值。所得產(chǎn)物的當(dāng)量重量為879克/當(dāng)量。粘度為16400mPas。色值約為35[α]。
5a)HDI聚酯多元醇型聚氨酯在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的1升四頸燒瓶中加入420克HDI(5當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加200克聚-ε-己內(nèi)酯聚酯(0.5當(dāng)量，當(dāng)量重量400克/當(dāng)量)的混合物。該聚酯可通過例如作為原料的1，4-丁二醇與ε-己內(nèi)酯在2-乙基己酸錫催化劑存在下進行反應(yīng)而制得。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約4小時后，NCO值達到30.3％。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行2小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為6.85％(理論值)，當(dāng)量重量為613.1克/當(dāng)量。剩余單體含量為0.03％。粘度為2530mPas。色值約為30[α]。
5b)基于1，6-己二異氰酸酯，特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端，和聚-ε-己內(nèi)酯聚酯的預(yù)聚物(本發(fā)明)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的1000毫升四頸燒瓶中加入122.6克上述HDI預(yù)聚物(0.2當(dāng)量，當(dāng)量重量為613.1克/當(dāng)量)以及0.08克2-乙基己酸鋅。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加31.2克環(huán)戊酮2-羧乙基酯(0.2當(dāng)量，當(dāng)量重量156.2克/當(dāng)量，官能度為2)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)2小時，在此之后，不再檢測到NCO值。所得產(chǎn)物的封端NCO值為5.46％。粘度為23600mPas。色值約為30[α]。
6a)HDI聚碳酸酯多元醇型聚氨酯在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的2升四頸燒瓶中加入1092克HDI(13當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加627.3克基于3-甲基-1，5-戊二醇、分子量約為650克/摩爾的聚碳酸酯二醇(1.3當(dāng)量，當(dāng)量重量為482.5克/當(dāng)量)。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約1.5小時后，NCO值達到27.9％。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行2小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為7.3％(理論值)，當(dāng)量重量為575.3克/當(dāng)量。剩余單體含量為0.03％。粘度約為120000mPas。色值約為30[α]。
6b)基于1，6-己二異氰酸酯，特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端，和聚碳酸酯多元醇的預(yù)聚物(本發(fā)明)在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的2000毫升四頸燒瓶中加入805.4克上述HDI預(yù)聚物(1.4當(dāng)量，當(dāng)量重量為573.3克/當(dāng)量)以及0.502克2-乙基己酸鋅。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加198.8克環(huán)戊酮2-羧甲基酯(1.4當(dāng)量，當(dāng)量重量142克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)2小時，在此之后，不再檢測到NCO值。粘度為305000mPas。色值約為30[α]。
按照類似方法但是不進行本發(fā)明的薄膜蒸餾處理所制得的預(yù)聚物不再是流體(無法測量粘度)。
7a)HDI聚丙烯酸酯多元醇型聚氨酯在100℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的2升四頸燒瓶中加入420克HDI(5當(dāng)量，當(dāng)量重量為84克/當(dāng)量)。在60分鐘內(nèi)緩慢向該混合物中滴加444.4克聚丙烯酸酯多元醇AcryflowP60(Lyondell，美國)(0.5當(dāng)量，當(dāng)量重量為888.9克/當(dāng)量)。在加料過程中，溫和地加熱聚丙烯酸酯多元醇。在加料過程中，溫度不升高到105℃以上。在隨后攪拌約1.5小時后，NCO值達到21.9％。然后，在150℃的溫度和0.05毫巴的壓力下進行2小時薄膜蒸餾。所得產(chǎn)物的NCO值為3.35％(理論值)，當(dāng)量重量為1253.7克/當(dāng)量。剩余單體含量為0.03％。粘度約為180000mPas。色值約為30[α]。
7b)基于1，6-己二異氰酸酯，特征是以不含消去產(chǎn)物的方式封端，和聚丙烯酸酯多元醇的預(yù)聚物在25℃和氮氣氣氛下向帶有回流冷凝管、內(nèi)部溫度計和機械攪拌器的2000毫升四頸燒瓶中加入960克上述HDI預(yù)聚物(0.8當(dāng)量，當(dāng)量重量為1200克/當(dāng)量)以及0.537克2-乙基己酸鋅。在30分鐘內(nèi)向該混合物中滴加113.6克環(huán)戊酮2-羧甲基酯(1.4當(dāng)量，當(dāng)量重量142克/當(dāng)量)。然后將所得混合物加熱到40℃。讓混合物反應(yīng)2小時，在此之后，不再檢測到NCO值。粘度為295000mPas。色值約為30[α]。
按照類似方法但是不進行本發(fā)明的薄膜蒸餾所制得的預(yù)聚物不再是流體(無法測量粘度)。
以不含有消去產(chǎn)物的方式封端的預(yù)聚物3b)與各種胺反應(yīng)，形成涂料。下表中描述了涂料性質(zhì)

干燥條件烘烤爐，溫度100-130-170℃，慢速帶，在超無光的BOR上涂布有200微米的濕膜。依據(jù)DIN 53504進行測量。
0值(斷裂伸長)，使薄膜撕裂所用的力(MPa)；此外還表示可得到的伸長百分率。
模量達到100％伸長所需的力(MPa)。
所得的涂層表現(xiàn)出良好的0值和突出的光學(xué)品質(zhì)。
雖然在前文中為了說明起見對本發(fā)明進行了詳細的描述，但應(yīng)理解，這些詳細描寫僅僅是為了說明，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可對其進行修改，本發(fā)明僅由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種制備封端聚氨酯預(yù)聚物的方法，所述方法包括I)使A)直鏈脂族異氰酸酯與B)一種或多種多元醇任選在一種或多種催化劑存在下反應(yīng)，生成NCO-官能預(yù)聚物，和II)然后對這些預(yù)聚物進行連續(xù)蒸餾，將剩余單體含量降低到小于無溶劑預(yù)聚物總量的10重量％，和III)然后使通過步驟II)得到的預(yù)聚物的游離NCO基團任選地在一種或多種催化劑存在下與包含至少一種通式(1)的CH-酸性環(huán)酮的封端劑反應(yīng)， 式中X是中介的或誘導(dǎo)的吸電子基團，R1和R2彼此獨立地可以是氫原子、飽和或不飽和的脂族或脂環(huán)族基、任選取代的芳族或芳脂族基，各自可含有最多12個碳原子和任選的最多3個選自氧、硫和氮元素的雜原子，并且可任選地被鹵素原子取代，且n是從0到5的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述CH-酸性環(huán)酮的吸電子基團X是酯基、亞砜基、砜基、硝基、膦酸酯基、腈基、異腈基或羰基。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述剩余單體含量下降到小于無溶劑預(yù)聚物總量的1重量％。
4.封端聚氨酯預(yù)聚物，其通過權(quán)利要求1所述的方法制得。
5.基于脂族異氰酸酯的封端聚氨酯預(yù)聚物，其包括i)環(huán)氧烷醚單元，和/或ii)聚酯單元，和/或iii)聚丙烯酸酯單元，和/或iv)聚碳酸酯單元，以及v)通式(2)的結(jié)構(gòu)單元， 式中X是中介的或誘導(dǎo)的吸電子基團，R1和R2彼此獨立地可以是氫原子、飽和或不飽和的脂族或脂環(huán)族基、任選取代的芳族或芳脂族基，各自可含有最多12個碳原子和任選的最多3個選自氧、硫和氮元素的雜原子，并且可任選地被鹵素原子取代，且n是從0到5的整數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的封端聚氨酯預(yù)聚物，其特征在于，所述吸電子基團X是酯基、亞砜基、砜基、硝基、膦酸酯基、腈基、異腈基或羰基。
7.如權(quán)利要求4或5所述的封端聚氨酯預(yù)聚物，其特征在于，所述預(yù)聚物基于作為脂族異氰酸酯的HDI。
8.涂料、粘合劑、彈性體、密封劑和模塑制品，其包含權(quán)利要求4或5所述的封端聚氨酯預(yù)聚物。
9.反應(yīng)體系，其包括a)如權(quán)利要求4或5所述的封端聚氨酯預(yù)聚物，b)多胺和/或c)多羥基化合物和/或d)任選的含有環(huán)氧乙烷基團的化合物。
10.由權(quán)利要求9所述的反應(yīng)體系制得的涂料。
11.用權(quán)利要求10所述的涂料涂布的基材。
全文摘要
本發(fā)明涉及不含有消去產(chǎn)物的新型封端聚氨酯(PU)預(yù)聚物及其制備方法，以及它們作為生產(chǎn)聚氨酯塑料和表面涂料的原料組分的應(yīng)用。
文檔編號C09D175/04GK1948359SQ20061013177
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者C·居特勒, T·費勒, T·施廷格爾 申請人:拜爾材料科學(xué)股份公司