專利名稱：丙二酸二異丙酯封端多異氰酸酯及用于單組分涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及以丙二酸二異丙酯封端的多異氰酸酯及這些封端多異氰酸酯在單組分(one-component)涂料組合物中的應用。
發明內容
發明概述本發明涉及一種封端的多異氰酸酯組合物，包含A)封端的多異氰酸酯，其是下列組分的反應產物i)由脂族和/或脂環族二異氰酸酯制備的多異氰酸酯，和ii)丙二酸二酯封端劑，包含至少90當量％丙二酸二異丙酯，以封端劑總當量數為基準計，以及B)單官能含活性氫化合物。
本發明還涉及包含此類封端多異氰酸酯組合物和多羥基化合物的單組分涂料組合物。
發明詳述本發明封端多異氰酸酯組合物具有改進的抗結晶能力和優良貯存穩定性，特別是在低溫。另外，它們可與多羥基化合物混合形成單組分涂料組合物，它也具有改進的抗結晶能力和優良貯存穩定性，特別是在低溫。
適合制備封端多異氰酸酯的多異氰酸酯i)是包含異氰脲酸酯、脲二酮、縮二脲、氨基甲酸乙酯、脲基甲酸酯和/或亞氨基二嗪二酮基團的多異氰酸酯，由脂族和/或脂環族二異氰酸酯制備。此類多異氰酸酯及其制備方法在聚氨酯涂料領域中是公知的。
適合制備以上多異氰酸酯的脂族和/或脂環族二異氰酸酯也是聚氨酯涂料領域中熟知的，并且包括1，6-六亞甲基二異氰酸酯、1-異氰酰(isocyanato)-3-異氰酰甲基-3，5，5-三甲基-環己烷(異佛爾酮二異氰酸酯或IPDI)、雙-(4-異氰酰環己基)-甲烷、1-異氰酰-1-甲基-4(3)-異氰酰甲基環己烷、2，4-和/或2，6-六氫甲苯二異氰酸酯，及其混合物。優選的脂族和/或脂環族二異氰酸酯是1，6-六亞甲基二異氰酸酯、1-異氰酰-3-異氰酰甲基-3，5，5-三甲基-環己烷(異佛爾酮二異氰酸酯或IPDI)、雙-(4-異氰酰環己基)-甲烷及其混合物，更優選1，6-六亞甲基二異氰酸酯。
至少90當量％封端劑，以封端劑總當量數為基準計，是丙二酸二異丙酯。其余的封端劑選自丙二酸二酯，優選丙二酸二烷基酯，尤其是在每個烷基基團中具有1～8，更優選1～4個碳原子的那些。一種尤其優選的除丙二酸二異丙酯之外的丙二酸二酯是丙二酸二乙酯。
封端多異氰酸酯組合物還包含單官能含活性氫化合物，優選一元醇，尤其是具有1～12，優選1～8個碳原子的那些。例子包括乙醇和各種異構丙醇、丁醇、己醇和辛醇。尤其優選異丁醇。
除了以上的組分之外，封端多異氰酸酯組合物還可包含聚氨酯化學公知的有機溶劑，但芳烴除外。
除了封端多異氰酸酯組合物之外，本發明單組分涂料組合物還包含多羥基化合物。例子包括多羥基聚酯、多羥基聚醚、多羥基聚丙烯酸酯、多羥基聚內酯、多羥基聚氨酯、多羥基聚環氧化物和任選地聚氨酯涂料技術公知的低分子量、多羥基醇。
為制備涂料組合物，封端多異氰酸酯組合物和多羥基化合物的用量應選擇為能提供約0.8～3，優選約0.9～1.5的封端形式異氰酸酯基團與羥基基團的當量比。單組分涂料組合物在升溫下固化。
該涂料組合物還可包含其它添加劑如顏料、染料、填料、流平劑(levelling agent)和溶劑。該涂料組合物可采用傳統方法如刷涂(painting)、輥涂、澆灌或噴涂以溶液或以熔體形式施涂到基材上。
具體實施例方式
本發明將利用以下實施例來進一步說明，但不限于這些實施例，其中所有份數和百分數全部指重量而言，除非另行指出。
實施例在實施例中采用以下評估方法。
封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制能力(低溫貯存穩定性)的評估500g封端多異氰酸酯組合物在500mL金屬罐內、-10℃下貯存7日，然后觀察其溶液狀態并按照以下標準決定o(良)沒有看到結晶物質或凝膠化合物的沉積。
x(差)觀察到結晶物質或凝膠化合物的沉積。
單組分涂料組合物的固化性能(凝膠分數)固化的漆膜在維持90℃的干燥烘箱內烘烤30min，隨后在丙酮溶液中浸沒24h。測定其重量并計算殘余重量率(％)，然后按如下所述決定o(良)殘余重量率(％)大于90％，意味著高固化性能。
x(差)殘余重量率(％)小于90％，意味著低固化性能。
單組分涂料組合物的貯存穩定性500g封端多異氰酸酯組合物在500mL金屬罐內、50℃下貯存10日，然后在25℃采用Ford cup#4測定粘度變化。組合物的貯存穩定性按如下所述決定o(良)粘度小于初始粘度的1.5倍，這是可接受的。
x(差)粘度大于初始粘度的1.5倍，這是不可接受的。
注pbw＝重量份實施例1100重量份多異氰酸酯I，包含異氰脲酸酯基團并由1，6-六亞甲基二異氰酸酯(Sumidur N3300，由Sumika Bayer Urethane Co.，Ltd.制造，％NCO＝21.8％，粘度＝3,000mPa.s/25℃，平均官能度＝3.5)制備、98重量份丙二酸二異丙酯(100當量％，按異氰酸酯基團計)、50重量份乙酸正丁酯、0.7重量份28％甲醇鈉溶液(0.196重量份，按甲醇鈉計)，在室溫和氮氣氛下被加入到備有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的四頸燒瓶中，并在70℃反應8h。隨后，加入82重量份異丁醇，再在50℃下連續反應2h。生成的封端多異氰酸酯組合物的性質如下NCO含量6.6％粘度130mPa.s/25℃樹脂固體60％對封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制作用的評估示于表1.由于在-10℃下對結晶抑制進行7日以上的評估沒有觀察到結晶物質和凝膠化合物的沉積，故評估結果是良好。
一種單組分組合物通過以上封端多異氰酸酯組合物與丙烯酸多元醇(Desmophen A665，拜爾材料科學公司制造，羥基值＝106mgKOH/g，樹脂含量＝70％)以1∶1的封端多異氰酸酯的NCO基團與多元醇羥基基團的當量比進行混合，隨后加入乙酸丁酯與丙二醇單甲醚的乙酸酯(1∶1重量比)的混合物而制成。生成的單組分涂料組合物具有43％的總樹脂固體含量。該單組分涂料組合物按照50μm干膜厚度進行涂布，隨后涂層在維持在80～90℃的干燥烘箱內烘烤30min。對固化膜的固化性能(凝膠分數)和單組分涂料組合物的貯存穩定性進行評估。固化性能(凝膠分數)和貯存穩定性的結果良好，如表1所示。
實施例2一種封端多異氰酸酯組合物如同在實施例1中所述制備，不同的是，該組合物是采用88重量份丙二酸二異丙酯(90當量％，按異氰酸酯基團計)、8重量份丙二酸二乙酯(10當量％，按異氰酸酯基團計)、49重量份乙酸正丁酯和81重量份異丁醇制備的。生成的封端多異氰酸酯組合物的性質如下NCO含量 6.7％粘度 130mPa.s/25℃樹脂固體 60％對封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制作用的評估示于表1。由于在-10℃下對結晶抑制進行7日以上的評估沒有觀察到結晶物質或凝膠化合物的沉積，故評估結果是良好。
一種樹脂固體含量為43％的單組分涂料組合物由以上封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1同樣程序制備。固化性能(凝膠分數)和貯存穩定性的評估采用與實施例1相同程序進行。結果良好，如表1所示。
對比例1封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1相同的制備方法制備，不同的是，組合物換成78重量份丙二酸二異丙酯(80當量％，按異氰酸酯基團計)、17重量份丙二酸二乙酯(20當量％，按異氰酸酯基團計)、49重量份乙酸正丁酯和80重量份異丁醇。生成的封端多異氰酸酯組合物的性質如下NCO含量6.7％粘度140mPa.s/25℃樹脂固體60％對封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制作用的評估示于表1。由于在-10℃下對結晶抑制進行7日以上的評估觀察到結晶物質和凝膠化合物的沉積，故評估結果為不滿意。
一種樹脂固體含量為43％的單組分涂料組合物由以上封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1同樣程序制備。固化性能(凝膠分數)和貯存穩定性的評估采用與實施例1相同程序進行。雖然貯存穩定性結果良好，但凝膠分數的結果不令人滿意，如表1所示。
對比例2封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1相同的制備方法制備，不同的是，組合物換成83重量份丙二酸二乙酯(100當量％，按異氰酸酯基團計)、46重量份乙酸正丁酯和76重量份異丁醇。生成的封端多異氰酸酯組合物的性質如下NCO含量 7.1％粘度 140mPa.s/25℃樹脂固體 60％對封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制作用的評估示于表1。由于在-10℃下對結晶抑制進行7日以上的評估觀察到結晶物質和凝膠化合物的沉積，故評估結果為不滿意。
一種樹脂固體含量為43％的單組分涂料組合物由以上封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1同樣程序制備。固化性能(凝膠分數)和貯存穩定性的評估采用與實施例1相同程序進行。雖然貯存穩定性結果良好，但凝膠分數的結果不令人滿意，如表1所示。
對比例3封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1相同的制備方法制備，不同的是，組合物換成132重量份乙酸正丁酯并且不用異丁醇。生成的封端多異氰酸酯組合物的性質如下NCO含量 6.6％粘度 90mPa.s/25℃樹脂固體 60％對封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制作用的評估示于表1。由于在-10℃下對結晶抑制進行7日以上的評估觀察到結晶物質和凝膠化合物的沉積，故評估結果為不滿意。
一種樹脂固體含量為43％的單組分涂料組合物由以上封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1同樣程序制備。固化性能(凝膠分數)和貯存穩定性的評估采用與實施例1相同程序進行。雖然凝膠分數的結果良好，但貯存穩定性結果不令人滿意，如表1所示。
對比例4封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1相同的制備方法制備，不同的是，組合物換成64重量份丙二酸二異丙酯(65當量％，按異氰酸酯基團計)、24重量份乙酰乙酸乙酯(35當量％，按異氰酸酯基團計)、47重量份乙酸正丁酯和78重量份異丁醇。生成的封端多異氰酸酯組合物的性質如下NCO含量 6.8％粘度 110mPa.s/25℃樹脂固體 60％對封端多異氰酸酯組合物的結晶抑制作用的評估示于表1。由于在-10℃下對結晶抑制進行7日以上的評估觀察到結晶物質和凝膠化合物的沉積，故評估結果為不滿意。
一種樹脂固體含量為43％的單組分涂料組合物由以上封端多異氰酸酯組合物采用與實施例1同樣程序制備。固化性能(凝膠分數)和貯存穩定性的評估采用與實施例1相同程序進行。雖然貯存穩定性結果良好，但凝膠分數的結果不令人滿意，如表1所示。
表1
雖然在上面為說明的目的已詳細描述了本發明，但是要知道，這些細節是僅為此目的給出的，而各種變換方案可由本領域技術人員在不偏離本發明精神和范圍的情況下做出，除非被權利要求所限定。
權利要求
1.一種封端的多異氰酸酯組合物，包含A)封端的多異氰酸酯，其是下列組分的反應產物i)由脂族和/或脂環族二異氰酸酯制備的多異氰酸酯，和ii)丙二酸二酯封端劑，包含至少90當量％丙二酸二異丙酯，以封端劑總當量數為基準計，以及B)單官能含活性氫化合物。
2.權利要求1的封端多異氰酸酯組合物，其中該組合物另外包含除芳烴以外的有機溶劑。
3.權利要求1的封端多異氰酸酯組合物，其中組分i)包含由脂族二異氰酸酯制備的含異氰脲酸酯基團的多異氰酸酯。
4.權利要求1的封端多異氰酸酯組合物，其中組分B)包含一元醇。
5.權利要求3的封端多異氰酸酯組合物，其中組分B)包含一元醇。
6.一種包含封端多異氰酸酯組合物和多羥基化合物的單組分涂料組合物，其中封端多異氰酸酯組合物包含A)封端的多異氰酸酯，其是下列組分的反應產物i)由脂族和/或脂環族二異氰酸酯制備的多異氰酸酯，和ii)丙二酸二酯封端劑，包含至少90當量％丙二酸二異丙酯，以封端劑總當量數為基準計，以及B)單官能含活性氫化合物。
7.權利要求6的單組分涂料組合物，其中該組合物另外包含除芳烴以外的有機溶劑。
8.權利要求6的單組分涂料組合物，其中組分i)包含由脂族二異氰酸酯制備的含異氰脲酸酯基團的多異氰酸酯。
9.權利要求6的單組分涂料組合物，其中組分B)包含一元醇。
10.權利要求8的單組分涂料組合物，其中組分B)包含一元醇。
全文摘要
本發明涉及一種封端的多異氰酸酯組合物，包含A)封端的多異氰酸酯，其是下列組分的反應產物i)由脂族和/或脂環族二異氰酸酯制備的多異氰酸酯，和ii)丙二酸二酯封端劑，包含至少90當量％，以封端劑總當量數為基準計，丙二酸二異丙酯，以及B)單官能含活性氫化合物。本發明還涉及包含此類封端多異氰酸酯組合物和多羥基化合物的單組分涂料組合物。
文檔編號C09D175/04GK1880394SQ20061008872
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年6月3日
發明者片村廣一, 巖中利浩, 重森友和, 田華尚文 申請人:拜爾材料科學股份公司