[发明专利]含有脲二酮基团、能够低温固化且含有季铵卤化物的聚氨酯组合物

说明书

技术领域

本发明涉及含有脲二酮基团、能够在低烘烤温度下固化的聚氨酯组合物，涉及制备这种聚氨酯组合物的方法，以及它们用于制备塑料尤其是涂料和粘合剂的用途。

背景技术

外封闭或内封闭多异氰酸酯是可热交联聚氨酯(PU)涂料和粘合剂组合物的有价值的交联剂。

例如，DE-OS 2735497描述了具有突出的气候稳定性和热稳定性的PU涂料。制备方法记载在DE-OS 2712931中的交联剂是由含异氰酸脲酯基团的ε-己内酰胺封闭异佛尔酮二异氰酸酯组成的。含有氨基甲酸酯、缩二脲或脲基的多异氰酸酯也是已知的，其异氰酸酯基团同样是封闭的。

这些外封闭体系的缺点在于封闭剂在热交联反应过程的消除。因此，由于封闭剂可以释放到环境中，从经济和工作环境卫生的角度考虑，有必要采取特殊手段以清除废气和/或回收封闭剂。然而，交联剂活性低。要求高于170℃的固化温度。

DE-OS 3030539和DE-OS 3030572描述了制备含有脲二酮基团的加聚化合物的方法，其异氰酸酯端基采用一元醇或一元胺进行不可逆封闭。尤其的缺点是交联剂的链终止成分，它导致PU涂层的网络密度偏低，从而削弱了耐溶剂性。

EP669353的主题是羟基终端的含有脲二酮基团的加聚化合物。由于其二官能度，它们显示出提高的耐溶剂性。基于这些含有脲二酮基团的多异氰酸酯的组合物具有在固化反应过程中不散发任何挥发性化合物的特点。然而，烘烤温度为不低于180℃的高温。

EP803524描述了将脒用作PU涂料组合物的催化剂。虽然这些催化剂不会引起固化温度的降低，但它们表现出严重的泛黄现象，这通常是涂料领域所不希望的。泛黄的原因被认为是由于脒中的反应性氮原子。它们能够与大气中的氧反应形成N-氧化物，这正是变色的原因。

EP803524也提到了如今用于该目的的其它催化剂，但没有显示出对固化温度的任何特殊影响。这种催化剂包括聚氨酯化学领域已知的有机金属催化剂，如二丁基锡二月硅酸酯(DBTL)；或叔胺，如1，4-二氮杂二环[2，2，2]辛烷。

WO00/34355要求保护基于乙酰丙酮酸金属盐，例如，乙酰丙酮锌的催化剂。实际上，这种催化剂能够降低含有脲二酮基团的聚氨酯粉末涂料组合物的固化温度，但它们的反应产物主要是脲基甲酸酯(M.Gedan-Smolka，F.Lehmann，D.Lehmann“New catalysts for the lowtemperature curing of uredione powder coatings”InternationalWaterborne，High solids and Powder Coatings Symposium，NewOrleans，February 21-23，2001)。脲基甲酸酯是1摩尔醇与2摩尔异氰酸酯的反应产物，但是在传统聚氨酯化学中，1摩尔醇与1摩尔异氰酸酯反应。因此，作为不希望的脲基甲酸酯形式的结果，在技术和经济上都有价值的异氰酸酯基团遭到破坏。

发明内容

固此，本发明的一个目的是找到含有脲二酮基团的高反应性聚氨酯组合物，这些组合物甚至能够在非常低的温度下固化，尤其适于制备塑料和高光泽或无光、光稳定性和气候稳定性、高反应性涂料和粘合剂组合物。

令人惊奇的是，已经发现特定催化剂极大促进了脲二酮基团的解封闭(Rückspaltung)，以至于当使用含有脲二酮基团的固化剂时，可以实现聚氨酯组合物的固化温度的显著降低。

传统的含有脲二酮基团的聚氨酯组合物仅能够在180℃或更高温度、在常规条件(DBTL催化作用)下固化。借助于本发明的低温固化聚氨酯组合物，以100-160℃的固化温度，不仅可以节省能源和(固化)时间，而且可以涂覆或粘合许多温敏基材，其在180℃下将产生不希望的泛黄、降解和/或变脆现象。除金属、玻璃、木材、皮革、塑料和MDF板之外，也适用于某些铝底材。在使用铝底材的情况下，过高的温度荷载有时会导致不希望的晶体结构的改变。

本发明提供了含有脲二酮基团的高反应性聚氨酯组合物，其主要包括：

A)基于芳族、脂族、(环)脂族或环脂族多异氰酸酯和含有羟基的化合物的至少一种含有脲二酮基团的固化剂，其具有低于5wt％的游离NCO含量和1-35wt％的脲二酮含量，

B)任选地，羟值为20-500mg KOH/g的含有羟基的聚合物，