[发明专利]低表面能多异氰酸酯及其在单组分或双组分涂料组合物中的应用

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及通过使某种多异氰酸酯加合物与含羟基和硅氧烷基的化合物反应制备的含氨基甲酸酯基和硅氧烷基的低表面能多异氰酸酯，以及该多异氰酸酯在单组分和双组分涂料组合物中的应用。

相关技术说明

含有以下组分的聚氨酯涂料组合物是众所周知的：封端或未封端形式的多异氰酸酯组分；异氰酸酯-活性组分，通常是高分子量多元醇。

尽管由这些组合物制备的涂料具有许多有价值的性质，但是特别需要改进的一种性质是表面性质。配制能够获得与含有表面缺陷(缩孔等)的涂层相反具有平滑表面的涂层的涂料组合物是困难的。

据信这些困难与双组分涂料组合物的高表面张力有关。由高表面张力引起的另一个问题是难以清洗涂层。无论这类涂层可能应用何种领域，它们非常有可能遭受污染、涂鸦等。

美国专利5,541,281、5,574,122、5,576,411、5,646,227、5,691,439和5,747,629中揭示了为了降低多异氰酸酯的表面张力和得到的聚氨酯涂层的表面能，通过脲基甲酸酯基向多异氰酸酯中引入氟或硅氧烷基团。这些专利中揭示的多异氰酸酯的一个缺点是它们是通过使过量的单体二异氰酸酯与含氟或硅氧烷基团的化合物反应而制备的。在反应终止后，必须用昂贵的薄膜蒸馏法除去未反应的单体二异氰酸酯。

依据同时待审的申请美国序列号11/096,590和11/097,438，可以通过使用多异氰酸酯加合物替代单体二异氰酸酯制备含脲基甲酸酯基以及硅氧烷基或氟的低表面能多异氰酸酯来克服这些困难。这两篇同时待审的申请和之前描述的专利都揭示了必须使多异氰酸酯混合物含有的脲基甲酸酯基多于氨基甲酸酯基，以避免得到混浊或含有凝胶颗粒的多异氰酸酯混合物，并且避免由这些多异氰酸酯混合物得到外观模糊的涂层。

因此，本发明的一个目的是提供含有氨基甲酸酯基和硅氧烷基的低表面能多异氰酸酯，该多异氰酸酯可作为澄清溶液得到，并且可用于制备透明涂层。本发明的另一个目的是提供表面张力降低的多异氰酸酯，因此该多异氰酸酯适合生产表面能降低的涂层，该涂层具有改善的表面和改善的可清洁性，并且还具有已知聚氨酯涂料的其它有价值的性质。本发明的最后一个目的是提供能达到上述目的可通过不大复杂的氨基甲酸酯化方法制备的多异氰酸酯。

令人惊奇地是，可使用本发明的由下文所述的多异氰酸酯加合物制备的含氨基甲酸酯基和硅氧烷基团的多异氰酸酯混合物达到这些目的。

发明概述

本发明涉及一种多异氰酸酯混合物，该多异氰酸酯混合物具有以下特征：

i)单体二异氰酸酯的含量小于3重量％，

ii)以氨基甲酸酯基和脲基甲酸酯基的总当量为基准计，氨基甲酸酯基的含量大于50当量％，

iii)硅氧烷基团(以SiO计算，分子量44)的含量为0.002-50重量％，

上述百分含量都是基于多异氰酸酯混合物的固体含量，其中硅氧烷基团是通过使a)与b)反应形成氨基甲酸酯基而引入的：

a)来自由具有至少一个脂环基的单体二异氰酸酯制备的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯加合物的异氰酸酯基，

b)含有一个或多个直接与碳原子相连的羟基和一个或多个硅氧烷基的化合物。

本发明还涉及任选地以封端形式的该多异氰酸酯混合物作为异氰酸酯组分在单组分或双组分涂料组合物中的应用。

发明详述

依据本发明，所述多异氰酸酯混合物是用由具有至少一个脂环基的单体二异氰酸酯制备的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯加合物制备的多异氰酸酯混合物。这些含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯按照DE-PS 2,616,416、EP-OS 3,765、EP-OS 10,589、EP-OS 47,452和US-PS 4,288,586所述制备。所述含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯加合物的平均NCO官能度优选为3-4.5，更优选为3-4，NCO含量优选为5-30重量％，更优选为10-25重量％，最优选为15-25重量％。