[发明专利]由含水或水溶性聚氨酯组成的单组分聚氨酯体系

说明书

本发明涉及基于水溶性聚氨酯或其水溶液的新的单组分聚氨酯体系，它们的制备方法和它们的用途。

基于聚氨酯分散体的含水粘合剂是长期已知的现有技术并且描述于例如Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 第4版, 第E 20卷, 第1659页(1987), J.W. Rosthauser, K. Nachtkamp，Advances in Urethane Science and Technology, K.C. Frisch和D. Klempner, 编辑, 第10卷, 第121-162页(1987)或者D. Dietrich, K. Uhlig，Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 第A 21卷, 第677页(1992)中。

在此，氨基醇是通常描述的构造组分(Aufbaukomponent)。例如DE-A 4237965描述了通过二或多异氰酸酯、包含二聚物二醇的疏水性多元醇和亲水化化合物反应获得的聚氨酯分散体。实施例中描述了具有25－40重量%的相对低固含量的分散体，但发明必需的包含二聚物二醇的疏水性二醇的使用显著限制了这类产品的可变性。分散之前视需要可能的和描述的异氰酸酯官能中间体与氨基醇反应不是发明的必要部分，因为也可以使用三元醇，或者直接分散和与水反应也是可能的。

DE-A 4337961描述了包含可水稀释的聚氨酯树脂的含水漆料，其可通过多异氰酸酯，亲水化组分，任选的聚酯多元醇或聚醚多元醇和任选的低分子量多元醇反应得到具有18－70 mg KOH/g酸值的异氰酸酯官能预聚物而制备，其中在另外的步骤中一些异氰酸酯基团与封端剂反应，任选加入另外的多异氰酸酯，并且然后与具有至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的化合物进行反应。由此得到在烘干条件下(在实施例中在160℃)自交联的聚氨酯分散体，即是说用于烘漆，特别用于在汽车涂漆中烘干中涂漆的其中羟基和封闭的异氰酸酯基团存在于一个分子中、具有相对低的固含量(实施例中37－42重量%)的分散体。由于引入的氨基醇的低数量，脲基含量、相对于羟基的官能度和羟基含量只能低。

DE-A 10214028描述了用于汽车涂漆中的可水稀释中涂漆组合物的聚氨酯，该聚氨酯具有大于50重量%的固含量，并且在高于140℃的烘干条件下符合关于抗碎石冲击性的要求并且具有过烘焙稳定性。描述了用包含中和的二羟甲基丙酸作为亲水化试剂的可水分散聚氨酯不能实现如此高的固含量。根据发明的具有至少两个游离羟基的可水稀释聚氨酯通过链烷醇胺与NCO化合物反应得到羟基官能中间体，随后将环状羧酸酐加成到羟基上形成酯键而获得。聚氨酯分散所需的羧基或羧酸盐基团因此通过酸酐引入聚合物。通过酐的这类酸化导致亲水化化合物通过半酯键引入。已知这类结构对水解敏感，并且因此该分散体仅有非常有限的储存寿命。在实施例中，获得具有43－45重量%固含量的聚氨酯分散体。以该方式不能实现高官能度或高羟基含量，因为一些羟基通过与酸酐反应消耗。

DE-A 10147546描述了有机溶解的自交联聚氨酯，该聚氨酯通过特殊的脂族-芳族聚酯、部分封闭的多异氰酸酯和具有至少两个异氰酸酯反应性基团的化合物例如氨基醇反应获得，描述了该聚氨酯当用作底漆时具有有利的性能并且具有好的CAB相容性。该聚氨酯溶于相对大量的有机溶剂中并且因此不再符合现今关于减少排放的要求。

DE-A 19849207描述了用于配制引入含水涂覆剂用的颜料糊剂的包含可水稀释的聚氨酯脲糊剂树脂和聚醚多元醇的可水稀释粘合剂组合物。所述的可水稀释聚氨酯脲糊剂树脂是多元醇、亲水化组分、多异氰酸酯和羟胺的反应产物，并且进一步包含另外的聚醚多元醇组分。合适的羟基官能单胺是具有伯氨基的胺和具有仲氨基的胺。根据该公开内容，优选由其获得包含有机溶剂并且具有至多50重量%，优选至多42重量%固含量的聚氨酯分散体。实施例中制备的聚氨酯分散体具有30－35重量%的固含量以及约6重量%的NMP含量。因此这些产品不再满足当今关于溶剂含量和高固含量的要求；另外，聚醚多元醇的强制性使用限制了其中耐光性和气候稳定性为次要重要程度的可能应用。

尽管涉及含水聚氨酯分散体的现有技术非常广泛，但仍然对改进的含水产品有极大的要求。特别需要低排放至零排放、高固含量、高加工可靠性和对外部影响例如对波动水平的大气湿度或低储存温度的鲁棒性、无缺陷实现的高层厚度、水解稳定性、优良的膜机械性能和通常另外的高交联密度或高官能度。