[发明专利]含有吡唑封端的异氰酸酯基的低溶剂或无溶剂交联剂分散体

说明书

本申请是申请人于2007年5月30日提交的、申请号为200710109808.3的、发明名称为“含有吡唑封端的异氰酸酯基的低溶剂或无溶剂交联剂分散体”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(a)-(d)要求于2006年5月31日提交的德国专利申请第102006025313.2号的优先权。

发明背景

本发明涉及含有吡唑封端的异氰酸酯基的水性、无溶剂或低溶剂、储存稳定的PU交联剂分散体的制备，还涉及由这些分散体制备的涂料组合物以及它们在涂料中的应用。

近年来，随着对油漆施涂过程中溶剂释放的日益严格的排放指示，水性油漆和涂料组合物的使用急剧增加。尽管对于许多施涂领域，目前已经可得到水性油漆体系，但是这些体系通常在耐溶剂和耐化学性、弹性和机械耐久性方面不能得到常规溶剂型油漆的高品质。

即使是基于水性聚氨酯分散体的水性油漆体系，通常仍含有相当多的溶剂。完全消除这些溶剂通常对于聚氨酯分散体来说是不可能的，因为通过预聚物制备这类分散体通常必须使用溶剂，或者通常需要向分散体中加入所谓的助溶剂(聚结剂)，以实现最低成膜温度的降低。助溶剂确保当由涂料组合物形成膜(即使在室温或低于室温)时，所形成的涂层的硬度足够高。另外，在无溶剂的情况下，聚氨酯分散体和油漆制剂通常缺乏储存稳定性。

溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)特别广泛地用于水性分散体和油漆领域。例如，EP-A 0942023中描述了含有二甲基吡唑封端的异氰酸酯基的羧酸-亲水化的多异氰酸酯交联剂分散体含有NMP作为助溶剂。

由于粘度增加，通过消除溶剂对EP-A 0942023中描述的二甲基吡唑封端的多异氰酸酯交联剂进行无助溶剂制备是不可能实现的。

WO 1997012924中描述的含有吡唑封端的异氰酸酯基的非离子亲水化的多异氰酸酯交联剂分散体含有约7％的丁二醇作为助溶剂。丁二醇类似于NMP，其显著特点是沸点相当高。除去丁二醇以制备无溶剂型分散体是不可能的。

DE 19914885描述了用于制备玻璃纤维胶液(sizes)的含有二甲基吡唑封端的异氰酸酯基的聚氨酯分散体。使用有机溶剂制备这些分散体，有机溶剂在分散在水中后，通过蒸馏从分散体中除去。实施例1描述使用浓度为62重量％的丙酮溶液的制备。使用在预聚物中占30％至90％的分子量至少为350克/摩尔的多元醇组分构成这些分散体。由于所描述的分散体软链段的比例很高，所以不能用作高值涂料组合物的交联剂组分，因为这些油漆不能达到足够的硬度。

DE 3613492描述了制备无助溶剂的聚氨酯-聚脲分散体的丙酮法。在浓度为20-50重量％的挥发性有机溶剂(例如，丙酮)的溶液中制备预聚物，该预聚物在此情况中是不封端的，然后分散在水中，通过蒸馏除去溶剂。

在EP-A 0942023的方法中，用如DE 19914885所述的50重量％或62重量％的丙酮替代NMP，得到不能稳定储存的二甲基吡唑封端的多异氰酸酯交联剂。

因此，本发明的目的是提供具有吡唑封端的异氰酸酯基的储存稳定的聚氨酯分散体，该分散体可按照与EP-A 0942023中所述类似的方法获得，但是它是无溶剂或低溶剂的，尤其是不含NMP或丁二醇。而且，由这些分散体生产的涂料应该具有良好的膜光学性质，良好的耐化学性和超过80秒的摆锤硬度。

发明概述

目前已经发现可通过特定的制备方法实现上述目的。本发明提供一种制备封端的(blocked)聚氨酯预聚物的分散体的方法，包括：

I)通过使a)与b)、c)、d)和e)反应制备封端的聚氨酯预聚物：

a)100当量％的至少一种多异氰酸酯，

b)以异氰酸酯-活性基团为基准计，50-90当量％的可热消除的封端剂，

c)以异氰酸酯-活性基团为基准计，5-45当量％的作为亲水剂的一羟基羧酸，

d)以异氰酸酯-活性基团为基准计，0-25当量％的作为亲水剂的多羟基羧酸，

e)以异氰酸酯-活性基团为基准计，0-15当量％的增链剂组分，该组分以异氰酸酯-活性基团为基准至少是二官能或多官能的，分子量为32-350克/摩尔，

其中，

i)使用对NCO基呈惰性且沸点低于120℃(在1013毫巴下)的(部分)水混溶性有机溶剂进行步骤I)，和

ii)组分a)-e)和有机溶剂的用量使得完全反应后反应溶液中聚氨酯预聚物的含量为70重量％至98重量％，