[发明专利]异氰酸酯‑官能的环状碳酸酯

说明书

本发明涉及用于制备含有异氰酸酯基团和环状碳酸酯结构的化合物的方法，涉及通过该方法可获得的产物和涉及包含含有异氰酸酯基团和环状碳酸酯结构的化合物的组合物。本发明进一步涉及由根据本发明的方法可获得的产物和本发明组合物在含有环状碳酸酯结构的聚氨酯的制备中，以及在可交联的粘合剂和用于清漆、密封剂和胶黏剂的原料的生产中作为起始组分的用途。

环状碳酸酯与胺反应来产生氨基甲酸酯基团早就是已知的（例如，US 3 072 613，US 3 084 140）。如果具有至少两个环状碳酸酯基团的化合物与多元胺结合，该反应可用于聚氨酯的形成。

用于制备在分子中具有多个环状碳酸酯基团的化合物的一种非常简单、常用的方法是使低分子量羟基-官能的环状碳酸酯与多异氰酸酯或异氰酸酯-官能的预聚物反应。

例如，WO 2006/010408描述了基于二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的直链聚氨酯预聚物与4-(羟基甲基)-1,3-二氧戊环-2-酮（碳酸甘油酯）的不含异氰酸酯的反应产物，即使在室温下其也可以与带有至少两个伯氨基或仲氨基基团的化合物交联。这种双组分粘合剂找到作为胶黏剂和密封剂，尤其是作为用于复合膜的层合胶黏剂的用途。

由WO 2008/125419提供了以羟基-官能的环状碳酸酯嵌段的多异氰酸酯（例如，1,6-二异氰酸根合己烷（六亚甲基二异氰酸酯，HDI）的聚异氰脲酸酯多异氰酸酯与碳酸甘油酯的反应产物）。溶解在特定的缩醛（例如，特别是1,1,2,2-二甲氧基乙烷）中的这种碳酸甘油酯/多异氰酸酯加合物与聚醚多元胺或聚酰胺-胺即使在室温下也同样会固化来产生高光学质量的清漆膜。

带有环状碳酸酯基团的化合物还可以与羟基-官能的共反应剂结合。虽然环状碳酸酯基团的胺固化即使在低温下也会以足够快的速度进行，然而，在这种情况下，交联仅在升高的温度下（通常在烘烤条件下），和在特定的催化剂存在下发生。

例如，EP-A 0 911 352描述了在室温下储存-稳定的单组分体系，其由多元醇、HDI和/或1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷（异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI）的聚异氰脲酸酯多异氰酸酯与5-(羟基甲基)-5-乙基-1,3-二噁烷-2-酮（TMP碳酸酯）的反应产物作为交联剂成分和作为固化催化剂的特定的金属羧酸盐所组成，其可以在没有去除挥发性化合物的情况下在升高的温度下烘烤以得到硬性耐溶剂涂料。

从EP-A 0 703 230还可以得知使用TMP碳酸酯由二异氰酸酯或多异氰酸酯制备含有1,3-二噁烷-2-酮基团的低聚氨酯，以及其在可热固化的涂料体系中作为多元醇的交联剂的用途。

如今，基于羟基-官能的环状碳酸酯的反应性体系是已知的，其是指这种单元与相对低分子量的低聚多异氰酸酯或者与相对高分子量的异氰酸酯预聚物的反应产物，尽管这些通常是直链结构的。高分子量的且同时具有高官能度的多异氰酸酯组分至今还未被描述作为羟基-官能的环碳酸酯的共反应剂。然而，高分子量的线性聚合的聚环碳酸酯聚氨酯作为粘合剂成分应该特别令人感兴趣，因为它们应该与具有良好的商业可获得性的低分子量多元胺结合反应，作为例如用于环氧体系的交联剂以得到高度交联的、特别稳定的聚氨酯。

至今缺乏高官能度的聚合的聚环碳酸酯聚氨酯的主要原因是高分子量的支化多元醇的贫单体NCO预聚物由于在与二异氰酸酯的预聚合反应的过程中不可避免地引发交联反应和与之相关的分子量增加而凝胶化，或至少具有极高的粘度，这使得它们不可用于作为与羟基-官能的环状碳酸酯反应的单元。

因此，通过本发明所解决的问题是提供制备用于具有环状碳酸酯结构，且适合作为用于清漆和涂料的粘合剂的聚氨酯的合成的形成组分的方法。通过根据本发明的方法可获得的形成组分应该允许以可靠和可再生的方式由任何期望的多元醇（因此也包括，例如，高度支化的聚合多元醇）来制备含有环状碳酸酯结构的聚氨酯。

依照本发明，可以通过用于制备含有异氰酸酯基团和环状碳酸酯结构的化合物的方法，通过使至少以下A)具有脂族地、环脂族地、芳脂族地和/或芳族地键合的异氰酸酯基团的单体二异氰酸酯与B)羟基-官能的环状碳酸酯反应来实现该目的，其特征在于以至少8 : 1的异氰酸酯基团与羟基基团的当量比使组分A)与组分B)反应。