[发明专利]具有改善的干燥性能的离子亲水化多异氰酸酯

说明书

本发明涉及多异氰酸酯混合物，其包含具有脂族和/或脂环族键合的异氰酸酯基团的多异氰酸酯组分A）和具有芳脂族和/或芳族键合的异氰酸酯基团的多异氰酸酯组分B），其特征在于多异氰酸酯组分A）包含至少0.85重量%的化学键合形式的磺酸根基团（以SO₃计算；摩尔量=80 g/mol），并且多异氰酸酯组分B）的比例为组分A）和B）的总量的7至43重量%。本发明还涉及其用途以及包含该多异氰酸酯混合物的涂料组合物和涂布有这些涂料组合物的基底。

本发明涉及多异氰酸酯混合物及其用于生产聚氨酯塑料的用途。本发明还涉及包含至少一种这样的多异氰酸酯混合物的涂料组合物以及涂布有这些涂料组合物的基底。

现在牢固地建立了作为溶剂型涂料组合物的生态友好替代品用于各种应用领域的水性涂料体系。在这种情况下，亲水改性的多异氰酸酯作为在质量上高价值的水性涂料的原材料起到特别的作用，因为作为水分散性交联剂组分，它们使得能够配制水性双组分聚氨酯（2K-PUR）涂料。

水性2K-PUR涂料在机械和化学品耐受性方面显然可与溶剂型涂料材料相比，有时甚至更好。它们的主要缺点是它们明显较慢的干燥行为，这阻碍了其在市场中（特别是在木材和家具涂料材料中）的进一步渗透。在溶剂型2K-PUR体系的领域中，常常依赖于芳族或混合的芳族/脂族多异氰酸酯交联剂来加速干燥。在通过使用具有芳族异氰酸酯基团的高反应性多异氰酸酯来缩短水性2K-PUR涂料的干燥时间方面也不乏尝试。

例如，EP-A 0 645 410描述了包含通过与单官能聚环氧乙烷聚醚的反应进行亲水改性的氨基甲酸酯基团的基于2,4-和/或2,6-二异氰酸根合甲苯（甲苯二异氰酸酯，TDI）的多异氰酸酯及其作为水性2K-PUR涂料的交联剂组分的用途。使用这些纯芳族多异氰酸酯配制的水性涂料体系表现出木材和家具涂料所需的快速干燥，但是与常规市售水性基料的相容性不足，这是它们通常仅能产生非常黯淡的清漆膜的原因。此外，该公开文献中描述的多异氰酸酯交联剂包含大量的亲水性聚醚多元醇，这导致了涂层的永久亲水性，同时降低了硬度。

为了改善相容性，EP-A 0 680 983提出在与聚环氧乙烷聚醚醇的反应中使用包含TDI和1,6-二异氰酸根合己烷（六亚甲基二异氰酸酯，HDI）这两者的多异氰酸酯或多异氰酸酯混合物来替代纯芳族TDI多异氰酸酯。但是，这些混合的脂族-芳族非离子亲水化交联剂也不能克服与足够的乳化性所需的高聚醚含量相关联的缺点，这是这些产品也未能在市场上占据主导地位的原因。

CN 105949436的主题是通过使TDI/HDI混合物与聚乙二醇反应、将反应混合物催化三聚化并随后与二羟甲基丙酸和二甲基乙醇胺反应来制备亲水性HDI/TDI混合多异氰酸酯。以这种方式，获得了具有高异氰酸酯含量的无溶剂、相对低粘度的产物，然而该产物在单体方面并不低，并且由于固有存在的羧酸铵基团的已知催化效应而具有完全不足的储存稳定性。

US 5 652 300描述了更快干燥的水分散性多异氰酸酯，其通过使特定的多异氰酸酯混合物与非离子亲水性表面活性物质（例如甲氧基聚乙二醇）以及任选的附加疏水性NCO反应性脂族化合物或脂肪酸酯衍生物反应来制备，所述多异氰酸酯混合物由二醇改性的HDI多异氰酸酯和基于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）或TDI的聚异氰脲酸酯多异氰酸酯组成。这些产品也表现出由亲水性聚醚醇所导致的永久亲水性的主要缺点，永久亲水性的形式为所获得的涂层仅具有低耐水性和相对较低的硬度。

为了避免这一主要缺点，近年来已经开发了水乳化性多异氰酸酯，其通过并入离子基团（尤其是磺酸根基团）来亲水改性。

根据WO 2001/88006的教导，可以通过使脂族、脂环族、芳族或芳脂族多异氰酸酯与2-(环己基氨基)乙磺酸（CHES）或3-(环己基氨基)丙磺酸（CAPS）反应获得亲水化多异氰酸酯，其作为水性涂料体系中的交联剂，导致产生具有高硬度和优异的溶剂耐受性和化学品耐受性的涂层。这些离子亲水化多异氰酸酯在乳化之前可以任选与其它非亲水性多异氰酸酯混合，其中该混合物的磺酸根改性部分起到乳化剂的作用，即使对于随后混入的疏水性多异氰酸酯也如此。