[发明专利]含羟基和二聚异氰酸酯基的加聚物、它们的制备方法及应用

说明书

本发明涉及含有羟基和二聚异氰酸酯(uretdione)基的加聚物，它们的制备方法，它们在制备不含消去产物且交联后形成耐光、耐候的高光泽涂膜的高反应活性聚氨酯(PUR)粉末涂料中的应用，以及由此制得的粉末涂料。

DE-C30 30 572提供了一种含二聚异氰酸酯基的加聚物的制备方法及由此制得的产物，它们是3-异氰酸基甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(又称为异佛尔酮二异氰酸酯，或简写为IPDI)的不含异氰脲酸酯的二聚体(uretdione．UD)(该化合物可根据DE-C30 30 513或DE-C37 39 549的方法制备)与二醇以及根据需要使用的一元醇或一元胺的反应产物。该反应可以本体形式也可以在适当的溶剂存在下进行。实际上，到目前为止具有经济意义并可销售量生产的这一类交联剂仅限制在大约60℃、温和条件下于适当的溶剂中进行合成，从而避免在合成过程中由热导致的开环反应。由于反应体系的粘度随着交联剂分子量的增加而增加至很高；根据DE-C30 30 572，通过升高温度来控制粘度是一种有限的方法，因此利用本体的方法来制备还只限于实验室规模。

DE-C30 30 572的实施例也说明了这种限制的存在：这种限制为分子量低于3000，或对于游离NCO含量为17％(重量)、NCO总含量为37．8％(重量)的二聚异氰酸酯级化合物，二聚异氰酸酯与二醇的摩尔比为5∶4。如果异佛尔酮二异氰酸酯二聚体的NCO总含量不变而游离NCO含量增加，即同时降低了低聚度和所用二聚异氰酸酯的分子量，随之相应地降低了含二聚异氰酸酯基的加聚产物的分子量。由于上述原因，制备含有二聚异氰酸酯基的高分子置加聚产物以及用它们作为交联剂制备PUR粉末涂料几乎没有意义，这一观点在DE-C30 30 539及DE-C30 30 588中也有所反映。

在DE-C30 30 539中要求保护的分子量为550至4300，优选1500至2000，二聚异氰酸酯与二醇的摩尔比为2∶1至6∶5，优选3∶2至5∶4。

在DE-C30 30 588中要求保护的分子量与上述相似，即500至4000，优选1450至2800，二聚异氰酸酯与二醇的摩尔比类似于DE-C30 30 539。

DE-C30 30 539和DE-C30 30 588所提供的不含消去产物的PUR粉末涂料的致命缺点是限制了与含有羟基的聚合物结合的可能性。第一，在DE-C30 30 539中，需要大于或等于3．4至小于或等于7、优选3．7至4．5的官能度。为了达到高交联密度而得到高质量的PUR粉末涂料，需要补偿交联剂的链终止组分。第二，在DE-C30 30 588中需要考虑交联剂中的游离NCO的含量，使含有羟基的聚合物的官能度尽量与游离NCO的含量相匹配，从而避免在挤出过程中凝胶化，因而抑制涂料质量的降低。需要将羧基官能度限制在大于或等于2．2至小于或等于3．5，优选2．5至3．4。为了使树脂及固化剂互相协调适应，复杂的调研过去是现在仍然是必要的。

在DE-C30 30 572中，含有二聚异氰酸酯基和端羟基的加聚产物在一个实施例中有所描述并要求保护。范围对应于上面所特指的加聚产物。但由于端羟基加聚产物与其它交联剂相比无经济价值，因此这一类加聚物在PUR粉末涂料应用中至今未得到重视；参见DE-C30 30 572中实施例5与其它实施例的比较。数字本身就说明问题。上述这些和化学原因，即游离羟基与在合成中二聚异氰酸酯分解产生的NCO基的不受控制的加聚反应，是这种交联剂没有得到重视的充分理由。

因此本发明的目的是发现含有羟基、二聚异氰酸酯基的加聚产物，从而用这些交联剂制备不含消去产物的PUR粉末涂料。本发明也涉及由此制得的不再具有上述先有技术的缺陷的PUR粉末涂料。

已令人惊奇地发现，通过下面I与II反应可以得到具有高分子量、含有羟基和二聚异氰酸酯基的加聚产物：I．40到85％(重量)异佛尔酮二异氰酸酯的二聚体，II．60到15％(重量)二醇和／或扩链剂。带有端羟基的加聚产物的官能度为2，分子量为4500至10000，优选5500至7000，反应可以在溶剂中进行，或特别是在无溶剂条件下进行。

更令人惊奇的是这些分子量大于4500的加聚产物可与含有羟基的聚合物一起配制，得到PUR粉末涂料，作为一种特别令人惊奇的性质，这种PUR粉末涂料具有增大的反应活性并导致对于PUR粉末涂料来说极好的光泽。

因此，根据权利要求1，本发明涉及由异佛尔酮二异氰酸酯二聚体和二醇和／或扩链剂制得的含有羟基和二聚异氰酸酯基的加聚物。