DE102004034303A1 - Functionalized, aqueous resins - Google Patents
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Abstract
Wässrige, funktionalisierte Harzdispersionen durch Umsetzung oder anteilige Umsetzung von DOLLAR A A) Hydroxygruppen-haltigen Keton-, Keton/Aldehyd-, Harnstoff/Aldehyd-Harzen oder deren hydrierten Folgeprodukten und DOLLAR A B) mindestens einem modifizierten Isocyanat und/oder Polyisocyanat mit mindestens einer freien NCO-Gruppe, erhältlich durch Umsetzung mindestens eines Isocyanats und/oder Polyisocyanats mit Verbindungen, die zusätzlich zu hydrophilen oder potentiell hydrophilen Gruppen mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Funktion aufweisen sowie mindestens eine hydrophile Gruppe und/oder eine potentiell hydrophile Gruppe besitzen, DOLLAR A C) sowie mindestens einer Verbindung, die eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Funktion aufweist und zusätzliche funktionelle Gruppen besitzt, DOLLAR A und anschließender Vermengung des ggf. neutralisierten Harzes mit Wasser und ein Verfahren zu deren Herstellung.Aqueous, functionalized resin dispersions by reaction or proportionate reaction of DOLLAR AA) hydroxyl-containing ketone, ketone / aldehyde, urea / aldehyde resins or their hydrogenated derivatives and DOLLAR AB) at least one modified isocyanate and / or polyisocyanate with at least one free NCO Group obtainable by reacting at least one isocyanate and / or polyisocyanate with compounds which have at least one isocyanate-reactive function in addition to hydrophilic or potentially hydrophilic groups and at least one hydrophilic group and / or a potentially hydrophilic group, DOLLAR AC) and at least a compound which has an isocyanate-reactive function and has additional functional groups, DOLLAR A and subsequent mixing of the optionally neutralized resin with water and a process for their preparation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft funktionalisierte, wässrige Keton-, Keton/Aldehyd- oder Harnstoff/Aldehyd-Harzdispersionen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The The present invention relates to functionalized, aqueous ketone, Ketone / aldehyde or urea / aldehyde resin dispersions and a Process for their preparation.
Die Kondensation zu Keton-, Keton/Aldehyd- und Harnstoff/Aldehyd-Harzen ist bekannt (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1993, Vol. 23, S. 99–105). Solche Harze sind im allgemeinen wasserunlöslich.The Condensation to ketone, ketone / aldehyde and urea / aldehyde resins is known (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1993, Vol. 23, pp. 99-105). Such resins are generally water-insoluble.
In
der
In
der
Nach
Die
Die
Wasserdispergierbare
Kondensationsprodukte werden beschrieben in
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, funktionalisierte Keton-, Keton/Aldehyd- oder Harnstoff/Aldehyd-Harzdispersionen und ein Verfahren zu deren Herstellung zu entwickeln. Die Harzdispersionen sollen verseifungs- bzw. lagerstabil sein und die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.The The object of the invention was functionalized ketone, ketone / aldehyde or urea / aldehyde resin dispersions and a process for their To develop production. The resin dispersions should be saponified or be stable on storage and not the disadvantages described above exhibit.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird überraschend gemäß den Patentansprüchen gelöst, indem hydroxygruppenhaltige Keton-, Keton/Aldehyd-, Harnstoff/Aldehyd-Harze oder deren hydrierte Folgeprodukte mit hydrophil modifizierten (Poly)Isocyanaten umgesetzt werden und darüber hinaus funktionelle Gruppen in das Polymer eingebaut werden.The The object underlying the invention is surprisingly achieved according to the claims by hydroxyl-containing ketone, ketone / aldehyde, urea / aldehyde resins or their hydrogenated derivatives with hydrophilic modified (poly) isocyanates be implemented and above In addition, functional groups are incorporated into the polymer.
Nach Neutralisation und Wasserzugabe ergeben die so modifizierten erfindungsgemäßen Keton-, Keton/Aldehyd-, Harnstoff/Aldehyd-Harze stabile wässrige Lösungen, Verdünnungen und Dispersionen.To Neutralization and addition of water result in the thus modified inventive ketone, Ketone / aldehyde, urea / aldehyde resins stable aqueous solutions, dilutions and dispersions.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Systeme sind im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik bereits bekannten Systemen vollkommen verseifungsstabil und enthalten keinerlei störende Zusätze z. B. in Form von Emulgatoren, Schutzkolloiden oder Elektrolyten.The aqueous according to the invention Systems are already compared to those of the prior art known systems completely saponification-stable and contain no disturbing Additives z. B. in the form of emulsifiers, protective colloids or electrolytes.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind wässrige Harzdispersionen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung erhältlich durch Umsetzung oder anteilige Umsetzung von
- A) Hydroxygruppen-haltigen Keton-, Keton/Aldehyd-, Harnstoff/Aldehyd-Harzen oder deren hydrierten Folgeprodukten und
- B) mindestens einem modifizierten Isocyanat und/oder Polyisocyanat mit mindestens einer freien NCO-Gruppe, erhältlich durch Umsetzung mindestens eines Isocyanats und/oder Polyisocyanats mit Verbindungen, die zusätzlich zur hydrophilen oder potentiell hydrophilen Gruppe mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Funktion aufweisen sowie mindestens eine hydrophile Gruppe und/oder eine potentiell hydrophile Gruppe besitzen,
- C) sowie mindestens einer Verbindung, die eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähige Funktion aufweist und zusätzliche funktionelle Gruppen besitzt, und anschließender Vermengung des ggf. neutralisierten Harzes mit Wasser.
- A) hydroxyl-containing ketone, ketone / aldehyde, urea / aldehyde resins or their hydrogenated derivatives and
- B) at least one modified isocyanate and / or polyisocyanate having at least one free NCO group, obtainable by reacting at least one isocyanate and / or polyisocyanate with compounds which have at least one isocyanate-reactive function in addition to the hydrophilic or potentially hydrophilic group and at least one hydrophilic Have a group and / or a potentially hydrophilic group,
- C) and at least one compound which has an isocyanate-reactive function and has additional functional groups, and subsequent mixing of the optionally neutralized resin with water.
Als
Komponente A) geeignet sind alle Harze, die in
Die hydrophile Modifizierung kann außerdem mit bereits neutralisierten Verbindungen vorgenommen werden.The Hydrophilic modification can also be achieved with already neutralized Connections are made.
Hydroxycarbonsäuren wie beispielsweise Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure, Bis(hydroxyphenyl)-valeriansäure und/oder Hydroxypivalinsäure werden besonders bevorzugt, da sie neutralisiert mit flüchtigen Basen, wie z. B. Aminen, starke hydrophile Wirkung zeigen, nach Abdunsten der flüchtigen Base diese Wirkung jedoch stark zurückgeht, so dass z. B. Beschichtungen bei Feuchtigkeitseinwirkung nicht erweichen oder weiß anlaufen.Hydroxycarboxylic acids such as for example, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, bis (hydroxyphenyl) valeric acid and / or hydroxypivalic are particularly preferred because they are neutralized with volatile Bases, such as As amines, show strong hydrophilic effect, after Evaporation of the volatile Base this effect, however, decreases greatly, so that z. B. coatings Do not soften or start to whiten when exposed to moisture.
Dimethylolpropionsäure und 2-[(2-Aminoethyl)amino]-ethansulfonsäure werden außerdem besonders bevorzugt, da sie zwei hydrophobe Polyisocyanate (potentiell) hydrophil zu modifizieren vermögen.Dimethylolpropionic acid and 2 - [(2-aminoethyl) amino] -ethanesulfonic acid also becomes especially preferred because they are two hydrophobic polyisocyanates (potentially) hydrophilic to modify.
Geeignete
Polyisocyanate zur Herstellung von B) sind vorzugsweise di- bis
tetrafunktionelle Polyisocyanate mit einer unterhalb 800 g/mol liegenden Molmasse
mit aliphatisch, (cyclo)aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen
Isocyanatgruppen, wie sie im Bereich der Polyurethanlacke üblicherweise
eingesetzt werden, sowie auch Mischungen von diesen: 1-Isocyanato-3.3.5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan
(Isophorondiisocyanat; IPDI), Trimethylhexamethylendiisocyanat (TMDI), 1.6-Diisocyanatohexan
(HDI), Bis-(4- isocyanatohexyl)-methan
(H12 MDI), sowie weitere Polyisocyanate, die
in der
Ebenfalls geeignet sind aus den monomeren Polyisocyanaten erhältliche Oligomere, deren Gewinnung dem Stand der Technik entspricht und z.B. im Journal für Praktische Chemie 336 (1994), 185 – 200 bzw. Farbe und Lack 100, 5 (1994), 330 – 335 und der dort angegebenen Literatur beschrieben sind. Dabei handelt es sich um Polyisocyanate mit Biuret-, Uretdion- oder Isocyanuratstruktur, letztere erhältlich durch Cyclotrimerisierung der Monomeren. Weiter geeignet sind zudem Polyisocyanate als Produkte aus mehrwertigen Alkoholen und/oder aus Aminen mit monomeren Isocyanaten, wie z. B. das Produkt aus Trimethylolpropan und Isophorondiisocyanat.Also are suitable obtainable from the monomeric polyisocyanates Oligomers whose extraction corresponds to the prior art and e.g. in the journal for Practical Chemistry 336 (1994), 185-200 and paint and varnish 100, 5 (1994), 330-335 and the literature specified therein are described. It is polyisocyanates with biuret, uretdione or isocyanurate structure, the latter available by cyclotrimerization of the monomers. Also suitable are Polyisocyanates as products of polyhydric alcohols and / or from amines with monomeric isocyanates, such as. B. the product Trimethylolpropane and isophorone diisocyanate.
Außerdem kann eine nichtionogene Hydrophilierung z.B. über Polyether erfolgen, die z.B. mit oben genannten Polyisocyanaten und der Komponente A) umgesetzt werden können.In addition, can a non-ionic hydrophilization e.g. via polyether, the e.g. reacted with the above polyisocyanates and component A) can be.
Besonders bevorzugt ist ein hydrophil modifiziertes Polyisocyanat (B) aus Dimethylolpropionsäure und/oder 2-[(2-Aminoethyl)amino]-ethansulfonsäure oder deren Derivate und IPDI und/oder H12MDI und/oder HDI im Molverhältnis 1 : 2.Particularly preferred is a hydrophilically modified polyisocyanate (B) of dimethylolpropionic acid and / or 2 - [(2-aminoethyl) amino] ethanesulfonic acid or derivatives thereof and IPDI and / or H 12 MDI and / or HDI in a molar ratio of 1: 2.
Die
Einführung
der funktionellen Komponenten (C) kann durch Umsetzung eines (Poly)Isocyanats
und/oder Mischungen verschiedener (Poly)Isocyanate mit Verbindungen
mit mindestens einer gegenüber
Isocyanatgruppen reaktionsfähigen
Funktion, z. B. OH, NH sowie mit mindestens einer weiteren funktionellen
Gruppe in der Art erfolgen, dass zumindest eine NCO-Funktion erhalten
bleibt und anschließender
Umsetzung mit A) vor oder nach Umsetzung mit B). Die Herstellung
der Komponente C) kann aber auch in-situ während der Präaddukt-Herstellung
erfolgen. Als Komponente C) verwendet werden können prinzipiell aliphatische
oder aromatische Alkohole und/oder Amine oder aromatische heteroaromatische
Ringsysteme, die zusätzlich
zur NCO-reaktiven Gruppe eine weitere Funktionalität aufweisen.
Bevorzugte Beispiele für
derartige Verbindungen sind Dimethylaminopropylamin, Diethanolamin,
Pyrrolidon und/oder Hydroxypivalinsäure. Die Einführung ungesättigter Gruppierungen,
wie in
Die Umsetzung von A) mit B) und/oder C) kann in Substanz oder vorzugsweise in Gegenwart eines geeigneten Hilfslösemittels erfolgen. Bevorzugte Feststoffgehalte sind bei Verwendung eines Hilfslösemittels 50 bis 95 Masse-%, besonders bevorzugt 60 bis 80 Masse-%.The Reaction of A) with B) and / or C) may be carried out in bulk or preferably in the presence of a suitable auxiliary solvent. preferred Solid contents are when using an auxiliary solvent 50 to 95% by mass, more preferably 60 to 80% by mass.
Geeignete Hilfslösemittel sind entweder bevorzugt solche, die einen Siedepunkt unterhalb 100°C bei 1013 hPa besitzen und sich destillativ aus dem fertigen wässrigen System wieder vollständig bis auf einen Restgehalt von 0,5 Masse-% abtrennen und wiederverwenden lassen, wie z.B. Aceton, Methylethylketon oder Tetrahydrofuran, oder auch ggf. höhersiedende, die im wässrigen System verbleiben, wie z.B. Butylglykol, Butyldiglykol oder N-Methylpyrrolidon. Die unterhalb 100°C siedenden Hilfslösemittel sind daher bevorzugt, weil sie die Herstellung rein wässriger, lösemittelfreier und damit besonders umweltverträglicher Dispersionen ermöglichen. Die Verwendung der höhersiedenden Lösemittel – ggf. auch anteilig – oder Lösemittelgemische mit Siedepunkt oberhalb 100°C ist technisch möglich, aber nicht bevorzugt und nicht angestrebt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt gerade auch darin, dass auf organische Lösemittel in der fertigen wässrigen Harzdispersion völlig verzichtet werden kann und trotzdem feststoffreiche, stabile Dispersionen erhalten werden.suitable Auxiliary solvent are either preferred those having a boiling point below 100 ° C at 1013 hPa and distillative from the final aqueous System again completely up to a residual content of 0.5% by mass and reuse let, such as Acetone, methyl ethyl ketone or tetrahydrofuran, or possibly higher boiling, in the aqueous System remain, such as Butyl glycol, butyl diglycol or N-methylpyrrolidone. The below 100 ° C boiling auxiliary solvents are therefore preferred because they make the production of purely aqueous, solvent-free and thus especially environmentally friendly Allow dispersions. The use of higher boiling Solvents - if necessary also proportionally - or solvent mixtures with boiling point above 100 ° C is technically possible but not preferred and not desired. An advantage of the method according to the invention also lies in the fact that organic solvents in the final aqueous Resin dispersion completely can be dispensed with and yet solids-rich, stable dispersions to be obtained.
In einer bevorzugten Ausführungsform 1) wird als Komponente C) z.B. ein Addukt aus 1 mol Diisocyanat und 1 mol einer funktionellen NCO-reaktiven Komponente ggf. unter Verwendung eines geeigneten Lösemittels und eines geeigneten Katalysators hergestellt.In a preferred embodiment 1) is used as component C) e.g. an adduct of 1 mol of diisocyanate and 1 mol of a functional NCO-reactive component optionally under Use of a suitable solvent and a suitable catalyst.
Als Komponente B) kann z.B. ein Addukt aus 2 mol Diisocyanat und 1 mol Dimethylolpropionsäure und/oder 2-[(2-Aminoethyl)amino]-ethansulfonsäure oder deren Derivate ggf. unter Verwendung eines geeigneten Lösemittels und eines geeigneten Katalysators hergestellt werden.When Component B) may be e.g. an adduct of 2 moles of diisocyanate and 1 mole Dimethylolpropionic acid and / or 2 - [(2-aminoethyl) amino] -ethanesulfonic acid or derivatives thereof, if appropriate using a suitable solvent and suitable Catalyst can be produced.
Die separat hergestellten Produkte werden zu einer Lösung oder Schmelze der hydroxygruppenhaltigen Keton-, Keton-Aldehyd-, Harnstoff-Aldehyd- oder deren hydrierten Folgeprodukte (A) gegeben und zur Reaktion gebracht.The separately prepared products become a solution or melt of hydroxy-containing Ketone, ketone-aldehyde, urea-aldehyde or their hydrogenated Subsequent products (A) were added and reacted.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, 1 mol der Komponente A – bezogen auf Mn – mit 0,1 bis 10 mol, besonders 0,25 bis 5 mol der Komponente C) zur Reaktion zu bringen.It has proved to be advantageous to react 1 mol of component A, based on M n , with from 0.1 to 10 mol, in particular from 0.25 to 5 mol, of component C).
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, 1 mol des Umsetzungsproduktes aus Komponente A und C – bezogen auf Mn – mit 0,1 bis 1,0 mol, bevorzugt 0,3 bis 0,75 mol mit der Komponente B zur Reaktion zu bringen.It has proved to be advantageous to react 1 mol of the reaction product of components A and C with respect to M n with 0.1 to 1.0 mol, preferably 0.3 to 0.75 mol, with component B.
Je nach Reaktivität der Komponenten zueinander wird die Temperatur der Umsetzung gewählt. Es haben sich bei allen Reaktionsschritten Temperaturen zwischen 30 und 245°C, bevorzugt zwischen 50 und 140°C bewährt.ever after reactivity the components of each other, the temperature of the reaction is selected. It have temperatures between 30 and 245 ° C, preferably between 50 and 140 ° C proven.
Falls notwendig kann zunächst mit einem geeigneten Neutralisationsmittel neutralisiert werden und dann das neutralisierte Umsetzungsprodukt in Wasser dispergiert werden. Alternativ kann direkt in einem Wasser/Neutralisationsmittel-Gemisch dispergiert werden.If necessary can first be neutralized with a suitable neutralizing agent and then the neutralized reaction product dispersed in water become. Alternatively, directly in a water / neutralizer mixture be dispersed.
Das gegebenenfalls enthaltene Lösemittel kann falls gewünscht nach beendeter Reaktion abgetrennt werden, wobei dann in der Regel eine Lösung bis Dispersion des erfindungsgemäßen Produktes erhalten wird.The optionally contained solvents if desired are separated after completion of the reaction, in which case usually a solution up Dispersion of the product according to the invention becomes.
In einer bevorzugten Ausführungsform 2) kann als Komponente B) z. B. ein Addukt aus 2 mol Diisocyanat und 1 mol Dimethylolpropionsäure und/oder 2-[(2-Aminoethyl)amino]-ethansulfonsäure oder deren Derivate ggf. unter Verwendung eines geeigneten Lösemittels und eines geeigneten Katalysators hergestellt werden.In a preferred embodiment 2) can be used as component B) z. B. an adduct of 2 moles of diisocyanate and 1 mole of dimethylolpropionic acid and / or 2 - [(2-aminoethyl) amino] -ethanesulfonic acid or derivatives thereof, if appropriate using a suitable solvent and suitable Catalyst can be produced.
Das Produkt wird zu einer Lösung oder Schmelze der hydroxygruppenhaltigen Keton-, Keton-Aldehyd-, Harnstoff-Aldehyd- oder deren hydrierten Folgeprodukte (A) und der Komponente C) sowie weiterem Polyisocyanat gegeben und zur Reaktion gebracht.The Product becomes a solution or melt of the hydroxyl-containing ketone, ketone-aldehyde, urea-aldehyde or their hydrogenated secondary products (A) and component C) and others Polyisocyanate given and reacted.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, 1 mol der Komponente A – bezogen auf Mn – mit 0,1 bis 10 mol, besonders 0,25 bis 5 mol der Komponente C) zur Reaktion zu bringen.It has proved to be advantageous to react 1 mol of component A, based on M n , with from 0.1 to 10 mol, in particular from 0.25 to 5 mol, of component C).
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, 1 mol des Umsetzungsproduktes aus Komponente A und C – bezogen auf Mn – mit 0,1 bis 1,0 mol, bevorzugt 0,3 bis 0,75 mol mit der Komponente B zur Reaktion zu bringen.It has proved to be advantageous to react 1 mol of the reaction product of components A and C with respect to M n with 0.1 to 1.0 mol, preferably 0.3 to 0.75 mol, with component B.
Je nach Reaktivität der Komponenten zueinander wird die Temperatur der Umsetzung gewählt. Es haben sich bei allen Reaktionsschritten Temperaturen zwischen 30 und 245 °C, bevorzugt zwischen 50 und 140 °C bewährt.ever after reactivity the components of each other, the temperature of the reaction is selected. It have temperatures between 30 and 245 ° C, preferably between 50 and 140 ° C proven.
Falls notwendig kann zunächst mit einem geeigneten Neutralisationsmittel neutralisiert werden und dann das neutralisierte Umsetzungsprodukt in Wasser dispergiert werden. Alternativ kann direkt in einem Wasser/Neutralisationsmittel-Gemisch dispergiert werden.If necessary, first with a ge suitable neutralizing agents are neutralized and then the neutralized reaction product are dispersed in water. Alternatively, it may be dispersed directly in a water / neutralizer mixture.
Das gegebenenfalls enthaltene Lösemittel kann falls gewünscht nach beendeter Reaktion abgetrennt werden, wobei dann in der Regel eine Lösung bis Dispersion des erfindungsgemäßen Produktes erhalten wird.The optionally contained solvents if desired are separated after completion of the reaction, in which case usually a solution up Dispersion of the product according to the invention becomes.
Gegebenenfalls kann ein geeigneter Katalysator zur Herstellung der erfindungsgemäßen Harze eingesetzt werden. Geeignet sind alle in der Literatur bekannten Verbindungen, die eine NH- bzw. OH-NCO-Reaktion beschleunigen, wie z. B. Diazabicyclooctan (DABCO) oder Dibutylzinndilaurat (DBTL), Titansäureester, Bismutsalze.Possibly For example, a suitable catalyst may be used to prepare the resins of this invention become. All compounds known in the literature are suitable, the one NH or OH-NCO reaction speed up, such as As diazabicyclooctane (DABCO) or dibutyltin dilaurate (DBTL), titanic acid ester, Bismuth salts.
Wird durch das Hydrophilierungsmittel eine potentiell hydrophile Gruppe, z. B. eine Carboxylgruppe oder eine tertiäre Aminogruppe, in das Polyisocyanat eingeführt, so kann diese durch anschließende Neutralisation in eine ionisch hydrophile Gruppe überführt werden.Becomes by the hydrophilizing agent a potentially hydrophilic group, z. As a carboxyl group or a tertiary amino group, in the polyisocyanate introduced, so this can be done by subsequent Neutralization be converted into an ionic hydrophilic group.
Die Neutralisation der erfindungsgemäß hergestellten Harze gemäß den anionisch modifizierten Ausführungsformen 1) und 2) kann mit anorganischen und organischen Basen erfolgen, wie z. B. Ammoniak oder organischen Aminen. Vorzugsweise verwendet man primäre, sekundäre und tertiäre Amine, wie z. B. Ethylamin, Propylamin, Dimethylamin, Dibutylamin, Cyclohexylamin, Benzylamin, Morpholin, Piperidin und Triethanolamin. Besonders bevorzugt werden flüchtige tertiäre Amine, insbesondere Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, 2-Dimethylamino-2-methyl-1-propanol, Triethylamin, Tripropylamin und Tributylamin.The Neutralization of the invention produced Resins according to the anionic modified embodiments 1) and 2) can be carried out with inorganic and organic bases, such as As ammonia or organic amines. Preferably used one primary, secondary and tertiary Amines, such as Ethylamine, propylamine, dimethylamine, dibutylamine, Cyclohexylamine, benzylamine, morpholine, piperidine and triethanolamine. Particularly preferred are volatile tertiary Amines, in particular dimethylethanolamine, diethylethanolamine, 2-dimethylamino-2-methyl-1-propanol, Triethylamine, tripropylamine and tributylamine.
Die Neutralisationsmenge richtet sich nach dem Gehalt potentiell neutralisierbarer Gruppen im hydrophil modifizierten Polyisocyanat und beträgt vorzugsweise 50 bis 130 % der Neutralisationsmenge, die für eine stöchiometrische Neutralisation notwendig ist. Im Falle von kationisch hydrophilierten Systemen neutralisiert man in gleicher Weise mit geeigneten Säuren, wie z.B. Essigsäure, Ameisensäure, Benzoesäure oder Milchsäure.The Neutralization amount depends on the content of potentially neutralisable Groups in the hydrophilic modified polyisocyanate and is preferably 50 to 130% of the neutralization amount required for stoichiometric neutralization necessary is. In the case of cationically hydrophilized systems neutralized in the same way with suitable acids, such as e.g. Acetic acid, formic acid, benzoic acid or lactic acid.
Vor Wasserzugabe kann das Umsetzungsprodukt aus A, B und C gegebenenfalls mit weiteren nicht hydrophil eingestellten Harzen oder anderen wasserlöslichen oder wasserverdünnbaren Komponenten kombiniert und dann gemeinsam dispergiert werden. Durch diese Maßnahme lässt sich technisch vorteilhaft ein hoher Feststoffgehalt der Dispersionen von über 35 Masse%, vorzugsweise von 35 bis 40 Masse%, bis ca. 50 Masse% erzielen.In front Water addition, the reaction product of A, B and C optionally with other non-hydrophilic resins or other water-soluble or water-dilutable Components are combined and then dispersed together. By This measure let yourself technically advantageous a high solids content of the dispersions of more than 35% by mass, preferably from 35 to 40% by weight, to about 50% by weight.
Die erfindungsgemäßen Harzdispersionen besitzen gute Lagerstabilitäten und eignen sich als Harze oder Zusatzharze in Beschichtungsstoffen, Kugelschreiberpasten Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen. Auch für den Einsatz in Klebstoffen, wie z. B. für die Verklebung von Textilien, Leder, Papier und ähnlichen Werkstoffen, sind solche Harzdispersionen geeignet.The Resin dispersions according to the invention have good storage stability and are suitable as resins or additional resins in coating materials, ballpoint pen pastes Printing inks and inks, polishes, glazes, fillers, cosmetic articles and / or Sealing and insulating materials. Also for the use in adhesives, such. B. for the bonding of textiles, Leather, paper and the like Materials, such resin dispersions are suitable.
Aufgrund des üblicherweise sehr hohen Erweichungspunktes ergeben sich Beschichtungen mit schneller An- und Durchtrocknung und guter Blockfestigkeit. Die erfindungsgemäßen Harzdispersionen sind mindestens 6 Wochen bei 50°C sedimentationsstabil.by virtue of usually very high softening point results coatings with faster Drying and drying and good blocking resistance. The resin dispersions of the invention are at least 6 weeks at 50 ° C sedimentation.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert.The Invention is illustrated by the following examples.
Beispiel 1.)Example 1.)
1) Herstellung des hydrophil modifizierten Polyisocyanats B), eines Adduktes C) und dessen Umsetzung mit A)1) Preparation of the hydrophilic modified polyisocyanate B), an adduct C) and its reaction with A)
Zu einer Mischung aus 60 g Dimethylolpropionsäure (DMPS), 217 g Aceton und 0,3 g einer 10 Masse-%igen Lösung von Dibutylzinndilaurat (DBTL) in Aceton gibt man unter Rühren 201 g Isophorondiisocyanat so schnell hinzu, dass, die exotherme Reaktion gut beherrschbar bleibt. Anschließend rührt man bei 60°C so lange weiter, bis sich die DMPS vollständig gelöst und die NCO-Zahl der Lösung 8,4 % NCO (Bestimmung nach DIN 53185) unterschritten hat.To a mixture of 60 g of dimethylolpropionic acid (DMPS), 217 g of acetone and 0.3 g of a 10% by mass solution of dibutyltin dilaurate (DBTL) in acetone are added with stirring 201 Isophorone diisocyanate added so quickly that, the exothermic reaction remains well manageable. Then it is stirred at 60 ° C for so long Continue until the DMPS completes solved and the NCO number of the solution 8.4% NCO (determination according to DIN 53185) has fallen below.
Zu 45,6 g IPDI werden 17,4 g Pyrrolidon in Stickstoffatmosphäre gegeben und bei 80°C bis zu einem NCO-Gehalt von 13,6 % gerührt.To 45.6 g of IPDI are added to 17.4 g of pyrrolidone in nitrogen atmosphere and at 80 ° C stirred to an NCO content of 13.6%.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden in Stickstoffatmosphäre die beiden Vorstufen vereinigt, mit 544 g eines hydroxygruppenhaltigen Keton/Aldehydharzes (OHZ 310 mg KOH/g, Kunstharz SK, Degussa AG), das in 508 g Aceton gelöst ist, sowie mit 1,24 g einer 10 %igen DBTL-Lösung in Aceton versetzt. Es wird solange unter Rückflusstemperatur gerührt, bis ein NCO-Gehalt von kleiner 0,15 % erreicht ist.To cooling down at room temperature, the two precursors are combined in a nitrogen atmosphere, with 544 g of a hydroxyl-containing ketone / aldehyde resin (OHZ 310 mg KOH / g, synthetic resin SK, Degussa AG) dissolved in 508 g of acetone, and 1.24 g of a 10% DBTL solution in acetone. It is kept at reflux temperature touched, until an NCO content of less than 0.15% is reached.
2) Dispergieren des modifizierten Harzes 1)2) dispersing the modified Resin 1)
250 g der unter 1) hergestellten Lösung werden bei Raumtemperatur unter Rühren durch Zugabe von 6,8 g Triethylamin neutralisiert und durch Eintragen von 457 g voll entsalztem Wasser unter starkem Rühren dispergiert. Das Hilfslösemittel Aceton sowie anteilig Wasser werden im Vakuum entfernt, und es wird eine lagerstabile, feinteilige, leicht opaleszierende Harzdispersion mit einem Feststoffgehalt von ca. 24,8 Masse-%, einem pH-Wert von 8,0 und einer Viskosität von ca. 90 mPas erhalten.250 g of the solution prepared under 1) are neutralized at room temperature with stirring by the addition of 6.8 g of triethylamine and dispersed by introducing 457 g of deionized water with vigorous stirring. The auxiliary solvent acetone as well proportional water are removed in vacuo, and there is a storage-stable, finely divided, slightly opalescent resin dispersion having a solids content of about 24.8% by mass, a pH of 8.0 and a viscosity of about 90 mPas.
Beispiel 2.)Example 2.)
1) Herstellung des hydrophil modifizierten Polyisocyanats B), eines Adduktes C) und dessen Umsetzung mit A)1) Preparation of the hydrophilic modified polyisocyanate B), an adduct C) and its reaction with A)
Zu einer Mischung aus 51 g Dimethylolpropionsäure (DMPS), 253 g Aceton und 0,3 g einer 10 Masse-%igen Lösung von Dibutylzinndilaurat (DBTL) in Aceton gibt man unter Rühren 253 g Isophorondiisocyanat so schnell hinzu, dass die exotherme Reaktion gut beherrschbar bleibt. Anschließend rührt man bei 60°C so lange weiter, bis sich die DMPS vollständig gelöst und die NCO-Zahl der Lösung 11,8 % NCO (Bestimmung nach DIN 53185) unterschritten hat.To a mixture of 51 g of dimethylolpropionic acid (DMPS), 253 g of acetone and 0.3 g of a 10% by mass solution of dibutyltin dilaurate (DBTL) in acetone is added with stirring 253 Isophorone diisocyanate added so quickly that the exothermic reaction remains well manageable. Then it is stirred at 60 ° C for so long Continue until the DMPS completes solved and the NCO number of the solution 11.8% NCO (determination according to DIN 53185) has fallen below.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird in Stickstoffatmosphäre die Vorstufe mit 480 g eines hydroxygruppenhaltigen Keton/Aldehydharzes (OHZ 310 mg KOH/g, Kunstharz SK, Degussa AG), das in 400 g Aceton gelöst ist, sowie mit 0,5 g einer 10 %igen DBTL-Lösung in Aceton versetzt. Es wird solange unter Rückflusstemperatur gerührt, bis ein NCO-Gehalt unter 1,3 % erreicht ist. Sodann werden 38,3 g Diethanolamin, gelöst in 31,2 g Aceton, zugesetzt, und es wird bis zu einem NCO-Gehalt unter 0,15 % gerührt.To cooling down to room temperature in nitrogen atmosphere, the precursor with 480 g of a hydroxyl-containing ketone / aldehyde resin (OHZ 310 mg KOH / g, synthetic resin SK, Degussa AG), which is dissolved in 400 g of acetone, and with 0.5 g of a 10% DBTL solution in acetone. It is stirred at reflux temperature until an NCO content below 1.3% is reached. Then 38.3 g of diethanolamine, solved in 31.2 g of acetone, and it is added to an NCO content stirred below 0.15%.
2) Dispergieren des modifizierten Harzes 1)2) dispersing the modified Resin 1)
250 g der unter 1) hergestellten Lösung werden bei Raumtemperatur unter Rühren durch Zugabe von 6,3 g Triethylamin neutralisiert und durch Eintragen von 335 g voll entsalztem Wasser unter starkem Rühren dispergiert. Das Hilfslösemittel Aceton sowie anteilig Wasser werden im Vakuum entfernt, und es wird eine lagerstabile, feinteilige, leicht opaleszierende Harzdispersion mit einem Feststoffgehalt von ca. 29,5 Masse-%, einem pH-Wert von 8,6 und einer Viskosität von ca. 520 mPas erhalten.250 g of the solution prepared under 1) are added at room temperature with stirring by addition of 6.3 g Triethylamine neutralized and by entering 335 g of deionized Water with vigorous stirring dispersed. The auxiliary solvent Acetone as well as proportionate water are removed in vacuo, and it will a storage-stable, finely divided, slightly opalescent resin dispersion with a solids content of about 29.5 mass%, a pH of 8.6 and a viscosity received from about 520 mPas.
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