DE102004054447A1

DE102004054447A1 - Vinylmonomergepfropfte Polyester-Dispersionen mit Reaktivverdünner auf Basis von hydroxyfunktionellen Estern

Info

Publication number: DE102004054447A1
Application number: DE200410054447
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. Gertzmann; Dietmar Gewiß; Thomas Dr. Münzmay; Martin Dr. Melchiors
Original assignee: Bayer MaterialScience AG
Current assignee: Covestro Deutschland AG
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft wässrige Polyesterpolyacrylat-Dispersionen mit niedrigem Lösemittelgehalt auf Basis von vinylmonomergepfropften Polyestern sowie von Reaktivverdünnern mit hydroxyfunktionellen Estergruppen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie wässrige Beschichtungsmittel auf deren Basis und deren Verwendung als Lacke.

Description

Die Erfindung betrifft wässrige Polyesterpolyacrylat-Dispersionen mit niedrigem Lösemittelgehalt auf Basis von vinylmonomergepfropften Polyester sowie von Reaktivverdünnern mit hydroxyfunktionellen Estergruppen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie wässrige Beschichtungsmittel auf deren Basis und deren Verwendung als Lacke.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass in Beschichtungssystemen wasserverdünnbare Bindemittel auf Copolymerbasis eingesetzt werden. Diese enthalten jedoch in der Regel Emulgatoren zur Stabilisierung und/oder größere Anteile organischer Colösemittel. Dabei ist es in der Regel so, dass die Emulgatoren die Eigenschaften der Lacke bzw. der Beschichtungen, wie z.B. Wasserfestigkeit, Filmoptik (Glanz), Pigmentierfähigkeit negativ beeinflussen.

Die Verwendung größerer Mengen organischer Lösemittel ist aus ökologischen Gründen unerwünscht, jedoch meist nicht zu vermeiden, da bei der Polymerisatherstellung eine ausreichende Rührbarkeit und Wärmeabfuhr der Reaktionsmischung gewährleistet sein muss. Zusätzlich führen organische Lösemittel in wässrigen Beschichtungsmitteln zu vorteilhaften Effekten, wie zu einer verbesserten Lagerstabilität und Pigmentbenetzung, einer besseren Filmoptik und einem besseren Verlauf.

Andererseits ist eine nachträgliche Reduzierung der Lösemittel aus Copolymerisaten oder -dispersionen mit hohem apparativen und energetischen Aufwand verbunden, so dass Bedarf an wässrigen Polymerisatdispersionen besteht, bei deren Herstellung auf die Verwendung organischer Lösemittel weitgehend verzichtet werden kann, ohne dass eine Verschlechterung der anwendungstechnischen Eigenschaften auftritt.

Copolymerisatdispersionen, welche durch eine chemische Reaktion, z.B. mit einem Aminoplastharz, einem blockierten Polyisocyanat oder einem Polyisocyanat ausgehärtet werden sollen, müssen eine bestimmte Menge an reaktiven Gruppen, z.B. Hydroxygruppen, enthalten. Diese Gruppen werden in der Regel durch die Mitverwendung hydroxyfunktioneller (Meth)acrylsäureester bei der Copolymerisation in das Copolymer eingebracht. Diese Rohstoffe sind allerdings, im Vergleich zu den nichtfunktionellen (Meth)acrylsäureestern oder auch zu Styrol, sehr teuer. Zudem müssen häufig auch größere Mengen dieser Rohstoffe im Vergleich zu organisch gelösten Copolymerisaten eingesetzt werden, um durch eine größere Vernetzungsdichte die Hydrophilie der Lackfilme zu kompensieren.

In der DE-A 39 10829 werden hitzehärtbare Überzugmittel auf Polyesterpolyacrylatbasis beschrieben, die einen Lösemittelgehalt zwischen 5 und 20 Gew.-%, bezogen auf das applikationsfertige Beschichtungsmittel aufweisen. Als bevorzugte Lösemittel werden mit Wasser mischbare Alkohole, Ketone oder Glykolether oder aber auch nicht mit Wasser mischbare Lösungsmittel genannt. Da die offenbarten Lösemittel nicht in die Beschichtung eingebaut werden, werden diese während der Verarbeitung des Beschichtungssystems als VOC (Volatile Organic Compound) wieder freigesetzt. Die erwähnten, schwerflüchtigen Glykolderivate verbleiben zum Teil in der Beschichtung und können deren Eigenschaften verschlechtern.

Einen anderen Weg zur Herstellung hydroxyfunktioneller Copolymerisatsekundärdispersionen, der den Einsatz von Lösungsmitteln bei der Polymerisation weitgehend vermeidet, wird in der EP-A 0 758 007 beschrieben. Dort werden die üblicherweise eingesetzten Lösemittel ganz oder teilweise durch hydroxyfunktionelle Polyether ersetzt. Die hydroxyfunktionellen Polyether verbleiben als Reaktivverdünner in der Sekundärdispersion und reagieren bei der späteren Vernetzung mit Isocyanaten oder blockierten Isocyanaten unter Urethanbildung ab. Als nachteilig an diesen Produkten erweist sich jedoch ihre schlechte Beständigkeit, insbesondere der Bewitterungsbeständigkeit.

In der GB-A 2 078 766 wird ein Weg beschrieben, den Lösemittelgehalt in Lacken während der Lackherstellung zu redzuieren. Dabei werden lösemittelhaltige Bindemittel mit in der Lackindustrie üblichen Pigmenten und Additiven unter Verwendung verschiedener Reaktivverdünner hergestellt. Bei den Reaktivverdünnern handelt es sich um Umsetzungsprodukte von Glycidylestern mit hydroxyl- oder carboxylgruppenhaltigen Verbindungen. Der Nachteil der in der GB-A 2 078 766 beschriebenen Lacke besteht in dem, trotz Verwendung des Reaktivverdünners, hohen Lösemittelgehalt, da durch das Bindemittel erhebliche Mengen eines Colösers eingebracht werden. In Beispiel I der GB-A 2 078 766 wird z.B. ein Bindemittel mit einem Lösemittelgehalt von 35 Gew.-% eingesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit in der Bereitstellung von Coplymerisatdispersionen auf Basis von Polyester-Polyacrylaten, die sich ohne Einsatz von Emulgatoren oder größerer Mengen an organischen Lösungsmitteln herstellen lassen und Beschichtungen mit sehr guten mechanischen und optischen Eigenschaften ergeben.

Es wurde nun gefunden, dass aus wässrigen Copolymerisatdispersionen, basierend auf carboxylat- und hydroxyfunktionellen, vinylmonomergepfropften Polyestern mit einem Lösemittelgehalt unter 5 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, Lackfilme mit hohem Beständigkeitsniveau hergestellt werden können, wenn dabei Umsetzungsprodukte von Glycidylestern aliphatischer Carbonsäuren mit aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren als Reaktivverdünner eingesetzt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung wässriger, hydroxyfunktioneller Polyester-Polyacrylat-Pfropfpolymerisat-Dispersionen mit einem Gehalt an Colösern von 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Copolymerisat (P) durch Polymerisation

A) einer Mischung zur radikalischen Copolymerisation befähigter Vinylmonomeren A1) bis A4) in Gegenwart
B) eines oder mehrerer Polyesterpolyol(en) mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 500, bevorzugt 80 bis 350 mg KOH/g Substanz und einer Säurezahl von >0,5 bis ≤30, bevorzugt ≥1 bis ≤8 mg KOH/g Substanz und einem Doppelbindungsgehalt (berechnet als C=C, Molgewicht 24) von 0,1 bis 5,0 %, bevorzugt von 0,2 bis 3,0 % und besonders bevorzugt von 0,5 bis 2,0 %, sowie
C) einer oder mehrerer Verbindung(en) der allgemeinen Formel (I)
in welcher R¹ ein aliphatischer, araliphatischer oder aromatischer Rest mit 1 bis 18, bevorzugt 2 bis 10, besonders bevorzugt 4 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R² H oder CH₃, bevorzugt CH₃ ist, R³/R⁴ gleiche oder unterschiedliche aliphatische Reste mit 1 bis 7, bevorzugt 2 bis 5 Kohlenstoffatomen sind und n 1 bis 4, bevorzugt 2 ist, hergestellt wird und das so erhaltene Copolymerisat (P) anschließend in einem zweiten Schritt vor oder nach Zugabe eines Neutralisationsmittels in Wasser dispergiert wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls wässrige Polyester-Polyacrylat-Pfropfpolymerisat-Dispersionen erhältlich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Geeignete Vinylmonomermischungen A) enthalten Bausteine ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen:

A1) OH-gruppenfreie (Meth)acrylsäureester, gegebenenfalls in Mischung mit Vinylaromaten,
A2) hydroxyfunktionelle Vinylmonomere und/oder hydroxyfunktionelle (Meth)acrylsäureester,
A3) ionische und/oder potenziell ionische, zur radikalischen Copolymerisation befähigte Monomere sowie
A4) weitere, von den Verbindungen der Komponenten A1) bis A3) verschiedene, zur radikalischen Copolymerisation befähigte Monomere.

Als Monomere der Komponente A1) werden Acrylate und Methacrylate (im folgenden als (Meth)Acrylate bezeichnet) mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen im Alkoholteil der Estergruppe eingesetzt. Dieser Alkoholteil kann linear-, verzweigt- oder cycloaliphatisch sein.

Beispielsweise geeignet als Monomere der Komponente A1) sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, t-Butyl-, die isomeren Pentyl-, Hexyl-, Octyl-, Dodecyl-, Hexadecyl-, Octadecyl- oder Cyclohexyl-, Trimethylcyclohexyl- und Isobornyl(meth)acrylate. Ferner können als A1) auch Acetoacetoxyethylmethacrylat, Acrylamid, Diacetonacrylamid, Acrylnitril, Styrol, Vinylether, Methacrylnitril, Vinylacetate, gegebenenfalls substituierte Styrole und Vinyltoluole eingesetzt werden.

Bevorzugt sind Methyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, t-Butyl-, 2-Ethylhexyl-, Cyclohexyl- und Isobornyl(meth)acrylate sowie Styrol.

Ebenfalls möglich und bevorzugt ist der Einsatz beliebiger Mischungen der vorstehend genannten Verbindungen A1).

Als Komponente A2) sind ethylenisch ungesättigte, hydroxylgruppenhaltige Monomere geeignet, wie beispielsweise die Hydroxyalkylester ungesättigter Carbonsäuren, bevorzugt Hydroxyalkyl(meth)acrylate mit 2 bis 12, bevorzugt 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Hydroxyalkylrest. Bevorzugte Verbindungen sind 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, die isomeren Hydroxypropyl(meth)acrylate, 2-, 3- und 4-Hydroxybutyl(meth)acrylare, die isomeren Hydroxyhexyl(meth)acrylate sowie 1,4-Cyclohexandimethanolmonomethacrylat.

Ebenfalls geeignet sind mit Alkylenoxiden modifizierte oder kettenverlängerte, polymerisierbare hydroxyfunktionelle Monomere mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht ≤ 3000 g/mol, bevorzugt ≤ 700 g/mol. Als Alkylenoxide kommen hierfür bevorzugt Ethylen-, Propylen oder Butylenoxid einzeln oder in Mischungen zum Einsatz. Als Beispiele seinen genannt Bisomer^® PEA3 (Polyethylenglykolmonoacrylat; 3 Ethylenoxideinheiten), Bisomer^® PEM 6 LD (Polyethylenglykolmonomethacrylat; 6 Ethylenoxideinheiten), Bisomer PPM 63 E (Polyethylenglykolmonomethacrylate; 6 Propylenoxideinheiten und 3 terminale Ethylenoxideinheiten) oder Bisomer^® PEM 63 P (Polyethylenglykolmonomethacrylate; 6 Ethylenoxideinheiten und 3 terminale Propylenoxideinheiten) der Fa. Degussa AG (Darmstadt, Deutschland).

Des Weiteren ist die Zugabe polymerisierbarer, nicht-ionisch hydrophilierend wirkende Alkoxypolyethylenglykol-(meth)acrylate mit zahlenmittleren Molekulargewichten (Mn) von 430 bis 2500 g/mol geeignet. Als Beipiele seien hier genannt Bisomer^® MPEG 350 MA (Mn = 430 g/mol), 550 MA (Mn = 628 g/mol), S 7 W (Mn = 818 g/mol), S 10 W (Mn = 1080 g/mol) und S 20 W (Mn = 2080 g/mol) der Fa. Degussa AG (Darmstadt, Deutschland).

Unter ionisch bzw. potenziell ionisch hydrophilierenden Verbindungen A3) werden sämtliche Verbindungen verstanden, die mindestens eine zur radikalischen Polymerisation befähigte Gruppe sowie mindestens eine Funktionalität, wie -COOY, -SO₃Y, -PO(OY)₂ (Y beispielsweise = H, NH₄ ⁺, Metallkation), -NR₂ oder -NR₃ ⁺ (R = H, Alkyl, Aryl, Reste R können in einem Molekül gleich oder verschieden voneinander sein), aufweisen, die bei Wechselwirkung mit wässrigen Medien ein pH-Wert-abhängiges Dissoziationsgleichgewicht eingehen und auf diese Weise negativ, positiv oder neutral geladen sein können.

Ionische und/oder potenziell ionische, zur radikalischen Copolymerisation befähigte Monomere der Komponente A3) sind bevorzugt olefinisch ungesättigte Monomere mit Carbonsäure- oder Carbonsäureanhydrid-Gruppen, wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, β-Carboxyethylacrylat, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure oder Monoalkylester zweibasiger Säuren bzw. Anhydride wie z.B. Maleinsäure-monoalkylester geeignet, besonders bevorzugt sind Acrylsäure und/oder Methacrylsäure.

Ferner geeignet als Verbindungen der Komponente A3) sind auch ungesättigte, radikalisch polymerisierbare Verbindungen mit Phosphat- bzw. Phosphonat- oder Sulfonsäure- bzw. Sulfonatguppen, wie z.B. in der WO-A 00/39181 (S. 8 Z. 13–S. 9 Z. 19) beschrieben. Innerhalb der Gruppe der Phosphat- bzw. Phosphonat- oder Sulfonsäure- bzw. Sulfonatgruppen aufweisenden Komponenten ist 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure eine bevorzugte Komponente.

Gegebenenfalls können auch weitere, von A1) bis A3) unterschiedliche, zur radikalischen Copolymerisation befähigte Monomere als Verbindungen der Komponente A4) eingesetzt werden. Dies können beispielsweise di- oder höher-funktionelle (Meth)acrylatmonomere und/oder Vinylmonomere, wie z.B. Ethandioldi(meth)acrylat, Hexandioldi(meth)acrylat, 1,4-, 1,3-Butandioldimethacrylat, Di-, Tri- und Oligoethylenglykoldimethacrylate, Polypropylenglykoldimethacrylate, Polytetramethylenglykoldimethacrylate oder Divinylbenzol sein.

Bevorzugt erfolgt die Hydrophilierung der Copolymerisate (P) nur durch ionische und/oder potenziell ionische Gruppen. Besonders bevorzugt erfolgt die Hydrophilierung durch anionische und/oder potenziell anionische Gruppen.

Die Mengenverhältnisse der Aufbaukomponenten A1) bis A4) werden im Allgemeinen so gewählt, dass das Copolymerisat (P) eine OH-Zahl von 12 bis 350 mg KOH/g, bevorzugt von 20 bis 200 mg KOH/g und besonders bevorzugt von 50 bis 150 mg KOH/g Feststoff und einer Säurezahl von 5 bis 80 mg KOH/g, bevorzugt 10 bis 35, besonders bevorzugt von 15 bis 30 mg KOH/g Feststoff aufweist.

Geeignete Polyesterpolyole B) werden durch eine an sich bekannte Polykondensation der Bausteine, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen:

B1) aliphatische, gesättigte und/oder aromatische Mono-, Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren oder deren Anhydride,
B2) ungesättigte Di und/oder Polyole,
B3) di- und/oder höherfunktionelle Alkohole,
B4) einwertige Alkohole,
B5) Hydroxycarbonsäuren, Lactone, Aminoalkohole und/oder Aminocarbonsäuren und
B6) (cyclo)aliphatische, olefinische ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren

hergestellt.

Als geeignete Carbonsäuren B1) kommen Monocarbonsäuren wie z.B. Benzoesäure, Cyclohexancarbonsäure, 2-Ethylhexansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, natürliche und synthetische Fettsäuren, als Dicarbonsäuren und/oder Anhydride z.B. Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Bernsteinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Adipinsäure, Dodecandisäure, hydrierte Dimerfettsäuren und als höherfunktionelle Carbonsäuren bzw. Anhydride z.B. Trimellithsäure und Trimellithsäureanhydrid sowie Mischungen dieser Verbindungen in Frage. Bevorzugt sind Dicarbonsäuren und Dicarbonsäureanhydride. Besonders bevorzugt sind cyclische Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder Hexahydrophthalsäureanhydrid.

Gegebenenfalls wird die Komponente B2) eingesetzt. Geeignet sind z.B. Glycerinmonoallylether, Trimethylolpropanmonoallylether, 1,4-Butendiol, Dimethylolpropionsäuremonoallylether oder Anlagerungsprodukte von Allylglycidylether oder Glycidylmethacrylat an einen Carboxylgruppen enthaltenden Polyester sowie Mischungen dieser Verbindungen.

Als Komponente B3) sind geeignet (Cyclo-)Alkandiole (d.h. zweiwertige Alkohole mit (cyclo)aliphatisch gebundenen Hydroxylgruppen) des Molekulargewichtsbereichs 62 g/mol bis 286 g/mol, wie z.B. Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Cyclohexan-1,4-dimethanol, 1,2- und 1,4-Cyclohexandiol, 2-Ethyl-2-butylpropandiol, Ethersauerstoff enthaltende Diole, wie z.B. Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polyethylen-, Polypropylen- oder Polybutylenglykole mit einem maximalen zahlenmittleren Molekulargewicht von 2000 g/mol, bevorzugt 1000 g/mol und besonders bevorzugt von 500 g/mol. Umsetzungsprodukte der zuvor genannten Diole mit ε-Caprolacton können ebenfalls als Diole zum Einsatz gelangen. Als drei- und höherwertige Alkohole sind B. Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit und Sorbit sowie Mischungen dieser Verbindungen geeignet. Bevorzugt sind Hexandiol, Neopentylglykol, 1,4 Cylohexandimethanol und Trimethylolpropan.

Gegebenenfalls können auch Monoalkohole B4) wie z.B. Ethanol, 1- und 2-Propanol, 1- und 2-Butanol, 1- Hexanol, 2-Ethylhexanol, Cyclohexanol und Benzylalkohol sowie Mischungen dieser Verbindungen eingesetzt werden. Bevorzugt ist 2-Ethylhexanol.

Ebenfalls können gegebenenfalls als Komponente B5) Hydroxycarbonsäuren von 2–10 Kohlenstoffatomen, Lactone derartiger Säuren, Aminoalkohle des Molekulargewichtsbereichs von 61 bis 300 und/oder Aminocarbonsäuren des Molekulargewichtsbereichs 75 bis 400 wie z.B. Hydroxypivalinsäure, Dimethylolpropion-, Dimethylolbuttersäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, ε-Caprolacton, Aminoethanol, Aminopropanol, Diethanolamin, Aminoessigsäure oder Aminohexansäure sowie Mischungen dieser Verbindungen verwendet werden. Bevorzugt ist ε-Caprolacton.

Als Komponente B6) werden ungesättigte Carbonsäuren eingesetzt, wie z.B. Tetrahydrophthalsäure, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Crotonsäure, ungesättigte Fettsäuren, wie z.B. Sojaölfettsäure, Tallölfettsäure sowie Gemische dieser und anderer ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren sowie Mischungen dieser Verbindungen. Bevorzugt ist Maleinsäureanhydrid.

Die Herstellung des Polyesters B) kann gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von üblichen Veresterungskatalysatoren, bevorzugt nach dem Prinzip der Schmelz- oder Azeotropkondensation bei Temperaturen von 140 bis 240°C unter Wasserabspaltung erfolgen.

Geeignete Verbindungen C) der allgemeinen Formel (I),

in welcher
R¹ ein aliphatischer, araliphatischer oder aromatischer Rest mit 1 bis 18, bevorzugt 2 bis 10, besonders bevorzugt 4 bis 6 Kohlenstoffatomen ist,
R² H oder CH₃, bevorzugt CH₃ ist,
R³/R⁴ gleiche oder unterschiedliche aliphatische Reste mit 1 bis 7, bevorzugt 2 bis 5 Kohlenstoffatomen sind und
n 1 bis 4, bevorzugt 2 ist,
sind beispielsweise die Umsetzungsprodukte von Glycidylestern aliphatischer Carbonsäuren (α) mit aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren (β).

Bevorzugte Verbindungen der Komponente (α) sind Glycidylester der Versaticsäure, die beispielsweise als Cardura^® E10P von der Resolution BV, Niederlande erhältlich sind.

Geeignete Verbindungen der Komponente (β) sind gesättigte aliphatische Monocarbonsäuren wie Essig-, Propion-, Butter-, Pentan-, Hexan-, Heptan-, Octan-, 2-Ethylhexan-, Nonan-, Decan-, Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Margarin-, Stearin-, Arachin-, Behen-, Lignocerinsäure oder ungesättigte Monocarbonsäuren wie Öl-, Linol-, Linolen-, Ricinolsäure oder aromatischen Monocarbonsäuren wie Benzoe-, Hexahydrobenzoe-, oder tert.-Butylbenzoesäure, aliphatische Di- oder Polycarbonsäuren wie Bernstein-, Glutar-, Adipin-, Pimelin-, Kork-, Azelain-, Sebacin-, Nonandicarbon-, Decandicarbon-, Dimerfettsäuren, welche durch Dimerisierung ungesättigter Monocarbonsäuren erhältlich sind, aromatische Di- oder Polycarbonsäuren wie beispielsweise Terephthal-, Isophthal-, o-Phthal-, Pyrometllith- Tetrahydrophthal-, Hexahydrophthal- oder Trimellitsäure. Selbstverständlich können auch Gemische der genannten Verbindungen als Komponente (β) eingesetzt werden.

Bevorzugt ist die Verwendung von Glycidylestern der Versaticsäure als (α) in Kombination mit Dicarbonsäuren wie Bernstein-, Adipin-, Terephthal- oder Isophthalsäure als Komponente (β). Als Komponente (β) ist Adipinsäure besonders bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt ist die Kombination von Glycidylestern der Versaticsäure (α) mit Adipinsäure (β)

Die Herstellung der Verbindungen C) aus den Komponenten (α) und (β) erfolgt in der Regel separat und wird dem Polyester B) vor oder während der radikalischen Polymerisation der ungesättigten Monomere A1) bis A4) zugesetzt.

Die Temperatur bei der Herstellung der Verbindung C) liegt dabei bei 50 bis 200°C, bevorzugt bei 90 bis 140°C. Besonders bevorzugt erfolgt die Zugabe der Verbindung C) vor der radikalischen Polymerisation zu dem vorgelegten Polyester B). Darüber hinaus ist die Addition der gesamten Menge des Polyesters B) mit der Verbindung C) oder auch nur Teilmengen der Komponenten getrennt oder als Mischung während der Copolymerisation A) möglich.

Die Menge an der Verbindung C) beträgt 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 7 bis 35 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Copoylmerisats (P). Die Menge an Polyester B) wird dabei so gewählt, dass die Gewichtsanteile der Komponenten A1) bis A4 ) zu B) 25 : 75 bis 90 : 10, bevorzugt 35 : 65 bis 85 : 15 und besonders bevorzugt 50 : 50 bis 80 :20 betragen.

Im Allgemeinen erfolgt das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyester-Polyacrylat-Pfropfpolymerisat-Dispersionen nach den dem Fachmann bekannten Verfahren. Typischerweise werden dazu in einem Reaktionsgefäß die Verbindung C) und der Polyester B) vorgelegt und die ungesättigten Monomere A1) bis A4) zudosiert und unter Einsatz eines Radikalinitiators polymerisiert. Es ist darüber hinaus auch möglich nur den Polyester B) vorzulegen und die Verbindung/-en C) während der Polymersiation zu addieren; bei besonders leistungsfähigen Rühraggregaten kann die Zugabe der Verbindung C) auch erst nach der Polymerisation der Monomeren A1) bis A4) erfolgen. Zudem ist es auch möglich nur Teile der Komponente B) und der Verbindung C) vorzulegen und den Rest während der Polymerisation hinzuzugeben.

Die Copolymerisation wird im Allgemeinen bei 40 bis 200°C, bevorzugt bei 60 bis 180°C, besonders bevorzugt bei 80 bis 160°C durchgeführt.

Gegebenenfalls können zusätzliche organische Lösemittel in untergeordneter Menge zum Einsatz kommen, insbesondere dann, wenn sie zum Verdünnen der Initiatoren dienen. Geeignete Hilfslösemittel sind beliebige in der Lacktechnologie bekannte Lösemittel, wie z.B. Alkohole, Ether, ethergruppenhaltige Alkohole, Ester, Ketone, N-Methylpyrrolidon oder unpolare Kohlenwasserstoffe bzw. Gemische dieser Lösemittel. Die Lösemittel werden in solchen Mengen eingesetzt, dass ihr Gehalt in der fertigen Dispersion 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 3 Gew.-% beträgt. Falls erforderlich können die eingesetzten Lösemittel durch eine Destillation wieder teilweise oder ganz entfernt werden.

Als Initiatoren für die Polymerisationsreaktion eignen sich organische Peroxide wie Di-tert.-Butyl-peroxid, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butlyperoxy)hexan, tert.-Butylperoxybenzoat, Dibenzoylperoxid, tert. Butylperisobutyrat oder tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat und Azoverbindungen wie Azobisisobuttersäurenitril (AIBN). Die eingesetzten Initiatormengen hängen vom gewünschten Molekulargewicht ab. Aus Gründen der Prozesssicherheit und des leichteren Handlings können Peroxidinitiatoren auch als Lösung in geeigneten organischen Lösemitteln der oben genannten Art eingesetzt werden.

Die Herstellung des Copolymerisats P) erfolgt bevorzugt in zwei Schritten (i) und (ii). Im ersten Schritt (i) wird eine hydroxyfunktionelle Monomermischung (A') mit einer OH-Zahl von 12 bis 350 mg KOH/g Feststoff, bevorzugt 20 bis 200 mg KOH/g Feststoff und einer Säurezahl von 0 bis 50 mg KOH/g Feststoff, bevorzugt 0 bis 30 mg KOH/g Feststoff zu den bereits vorgelegten Verbindungen C) und B) gegeben. Dabei werden 50 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% Komponente A1), 2 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 35 Gew.-% Komponente A2), 0 bis 7 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-% Komponente A3) und 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 30 Gew.-% Komponente A4) miteinander vermischt.

In einem anschließenden Schritt (ii) wird zu der aus Schritt (i) erhaltenen Reaktionsmischung eine weitere Monomermischung (A'') aus Monomeren der Komponenten A1) bis A4) zugegeben, wobei diese Monomermischung eine OH-Zahl von 10 bis 350 mg KOH/g Feststoff, bevorzugt 18 bis 200 mg KOH/g Feststoff und eine Säurezahl von 50 bis 300 mg KOH/g Feststoff, bevorzugt 70 bis 200 mg KOH/g Feststoff aufweist. Die Monomermischung (A'') aus Schritt (ii) enthält dabei 45 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 75 Gew.-% Komponente A1), 1 bis 50 Gew.-% bevorzugt 5 bis 35 Gew.-% Komponente A2) 3 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 22 Gew.-% Komponente A3) und 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 30 Gew.-% Komponente A4).

Die %-Angaben der Monomerzusammensetzung (A') und (A'') addieren sich zu 100 Gew.-%.

Die Monomermengen der beiden Polymerisatherstellungen sind dabei so zu wählen, dass das Massenverhältnis der Momomermischung (A') zu Monomermischung (A'') 10:1 bis 1:2, bevorzugt 6:1 bis 2:1 beträgt.

Statt eines mehrstufigen Polymerisationsverfahren ist es ebenfalls möglich den Prozess kontinuierlich (Gradientenpolymerisation) durchzuführen, d.h. es wird eine Monomermischung mit sich zeitlich ändernder Zusammensetzung zugegeben, wobei bevorzugt die hydrophilen Monomeranteile gemäß der Komponenten A3) und gegebenenfalls A4) gegen Ende des Zulaufs höher sind als zu Beginn.

Die Copolymerisate (P) weisen zahlenmittlere Molekulargewichte M_n von 500 bis 30 000 g/mol, bevorzugt 1 000 bis 15 000 g/mol, besonders bevorzugt 1 500 bis 10 000 g/mol auf.

Vor, während oder nach der Dispergierung der hydroxyfunktionellen Copolymerisate (P) in Wasser werden die vorhandenen Säuregruppen zumindest anteilig durch Zugabe geeigneter Neutralisationsmittel in ihre Salzform überführt. Bevorzugt werden potenziell ionische Gruppen des Copolymerisats (P) vor der Dispergierung neutralisiert. Als Neutralisationsmittel geeignet sind organische Amine oder wasserlösliche anorganische Basen, wie z.B. lösliche Metallhydroxide, -carbonate oder -hydrogencarbonate.

Beispiele für geeignete Amine sind N-Methylmorpholin, Triethylamin, Ethyldiisopropylamin, N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Dimethylisopropanolamin, N-Methyldiethanolamin, Diethylethanolamin, Triethanolamin, Butanolamin, Morpholin, 2-Aminomethyl-2-methyl-propanol oder Isophorondiamin. In Mischungen kann auch anteilig Ammoniak eingesetzt werden. Bevorzugt sind Triethanolamin, N,N-Dimethylethanolamin und Ethyldiisopropylamin.

Die Neutralisationsmittel werden in solchen Mengen zugesetzt, dass in Summe ein theoretischer Neutralisationsgrad [der Säuregruppen] von 40 bis 150 %, bevorzugt 60 bis 120 % vorliegt. Der Neutralisationsgrad versteht sich dabei als molares Verhältnis von zugesetzten basischen Gruppen der Neutralisationskomponente zu Säurefunktionen des Copolymerisats (P).

Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersion beträgt 6 bis 10, bevorzugt 6,5 bis 9.

Die erfindungsgemäßen wässrigen, Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen weisen einen Festkörpergehalt von 25 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 55 Gew.-% auf.

Die erfindungsgemäßen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen können zu wässrigen Beschichtungsmitteln verarbeitet werden. Durch Kombination mit Vernetzern können dabei, je nach Reaktivität oder gegebenenfalls Blockierung der Vernetzer, sowohl Einkomponentenlacke als auch Zweikomponentenlacke hergestellt werden.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind wässrige Beschichtungsmittel enthaltend die erfindungsgemäßen wässrigen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen.

Unter Einkomponentenlacken im Sinne der vorliegenden Erfindung sind dabei Überzugsmittel zu verstehen, bei denen Bindemittelkomponente und Vernetzerkomponente zusammen gelagert werden können, ohne dass eine Vernetzungsreaktion in merklichen bzw. für die spätere Applikation schädlichem Ausmaß stattfindet. Die Vernetzungsreaktion findet erst bei Applikation nach einer Aktivierung des Vernetzers statt. Diese Aktivierung kann z.B. durch Temperatursteigerung bewirkt werden.

Unter Zweikomponentenlacken im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht man Überzugsmittel, bei denen Bindemittelkomponente und Vernetzerkomponente aufgrund ihrer hohen Reaktivität in getrennten Gefäßen gelagert werden müssen. Die beiden Komponenten werden erst kurz vor Applikation gemischt und reagieren dann im Allgemeinen ohne zusätzliche Aktivierung. Zur Beschleunigung der Vernetzungsreaktion können aber auch Katalysatoren eingesetzt oder höhere Temperaturen angewendet werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen in Zweikomponentenlacken ist bevorzugt.

Geeignete OH-gruppenreaktive Vernetzer sind beispielsweise Polyisocyanat-Vernetzer, Amid- und Amin-Formaldehydharze, Phenolharze, Aldehyd- und Ketonharze, wie z.B. Phenol-Formaldehydharze, Resole, Furanharze, Harnstoffharze, Carbamidsäureesterharze, Triazinharze, Melaminharze, Benzoguanaminharze, Cyanamidharze, Anilinharze, wie sie in "Lackkunstharze", H. Wagner, H.F. Sarx, Carl Hanser Verlag München, 1971, beschrieben sind.

Bevorzugt werden als Vernetzer Polyisocyanate, die typischerweise 2 oder mehr NCO-Gruppen pro Molekül aufweisen und beispielsweise auf Isophorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatocyclohexan, Bis-(4-iso-cyanatocyclohexan)-methan, 1,3-Diisocyanatobenzol, Triisocyanatononan oder den isomeren 2,4- und 2,6-TDI basieren und die ferner Urethan-, Isocyanurat und/oder Biuretgruppen aufweisen können. Gebenenfalls können die Polyisocyanate auch blockiert sein.

Besonders bevorzugt ist der Einsatz nidrigviskoser, gegebenenfalls hydrophilierter Polyisocyanate der vorstehend genannten Art auf Basis aliphatischer oder cycloaliphatischer Isocyanate.

Die als Vernetzer eingesetzten Polyisocyanate weisen bei 23°C im Allgemeinen eine Viskosität von 10 bis 5 000 mPas auf und können auch, falls zur Viskositätseinstellung gewünscht in Abmischung mit geringen Mengen an inerten Lösemitteln zum Einsatz gelangen.

Die Copolymerisate (P) sind im Allgemeinen ausreichend hydrophil, so dass auch hydrophobe Vernetzerharze ohne zusätzliche Emulgatoren dispergiert werden können. Eine Verwendung externer Emulgatoren ist dadurch jedoch nicht ausgeschlossen.

Wasserlösliche oder dispergierbare Polyisocyanate sind z.B. durch Modifikation mit Carboxylat-, Sulfonat- und/oder Polyethylenoxidgruppen und/oder Polyethylenoxid/Polypropylenoxidgruppen erhältlich. Eine Hydrophilierung der Polyisocyanate ist z.B. durch Umsetzung mit unterschüssigen Mengen an einwertigen, hydrophilen Polyetheralkoholen möglich. Die Herstellung derartiger hydrophilierter Polyisocyanate ist beispielsweise in der EP-A 0 540 985 (S. 3, Z 55 bis S. 4 Z. 5) beschrieben.

Gut geeignet sind auch die in der EP-A 959 087 (S. 3 Z. 39 bis 51) beschriebenen Allophanatgruppen enthaltenden Polyisocyanate, die durch Umsetzung monomerenarmer Polyisocyanate mit Polyethylenoxidpolyetheralkoholen unter Allophanatisierungsbedingungen hergestellt werden. Auch die in der DE-A 100 078 21 (S. 2 Z. 66 bis S. 3 Z. 5) beschriebenen wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische auf Basis von Triisocyanatononan sind geeignet, sowie mit ionischen Gruppen (Sulfonat-, Phosphonatgruppen) hydrophilierte Polyisocyanate, wie sie z.B. in der DE 100 24 624 (S. 3 Z. 13 bis 33) beschrieben sind.

Prinzipiell ist natürlich auch der Einsatz von Mischungen verschiedener Vernetzerharze möglich.

Vor, während oder nach der Herstellung der erfindungsgemäßen wässrigen, Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersion können die üblichen Hilfs- und Zusatzmittel der Lacktechnologie zugesetzt werden, wie z.B. Entschäumungsmittel, Verdickungsmittel, Pigmente, Dispergierhilfsmittel, Katalysatoren, Hautverhinderungsmittel, Antiabsetzmittel oder Emulgatoren.

Diese Hilfs- und Zusatzmittel können auch dem Beschichtungsmittel, enthaltend die erfindungsgemäßen wässrigen, hydroxyfunktionellen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen, zugesetzt werden.

Die wässrigen Beschichtungsmittel, enthaltend die erfindungsgemäßen wässrigen, hydroxyfunktionellen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen, eignen sich für alle Einsatzgebiete in denen wässrige Anstrich- und Beschichtungssysteme mit hohen Anforderungen an die Beständigkeit der Filme Verwendung finden, z.B. für die Beschichtung mineralischer Baustoff-Oberflächen, Lackierung und Versiegelung von Holz und Holzwerkstoffen, Beschichtung metallischer Oberflächen (Metallbeschichtung), Beschichtung und Lackierung asphalt- oder bitumenhaltiger Beläge, Lackierung und Versiegelung diverser Kunststoffoberflächen (Kunststoffbeschichtung) sowie Hochglanzlacke.

Die wässrigen Beschichtungsmittel, enthaltend die erfindungsgemäßen wässrigen, Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen, werden zur Herstellung von Grundierungen, Füllern, pigmentierter oder transparenter Decklacke, Klarlacke und Hochglanzlacke sowie Einschichtlacke, die in der Einzel- und Serienapplikation, z.B. im Bereich der Industrielackierung, Automobil-Erst- und -Reparaturlackierung Anwendung finden können, eingesetzt. Bevorzugt ist der Einsatz als Mehrschichtenaufbau, wobei die oberste Schicht eine Deck- oder Klarlack-Schicht ist, die durch Aushärtung der erfindungsgemäßen wässrigen, Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersion hergestellt wird.

Die Herstellung der Beschichtungen kann nach den unterschiedlichen Spritzverfahren wie beispielsweise Luftdruck-, Airless- oder Elektrostatik-Spritzverfahren unter Verwendung von Ein- oder gegebenenfalls Zweikomponenten-Spritzanlagen erfolgen. Die Lacke und Beschichtungsmittel, enthaltend die erfindungsgemäßen wässrigen, hydroxyfunktionellen Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen, können jedoch auch nach anderen Methoden, beispielsweise durch Streichen, Rollen oder Rakeln appliziert werden.

Soweit nicht abweichend angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben auf Gewichtsprozent.
Viskositätsmessungen wurden mit einem Kegel-Platte-Viskosimeter Pysica Viscolab^® LC3 ISO der Firma Physica, Stuttgart, Deutschland nach DIN 53019 bei einem Schergefälle von 40 s^–1 durchgeführt.
Die Bestimmung der mittleren Teilchengröße erfolgte mittels Laser-Korrelations-Spektroskopie (HPPS, Malvern Instruments, Herrenberg, DE).
Die Messung des Glanz der Lackfilme erfolgt nach DIN 67530
Die angegebenen OH-Zahlen wurden ausgehend von den eingesetzten, OH tragenden Komponenten berechnet.
Säurezahlen: Bestimmungsmethode, DIN ISO 3682
Cardura^® E10P: Glycidylester der Versaticsäure, Resolution BV., NL
Peroxan^® DB: Di-tert.-butylperoxid, Pergan GmbH, Bocholt, Deutschland.
Bayhydur^® VP LS 2319: Hydrophiliertes Polyisocyanat der Fa. Bayer MaterialScience AG Leverkusen, Deutschland.
Proglyde^® DMM: Dipropylenglykoldimethylether, Lösungsmittel der Dow Chemical, Ahlen, Deutschland.
Baysilone^® VP AI 3466: Verlaufshilfsmittel, Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland.
Baysilone^® VP AI 3468: Verlaufshilfsmittel, Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland.
Borchigel^® PW 25: Verdicker, Borchers GmbH, Langenfeld, Deutschland.
Beispiel 1: Reaktivverdünner
In einem 5 l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heizvorrichtung werden bei 20°C 3172 g Cardura^® E10P und 927 g Adipinsäure eingewogen. Unter Rühren wird auf 140°C aufgeheizt. Ab ca. 140°C läuft eine exotherme Reaktion ab. Es wird für weitere 4 Stunden bei 140°C nachgerührt. Es wird ein hell gelbes Harz mit einer Viskosität von 2 900 mPas bei 23°C erhalten.
Beispiel 2: Polyestervorstufe
In einem 20 l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heizvorrichtung und Wasserabscheider werden bei 20°C 1659 g Trimethylolpropan, 5146 g Neopentylglykol eingewogen und bei 100°C aufgeschmolzen. Dann wird unter Rühren 122 g Maleinsäureanhydrid, 2059 g Isophthalsäure und 5666 g Phtalsäureanhydrid zugesetzt und die Mischung innerhalb von einer Stunde unter Durchleiten eines Stickstoffstroms auf 150°C aufgeheizt. Im Anschluss wird die Temperatur innerhalb von 6 h auf 200°C gestellt und so lange im Stickstoffstrom kondensiert, bis die Säurezahl unter 8 mg KOH/g Substanz sinkt.
Säurezahl: 5,9 mgKOH/g
OH-Zahl: 122 mgKOH/g
Beispiel 3:

In einem 4 l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heizvorrichtung werden 750 g Polyestervorstufe gemäß Beispiel 2 und 123,4 g Reaktivverdünner gemäß Beispiel 1 und 48,7 g Butyldiglykol vorgelegt und auf 140°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur wird eine Lösung aus 11,3 g Peroxan^® DB in 22,5 g Butyldiglykol innerhalb von 125 Minuten zugetropft. Fünf Minuten nachdem mit der Dosierung der Initiatorlösung begonnen wurde, wird innerhalb von 2h eine Monomermischung aus 185 g Methylmethacrylat, 150 g Hydroxyethylmethacrylat, 50 g Butylacrylat, 50 g Isobutylmethacrylat und 35 g Styrol zudosiert. Direkt im Anschluss wird innerhalb von 60 Min. eine Mischung aus 92,5 g Methylmethacrylat, 75 g Hydroxyethylmethacrylat, 25 g Butylacrylat, 25 g Isobutylmethacrylat 17,5 g Styrol und 45 g Acrylsäure zudosiert; parallel dazu wird eine Lösung von 11,3 g Di-tert.-butylperoxid in 23,5 g Butyldiglykol während 2 h gleichmäßig zudosiert. Anschließend wird 1 h bei 140°C nachgerührt, auf 100°C abgekühlt und 47 g Dimethylethanolamin zugegeben. Nach 20 Minuten des Homogenisierens wird innerhalb von 10 Minuten bei 90°C mit 1650 g Wasser dispergiert. Bei der erreichten Mischtemperatur von 78°C wird weiter 1,5 h homogenisiert, bevor die Dispersion dann filtriert und auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

OH-Gehalt (Festkörper)	4,22 % (theoretisch berechnet)
Säurezahl (Festkörper)	24,5 mg KOH/g
Festkörpergehalt	48 %
Viskosität	1280 mPas/23°C
pH-Wert (10 %ig in Wasser)	7,6
Neutralisationsgrad	75 %

Mittlere Teilchengröße	140 nm
Colösergehalt	2,9 Gew.-% bezogen auf Dispersion

Beispiel 4:

In einem 4 l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heizvorrichtung werden 750 g Polyestervorstufe gemäß Beispiel 2 und 210,2 g Reaktivverdünner gemäß Beispiel 1 vorgelegt und auf 140°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur wird eine Lösung aus 11,3 g Peroxan^® DB in 22,5 g Butyldiglykol innerhalb von 125 Minuten zugetropft. Fünf Minuten nachdem mit der Dosierung der Initiatorlösung begonnen wurde, wird innerhalb von 2 h eine Monomermischung aus 185 g Methylmethacrylat, 150 g Hydroxyethylmethacrylat, 50 g Butylacrylat, 50 g Isobutylmethacrylat und 35 g Styrol zudosiert. Direkt im Anschluss wird innerhalb von 60 Minuten eine Mischung aus 92,5 g Methylmethacrylat, 75 g Hydroxyethylmethacrylat, 25 g Butylacrylat, 25 g Isobutylmethacrylat 17,5 g Styrol und 45 g Acrylsäure zudosiert; parallel dazu wird eine Lösung von 11,3 g Di-tert.-butylperoxid in 23,5 g Butyldiglykol während 2 h gleichmäßig zudosiert. Anschließend wird 1 Stunde bei 140°C nachgerührt, auf 100°C abgekühlt und 45 g Dimethylethanolamin zugegeben. Nach 20 Minuten des Homogenisieren wird innerhalb von 10 Minuten bei 90°C mit 1725 g Wasser dispergiert. Bei der erreichten Mischtemperatur von 78°C wird weiter 1,5 h homogenisiert, bevor die Dispersion dann filtriert und auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

OH-Gehalt (Festkörper)	4,54 % (theoretisch berechnet)
Säurezahl (Festkörper)	21,6 mg KOH/g
Festkörpergehalt	44 %
Viskosität	1310 mPas/23°C
pH-Wert (10 %ig in Wasser)	7,6
Neutralisationsgrad	75 %
Mittlere Teilchengröße	137 nm
Colösergehalt	1,45 Gew.-% bezogen auf Dispersion

Beispiel 5

In einem 4 l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heizvorrichtung werden 750 g Polyestervorstufe gemäß Beispiel 2 und 314,7 g Reaktivverdünner gemäß Beispiel 1 vorgelegt und auf 140°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur wird eine Lösung aus 11,3 g Peroxan^® DB in 22,5 g Butyl-diglykol innerhalb von 125 Min. zugetropft. Fünf Minuten nachdem mit der Dosierung der Initiatorlösung begonnen wurde, wird innerhalb von 2 h eine Monomermischung aus 185 g Methylmethacrylat, 150 g Hydroxyethylmethacrylat, 50 g Butylacrylat, 50 g Isobutylmethacrylat und 35 g Styrol zudosiert. Direkt im Anschluss wird innerhalb von 60 Minuten eine Mischung aus 92,5 g Methylmethacrylat, 75 g Hydroxyethylmethacrylat, 25 g Butylacrylat, 25 g Isobutylmethacrylat 17,5 g Styrol und 45 g Acrylsäure zudosiert; parallel dazu wird eine Lösung von 11,3 g Di-tert.-butylperoxid in 23,5 g Butyldiglykol während 2 h gleichmäßig zudosiert. Anschließend wird 1 Stunde bei 140°C nachgerührt, auf 100°C abgekühlt und 45 g Dimethylethanolamin zugegeben. Nach 20 Minuten des Homogenisierens wird innerhalb von 10 Minuten bei 90°C mit 1725 g Wasser dispergiert. Bei der erreichten Mischtemperatur von 78°C wird weiter 1,5 h homogenisiert, bevor die Dispersion dann filtriert und auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

OH-Gehalt (Festkörper)	4,94 % (theoretisch berechnet)
Säurezahl (Festkörper)	25,9 mg KOH/g
Festkörpergehalt	44 %
Viskosität	970 mPas/23°C
pH-Wert (10 %ig in Wasser)	7,6
Neutralisationsgrad	75 %
Mittlere Teilchengröße	156 nm
Colösergehlat	1,45 Gew.-% bezogen auf Dispersion

Vergleichsbeispiel 6

In einem 4 l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heizvorrichtung werden 750 g Polyestervorstufe gemäß Beispiel 2 und 223,7 g Butyldiglykol vorgelegt und auf 140°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur wird eine Lösung aus 11,3 g Peroxan^® DB in 22,5 g Butyldiglykol innerhalb von 125 Min. zugetropft. Fünf Minuten nachdem mit der Dosierung der Initiatorlösung begonnen wurde, wird innerhalb von 2 h eine Monomermischung aus 185 g Methylmethacrylat, 150 g Hydroxyethylmethacrylat, 50 g Butylacrylat, 50 g Isobutylmethacrylat und 35 g Styrol zudosiert. Direkt im Anschluss wird innerhalb von 60 Minuten eine Mischung aus 92,5 g Methylmethacrylat, 75 g Hydroxyethylmethacrylat, 25 g Butylacrylat, 25 g Isobutylmethacrylat 17,5 g Styrol und 45 g Acrylsäure zudosiert; parallel dazu wird eine Lösung von 11,3 g Di-tert.-butylperoxid in 23,5 g Butyldiglykol während 2 h gleichmäßig zudosiert. Anschließend wird 1 Stunde bei 140°C nachgerührt, auf 100°C abgekühlt und 45 g Dimethylethanolamin zugegeben. Nach 20 Minuten des Homogenisierens wird innerhalb von 10 Minuten bei 90°C mit 1725 g Wasser dispergiert. Bei der erreichten Mischtemperatur von 78°C wird weiter 1,5 h homogenisiert, bevor die Dispersion dann filtriert und auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

OH-Gehalt (Festkörper)	3,75 % (theoretisch berechnet)
Säurezahl (Festkörper)	25,7 mg KOH/g

Festkörpergehalt	45,3 %
Viskosität	2300 mPas/23°C
pH-Wert (10 %ig in Wasser)	7,6
Neutralisationsgrad	75 %
Mittlere Teilchengröße	132 nm
Colösergehlat:	6,8 Gew.-% bezogen auf Dispersion

Anwendungstechnische Daten
Die in den Beispielen erwähnten Bindemittel werden mit Additiven formuliert, anschließend mit einer 75%-igen Lösung des Polyisocyants Bayhydur^® LS 2319 in Proglyde^® DMM der Fa. Dow Chemicals vermischt, der Klarlack appliziert und 30 Minuten bei 60°C getempert. Nach Lagerung der Lackfilme für 2 Tage bei Raumtemperatur wurden die Lackfilme beurteilt.

0 = Keine Veränderung des Lackfilms, 5 = Lackfilm völlig zerstört
^*Härterlösung: 75 Gew.-Tl. Bayhydur^® VP LS 2319 gelöst in 25 Gew.-Tl. Proglyde^® DMM)
^** 2-Methoxypropylacetat

Claims

Verfahren zur Herstellung wässriger, hydroxyfunktioneller Polyester-Polyacrylat-Pfropfpolymerisat-Dispersionen mit einem Gehalt an Colösern von 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Copolymerisat (P) durch Polymerisation A) einer Mischung zur radikalischen Copolymerisation befähigter Vinylmonomeren A1) bis A4) in Gegenwart B) eines oder mehrerer Polyesterpolyol(en) mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 500 mg KOH/g Subsanz und einer Säurezahl von >0,5 bis ≤30 mg KOH/g Substanz und einem Doppelbindungsgehalt (berechnet als C=C, Molgewicht 24) von 0,1 bis 5%, sowie C) einer oder mehrerer Verbindung(en) der allgemeinen Formel (I),
in welcher R¹ ein aliphatischer, araliphatischer oder aromatischer Rest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, R² H oder CH₃ ist, R³/R⁴ gleiche oder unterschiedliche aliphatische Reste mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen sind und n 1 bis 4 ist, hergestellt wird und das so erhaltene Copolymerisat (P) anschließend in einem zweiten Schritt vor oder nach Zugabe eines Neutralisationsmittels in Wasser dispergiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Reaktionsgefäß die Verbindung C) und der Polyester B) vorgelegt wird und die ungesättigten Monomere A1) bis A4) zudosiert und unter Einsatz eines Radikalinitiators polymerisiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweistufige Zugabe und Polymerisation der ungesättigten Monomeren A1) bis A4) erfolgt, wobei in der ersten Stufe (i) eine hydroxyfunktionelle Monomermischung (A') mit einer OH-Zahl von 12 bis 350 mg KOH/g Feststoff und einer Säurezahl von 0 bis 50 mg KOH/g Feststoff zu den bereits vorgelegten Verbindungen C) und B) gegeben wird und anschließend in einer zweiten Stufe (ii) wird zu der aus Schritt (i) erhaltenen Reaktionsmischung eine weitere Monomermischung (A'') zugegeben, wobei diese Monomermischung eine OH-Zahl von 10 bis 350 mg KOH/g Feststoff und eine Säurezahl von 50 bis 300 mg KOH/g Feststoff aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen C) der allgemeinen Formel (I) Umsetzungsprodukte von Glycidylestern aliphatischer Carbonsäuren (α) mit aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren (β) sind.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen C) der allgemeinen Formel (I) Umsetzungsprodukte von Glycidylestern der Versaticsäure als (α) in Kombination mit Adipinsäure als Komponente (β) sind.
Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen erhältlich durch Verfahren gemäß Anspruch 1.
Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Colöser 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, beträgt.
Wässrige Beschichtungsmittel, enthaltend Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen gemäß Anspruch 6.
Verwendung der Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen gemäß Anspruch 6 zur Herstellung von Zweikomponenten-Beschichtungen.
Verwendung der Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen gemäß Anspruch 6 zur Herstellung von Deck- und Klarlacken.
Mehrschichtenaufbau mit einer Deck- oder Klarlackschicht als oberste Beschichtung, welche durch Aushärtung der Polyester-Polyacrylat-Pfopfpolymerisat-Dispersionen gemäß Anspruch 6 erhalten wird.