基于1,5‑五亚甲基二异氰酸酯的多异氰酸酯组合物制造技术

本发明专利技术涉及多异氰酸酯组合物，其包含具有异氰酸酯基团和至少一个1,5‑桥连的五亚甲基单元和异氰脲酸酯基团的化合物，其中所述化合物的一部分另外还具有至少一个脲基甲酸酯基团，其特征在于，所述多异氰酸酯组合物的异氰脲酸酯三聚体含量为≤59重量%，基于所述多异氰酸酯组合物的总重量计，所述脲基甲酸酯基团具有对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团，和所述脲基甲酸酯基团与异氰脲酸酯基团的当量比为＞0和≤0.19。本发明专利技术还涉及制备所述多异氰酸酯的方法、双组分体系、其用于制备在基材上的涂层的用途、所述涂层和由所述涂层和所述基材构成的复合体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于1,5-五亚甲基二异氰酸酯的多异氰酸酯组合物本专利技术涉及多异氰酸酯组合物，其包含具有异氰酸酯基团和至少一个1,5-桥连的五亚甲基单元和异氰脲酸酯基团的化合物，其中所述化合物的一部分另外还具有至少一个脲基甲酸酯基团。本专利技术还涉及制备所述多异氰酸酯组合物的方法。此外，本专利技术涉及包含所述多异氰酸酯组合物的双组分体系、其用于制备在基材上的涂层的用途和由所述涂层和所述基材构成的复合体。双组分聚氨酯涂料存在已久。对于高质量的耐光面漆，所使用的涂料尤其是由脂族多异氰酸酯和多元醇形成的涂料，例如聚丙烯酸酯多元醇、聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。用于这些高质量涂料的多异氰酸酯尤其是由1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）制备的低单体含量衍生物。特别适合用于弹性的高耐受性的涂料的是HDI的异氰脲酸酯-多异氰酸酯或含有亚氨基噁二嗪二酮-和异氰脲酸酯结构的HDI多异氰酸酯，例如描述在H.J.Laas，R.Halpaap，J.PataiN,J.pakt.Chem.1994,336,185-200或EP0330966B1或EP0798299B1中。这些多异氰酸酯通常具有3或更多的异氰酸酯官能度（FNCO），其中异氰酸酯官能度是指每个分子的NCO基团的平均数。这些漆料体系的加工例如描述在H.-U.Meier-Westhues,Polyurethane-Lacke,Kleb-undDichtstoffe,HannoverVincentzNetwork2007,第72页起。虽然不断地进一步优化原料如多异氰酸酯和作为共反应物的多元醇以及加工技术，但仍然存在一些基本的相互关系和依赖关系。例如，各个多异氰酸酯的各种衍生物具有有限范围的极性。已知的HDI的聚异氰脲酸酯代表弱极性范围。在HDI多异氰酸酯的情况下，还已知存在缩二脲结构，它们就极性而言与聚异氰脲酸酯结构不同。特别是对于涂料体系的耐受性的要求越来越高，例如在耐候性和耐化学品性方面，加上高耐磨性、光泽保持性和耐光性，使用者在粘合剂方面依赖于具有高OH基团含量的体系。由于它们的化学组成，这种体系相对于标准粘合剂具有增加的极性。本领域技术人员知道，在施加的漆料体系中的粘合剂和多异氰酸酯之间的极性差异导致光泽度的相当大的损失，这仅能通过使用添加剂在有限的程度上得到克服。用于表征含有设置用于与多异氰酸酯交联的OH基团的粘合剂的所使用的参数特别包括其羟基含量。该参数可以以每100克粘合剂固体含量的羟基质量（重量％）来说明。作为本领域技术人员粗略的粘合剂量度，羟基含量≥5.0重量%通常认为与基于HDI的聚异氰脲酸酯不相容。在下文中，羟基含量≥5.0重量%的粘合剂也称为具有高OH基团含量的化合物。在具有高OH基团含量的粘合剂的范围中，由于存在本领域技术人员已知的与聚异氰脲酸酯的不相容，使用者依赖于使用含有缩二脲结构的交联剂。目前用于与极性粘合剂交联的HDI的缩二脲衍生物根据结构而具有低的反应性NCO基团含量，并且具有相对于其它衍生物增加的粘度，因此不是在所有方面都能满足现代漆料技术所需的要求。除了HDI，1,5-五亚甲基二异氰酸酯（PDI）作为单体也存在已久，例如描述在W.Siefken,LiebigsAnn.Chem.1949,562,第122页或DE1493360B1和DE1900514A1中。含有脲基甲酸酯基团的聚异氰脲酸酯的作用及其相容性参见P.B.Jacobs;H.Mertes;R.S.Dearth,EuropeanCoatingsJournal,No.9,第594-600页,1996,CycloaliphaticAMTpolyisocyanatesandtheirblends。在第263和264页的表3、4和6中，将脲基甲酸酯基团改性的三聚体（AMT）和基于HDI的聚异氰脲酸酯相互比较。在所描述的制剂中，AMT化合物在光泽度方面与标准HDI聚异氰脲酸酯没有不同。EP2543736A1描述了从赖氨酸获得1,5-戊二胺的发酵方法。还公开了可以具有异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、氨基甲酸酯和脲基团的基于1,5-五亚甲基二异氰酸酯的多异氰酸酯。但是，EP2543736A1没有公开特征在于对高OH基团含量的粘合剂具有改善的相容性的多异氰酸酯。在该文章中唯一描述和使用的催化剂导致具有高衍生物纯度的异氰脲酸酯三聚体，这也在EP1091991B1中描述过。虽然该衍生物具有相对高的反应性NCO基团含量，但是另一方面没有描述相比于基于HDI的聚异氰脲酸酯得到改善的与极性粘合剂的相容性。EP0524500A1和EP0524501A1公开了基于具有4至18个碳原子的脂族二异氰酸酯（优选HDI）的多异氰酸酯，其中脲基甲酸酯基团与异氰脲酸酯基团的比例>0.1和<5，并且在含脲基甲酸酯的多异氰酸酯的情况下具有改善的相容性。然而，尚未解决的是，纯的含有异氰脲酸酯的多异氰酸酯在其相容性方面与含有脲基甲酸酯基团的那些差别多大，因为所述的所有文章都没有提供在这方面进行比较的实验。JP2007-112936A公开了基于多异氰酸酯的总量，异氰脲酸酯三聚体含量为60至95重量％的脂族多异氰酸酯，并且描述了低于60重量％的含量对于粘度不利，因此不利于这种多异氰酸酯的可用性。因此，仍然希望能够提供主要包含聚异氰脲酸酯结构的交联剂，其在宽的范围内与高OH基团含量的化合物相容，并且在例如双组分聚氨酯漆料体系中的可用性方面不受限制。本专利技术的目的在于提供基于1,5-五亚甲基二异氰酸酯的多异氰酸酯组合物；与现有技术相比，其具有对高OH基团含量的粘合剂显著提高的相容性。所述目的根据本专利技术通过一种多异氰酸酯组合物实现，该多异氰酸酯组合物包含具有异氰酸酯基团和至少一个1,5-桥连的五亚甲基单元和异氰脲酸酯基团的化合物，其中所述化合物的一部分另外还具有至少一个脲基甲酸酯基团，其特征在于，所述多异氰酸酯组合物的异氰脲酸酯三聚体含量为≤59重量%，基于所述多异氰酸酯组合物的总重量计，所述脲基甲酸酯基团具有对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团，和所述脲基甲酸酯基团与异氰脲酸酯基团的当量比为>0和≤0.19。令人惊奇地发现，本专利技术的多异氰酸酯组合物相比于现有技术的特征在于，特别优选与高OH基团含量的化合物具有提高的相容性，并且可以非常好地配制出双组分体系。由该双组分体系获得的涂层的特征在于，相比于现有技术显著提高的光泽度和同样非常好的物理化学性质。此外，本专利技术的多异氰酸酯组合物的特征在于低粘度以及高含量的反应性NCO基团。在本专利技术中，1,5-桥连的五亚甲基单元结构单元是指由直链的五亚甲基单元(-CH2CH2CH2CH2CH2-)组成，其在位置1处与异氰酸酯基团的氮原子、异氰脲酸酯基团的氮原子或脲基甲酸酯基团（具有对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团）的氮原子连接，并且在位置5处与异氰脲酸酯基团的氮原子或脲基甲酸酯基团（具有对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团）的氮原子连接。在此，位置1和5的命名也可以交换。在本专利技术中，三聚体结构是指以下的异氰脲酸酯结构单元，其通过上述的五亚甲基单元按照低聚物的统计学分布彼此相连：基于多异氰酸酯组合物的总重量以重量份说明的异氰脲酸酯三聚体含量是指在本专利技术的多异氰酸酯组合物中的刚好含有一个异氰脲酸酯基团和三个异氰酸酯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
多异氰酸酯组合物，其包含具有异氰酸酯基团和至少一个1,5‑桥连的五亚甲基单元和异氰脲酸酯基团的化合物，其中所述化合物的一部分另外还具有至少一个脲基甲酸酯基团，其特征在于，所述多异氰酸酯组合物的异氰脲酸酯三聚体含量为≤59重量%，基于所述多异氰酸酯组合物的总重量计，所述脲基甲酸酯基团具有对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团，和所述脲基甲酸酯基团与异氰脲酸酯基团的当量比为＞0和≤0.19。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.16 EP 15159291.21.多异氰酸酯组合物，其包含具有异氰酸酯基团和至少一个1,5-桥连的五亚甲基单元和异氰脲酸酯基团的化合物，其中所述化合物的一部分另外还具有至少一个脲基甲酸酯基团，其特征在于，所述多异氰酸酯组合物的异氰脲酸酯三聚体含量为≤59重量%，基于所述多异氰酸酯组合物的总重量计，所述脲基甲酸酯基团具有对异氰酸酯基团呈惰性的有机基团，和所述脲基甲酸酯基团与异氰脲酸酯基团的当量比为＞0和≤0.19。2.根据权利要求1所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述异氰脲酸酯三聚体含量为≤56重量%，优选≤51重量%和特别优选≤47重量%，基于所述多异氰酸酯组合物的总重量计。3.根据权利要求1或2任一项所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述当量比为≥0.02至≤0.18，优选≥0.05至≤0.16和特别优选≥0.10至≤0.15。4.根据权利要求1至3任一项所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述有机基团选自直链的、支化的和任选取代的基团，该基团具有1至18个碳原子，优选1至12个碳原子和特别优选1至8个碳原子。5.根据权利要求1至4任一项所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述有机基团通过伯-或仲碳原子，优选通过伯碳原子与所述脲基甲酸酯基团连接。6.根据权利要求1至5任一项所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，其异氰酸酯基团含量为≥15%至≤25%，优选≥17%至≤24%和特别优选≥20%至≤23%，基于本发明的多异氰酸酯组合物的总重...

【专利技术属性】
技术研发人员：A黑金，C埃格特，U维尔纳，N尤瓦，G贝恩肯，R雷耶尔，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE