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Polymerzusammensetzungen von carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen und Polylsocyanaten in reaktiven Lösemitteln - Dokument DE102004020740A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004020740A1 24.11.2005
Titel Polymerzusammensetzungen von carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen und Polylsocyanaten in reaktiven Lösemitteln
Anmelder Degussa AG, 40474 Düsseldorf, DE
Erfinder Glöckner, Patrick, Dipl.-Chem. Dr., 40885 Ratingen, DE;
Wenning, Andreas, Dipl.-Chem. Dr., 48301 Nottuln, DE;
Denkinger, Peter, Dipl.-Chem. Dr., 48301 Nottuln, DE
DE-Anmeldedatum 27.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004020740
Offenlegungstag 24.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.11.2005
IPC-Hauptklasse C08L 75/04
IPC-Nebenklasse C09D 11/02   C09D 11/00   C09K 3/10   C09G 1/16   A61K 7/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft Polymerzusammensetzungen von carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen und Polyisocyanaten in reaktiven Lösemitteln, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung, insbesondere in strahlenhärtbaren Beschichtungsstoffen und Klebstoffen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Polymerzusammensetzungen von carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen und Polyisocyanaten in reaktiven Lösemitteln, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung, insbesondere in strahlenhärtbaren Beschichtungsstoffen und Klebstoffen.

Strahlenhärtbare Beschichtungsstoffe haben innerhalb der letzten Jahre zunehmend an Bedeutung gewonnen, da u. a. der Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) dieser Systeme gering ist.

Die filmbildenden Komponenten sind im Beschichtungsstoff relativ niedermolekular und deshalb niedrigviskos, so dass auf hohe Anteile organischer Lösemittel verzichtet werden kann. Dauerhafte Beschichtungen werden erhalten, indem nach Applikation des Beschichtungsstoffes ein hochmolekulares, polymeres Netzwerk durch z. B. UV-Licht initiierte Vernetzungsreaktionen gebildet wird. Als Folge der Netzwerkbildung kommt es zu einem Volumenschrumpf, der in der Literatur als ein Grund für die teilweise schlechte Haftung von strahlungshärtbaren Beschichtungsstoffen auf unterschiedlichen Substraten angegeben wird [Surface Coatings International Part A, 2003/06, pp. 221–228].

Keton-Aldehydharze werden in Beschichtungsstoffen z. B. als filmbildende Additivharze eingesetzt, um bestimmte Eigenschaften wie Antrocknungsgeschwindigkeit, Glanz, Härte oder Kratzfestigkeit zu verbessern. Wegen ihres relativ geringen Molekulargewichtes besitzen übliche Keton-Aldehydharze eine geringe Schmelz- und Lösungsviskosität und dienen daher in Beschichtungsstoffen u.a. als filmbildende Funktionsfüllstoffe.

DE 23 45 624, EP 736 074, DE 28 47 796, DD 24 0318, DE 24 38 724, JP 09143396 beschreiben die Verwendung von Keton-Aldehyd- und Ketonharzen, z. B. Cyclohexanon-Formaldehydharzen in strahlenhärtbaren Systemen.

EP 902 065 beschreibt die Verwendung von Harzen aus Harnstoff(derivaten), Ketonen oder Aldehyden als Zusatzkomponente im Gemisch mit strahlungshärtbaren Harzen.

DE 24 38 712 beschreibt strahlungshärtende Druckfarben aus filmbildenden Harzen, Keton- und Keton-Formaldehydharzen sowie polymerisierbaren Komponenten wie polyfunktionellen Acrylatestern mehrwertiger Alkohole.

US 4,070,500 beschreibt die Verwendung nicht-strahlungshärtbarer Keton-Formaldehyd-Harze als filmbildende Komponente in strahlungshärtbaren Tinten.

Den Produkten der erwähnten Veröffentlichungen ist gemein, dass sie Carbonylgruppen tragen. Carbonylgruppen unterliegen durch z. B. Bestrahlung klassischen Abbaureaktionen wie z. B. vom Norrish-Typ I oder II [Laue, Plagens, Namen und Schlagwort-Reaktionen, Teubner Studienbücher, Stuttgart, 1995].

Die Verwendung nicht modifizierter Keton-Aldehyd- oder Ketonharze ist daher für qualitativ hochwertige Anwendungen z. B. im Außenbereich, bei dem hohe Beständigkeitseigenschaften insbesondere gegenüber Bewitterung und Hitze erforderlich sind, nicht möglich.

Man verbessert diese Eigenschaften durch die Umwandlung der Carbonylgruppen in sekundäre Alkoholgruppen durch Hydrierung von Keton-Aldehydharzen. Dies wird seit langem praktiziert (DE-PS 8 70 022). Ein typisches und bekanntes Produkt ist Kunstharz SK der Degussa AG. Die Verwendung carbonylhydrierter sowie kernhydrierter Keton-Aldehydharze auf Basis von aromatischen Ketonen ist ebenfalls möglich. Ein solches Harz wird in DE 33 34 631 beschrieben. Die OH-Zahl derartiger Produkte ist mit über 200 mg KOH/g sehr hoch.

Durch Strahlung induziert vernetzbare, carbonylhydrierte Keton-Aldehydharze werden beschrieben in DE-Anmeldung 103 38 562.2 und 103 38 560.6. Aufgrund des relativ geringen Molekulargewichtes besitzen diese Harze einen vergleichsweise geringen Schmelzbereich zwischen 90 und 140 °C. Insbesondere bei pigmentierten Lacken oder aber in Schattenbereichen von dreidimensionalen Substraten ist ein hoher Erweichungsbereich jedoch wünschenswert, da eine Klebfreiheit bei relativ geringem Vernetzungsgrad erhalten werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Polymerzusammensetzungen zu finden, die sich als Haftungsverbesserer in strahlungshärtbaren Kleb- und Beschichtungsstoffen eignen.

Überraschender Weise konnte diese Aufgabe gelöst werden, indem in strahlungshärtbaren Beschichtungsstoffen Polymerzusammensetzungen, die in einem strahlungsreaktiven Lösemittel gelöst sind, verwendet werden, die aus den Umsetzungsprodukten von carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen und Di- oder Polyisocyanaten mit einem Schmelzbereich oberhalb von 140 °C bestehen.

Als Polymerzusammensetzungen wurden dabei durch Zugabe von einem strahlungsreaktiven Lösemittel carbonylhydrierte Keton-Aldehydharze chemisch derart modifiziert, wodurch an sich strahlungsinerte, d. h. nicht vernetzbare und lagerstabile Harze in einem strahlungsreaktiven Lösemittel resultieren. Die carbonylhydrierte Keton-Aldehydharze sind außerdem verseifungsstabil und widerstandsfähig gegen Chemikalien, und besitzen eine hohe Vergilbungsbeständigkeit. Die Polymerzusammensetzungen erzeugen in strahlungsinduzierten vernetzbaren Beschichtungsstoffen oder Klebstoffen eine gute Haftung zu unterschiedlichen Untergründen wie z. B. Metallen, Kunststoffen wie z. B. Polyethylen, Polypropylen oder Polycarbonat bei gleichzeitig hoher Härte.

Gegenstand der Erfindung sind Polymerzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend

  • A) mindestens ein strahlungsreaktives Lösemittel

    und das Umsetzungsprodukt mit einem Schmelzbereich oberhalb von 140 °C von
  • B) mindestens einem carbonylhydrierten Keton-Aldehydharz mit
  • C) mindestens einem aromatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- oder Polyisocyanat.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von Polymerzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend

  • A) mindestens ein strahlungsreaktives Lösemittel

    und das Umsetzungsprodukt mit einem Schmelzbereich oberhalb von 140 °C von
  • B) mindestens einem carbonylhydrierten Keton-Aldehydharz mit
  • C) mindestens einem aromatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- oder Polyisocyanat
als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in insbesondere strahlungshärtenden Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen, insbesondere zur Verbesserung der Haftungseigenschaften und der Härte.

Als Komponente A) können prinzipiell alle bei Raumtemperatur flüssigen Verbindungen eingesetzt werden, die über ungesättigte Gruppierungen verfügen, die der radikalischen Vernetzungsreaktion zugänglich sind.

Bevorzugt als Komponente A) einsetzbare Lösemittel sind Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, C1-C40-Alkylester und/oder Cycloalkylester der Methacrylsäure und/oder Acrylsäure, Glycidylmethacrylat, Glycidylacrylat, 1,2-Epoxybutylacrylat, 1,2-Epoxybutylmethacrylat, 2,3-Epoxycyclopentylacrylat, 2,3-Epoxycyclopentylmethacrylat sowie die analogen Amide, wobei auch Styrol und/oder dessen Derivate zugegen sein können.

Besonders bevorzugt sind Phenoxyethylacrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat, Isodecylacrylat und Isobornylacrylat.

Eine weitere bevorzugte Klasse von strahlungsreaktiven Lösemitteln als Komponente A) sind Di- Tri- und/oder Tetraacrylate und deren Methacrylanaloga, die sich formal aus den Umsetzungsprodukten von Acrylsäure bzw. Methacrylsäure und einer Alkoholkomponente unter Wasserabspaltung ergeben. Als dafür gebräuchliche Alkoholkomponente werden z. B. Ethylenglykol, 1,2-, 1,3-Propandiol, Diethylen-, Di- und Tripropylen-, Triethylen-, Tetraethylenglykol, 1,2-, 1,4-Butandiol, 1,3-Butylethylpropandiol, 1,3-Methylpropandiol, 1,5-Pentandiol, Bis-(1,4-hydroxymethyl)cyclohexan (Cyclohexandimethanol), Glycerin, Hexandiol, Neopentylglykol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Bisphenol A, B, C, F, Norbornylenglykol, 1,4-Benzyldimethanol, -ethanol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan-1,3-diol, 1,4- und 2,3-Butylenglykol, Di-&bgr;-hydroxyethylbutandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Decandiol, Dodecandiol, Neopentylglykol, Cyclohexandiol, Trimethylolpropan, 3(4),8(9)-Bis(hydroxymethyl)-tricyclo[5.2.1.02'6]decan (Dicidol), 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)propan, 2,2-Bis-[4-(&bgr;-hydroxyethoxy)phenyl]propan, 2-Methylpropandiol-1,3, 2-Methylpentandiol-1,5, 2,2,4(2,4,4)-Trimethylhexandiol-1,6, Hexantriol-1,2,6, Butantriol-1,2,4, Tris-(&bgr;-hydroxyethyl)isocyanurat, Mannit, Sorbit, Polypropylenglykole, Polybutylenglykole, Xylylenglykol oder Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, allein oder in Mischungen, eingesetzt.

Besonders bevorzugt sind jedoch Dipropylenglykoldiacrylat (DPGDA) und/oder Tripropylenglykoldiacrylat (TPGDA), Hexandioldiacrylat (HDDA), Trimethylolpropantriacrylat, allein oder in Mischung.

Im Allgemeinen können aber alle in der Literatur für strahlungshärtbare Lacke als geeignet genannte Reaktivverdünner eingesetzt werden.

Als Ketone zur Herstellung der carbonylhydrierten Keton-Aldehydharze (Komponente B)) eignen sich alle Ketone, insbesondere Aceton, Acetophenon, 4-tert.-Butylmethylketon, Methylethylketon, Heptanon-2, Pentanon-3, Methylisobutylketon, Cyclopentanon, Cyclododecanon, Mischungen aus 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylcyclopentanon, Cycloheptanon und Cyclooctanon, Cyclohexanon und alle alkylsubstituierten Cyclohexanone mit einem oder mehreren Alkylresten, die insgesamt 1 bis 8 Kohlenwasserstoffatome aufweisen, einzeln oder in Mischung. Als Beispiele alkylsubstituierter Cyclohexanone können 4-tert.-Amylcyclohexanon, 2-sek.-Butylcyclohexanon, 2-tert.-Butylcyclohexanon, 4-tert.-Butylcyclohexanon, 2-Methylcyclohexanon und 3,3,5-Trimethylcyclohexanon genannt werden.

Im Allgemeinen können aber alle in der Literatur für Ketonharzsynthesen als geeignet genannte Ketone, in der Regel alle C-H-aciden Ketone, eingesetzt werden. Bevorzugt werden carbonylhydrierte Keton-Aldehydharze auf Basis der Ketone Acetophenon, 4-tert.-Butylmethylketon, Cyclohexanon, 4-tert.-Butylcyclohexanon, 3,3,5-Trimethylcyclohexanon und Heptanon allein oder in Mischung.

Als Aldehyd-Komponente der carbonylhydrierten Keton-Aldehydharze (Komponente B)) eignen sich prinzipiell unverzeigte oder verzweigte Aldehyde, wie z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd, n-Butyraldehyd und/oder iso-Butyraldehyd, Valerianaldehyd sowie Dodecanal. Im Allgemeinen können alle in der Literatur für Ketonharzsynthesen als geeignet genannten Aldehyde eingesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch Formaldehyd allein oder in Mischungen verwendet.

Das benötigte Formaldehyd wird üblicherweise als ca. 20 bis 40 Gew.-%ige wässrige oder alkoholische (z. B. Methanol oder Butanol) Lösung eingesetzt. Andere Einsatzformen des Formaldehyds wie z. B. auch die Verwendung von para-Formaldehyd oder Trioxan sind ebenfalls möglich. Aromatische Aldehyde, wie z. B. Benzaldehyd, können in Mischung mit Formaldehyd ebenfalls enthalten sein.

Besonders bevorzugt werden als Ausgangsverbindungen für die Komponente B) carbonylhydrierte Harze aus Acetophenon, 4-tert.-Butylmethylketon, Cyclohexanon, 4-tert.-Butylcyclohexanon, 3,3,5-Trimethylcyclohexanon sowie Heptanon allein oder in Mischung und Formaldehyd eingesetzt.

Die Harze aus Keton und Aldehyd werden in Gegenwart eines Katalysators mit Wasserstoff bei Drücken von bis zu 300 bar hydriert. Dabei wird die Carbonylgruppe des Keton-Aldehydharzes in eine sekundäre Hydroxygruppe umgewandelt. Je nach Reaktionsbedingungen kann ein Teil der Hydroxygruppen abgespalten werden, so dass Methylengruppen resultieren. Zur Veranschaulichung dient folgendes Schema:

Als Komponente C) geeignet sind aromatische, aliphatische und/oder cycloaliphatische Di- und/oder Polyisocyanate.

Beispiele für Diisocyanate sind Cyclohexandiisocyanat, Methylcyclohexandiisocyanat, Ethylcyclohexandiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Propylcyclohexandiisocyanat, Methyldiethylcyclohexandiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Bis(isocyanatophenyl)methan, Propandiisocyanat, Butandiisocyanat, Pentandiisocyanat, Hexandiisocyanat, wie Hexamethylendiisocyanat (HDI) oder 1,5-Diisocyanato-2-methylpentan (MPDI), Heptandiisocyanat, Octandiisocyanat, Nonandiisocyanat, wie 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan oder 1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan (TMDI), Nonantriisocyanat, wie 4-Isocyanatomethyl-1,8-octandiisocyanat (TIN), Dekandi- und triisocyanat, Undekandi- und -triisocyanat, Dodecandi- und -triisocyanate, Isophorondiisocyanat (IPDI), Bis(isocyanatomethylcyclohexyl)methan (H12MDI), Isocyanatomethylmethylcyclohexylisocyanat, 2,5(2,6)-Bis(isocyanato-methyl)bicyclo[2.2.1]heptan (NBDI), 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (1,3-H6-XDI) oder 1,4-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (1,4-H6-XDI), allein oder in Mischung.

Eine andere bevorzugte Klasse von Polyisocyanaten als Komponente C) sind die durch Dimerisierung, Trimerisierung, Allophanatisierung, Biuretisierung und/oder Urethanisierung der einfachen Diisocyanate hergestellten Verbindungen mit mehr als zwei Isocyanatgruppen pro Molekül, beispielsweise die Umsetzungsprodukte dieser einfachen Diisocyanate, wie z. B. IPDI, TMDI, HDI und/oder H12MDI mit mehrwertigen Alkoholen (z. B. Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit) bzw. mehrwertigen Polyaminen, oder die Triisocyanurate, die durch Trimerisierung der einfachen Diisocyanate, wie beispielsweise IPDI, HDI und H12MDI, erhältlich sind.

Gegebenenfalls kann ein geeigneter Katalysator zur Herstellung der Harze aus B + C eingesetzt werden. Geeignet sind alle in der Literatur bekannten Verbindungen, die eine OH-NCO-Reaktion beschleunigen, wie z. B. Diazabicyclooctan (DABCO) oder Dibutylzinndilaurat (DBTL).

Es ist auch möglich, einen Teil der carbonylhydrierten Keton-Aldehydharze B) durch weitere hydroxyfunktionelle Polymere D) wie z. B. hydroxyfunktionelle Polyether, nicht hydrierte und/oder kernhydrierte Phenol-Aldehydharze, Polyester und/oder Polyacrylate zu ersetzen. Dabei können direkt Mischungen dieser Polymere D) mit der Komponente B) polymeranalog mit Komponente C) umgesetzt werden. Im Gegensatz zu den „reinen" carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen B) können hierdurch Eigenschaften, wie z. B. Flexibilität, Härte noch besser eingestellt werden. Die weiteren hydroxyfunktionellen Polymere besitzen in der Regel Molekulargewichte Mn zwischen 200 und 10 000 g/mol, bevorzugt zwischen 300 und 5 000 g/mol.

Der Schmelzbereich des Umsetzungsproduktes von B) und C) liegt oberhalb von 140 °C, bevorzugt oberhalb von 145 °C, besonders bevorzugt oberhalb von 150 °C.

Die Mengen von B) und C) werden so gewählt, dass 1 mol des carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzes (Komponente B) bezogen auf Mn, und 0,2 bis 15 mol, bevorzugt 0,25 bis 10 mol, besonders 0,3 bis 4 mol der Komponenten C) eingesetzt werden.

Die Menge von A) und dem Umsetzungsprodukt von B) und C) und gegebenenfalls D wird so gewählt, dass der Massenanteil dieses Umsetzungsproduktes aus B), C) und ggf. D) zwischen 99 und 1 %, bevorzugt zwischen 90 und 20 % und besonders bevorzugt zwischen 80 und 25 % liegt.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend

  • A) mindestens ein strahlungsreaktives Lösemittel

    und das Umsetzungsprodukt mit einem Schmelzbereich oberhalb von 140 °C von
  • B) mindestens einem carbonylhydrierten Keton-Aldehydharz mit
  • C) mindestens einem aromatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- oder Polyisocyanat,

    und gegebenenfalls
  • D) mindestens einem weiteren hydroxyfunktionalisierten Polymer, durch Umsetzung von B) und C) in A), bei Temperaturen von 20 bis 150 °C.

In einem bevorzugten Herstellverfahren I

wird zu der Lösung des carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzes B) in dem Reaktivverdünner A) die Komponente C), ggf. in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators, zugegeben.

Je nach Reaktivität der Komponente C) wird die Temperatur der Umsetzung gewählt. Es haben sich Temperaturen zwischen 30 und 150 °C, bevorzugt zwischen 50 und 140 °C bewährt. Die Reaktion findet aber auch weniger bevorzugt bei Raumtemperatur statt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, 1 mol des carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzes – bezogen auf Mn – mit 0,2 bis 15 mol, bevorzugt 0,25 bis 10 mol, besonders 0,3 bis 4 mol der Isocyanat-Komponente C) zur Reaktion zu bringen.

In einem bevorzugten Herstellverfahren II

wird zu der Lösung des carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzes B) in dem Reaktivverdünner A) und dem hydroxyfunktionellen Polymer (Komponente D)), wie z. B. Polyether, nicht hydrierte und/oder kernhydrierte Phenol-Aldehydharze, Polyester und/oder Polyacrylat die Verbindung C) ggf. in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators zugegeben.

Je nach Reaktivität der Komponente C) wird die Temperatur der Umsetzung gewählt. Es haben sich Temperaturen zwischen 30 und 150 °C, bevorzugt zwischen 50 und 140 °C bewährt. Es ist auch möglich, die Reaktion weniger bevorzugt bei Raumtemperatur stattfinden zu lassen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, 1 mol der Komponente A) und/oder zusätzlicher Polymere, bezogen auf Mn, mit 0,2 bis 15 mol, bevorzugt 0,25 bis 10 mol, besonders 0,3 bis 4 mol der Komponente C) zur Reaktion zu bringen.

Die folgenden Beispiele sollen die gemachte Erfindung weiter erläutern aber nicht ihren Anwendungsbereich beschränken:

Beispiel 1:

Die Synthese erfolgt, indem 400 g Kunstharz SK (Degussa AG; hydriertes Harz aus Acetophenon und Formaldehyd, OHZ = 240 mg KOH/g (Acetanhydridmethode), Mn ~ 1000 g/mol (GPC gegen Polystyrol als Standard), Schmelzbereich 114 – 120 °C) mit 90 g Vestanat IPDI (Degussa AG) in Anwesenheit von 0,2 % (auf Harz) 2,6-Bis(tert-butyl)-4-methylphenol (Ralox BHT, Degussa AG) und 0,1 % Dibutylzinndilaurat (auf Harz, 65%ig in TPGDA) in 40%iger Verdünnung mit TPGDA in einem Dreihalskolben mit Rührer, Rückflusskühler und Thermofühler in Stickstoffatmosphäre solange bei 80°C zur Reaktion gebracht werden, bis eine NCO-Zahl von kleiner 0,1 erreicht ist. Es wird eine helle, klare Lösung mit einer dynamischen Viskosität von 8,85 Pa·s erhalten. Die Farbzahl nach Gardner der Lösung beträgt 0,3. Nach Lagerung bei 60 °C über 14 Tage beträgt die Farbzahl nach Gardner 0,6, was für derartige Harze einer hohen Vergilbungsbeständigkeit entspricht.

Beispiel 2 zur Ermittlung des Schmelzbereiches:

Die Synthese erfolgt, indem 400 g Kunstharz SK (Degussa AG; hydriertes Harz aus Acetophenon und Formaldehyd, OHZ = 240 mg KOH/g (Acetanhydridmethode), Mn 1000 g/mol (GPC gegen Polystyrol als Standard), Schmelzbereich 114 – 120°C) mit 90 g Vestanat IPDI (Degussa AG) in Anwesenheit von 0,2 % (auf Harz) 2,6-Bis(tert-butyl)-4-methylphenol (Ralox BHT, Degussa AG) und 0,1 % Dibutylzinndilaurat (auf Harz, 65%ig in Aceton) in 40%iger Verdünnung mit Aceton in einem Dreihalskolben mit Rührer, Rückflusskühler und Thermofühler in Stickstoffatmosphäre solange unter Rückfluss zur Reaktion gebracht werden, bis eine NCO-Zahl von kleiner 0,1 erreicht ist. Nach Abtrennen des Acetons wird ein farbloses Pulver erhalten, das einen Schmelzbereich von 171 bis 176 °C besitzt.

Anwendungsbeispiele

Als Basisharz (UV 20) diente ein Addukt aus Trimethylolpropan, IPDI, Terathane 650 sowie Hydroxyethylacrylat, 70%ig gelöst in TPGDA, Viskosität 23 °C = 20,9 Pas.

Zum Vergleich wurde Kunstharz SK untersucht.

Die Harzlösungen A, B und C wurden mit Darocur 1173 (Ciba Specialty Chemicals, 1,5 % bez. auf Festharz) versehen, mit einem Rakel auf eine Glasplatte aufgetragen. Dann wurden die Filme mittels UV-Licht (Quecksilber-Mitteldruck-Lampe, 70 W/optischer Filter 350 nm) ca. 16 sec. lang ausgehärtet. Die zuvor löslichen Filme sind nicht mehr löslich in Methylethylketon.

Gitterschnittprüfung auf unterschiedlichen Substraten

Abkürzungen
  • ABS:
    Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer
    ET:
    Erichsentiefung
    HK:
    Pendelhärte nach König
    MEK-Test:
    Beständigkeit gegenüber Butanon
    PC:
    Polycarbonat
    PE:
    Polyethylen
    Peugeot-Test:
    Superbenzinbeständigkeit
    PP:
    Polypropylen
    PS:
    Polystyrol
    SD:
    Schichtstärke

Anspruch[de]
  1. Polymerzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend

    A) mindestens ein strahlungsreaktives Lösemittel

    und das Umsetzungsprodukt mit einem Schmelzbereich oberhalb von 140 °C von

    B) mindestens einem carbonylhydrierten Keton-Aldehydharz mit

    C) mindestens einem aromatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- oder Polyisocyanat.
  2. Polymerzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend

    A) mindestens ein strahlungsreaktives Lösemittel

    und das Umsetzungsprodukt von

    B) mindestens einem carbonylhydrierten Keton-Aldehydharz mit

    C) mindestens einem aromatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- oder Polyisocyanat und

    D) mindestens einem weiteren hydroxyfunktionalisierten Polymer.
  3. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) Verbindungen mit ungesättigten Gruppierungen eingesetzt werden.
  4. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, C1-C40-Alkylester und/oder Cycloalkylester der Methacrylsäure und/oder Acrylsäure, Glycidylmethacrylat, Glycidylacrylat, 1,2-Epoxybutylacrylat, 1,2-Epoxybutylmethacrylat, 2,3-Epoxycyclopentylacrylat, 2,3-Epoxycyclopentylmethacrylat sowie die analogen Amide und/oder Styrol und/oder deren Derivate, allein oder in Mischungen, enthalten sind.
  5. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) Phenoxyethylacrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat, Isodecylacrylat und Isobornylacrylat, allein oder in Mischungen, enthalten sind.
  6. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) Di-, Tri- und/oder Tetraacrylate und deren Methacrylatanaloga, allein oder in Mischungen, enthalten sind.
  7. Polymerzusammensetzungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) Di-, Tri- und/oder Tetraacrylate und deren Methacrylatanaloga von Ethylenglykol, 1,2-, 1,3-Propandiol, Diethylen-, Di- und Tripropylen-, Triethylen-, Tetraethylenglykol, 1,2-, 1,4-Butandiol, 1,3-Butylethylpropandiol, 1,3-Methylpropandiol, 1,5-Pentandiol, Bis-(1,4-hydroxymethyl)cyclohexan (Cyclohexandimethanol), Glycerin, Hexandiol, Neopentylglykol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Bisphenol A, B, C, F, Norbornylenglykol, 1,4-Benzyldimethanol, -ethanol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan-1,3-diol, 1,4- und 2,3-Butylenglykol, Di-&bgr;-hydroxyethylbutandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Decandiol, Dodecandiol, Neopentylglykol, Cyclohexandiol, Trimethylolpropan, 3(4),8(9)-Bis(hydroxymethyl)-tricyclo[5.2.1.02,6]decan (Dicidol), 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)propan, 2,2-Bis-[4-(&bgr;-hydroxyethoxy)phenyl]propan, 2-Methylpropandiol-1,3, 2-Methylpentandiol-1,5, 2,2,4(2,4,4)-Trimethylhexandiol-1,6, Hexantriol-1,2,6, Butantriol-1,2,4, Tris-(&bgr;-hydroxyethyl)isocyanurat, Mannit, Sorbit, Polypropylenglykole, Polybutylenglykole, Xylylenglykol oder Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, allein oder in Mischungen, enthalten sind.
  8. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von Di- und/oder Tripropylenglykoldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, allein oder in Mischung, enthalten sind.
  9. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass C-H-acide Ketone in der Komponente B) eingesetzt werden.
  10. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen der Komponente B), Ketone ausgewählt aus Aceton, Acetophenon, 4-tert.-Butylmethylketon, Methylethylketon, Heptanon-2, Pentanon-3, Methylisobutylketon, Cyclopentanon, Cyclododecanon, Mischungen aus 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylcyclopentanon, Cycloheptanon, Cyclooctanon, Cyclohexanon, allein oder in Mischungen, als Ausgangsbindungen, eingesetzt werden.
  11. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzen der Komponente B) alkylsubstituierte Cyclohexanone mit einem oder mehreren Alkylresten, die insgesamt 1 bis 8 Kohlenwasserstoffatome aufweisen, einzeln oder in Mischung, als Ausgangsverbindungen eingesetzt werden.
  12. Polymerzusammensetzungen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass 4-tert.-Amylcyclohexanon, 2-sek.-Butylcyclohexanon, 2-tert.-Butylcyclohexanon, 4-tert.-Butylxyclohexanon, 2-Methylcyclohexanon und/oder 3,3,5-Trimethylcyclohexanon eingesetzt werden.
  13. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Cyclohexanon, 4-tert.-Butylcyclohexanon, 3,3,5-Trimethylcyclohexanon und Heptanon, allein oder in Mischung, in der Komponente B) eingesetzt werden.
  14. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aldehyd-Komponente der carbonylhydrierten Keton-Aldehydharze in Komponente B) Formaldehyd, Acetaldehyd, n-Butyraldehyd und/oder iso-Butyraldehyd, Valerianaldehyd, Dodecanal, allein oder in Mischungen, eingesetzt werden.
  15. Polymerzusammensetzungen nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Formaldehyd und/oder para-Formaldehyd und/oder Trioxan eingesetzt werden.
  16. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Carbonylhydrierungsprodukte der Harze aus Acetophenon, 4-tert.-Butylmethylketon, Cyclohexanon, 4-tert.-Butylcyclohexanon, 3,3,5-Trimethylcyclohexanon, Heptanon, allein oder in Mischung, und Formaldehyd als Komponente B) eingesetzt werden.
  17. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Diisocyanate als Komponente C) ausgewählt aus Cyclohexandiisocyanat, Methylcyclohexandiisocyanat, Ethylcyclohexandiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Propylcyclohexandiisocyanat, Methyldiethylcyclohexandiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Bis(isocyanatophenyl)methan, Propandiisocyanat, Butandiisocyanat, Pentandiisocyanat, Hexandiisocyanat, wie Hexamethylendiisocyanat (HDI) oder 1,5-Diisocyanato-2-methylpentan (MPDI), Heptandiisocyanat, Octandiisocyanat, Nonandiisocyanat, wie 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan oder 1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan (TMDI), Nonantriisocyanat, wie 4-Isocyanatomethyl-1,8-octandiisocyanat (TIN), Dekandi- und triisocyanat, Undekandi- und -triisocyanat, Dodecandi- und -triisocyanate, Isophorondiisocyanat (IPDI), Bis(isocyanatomethylcyclohexyl)methan (H12MDI), Isocyanatomethylmethylcyclohexyl-isocyanat, 2,5(2,6)-Bis(isocyanato-methyl)bicyclo-[2.2.1]heptan (NBDI), 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (1,3-H6-XDI) oder 1,4-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (1,4-H6-XDI), allein oder in Mischungen, eingesetzt werden.
  18. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Polyisocyanate, hergestellt durch Dimerisierung, Trimerisierung, Allophanatisierung, Biuretisierung und/oder Urethanisieung einfacher Diisocyanate, als Komponente C) eingesetzt werden.
  19. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Isocyanate auf Basis von IPDI, TMDI, H12MDI und/oder HDI eingesetzt werden.
  20. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 1 mol des carbonylhydrierten Keton-Aldehydharzes bezogen auf Mn, und 0,2 bis 15 mol, bevorzugt 0,25 bis 10 mol, besonders 0,3 bis 4 mol der Komponente C) eingesetzt werden.
  21. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil des Umsetzungsproduktes aus den Komponenten B), C) und ggf. D) zwischen 99 und 1 %, bevorzugt zwischen 90 und 20 % und besonders bevorzugt zwischen 80 und 25 % liegt.
  22. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzbereich des Umsetzungsproduktes von B) und C) oberhalb von 140 °C, bevorzugt oberhalb von 145 °C, besonders bevorzugt oberhalb von 150 °C liegt.
  23. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als hydroxyfunktionalisierte Polymere D) Polyether, Polyester, Polyacrylate und/oder nicht hydrierte und/oder kernhydrierte Phenol-Aldehydharze eingesetzt werden.
  24. Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei Mischungen aus den Polymeren D) und den Keton-Aldehydharzen B) polymeranalog mit Komponente C) umgesetzt werden.
  25. Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend

    A) mindestens ein strahlenreaktives Lösemittel

    und das Umsetzungsprodukt mit einem Schmelzbereich oberhalb von 140 °C von

    B) mindestens einem carbonylhydrierten Keton-Aldehydharz mit

    C) mindestens einem aromatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- oder Polyisocyanat

    und gegebenenfalls

    D) mindestens einem weiteren hydroxyfunktionalisierten Polymer,

    durch Umsetzung von B) mit C) in A) , bei Temperaturen von 20 bis 150 °C.
  26. Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator eingesetzt wird.
  27. Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Lösung der Keton-Aldehydharze B) in A) die Komponente C), gegebenenfalls in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators, zugegeben wird.
  28. Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Lösung der Keton-Aldehydharze B) in A) und dem hydroxyfunktionellen Polymer D) die Komponente C), gegebenenfalls in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators, zugegeben wird.
  29. Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen von hochschmelzenden Harzen nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei Temperaturen zwischen 30 und 150 °C, bevorzugt zwischen 50 und 140 °C, umgesetzt wird.
  30. Verwendung der Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen.
  31. Verwendung der Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in strahlungshärtenden Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen.
  32. Verwendung der Polymerzusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, als Hauptkomponente, Basiskomponente oder Zusatzkomponente in strahlungshärtenden Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Druckfarben und Tinten, Polituren, Lasuren, Pigmentpasten, Spachtelmassen, Kosmetikartikeln und/oder Dicht- und Dämmstoffen zur Verbesserung der Haftungseigenschaften und der Härte.
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