[发明专利]制备低粘度、水可稀释的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种制备高反应性，低粘度和水可稀释的多异氰酸酯反应产物的方法，该多异氰酸酯反应产物包含在光化辐射作用下通过聚合与烯键式不饱和化合物反应的活化基团。本发明还涉及由该方法制备的产品及其用途。

带有活化双键的涂料体系通过光化辐射固化是已知的并立足于工业。光化辐射理解为表示电磁，电离辐射，特别是电子束，UV射线和可见光(Roche Lexikon Medizin，第4版；Urban & Fischer Verlag，慕尼黑1999)。其是涂料技术中最快速的固化方法之一。基于这一原理的涂料组合物因此被称为辐射-或光化-固化或-可固化体系。

由于对当前漆(lacquer)体系尽可能少的使用有机溶剂或甚至不使用有机溶剂来调节粘度的漆生态学和经济学需求，一方面希望使用已经是低粘度的漆原料，另一方面还希望能够用水作为溶剂进行必要的粘度调节。

其粘度由水调节的聚氨酯分散体被广泛使用，并且本身也已经确定为漆工业中的辐射-固化原料。尽管如此，由于必要的分散步骤，这种分散体较难以制备，并且通常仅具有30至50 wt%的低固含量。在施加之后和固化之前必须再次去除这些分散体的高水含量。一方面，该材料可能的施加厚度因此降低，另一方面，需要在空气中干燥较长时间。

可以用其获得超过80重量%的很高的固体含量的水可稀释的辐射可固化聚氨酯体系也已被公开。这些一般来说为基于聚氧化乙烯多元醇的聚氨酯，并且可以用少量的水稀释以给出透明溶液。

这种辐射可固化，水可稀释的聚氨酯体系例如在WO-A 2009/095432中描述。公开的粘合剂的确可以用水稀释，但是在辐射固化之后，它们非常柔软，并且不耐化学品。用水稀释的溶液的存储稳定性需要改善。此外，这些粘合剂的UV反应性也需要改善。

水相容的辐射可固化聚氨酯体系也在DE-A 102010001956中描述。公开的粘合剂同样可以用水稀释，但是在辐射固化之后，它们非常柔软，并且不耐化学。用水稀释的溶液的存储稳定性同样需要改善。这些产品也具有值得改善的UV反应性。

因此，本发明的目的是提供制备辐射可固化聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的方法，该聚氨酯(甲基)丙烯酸酯作为固含量为100 wt%的未稀释体系具有特别低的粘度，即23℃下的剪切粘度≤100,000 mPas，特别优选≤50,000和特别优选≤30,000，并且可以在宽的范围之内用水稀释。此外，UV反应性应得到提高。此外，水稀释的辐射可固化聚氨酯(甲基)丙烯酸酯应是存储稳定的。辐射固化的膜应具有提高的摆测硬度和充足的耐化学品性。粘度用锥-板旋转粘度计，MCR 51（购自Anton Paar，DE），根据ISO/DIS 3219:1990，以50 s^-1的剪切速率测定。

本发明的实施方式

本发明的实施方案为制备低粘度、水可稀释的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的方法，其包括使组分(a)、(c)、(d)和(e)反应以形成所述低粘度、水可稀释的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯：

(a)     至少一种具有平均至少三个异氰酸酯基的低聚多异氰酸酯（oligomeric polyisocyanate）；

(c)    至少一种聚氧化烯单醇（polyoxyalkylene mono-ol）；

(d)    至少一种(甲基)丙烯酸羟烷醇酯；

(e)     至少一种基于一种起始分子的聚氧化烯多元醇，该起始分子具有至少三个羟基官能团并且通过与(甲基)丙烯酸的酯化而部分反应，使得仍保留平均0.2至1.5个羟基官能团；

其中所述低粘度、水可稀释的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯具有低于0.5 wt%的NCO含量。

本发明的另一个实施方案为上述方法，其中另一种组分(b) 与组分(a)、(c)、(d)和(e)反应，该组分(b)为至少一种具有至少两个异氰酸酯官能团的另外的异氰酸酯。

本发明的另一个实施方案为上述方法，其中另一种组分(f)与组分(a)、(c)、(d)和(e)反应，该组分(f)具有至少一种具有至少一个对异氰酸酯呈反应性的基团和至少一个离子和/或潜在离子官能团的化合物。

本发明的另一个实施方案为上述方法，其中(a)为至少一种基于1,6-六亚甲基-二异氰酸酯的低聚多异氰酸酯。

本发明的另一个实施方案为上述方法，其中(a)为至少一种具有异氰脲酸酯基团的低聚多异氰酸酯。

本发明的另一个实施方案为上述方法，其中聚氧化烯单醇(c)包含至少30 mol%的氧化乙烯单元。