DE2822908B1 - Thixotropiemittel fuer UEberzugsmittel - Google Patents
Thixotropiemittel fuer UEberzugsmittelInfo
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Description
R' =
CH,
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Monoisocyanate durch Umsetzung
von verzweigten Monohydroxyverbindungen mit Diisocyanaten gebildet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyamine primäre und/oder
sekundäre aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Amine dienen, die mindestens 2 mit
Isocyanaten reagierende Aminogruppen aufweisen.
R" =
-(CH2J6-
-CB
12 X //
CH,
CH3
CH3
CH2-CH2 (CH2J6 -(CH2J12-
dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Lösung dieser Harnstoffurethane mit 0,1— 2 Mol
Lithiumchlorid pro Harnstoffgruppe in aprotischen Lösungsmitteln besteht.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung einen Feststoffgehalt von 10 — 75
Gew.-% aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung der Mittel gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Polyamine mit Monoisocyanaten in polaren aprotischen Lösungsmitteln in Gegenwart von LiCl
umgesetzt werden.
Die bekannten Mittel zur Thixotropierung z. B. von Überzugsmitteln, wie Anstrichstoffe und Beschichtungsmassen
bestehen aus hydriertem Rizinusöl, organischmodifizierten Bentoniten, hydrophilen Kieselsäuren und
Metallseifen. Nachteilig bei diesen Mitteln ist, daß durch die meist festen Produkte Filmstörungen durch Seeding
bzw. Mattierung auftreten können; in bestimmten Lacksystemen, wie Vinylharzlacken, können auch
Haftungsschwierigkeiten auftreten.
Als thixotropierende Mittel sind auch Polyamid-Harze
mit freien Amino-Gruppen bekannt. Diese Produkte werden in die Lackharze mit eingebaut und können
nicht nachträglich zur Korrektur den Lacken zugesetzt werden. Außerdem werden die auf diese Weise
erzeugten Gele durch niedermolekulare Alkohole zerstört.
Ebenfalls ist bekannt, daß aus der Umsetzung von primären oder sekundären Aminen mit Mono- oder
Di-Isocyanaten resultierende Harnstoffe, die in situ mit dem Bindemittel oder einem Teil des Bindemittels
erzeugt werden, thixotropiegebend sind (DE-AS 23 59 923 und DE-AS 23 60 019).
Modifizierte Harnstoffe werden nach der DE-PS 18 05 693 auch zur Erzeugung von thixotropen Lösungsmittelgelen
verwendet, die dann in Bindemittelformulierungen zur Thixotropieeinstellung verwendet werden.
Weiterhin ist aus der DE-AS 11 17 801 bekannt, daß
Reaktionsprodukte von Mono- oder Polycarbonsäuren mit Isocyanaten bei der Kochung von Alkydharzen als
thixotropiegebende Komponenten zugesetzt werden.
Die in diesen Schriften angegebenen Verfahren haben den Nachteil, daß auch hier die Thixotropierung in
einem Teil des Bindemittels oder Lösungsmittels erfolgen muß, da eine Reaktion der Ausgangskomponenten
in hoher Konzentration (> 20%) oder homogener Phase zu unlöslichen oder nicht mehr handhabbaren
Produkten führt. Außerdem werden hier gewerbe-hygienisch nicht unbedenkliche Amine und Isocyanate den
Überzugsmitteln zugesetzt. Diese Amine und Isocyanate können auch aufgrund ihrer eigenen hohen
Reaktivität unerwünschte Reaktionen mit dem Bindemittel oder den Pigmenten eingehen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein thixotropiegebendes Mittel verfügbar zu
Original inspected
machen, das in hoher Konzentration thixotropiegebende Gruppen aufweist, sich selbst aber in einem Zustand
latenter Thixotropie befindet, flüssig und gewerbehygienisch unbedenklich ist, den Überzugsmitteln bei der
Verarbeitung oder nachträglich zugesetzt werden kann und dort erst die gewünschte Thixotropie entfaltet.
Dieses Mittel besteht aus Harnstoffurethanlösungen gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
Diese erfindungsgemäßen Mittel sollen einen Festkörpergehalt von 10 — 75 Gew.-%, vorzugsweise von
40 - 60 Gew.-% aufweisen.
Gibt man erfindungsgemäße Mittel in eine Überzugsformulierung, so treten an die Stelle des polaren
aprotischen Lösungsmittels übliche Lacklösungsmittel, wie Alkohole, KW-Gemische, Ketone, Ester u. dgl. und
es bildet sich ein Gelgerüst, das selbst in niedriger Anwendungskonzentration erhalten bleibt. Die Sol-Gelumwandlung
kann beliebig oft wiederholt werden, gleichgültig ob der Abbau des Gelzustandes thermisch
oder mechanisch erfolgte.
Da das erfindungsgemäße Thixotropierungsmittel unterschiedliche Substituenten in seiner Harnstoffurethankomponente
aufweisen kann, ist es möglich, seine Verträglichkeit an die jeweilige Polarität des zu
thixotropierenden Überzugsmittelsystems anzupassen.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel geht man zweckmäßigerweise von Mono-hydroxy-Verbindungen
aus, die mit Di-Isocyanaten nach bekannten Verfahren zum Mono-Isocyanataddukt umgesetzt werden.
Diese Mono-isocyanat-Addukte werden erfindungsgemäß in aprotischen Lösungsmitteln in Gegenwart
von LiCl mit Polyaminen zu Harnstoffurethanen umgesetzt.
Als Mono-hydroxy-Verbindungen kommen geradkettige oder verzweigte aliphatische oder cyclische
primäre oder sekundäre Alkohole mit 5 — 24 C-Atomen sowie Alkoxylierungsprodukte von Mono-hydroxy-Verbindungen
in Frage. Vorzugsweise werden verzweigte Alkohole eingesetzt, um einer Kristallisation der
substituierten Harnstoffurethane in Lösung vorzubeugen.
Für die Umsetzung der Mono-hydroxy-Verbindungen mit Di-Isocyanaten kommen handelsübliche Di-Isocyanate
aliphatischer und aromatischer Natur in Frage, wie 1,6-Hexamethylen-di-isocyanat und 4,4-Di-isocyanatodiphenylmethan.
Besonders geeignet sind im Sinne der Erfindung die bekannten Toluylendiisocyanate in ihren
isomeren Formen (2,4 und 2,6 Isomere).
Für die weitere Umsetzung im Sinne der Erfindung eignen sich insbesondere primäre und/oder sekundäre
aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Amine, die mindestens 2 mit Isocyanat reagierende Aminogruppen
aufweisen, wie
4,4-Diamino-diphenylmethan,
3,3-Dimethyl-4,4-diamino-diphenylmethan,
2,2-Bis(4-aminocyclohexyl)-propan,
N,N-Diinethyl-4,4-diaminodiphenylmethan,
(3-Methyl-4-aminocyclohexyl)-(3-Methyl-
4-aminophenyI)-methan,
isomere Xylilendiamine,
Äthylendiamin,
Hexamethylendiamin sowie
1,12-Diaminododecan.
Besonders geeignet sind das 4,4-Diaminodiphenylmethan,
das 3,3-Dimethyl-4,4-diaminodiphenylmethan und Xylilendiamin.
Für die Herstellung von Harnstoffurethanen in Lösung sind polare aprotische Lösungsmittel notwendig,
als solche kommen in Frage:
Dimethylsulfoxid,
Hexamethylphosphorsäuretriamid,
NN-Dimethylformamid,
Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylhamstoff,
N N- Dimethylacetamid,
N-Methylpyrrolidon,
N-Butylpyrrolidon.
Durch den Einsatz von völlig ausreagierten Harnstoffurethanen in dem erfindungsgemäßen Thixotropiemittel
entfällt der in der vorerwähnten DE-PS 18 05 693 angegebene Überschuß an Amin. Dies ist als Vorteil zu
betrachten, da der Überschuß von Aminen zu negativen Erscheinungen im Überzugsmittel führen kann, wie
Gelierung von carboxylgruppenhaltigen Bindemitteln, Trocknungsverzögerung von oxidativ trocknenden
Bindemitteln, Verfärbung des Anstrichfilms, sowie durch Katalyse Überkondensation bei Einbrennsystemen.
Die in den DE-AS 23 59 923 und DE-AS 23 60 019 beschriebenen Verfahren zur Thixotropierung von
Anstrichstoffen haben diesen o. a. Nachteil erkannt und gehen je nach verwendetem Bindemitteltyp von einem
Überschuß an Amin oder aber Isocyanat aus, dieser Überschuß im Bindemittel wird dann jeweils mit
entsprechenden Reaktionspartnern wie Epoxiden, mo-
JO nofunktionellen Alkoholen oder Oximen wieder abgefangen.
Durch die erfindungsgemäße Harnstofflösung, die weder freie Isocyanatgruppen noch freie Aminogruppen
aufweist, wird dem Anwender ein gewerbehygienisch einwandfreies Produkt in die Hand gegeben, das
außerdem keine Nebenreaktionen mit Bindemitteln oder Pigmenten eingehen kann und sowohl während der
Herstellung eines Überzugsmittels als auch nachträglich dem fertigen Überzugsmittel zugesetzt werden kann.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Herstellung der erfindungsgemäß verarbeiteten Harnstoffurethane
erläutern:
Die Herstellung erfolgt in 2 Schritten, wobei der erste Schritt die Herstellung des Alkohol-Diisocyanat-Adduktes
beinhaltet, der 2. Schritt die Herstellung der Harnstoffurethane.
Allgemeine Herstellung aller in den
Tabellen la und Ib
aufgeführten 12 Harnstoffurethane
aufgeführten 12 Harnstoffurethane
1 Mol Diisocyanat wird im Reaktionsgefäß vorgelegt, 1 Mol der entsprechenden OH-funktionellen Verbindung
wird langsam zugetropft und die Reaktion je nach verwendetem Diisocyanat nach bekannten Verfahren
zu Ende geführt.
Bei aromatischen Diisocyanaten sollte zweckmäßiger Weise die Temperatur nicht über 40° C steigen, während
bei aliphatischen Diisocyanaten Temperaturen von ca. 100° C zur Bildung der Monoaddukte angezeigt sind,
bo In einem zweiten Reaktionsgefäß werden '/2 Mol des entsprechenden Polyamins, und 0,1-2 Mol, vorzugsweise 0,5 Mol, Lithiumchlorid in der entsprechenden Menge des aprotischen Lösungsmittels vorgelöst und dann 1 Mol des im 1. Reaktionsschritt gebildeten Isocyanates Adduktes zugegeben. Die Reaktion verläuft exotherm.
bo In einem zweiten Reaktionsgefäß werden '/2 Mol des entsprechenden Polyamins, und 0,1-2 Mol, vorzugsweise 0,5 Mol, Lithiumchlorid in der entsprechenden Menge des aprotischen Lösungsmittels vorgelöst und dann 1 Mol des im 1. Reaktionsschritt gebildeten Isocyanates Adduktes zugegeben. Die Reaktion verläuft exotherm.
Es resultieren viskose, klare, gelb-braun gefärbte Harnstoffurethanlösungen mit Feststoffgehalten zwischen
10 und 75%, vorzugsweise zwischen 40 und 50%.
Beispiel | Isocyanat-Monoaddukte | b | Harnstoffurethane | Hydroxy-funktionelle | NCO-Gehalt, | % |
Nr. | Diisocyanate | Verbindungen | theor. | gef. | ||
Polyamine | Isotridecanol | 11,3 | 11,1 | |||
1 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | 2-Octyldodecanol | 8,6 | 8,4 | |||
2 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | Butyltetraglykol | 9,9 | 9,8 | |||
3 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | Polyoxyäthylenmono- | 9,6 | 9,5 | |||
4 | Toluylendiisocyanat | methyläther | ||||
65% 2,4-Isomere | MG = 350 | |||||
2-Hexyldecanol | 9,6 | 9,5 | ||||
5 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | 2-Hexyldecanol | 9,6 | 9,5 | |||
6 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | 2-Äthylhexanol | 13,8 | 13,6 | |||
7 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | 2-Hexyldecanol | 9,6 | 9,5 | |||
8 | Toluylendiisocyanat | |||||
80% 2,4-Isomere | Isotridecanol | 11,3 | 11,1 | |||
9 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | Isotridecanol | 11,3 | 11,1 | |||
10 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | Isotridecanol | 12,4 | 12,0 | |||
11 | Hexamethylendiisocyanat | 2-Hexyldecanol | 9,6 | 9,5 | ||
12 | Toluylendiisocyanat | |||||
65% 2,4-Isomere | ||||||
Tabelle 1 | ||||||
Isocyanat | ||||||
Monoadd. | LiCl Aprotische | Lösungsmittel | % Fest | |||
aus | Mol/Mol | körper | ||||
Beispiel | NHCO-NH | |||||
Nr. |
1 4,4-Diaminodiphenyl- 0,5 methan
2 3,3'-DimethyM,4'-Diamino- 1,0 diphenylmethan
3 4,4'-Diaminodiphenyl- 0,5 methan
4 4,4'-Diaminodiphenyl- 0,1 methan
5 Xylilendiamin-1,3 0,5
6 Hexamethylendiamin 0,5
7 4,4'-Diaminodiphenyl- 0,5 methan
8 4,4'-Diaminodiphenyl- 0,5 methan
9 4,4'-Diaminodiphenyl- 2,0 methan
10 4,4'-Diaminodiphenyl- 0,5 methan
11 3,3'-Dimethyl-4,4'-Diamino- 0,5 diphenylmethan
12 3,3'-Dimethyl-4,4'-Diamino- 0,5 dicyclohexylpropan
N-Methyl-2- 50
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 40
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 40
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 40
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 40
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 30
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 40
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 60
Pyrrolidon
Dimethylformamid 50
Dimethylsulfoxid 50
N-Methyl-2- 40
Pyrrolidon
N-Methyl-2- 50
Pyrrolidon
Die in den Beispielen 1 — 12 aufgeführten Harnstoff urethanlösungen
werden in Tabelle 2 auf ihre Fähigkeit untersucht, in Lösungsmitteln Gele zu bilden.
Je nach Polarität der hergestellten Produkte sind diese fähig, in unterschiedlich polaren Lösemitteln Gele
aufzubauen.
Dies wird beim Einsatz dieser Produkte ausgenützt, und die Polarität der Produkte auf die Polarität der
Bindemittel und der Lösungsmittel abgestimmt.
Erläuterung zu Tabelle 2
Bedeutung der Zeichen:
Bedeutung der Zeichen:
— = kein Gel
tr. Gel = trübes Gel
kl. Gel = klares Gel
tr. Gel = trübes Gel
kl. Gel = klares Gel
Äthylglykol | Butylglykol | Äthylamyl- | Wasser | Xylol | Xylol/ | 50% Xylol |
keton | Isobutanol | 20% n-Butanol | ||||
1:9 | 20% Methylglykol | |||||
10% Cyclohexanon |
1 | tr. Gel | tr. Gel | tr. Gel |
2 | - | - | tr. Gel |
3 | kl. Gel | tr. Gel | - |
4 | tr. Gel | - | - |
5 | - | - | kl. Gel |
6 | - | - | kl. Gel |
7 | tr. Gel | tr. Gel | - |
8 | tr. Gel | tr. Gel | tr. Gel |
9 | tr. Gel | tr. Gel | tr. Gel |
10 | tr. Gel | tr. Gel | tr. Gel |
11 | - | tr. Gel | - |
12 | _ | _ | _ |
tr. Gel
tr. | Gel | kl. Gel | tr. Gel |
kl. | Gel | kl. Gel | - |
— | tr. Gel | kl. Gel | |
kl. | Gel | kl. Gel | — |
kl. | Gel | kl. Gel | - |
- | tr. Gel | tr. Gel | |
kl. | Gel | kl. Gel | tr. Gel |
tr. | Gel | tr. Gel | tr. Gel |
tr. | Gel | tr. Gel | tr. Gel |
tr. | Gel | tr. Gel | tr. Gel |
tr. | Gel | _ | _ |
In 2 praxisgerechten Lackrezepturen, bei denen es speziell auf dickschichtigen Auftrag zwecks Korrosionsschutz
ankommt, wurden 2 der erfindungsgemäßen Produkte (Beispiel 1 + 5 aus der Tabelle 1) geprüft.
Bei den Lacken handelt es sich einmal um einen Chlorkautschuklack (zu Beispiel 1) und einen Vinylharzlack
(zu Beispiel 5).
Die Lacke sind wie folgt aufgebaut:
I Chlorkautschuk Decklack
Standardprobe mit handelsüblichem Thixotropiemittel
a. Mahlansatz: | 20,00 g |
Chlorkautschuk (Visk. nach | |
DIN 53 015 20%ig Toluol = 10 mPa · s) | |
Xylol Lösung(21 °/oig) | 8,44 g |
Ersatzprodukte für chlorierte | 8,44 g |
Diphenyle | 1,68 g |
Weichmacher I | 1,12 g |
Weichmacher II | 16,84 g |
Hydriertes Rizinusölderivat | 5,98 g |
Eisenoxidgelb | 22,50 g |
Titandioxid | 85,00 g |
Chromoxidgrün | |
BaSO4 | |
115,00 g | |
über die Permühle abgerieben | |
b. Auf lackgut: | |
Chlorkautschuk/Xylol Lösung (21 %ig) | |
Chlorkautschuk/Xylol-Lösung auf 40-500C erwärmt
werden, um eine gute Verteilung des Produktes zu erreichen. Das erfindungsgemäße Produkt nach Beispiel
1 wird entweder dem Mahlansatz mit einer Dosierung von 0,5 und 1 % des 50%igen Produktes, oder
wenn die Möglichkeit besteht nachträglich hohe Scherkräfte anzuwenden, dem Lackansatz unter starkem
Rühren mit dem Dissolver zugegeben.
II Vinylharz-Decklack
Standardprobe mit handelsüblichem Thixotropiesystem (Hydriertes Rizinusöl/Bentonite)
200,00 g
Die Einarbeitung des hydrierten Rizinusöls ist nicht unproblematisch und mit einem beträchtlichen Arbeitsaufwand
verbunden.
Das pulverförmige Produkt muß zunächst in der
Akylbenzole > Cg | 16,46 g |
Xylol | 41,14 g |
Testbenzin Flp.21°C | 24,68 g |
Vinylchlorid-Vinylisobutyläther | |
Copolymeres * | 36,00 g |
Chlorparaffin | 5,40 g |
Bentonite-Paste 10%ig in Xylol | ' 14,40 g |
Hydriertes Rizinusölderivat | 0,72 g |
TiO2 | 25,20 g |
BaSO4 | 1030 g |
Zinkweiß | 3,60 g |
Talkum | 21,60 g |
200,00 g
Das hydrierte Rizinusöl muß auch hier in Xylol vordispergiert werden unter Einhaltung von Temperaturen
zwischen 40—55° C, erst dann können die anderen Bestandteile der Rezeptur eingearbeitet werden. Das
erfindungsgemäße Produkt nach Beispiel 5 wird dem Mahlansatz mit einer Dosierung von 03% und 1,0% des
40%igen Produktes zugegeben und der Lack normal weiterverarbeitet.
909 529/507
Die resultierenden Lacke werden dann mit dem Stufenspaltrakel (Norm: ASTM D 823) auf Prüfkarten
aufgezogen und senkrecht stehend der Ablauf beobachtet. Es wird die Schichtdicke angegeben, bei der noch
kein Ablaufen oder Absacken der Schicht bemerkt werden kann.
Der resultierende Film wird visuell auf Homogenität bzw. Stippenbildung durch Seeding beobachtet. Die
10
Prüfung der Haftung wird durch Gitterschnitt-Prüfung
mit Tesaabriß (ECCA-Methode Nr. 6) auf Glasplatten durchgeführt.
GTO = sehr gute Haftung
GT 5 = sehr schlechte Haftung
GT 5 = sehr schlechte Haftung
Testergebnisse Tab. 3.
Tabelle 3 | Stufenrakel, | Gitterschnitt | Visuelle Beurteilung |
Ablauf bei | der Oberfläche | ||
Chlorkautschuk I | 90μηι | GT 3 | Stippen - Seeding |
Standard Rezeptur | 200 μηι | GT 1 | homogen |
0,5 %, Beispiel 1 | 350 μηι | GT 2 | homogen |
1,0 %, Beispiel 1 | |||
Vinylharz II | 240 μηι | GT 5 | homogen |
Standard Rezeptur | 500 μηι | GT 1 | homogen |
0,5 %, Beispiel 5 | 500 μηι | GT 1 | homogen |
1,0 %, Beispiel 5 | |||
Nach Auswertung der Ergebnisse aus Tabelle 3 kann erkannt werden, daß die erfindungsgemäßen Produkte
wesentliche Vorteile für den Anwender bringen.
Claims (1)
- Patentansprüche: 1. Thixotropiemittel, enthaltend Harnstoffurethane der allgemeinen FormelR—O—CO—NH-R'—NH-CO—NH-R"—NH-CO—NH-R'—NH-CO—O-Rin der die Substituenten folgende Bedeutung haben:R = CnH2n+1- und CmH2m+1(CpH2pO)r-
η = 4—22; m = l—18; m = 2-^; r = 1—10;
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
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DE2822908C2 DE2822908C2 (de) | 1980-03-20 |
Family
ID=6040176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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JP (1) | JPS5829978B2 (de) |
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