Водные полиуретан-виниловые полимерные гибридные дисперсии - RU2017104515A

1. Водная полиуретан-виниловая полимерная гибридная дисперсия, содержащая в качестве элементарных звеньев гидрофобно модифицированные гидрокси-функциональные сложные полиэфиры A, кислоты B, имеющие дополнительные группы, вступающие в реакцию с изоцианатами с образованием уретанов, мочевин или тиоуретанов, необязательно гидрокси-функциональные олигомерные или полимерные соединения С, представляющие собой сложные полиэфиры, поликарбонаты, простые полиэфиры, полиамиды, полидиены и полиены и имеющие по меньшей мере две гидроксильные группы на молекулу, необязательно мономерные гидрокси-соединения D, имеющие по меньшей мере две гидроксильные группы на молекулу, необязательно соединения Е, имеющие по меньшей мере одну первичную или вторичную аминогруппу, и по меньшей мере одну гидроксильную группу на молекулу, необязательно соединения F, имеющие две или более первичных или вторичных аминогрупп на молекулу и свободные от гидроксильных групп, соединения G, имеющие только одну гидроксильную группу и одну или более третичных аминогрупп, олефин-ненасыщенные мономеры Н2, имеющие полимеризуемую этиленовую двойную связь и дополнительную функциональную группу, вступающую в реакцию с изоцианатной группой с образованием связи, олефин-ненасыщенные мономеры H1, имеющие по меньшей мере одну полимеризуемую этиленовую двойную связь и свободные от дополнительной функциональной группы, вступающей в реакцию с изоцианатной группой, и многофункциональные изоцианаты I, имеющие по меньшей мере две изоцианатные группы на одну молекулу, где гидрофобно модифицированные сложные полиэфиры А получены из сложного полиэфира Аʹ, имеющего остаточные гидроксильные и кислотные группы, взаимодействием его кислотных групп с монофункциональным соединением А4, имеющим эпоксидную или азиридиновую функциональную группу, и линейный или разветвленный алкильный остаток по меньшей мере четырех атомов углерода, причем при взаимодействии по меньшей мере 90% оставшихся кислотных групп сложного полиэфира Аʹ преобразованы в сложноэфирные или амидные группы.

2. Дисперсия по п.1, где гидрофобно модифицированные сложные полиэфиры А имеют боковые цепи с длиной цепи от четырех до двадцати атомов углерода.

3. Дисперсия по п.1, где гидрофобно модифицированные сложные полиэфиры А имеют кислотное число 0,1 мг/г или меньше.

4. Дисперсия по п.2, где боковые цепи гидрофобно модифицированных сложных полиэфиров А связаны со сложным полиэфиром с помощью сложно-эфирных или амидных групп.

5. Способ получения водной полиуретан-виниловой полимерной гибридной дисперсии по п.1, где

- на стадии а) сложный полиэфир Аʹ, имеющий остаточные гидроксильные и кислотные группы получают в процессе полиэтерификации, где смесь алифатических диолов Al и алифатических и/или ароматических дикарбоновых кислот А2, необязательно в присутствии гидрокси-кислот A3 и, дополнительно необязательно в присутствии одного или более гидрокси-соединений А11, имеющих более двух гидроксильных групп, кислотных соединений А21, имеющих более двух кислотных групп, предпочтительно карбоксильных групп, и гидрокси-кислот А31, имеющих более одной гидроксильной группы или более одной кислотной группы, или по меньшей мере двух гидроксильных групп, и по меньшей мере двух кислотных групп, этерифицируют при повышенной температуре до 250°С с удалением воды, образованной в ходе реакции поликонденсации,

- на стадии b) гидрофобно модифицированные сложные полиэфиры А получают взаимодействием сложного полиэфира Аʹ, имеющего остаточные гидроксильные и кислотные группы, взаимодействием кислотных групп сложного полиэфира Аʹ с монофункциональным соединением А4, имеющим эпоксидную или азиридиновую функциональную группу и линейный или разветвленный алкильный остаток по меньшей мере четырех атомов углерода, причем при взаимодействии по меньшей мере 90% оставшихся кислотных групп преобразуют в сложноэфирные или амидные группы,

- на стадии c) гидрофобно-модифицированные сложные полиэфиры А смешивают с

- кислотами B, которые имеют дополнительные группы, которые вступают в реакцию с изоцианатами с образованием уретанов, мочевин или тиоуретанов,

- необязательно с гидрокси-функциональными олигомерными или полимерными соединениями C, которые могут быть сложными полиэфирами, поликарбонатами, простыми полиэфирами, полиамидами, полидиенами и полиенами, и которые имеют по меньшей мере две гидроксильные группы на молекулу, и

- необязательно с мономерными гидрокси-соединениями D, имеющими по меньшей мере две гидроксильные группы на молекулу,

где к смеси не добавляют, добавляют любое или оба С и D,

- на стадии d) нагревание смеси, полученной при перемешивании по меньшей мере при 60°С с образованием гомогенного раствора и затем добавление на стадии d) субстехиометрического количества многофункционального изоцианата I предпочтительно в течение периода времени от двадцати минут до ста двадцати минут и поддержание температуры реакции в диапазоне от 60°С до 150°С с образованием форполимера, и где количество вещества изоцианатных групп в количестве добавленного многофункционального изоцианата I меньше, чем сумма количеств вещества изоцианат-реакционноспособных гидроксильных групп соединений A, B, C и D присутствующих в этой реакции, так что в реакционной смеси отсутствуют непрореагировавшие изоцианатные группы и,

- на стадии е) добавление к форполимеру раствора, который содержит по меньшей мере один олефин-ненасыщенный мономер H1, свободный от дополнительной функциональной группы, кроме одной или более виниловых или полимеризуемых олефин-ненасыщенных групп, и по меньшей мере один олефин-ненасыщенный мономер Н2, имеющий по меньшей мере одну гидроксильную группу и виниловую или полимеризуемую олефин-ненасыщенную группу,

- необязательно добавление антиоксиданта или поглотителя радикалов, который предпочтительно представляет собой стерически затрудненный фенол, и

- необязательно растворитель S, который является инертным в реакции, гомогенизирующий раствор и форполимер, и

- на стадии f) добавление к гомогенезированной смеси дополнительно многофункционального изоцианата I в стехиометрическом избытке, так что отношение количества вещества изоцианатных групп n(NCO) к сумме n(OH, Σ) количеств вещества изоцианат-реакционноспособных групп, гидроксильных групп присутствующих в реакционной смеси, n(NCO)/n(OH, Σ) ≥1,02 моль/моль,

- на стадии g) добавление смеси, которая содержит соединения G, воду, необязательно соединения E, необязательно соединения F, и полученную смесь в достаточной степени гомогенизируют и

- добавление на стадии h) водного раствора радикального инициатора и

- на стадии i) полимеризация реакционной смеси с получением дисперсии, которую подвергают конечному охлаждению до комнатной температуры и фильтруют.

6. Способ по п.5, где на стадии а) смесь алифатических диолов Al и алифатических и/или ароматических дикарбоновых кислот А2 этерифицируют при повышенной температуре до 250°С с удалением воды, образованной в ходе реакции поликонденсации, и на стадии b) сложный полиэфир Аʹ, образованный на первой стадии, обрабатывают при температуре предпочтительно от 150°C до 220°C монофункциональным соединением А4, выбранным из группы, состоящей из моноэпоксидного соединения и моноазиридинового соединения, тем самым кислотные группы сложного полиэфира Аʹ расходуются при добавлении и образовании сложноэфирной или амидной группы, и гидроксильной группы или аминогруппы путем раскрытия оксиранового или азиридинового кольца.

7. Способ по п.5 или 6, где гидрокси-функциональные мономеры Н2 имеют две гидроксильные группы и представляют собой частичные сложные эфиры многоатомных спиртов, имеющих по меньшей мере две гидроксильные группы, и олефин-ненасыщенные карбоновые кислоты, выбранные из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и их гомологов.

8. Способ по п.5, где используют соединения Е и/или соединения F.

9. Способ по п.8, где используют соединения Е, и где их выбирают из группы, состоящей из моногидроксимоноаминов: 2-аминоэтанола, 2-метиламиноэтанола и 3-аминопропанола, дигидроксимоноаминов: 2-амино-1,3-пропандиола, диэтаноламина и 1,1ʹ-иминоди-2-пропанола.

10. Способ по п.5, где используют соединения C и/или соединения D.

11. Способ по п.5, где гидропероксид используют в качестве радикального инициатора и, который комбинируют с восстановителем.

12. Способ применения водной полиуретан-виниловой полимерной гибридной дисперсии по любому из пп. 1-4, или полученной по любому из пп. 5-11, для приготовления композиции для покрытия, способ содержит стадии обеспечения водной полиуретан-виниловой полимерной гибридной дисперсии по любому из пп. 1-4, или полученной по любому из пп. 5-11, и добавление к ней аминопластного сшивателя и гомогенизирование полученной смеси.

13. Способ применения водной полиуретан-виниловой полимерной гибридной дисперсии по любому из пп. 1-4, или полученной по любому из пп. 5-11, для приготовления композиции для покрытия, способ содержит содержит стадии обеспечения водной полиуретан-виниловой полимерной гибридной дисперсии по любому из пп. 1-4, или полученной по любому из пп. 5-11, и добавление к ней аминопластного сшивателя и гомогенизирование полученной смеси, нанесение композиции для покрытия на подложку и сшивание композиции для покрытия с образованием покрытия путем нагрева подложки с покрытием до температуры от 50°C до 180°C.