Покрывная композиция, содержащая полиизоцианат и полиол
Изобретение относится к покрывной композиции, применяемой, например, в качестве прозрачных покрытий, покрытий основы, пигментированных покрывных слоев используемых грунтовок и т.п. Композиция содержит полиизоцианат, полиол, катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, причем карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой. Техническим результатом является создание покрывной композиции, демонстрирующей наличие благоприятного баланса свойств, а именно низкого уровня содержания летучего органического растворителя при рабочей вязкости, высокой скорости отверждения и длительной жизнеспособности, что приводит к получению покрытий, демонстрирующих хорошие характеристики внешнего вида, в частности низкую подверженность образованию точечных раковин, и хорошую твердость. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к покрывной композиции, содержащей полиизоцианат, полиол, катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту. Изобретение также относится к комплекту частей, предназначенному для получения покрывной композиции, и к использованию композиции.
Покрывная композиция вышеупомянутого типа известна из европейской патентной заявки ЕР 0454219 А. Данный документ относится к полиуретанам, полученным в результате проведения катализируемой реакции между полиолом и полиизоцианатом, и к покрывным композициям на основе данных реакционных смесей. Реакцию катализируют при помощи олово- и/или висмутсодержащего катализатора, который закомплексовывали в результате проведения реакции с молярным избытком комплексообразователя, выбираемого из меркаптосоединений и/или полифенолов. Композиция может содержать летучую кислоту. Конкретно упоминаются муравьиная кислота и уксусная кислота.
Хотя из известной композиции и можно получать покрытия, обладающие приемлемыми свойствами, желательным остается дополнительное улучшение баланса между скоростью отверждения, жизнеспособностью и характеристиками внешнего вида отвержденных покрытий, в частности в тех случаях, когда требуются высокий или очень высокий уровень содержания нелетучего вещества, то есть низкий уровень содержания летучих органических соединений (ЛОС). Например, использование пониженного количества катализаторов отверждения приводит к уменьшению риска возникновения дефектов покрытия, обусловленных наличием захваченных растворителей и/или газов. Однако это приводит к более длительным временам высушивания, а также к пониженной твердости покрытий с появлением риска образования потеков и/или склонности к загрязнению. Более длительные времена высушивания нежелательны с точки зрения высокой производительности при проведении операций по нанесению покрытий. Кроме того, покрывным композициям с низким уровнем содержания ЛОС, характеризующимся высоким уровнем загрузки катализатора отверждения в целях достижения короткого времени высушивания, свойственна стабилизация пены в высыхающем покрытии, что приводит к образованию в слое высушенного покрытия точечных раковин. Точечные раковины ухудшают внешний вид и долговечность слоев покрытия. Таким образом, при использовании известной покрывной композиции достижение очень хорошего баланса между высокой скоростью отверждения, длительной жизнеспособностью, низким уровнем содержания ЛОС и хорошим внешним видом отвержденного покрытия невозможно.
В соответствии с этим, изобретение стремится предложить покрывную композицию, демонстрирующую наличие благоприятного баланса свойств, то есть низкого уровня содержания летучего органического растворителя при рабочей вязкости, высокой скорости отверждения и длительной жизнеспособности, что приводит к получению покрытий, демонстрирующих хорошие характеристики внешнего вида, в частности низкую подверженность образованию точечных раковин, и хорошую твердость. В дополнение к этому, покрывная композиция также должна приводить к получению отвержденных покрытий, демонстрирующих наличие других свойств, требуемых для наружной отделки автотранспортных средств, таких как гибкость, сопротивление царапанию, блеск, долговечность и стойкость к воздействию химических веществ и УФ-излучения.
В настоящий момент изобретение предлагает покрывную композицию, содержащую полиизоцианат, полиол, катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой.
Покрывная композиция изобретения демонстрирует наличие благоприятного баланса свойств, то есть низкого уровня содержания летучего органического растворителя при рабочей вязкости, высокой скорости отверждения и длительной жизнеспособности, что приводит к получению покрытий, демонстрирующих хорошие характеристики внешнего вида, в частности низкую подверженность образованию точечных раковин, и хорошую твердость. В дополнение к этому, покрывная композиция также приводит к получению отвержденных покрытий, демонстрирующих наличие других свойств, требуемых для наружной отделки автотранспортных средств, таких как гибкость, сопротивление царапанию, блеск, долговечность и стойкость к воздействию химических веществ и УФ-излучения.
Изоцианатфункциональными сшивателями, подходящими для использования в покрывной композиции, являются изоцианатфункциональные соединения, имеющие, по меньшей мере, две изоцианатные группы. Предпочтительно изоцианатфункциональным сшивателем является полиизоцианат, такой как алифатический, циклоалифатический или ароматический ди-, три- или тетраизоцианат. Примеры диизоцианатов включают 1,2-пропилендиизоцианат, триметилендиизоцианат, тетраметилендиизоцианат, 2,3-бутилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, октаметилендиизоцианат, 2,2,4-триметилгексаметилендиизоцианат, додекаметилендиизоцианат, ω,ω'-(дипропиловый эфир)диизоцианат, 1,3-циклопентандиизоцианат, 1,2-циклогександиизоцианат, 1,4-циклогександиизоцианат, изофорондиизоцианат, 4-метил-1,3-диизоцианатоциклогексан, транс-винилидендиизоцианат, дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат (Desmodur® W), толуолдиизоцианат, 1,3-бис(изоцианатометил)бензол, ксилилендиизоцианат, α,α,α',α'-тетраметилксилилендиизоцианат (TMXDI®), 1,5-диметил-2,4-бис(2-изоцианатоэтил)бензол, 1,3,5-триэтил-2,4-бис(изоцианатометил)бензол, 4,4'-диизоцианатодифенил, 3,3'-дихлор-4,4'-диизоцианатодифенил, 3,3'-дифенил-4,4'-диизоцианатодифенил, 3,3'-диметокси-4,4'-диизоцианатодифенил, 4,4'-диизоцианатодифенилметан, 3,3'-диметил-4,4'-диизоцианатодифенилметан и диизоцианатонафталин. Примеры триизоцианатов включают 1,3,5-триизоцианатобензол, 2,4,6-триизоцианатотолуол, 1,8-диизоцианато-4-(изоцианатометил)октан и лизинтриизоцианат. Также включаются и аддукты, и олигомеры полиизоцианатов, например биуреты, изоцианураты, аллофанаты, уретдионы, уретаны и их смеси. Примерами таких олигомеров и аддуктов являются аддукт 2 молекул диизоцианата, например гексаметилендиизоцианата или изофорондиизоцианата, и диола, такого как этиленгликоль, аддукт 3 молекул гексаметилендиизоцианата и 1 молекулы воды (доступный под торговой маркой Desmodur N в компании Bayer), аддукт 1 молекулы триметилолпропана и 3 молекул толуолдиизоцианата (доступный под торговой маркой Desmodur L в компании Bayer), аддукт 1 молекулы триметилолпропана и 3 молекул изофорондиизоцианата, аддукт 1 молекулы пентаэритрита и 4 молекул толуолдиизоцианата, аддукт 3 молей мета-α,α,α',α'-тетраметилксилолдиизоцианата и 1 моль триметилолпропана, изоциануратный тример 1,6-диизоцианатогексана, изоциануратный тример изофорондиизоцианата, уретдионовый димер 1,6-диизоцианатогексана, биурет 1,6-диизоцианатогексана, аллофанат 1,6-диизоцианатогексана и их смеси. Кроме того, подходящими для использования являются (со)полимеры изоцианатфункциональных мономеров, таких как α,α'-диметил-мета-изопропенилбензилизоцианат.
Примеры подходящих для использования полиолов включают соединения, имеющие, по меньшей мере, две гидроксильные группы. Ими могут быть мономеры, олигомеры, полимеры и их смеси. Примерами гидроксифункциональных олигомеров и мономеров являются касторовое масло, триметилолпропан и диолы. В частности, могут быть упомянуты разветвленные диолы, такие как описанные в международной патентной заявке WO 98/053013, например 2-бутилэтил-1,3-пропандиол.
Примеры подходящих для использования полимеров включают полиэфирполиолы на основе сложных эфиров, полиакрилатполиолы, поликарбонатполиолы, полиуретанполиолы, меламинполиолы и их смеси и гибриды. В общем случае такие полимеры специалистам в соответствующей области техники известны и коммерчески доступны. Подходящие для использования полиэфирполиолы на основе сложных эфиров, полиакрилатполиолы и их смеси, например, описываются в международной патентной заявке WO 96/20968 и в европейской патентной заявке ЕР 0688840 А. Примеры подходящих для использования полиуретанполиолов описываются в международной патентной заявке WO 96/040813.
Дополнительные примеры включают гидроксифункциональные эпоксидные смолы, алкиды и дендримерные полиолы, такие как описанные в международной патентной заявке WO 93/17060. Покрывная композиция также может содержать и соединения со скрытой гидроксифункциональностью, такие как соединения, имеющие группы бициклического сложного ортоэфира, сложного спиро-ортоэфира, спиро-ортосиликата, или бициклические амидацетали. Данные соединения и их использование описываются в международных патентных заявках WO 97/31073, WO 2004/031256 и WO 2005/035613, соответственно.
Как упоминалось ранее, покрывная композиция изобретения также содержит катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами. Такие катализаторы специалистам в соответствующей области техники известны. В общем случае катализатор используют в количестве в диапазоне от 0,001 до 10% (мас.), предпочтительно от 0,002 до 5% (мас.), более предпочтительно в количестве в диапазоне от 0,01 до 1% (мас.), при расчете на количество нелетучего вещества в покрывной композиции. Подходящие для использования металлы в катализаторе на основе металла включают цинк, кобальт, марганец, цирконий, висмут и олово. Предпочтительно, чтобы покрывная композиция содержала бы катализатор на основе олова. Хорошо известными примерами катализаторов на основе олова являются дилаурат диметилолова, диверсатат диметилолова, диолеат диметилолова, дилаурат дибутилолова, дилаурат диоктилолова и октаноат олова.
Подходящие для использования тиолфункциональные соединения включают додецилмеркаптан, меркаптоэтанол, 1,3-пропандитиол, 1,6-гександитиол, метилтиогликолят, 2-меркаптоуксусную кислоту, меркаптоянтарную кислоту и цистеин. Подходящими для использования являются также и сложные эфиры, полученные из тиолфункциональной карбоновой кислоты и полиола, такие как сложные эфиры 2-меркаптоуксусной кислоты, 3-меркаптопропионовой кислоты, 2-меркаптопропионовой кислоты, 11-меркаптоундекановой кислоты и меркаптоянтарной кислоты. Примеры таких сложных эфиров включают пентаэритриттетракис(3-меркаптопропионат), пентаэритриттетракис(2-меркаптоацетат), триметилолпропантрис(3-меркаптопропионат), триметилолпропантрис(2-меркаптопропионат) и триметилолпропантрис(2-меркаптоацетат). Дополнительный пример такого соединения заключается в сверхразветвленном полиольном ядре на основе исходного полиола, например триметилолпропана и диметилолпропионовой кислоты, которое впоследствии этерифицируют 3-меркаптопропионовой кислотой и изононановой кислотой. Данные соединения описываются в европейской патентной заявке ЕР-А-0 448224 и международной патентной заявке WO 93/17060.
К получению тиолфункциональных соединений также приводят и продукты присоединения H2S к эпоксифункциональным соединениям. Данные соединения могут обладать структурой, описывающейся следующей формулой T[(O-CHR-CH2-O)nCH2CHXHCH2YH]m, при этом Т представляет собой m-валентный органический фрагмент, R представляет собой водород или метил, n представляет собой целое число в диапазоне от 0 до 10, X и Y представляют собой кислород или серу при том условии, что Х и Y не являются одинаковыми. Пример такого соединения коммерчески доступен в компании Cognis под торговой маркой Capcure® 3/800.
Другие варианты синтезов, приводящие к получению соединений, имеющих тиолфункциональные группы, включают: реакцию между арил- или алкилгалогенидом и NaHS для введения в алкильное и арильное соединения, соответственно, боковой меркаптогруппы; реакцию между реактивом Гриньяра и серой для введения в структуру боковой меркаптогруппы; реакцию между полимеркарптаном и полиолефином в соответствии с механизмами нуклеофильной реакции, электрофильной реакции или радикальной реакции; и реакцию дисульфидов.
Предпочтительными тиолфункциональными соединениями являются пентаэритриттетракис(3-меркаптопропионат), триметилолпропантрис(3-меркаптопропионат) и Capcure 3/800.
В еще одном варианте реализации изобретения тиольные группы могут быть ковалентно связаны со смолой. Такие смолы включают тиолфункциональные полиуретановые смолы, смолы на основе тиолфункциональных сложных полиэфиров, смолы на основе тиолфункциональных полимеров, полученных по механизму полиприсоединения, смолы на основе тиолфункциональных простых полиэфиров, тиолфункциональные полиамидные смолы, тиолфункциональные полимочевиновые смолы и их смеси. Тиолфункциональные смолы можно получать в результате проведения реакции между H2S и эпоксигруппой смолы, содержащей ненасыщенные углерод-углеродные связи, реакции между гидроксилфункциональной смолой и тиолфункциональной кислотой и реакции между изоцианатфункциональным полимером и либо тиолфункциональным спиртом, либо ди- или полимеркаптосоединением.
В общем случае тиолфункциональное соединение присутствует в количестве в диапазоне от 0,001 до 10% (мас.), предпочтительно от 0,002 до 5% (мас.), более предпочтительно в количестве в диапазоне от 0,01 до 2% (мас.), при расчете на количество нелетучего вещества в покрывной композиции. Фактическое количество тиолфункционального соединения зависит от типа и количества использованного катализатора на основе металла, от массы эквивалента тиола у тиолфункционального соединения и от желательного профиля свойств покрывной композиции. В определенных вариантах реализации выгодным может оказаться использование тиолфункционального соединения в таком количестве, чтобы композиция содержала бы молярный избыток тиольных групп в сопоставлении с количеством атомов металла катализатора на основе металла.
Как упоминалось ранее, покрывная композиция изобретения содержит карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой. Примерами подходящих для использования карбоновых кислот являются ароматические карбоновые кислоты, то есть карбоновые кислоты, у которых группа карбоновой кислоты связана с ароматическим кольцом одинарной ковалентной связью. В данном случае карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с ароматической π-электронной системой. Ароматической карбоновой кислотой могут являться монокарбоновая кислота или поликарбоновая кислота. Подходящие для использования примеры включают фталевую кислоту, алкил- и/или алкоксизамещенную фталевую кислоту, сложные полуэфиры фталевого ангидрида, сложные полуэфиры алкил- и/или алкоксизамещенного фталевого ангидрида, бензойную кислоту, алкил- и/или алкоксизамещенную бензойную кислоту и смеси таких ароматических моно- и поликарбоновых кислот. Предпочтительной ароматической карбоновой кислотой является бензойная кислота.
В еще одном варианте реализации карбоновой кислотой является альфа-бета-ненасыщенная карбоновая кислота. В данном случае карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой углерод-углеродной двойной или тройной связи. Примерами подходящих для использования альфа-бета-ненасыщенных карбоновых кислот являются акриловая кислота, метакриловая кислота, итаконовая кислота, цитраконовая кислота, кротоновая кислота, фумаровая кислота, сорбиновая кислота, коричная кислота и малеиновая кислота. Подходящими для использования также являются и сложные полуэфиры фумаровой и малеиновой кислот, такие как монометилмалеат, моноэтилмалеат или соответствующие фумараты.
В одном варианте реализации карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, можно присоединить к основной цепи полимера так, как в случае групп карбоновой кислоты, присутствующих в сложных полиэфирах вследствие неполноты превращения в ходе получения сложного полиэфира. В случае связывания группы карбоновой кислоты с основной цепью полимера с повышенной молекулярной массой выгодное действие карбоновой кислоты становится менее выраженным, возможно вследствие наличия стерических затруднений. Поэтому в случае присоединения кислоты к основной цепи полимера предпочитается, чтобы среднечисленная молекулярная масса полимера доходила бы вплоть до 1000 или вплоть до 800. В подходящем случае карбоновая кислота присутствует в неполимерной форме.
В общем случае карбоновая кислота, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, присутствует с повышенной массовой долей в сопоставлении с количествами катализатора на основе металла или тиолфункционального соединения. Фактическое количество карбоновой кислоты зависит от типа и количества использованного катализатора на основе металла, от типа и количества тиолфункционального соединения, от типа и молекулярной массы конкретной использованной карбоновой кислоты и от желательного профиля свойств покрывной композиции. Примерами подходящих для использования количеств карбоновой кислоты являются диапазоны от 0,1 до 18% (мас.), или от 0,2 до 10% (мас.), или от 0,5 до 5% (мас.), при расчете на количество нелетучего вещества в покрывной композиции.
В подходящем случае у покрывной композиции, соответствующей изобретению, соотношение эквивалентов между изоцианатфункциональными группами и гидроксильными группами находится в диапазоне от 0,5 до 4,0, предпочтительно от 0,7 до 3,0, а более предпочтительно от 0,8 до 2,5. В общем случае массовое соотношение между гидроксифункциональными связующими и изоцианатфункциональным сшивателем у покрывной композиции, при расчете на уровень содержания нелетучего вещества, находится в диапазоне от 85:15 до 15:85, предпочтительно от 70:30 до 30:70.
Покрывную композицию можно использовать и наносить без летучего разбавителя, в частности в случае использования низкомолекулярных связующих, необязательно в комбинации с одним или несколькими реакционно-способными разбавителями. В альтернативном варианте покрывная композиция необязательно может содержать летучий органический растворитель. Предпочтительно покрывная композиция содержит менее чем 500 г/л летучего органического растворителя, при расчете на количество совокупной композиции, более предпочтительно менее чем 480 г/л, а наиболее предпочтительно 420 г/л и менее. Уровень содержания нелетучего вещества в композиции, обычно называемый уровнем содержания твердого вещества, предпочтительно превышает 50% (мас.), при расчете на количество совокупной композиции, более предпочтительно превышает 54% (мас.), а наиболее предпочтительно превышает 60% (мас.).
Примерами подходящих для использования летучих органических разбавителей являются углеводороды, такие как толуол, ксилол, Solvesso 100, кетоны, терпены, такие как дипентен или сосновое масло, галогенированные углеводороды, такие как дихлорметан, простые эфиры, такие как этиленгликольдиметиловый эфир, сложные эфиры, такие как этилацетат, этилпропионат, н-бутилацетат, или эфиры алкоксикислот, такие как метоксипропилацетат или этоксиэтилпропионат. Кроме того, могут быть использованы и смеси данных соединений.
При желании в покрывную композицию можно включать один или несколько так называемых «допустимых растворителей». Допустимым растворителем является летучее органическое соединение, которое не принимает участия в атмосферной фотохимической реакции, приводящей к образованию смога. Им может быть органический растворитель, но в данном случае требуется так много времени для прохождения его реакции с оксидами азота в присутствии солнечного света, что Агентство по охране окружающей среды Соединенных Штатов Америки считает его реакционную способность пренебрежимо малой. Примеры допустимых растворителей, которые одобрены для использования в красках и покрытиях, включают ацетон, метилацетат, пара-хлорбензотрифторид (коммерчески доступный под наименованием Oxsol 100) и летучие метилсилоксаны. Кроме того, допустимым растворителем считается (третичный бутил)ацетат.
В дополнение к описанным выше компонентам в покрывной композиции, соответствующей настоящему изобретению, могут присутствовать и другие соединения. Такими соединениями могут быть связующие и/или реакционно-способные разбавители, необязательно имеющие реакционно-способные группы, которые можно сшивать с вышеупомянутыми гидроксифункциональными соединениями и/или изоцианатфункциональными сшивателями. Примерами таких других соединений являются кетоновые смолы, сложные эфиры аспаргиловой кислоты и скрытые или нескрытые аминофункциональные соединения, такие как оксазолидины, кетимины, альдимины, диимины, вторичные амины и полиамины. Данные и другие соединения специалистам в соответствующей области техники известны и упоминаются, помимо прочего, в документе US 5214086.
Кроме того, покрывная композиция может содержать и другие ингредиенты, добавки или вспомогательные вещества, обычно используемые в покрывных композициях, такие как пигменты, красители, поверхностно-активные вещества, вещества, способствующие диспергированию пигментов, выравниватели, смачиватели, добавки, препятствующие появлению рябизны, пеногасители, добавки, препятствующие образованию потеков, термостабилизаторы, светостабилизаторы, поглотители УФ-излучения, антиоксиданты и наполнители.
Как это обычно имеет место в случае покрывных композиций, содержащих гидроксифункциональное связующее и изоцианатфункциональный сшиватель, композиция, соответствующая изобретению, характеризуется ограниченной жизнеспособностью. Поэтому в подходящем случае композиция имеет вид многокомпонентной композиции, например вид двухкомпонентной композиции или вид трехкомпонентной композиции. Поэтому изобретение также относится к комплекту частей, предназначенному для получения покрывной композиции, включающему
а) модуль связующего, содержащий полиол,
b) модуль сшивателя, содержащий полиизоцианат, и
с) необязательно модуль разбавителя, содержащий летучий органический растворитель,
где катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, распределяют, индивидуально или в комбинации, в одном или нескольких из модулей. В предпочтительном варианте реализации катализатор на основе металла, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, распределяют, индивидуально или в комбинации, в одном или нескольких из модулей а) и с). Наличие компонентов композиции в форме комплекта частей имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что компоненты можно иметь с требуемыми молярными соотношениями. Таким образом, опасность ошибок, обусловленных неправильными соотношениями индивидуальных компонентов в смеси, сводится к минимуму.
Покрывную композицию изобретения можно наносить на любую подложку. Подложкой могут являться, например, металл, например железо, сталь и алюминий, пластмасса, древесина, стекло, синтетический материал, бумага, кожа и слой другого покрытия. Слой другого покрытия может быть образован покрывной композицией настоящего изобретения, или он может представлять собой другую покрывную композицию. Покрывные композиции настоящего изобретения демонстрируют свою особенную пригодность в качестве прозрачных покрытий, покрытий основы, пигментированных покрывных слоев, грунтовок и шпаклевок. Если покрывная композиция изобретения будет представлять собой прозрачное покрытие, то ее предпочтительно наносить поверх покрытия основы, придающего окраску и/или специальный эффект. В данном случае прозрачное покрытие образует верхний слой многослойного лакокрасочного покрытия, такого как обычно наносимое на наружные поверхности автомобилей. Покрытие основы может быть водным покрытием основы или покрытием основы, содержащим растворитель.
Покрывные композиции являются подходящими для использования при нанесении покрытий на объекты, такие как мосты, трубопроводы, промышленные предприятия или здания, установки для работы с нефтью и газом или корабли. Композиции являются в особенности хорошо подходящими для использования при чистовой отделке и повторной чистовой отделке автомобилей и крупных транспортных средств, таких как поезда, грузовые автомобили, автобусы и самолеты.
Нанесенную покрывную композицию можно очень эффективно отверждать при температуре, равной, например, 0-60°С. При желании покрывную композицию можно отверждать в печи, например, при температуре в диапазоне 60-120°С. В альтернативном варианте отверждению может способствовать облучение (длинноволновым) инфракрасным излучением. Перед отверждением при повышенной температуре нанесенную покрывную композицию необязательно можно подвергнуть воздействию фазы отгонки летучих компонентов.
Необходимо понимать то, что термин «покрывная композиция», используемый в настоящем документе, также включает и ее использование в качестве клеящей композиции.
Примеры
Использованные сокращения и материалы исходного сырья
| Trigonox B | Инициатор полимеризации на пероксидной основе от компании Akzo Nobel Chemicals. |
| Раствор BYK 331 | Смесь, состоящая из 10% (мас.) BYK 331 - силиконовой добавки от компании BYK Chemie - и 90% (мас.) н-бутилацетата. |
| Tinuvin 1130 | Поглотитель УФ-излучения от компании Ciba Specialty Chemicals. |
| Tinuvin 292 | Светостабилизатор от компании Ciba Specialty Chemicals. |
| Растворитель | Смесь н-бутилацетата и метилизоамилкетона с массовым соотношением 72/16. |
| Раствор DBTL | Смесь, состоящая из 10% (мас.) дибутилдилаурата-олова и 90% (мас.) н-бутилацетата. |
| РТМР | Пентаэритрит(тетракис)-3-меркаптопропионат. |
| Раствор бензойной кислоты | Смесь, состоящая из 12% (мас.) бензойной кислоты, 72% (мас.) н-бутилацетата и 12% (мас.) метилизоамилкетона. |
| Раствор уксусной кислоты | Смесь, состоящая из 12% (мас.) уксусной кислоты, 72% (мас.) н-бутилацетата и 12% (мас.) метилизоамилкетона. |
| Отвердитель | Смесь, состоящая из 70% (мас.) Tolonate HDL-LV - изоциануратного тримера гексаметилендиизоцианата от компании Rhodia - и 15% (мас.) н-бутилацетата и 15% (мас.) 3-этоксиэтилпропионата. |
Получение полиэфирполиола на основе сложных эфиров
В реакционной емкости, оборудованной перемешивающим устройством, системой обогрева, термопарой, насадочной колонной, конденсатором и влагоотделителем, размещали 440 массовых частей триметилолпропана, 170 массовых частей гексагидрофталевого ангидрида и 390 массовых частей Edenor V85. Кроме того, в качестве катализатора добавляли водную фосфорную кислоту с концентрацией 85% (мас.) в количестве 1% (мас.) при расчете на количество структурных элементов. В атмосфере инертного газа температуру постепенно увеличивали до 240°С. Реакционную воду отгоняли в такой степени, чтобы температура в верхней части колонны не превышала бы 102°С. Реакцию продолжали до тех пор, пока не получали сложный полиэфир, характеризующийся гидроксильным числом 306 мг КОН/г.
Получение полиакрилатполиола
В полимеризационной емкости в н-бутилацетате из 5,7 массовой части метакриловой кислоты, 110,3 массовой части бутилметакрилата, 164,7 массовой части гидроксиэтилметакрилата и 224 массовых частей (третичный бутил)метакрилата получали полиакрилатполиол. В качестве инициатора полимеризации использовали 25,3 массовой части Trigonox B. Раствор полиакрилатполиола характеризовался уровнем содержания нелетучего вещества 67% (мас.). Данные по ГПХ: Mn 2090, Mw 4470, теоретическое ОН-число: 140 мг КОН/г, при расчете на количество твердого вещества смолы, то есть исключая растворитель.
Получение покрывных композиций
Покрывную композицию 1, соответствующую изобретению, и сравнительные композиции от А до D получали в результате перемешивания компонентов, приведенных в таблице 1. Количества в таблице 1 приведены в массовых частях.
| Таблица 1 | |||||
| Компонент | Пример А | Пример В | Пример С | Пример D | Пример 1 |
| Полиакрилатполиол | 136,8 | 136,8 | 136,8 | 136,8 | 136,8 |
| Полиэфирполиол на основе сложных эфиров | 51,1 | 51,1 | 51,1 | 51,1 | 51,1 |
| Раствор BYK 331 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 |
| Tinuvin 292 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 |
| Tinuvin 1130 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Растворитель | 67,3 | 67,3 | 13,9 | 13,9 | 13,9 |
| Раствор DBTL | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 |
| РТМР | - | 1,2 | - | 1,2 | 1,2 |
| Раствор бензойной кислоты | - | - | 60,8 | - | 60,8 |
| Раствор уксусной кислоты | - | - | - | 60,8 | - |
| Отвердитель | 139,8 | 139,8 | 139,8 | 139,8 | 139,8 |
| Вязкость (с) | 14,5 | 14,3 | 15,0 | 13,7 | 14,6 |
| Жизнеспособность (минуты) | 21 | 69 | 57 | 75 | 100 |
Вязкость измеряли при помощи воронки по DIN и выражали в секундах. Вязкость, приведенная в таблице 1, представляет собой начальную вязкость после перемешивания. Жизнеспособность представляет собой время, необходимое после перемешивания композиции для достижения вязкости в 21 секунду.
Покрывные композиции из сравнительных примеров от А до D и из примера 1, соответствующего изобретению, по способу распыления наносили в виде прозрачных покрытий в 2 или 3 слоя на металлические панели, на которые предварительно наносили покрытие основы. Покрытия отверждали в течение 30 минут при 60°С, а после этого хранили при комнатной температуре. Толщина сухого слоя прозрачных покрытий составляла приблизительно 60 мкм для двух слоев и 85 мкм в случае 3 слоев.
После отверждения для различных образцов проводили сопоставление количества точечных раковин и количество раковин переводили в шкалу от 1 до 10 (1 = серьезное образование точечных раковин, 10 = очень незначительное количество точечных раковин или их отсутствие).
Внешний вид выражают через обсыпание эмали (ОЭ) и оценивают визуально для того, чтобы сделать заключение об общем внешнем виде. Во внимание принимали следующие аспекты: блеск, морщение, растекание и ясность изображения/индивидуальность изображения. Данные аспекты скомбинировали в один балл в шкале 1-10 (1 = очень плохой внешний вид, 10 = превосходный внешний вид).
Клейкость в теплом состоянии определяли вручную в результате прижимания пальца к поверхности теплого покрытия после отверждения при 60°С. Результаты приведены в шкале от 1 до 10 (1 = очень большая клейкость, 10 = отсутствие клейкости).
Выравнивание определяли визуально, изучая растекание и гладкость отвержденного покрытия. Результаты приведены в шкале от 1 до 10 (1 = очень плохое выравнивание, 10 = превосходное выравнивание).
Некоторые свойства покрытий суммарно представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Пример А | Пример В | Пример С | Пример D | Пример 1 | |
| Внешний вид (ОЭ) | 6 | 4 | 6 | 6 | 8 |
| Наличие раковин | 3 | 1 | 3 | 3 | 7 |
| Клейкость в теплом состоянии |
7,5 | 9 | 8 | 9 | 9 |
| Выравнивание | 4 | 5 | 7 | 7,5 | 7,5 |
Исходя из данных таблицы 1 можно придти к заключению о том, что покрывная композиция, соответствующая изобретению, характеризуется более длительной жизнеспособностью в сопоставлении с тем, что наблюдается для всех сравнительных композиций. Исходя из данных таблицы 2 можно придти к заключению о том, что внешний вид прозрачного покрытия превосходит внешний вид сравнительных прозрачных покрытий. Кроме того, на прозрачном покрытии из примера 1, соответствующего изобретению, точечные раковины практически отсутствуют. После отверждения в течение 30 минут при 60°С все образцы характеризуются низкой степенью клейкости, что свидетельствует о хорошей скорости отверждения. Данные результаты демонстрируют то, что покрывная композиция изобретения демонстрирует наличие улучшенного баланса свойств.
1. Покрывная композиция, содержащая полиизоцианат, полиол, катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, отличающаяся тем, что карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой.
2. Покрывная композиция по п.1, где карбоновой кислотой является ароматическая карбоновая кислота.
3. Покрывная композиция по п.1, где карбоновой кислотой является альфа-бета-ненасыщенная карбоновая кислота.
4. Покрывная композиция по п.1, где основой катализатора для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами является металл, выбираемый из олова, висмута, циркония и их смесей.
5. Покрывная композиция по любому одному из пп.1-4, где количество катализатора на основе металла находится в диапазоне от 0,001 до 10% (мас.) при расчете на количество нелетучего вещества в композиции.
6. Покрывная композиция по п.1, где количество тиолфункционального соединения находится в диапазоне от 0,001 до 10% (мас.) при расчете на количество нелетучего вещества в композиции.
7. Покрывная композиция по п.1, где количество карбоновой кислоты, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, находится в диапазоне от 0,1 до 18% (мас.) при расчете на количество нелетучего вещества в композиции.
8. Покрывная композиция по п.1, где композиция содержит летучий органический растворитель.
9. Покрывная композиция по п.8, где количество летучего органического растворителя не превышает 420 г/л при расчете на количество покрывной композиции.
10. Набор частей, предназначенный для получения покрывной композиции по любому одному из предшествующих пунктов, включающий
a) часть связующего, содержащую полиол,
b) часть сшивателя, содержащую полиизоцианат, и
c) необязательно часть разбавителя, содержащую летучий органический растворитель,
где катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, распределяют индивидуально или в комбинации, в одной или нескольких из частей.
11. Набор частей по п.10, где катализатор на основе металла для проведения реакции присоединения между изоцианатными группами и гидроксильными группами, тиолфункциональное соединение и карбоновую кислоту, у которой карбонильная группа карбоновой кислоты находится в сопряжении с π-электронной системой, распределяют индивидуально или в комбинации, в одной или нескольких из частей а) и с).
12. Применение покрывной композиции по любому одному из предшествующих пп.1-8 для получения слоя покрытия при чистовой отделке и повторной чистовой отделке автомобилей и транспортных средств.
13. Применение по п.12, где полученный слой покрытия представляет собой слой в многослойном лакокрасочном покрытии.
14. Применение по п.13, где полученный слой покрытия представляет собой верхний покрывной слой в многослойном лакокрасочном покрытии.
