ISOCIANATOS CAPACES DE EMULSIONARSE EN AGUA CON PROPIEDADES MEJORADAS.

Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 7 como producto de recubrimiento para madera,

enchape de madera, cartulina, cartón, textil, cuero, tela no tejida, superficies sintéticas, vidrio, cerámica, materiales minerales de construcción, metales o metales recubiertos.

La invención se refiere a isocianatos capaces de emulsionarse en agua que tienen una capacidad de emulsionarse mejorada y una dureza elevada de los revestimientos que los contienen, a métodos para su producción y su utilización.

Los poliisocianatos capaces de emulsionarse en agua se adicionan a las dispersiones acuosas de polímeros en calidad de agentes de entrecruzamiento y se describen muchas veces en la bibliografía. La capacidad de emulsionarse se alcanza mezclando los poliisocianatos con emulsionantes que se obtienen mediante reacción de los poliisocianatos con moléculas hidrofílicas.

Como moléculas hidrofílicas se usan muchas veces moléculas hidrofílicas no iónicas como los poli(óxido de alquileno)-alcoholes.

EP-A2 206 059 describe preparaciones de poliisocianato que son capaces de dispersarse en agua, a partir de un poliisocianato alifático y un producto de reacción de un poliisocianato alifático con un éter alcohol polialquilénico no iónico, mono-o polihídrico con al menos una cadena de poliéter que tienen al menos 10 unidades de óxido de etileno, en calidad de emulsionante. Para poliisocianatos se indican listas extensas de diisocianatos alifáticos o cicloalifáticos, de manera particularmente preferida isocianuratos y biuretos a base de 1,6-diisocianatohexano (HDI) y/o isocianuratos a base de 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (IPDI).

EP-A1 540 985 describe también mezclas de poliisocianato aunque aquí las cadenas de poliéter presentan un contenido promedio de 5,0 a 9,9 Unidades de óxido de etileno.

EP-A2 486 881 describe preparaciones de poliisocianatos alifáticos, no acuosas, de una lista de poliisocianatos alifáticos y de una cantidad, que garantiza la capacidad de dispersarse del poliisocianato alifático, de un producto de reacción de un diisocianato aromático o alifático y un éter alcohol polialquilénico con al menos 8 unidades de óxido de etileno en la cadena de poli éter.

DE-A1 199 58 170 describe mezclas de poliisocianatos capaces de dispersarse en agua, modificados con poli éter, los cuales se modifican con poliéter-alcoholes monohídricos de poli(óxido de alquileno). Muy particularmente se prefieren poliisocianatos o mezclas de poliisocianatos con estructura de isocianurato a base de HDI, IPDI y/o 4,4'diisocianatodiciclohexilmetano.

DE-A1 198 22 890 describe sistemas acuosos de recubrimiento de poliuretano, de dos componentes, cuyos componentes de curado se preparan de poli éter alcoholes de poli(óxido de alquileno) y de grupos isocianato enlazados de manera alifática y/o cicloalifática, preferible estructuras de isocianurato a base de HDI, IPDI y/o 4,4'diisocianatodiciclohexilmetano, en condiciones de alofanatización. El enlace predominante de cadenas de poliéter por grupos de alofanato también se conoce de la DE-A1 198 47 077.

Como emulsionantes no iónicos también se describen poliisocianatos modificados con polivinilpirrolidona (EPA 2 754 713).

Como bloques de construcción activos en la dispersión también encuentran aplicación los éteres de poli(óxido de alquileno) que contienen grupos de ácido carboxílico, tal como se describen en la DE-A1 100 07 820 y DE-A1 41 13 160, o los poliéter-éster -alcoholes (EP-A1 728 785).

DE-A1 40 01 783 describe mezclas de poliisocianato que, a un contenido de uretodiona de 1 a 23 % en peso, contienen grupos carboxilo enlazados químicamente para poder dispersarse.

Además se describen compuestos que contienen grupos carboxilo como emulsionantes (EP-A2 548 669), grupos amino terciarios y/o de amonio (EP-A1 582 166 y EP-A1 531 820), ésteres ácidos del ácido fosfórico (DE-A1 197 24 199) o ácidos sulfónicos (EP-A1 703 255).

Lo desventajoso en las mezclas descritas de poliisocianatos es que éstas no llenan los requisitos que se establecen para la dureza de los recubrimientos que pueden obtenerse con ellas.

Los isocianatos que pueden emulsionarse en agua, para el mejoramiento de la capacidad de dispersión, pueden disolverse en solventes orgánicos como, por ejemplo, ésteres de ácido carbónico o lactonas, tal como se describe en la EP-A 697 424.

De "Lackharze" (Resinas para recubrimientos) (Ed. D. Stoye y W. Freitag, Hanser 1996, página 195) se conoce que el trímero de IPDI, que le confiere a las resinas de recubrimientos una dureza comparativamente alta hasta la fragilidad, con frecuencia se emplean en mezclas con derivados de HDI para reducir la dureza.

Los usuarios exigen las siguientes propiedades de un isocianato capaz de emulsionarse en agua:

1. El isocianato debe emulsionarse sencillamente; no es deseable el uso obligatorio de aparatos exigentes como, por ejemplo, elementos para revolver con alta fuerza de corte.

2. La emulsión debe ser de partículas finas puesto que de otra manera pueden generarse alteraciones como, por ejemplo, del brillo o enturbiamientos.

3. En recubrimientos se desea con frecuencia una alta dureza final.

4. La dureza final debe alcanzarse los más rápidamente posible.

El objetivo de la presente invención era proporcionar poliisocianatos capaces de emulsionarse en agua que muestren propiedades mejoradas de capacidad de emulsionarse y con los cuales pueden prepararse recubrimientos de alta dureza, rápido incremento de la dureza y simultáneamente capacidad mejorada de emulsionarse.

El problema se resolvió mediante mezclas que contienen

(A) un isocianurato y/o biureto del 1,6-diisocianatohexano (HDI),

(B) un isocianurato del 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (IPDI),

(C) al menos un emulsionante y

(D) opcionalmente solventes.

Las mezclas de la invención muestran una fácil capacidad de emulsionarse, conducen a una emulsión estable y de partículas finas y los recubrimientos que pueden obtenerse con ellas muestran un incremento rápido de la dureza y una dureza final alta.

Poliisocianatos (A) son isocianuratos (A1) y/o biuretos (A2) del 1,6-diisocianatohexano (HDI). Según la invención, esto comprende aquellos poliisocianatos, que contienen al menos hasta 50 % en peso, preferible al menos hasta 66%, particularmente preferible al menos hasta 75%, muy particularmente preferible al menos hasta 85 % y principalmente al menos hasta 95 % en peso de composiciones de las fórmulas (Ia) y/o (Ib),

**(Ver fórmula)**

así como sus homólogos superiores.

La composición de los poliisocianatos, es decir, por ejemplo las fracciones de isocianuratos y/o biuretos y sus homólogos superiores, así como la funcionalidad promedio se determinan en este documento mediante cromatografía de permeación en geles con poliestireno como estándar y tetrahidrofurano como agente de elución.

Poliisocianatos (B) son isocianuratos del 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (IPDI). Estos comprenden según la invención aquellos poliisocianatos que contienen al menos hasta 50 % en peso, preferible al menos hasta 66%, particularmente preferible al menos hasta 75%, muy preferiblemente al menos hasta 85 % y principalmente al menos hasta 95 % en peso, el compuesto de la fórmula (II),

**(Ver fórmula)**

donde X representa

**(Ver fórmula)**

así como sus homólogos superiores.

Como emulsionantes (C) son adecuados según la invención aquellos compuestos que pueden obtenerse mediante reacción de al menos una parte de uno de los compuestos arriba nombrados (A) y/o (B) con al menos un componente (C1), que contiene al menos un grupo reactivo frente a los grupos isocianato y al menos un grupo hidrofílico (C1) que en lo sucesivo se denomina como "hidrofílico".

Los grupos reactivos frente a los grupos isocianato son, por ejemplo, grupos hidroxilo (-OH), grupos amino sin sustituir o monosustituidos o grupos mercapto (-SH), preferible grupos hidroxilo.

Los emulsionantes (C) contienen de esta manera el componente (C1) por lo regular enlazado químicamente.

Los componentes (C1) pueden ser, por ejemplo, tales componentes como los que se conocen en el estado de la técnica, por ejemplo del estado de la técnica nombrado al principio.

Individualmente, éstos pueden ser compuestos que contienen al menos un grupo reactivo frente a los grupos isocianato y

- (C1a) al menos un grupo hidrofílico catiónico,

- (C1b) al menos un grupo hidrofílico aniónico o

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1. Mezclas que contienen

(A) un isocianurato y/o un biureto del 1,6-diisocianathexano (HDI),

(B) un isocianurato del 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (IPDI),

(C) al menos un emulsionante y

(D) opcionalmente solventes,

en las que los emulsionantes (C) pueden obtenerse mediante reacción de al menos una parte de los compuestos (A) y/o (B) con un componente (C1), que contiene al menos un grupo reactivo frente a grupos isocianato y al menos un grupo hidrofílico.

2. Mezclas según la reivindicación 1, que contienen en forma libre de solvente

(A) 40 -90 %en peso,

(B) 5 -60% en peso y (C1) 5 -40 % en peso, donde la suma de (A), (B) y (C1) da como resultado 100 % en peso y el isocianato (A) y/o (B) preparado para la

preparación del emulsionante (C), cada uno, se calcula conjuntamente.

3. Mezclas según la reivindicación 2, caracterizadas porque el componente (C1) contiene al menos un grupo reactivo frente a grupos isocianato y al menos un grupo hidrofílico no iónico.

4. Mezclas según la reivindicación 2, caracterizadas porque el componente (C1) es al menos un poliéter-alcohol de poli(óxido de alquileno) que puede obtenerse mediante reacción de al menos un alcohol alifático saturado, que tiene 1 a 4 átomos de carbono en el residuo alquilo, con óxido de etileno, óxido de propileno o sus mezclas.

5. Mezclas según la reivindicación 4, caracterizadas porque el poliéter-alcohol de poli(óxido de alquileno) tiene en promedio estadístico 5 a 35 unidades de óxido de etileno por molécula.

6. Mezclas según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizadas porque como solventes (D) se usa un éster de ácido carbónico o lactona.

7. Mezclas según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizadas porque el solvente está contenido en cantidades de hasta 60 % en peso respectivo de la mezcla total.

8. Dispersión polimérica que contiene una mezcla según una de las reivindicaciones precedentes.

9. Composición de recubrimiento que conteine una mezcla según una de las reivindicaciones 1 a 7 o una dispersión polimérica según la reivindicación 8.

10. Método para recubrir sustratos, caracterizado porque se emplea una mezcla según una de las reivindicaciones 1 a 7 como producto de recubrimiento.

11. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 7 como producto de recubrimiento para madera, enchape de madera, cartulina, cartón, textil, cuero, tela no tejida, superficies sintéticas, vidrio, cerámica, materiales minerales de construcción, metales o metales recubiertos.