DE3233140A1 - Selbstvernetzendes, hitzehaertbares bindemittel - Google Patents
Selbstvernetzendes, hitzehaertbares bindemittelInfo
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Description
PAT 82 874 11.08.1982
BASF Farben + Fasern Aktiengesellschaft, Hamburg
Selbstvorneölendes, hitzehärtbares Bindemittel
Die Erfindung betrifft ein selbstvernetzendes, hitzehärtbares Bindemittel, insbesondere für Elektrotauchlacke auf
!5 der Basis eines organischen Kunstharzes, das Hydroxylgruppen
und veresterte Carboxylgruppen enthält und durch partielle oder vollständige Neutralisation von im Harz enthaltenen
Aminogruppen mit Säuren wasserverdünnbar ist.
Aus der DE-OS 29 36 411 ist ein Lacküberzugsmittel bekannt, das ein Kunstharz enthält, das primäre und/oder
sekundäre und gegebenenfalls auch tertiäre Aminogruppen
sowie endständige veresterte Carboxylgruppen enthält, wobei die Estergruppen in neutralem wässrigem Medium weitgehend
stabil sind, jedoch in basischem Medium bei erhöhten Temperaturen gegenüber den primären und/oder sekundären
Aminogruppen des Kunstharzes reaktionsfähig sind. Gemäß dem Beispiel der DE-OS 29 36 411 wird 25 Minuten
bei 180 0C eingebrannt.
Als Alkoholkomponente der Carboxylestergruppen werden bei
diesem bekannten Kunstharz ausschließlich Monoalkohole verwendet, die 1 bis 18, bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatome
im Molekül enthalten. Besonders bevorzugt werden niedrigsiedende Alkohole mit einem Siedepunkt unter
140 0C. Die Reaktionsfähigkeit der Ester wird durch die
Erhöhung der elektrophilen Aktivität der Carboxylgruppe
3233H0
gesteigert. Als besonders geeignet wird der Einbau von
Methyl-, Ethyl- und/oder Propylestern der Milchsäure bzw. der Dimethylolpropionsäure bezeichnet. Die Verwendung von
Monoalkoholen als Veresterungskomponente bringt den Nachteil mit sich, daß die erhaltenen Carboxylestergruppen
5
trotz ihrer Aktivierung in der Carbonsäurekomponente nicht ausreichend reaktionsfähig sind.
In der EP 12463 werden fremd- und selbstvernetzende (Präkondensate)
Bindemittel beschrieben, die durch Transesterifikation
von lj-Hydroxya]kylester vernetzen. Die Reaktion wird durch die Katalyse von Schwermetallsalzen
beschleunigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, hitzehärtbare Bindemittel
zu schaffen, die im Hinblick auf die Vernetzung beim Einbrennen eine erhöhte Reaktivität aufweisen. Hierdurch sollen
einerseits günstige Einbrennbedingungen und andererseits eine effektive Vernetzung erreicht werden.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Bindemittel
mit verbesserten Eigenschaften im Hinblick auf ihre Herstellung,
die Qualität der resultierenden Überzüge und insbesondere die Einbrennbedingungen erhalten werden, wenn
2g die in ihnen enthaltenen Carboxylestergruppen in der Alkoholkomponente
durch einen Substituenten, der einen negativen induktiven Effekt bewirkt, aktiviert sind.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Hydroxylgruppen und veresterte Carboxylgruppen enthaltendes Bindemittel der
eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die veresterten Carboxylgruppen Carbalkoxymethylestergruppen
sind.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel bieten folgende Vorteile:
Die verwendeten Alkoholkomponenten, d. h. die Hydroxyessigsäureester, sind besonders günstige austre-
3233Η0
tende Gruppen, wodurch eine effektive Aktivierung der Carboxylestergruppen
erreicht wird. Dies wiederum führt zu einer wirksamen Vernetzung im endgültig resultierenden
Film.
5
5
Weiterhin können die erfindungsgemäßen in der Alkoholkomponente aktivierten Carboxylestergruppen günstig hergestellt
werden. Es handelt sich um Reaktionen, die unter milden Bedingungen durchgeführt werden können. Hierdurch
werden Nebenreaktion, wie beispielsweise Umesterungen, vermieden, und es entsteht ein einheitlicheres Produkt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bindemittel
liegt darin, daß die beim Einbrennen freigesetzten Verbindungen, nämlich die Hydroxyessigsäureester, besonders
gute Verlaufmittel sind, durch die Überzüge mit einer sehr guten Oberfläche erzielt werden. So ist beispielsweise
der Hydroxyessigsäureethylester als solcher bereits als Verlaufmittel bekannt, und durch die Erfindung wird es
möglich gemacht, diese Verbindung beim Einbrennen freizusetzen, wodurch ein besonders guter Effekt erzielt wird.
Im Gegensatz dazu besteht bei der Freisetzung niedrigsiedender Alkohole die Gefahr von sogenannten Kochern und
anderen FiliUstörungen im Überzug.
Das erfindungsgemäße Kunstharz wird besonders bevorzugt
als Bindemittel für kathodisch abscheidbare Elektrotauchlacke verwendet. Hierbei kann es auch vorteilhaft in Kombination
mit einem feinteiligen, festen Harz nach dem sogenannten EPC-Verfahren (elektro powder coating-Verfahren)
abgeschieden werden. Das Kunstharz ist aber auch als Bindemittel für konventionelle, lösungsmittelhaltige Einbrennlacke
und für Pulverlacke geeignet.
Die erhaltenen Überzugsmittel können für den Fachmann selbstverständlich zusätzlich Pigmente, Füllstoffe, Vernetzungskatalysatoren,
Korrosionsinhibitoren sowie weitere bekannte Lackhilfsmittel enthalten.
Während den Einbrennens reagieren nun die Carbalkoxymethylestergruppen
mit den Hydroxylgruppen unter Abspaltung von Hydroxyessigsäureestern und Ausbildung von neuen
Esterbindungen. Der Vernetzungsmechanismus kann im Prinzip durch folgendes Reaktionsschema beschrieben werden:
0 0
Il Il
R1 - OH + R2 - 0 - C - CH2 - 0 - C - R3
Δ.Τ, gegebenenfalls Katalysator
0 ¥ 0
Il Il
R1 - 0 - C - R3 + R2 - 0 - C - CH2 - OH
- ο
R , R = Bindemittelmolekül
R2 = Alkyl
Die abgespaltenen Hydroxyessigsäureester weisen vorzugsweise
einen Siedepunkt auf, der in der Nähe der Einbrenntemperatur liegt, so daß sie während des Einbrennvorganges
als besonders wirksame Verlaufsmittel wirken.
Dieser Vernetzungsmechanismus bedingt eine hohe Beständigkeit des Lackfilms gegen Lösungsmittel, Alkalien und Salzsprühnebel.
Bereits auf nicht vorbehandeltem Eisenblech bilden die Filme auch ohne Korrosionsschutzinhibitoren
sehr resistente Überzüge aus.
QQ Vorteilhaft enthält das Kunstharz 1 bis 5 Hydroxylgruppen
und 1 bis 5 aktivierte Estergruppen pro 1.000 Molekulargewichtseinheiten.
Das Äquivalenzverhältnis zwischen den Hydroxylgruppen und
gg den Carbalkoxymethylestergruppen beträgt vorteilhaft
2 : 1 bis 1:2, wobei ein Äquivalenzverhältnis von etwa
1 : 1 besonders bevorzugt wird.
3233H0
Das Bindemittel ist also ein organisches Kunstharz, das Hydroxylgruppen und Carbalkoxymethylestergruppen als reaktive
Gruppen enthält.
Um das Bindemittel in Wasser verdünnbar zu machen, enthält es Aminogruppen, die partiell oder vollständig neutralisiert
sind. Die Wasserverdünnbarkeit kann auch durch den Einbau von Ammoniumsalzen erzielt werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen selbstvernetzenden hitzehärtbaren Bindemittel erweisen sich epoxidgruppenhaltigt
Harze mit vorzugsweise endständigen Epoxidgruppen aus der Gruppe der Polyglycidylether, Polyglycidylester
und der Polyglycidylamine als besonders geeignet. Das Kunstharz ist demnach vorteilhaft hergestellt worden
durch Umsetzung eines Polyglycidylesters oder -ethers mit einer Verbindung, die gegenüber Epoxidgruppen reaktive
Gruppen und Carbalkoxymethylester trägt.
Unter Polyglycidylether im Rahmen dieser Erfindung werden vorzugsweise solche Polyglycidylether der allgemeinen
Formel
CH2-CR1-R2
V/
R =
— 1
-0-R-O-CH2-CR-R
OH
0-R-0-R2-CR1-CH,
R3" R3
1
R=H oder CnH2 η + 1
R=H oder CnH2 η + 1
\
R=R, Halogen und bevorzugt H
R=R, Halogen und bevorzugt H
η = 0 bis 5
verstanden.
verstanden.
Die Epoxidharze können auch hydriert oder teilhydriert
eingesetzt werden. Zur Steuerung der Filmeigenschaften können ein Teil oder alle der reaktionsfähigen Gruppen
des Epoxidharzes mit anderen Verbindungen umgesetzt werden. Hierfür bieten sich an:
a) Carboxylgruppenhaltige Verbindungen wie gesättigte oder ungesättigte Monocarbonsäuren (z. B. Benzoesäure, Leinölfettsäure,
2-Ethylhexansäure, Versatiesäure, aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Dicarbonsäuren
verschiedener Kettenlängen (z. B. Adipinsäure, Sebacinsäure, Isophthalsäure oder dimere Fettsäuren)»
Hydroxyalkylcarbonsäuren (z. B. Milchsäure, Dimethylolpropionsäure) sowie carboxylgruppenhaltige
Polyester oder
b) Aminogruppenhaltige Verbindungen wie Diethylamin oder
Ethylhexylamin oder Diamine mit sekundären Aminogruppen, wie z. B. N,N'-Dialkylendiamin wie Dimethylethylendiamin,
N1N'-Dialkylpolyoxyalkylenamin wie N,N'-Dimethyl-polyoxypropylendiamin,
Polyaminoamide wie Versamide oder das Umsetzungsprodukt von einem Mol
Diaminohexan mit zwei Molen Monoglycidylether oder Monoglycidylester, speziell Glycidylester «-verzweigter
Fettsäuren wie der Versatiesäure, oder
:-· ; '■-" ·■" /■-""-- 3233H0
c) Hydroxylgruppenhaltige Verbindungen wie Neopentylglykol,
bisethoxyliertes Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester,
Dimethylhydantoin-Ν,Ν1-diethanol,
Hexandiol-1,6, Hexandiol-2,5, Buten-2-diol-
1,4, Butin-2-diol-l,4, Hexin-3-diol-2,5 oder andere 5
Alkindiole, 1,4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan,
Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Aminoalkohole wie Triethanolamin, Methyldiethanolamin oder hydroxylgruppenhaltige
Alkylketimine wie Aminomethylpropandiol- -1,3-methyl-isobutylketimin oder Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan-cyclohexanketimin
sowie auch Polyglykolether, Polyesterpolyole, Polyetherpolyole, Polycaprolactonpolyole,
verschiedener Funktionalität und Molekulargewichte.
Als Polyglycidylester sind Umsetzungsprodukte von Terephthalsäurebisglycidylester oder Isophthalsäurebisglycidylester
mit der die aktivierte Estergruppe tragenden Komponente geeignet.
Zur Steuerung der Filmeigenschaften kann ein Teil der verbliebenen,
reaktiven Glycidylgruppen mit anderen Verbindungen umgesetzt werden. Hierfür bieten sich die oben
unter a, b und c genannten Verbindungen an.
Unter Polyglycidylaminen werden solche glycidylgruppenhaltigen Harze verstanden, die man durch Einführung von
Glycidylgruppen über z. B. Epichlorhydrin in NHp-funktionelle
Harze erhält.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein Polyurethanharz ist, das hergestellt worden ist durch Umsetzung eines
Diisocyanats mit einer Verbindung, die gegenüber gg Isocyanatgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine
Carbalkoxymethylestergruppe trägt, zu einem Zwischenpro-
JB
dukt mit endständigen Isocyanatgruppen und Umsetzung dieser
Isocyanatgruppen mit einem primären oder sekundären Amin, einem Ketimin oder Aldimin, das am Stickstoffatom
ein Wasserstoffatom aufweist, oder einem am Stickstoffatom
blockierten Aminoalkohol.
Geeignet sind auch Copolymerisate von Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester, die z. B. Acrylsäure und/
oder Methacrylsäureglycidylester oder eine andere, eine Glycidylgruppe tragende, olefinisch ungesättigte, polymerisierbare
Verbindung sowie Carbalkoxymethylacrylat und/ oder Carbalkoxymethylmethacrylat enthalten. Die Glycidylgruppen
können in einem weiteren Reaktionsschritt mit der die Aminogruppen tragenden Verbindung modifiziert werden.
In der zu polymerisierenden Monomerenmischung können jedoch
auch geeignete, aminogruppenhaltige Monomere eingesetzt werden.
Die Copolymerisate weisen bevorzugt eine zahlenmittlere Molmasse von 700 bis 15.000 auf. Bevorzugte Monomere sind
Acryl- und Methacrylsäureester mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest. Die Copolymerisate können jedoch
auch weitere Monomere wie (Meth)-acrylamid, Styrol, Vinyltoluol oder Vinylcarbazol enthalten. Die Copolymerisation
erfolgt in wohlbekannter Weise durch Lösungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation unter Zusatz von
Initiatoren wie Peroxiden, Hydroperoxiden, Perestern
oder thermolabilen Azoverbindungen sowie gegebenenfalls
ort
ow von Molekulargewichtsreglern.
ow von Molekulargewichtsreglern.
Das Einfuhren der Aminogruppen in das organische Harz erfolgt
vorzugsweise durch Reaktion eines Polyamids und/ oder eines amino- und/oder hydroxylgruppenhaltigen Ketioa
mins mit Harzen, die mindestens eine, vorzugsweise mindestens
zwei Epoxidgruppen oder Isocyanatgruppen oder eine andere, geeignete reaktive Gruppe je Molekül enthalten.
Ein Bindemittel mit Aminogruppen kann aber auch
3233 UO
durch andere An1agerungsreaktioneη erhalten werden, z.B.
durch Verestern oder Amidieren von primäre und/oder sekundäre Aminogruppen tragende Verbindungen mit hierfür geeignete
Gruppen enthaltende Harze.
Zur Einführung der Aminogruppen sind besonders Polyamine und/oder amino- und/oder hydroxylgruppenhaltige Ketimine
geeignet. Wird die Anlagerung der primären oder sekundären Aminogruppen tragenden Verbindung in Form ihrer Ketimine
durchgeführt, so sind die Reaktionsbedingungen so zu führen, daß im Reaktionsprodukt keine die Ketimine zersetzende
öu'ostanzen verbleiben.
Zur Einführung der aktivierten Estergruppen in das Bindemittel eignen sisch insbesondere Verbindungen mit einer
oder mehreren Carbonsäuregruppen neben weiteren reaktiven
Gruppen, die den Einbau in das Bindemittel ermöglichen. Die Carbonsäuregruppe kann vor oder nach dem Einbau in
das Bindemittel in die gewünschte Carbalkoxymethylestergruppe überführt werden. Verbindungen, die diese Reaktionsmöglichkeiten
besitzen, sind z. B.: Dihydroxymonoearbonsäuren wie 2,2-Bis-(hydroxymethyl)-propionsäure,
4,4(4,4'-Bis-hydroxyphenyl)-valeriansäure, 3,5-Dihydroxybenzoesäure,
Di-hydroxydicarbonsäuren wie Weinsäure, i,l-Methylenbis-(2-hydroxy-3-naphthoesäure) und Aminocarbonsäuren
wie 11-Aminoundekansäure, 3-Aminopropionsäure,
4-Aminobenzoesäure.
Diese, die aktivierte Estergruppe enthaltenden Verbindungen können über ihre reaktive Gruppen, insbesondere über
Hydroxy- oder Aminogruppen, mit reaktiven Gruppen im Harzbindemittel umgesetzt werden. Das Harzbindemittel weist
hierzu bevorzugt Epoxid- oder Isocyanatgruppen auf. Die
reaktiven Gruppen können im Bindemittel endständig oder
längs der Molekülkette eingebaut sein. 35
Für die Elektrotauchlackierung ist es erforderlich, daß die Bindemittelmischung nach Protonisierung mit Säure in
Form einer wässrigen Lösung oder Dispersion vorliegt.
Die Wasserlöslichkeit des Bindemittels wird durch Neutralisation der in ihnen enthaltenden Aminogruppen mit Säuren
bewirkt. Geeignete Säuren sind insbesondere organische Säuren, es kann jedoch auch beispielsweise Salzsäure oder
Phosphorsäure eingesetzt werden. Bevorzugt werden die Aminogruppen mit Ameisensäure, Essigsäure, Malonsäure,
Milchsäure oder Zitronensäure neutralisiert.
Die genannten Säuren können auch verwendet werden, wenn die Einführung der solubilisierenden Gruppen durch Anlagerung
einer Ammoniumgruppen an das Bindemittel erfolgt.
Der Neutralisationsgrad der solubilisierenden Gruppen liegt, bezogen auf diese Gruppen, zwischen 0,2 bis 1,0
Äquivalent und bevorzugt zwischen 0,25 bis 0,6 Äquivalente Säure.
Die Neutralisation kann auf folgenden Wegen durchgeführt werden: Die Säure wird in Wasser, gegebenenfalls zusammen
mit Dispergierhilfsmittel, vorgelegt und die Harzlösung
wird bei Raumtemperatur oder gegebenenfalls bei erhöhten Temperaturen in das Wasser eingerührt. Die Säure
kann aber auch direkt der Harzlösung zugegeben werden. Die neutralisierte Harzlösung kann nun in das Wasser eingerührt
werden, gegebenenfalls kann man das Wasser auch langsam in die Harzlösung einarbeiten.
Die Dispersion kann zur Steuerung ihrer Viskosität, der
Abscheidespannung und des Verlaufs bis zu 20 % organische Lösungsmittel enthalten. Enthält der Ansatz durch das gewählte
Darstellungsverfahren zuviel oder gar für die Eigenschaften schädliche Lösungsmittel, so kann man diese
vor dem Dispergieren aus der Harzlösung herausdestillieren oder man destilliert sie aus der wässrigen Dispersion
ab. Vorteilhaft für die Summe aller Eigenschaften ist ein
möglichst geringer Anteil an organische Lösungsmittel enthalten.
3233HO
Der Festkörper eines Abscheidebades, das mit den erfindungsgemäßen
Bindemitteln angesetzt ist, beträgt 7 bis 35 Gew.-Teile, bevorzugt aber 12 bis 25 Gew.-Teile. Der
pH-Wert des Abscheidebades liegt zwischen 4 und 8, vorzugsweise aber zwischen 5 und 7,5. Als Anoden des Abscheidebades
werden nichtkorrodierende Stahlanoden oder Graphitanoden verwendet. Die Temperatur des Badansatzes
soll zwischen 15 bis 35 0C, bevorzugt zwischen 20 und
30 0C liegen. Die Abscheidedauer und -spannung werden so gewählt, daß die gewünschte Schichtstärke erreicht wird.
30 0C liegen. Die Abscheidedauer und -spannung werden so gewählt, daß die gewünschte Schichtstärke erreicht wird.
Nach der Abscheidung wird der beschichtete Gegenstand
abgespült und ist zum Einbrennen bereit.
abgespült und ist zum Einbrennen bereit.
Unabhängig von dem Applikationsverfahren der auf Basis des erfindungsgemäßen Bindemittels hergestellten Überzugsmittel
erfolgt die Vernetzung des Lackfilms während des Einbrennens bei Temperaturen von 130 bis 200 0C über eine
Zeitdauer von 10 bis 60 Minuten, bevorzugt bei 150 bis
2.0 180 0C während 15 bis 30 Minuten.
Die Veresterungsreaktion kann durch geeignete Katalysatoren noch beschleunigt werden. Hierzu sind insbesondere
geeignet Ammoniumverbindungen wie Benzyltrimethylammoniumhydroxid, Benzyltrimethylammoniumchlorid, Trimethylcetylammoniumbromid
oder Tetraammoniumjodid oder organische Zinnverbindungen wie Dibutylzinndilaurat und Eisen-III-acetylacetonat,
Zinkacetat, Zink-2-ethylhexoat, Kobaltnaphthenat, Bleiacetat, Bleioctoat oder Butyltitanat.
Die Pigmentierung erfolgt in wohlbekannter Weise. Hierbei werden die Pigmente sowie die üblichen Zusatzstoffe wie
Füllstoffe, Korrosionsschutzinhibitoren und Antischaummittel in dem Bindemittel angemahlen. Als Mahlaggregate
können z. B. Sandmühlen, Kugelmühlen oder Dreiwalzen verwendet werden.
Die Komplettierung des Lackes kann, wie allgemein bekannt,
erfolgen.
Ab
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels insbesondere für Elektrotauchlacke,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Polyglycidylester oder -ether mit einer Verbindung, die gegenüber Epoxidgruppen
reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, umgesetzt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels insbesondere für Elektrotauchlacke,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Diisocyanat mit einer Verbindung, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive
Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, umgesetzt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Bindemittel zur Herstellung von Elektrotauchbädern für das
Elektrotauchlackierverfahren.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen
von Überzügen, bei dem ein elektrisch leitendes Substrat in ein wässriges Elektrotauchbad, das mindestens
teilweise durch Säure neutralisiertes Bindemittel auf der Basis eines Hydroxylgruppen und Carbalkoxymethylestergruppen
enthaltenden organischen Kunstharzes enthält, eingetaucht und als Kathode geschaltet wird, durch Gleichstrom
ein Film auf dem Substrat abgeschieden wird, das Substrat aus dem Bad entfernt wird und der Film durch Einbrennen
zu einem Überzug gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die veresterten Carboxylgruppen des Kunstharzes
Carbalkoxymethylestergruppen sind und beim Einbrennen mit den Hydroxylgruppen des Bindemittels unter Bildung
von Estergruppen umgesetzt werden.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein mit einem Überzug versehenes Substrat, das nach dem beschriebenen
Verfahren hergestellt worden ist.
"'-" : " " *
3233U0
1?
1 Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
'"" : ig'"" "'
3233 HO
Vorprodukt 1
Darstellung von 2,2-Bis-(hydroxymethyl)-propionsäure-
In einem 5 1 - Reaktionsgefäß mit Rührer, Innenthermometer, RückflußkUhler und 1 1 - Tropftrichter werden
550 g 2,2 Bis-(hydroxymethyl)-propionsäure mit 2460 g
Cyclohexanon vorgelegt und auf 100 C erhitzt. Nachdem der größte Teil der Dihydroxycarbonsäure in Lösung gegangen
ist, kühlt man auf 60°C ab und tropft 414 g Triethylamin zu. Die Temperatur wird durch Kühlung auf
6O0C gehalten. Das entstehende Triethylammonium-2,2-bis-(hydroxymethyl)-propionat
bleibt in Lösung. Hierauf gibt
1^ man 7 g Kaliumiodid zu und tropft 565 g Chloressigsäuremethylester
während 30 Minuten zu» Man hält den Ansatz für weitere 4 Stunden bei dieser Temperatur, läßt ihn
auf Raumtemperatur abkühlen und filtriert das gebildete Triethylammoniumchlorid ab. Das Filtrat wird am Rota-
*w tionsverdampfer eingeengt und anschließend mit Xylol
auf einen Festkörper von 90 % eingestellt.
Vorprodukt 2
Darstellung von 4,4-(4,4' Dihydroxydiphenyl-)pentan-
In einem 4 1 Reaktionsgefäß werden 1144 Teile 4,4-(4,4'
Dihydroxydiphenyl)-pentansäure und 1716 Teile Methyliso-
butylketon vorgelegt. Nachdem die Säure gelöst ist, werden 404 Teile Triethylamin zugetropft. Hierbei steigt
die Temperatur an. Nach dem Ende des Zutropfens läßt
man noch eine Stunde bei 500C nachreagieren. Man kühlt auf Raumtemperatur ab und trennt danach das entstandene
Ammoniumsalz ab.
.""" : 3233U0
1-5
1500 Teile des Ammoniumsalzes werden mit 1500 Teile
Butylglykol in Lösung gebracht. Man gibt 2,5 Tei}.e
Kaliumiodid zu und tropft bei 400C 370 Teile Chloressigsäureethylester
zu. Nach Beenden des Zutropfens o
erhöht man die Temperatur auf 60 C und läßt 5 h nachreagieren.
Man kühlt auf Raumtemperatur ab und trennt das Triethylammoniumchlorid ab. Das FiItrat wird im
Vakuum eingeengt. Danach setzt man 310 Teile Solvesso 150 (Aromatengemisch der Esso AG, Siedebereich 187 207
C) zu und destilliert hiervon im Vakuum 155 Teile ab, in das Butylglykol vollständig zu verdrängen. Der
Festkörper wird auf 90 % eingestellt.
._ Beispiel 1
ο ~——»__—__
ο ~——»__—__
Herstellen einer Bindemitteldispersion
In einem 4 1 - Reaktionsgefäß werden 1410 Teile eines on handelsüblichen Epoxidharzes auf Basis Bisphenol A
(Epoxidäquivalentgewicht 188), 690 Teile des Vorprodukts 1 und 38 Teile Xylol vorgelegt. Die Mischung wird auf
83°C erhitzt. Dann setzt man 9 Teile Dimethylbenzylamin
zu. Die Reaktion setzt exotherm ein. Durch Kühlen hält 25
man die Temperatur auf 95°C. Im Verlauf von 7 Stunden erhöht man die Temperatur auf 110 C. Ist ein Epoxidäquivalentgewicht
von 1280 erreicht, gibt man 158 Teile Diethanolamin zu und läßt die Reaktionstemperatur auf
115°C ansteigen. Nach einer Stunde setzt man 142 Teile
3Q Hexylglykol und 44 Teile Bleioctoat zu und mischt
unter.
Inzwischen wird ein Dispergierbad aus 1604 Teilen entionisiertem Wasser, 37 Teilen einer Emulgatorlösung und
27 Teilen Eisessig vorbereitet. Hierzu werden 2100 Teile der Harzlösung dispergiert. Nach einer Stunde werden
weitere 2468 Teile entionisiertes Wasser zugesetzt.
3233U0
Das Wasser wird eine halbe Stunde untergemischt. Danach wird die Dispersion filtriert. Der Festkörper der Dispersion
liegt bei 37,2 %.
Beisp_iel_2
Herstellung einer Bindemitteldispersion
Die Synthese von Beispiel 1 wird mit Vorprodukt 2 an
Stelle Vorprodukt 1 wiederholt. Einwaagen Harzsynthese (in Teilen)
15 Epoxidharz: |
1306 |
Vorprodukt 2: | 1148 |
Xylol : | 34 |
Dimethylbenzylamin: | 6 |
Diethanolamin: 20 |
146 |
Hexylglykol: | 161 |
Bleioctoat: | 50 |
Einwaagen Dispergierbad (in Teilen)
Harz: 2100
Eisessig: 48
Emulgatorlösung: 37 entionisiertes Wasser: 1793
entionisiertes Wasser: 2034 oU
Festkörper der Dispersion 36,4 %.
■-' -" ■ ": - 3233U0
Beisp_ie][_3
Herstellung einer Harzlösung
In einem geeigneten 4 1-Reaktor werden 1410 Teile eines
handelsüblichen Epoxidharzes auf Basis Bisphenol A (Epoxidäquivalentgewicht 188) und 621 Teile des Vorprodukt
1 vorgelegt. Hierzu werden noch 107 Teile Xylol zugegeben, nie Mischung wird auf 90°C erhitzt. Dann
fügt man 7 Teile Dimethylbenzylamin zu und läßt die Temperatur auf 105°C ansteigen. Wenn das Epoxidäquivalentgewicht
von 1280 erreicht ist, fügt man 486 Teile eines Dimethylethanolamin - Milchsäureaddukts (69 % in
, _ eine Butylglykol-Wassermischung) bei 80°C zu. Man
.
hält diese Temperatur für 6 Stunden und gibt dann Butyl
glykol zu, um einen Festkörper von 60 % einzustellen. Die Harzlösung kann als Reibharz zur Herstellung einer
Pigmentpaste verwendet werden.
Mit der im Beispiel 3 beschriebenen Harzlösung wurde entsprechend folgender Rezeptur eine graue Pigmentpaste
zubereitet.
Titandioxid 1998 Teile
on Aluminiumsilikat 448 Teile
Bleipigment 118 Teile
Ruß 32 Teile
Bentone 29 Teile
Eisenoxidpigment 16 Teile
gg entionisiertes Wasser 2480 Teile
Harzlösung 1716 Teile
Butylp.lykol ]?? Tr i 1 e
1-0
Diese Komponenten wurden gemischt und in einer Kugelmühle während 70 Stunden auf eine Feinheit von 6-8 /um
gemahlen.
Die Dispersionen von Beispiel 1 und 2 werden mit der oben beschriebenen Pigmentpaste zu Elektrotauchbädern
komplettiert.
Basis Dispersion 1
Entionisiertes Wasser 10 %ig Essigsäure Dispersion Pigmentpaste
Entionisiertes Wasser
2000 Teile
25 Teile
1838 Teile
775 Teile
362 Teile
Beispiel B
Basis
Dispersion 2
Basis
Dispersion 2
2000 Teile
25 Teile
1879 Teile
775 Teile
321 Teile
Die Bäder werden bei Raumtemperatur 3 Tage gealtert. Dann werden zinkphosphatierte Stahlbleche, die als Kathode
geschaltet werden, in dem Lackbad beschichtet. Die Abscheidung erfolgt während 2 Minuten bei einer Badtemperatur
von 23 C. Die Härtung der abgeschiedenen Filme erfolgt im Umluftofen während 20 Minuten bei 185°C.
30
Ib
3233H0
Schichtstärke 1)
Krater
Verlauf
MIBK-Test
Erichsentiefung
2)
2)
18,3 ,um
0
0
kein Anlösen
7,2 mm
7,2 mm
19,7 ,um 0-1 1,5
kein Anlösen 6,8 mm
Bester Wert 0, schlechtester Wert 5
MIBK-Test: Das Anlösen bzw. Quellen des Filmes wird
nach einer Belastung von 20 Doppelhüben mit Methyl-isobutylketon bewertet.
35
Claims (16)
- 3233H0Patentansprüche:(1.)Selbstvernetzendes, hitzehärtbares Bindemittel, insbesondere für Elektrotauchlacke, auf der Basis eines organischen Kunstharzes, das Hydroxylgruppen und veresterte Carboxylgruppen enthält und durch partielle oder vollständige Neutralisation von im Harz enthaltenen Aminogruppen mit Säure wasserverdünnbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die veresterten Carboxylgruppen Carbalkoxymethylestergruppen sind.
- 2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz 1 bis 5 Hydroxylgruppen und 1 bis 5 Carbalkoxymethylestergruppen pro 1.000 Molekulargewichtseinheiten enthält.
- 3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Äquivalentverhältnis zwischen den Hydroxylgruppen und den Carbalkoxymethylestergruppen 2:1 bis 1 : 2 beträgt.
- 4. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein Epoxidharz ist, das hergestellt worden ist durch Umsetzung eines Polyglycidyesters oder -ethers mit einer Verbindung, die 2 gegenüber Epoxidgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, zu einem Zwischenprodukt mit endständigen Epoxidgruppen und Umsetzung dieser Epoxidgruppen unter Ringöffnung mit einem primären oder sekundären Amin, einem Ketimin oder Aldimin, das am Stickstoff ein Wasserstoffatom aufweist, oder einem am Stickstoffatom blockierten Aminoalkohol.3233H0
- 5. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein Polyurethanharz ist, das hergestellt worden ist durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einer Verbindung, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, zu einem Zwischenprodukt mit endständigen Isocyanatgruppen und Umsetzung dieser Isocyanatgruppen mit einem primären oder sekundären Amin, einem Ketimin oder Aldimin, das am Stickstoffatom ein Wasserstoffatom aufweist, oder einem am Stickstoffatom blockierten Aminoalkohol.
- 6. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels, insbesondere für Elektrotauchlacke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyglycidylester oder -ether mit einer Verbindung, die gegenüber Epoxidgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, umgesetzt wird.
- 7. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels insbesondere für Elektrotauchlacke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diisocyanat mit einer Verbindung, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, umgesetzt wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Molverhältnisse der verwendeten Ausgangsstoffe so gewählt werden, daß ein Bindemittel mit 1 bis 5 Hydroxylgruppen und 1 bis 5 Carbalkoxymethylestergruppen pro 1.000 Molekulargewichtseinheiten erhalten wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekenn-zeichnet, daß die Molverhältnisse der Ausgangsstoffe so gewählt werden, daß ein Bindemittel mit einem Äquivalentsverhältnis zwischen den Hydroxylgruppen und3233U0den Carbalkoxymethylestergruppen von 2 : 1 bis 1 : 2 erhalten wird.
- 10. Verwendung der Bindemittel nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von Elektrotauchbädern für das Elektrotauchlackierverfahren.
- 11. Verfahren zur Herstellung von Überzügen, bei dem ein elektrisch leitendes Substrat in ein wässriges Elektrotauchbad, das ein mindestens teilweise durch Säure neutralisiertes, Hydroxylgruppen, veresterte Carboxylgruppen und Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltendes Bindemittel auf Basis eines organischen Kunstharzes enthält, eingetaucht und als Kathode geschaltet wird, durch Gleichstrom ein Film auf dem Substrat abgeschieden wird, das Substrat aus dem Bad entfernt wird und der Film durch Einbrennen zu einem Überzug gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die veresterten Carboxylgruppen des organischen Kunstharzes Carbalkoxymethylestergruppen sind.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kunstharz verwendet wird, das 1 bis 5 Hydroxylgruppen und 1 bis 5 Carbalkoxymethylestergruppen pro 1.000 Molekulargewichtseinheiten enthält.
- 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kunstharz verwendet wird, das ein Äquivalentsverhältnis zwischen den Hydroxylgruppen und den Carbalkoxymethylestergruppen von 2 : 1 bis 1 : 2 aufweist.
- 14. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kunstharz verwendet wird, das hergestellt worden ist durch Umsetzung eines Polyglycidylesters oder -ethers mit einerVerbindung, die 2 gegenüber Epoxidgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, zu einem Zwischenprodukt mit endständigen Epoxidgruppen und Umsetzung dieser Epoxidgruppen unter Ringöffnung mit einem primären oder sekundären Amin, einem Ketimin oder Aldimin, das am Stickstoffatom ein Wasserstoffatom aufweist, oder einem am Stickstoffatom blockierten Aminoalkohol.
- 15. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kunstharz verwendet wird, das hergestellt worden ist durch Umsetzung eines Diisocyanate mit einer Verbindung, die gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppen und mindestens eine Carbalkoxymethylestergruppe trägt, zu einem Zwischenprodukt mit endständigen Isocyanatgruppen und Umsetzung dieser Isocyanatgruppen mit einem primären oder sekundären Amin, einem Ketimin oder Aldimin, das am Stickstoffatom ein Wasserstoffatom aufweist, oder einem am Stickstoffatom blockierten Aminoalkohol.
- 16. Mit einem Überzug versehendes Substrat, hergestelltdurch das Verfahren nach Anspruch 11 bis 15. 25
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