Алифатические полиизоцианаты DESMODUR®.

В начале 1960-х годов был представлен первый нежелтеющий полизоцианат для ЛКМ – так называемый биурет ГДИ (гексаметилен-диизоцианата) Desmodur® N 100 и его 75 % раствор в органическом растворителе Desmodur® N75, в следующие десятилетия ставший промышленным стандартом алифатического сшивателя для 2-компонентных полиуретановых ЛКМ.

В результате развития технологии химического синтеза и ужесточения требований рынка (улучшение УФ- и химической стойкости, снижение вязкости) был разработан технологический процесс промышленного получения тримера (изоцианурата) ГДИ, впервые появившегося на рынке в 1986 году под маркой Desmodur® N 3300. Для снижения вязкости и облегчения обращения с этим продуктом был выпущен 90 % раствор тримера ГДИ в органическом растворителе, ставший популярным под маркой Desmodur® N 3390 (рисунок 1).


Рисунок 1. Пути получения трифункциональных алифатических полиизоцианатов (упрощено)

С тех пор семейство алифатических полиизоцианатов марки Desmodur® постоянно развивалось и совершенствовалось. При этом особый акцент в новых разработках делался на продукты с пониженной степенью опасности для здоровья и окружающей среды.

В данном обзоре рассмотрены новейшие алифатические полиизоцианатные сшиватели, представляющие интерес как вероятные основоположники совершенно новых ветвей развития этого класса промышленных химикатов.

DESMODUR® BLULOGIQ 3190 Первый термолатентный полиизоцианат
Алифатические полиизоцианаты реагируют с гидроксилсодержащими смолами довольно медленно. Для ускорения этой реакции традиционно используются карбоксилаты металлов, такие как ДБТДЛ (дибутил-олова дилаурат) – в результате достаточная степень сшивки покрытия достигается за более короткое время. Однако использование стандартных катализаторов в рецептурах 2-компонентных ПУ покрытий всегда ведет к резкому сокращению жизнеспособности в таре, то есть слишком быстрому повышению вязкости смеси вплоть до гелеобразования, что часто является причиной дефектов покрытия типа «апельсиновой корки». Особенно если проходила сушка при повышенной температуре.

Использование патентованной технологии встроенного термолатентного катализатора позволяет совмещать в одном материале продолжительную жизнеспособность и отличный розлив покрытия, характерные для систем без катализатора, с исключительно быстрой сшивкой покрытий при повышенной температуре (рисунок 2). 


Рисунок 2. Термолатентная технология с использованием скрытого ускорителя, срабатывающего при воздействии повышенной температуры

Первый продукт, синтезированный по такой технологии, представлен в 2015 году – Desmodur ® blulogiq 3190. Он «включается» при температуре выше 800 °С, что позволяет использовать его, например, в системах конвейерной окраски автомобилей. Причем в отличие от традиционных покрытий горячей сушки появляется возможность использовать одни и те же составы для окраски стальных и пластиковых деталей кузова, а за счет общего понижения температуры в сушильной камере достигается значительная экономия энергоресурсов, то есть сокращается «углеродный след» собственно процесса окраски.

ПЕНТАМЕТИЛЕН-ДИИЗОЦИАНАТ (ПДИ)
Революционный мономер биологического происхождения

В 2015 году на выставке European Coatings Show в г. Нюрнберг (Германия) представлен Desmodur ® eco N 7300 – первый коммерческий изоцианурат (тример) ПДИ, синтезированный из пентаметилен-диамина (кадаверина). Последний получен биотехнологическим путем из биомассы растительного происхождения (кукурузного крахмала). Новый мономерный диизоцинат позволяет получать производные (в частности, изоцианураты), мало отличающиеся по свойствам от гомологов на основе ГДИ. При сопоставимых потребительских свойствах ПДИ и его производные оставляют на 40 % менее массивный «углеродный след» по сравнению с продуктами на основе ГДИ (рисунок 3).


Рисунок 3. Сравнительная схема получения алифатических изоцианатов из нефти и растительного сырья

DESMODUR® ULTRA Новый уровень безопасности полиизоциантов
В 2018 году компания Covestro вывела на рынок линейку продуктов Desmodur ® Ultra. Это новое поколение традиционных полиизоцинатов, остаточное содержание мономерных диизоцианатов в которых ограничено <0,1 % масс. Таким образом продукты марки Desmodur ® теперь соответствуют новому уровню требований производственной гигиены. Стоит особо отметить, что качество продуктов и основные их свойства остаются неизменными. Изменилось только содержание сенсибилизирующих примесей в составе. Предполагается, что в ближайшие несколько лет продукты Desmodur® Ultra полностью заменят аналоги предыдущего поколения.


Автомобиль Audi Q3, окрашенный комплексом 2-компонентных ЛКМ от компании R&M, отвержденных Desmodur® eco N 7300

ПРОМЫШЛЕННЫЙ СТАНДАРТ
С момента вывода на рынок и до сегодняшнего дня семейство алифатических полиизоцианатов Desmodur® остается промышленным стандартом для производителей полиуретановых ЛКМ всего мира. Примерами воплощения самых современных достижений органического синтеза являются первые в мире термолатентный полиизоцинат и изоцианурат на основе ПДИ растительного происхождения. Общее снижение остаточного содержания мономерных полиизоцинатов и переход на выпуск продуктов линейки Desmodur ® Ultra выводит безопасность обращения и применения полиизоцинатов на качественно новый уровень.


Таблица 1. Линейка продуктов Desmodur ultra. Эффект от использования и химический состав продуктов
линейки Ultra остался неизменным по сравнению с предыдущими версиями соответствующих продуктов, за
исключением снижения содержания остаточного мономерного диизоцианата.