[發明專利]不需要有機共溶劑的水性聚酯-聚氨酯分散體

有效

• 申請號: 201280014309.5
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103547604A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: M·C·施林納;H-D·格維斯;U·克利佩特;T·黑貝施特賴特;M·梅爾希奧斯
• 申請（專利權）人: 拜耳知識產權有限責任公司
• 主分類號: C08G18/08
• 分類號: C08G18/08;C08G18/66;C09D175/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙蘇林;萬雪松

本發明涉及一種包含聚酯樹脂的水性聚酯-聚氨酯分散體，該聚酯樹脂作為聚酯多元醇、二羥甲基丁酸和HDI基多異氰酸酯的反應產物。本發明進一步涉及用于生產這些聚酯的方法以及它們的用途。

近年來，在越來越嚴厲的環境法規的背景下，水可分散的氨基甲酸酯化的聚酯對于各種應用領域來說變得越來越重要。現在它們尤其用作高品質的水可稀釋的雙組分聚氨酯漆(2C或2K?PUR漆)的組分。

己知可通過使用內部或外部非離子型乳化劑生產具有相對較高固含量和幾乎不含或不含有機共溶劑的水基粘合劑。因為這些乳化劑甚至在固化后仍保留在膜中，它們可能對包括耐水性、耐洗滌劑性和耐風化性在內的涂料性能有不利的影響，。

所述類型的非離子乳液的另一個問題是它們在漆的生產期間例如通常對剪切應力的差的穩定性，使得它們易于凝聚。此外，由這些產品不可能獲得高光澤度涂層。

聚合物的水可稀釋性還可通過化學引入的堿中和的酸基，更具體而言羧基，或通過化學上引入的酸中和的叔氨基獲得。在包含此類粘合劑的涂層的固化期間，通過親水鹽基團的離解和揮發性中和劑的蒸發，膜變得不溶于水。然而，根據所用中和劑的類型和硬化條件，大量中和劑可能保留在膜中。

如果大部分中和劑保留在膜中，則所得的親水性鹽基團代表潛在攻擊點，例如對于濕氣，以至于會對涂層的質量有不利的影響。相形之下，相對大量的胺的蒸發導致環境問題，特別是當還使用相對大量的揮發性有機共溶劑時。

為了降低環境污染，昂貴的吸收或焚化廠是必要的。

出于這些原因，需要包含極少有機溶劑和此外僅需要少量揮發性中和劑的水基涂料組合物。

此外，期望水基涂料組合物在水中具有較高的固含量。這出于節能原因是合乎需要的，例如降低的運輸費用和在粘合劑固化過程中蒸發水所需的相對較低的熱量。此外，可獲得更有利的應用或膜性能，包括更大的層厚。因為存在形成沸騰誘發的氣泡、坑和其它膜缺陷的明顯傾向，用水基粘合劑通常難以實現50-70μm厚的干膜。這些缺陷通常通過加入揮發性的高沸點溶劑、有機共溶劑或類似添加劑來消除或減少，盡管它們的加入使得粘合劑更不符合環境要求。

還期望水基粘合劑可以提供高耐水解性和儲存性，盡管并非總是如此，特別是對于低溶劑的粘合劑。

高柔性涂層在許多應用領域中有用，例如在工業涂層中、在汽車無碎片(non-chip)涂層和填料中、用于裂紋覆蓋涂層等。無論是否與交聯樹脂結合，或當現有粘合劑組合物的增韌劑的柔性不足時，新開發的粘合劑應使得能夠產生高柔性的涂層。

在這一方面，US5,280,062記載了用于高固含量烘干涂料的水性聚酯，其包含a)35.0-65.0重量％的聚酯樹脂，其包含氨基甲酸酯、羧基和羥基且包含77-89重量％羥值為125-175、酸值為小于4且分子量為2500-6500的支化聚酯多元醇的反應產物；2)2.5-4.5重量％的2,2-雙-(羥甲基)烷烴羧酸、3)0-3.5重量％的分子量為62-250的二元醇組分和4)9-19重量％的二異氰酸酯組分，其中a1)、a2)、a3)和a4)的百分比總計100％，基于a1)、a2)、a3)和a4)的重量，b)0.1-1.5重量％的堿性中和劑，其足以將組分a)的35-100％的羧基轉化為羧酸酯基團、c)0-7.5重量％的有機共溶劑和d)26-64.9重量％的水，其中a)、b)、c)和d)的百分比總計100％，基于a)、b)、c)和d)的重量。

US5,280,062中記載的至少某些水性聚酯還需要使用有機助溶劑，尤其是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。

輔助使用有機溶劑的另一個實例在US2004／204559A1中給出，其涉及在水中可稀釋的具有高碳酸酯基含量的溶劑型聚氨酯樹脂、由其制備的水性涂料組合物、以及用于制備它們的方法以及它們的用途。該水可稀釋的聚氨酯樹脂是通過使至少一種數均分子量為400-6000g／mol的聚碳酸酯多元醇與至少一種包含至少兩個異氰酸酯反應性基團和至少一個能夠形成陰離子的基團的化合物和一種或多種多異氰酸酯反應獲得的。

任選的反應組分為聚酯多元醇，其不同于上述數均分子量為400-6000g／mol的多元醇、包含兩個或更多個羥基和／或氨基且分子量為60-400g／mol的低分子量化合物、和在與異氰酸酯基的反應方面為單官能的或者包含反應性不同的活性氫原子的化合物，這些單元位于聚合物鏈的末端。

所得聚氨酯樹脂據報導包含5.8％-20.0重量％的引入的碳酸酯基團-O(C＝O)O-并且存在于對異氰酸酯基惰性的溶劑中。