[發明專利]包含聚氨酯的可交聯涂料組合物

有效

• 申請號: 201310509311.6
• 申請日: 2008-12-18
• 公開（公告）號: CN103613734A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: T.H.基利利;R.W.斯普林加特
• 申請（專利權）人: 瓦爾斯帕供應公司
• 主分類號: C08G18/68
• 分類號: C08G18/68;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08J3/24;C08F220/18;C08F212/08;C08F220/58;C08F220/06;C08F2/26;C08F220/14;C09D175/14;C09D133/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李進

本申請是申請日為2008年12月18日，申請號為200880127401.6(國際申請號為PCT/US2008/087495)，發明名稱為“包含聚氨酯的可交聯涂料組合物”的發明專利申請的分案申請。

本申請要求2007年12月18日提交的美國臨時專利申請61/008,039的優先權，所述申請全文通過引用結合到本文中。

發明背景

包含聚氨酯(PU)聚合物的涂料組合物一般顯示極佳的抗磨損、抗化學品和抗溶劑性。PU涂料可用于多種應用，例如木料、混凝土、金屬、半剛性和柔韌性塑料、橡膠和皮革的涂料以及玻璃纖維施膠、印刷油墨和粘合劑。

可用油改性的PU聚合物制備用于這些應用的顯示適合機械性質的PU涂料組合物。常規油改性的PU聚合物一般在有機溶劑中制備，并且應用于透明涂料或著色涂料。在PU涂料組合物施加到基材后，有機溶劑蒸發，以形成薄膜，然后一般通過薄膜的PU聚合物中包含的乙烯基的空氣氧化作用固化。

政府已越來越多地制定限制揮發性有機化合物(VOCs)釋放到大氣的法規，這些法規影響包含油改性PU聚合物的PU涂料組合物的使用。為了減少釋放的VOCs的量，制造商已通過使用水分散性PU聚合物減少PU涂料組合物中有機溶劑的量。例如，通過使多元醇和二羥基羧酸化合物與過量二異氰酸酯反應，以提供具有異氰酸酯(NCO)末端基團的羧基官能預聚物，可制備常規水分散性PU聚合物。可中和酸基，以提供可分散于水的經中和預聚物，可進一步使經中和預聚物改性，以得到不同的性質。

用常規水分散性PU聚合物形成的PU薄膜一般為硬和相對不柔韌的薄膜到軟和高柔韌的薄膜。通常難以從常規水分散性PU聚合物制備顯示適合性能特性組合(例如，良好的硬度和柔韌性兩種特性)的PU薄膜。為了用常規水分散性PU聚合物達到良好的硬度和柔韌性兩種特性，制造商一般用增加量的異氰酸酯配制PU聚合物，這可增加材料成本，此成本對很多應用而言過高。

因此，仍需要新的水性低VOC或基本不含VOC的PU涂料系統。也需要通過在水蒸發時交聯固化的此類水性涂料組合物。

發明概述

本發明提供一種包含水分散性聚氨酯(PU)聚合物的水性可交聯涂料組合物。在某些實施方案中，涂料組合物還包含具有羰基的乙烯基聚合物(即，羰基官能乙烯基聚合物)。在某些實施方案中，涂料組合物還包含膠乳聚合物。組合物也可包含羰基反應性胺和/或肼官能團。雖然此官能團可結合到乙烯基聚合物(或膠乳聚合物)中，但它們優選在不同于乙烯基聚合物(或膠乳聚合物)和聚氨酯聚合物的交聯劑中。

在一個實施方案中，本發明提供一種水性可交聯涂料組合物，所述組合物包含水、水分散性聚氨酯聚合物、羰基官能乙烯基聚合物和羰基反應性胺和/或肼官能團。水分散性聚氨酯聚合物包含多個氨基甲酸酯鍵；多個具有結構X-Z-X的脂環族基團，其中Z為脂族環結構，各X為獨立選自酯基、醚基、酰胺基、碳酸酯基、氫或CR_n的基團，其中R獨立選自氫、鹵素、氧、氮、有機基團或其組合，n為0、1或2，其中至少一個X基團為使脂環族基團連接到聚氨酯聚合物的另一個部分的二價連接基；多個鹽或成鹽基團；和多個空氣可固化烯鍵式不飽和基團。

在某些實施方案中，羰基官能乙烯基聚合物為具有羰基的多級乙烯基膠乳聚合物。在另一個實施方案中，多級乙烯基膠乳聚合物包含具有-65℃至50℃的Tg的至少一個軟級(stage)和具有30℃至230℃的Tg的至少一個硬級。

在某些實施方案中，多級乙烯基膠乳聚合物包含具有高濃度羰基官能單體的至少一個級，優選濃單體進料包含90％至100％用于制備完成(completed)乙烯基聚合物的羰基官能單體。例如，在一種二級聚合物中，聚合物的第一個50％以低量C＝O制備，第二個50％包含高量C＝O。

在某些實施方案中，羰基反應性胺和/或肼官能團結合在乙烯基聚合物內。在某些實施方案中，乙烯基聚合物的胺和/或肼含量為10至300毫當量/100克聚合物。

在某些實施方案中，羰基反應性胺和/或肼官能團在不同于乙烯基聚合物和聚氨酯聚合物的交聯劑中。在某些實施方案中，交聯劑為每分子含2至10個伯氨基的多官能胺(即，多元胺)。在某些實施方案中，交聯劑為多官能肼(即，多元肼)。

在某些實施方案中，組合物中交聯劑的量為提供至少0.2當量胺和/或肼基團/摩爾存在于組合物的羰基官能團的量。

在某些實施方案中，組合物中聚氨酯聚合物與具有羰基官能團的乙烯基聚合物的重量比在90：10至10：90的范圍內。