可辐射聚合的水性柔感涂料制造技术

一种柔感可辐射聚合的水性涂料组合物，包含：(i)水性聚氨酯分散体，其含有可辐射聚合的烯键式不饱和基团，且基本不含在辐射聚合条件下可与羟基官能团反应的基团；和(ii)水性聚氨酯多元醇，其基本不含可聚合的烯键式不饱和基团，且在辐射聚合条件下不会与水性聚氨酯分散体(i)反应；(iii)光引发剂；以及(iv)水；其中所述涂料组合物不含与聚氨酯多元醇反应的外部交联剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2014年6月5提交的临时申请第62/008,136号的优先权，其全文通过引用纳入本文。专利
本专利技术涉及IK辐射可聚合的水性柔感涂料，其具有优异的粘附性、耐溶剂且抗刮擦，其中所述柔感涂料包含水性聚氨酯分散体和水性聚氨酯多元醇的组合。专利技术背景在家用产品、玩具、工具、娱乐设备、计算机硬件和汽车部件的制造中，塑料的应用无处不在。塑料基材通常成本低、耐用且重量轻；然而，塑料容易受到日晒、气候、冲击以及接触化学品的损害，所述化学品包括洗液和驱虫剂中常见的化学品。近几十年来，已经开发出用来施涂在塑料基材上的涂料，目的是保护基材并提供美学价值。近期，涂料已做成表面，不仅保护塑料表面，而且赋予硬塑料柔软感、抓握感或橡胶感。这些涂料通常被冠以“柔触”(soft-touch)或“柔感”(softfeel)涂料的名称。柔感油漆和涂料为各种应用(特别是被消费者触摸的那些制品)提供所需的美观性和触感特性。消费电子产品，例如手机、计算器、电脑、笔记本电脑、阅读器、键盘、运动设备、汽车扶手、仪表盘等，都是典型的应用项，它们可能需要用柔感涂料涂覆。本文中使用的“柔感”是指在固化的、涂漆的表面的部分上的一种特别的触觉感觉(触感)或触觉性质。由于触觉柔感性质通常由人们接触来测量，因此它们具有主观性，并且通常用例如冷、干、天鹅绒般的、柔滑的、温暖的或橡胶状的等术语来描述，显示从“低”触觉性质开始的范围，例如可被认为具有“硬”和“冷”触觉感觉的汽车外部涂层，而较柔感的膜可具有“柔滑的”、“天鹅绒般的”或“橡胶状的”触觉感觉。如本文中所用，术语“柔感”表示固化后的涂层具有天鹅绒般的、柔滑的、温暖的或橡胶状的感觉，这与常规(非柔感)涂层不同，常规涂层在触摸时通常会感觉冷和硬。柔感涂料也已置于日益苛刻的规范之下。具体地，柔感涂料受到以下挑战：提高粘附性、耐溶剂性和硬度，以保护塑料和其它基材。在一些情况中，涂层对于塑料基材的粘附性损失可导致下方塑料基材受到损伤。解决此问题的一种方法是多涂层体系，其含有用于化学耐受性的底涂层和柔感顶涂层。然而，这种多涂层方法耗费时间并且昂贵。第一代柔感涂料主要是基于多元醇和异氰酸酯掺混物的溶剂基聚氨酯。环保法规和消费者偏好促使涂料供应商开发更环保的技术。因此，新生代柔感涂料已转向2K水基化学技术，主要但非完全利用聚氨酯分散体(PUD)。最近，1K柔感涂料已在研究中。使用带有交联剂(例如多异氰酸酯)的羟基官能的PUD的水性1K柔感涂料是已知的，但通常其对于塑料具有较差的粘附性以及较差的耐醇性，尤其是当使用非常低Tg的聚合物来提高产品的柔感性质的情况下此问题尤为明显。此外，由于异氰酸酯与水反应，通常必须使用过量的异氰酸酯。所述异氰酸酯基团继续反应，并且这样的“固化后反应”会对所述柔感造成负面影响。三聚氰胺和脲也是已知的交联剂，但它们通常需要升高固化温度，而这在一些塑料中是无法接受的。此外，在1K体系中，交联所需的高温会对柔感涂料的柔软表面造成负面影响。另外，当涂覆塑料时，聚合物基材的软化温度限制了交联温度。因此，需要开发持久保持柔感的1K柔感涂料，并且其可不需要用于聚合的高热而固化。通过在高能辐射聚合下聚氨酯分散体的反应性组合达到了该目的。本专利技术的柔感涂料涉及具有优异的粘附性、耐溶剂性和抗刮擦性的1K水性柔感涂料。本专利技术的柔感涂料可应用于许多基材，例如木材、塑料、金属或纸，并且其可应用在底涂或前序涂层的顶部。在一些实施方式中，由于本专利技术的涂料优异的粘附性，本专利技术的涂料特别适用于塑料基材，例如高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚氯乙烯等。专利技术详述本专利技术涉及单组分水可还原辐射聚合的涂料，其会固化成具有优异粘附性、耐溶剂性和抗刮擦性，并同时保持有利的触感“柔感”的膜。所述涂料包含下列组分的组合：(i)水性聚氨酯分散体(PUD)，其具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团且基本不含在高能辐射聚合的条件下会与羟基官能团反应的基团；以及(ii)水性聚氨酯多元醇分散体(PUD)，其基本不含可聚合的不饱和基团，且在高能辐射聚合条件下其不与水性聚氨酯分散体(i)反应；和(iii)光引发剂。可通过将该涂料暴露于波长小于约4000埃的光化辐射如紫外线和电子束辐射方便地使其固化。如本文中所用，术语“基本不含”是指除了其可能偶然存在于任何原料中的量之外，该成分不是有意存在或有意添加的。如本文所用，术语“高能辐射聚合条件”是指在工业中用于聚合物高能固化和在不超过通常在闪干溶剂中采用的那些温度的常规反应条件。此外，对于塑料具有良好的粘附性和良好的耐化学性的可辐射聚合的PUD丙烯酸酯是已知的，但它们通常不具有可接受的柔感性质。本专利技术的水可还原的组合物提供了稳定的具有优异粘附性、有利的柔感性质和优异的硬度以及耐溶剂性并为塑料和其它基材提供保护的涂层。在一个实施方式中，本专利技术的可辐射聚合的水性涂料组合物包含：(i)水性聚氨酯分散体，其具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团且基本不含在辐射聚合的条件下会与羟基官能团反应的基团；以及(ii)水性聚氨酯多元醇分散体，其基本不含可聚合的烯键式不饱和基团，且在辐射聚合条件下其不与水性聚氨酯分散体(i)反应；(iii)光引发剂；和(iv)水；其中所述涂料组合物基本不含与活泼氢反应的外部交联剂。在另一个实施方式中，本专利技术涉及用于改善柔感涂料组合物的粘附性、耐溶剂性和抗刮擦性的方法，所述柔感涂料组合物包含以下组分的组合：(i)水性聚氨酯分散体(PUD)，其具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团且基本不含在高能辐射聚合的条件下会与羟基官能团反应的基团；以及(ii)水性聚氨酯多元醇分散体(PUD)，其基本不含可聚合的不饱和基团，且在高能辐射聚合条件下其不与水性聚氨酯分散体(i)反应；和(iii)光引发剂。可通过将该涂料暴露于波长小于约的光化辐射如紫外线和电子束辐射方便地使其固化。具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团的水性聚氨酯分散体和水性聚氨酯多元醇的固体重量比可广泛地变化从而获得所需的“柔感”。在一些实施方式中，具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团的水性聚氨酯分散体以一定固体重量的量存在，从而不饱和PUD的固体重量百分数至少为不饱和的PUD和多元醇PUD的总固体重量的约16％。对于多种应用，其存在的量会最高达约50％，对于多种应用，其可为约16-35％。本专利技术的涂料仅基于高能固化提供足够的硬度和耐化学性，所述涂料不含会与羟基基团或其它活泼氢基团反应的外部交联剂，例如异氰酸酯、脲、三聚氰胺等。1.具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团的水性聚氨酯分散体烯键式不饱和水性聚氨酯分散体是本领域已知的并且是可广泛地从市场获得的。聚氨酯通常含有侧链不饱和基团，并会含有水-分散性辅助基团，例如阴离子、阳离子或亲水基团从而提供水分散性。在一种代表性的制备方法中，可通过一种或多种异氰酸酯与一种或多种含活泼氢化合物(例如醇、胺、多元醇或多元胺)的反应获得水性聚氨酯分散体。含有活泼氢的基团也可含有离子基团，例如酸官能团，如来自羟基官能的羧酸，如二羟甲基丙酸、马来酸等。也可结合非离子型基团例如聚环氧乙烷基团，以提供水可混溶性。代表性的市售不饱和聚氨酯分散体包括购自赛泰克公司(Cytec)的7200、购自拜尔材料科学公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可辐射聚合的水性涂料组合物，其基本由下列成分(i)、(ii)、(iii)和(iv)构成：(i)水性聚氨酯分散体，其具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团且基本不含在辐射聚合的条件下会与羟基官能团反应的基团；以及(ii)水性聚氨酯多元醇分散体，其基本不含可聚合的烯键式不饱和基团，且在辐射聚合条件下其不与水性聚氨酯分散体(i)反应；(iii)光引发剂；和(iv)水；其中所述涂料组合物基本不含会与活泼氢反应的外部交联剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 US 62/008,1361.一种可辐射聚合的水性涂料组合物，其基本由下列成分(i)、(ii)、(iii)和(iv)构成：(i)水性聚氨酯分散体，其具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团且基本不含在辐射聚合的条件下会与羟基官能团反应的基团；以及(ii)水性聚氨酯多元醇分散体，其基本不含可聚合的烯键式不饱和基团，且在辐射聚合条件下其不与水性聚氨酯分散体(i)反应；(iii)光引发剂；和(iv)水；其中所述涂料组合物基本不含会与活泼氢反应的外部交联剂。2.如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述组合物固化后显示触觉上的柔感性质。3.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚氨酯多元醇的Tg至少为约30℃。4.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚氨酯多元醇的Tg至少为约35℃。5.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚氨酯多元醇的Tg至少为约60℃。6.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚氨酯多元醇的Tg至少为约45℃。7.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚氨酯多元醇的羟值小于25。8.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚氨酯多元醇的羟值为10-20。9.如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物基本不含烯键式不饱和单体。10.如权利要求1所述的组合物，其中所述具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团的水性聚氨酯分散体以一定固体重量的量存在，从而水性不饱和PUD的固体重量百分数为含有可辐射聚合的烯键式不饱和基团的聚氨酯分散体和水性聚氨酯多元醇的组合的固体重量总和的至少约16％。11.如权利要求1所述的组合物，其中所述具有可辐射聚合的烯键式不饱和基团的水性聚氨酯分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·布尔，
申请(专利权)人：晓温威廉姆斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US