包含水性聚合物分散体、交联剂和聚环氧烷的酸或盐的防雾涂料制造技术

本发明专利技术描述了一种涂料组合物，所述涂料组合物包含水性聚合物分散体；交联剂；以及聚环氧烷的酸或盐。本发明专利技术还描述了包含设置在基底上的干燥并固化的涂料组合物的制品以及在基底上提供防雾涂料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含水性聚合物分散体、交联剂和聚环氧烷的酸或盐的防雾涂料
技术介绍
如例如在美国专利No.7,008,979中所述，雾形成在高湿度和高温条件下或在存在大的温度和湿度差的界面边界处发生。已经提出据报告降低表面“起雾”趋势的涂料(即防起雾涂料)。为防止该起雾，已知的是使用各种表面活性剂以向制品提供防雾特性。例如，已将亲水性试剂添加到聚氨酯中以赋予防雾特性。已提出用于透明表面的防雾涂料组合物，这些防雾涂料组合物包含三维交联的聚氨酯，在其交联结构中的开放域内设有游离的表面活性剂。所述涂料组合物通过以下方法制备：使异氰酸酯与多官能多元醇反应以获得聚氨酯，并且随后使因而制得的聚氨酯与亲水性表面活性剂接触以便使表面活性剂的分子扩散到涂料的内部中。(参见例如授予Radisch等人的美国专利No.4,551,484和4,609,688)。然而，表面活性剂并非通过化学反应进入聚氨酯，而是以物理方式设置在聚合物结构内。因此，固化的涂料易发生表面活性剂的不可取的浸出和腐蚀，从而减弱涂料组合物的防雾特性。还已提议使表面活性剂反应进入聚氨酯涂料组合物中以便向涂料组合物赋予防雾特性。例如，已提出向聚氨酯添加磺化“树脂”以便制备具有各种特性(包括防雾特征)的涂料。所述树脂通过二醇或二胺与二羧酸酯反应随后使双键磺化或使胺季化而制得。所述树脂旨在通过以首尾相连的方式反应进入聚氨酯主链而非作为侧基来提高聚氨酯涂料的亲水性特征和吸水性。以首尾相连的方式反应而非保持侧接在聚氨酯链的末端处的此类树脂不能提供亲水性基团与疏水性基团的明确划分，并且在该方面不作为表面活性剂发挥作用，即它们不提供不同亲水性部分与疏水性部分之间的合作以减小界面张力。(参见例如授予Blair等人的美国专利No.3,822,238)。还已提出可用作透明基底的涂料的聚氨酯组合物，其具有改善的自行复原特性并防止形成表面水分。所述聚氨酯组合物由异氰酸酯与多元醇混合物(包含双官能磺化聚醚多元醇和三官能多元醇)的反应而制备。此类聚氨酯组合物仅掺入赋予涂料亲水性特征的多元醇组合，并且不进一步在组合物中掺入表面活性剂材料。(参见例如授予Fock等人的美国专利No.4,754,152)。然而，这些组合物既不提供永久抗雾特性(即在反复洗涤或在水中长时间浸泡后维持的抗雾特性)，也不在使用超过几小时后有效。另外，已知的是，向用作为亲水剂的聚乙烯吡咯烷酮制备的聚氨酯中掺入含有反应性官能团的非离子表面活性剂。例如，已知掺有异氰酸酯预聚物的防雾涂料组合物，该异氰酸酯预聚物与聚乙烯吡咯烷酮聚合物反应，其反应产物随后与具有与异氰酸酯反应的反应性基团(例如羟基反应性基团)的非离子表面活性剂反应。然而，聚乙烯吡咯烷酮聚合物尽管有助于增大聚氨酯基质的亲水性并改善防雾特性，但是一般降低固化的聚氨酯表面的耐刮性、耐化学品性、水敏感性和耐久性。因此，尽管已知这些组合物在固化时提供防雾特性，但是其溶剂敏感性、柔韧性和耐刮特性不够理想。(参见例如授予Creasy的美国专利No.4,467,073)。
技术实现思路
尽管已描述了各种防雾涂料，但是工业上将发现可提供持续耐久防雾特性的替代性组合物的优点。在一个实施例中，描述了一种涂料组合物，该涂料组合物包含水性聚合物分散体；交联剂；以及聚环氧烷的酸或盐。还描述了包含设置在基底上的干燥并固化的涂料组合物的制品以及在基底上提供防雾涂料的方法。具体实施方式本文所述的涂料组合物适于赋予防雾特征。该涂料组合物包含水性聚合物分散体，通常为可制备为胶乳的水性聚合物分散体，并且更典型为可制备为碱性pH稳定胶乳的水性聚合物分散体。有利的聚合物分散体包括聚氨酯聚合物分散体、丙烯酸聚合物分散体、以及它们的混合物。此类聚合物通常为热塑性的。术语“聚氨酯”包括包含聚氨酯链段的任何聚合物材料。术语“聚氨酯链段”是指通过有机基团连接的至少两个氨基甲酸酯和/或脲基团。术语“丙烯酸”包括丙烯酸、甲基丙烯酸、这些酸的酯或丙烯腈的任何聚合物或共聚物。热塑性聚氨酯组合物一般为二异氰酸酯与短链二醇(也称为扩链剂)以及二异氰酸酯与长链双官能二醇(称为多元醇)的反应产物。聚氨酯的特征为具有连接衍生自二异氰酸酯和二醇的链段的氨基甲酸酯基团，即-NH-(C＝O)-O-。此类氨基甲酸酯基团包含羰基基团，即碳原子以双键键合到氧原子(C＝O)。长链多元醇的非限制性例子为聚醚多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸多元醇以及此类多元醇的混合物。通常，基于聚酯的热塑性氨基甲酸酯因提供良好的耐磨性和耐化学品性而已知。最终的树脂由嵌段结构的线性聚合物链组成。此类链含有低极性链段(称为“软链段”)，其与较短的、高极性链段(称为“硬链段”)交替。两种类型的链段通过共价键连接在一起，从而形成无规共聚物或嵌段共聚物。聚酯多元醇通过用有机多元醇和/或环氧化物使有机聚羧酸或其酸酐聚酯化而制备。通常，聚羧酸和多元醇为脂族或芳族二元酸和二醇。制备聚酯中通常采用的二醇包括但不限于无环亚烷基二醇(诸如乙二醇和新戊二醇)以及环状二醇(诸如氢化双酚A、环己二醇和环己烷二甲醇)。还可使用更高官能度的多元醇。非限制性例子包括三羟甲基丙烷和季戊四醇以及更高分子量的多元醇，诸如通过使低分子量多元醇氧烷基化而制备的那些。聚酯的酸组分主要由每分子具有2至18个碳原子的单体羧酸或酸酐组成。可使用的酸为邻苯二甲酸、对苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、戊二酸、氯菌酸、癸酸和十二烷酸。还可使用高级聚羧酸，诸如偏苯三酸和丙三羧酸。在上文提及酸时，应当理解，还可使用形成酸酐的那些酸的酸酐来替代酸。另外，可使用酸的低级烷基酯，诸如戊二酸二甲酯和对苯二甲酸二甲酯。除聚酯多元醇外，还可使用含有羟基的丙烯酸聚合物或丙烯酸多元醇作为多元醇组分。聚醚多元醇的例子为聚亚烷基醚多元醇，包括具有以下通式的那些：其中取代基R为氢或含有1至5个碳原子的低级烷基(包括混合的取代基)，并且n通常为2至6，并且m为10至100或甚至更高。包括的是聚(氧四亚甲基)二醇、聚(氧乙烯)二醇、聚(氧-1,2-丙烯)二醇以及乙二醇与1,2-环氧丙烷和环氧乙烷混合物的反应产物。可使用的聚异氰酸酯包括芳族和脂族聚异氰酸酯，其中脂族聚异氰酸酯由于其优异的紫外光稳定性和不发黄趋势而更理想。此类聚异氰酸酯的非限制性例子包括单体聚异氰酸酯，诸如甲苯二异氰酸酯和4,4'-亚甲基-双-(环己基异氰酸酯)、异佛乐酮二异氰酸酯；以及NCO预聚物，例如单体聚异氰酸酯(诸如上述那些)与聚酯或聚醚多元醇的反应产物。尤其理想的是得自异佛乐酮异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯(两者均可商购获得)的异氰脲酸酯。在一些实施例中，聚氨酯分散体包含聚酯主链、聚碳酸酯主链、聚酯碳酸酯、或它们的组合。在其它实施例中，丙烯酸分散体包含丙烯酸主链、含羟基的丙烯酸主链、或它们的组合。在其它实施例中，聚合物分散体为氨基甲酸酯-丙烯酸杂化物、或聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸杂化物。在一些实施例中，将聚合物描述为具有聚碳酸酯或碳酸酯主链。在此类实施例中，聚合物包含脂族或芳族碳酸酯部分，诸如双酚A碳酸酯部分。已开发多种方法来制备水基或水性聚合物分散体。在水性聚氨酯聚合物的制备中，通常通过合适的二醇或多元醇与摩尔过量的二异氰酸酯或聚异氰酸酯在内部乳化剂的存在下反应而形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂料组合物，包含：水性聚合物分散体；交联剂；和聚环氧烷的酸或盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.15 US 61/576,0441.一种涂料组合物，包含：水性聚合物分散体；交联剂，其中所述交联剂的浓度不大于所述涂料组合物的固体的25重量％；和聚环氧烷的酸或盐，其中所述聚环氧烷的酸或盐的浓度不大于所述涂料组合物的固体的40重量％。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中干燥并固化的涂料组合物包含至少40重量％的含羧酸酯的聚合物，所述聚合物选自聚氨酯聚合物、丙烯酸聚合物、或它们的混合物。3.根据权利要求2所述的涂料组合物，其中所述含羧酸酯的聚合物包含碳酸酯部分。4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述聚环氧烷包含10至100个重复单元，所述重复单元选自环氧乙烷、环氧丙烷、或它们的组合。5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其中所述聚环氧烷包含仅环氧乙烷重复单元或其中环氧乙烷重复单元与环氧丙烷重复单元的比率为至少2:1的组合。6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述交联剂包含氮丙啶交联剂、pH敏感性碳酸酯交联剂、碳二亚胺交联剂、或它们的混合物。7.根据权利要求6所述的涂料组合物，其中所述氮丙啶交联剂包含环氧烷重复单元。8.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述交联剂是氮丙啶交联剂，所述氮丙啶交联剂的浓度是所述涂料组合物的固体的至少10重量％。9.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物还包含表面活性剂。10.根据权利要求9所述的涂料组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢永上，景乃勇，解荡，喻志刚，C·M·伊利塔罗，M·B·阿里，A·J·库格尔，S·P·斯旺森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US