在水性底涂层中用作粘合促进剂的α,ω‑羟基官能化低聚酯制造技术

本发明专利技术涉及一种着色水性底涂层材料，其含有至少一种α,ω‑羟基官能化低聚酯，后者具有25‑95mgKOH/g的羟值，理论碳‑碳双键含量为0.5‑2.5mmol/g，数均分子量为2500‑6000g/mol且重均分子量为15000‑30000g/mol，所述α,ω‑羟基官能化低聚酯还含有至少一个被部分或完全盐化的酸基团，和其中所有α,ω‑羟基官能化低聚酯的重量百分比总和是0.5‑10重量％，基于着色水性底涂层中的总固体量计。本发明专利技术还涉及多层涂层和制备多层涂层的方法。本发明专利技术还涉及上述α,ω‑羟基官能化低聚酯在着色水性底涂层中用于改进粘合性的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种着色水性底涂层材料。本专利技术还涉及一种制备在塑料基材上的多涂层漆料体系的方法，以及涉及在塑料基材上的多涂层漆料体系。最后，本专利技术涉及α,ω-羟基官能化低聚酯用于改进在着色水性底涂层材料中的粘合性的方法。在车辆涂饰的领域中，塑料已经用作车辆部件的材料，以及用于内部和外部车辆配件组件和用于安装在车辆中或车辆上的组件。与其它材料相同，塑料用相应涂料组合物进行涂覆或涂漆，这是出于装饰原因(例如上色)和/或出于技术应用性(例如光稳定性和耐候性)。一个对于高品质涂料而言的重要前提是对基材的粘合性，换句话说对下层表面的粘合性。公知的是尤其在塑料的涂覆或涂漆中，可能出现对塑料基材的粘合问题，在一些情况下是严重的。为了实现所述涂料组合物的可接受的粘合性，这些塑料一般进行表面活化预处理。最常见的方法是火焰处理、等离子处理和电晕放电。为了改进粘合性，也已经知道使用粘合促进剂物质，尤其是氯化聚烯烃。但是，从环境角度而言，它们的使用是十分不利的。粘合促进剂物质例如经由粘合底漆使用，所述粘合底漆含有粘合促进剂物质，并在单独的涂覆操作中施涂到塑料基材上。也可以将粘合促进剂物质直接加入涂料组合物中，所述涂料组合物用于制备装饰性和/或技术应用性涂料。当使用在塑料涂覆中日益广泛使用的水性涂料组合物时，从环境角度出发，在塑料基材和涂料组合物之间的粘合问题是尤其重要的。主要的问题是例如在塑料基材的涂料中引起的，例如用乙烯-丙烯-二烯共聚物改性的聚丙烯(PP-EPDM)以及用聚邻苯二甲酸丁二酯改性的聚碳酸酯(PC-PBT)和聚氨酯(PUR-RIM)。根据现有技术，PP-EPDM基材仅仅能在用火焰预处理之后涂覆。对于PC-PBT和PUR-RIM基材，火焰处理不是必要的。但是，至少用溶剂擦拭相应基材的操作是必要的，从而获得足够的粘合性。但是，即使在这种预处理之后，在所有可能的情况下的粘合性也是不足的。所以，本专利技术的目的是改进水性着色底涂层材料对相邻涂层的粘合性。更尤其是，此目的是改进水性着色底涂层材料对塑料基材的粘合性。这是通过在底涂层材料中使用粘合促进剂实现的，且不需要其它预处理步骤例如塑料表面的火焰处理或用溶剂擦拭。所述底涂层材料的粘合性即使在基材暴露之后也能保持，例如在经受气候之后。此外，含有粘合促进剂的水性着色底涂层材料要具有优异的储存期。这尤其意味着在数月储存之后没有发现在粘合性改进性能方面的显著劣化。惊人的是，此目的通过着色水性底涂层材料实现，其特征在于其含有至少一种α,ω-羟基官能化低聚酯，所述α,ω-羟基官能化低聚酯具有25-95mgKOH/g的羟值，理论碳-碳双键含量为0.5-2.5mmol/g，数均分子量为2500-6000g/mol且重均分子量为15000-30000g/mol，所述α,ω-羟基官能化低聚酯还含有至少一个被部分或完全盐化的酸基团，并且所有α,ω-羟基官能化低聚酯的重量百分比总和是0.5-10重量％，基于着色水性底涂层材料的总固体比例计。术语“底涂层”用于表示赋予颜色的中间涂层材料，其是在汽车涂饰或常规工业涂料中常用的，并且施涂于基材上。底涂层一般形成在两层涂层涂饰中的第一层涂层。最上面的第二层涂层则是透明涂层，其保护底涂层免受气候的影响和免受机械和化学影响。完全盐化在下文中表示在根据本专利技术中使用的α,ω-羟基官能化低聚酯中存在的所有酸基团被脱质子化。为此目的，通常使用碱，例如有机碱。特别优选使用胺。非常特别优选的是二甲基乙醇胺(DMEA)、三乙胺(TEA)、二乙胺、吡啶和NH3。DMEA是尤其优选的。为了实现所述酸基团的完全脱质子化，必要的是使用过量的碱。这意味着对于每当量的酸而言使用大于1当量的碱。部分盐化表示按照在所述α,ω-羟基官能化低聚酯中存在的每当量酸计使用小于1当量的碱。基于酸基团的存在量计，优选使用0.2-1.0当量、更优选0.3-0.9当量和非常优选0.4-0.8当量的合适碱。应当在每种情况下选择碱的用量以使所得的部分或完全盐化的产物是水分散性的。这意味着α,ω-羟基官能化低聚酯必须不是完全水溶性的。本领域技术人员知道粘合促进剂在水基涂料体系中的相容性必须使得其能在涂料体系中的界面处聚集，从而能改进相邻涂层的粘合性。如果水溶性过大，则不会出现在所述界面处的聚集，并且无法改进粘合性。术语“α,ω-羟基官能化低聚酯”表示一种低聚酯，在其分别表示为α和ω的相对末端的每个末端上具有羟基。这意味着这种低聚酯在每种情况下在两端被在每种情况下带有一个羟基的单体单元封端。当低聚酯是支化的时，α和ω表示在单体中的最长聚合物链的末端。此长度是通过所引入的单体的数目检测。此外，并不排除所述α,ω-羟基官能化低聚酯被其它羟基占据。原则上，优选根据本专利技术使用的α,ω-羟基官能化低聚酯具有仅仅两个羟基，其中一个羟基位于α位，且另一个羟基位于ω位。特别优选的是，根据本专利技术使用的α,ω-羟基官能化低聚酯具有仅仅两个羟基，其中一个羟基位于α位，且另一个羟基位于ω位，并且另外是线性的。从上述特征显然可见，术语“α,ω-羟基官能化低聚酯”表示具有不同分子量的不同α,ω-羟基官能化低聚酯的混合物。根据本专利技术使用的α,ω-羟基官能化低聚酯含有缩聚产物。本领域技术人员知道，这种缩聚反应的进行自动获得所述α,ω-羟基官能化低聚酯的混合物。术语“低聚”用于表示根据本专利技术使用的α,ω-羟基官能化低聚酯含有较短的聚酯，其具有在上述范围内的小的数均分子量和重均分子量。所述α,ω-羟基官能化低聚酯具有25-95mgKOH/g的羟值，优选35-85mgKOH/g，更优选45-65mgKOH/g。羟值可以按照DIN53240如下检测。羟基与过量乙酸酐进行乙酰化反应。过量的乙酸酐随后通过加入水而断裂形成乙酸，并且全部乙酸用KOH的乙醇溶液进行反滴定。羟值表示与在1g物质的乙酰化中结合的乙酸量相等的以mg为单位的KOH量。关于本专利说明书中对于数均分子量和重均分子量所限定的范围，应当注意的是，本领域技术人员清楚地知道在每种情况下，可能的数均分子量和重均分子量的组合是其中数均分子量不大于重均分子量的那些。所述α,ω-羟基官能化低聚酯还具有2500-6000g/mol、优选3200-5000g/mol、更优选3500-4500的数均分子量，以及具有15000-30000g/mol、优选15000-28000g/mol本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种着色水性底涂层材料，其特征在于其含有至少一种α,ω‑羟基官能化低聚酯，所述α,ω‑羟基官能化低聚酯具有25‑95mgKOH/g的羟值，理论碳‑碳双键含量为0.5‑2.5mmol/g，数均分子量为2500‑6000g/mol且重均分子量为15000‑30000g/mol，所述α,ω‑羟基官能化低聚酯还含有至少一个被部分或完全盐化的酸基团，并且所有α,ω‑羟基官能化低聚酯的重量百分比总和是0.5‑10重量％，基于着色水性底涂层材料的总固体比例计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.07 EP 13154427.2;2013.02.07 US 61/761,7501.一种着色水性底涂层材料，其特征在于其含有至少一种α,ω-羟基官
能化低聚酯，所述α,ω-羟基官能化低聚酯具有25-95mgKOH/g的羟值，理
论碳-碳双键含量为0.5-2.5mmol/g，数均分子量为2500-6000g/mol且重均
分子量为15000-30000g/mol，所述α,ω-羟基官能化低聚酯还含有至少一个
被部分或完全盐化的酸基团，并且所有α,ω-羟基官能化低聚酯的重量百分
比总和是0.5-10重量％，基于着色水性底涂层材料的总固体比例计。
2.根据权利要求1的着色水性底涂层材料，其特征在于所有α,ω-羟基
官能化低聚酯的重量百分比总和是1.5-7.5重量％，基于着色水性底涂层材
料的总固体比例计。
3.根据权利要求1和2中至少一项的着色水性底涂层材料，其特征在
于至少一种α,ω-羟基官能化低聚酯可以通过以下组分反应制备：
(i)至少一种α,ω-羟基官能化低聚酯(I)，其具有30-170mgKOH/g
的羟值，理论碳-碳双键含量为1-2.5mmol/g，数均分子量为800-2200g/mol
且重均分子量为1000-6000g/mol，与
(ii)至少一种结构式(I)的环状二羧酸酐：
其中B是含有至少一个酸基团的脂族或芳族基团，
前提是从结构式(I)环状二羧酸酐中的二羧酸酐基团开环反应得到的
羧酸基团与α,ω-羟基官能化低聚酯(I)完全反应，从而在每种情况下形
成酯键，和
(iii)至少一个酸基团是部分或完全盐化的。
4.根据权利要求1-3中至少一项的着色水性底涂层材料，其特征在于
所述α,ω-羟基官能化低聚酯具有结构式(II)：
其中
-(m+n+2)个基团R1各自独立地选自直链或环状的亚烷基，
-(m+n)个基团R2各自独立地选自亚烷基或亚烯基，其中刚好选择
亚烷基与亚烯基之间的比率以使所述具有结构式(II)的α,ω-羟基
官能化低聚酯具有0.5-2.5mmol/g的理论碳-碳双键含量，
-选择m和n以使所述具有结构式(II)的α,ω-羟基官能化低聚酯具
有2500-6000g/mol的数均分子量，和
-基团B是含有至少一个被部分或完全盐化的酸基团的脂族或芳族基
团。
5.根据权利要求4的着色水性底涂层材料，其特征在于所述结构式
(II)的α,ω-羟基官能化低聚酯具有3500-4500g/mol的数均分子量。
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·安德森，M·塞德勒，F·拉卡，N·弗莱塔格，B·施尼德斯，A·斯特芬森，C·科尔顿，F·福灵，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE