改善了开放时间的水性涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种含水涂料组合物，其含有成膜第一聚合物和用于改善所得到的涂层的开放时间、湿边时间、粘合性和/或硬度的第二聚合物。本发明专利技术进一步涉及所述新型第二聚合物，其在涂料组合物中用于改善开放时间和聚结性的用途。水溶性第二聚合物为加成聚合物，其含有25‑95wt％的特定的非离子亲水性单体A和5‑75wt％的疏水性单体B，其中第二聚合物是微水溶性的，在广泛的固体含量范围内，仅有所述第二聚合物在水中的溶液具有基本上为牛顿式的流动行为。

【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含水涂料组合物，其含有成膜第一聚合物和用来改善所得到的涂层的开放时间(open time)、湿边时间、粘合性和/或硬度的第二聚合物。本专利技术还涉及所述新型第二聚合物在涂料组合物中用于改善开放时间的用途、作为聚结剂的用途；制备第二聚合物和含水涂料组合物的方法。
技术介绍
关于挥发性化合物的散发的规定正在从溶剂型涂料组合物(油漆)转变为水性涂料组合物(油漆)。然而，水性涂料组合物仍需要改善，以达到其溶剂型前身的优异性质，或者与之相匹配。水性涂料组合物的具体问题在于，能够对刚涂的涂层进行再次操作而不在已固化的涂层上留下可见缺陷如刷痕、辊痕、雾尘(通常已知为“过度喷雾”)或者相邻涂层之间的可见线条的时间段较短。当刚刚涂至基材的涂料组合物层仍处于能够在固化时进行操作而不在已固化的涂层中留下明显可见缺陷的状态时，其被称为开放的(open)。开放时间是从第一次涂覆涂层的时间点直到不再能在湿润的油漆膜中作出改变而不留下可见缺陷的时间点之间的时间段。刚刚涂至基材的涂料组合物层被称为具有湿边，此时，其仍然可能在涂覆期间与随后加入的刚刚涂上的相邻涂料组合物层在涂覆期间(“湿边时间”)与之混合，而在已固化的涂层中没有与随后涂上的涂层的明显接缝或者交叠。湿边时间是在涂层刚刚涂覆的时间点与其流动不再足以使其与随后涂上的涂料组合物层以不留下可见接缝或搭接线的方式混合的时间点之间的时间段。长期存在改善这些水性油漆的性质的需求。水性油漆基于含水涂料组合物，其含有分散在水中的第一成膜聚合物(粘合剂)以及任选的油漆添加剂。含水涂料组合物中的成膜聚合物通常是指具有低于室温的玻璃化转变温度的聚合物，通常低于60℃、45℃或者更常见低于30℃，任选地与玻璃化温度调节物质组合，使其具有足够的流动性以在环境使用温度下、优选在0℃-60℃之间的温度范围内在基材上形成连续的膜。可能得益于延长的开放时间和湿边时间的含水涂料组合物含有含水乙烯基聚合物分散体、含水醇酸树脂乳液、含水聚氨酯分散体以及它们的混合物。这样的聚合物分散体能够具有优异的干燥性能、耐化学品性和耐水性以及有益的机械性质，例如硬度、粘合性、抗结块性(block resistance)或抗划伤性，但是单独基于这些粘合剂的涂料组合物通常受到短的开放时间或湿边时间的影响。可以认为，通过在涂料配方中使用水溶性添加剂或共粘合剂能够达到较长的开放时间和湿边时间。例如，水溶性共粘合剂例如亚烷基二醇(例如乙二醇、丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇)被认为对开放时间具有有益影响，虽然其由于使用中的含量受到法规的限制(例如相对于油漆的总重量为2-6％)而受到限制。作为选择，提出水溶性均聚物可用于实现水性涂料中的延长的开放时间(这样的聚合物的例子为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚(甲基)丙烯酰胺和聚2-乙基噁唑啉)。然而，已知的聚合物开放时间改良剂的常见问题在于所得到的涂料显示出较差的耐水性。这实际上导致了仅能在很低的水平进行应用，从而降低了改善开放时间或湿边时间的效果。US 4,552,908描述了水分散性成膜聚合物在具有改进的涂刷性和刷痕的重叠、溢出的配制油漆中的用途。EP 0136025描述了包含可电离成阴离子(anionisable)或可电离成阳离子(cationisable)的基团、还有非电离(non-ionisble)的水溶性部分(例如聚乙二醇由来)的限定分子量的聚合物在用于配制具有延长的开放时间的涂料中的用途。由于这样的聚合物为完全水溶性的并作为单独的粘合剂使用，所述涂料显示出较差的耐水性。US 4,139,514描述了向涂料中加入水溶性低聚物。该描述提出向胶乳中加入富酸低聚物以达到超过20分钟的开放时间。然而，该技术局限于使用碱溶的低聚物，其将导致最终涂料的水敏性，因此需要加入三聚氰胺交联剂并在升温下进行固化以达到耐水性。EP1132436讨论了向含水高光泽丙烯酸系聚合物分散体中加入聚亚烷基氧化物改性的(甲基)丙烯酸单体单元。然而，所述的聚合物是热塑性的，因此可预见其耐化学品性、硬度和机械性能较差。US 20010031826A1讨论了向含水高光泽丙烯酸系聚合物乳液中加入聚亚烷基氧化物改性的(甲基)丙烯酸系单体单元，用作光泽性油漆配方中的单一粘合剂，以改善开放时间。为了在热塑性聚合物中获得可接受的涂料性能，分子量必须较高，通常高于Mn 200,000。结果，对于获得所需的涂覆性能来说高的环氧乙烷单体是必需的。然而，高浓度将对耐水性有负面影响。EP 1492850讨论了将非交联的聚乙二醇改性的乙烯基低聚物与分散的聚合物混合。该文献讨论了在低聚物中掺杂含有0-45wt％的聚环氧乙烷官能度的乙烯基聚合物以用于延长开放时间和湿边时间。可以认为，在水分散性聚合物中使用时，非离子亲水性官能度的单独使用引起了如水敏性、凝聚、空缺絮凝作用和其它稳定性缺陷的问题。当使用所需的大量非离子亲水性基团以获得要求保护的开放时间/湿边时间时，导致了无法接受的耐水性和稳定性。EP 210747讨论了在涂料组合物中掺杂有作为蒸发抑制剂的二十醇以增加开放时间。然而，由于二十醇添加剂的沸点过高，抑制其在固化期间的蒸发，添加剂残留在固化的涂料中，从而导致了水敏性的问题。EP 0593151描述了通过使用两亲低分子量共聚物以及与胶乳聚合物上的基团反应的基团来改善胶乳涂料组合物的开放时间，以改进耐水性。EP 1328594描述了多种加成共聚物在改善开放时间的用途，然而根据其用途，所有这些均具有在水中至多70或80％的受限的溶解度。WO 2012087920描述了基于在涂料组合物中以小于20％的量使用疏水性、离子亲水性和交联的单体的水溶性加聚聚合物的开放时间延长剂。US 0227705描述了用作开放时间延长剂的胶乳聚合物。该公开涉及用于低VOC胶乳含水涂料用的开放时间改进剂。PCT/EP2012/055356描述了一种含水涂料组合物，其含有含水成膜聚合物粘合剂分散体以及作为开放时间改进剂的、大约40-60wt％的第二聚合物粘合剂，第二聚合物粘合剂含有大量的离子性/酸性官能团，且单体包含聚乙二醇或单烷氧基聚乙二醇部分。尽管现有技术中作出了改进，但一方面就含水组合物的开放时间和湿边时间性质，另一方面就含水组合物的稳定性、干燥性质如固化速度和硬度发展以及得到的固化涂层性质如粘合性、耐水性、光泽度、抗结块性和抗划伤性而言，还需要对水性涂料组合物的性质平衡进行进一步的改善。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种含水涂料组合物，其含有一种或多种分散在水溶性第二聚合物的含水溶液中的成膜第一聚合物，其中，水溶性第二聚合物为含有以下组分的加成共聚物：a.25-95wt％的非离子亲水性单体A，其含有具有侧基的不饱和基团，侧基含有至少一个在环状或线性酰胺或者胺中的氮，所述氮直接地以氮(-N-)或者通过羰基(-(C＝O)-)、酯(-(C＝O)-O-)、乙酸酯(-O-(C＝O)-)或C1–C5的烷基(-R-)与不饱和基团共价键合，其中，所述侧基可以含有具有5个或更少的相连的碳原子的烃，且可以含有仅为非离子形式的胺基，b.5-75wt％的疏水性单体B，其选自：i.烷基酯、芳基酯或芳烷基酯，优选(甲基)丙烯酸C1–C4烷基酯或者苯乙烯单体，最优选丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水涂料组合物，其含有一种或多种分散在水溶性第二聚合物的含水溶液中的成膜第一聚合物，其中，所述水溶性第二聚合物为含有以下成分的加成聚合物：a.25‑95wt％的非离子亲水性单体A，其含有具有侧基的不饱和基团，所述侧基含有至少一个在环状或线性酰胺或者胺中的氮，所述氮直接地以氮(‑N‑)或者通过羰基(‑(C＝O)‑)、酯(‑(C＝O)‑O‑)、乙酸酯(‑O‑(C＝O)‑)或C1–C5的烷基(‑R‑)与所述不饱和基团共价键合，其中，所述侧基可以含有具有5个或更少的相连的碳原子的烃，且可以含有仅为非离子形式的胺基，b.5‑75wt％的疏水性单体B，其选自：i.烷基酯、芳基酯或芳烷基酯，优选(甲基)丙烯酸C1–C4烷基酯或者苯乙烯单体，最优选丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯，ii.乙烯基酯，c.0‑20wt％的、不同于单体A和B且包含可交联基团的交联单体C，d.0‑5wt％的亲水性离子单体D，e.0‑20wt％的不同于单体A‑D的单体E，f.0‑10wt％的链转移剂F，其中，A至F的总重量为100wt％，且其中，相对于所述水溶性第二聚合物的总重量，所述水溶性第二聚合物含有小于20wt％、更优选小于15wt％、10wt％、5wt％、最优选为0wt％的(聚)环氧乙烷或者(聚)环氧丙烷基团。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 EP 14151692.21.一种含水涂料组合物，其含有一种或多种分散在水溶性第二聚合物的含水溶液中的成膜第一聚合物，其中，所述水溶性第二聚合物为含有以下成分的加成聚合物：a.25-95wt％的非离子亲水性单体A，其含有具有侧基的不饱和基团，所述侧基含有至少一个在环状或线性酰胺或者胺中的氮，所述氮直接地以氮(-N-)或者通过羰基(-(C＝O)-)、酯(-(C＝O)-O-)、乙酸酯(-O-(C＝O)-)或C1–C5的烷基(-R-)与所述不饱和基团共价键合，其中，所述侧基可以含有具有5个或更少的相连的碳原子的烃，且可以含有仅为非离子形式的胺基，b.5-75wt％的疏水性单体B，其选自：i.烷基酯、芳基酯或芳烷基酯，优选(甲基)丙烯酸C1–C4烷基酯或者苯乙烯单体，最优选丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯，ii.乙烯基酯，c.0-20wt％的、不同于单体A和B且包含可交联基团的交联单体C，d.0-5wt％的亲水性离子单体D，e.0-20wt％的不同于单体A-D的单体E，f.0-10wt％的链转移剂F，其中，A至F的总重量为100wt％，且其中，相对于所述水溶性第二聚合物的总重量，所述水溶性第二聚合物含有小于20wt％、更优选小于15wt％、10wt％、5wt％、最优选为0wt％的(聚)环氧乙烷或者(聚)环氧丙烷基团。2.如权利要求1所述的含水涂料组合物，其中，所述非离子亲水性单体A选自：i)(N)-酰胺、ii)环状(N)-酰胺、iii)-(C＝O)-酰胺、iv)环状-(C＝O)-酰胺、v)环状(N)-胺、vi)环状(C)-胺、vii)-(C＝O)-酯胺、和viii)腈，其中，任意胺为非离子形式的。3.如权利要求1或2所述的含水涂料组合物，其中，所述非离子
\t亲水性单体A选自：i.含有式-N(-R)-C(＝O)-R′的(N)-酰胺侧基的单体(式1)，ii.含有式-N(-)-C(＝O)-R\-的环状(N)-酰胺侧基的单体，其中，R\-与N(-)形成3-6个原子的环(式2)，iii.含有式-C(＝O)-N(-R′)-R′的(C＝O)-酰胺侧基的单体(式3)，iv.含有式-C(＝O)-N(-)-R\-的环状(C＝O)-酰胺侧基的单体，其中，R\-与N(-)形成3-6个原子的环(式4)，v.含有式-N(-)-R\-的环状(N)胺基侧基的单体，其中，R\-与N(-)形成3-6个原子的环(式5)，vi.含有式-C(-)-N-R\-的环状(C)胺基侧基的单体，其中，R\与C(-)形成3-6个原子的环(式6)，vii.含有式-C(＝O)-O-R′-N(-R)2的(C＝O)-酯基侧基的单体(式7)，viii.(甲基)丙烯腈，其中，R为氢或烃；R′为烃，或者具有氮或羰基或二者均有的烃；R\为烃，或者在环上或环中有至少一个氮、氧或羰基的烃；其中，每个R、R′和R\彼此独立地选择，每个烃含有5个或更少的相连的碳原子，其中，任意胺为非离子形式的。4.如权利要求1-3所述的含水涂料组合物，其中，所述水溶性第二聚合物中的所述单体A选自：(N)乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺或N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺或N,N-二乙基甲基丙烯酰胺、(N)乙烯基咪唑、(N)乙烯基己内酰胺、(N)乙烯基琥珀酰亚胺、N-乙烯基哌啶酮、2-乙烯基吡啶、(N)乙烯基马来酰亚胺、(N)乙烯基柠康酰亚胺、(N)乙烯基邻苯二甲酰亚胺、2-丙烯酰胺、N-[3-(二甲氨基)-2,2-二甲基丙基]-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氨基乙基乙烯脲、甲基丙烯酸2-吗啉代乙酯、2-吗啉代乙基、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基乙酰胺，最优选(N)乙烯基吡咯烷酮、(N)乙烯基己内酰胺和(甲基)丙烯酸2-(N,N-二甲氨基)-乙酯。5.如权利要求1-4所述的含水涂料组合物，其中，所述第二聚合物中的所有非离子亲水性单体A的至少60wt％为权利要求3或4所述
\t的单体。6.如权利要求1-5所述的含水涂料组合物，其中，所述第二聚合物中的所有疏水性单体B的至少60wt％为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯或(甲基)丙烯酸丁酯、或者它们的混合物，优选(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯。7.如权利要求1-6所述的含水涂料组合物，其中，所述亲水性单体A特征在于，所述单体相应的均聚物的Hoy溶解度参数为20.0-30.0(J/m3)1/2，优选所述单体A具有21.0-25.0的重均Hoy参数，更优选所述单体A具有21.5-24.0的重均Hoy参数。8.如权利要求1-7所述的含水涂料组合物，其中，所述疏水性单体B特征在于，所述单体相应的均聚物的Hoy溶解度参数为16.0-26.0、优选为19.0-24.0、更优选19.0-21.0(J/m3)1/2，优选所述单体B具有19.0-21.0的重均Hoy参数。9.如权利要求1-8所述的含水涂料组合物，其中，所述第二聚合物具有21.0以上、优选21.5以上，且24.0以下、优选23.0(J/m3)1/2以下的整体Hoy溶解度参数。10.如权利要求1-9所述的含水涂料组合物，其中，所述可交联单体C选...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·阿克曼，A·勒洛夫斯，R·范德霍斯特，V·R·埃格蒙达，
申请(专利权)人：树脂核动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL