基于链增长和交联的聚氨酯的可辐射固化的涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及可用UV辐射固化的水性聚氨酯分散体。所述聚氨酯用芳族、脂环族或脂族二胺化合物进行链增长且用脂族三胺化合物进行交联。所述聚氨酯是用于涂覆各种基材的有用分散体。

Radiation curable coating compositions based on chain growth and crosslinking of polyurethanes

The present invention relates to aqueous polyurethane dispersions curable with UV radiation. The polyurethane chains are grown with aromatic, alicyclic, or aliphatic two amine compounds and crosslinked with aliphatic three amine compounds. The polyurethane is a useful dispersion for coating various substrates.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于链增长和交联的聚氨酯的可辐射固化的涂料组合物本专利技术涉及可用UV辐射固化的水性聚氨酯分散体、其制备方法及其用途。对于木质材料的涂覆，如在家具业中，例如可辐射固化的聚氨酯被广泛使用。除了诸如高硬度的要求外，还特别要求家具业中的涂料突出木结构的可见性——对于透明涂层而言，称为“木纹增强”或“木纹突出”的效果。现今，对用于木材应用的水性UV涂料的要求越来越多地集中于着色涂料。非常好的物理干燥特性是必需的，以便实现着色水性UV涂料的彻底硬化和完全固化。根据目前的市场趋势，需要适于用于水性UV应用、1K(单阶段)应用和/或2K(两阶段)应用的体系。WO2009/147092公开了水性可UV固化的分散体和作为活性增链剂的多胺，例如以下类型的多胺：1,2-乙二胺、哌嗪、异佛尔酮二胺等。还提及了各种交联剂，例如聚碳二亚胺和聚环氧化物。本专利技术的目的是开发水性可UV固化的分散体，其在UV固化之前和之后具有改善的硬度，这是由涂料非常好的物理干燥特性所产生的。体系中不需要高双键密度以获得所需硬度。使用本专利技术的分散体使得在UV固化之前和之后的透明涂层和着色涂层均具有高的硬度、非常好的柔韧性和良好的耐化学性，并且与不同的基材均有非常好的粘附性。本专利技术的目的通过结合包含芳族链段的、具有非常好的物理干燥特性的可UV固化的分散体来实现，所述分散体即使在UV固化之前也能使涂层的硬度得到改善。此外，使用至少一种芳族、脂环族或脂族二胺化合物的混合物获得有效的链增长；与至少一种脂族三胺化合物的额外的内部交联产生了部分致密的凝胶网络。目标是使用本专利技术的树脂进行1K(单阶段)、2K(两阶段)或UV应用。现今，提供“环境友好”产品的需求变得越来越重要，并且提高了产品的吸引力。本专利技术分散体的组成及其制备方法有利于提供具有低挥发性有机物含量(VOC)、高固含量和低粘度的分散体。根据全球化学品统一分类和标签制度(globalharmonizedsystem(GHS))，本专利技术的分散体是无标签的。皮肤和眼部刺激的减少使分散体的安全操作得到提高，并且对用户产生了增值资产。本专利技术涉及一种水性可辐射固化的涂料组合物，其包含A)至少一种水分散性聚氨酯组分，其由以下成分组成：A1)至少一种芳族、脂环族或脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物，其量适于进行聚合；A2)至少一种烯键式不饱和化合物，其包含至少两个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团；A3)至少一种亲水性羧酸，其包含至少一个能够与异氰酸酯基团反应并使聚氨酯组分A)分散在水相中的反应性基团；A4)至少一种高分子量聚酯多元醇化合物；A5)至少一种低分子量醇，其具有至少两个羟基官能团；A6)至少一种多官能二胺化合物；和A7)至少一种多官能多胺化合物，其具有至少三个氨基；以及B)水。本专利技术的涂料组合物的聚氨酯A)组分在UV固化之前显示出良好的物理干燥特性(从而产生无粘性且硬的涂层)，其特别适于用于着色涂料，特别是难以固化的颜料。上述聚氨酯A)及其混合物可特别有利地用作用于涂覆木材和含木材的基材的材料。术语水性可辐射固化的涂料组合物在其范围内包括可通过暴露于UV辐射而固化的上述涂料组合物。在此情况下，用作光引发剂的反应性组分存在于组合物中。术语水性可辐射固化的涂料组合物在其范围内还包括已进行UV固化的上述涂料组合物。在此情况下，反应性光引发剂组分的分解产物存在于组合物中，且已固化。在一个优选实施方案中，如上所定义的聚氨酯组分的双键密度为至少1.2mol/kg，优选至少1.4mol/kg且最优选1.5mol/kg。所述水分散性聚氨酯组分A)基于以下单体或低聚物成分：成分A1)成分A1)由至少一种(例如1至3种)、优选1至2种且更优选恰好一种脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯组成。根据一个替代的实施方案，成分A1)由至少一种(例如1至3种)、优选1至2种且更优选恰好一种芳族二异氰酸酯或多异氰酸酯组成。优选地，成分A1)的NCO含量为10至18重量％，优选为12至16重量％且更优选为13至16重量％，平均分子量为200至1200g/mol，优选为200至1000g/mol且更优选为200至900g/mol。脂族异氰酸酯为那些仅含有与为直链或支链的无环链的一部分的那些碳原子连接的异氰酸酯基团的异氰酸酯，优选那些仅含有与直链或支链的无环链连接的异氰酸酯基团的异氰酸酯，且更优选那些具有仅与直链或支链的无环烃链连接的异氰酸酯基团的异氰酸酯。脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯优选为具有4至20个碳原子的异氰酸酯。常规二异氰酸酯的实例为四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、2-甲基-1,5-二异氰酸根合戊烷、八亚甲基-1,8-二异氰酸酯、十亚甲基-1,10-二异氰酸酯、十二亚甲基-1,12-二异氰酸酯、十四亚甲基-1,14-二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷二异氰酸酯和2,4,4-三甲基己烷二异氰酸酯、1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯(m-TMXDI)和赖氨酸二异氰酸酯的衍生物。还可以存在所述二异氰酸酯的混合物。所述多异氰酸酯可为具有多于两个异氰酸酯基团的单体异氰酸酯或上述二异氰酸酯的低聚物。具有多于两个异氰酸酯基团的单体异氰酸酯的实例为三异氰酸根合壬烷(4-异氰酸根合甲基辛烷-1,8-二异氰酸酯)或(2,6-二异氰酸根合己酸)2'-异氰酸根合乙基酯。二异氰酸酯的低聚物的实例为这样的低聚物：其含有异氰脲酸酯、缩二脲、脲二酮、脲基甲酸酯、亚氨基噁二嗪三酮(iminooxadiazinetrione)和/或碳二亚胺基团，且其可通过使至少一种、优选恰好一种上述二异氰酸酯低聚，更优选通过六亚甲基-1,6-二异氰酸酯的反应而获得。上述成分A1)是已知的或可通过已知的方法制备，例如从WO00/39183A1已知的方法，特别是从实施例1.1和其中表1所列的产物1至7已知。根据一个替代的实施方案，成分A1)由脂环族或芳族二异氰酸酯或多异氰酸酯组成。根据一个优选的实施方案，成分A1)中存在的多异氰酸酯不包括其中异氰酸酯基团已与封端剂反应的任何多异氰酸酯。这种多异氰酸酯的NCO官能度为2.0至4.5，更优选为2.0至3.5。在另一个实施方案中，组分A1)基于这样的化合物：除了两个或更多个异氰酸酯基团之外，其还具有选自氨基甲酸酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯、碳二亚胺、脲酮亚胺(urethonimine)、脲二酮和异氰脲酸酯基团的基团。环脂族异氰酸酯是那些具有至少一个与为完全饱和环系的一部分的碳原子连接的异氰酸酯基团的异氰酸酯，优选那些具有至少一个与为非芳族碳环基团的一部分的碳原子键合的异氰酸酯基团的异氰酸酯。芳族异氰酸酯是那些具有至少一个与为芳族基团的一部分的碳原子连接的异氰酸酯基团的异氰酸酯。脂环族二异氰酸酯的实例为1,4-二异氰酸根合环己烷、1,3-二异氰酸根合环己烷或1,2-二异氰酸根合环己烷，4,4'-二(异氰酸根合环己基)甲烷或2,4'-二(异氰酸根合环己基)甲烷，异佛尔酮二异氰酸酯，1,3-双(异氰酸根合甲基)环己烷或1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷，2,4-二异氰酸根合-1-甲基环己烷和2,6-二异氰酸根合-1-甲基环己烷。芳族二异氰酸酯的实例为2,4-甲苯二异氰酸酯或2,6-甲苯二异氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性可辐射固化的涂料组合物，其包含A)至少一种水分散性聚氨酯组分，其由以下成分组成：A1)至少一种芳族、脂环族或脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物，其量适于进行聚合；A2)至少一种烯键式不饱和化合物，其包含至少两个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团；A3)至少一种亲水性羧酸，其包含至少一个能够与异氰酸酯基团反应并使聚氨酯组分A)分散在水相中的反应性基团；A4)至少一种高分子量聚酯多元醇化合物；A5)至少一种低分子量醇，其具有至少两个羟基官能团；A6)至少一种多官能二胺化合物；和A7)至少一种多官能多胺化合物，其具有至少三个氨基；以及B)水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 EP 14198469.01.一种水性可辐射固化的涂料组合物，其包含A)至少一种水分散性聚氨酯组分，其由以下成分组成：A1)至少一种芳族、脂环族或脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物，其量适于进行聚合；A2)至少一种烯键式不饱和化合物，其包含至少两个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团；A3)至少一种亲水性羧酸，其包含至少一个能够与异氰酸酯基团反应并使聚氨酯组分A)分散在水相中的反应性基团；A4)至少一种高分子量聚酯多元醇化合物；A5)至少一种低分子量醇，其具有至少两个羟基官能团；A6)至少一种多官能二胺化合物；和A7)至少一种多官能多胺化合物，其具有至少三个氨基；以及B)水。2.根据权利要求1所述的组合物，其包含A)至少一种水分散性聚氨酯组分，其由以下成分组成：A1)至少一种脂环族二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物，其量适于进行聚合；A2)至少一种缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物；A3)至少一种亲水性羧酸，其包含至少两个羟基；A4)至少一种高分子量聚酯多元醇化合物，其可通过具有两个羟基官能团的脂族醇与脂族二羧酸的缩合而获得；A5)至少一种脂族的直链或支链二醇化合物；A6)至少一种芳族、脂环族或脂族二胺化合物；和A7)至少一种脂族三胺化合物；以及B)水。3.根据权利要求2所述的组合物，其包含A)至少一种水分散性聚氨酯组分，其由以下成分组成：A1)异佛尔酮二异氰酸酯，其量适于进行聚合；A2)至少一种双酚A二缩水甘油醚的二丙烯酸酯；A3)至少一种包含至少两个羟基的亲水性羧酸，其选自乙醇酸和二羟甲基丙酸；A4)至少一种高分子量聚酯二醇化合物；A5)至少一种C2-C4链烷二醇；A6)异佛尔酮二胺(IPDA)；和A7)二亚乙基三胺(DETA)；以及B)水。4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其包含另外的添加剂，所述添加剂选自用于实现中性或近似中性条件的试剂、反应性稀释剂和其他常规涂料添加剂。5.一种涂覆有根据权利要求1-4中任一项所述的涂料组合物的基材。6.可通过以下物质的聚合而获得的水分散性聚氨酯A)：A1)至少一种芳族、脂环族或脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物，其量适于进行聚合；A2)至少一种烯键式不饱和化合物，其包含至少两个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团；A3)至少一种亲水性羧酸，其包含至...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伯杰，P·苏瑞，S·纽曼恩，C·勒施，U·伯克哈特，K·安德斯，S·沃尔，M·比希勒，S·如勒，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE