水性可分散超支化聚合物组合物制造技术

本发明专利技术公开一种组合物，其包括：(i)具有包含环氧官能团和羟基官能团的外围反应性基团的超支化聚合物；和(ii)具有一个或多个亲水性官能团的化合物，其中环氧官能团的数量相对于外围反应性基团的总数不会使超支化聚合物在水性溶剂中为不可分散的。还提供了一种制备该组合物的方法及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性可分散超支化聚合物组合物
本专利技术大体涉及大分子化合物。更具体地，本专利技术涉及一种聚合物组合物，其制备方法及其用途。
技术介绍
由于其导致形成高性能涂料的独特结构，超支化聚合物已经被使用在制造防护涂料的领域。超支化聚合物具有暴露在超支化分子的外围边缘的大量反应性官能团并因此在用于防护涂料时提供高交联密度和高表面保护性能。然而，由于这种高分子量聚合物在水中缺乏分散性，通常提供包含超支化聚合物的防护涂料作为有机溶剂基涂料体系。在法规要求对于挥发性有机化合物(“VOC”)排放水平越来越严格的时代，水基防护涂料已经开始取代溶剂基涂料体系，以减少有机溶剂的使用。因此，人们已经努力增加高分子量聚合物在水基体系中的分散性。在已知的溶液中，通过在其上引入离子基团来修饰树枝状聚合物。已知的方法是通过羟基官能化树枝状聚合物与酸酐反应，随后中和混合物。在该方法中，羧基被接枝到树枝状聚合物的外围表面上以改善其在水中的分散性。在另一种已知的水基树枝状聚合物涂料中，涂料包含一种具有至少一个侧氟碳部分和至少一个侧阴离子部分的含氟树枝状聚合物。推测，阴离子部分的存在改善了树枝状聚合物在水中的分散性。然而，已经观察到修饰树枝状聚合物以引入过量的离子基团，例如羧基，将不利地影响涂料性能，特别是在涂料的耐冲击性、耐化学性和耐水性方面。因此，需要提供克服或至少改良上述缺点的水基聚合物组合物。特别地，需要提供一种涂料组合物，其能够在水性溶剂中实现分散性，并且同时能够提供当与常规水基涂料相比时表现出相当的如果不是更好的性能的涂料。
技术实现思路
在第一方面，提供一种组合物，其包括：(i)具有包含环氧官能团和羟基官能团的外围反应性基团的超支化聚合物；和(ii)具有一个或多个亲水性官能团的化合物，其中环氧官能团的数量相对于外围反应性基团的总数不会使超支化聚合物在水性溶剂中为不可分散的。有利地，与超支化聚合物单独在水性溶剂中的分散性相比，当被包含在所公开的组合物中时超支化聚合物在水性溶剂中具有更大的分散性。进一步有利地，所公开的组合物允许包含外周反应性环氧官能团的超支化聚合物在水性溶剂中的分散性。进一步有利地，与不包含具有外围反应性环氧官能团的超支化聚合物的组合物或不包含超支化聚合物的组合物相比，超支化聚合物的外围反应性环氧官能团将改善的机械性能赋予由所公开组合物形成的涂料组合物。环氧官能团的数量相对于外围反应基团的总数被有利地优化以使超支化聚合物在水性溶剂中为可分散的。如果环氧官能团的量相对于外围反应基团的总数过高，则组合物在水性溶剂中可以是至少部分地为不可分散的或甚至完全不可分散的。如果环氧官能团的数量相对于外围反应性基团的总数太低，则由所公开的组合物形成的涂料组合物可能具有差的机械性能。在实施方案中，所公开的组合物可以进一步包含水性溶剂。有利地，组合物在水性溶剂中可以至少部分地为可分散的。在一些实施方案中，组合物在水性溶剂中为基本上可分散的。在其它实施方案中，组合物在水性溶剂中为完全可分散的。在实施方案中，具有一个或多个亲水性官能团的化合物(本文称为亲水性化合物)以足以将所述超支化聚合物分散在所述水性溶剂中的量存在。有利地，亲水性化合物有助于提高超支化聚合物在水性溶剂中的分散性。在第二方面，提供了一种制备组合物的方法，其包括：(a)使包含至少两个可交联外围基团的交联剂化合物与包含至少一个外围环氧官能团和至少一个可交联外围基团的环氧化合物反应以形成具有至少一个未反应的可交联外围基团和至少一个外围环氧官能团的前体化合物；(b)将具有外围反应性羟基的超支化聚合物与具有一个或多个亲水性官能团的化合物混合；(c)使所述前体化合物与所述超支化聚合物的至少一个外围反应性羟基反应以形成具有包含环氧官能团和羟基官能团的外围反应性基团的超支化聚合物，其中环氧官能团的量相对于外围反应基团的总数不会使超支化聚合物在水性溶剂中为不可分散的。有利地，与已知的将环氧官能团直接官能化到超支化聚合物上的方法相比，所公开的方法提供了一种更简单的方法。更有利地，所公开的方法基本上或完全不产生副产物。因此，所公开的方法在转化方面比现有技术方法更有效。还有利地，在所公开的方法中可以避免在已知方法中使用的有害化学品。因此，所公开的方法比现有技术的方法更安全。在第三方面，提供了本文公开的组合物，其用于制备单组分涂料组合物。在第四方面，提供了一种水性可分散单组分涂料组合物，其包含：本文公开的组合物；和一种或多种交联剂。有利地，由于使用整体水性溶剂相，所公开的涂料组合物产生减少的VOC。由于所公开的涂料组合物包含本文定义的组合物，所以涂料组合物具有优异的涂料性能。例如，涂料组合物可被施加而不形成气泡或水泡。定义本文中使用的以下词语和术语具有指定的含义:术语“分散”及其语法变体是指颗粒相或若干颗粒相、固体颗粒或液滴基本上均匀地遍布液体连续相，而不会在环境温度和压力下从液体连续相中沉降或分离或沉淀。颗粒相、固体颗粒或液滴通常具有约1nm至约1μm的尺寸。在本公开的上下文中，环境温度是指在约15℃至约40℃，或约15℃至30℃，或约20℃至约40℃，或约20℃至约30℃，或约25℃至约30℃范围之内，而环境压力指约1atm或101.325kPa的标准大气压力。当提及材料时，术语“亲水性”应广泛地解释为包括使材料基本上溶于水的材料的任何性质。本文所用的术语“官能化”及其语法变体应广义地解释为指提供有一个或多个化学部分以赋予化合物与化学部分相关的特定功能(例如化学反应性)的化学化合物。在本公开中，术语“官能化”及其语法变体与术语“修饰的”及其语法变体可互换使用。本文使用的术语“外围反应性基团”是指位于原子或部分的连续链的末端的任意元素或元素的组合，由此这些元素或元素的组合具有足够的反应性以用于交联或耦合侧基团。词语“基本上”不排除“完全地”。例如“基本上不含”Y的组合物可以完全不含Y。如果需要，词语“基本上”可以从本专利技术的定义中省略。除非另有说明，否则术语“包含(comprising)”和“包含(comprise)”及其语法变体旨在表示“开放式”或“包含式”语言，使得它们包括所列举的元素，还允许包括额外的未列举的元素。如本文中使用的，在配方的组分浓度的语境中，术语“大约”通常表示所述值的+/-5％，更通常表示所述值的+/-4％，更通常表示所述值的+/-3％，更通常表示所述值的+/-2％，甚至更通常表示所述值的+/-1％，并且甚至更通常表示所述值的+/-0.5％。在整个本公开中，某些实施方案可以以范围的形式被公开。应该理解范围形式的描述仅是为了方便和简洁，而不应解释为对所公开范围的硬性限制。因此，对范围的描述应被认为已经具体地公开了所有可能的子范围以及在该范围内的单个数值。例如，诸如从1至6的对范围的描述应被认为已经具体公开了诸如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等子范围以及在该范围内的单个数值，例如1、2、3、4、5和6。不管范围的宽度如何均适用这种情况。图的简要说明附图示出了所公开的实施例并且用于解释所公开的实施例的原理。然而，应当理解，附图仅被设计用于说明的目的，而不是作为本专利技术的限制的定义。图1是示出与所公开的方法相关的示例性、非限制性反应机理的示意性反应方案。图2是示出当使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包括：(i)具有包含环氧官能团和羟基官能团的外围反应性基团的超支化聚合物；和(ii)具有一个或多个亲水性官能团的化合物，其中环氧官能团的数量相对于外围反应性基团的总数不会使所述超支化聚合物在水性溶剂中为不可分散的，并且其中所述超支化聚合物与所述亲水性化合物的重量比在1:10至10:1的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 SG 10201407131Y1.一种组合物，其包括：(i)具有包含环氧官能团和羟基官能团的外围反应性基团的超支化聚合物；和(ii)具有一个或多个亲水性官能团的化合物，其中环氧官能团的数量相对于外围反应性基团的总数不会使所述超支化聚合物在水性溶剂中为不可分散的，并且其中所述超支化聚合物与所述亲水性化合物的重量比在1:10至10:1的范围内。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述环氧官能团以所述超支化聚合物的外围反应性基团的总数的2.5％至20％的范围存在。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述环氧官能团以不大于所述超支化聚合物的外围反应性基团的总数的10％的数量存在。4.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中所述超支化聚合物与所述亲水性化合物的重量比在1:9至4:1的范围内。5.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中羟基官能团的数目与环氧官能团的比例在100:1至5:1的范围内。6.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中所述环氧官能团通过交联剂化合物共价键合至所述超支化聚合物的外围羟基官能团。7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述交联剂化合物选自如下组成的组：二异氰酸酯、三异氰酸酯、多异氰酸酯、异氰脲酸酯及其混合物。8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述交联剂化合物选自如下组成的组：二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯；亚甲基双-4,4'-异氰酸酯基环己烷；1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)；1,4-环己烷二异氰酸酯；对苯二异氰酸酯；三苯基甲烷-4,4',4”,-三异氰酸酯；亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)；甲苯二异氰酸酯(TDI)；四甲基二甲苯二异氰酸酯；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；及其混合物。9.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中所述亲水性化合物的亲水性官能团选自如下组成的组：羟基、卤素基团、羰基、羧基及其混合物。10.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中所述亲水性化合物是环己烷二甲醇。11.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中所述水性溶剂是水。12.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其中所述超支化聚合物对于每分子超支化聚合物具有理论值为16至128个外围反应性基团。13.根据前述权利要求任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种表面活性剂。14.一种制备组合物的方法，其包括：(a)使包含至少两个可交联外围基团的交联剂化合物与包含至少一个外围环氧官能团和至少一个可交联外围基团的环氧化合物反应以形成具有至少一个未反应的可交联外围基团和至少一个外围环氧官能团的前体化合物；(b)将具有外围反应性羟基的超支化聚合物与具有一个或多个亲水性官能团的化合物混合；其中所述超支化聚合物与所述亲水性化合物的重量比在1:10至10:1的范围内；(c)使所述前体化合物与所述超支化聚合物的至少一个外围反应性羟基反应以形成具有包含环氧官能团和羟基官能团的外围反应性基团的超支化...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟淑贞，胡剑，叶晓群，汪少锋，
申请(专利权)人：立时科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG