本发明专利技术涉及水性聚氨酯（ＰＵＲ）－聚丙烯酸酯（ＰＡＣ）混合二次分散体以及由此制得的水性双组分涂料介质。本发明专利技术还涉及制造所述涂料介质的方法及其用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于聚氨酯-聚丙烯酸酯混合分散体的水性涂料介质
本专利技术涉及水性聚氨酯(PU)-聚丙烯酸酯(PAC)混合二次分散体和由此制得的水性双组分(2K)涂料组合物，其制备方法和用途。
技术介绍
基于聚氨酯-聚丙烯酸酯混合分散体的水性涂料体系是已知的，广泛用于涂料工业中。与分别制备的聚氨酯和聚丙烯酸酯分散体相比，物理混合料的优点是，混合分散体使聚氨酯分散体的有利性能协同地与聚丙烯酸酯分散体的有利性质结合在一起。聚氨酯-聚丙烯酸酯混合分散体通常是由乙烯基聚合物(“聚丙烯酸酯”)在水性聚氨酯分散体中的乳剂聚合作用而制备的。但是也可以二次分散体形式制备聚氨酯-聚丙烯酸酯混合分散体。二次分散体是首先在均相有机介质中聚合然后在水性介质中中和再分散而形成的水性分散体，通常不添加外部乳剂。比如WO-A 95/16004描述了基于低聚氨酯-丙烯酸酯共聚物的水可稀释涂料粘结剂。使烯键不饱和单体的混合物在水可稀释有机溶剂中并且存在分子量为750到1000的水溶性低聚氨酯的条件下发生自由基聚合反应。然后用这种二次分散体配制烘烤瓷漆。DE-A 40 10 176公开了氧化干燥涂料，所用粘结剂包括在有机溶剂(A)中并且存在含可聚合双键的聚氨酯树脂(B)条件下聚合烯键不饱和单体而获得的聚合物。EP-A 657 483描述了由多异氰酸酯组分和作为多元醇组分的水性聚氨酯分散体的双组分涂料。多元醇组分是通过中和并分散含乙烯基侧基和/或端基并且用酸基亲水化的不饱和聚氨酯大分子单体而制得的。随后，在适当时在进一步添加乙烯基单体之后，在水相中自由基聚合这些PU大分子单体。最后，EP-A 742 239公开了基于多异氰酸酯交联剂和水性羟基对端聚氨酯预聚物/丙烯酸类混合的双组分涂料体系。这些混合聚合物是通过水分散性NCO-官能聚氨酯预聚物与至少一个羟基-官能化丙烯酸酯单体和链烷醇胺反-->应，生成羟基-官能聚氨酯预聚物/单体混合物，然后分散在水中而获得的。然后向该分散体中添加自由基引发剂和含羟基的增链剂，通过加热水性反应混合物，进行并完成丙烯酸酯单体的自由基聚合反应和聚氨酯的增链步骤。然后搅拌掺入亲水化的多异氰酸酯，由此制得的羟基-官能聚氨酯预聚物/丙烯酸混合分散体可配制即可使用的双组分涂料组合物。这种方法的缺点是，要使用占丙烯酸酯单体高达6％的分子量调节剂如硫醇，这会对耐受性能和薄膜硬度等重要涂料性能产生不利影响。另一方面，现有技术中没有公开适用于制备双组分(2K)涂料组合物的聚氨酯-聚丙烯酸酯混合二次分散体。影响全部现有技术体系的问题是向粘结剂分散体中掺入多异氰酸酯固化剂。双组分水性涂料的均匀性严重影响固化后涂层的光泽。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供很容易向其中掺入多异氰酸酯的PU-PAC混合分散体，从而能制备高级涂料。具体地说，涂层必须具有非常高的光泽，20°的残余光泽通常要超过80％，还必须具有非常高的丰满度和透明度，以及非常好的耐受性，比如对水，溶剂，化学试剂，无候影响的耐受性，比如UV稳定性和耐候稳定性，以及对机械应力的耐受性，比如抗划伤性。Konig摆杆硬度应当达到140秒以上。这种高级透明涂层和面涂层体系例如用于汽车OEM涂装，汽车重涂，大型车辆涂装，塑料涂布，或木材/家具涂布。现在发现，如果涂料组合物中包括乙烯基单体在聚氨酯存在下的非水相聚合反应所制得的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯混合二次分散体，即大量或者分散在水性介质中之前，不需要使用外部乳剂或分子量调节剂，则所述涂膜对所述要求的性能等级有显著提高。因此，本专利技术提供了制备聚氨酯-聚丙烯酸酯混合二次分散体的方法，其特征在于(I)在非水溶液中，在适当时的烯键不饱和单体存在下，制备分子量Mn为1100到10000，优选1200到8000，更优选1500到6000，不含有可聚合双键的聚氨酯(A)，该烯键不饱和单体不带有对异氰酸酯基活性的基团，(II)向步骤(A)的聚氨酯溶液中添加选自以下至少一种物质的一种或多种烯键不饱和单体(B)-->(B1)酸-官能单体，(B2)羟基-和/或氨基-官能单体，(B3)不同于(B1)和(B2)的其它单体，并在均匀非水相中进行自由基聚合反应，(III)中和至少部分可中和基团，和(IV)随后将混合聚合物分散在水相中，可以在乙烯基聚合反应之前或之后，或者在分散步骤过程中进行中和。本专利技术还提供了由本专利技术的方法制得的聚氨酯-聚丙烯酸酯混合二次分散体。可以从基本上在涂料化学中已知的结构单元合成聚氨酯(A)，进一步合成本专利技术的PU-PAC混合二次分散体。用于制备聚氨酯(A)的结构单元是(A1)多异氰酸酯，和含有NCO-活性基团的至少一种化合物，该化合物选自以下物质：(A2)平均分子量Mn至少为400的多元醇和/或多胺，(A3)包括至少一个离子性或潜在离子性基团和至少一个其它异氰酸酯-活性基团的化合物，和/或含有至少一个其它异氰酸酯-活性基团的非离子性亲水化化合物，(A4)不同于(A2)，(A3)和(A5)，并且含有至少两个NCO-活性基团的分子量Mn小于400的低分子量化合物，和(A5)单官能或含有不同活性的活性氢的化合物，在所有情况下这些结构单元都位于含氨基甲酸酯基的聚合物的链端处。适合于作为组分(A1)的多异氰酸酯实例包括含有脂肪族，脂环族，芳脂族和/或芳族基键合的异氰酸酯基，分子量为140到400的二异氰酸酯，比如1，4-二异氰酸根合丁烷，1，6-二异氰酸根合己烷(HDI)，2-甲基-1，5-二异氰酸根合戊烷，1，5-二异氰酸根合-2，2-二甲基戊烷，2，2，4-和/或2，4，4-三甲基-1，6-二异氰酸根合己烷，1，10-二异氰酸根合癸烷，1，3-和1，4-二异氰酸根合环己烷，1，3-和1，4-双(异氰酸根合甲基)环己烷，1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)，4，4’-二异氰酸根合二环己基甲烷，1-异氰酸根合-1-甲基-4(3)异氰酸根合甲基环己烷，双(异氰酸根合甲基)降冰片烷，1，3-和1，4-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(TMXDI)，2，4-和-->2，6-二异氰酸根合甲苯(TDI)，2，4’-和4，4’-二异氰酸根合二苯基甲烷，1，5-二异氰酸根合萘或这些二异氰酸酯的任意所需的混合物。所述物质优选是上述只含脂族和/或脂环族基键合的异氰酸酯基的多异氰酸酯或多异氰酸酯混合物。特别优选的初始组分(A1)是基于HDI，IPDI和/或4，4’-二异氰酸根合二环己基甲烷的多异氰酸酯或多异氰酸酯混合物。而且，从至少两个二异氰酸酯合成的，通过改性简单脂族，脂环族，芳脂族和/或芳族二异氰酸酯而制得的，具有脲二酮(aretdione)，异氰脲酸酯，氨基甲酸酯，脲基甲酸酯，缩二脲，亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的任何所需多异氰酸酯都适合作为多异氰酸酯(A1)，如J.Prakt.Chem.336(1994)，第185-200页中所述。含NCO-活性基团的适用化合物是平均分子量Mn为400到6000，优选为600到2500的多元醇和/或多胺(A2)。其OH值和/或NH值通常是22到400，优选是50到200，它们的OH和/或NH官能度大于等于1.6，优选是2到4。这些多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备聚氨酯－聚丙烯酸酯混合二次分散体的方法，其特征在于（Ⅰ）在非水溶液中，在适当时的烯键不饱和单体存在下，制备平均分子量Ｍｎ为１１００到１００００，不含有可聚合双键的聚氨酯（Ａ），该烯键不饱和单体中不带有对异氰酸酯基活性的基团， （Ⅱ）向步骤（Ａ）的聚氨酯溶液中添加一种或多种选自至少一种以下物质的烯键不饱和单体（Ｂ）（Ｂ１）酸－官能单体，（Ｂ２）羟基－和／或氨基－官能单体，（Ｂ３）不同于（Ｂ１）和（Ｂ２）的其它单体，在均匀非水 相中进行自由基聚合反应，（Ⅲ）中和至少部分可中和基团，和（Ⅳ）随后将混合聚合物分散在水相中，可以在乙烯基聚合反应之前或之后，或者在分散步骤方法中进行中和。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-2-26 103 08 103.81.一种制备聚氨酯-聚丙烯酸酯混合二次分散体的方法，其特征在于(I)在非水溶液中，在适当时的烯键不饱和单体存在下，制备平均分子量Mn为1100到10000，不含有可聚合双键的聚氨酯(A)，该烯键不饱和单体中不带有对异氰酸酯基活性的基团，(II)向步骤(A)的聚氨酯溶液中添加一种或多种选自至少一种以下物质的烯键不饱和单体(B)(B1)酸-官能单体，(B2)羟基-和/或氨基-官能单体，(B3)不同于(B1)和(B2)的其它单体，在均匀非水相中进行自由基聚合反应，(III)中和至少部分可中和基团，和(IV)随后将混合聚合物分散在水相中，可以在乙烯基聚合反应之前或之后，或者在分散步骤方法中进行中和。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于聚氨酯(A)是通过以下物质的反应获得的：(A1)多异氰酸酯和至少一种含NCO-活性基团的化合物，该化合物选自：(A2)平均分子量Mn至少为400的多元醇和/或多胺，(A3)含有至少一个离子性或潜在离子性基团和至少一个其它异氰酸酯-活性基团的化合物，和/或含有至少一个其它异氰酸酯-活性基团的非离子性亲水化化合物，(A4)不同于(A2)，(A3)和(A5)而且含有至少两个NCO-活性基团的分子量Mn小于400的低分子量化合物，...
【专利技术属性】
技术研发人员：M梅尔希奥，T里谢尔，M梅希蒂尔，W赫韦斯泰特，T波尔，R皮尔斯，
申请(专利权)人：拜尔材料科学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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