可固化的聚氨酯涂料,由其制成的涂料,及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯材料，由其制成的涂料，及其制备方法。一种阴离子可自交联的聚氨酯材料的重均分子量低于１５，０００克／摩尔且在固化时具有根据韧性试验方法在温度２５℃下的韧性至少２０ＭＰａ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
可固化的聚氨酯涂料，由其制成的涂料，及其制备方法相关申请的交叉参考该申请要求临时U.S.专利申请系列No.60/234,514(2000年9月22日递交)的优先权并涉及U.S.专利申请Nos.09/611,051和09/668,085(分别在2000年7月6日和2000年9月22日递交)，后者是U.S.专利申请系列No.09/309,851(1999年5月11日递交，现在的U.S.专利No.6,248,225B1)的部分继续申请。本专利技术的领域本专利技术涉及一种可固化的聚氨酯材料，由其制成的涂料，及其制备方法。本专利技术的背景涂层配方用于各种工业，包括机动车辆的涂料和/或涂漆。在这些工业中，尤其是在汽车工业中，已非常努力地开发具有改进的使用性能的涂料组合物。在汽车工业中，例如，已进行许多方案以获得改进的耐切削性和腐蚀保护。这些努力包括，例如，通过一种或多种涂布方法将最高6或更多的各个施用的涂层施用到基材上。这些涂料可通过电泳或非电泳涂布方法而施用。电沉积在涂料工业中变得不断重要，因为，与非电泳涂布方式相比，电沉积提供较高油漆利用，突出的腐蚀保护，低环境污染，和高度自动化工艺。一般，阳离子电沉积的涂层与相比阴离子电沉积涂层相比提供较好的腐蚀耐性。但非电泳涂料，如可喷雾涂料由于较低的设备和与此相关的操作成本而仍然广泛用于整个涂料工业。这些努力已导致在车辆的基材受到固体碎片如砂砾和石头的打击时在破碎过程中增加对基材表面的保护并降低油漆损失。通过降低多个涂层之间在冲击能上的差异，据信可通过总涂层的耐切削性，尤其对-->于其中相应的涂层在硬度上具有过度差异的涂层。据信，降低硬度差异可减轻涂层如底涂层，中间涂层，和面涂层或在涂层和中间涂层之间的脱层。在U.S.专利No.5,047,294中，该差异据说通过将交联聚氨酯树脂填料组合物施用到涂层之间提高涂层间粘附性而降低。填料组合物包括衍生自聚异氰酸酯，高和低分子量多元醇，可与异氰酸酯反应的化合物，和单官能或含活性氢的化合物的水可分散的聚合物。羧酸，如1，2，4-苯三酸的酸酐据说可用于形高分子量多元醇。涂料配方通常施用为底漆和面涂层的中间涂层以整平存在于底漆中的不匀度，并提高涂层的总体耐石切削性。在U.S.专利No.5,674,560中，耐切削性聚烯烃型底漆在施用软中间聚酯膜之前喷雾到阳离子或阴离子电沉积涂覆膜上。冲击能差异的减小据说在聚烯烃底漆施用到较软的阴离子电沉积膜而不是阳离子电沉积膜上时最大化。即使电泳涂层可相对非电泳涂层提供许多优点，由于两者的广泛使用而仍然寻求对每种进行改进。因此，需要一种可用于涂料组合物的聚氨酯材料，它能够而且可以通过电泳和非电泳涂布方法施用到基材上。本专利技术的综述本专利技术提供了一种阴离子可自交联的聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的重均分子量低于15,000克/摩尔，其中聚氨酯材料在固化时根据韧性试验方法在温度25℃下具有至少20MPa的韧性。在一个实施方案中，聚氨酯材料包含异氰酸酯官能团，所述异氰酸酯官能团被封端剂封端。在另一实施方案中，聚氨酯材料是阴离子的。本专利技术还涉及一种包括上述聚氨酯材料的底漆涂料组合物，底涂层组合物，透明涂料组合物，单涂层组合物，和多组分复合涂层。如果本专利技术是一种多组分复合组合物，那么至少一层包含聚氨酯材料。本专利技术还涉及一种其上施涂了涂覆层的涂覆基材，其中至少一涂-->覆层包含本专利技术聚氨酯材料的。本专利技术还涉及一种用于形成包含阴离子可自交联的聚氨酯材料的含水组合物的方法，所述方法包括：(a)形成聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的重均分子量低于15,000克/摩尔，其中聚氨酯材料在固化时根据韧性试验方法在温度25℃下具有韧性至少20MPa；和(b)将聚氨酯材料分散在水中以形成含水组合物。本专利技术还涉及一种用于制备涂覆基材的方法，包括，(a)在基材上形成涂层，所述涂层是一种包含阴离子可自交联的聚氨酯材料的组合物，所述聚氨酯材料的重均分子量低于15,000克/摩尔，其中聚氨酯材料在固化时根据韧性试验方法在温度25℃下具有韧性至少20MPa；和(b)至少部分固化涂层。专利技术的详细说明除了在操作实施例中，或除非另外明确规定，所有的数值范围，量，值和百分数如用于材料的量，反应的时间和温度，量的比率，用于分子量(无论数均分子量(″Mn″)或重均分子量(″Mw″))的值的那些，和在说明书的以下部分中的那些可理解为好象前有词语″约″，即使术语″约″可能不明确地在该值，量或范围时出现。因此，除非相反地表示，以下说明书和所附权利要求书中所给出的数字参数是近似值，可根据本专利技术所要得到的所需性能而变化。至少，且不希望限制与本专利技术范围相当的理论的应用，每个数字参数应该至少根据所记载的有效数字的值并通过应用普通舍入技术而分析。尽管给出本专利技术宽范围的数字范围和参数是近似值，但在特定实施例中给出的数值尽可能精确地记载。但任何数字值本身包含某些必然来自其相应试验测量中的标准偏差的误差。另外，如果本文中给出不同范围的数字范围，可以考虑使用这些值的任何组合，包括所叙述的值。除非另作说明，有关量的任何数字都是″重量″计。术语″当量重量″是根据用于制造特定的材料的各种成分的相对量并根据特定的材料的固体计算的值。相对量能够得到由各成分制成的材料，如聚合物的-->理论重量(克)，并得到存在于所得聚合物中的特殊官能团的理论数。理论聚合物重量除以氨基甲酸乙酯/脲基团的理论当量数以得到当量重量。例如，氨基甲酸乙酯/脲当量重量基于聚氨酯/脲材料中的氨基甲酸乙酯和脲基团的当量。本文所用的术语″聚合物″意味着是指低聚物以及均聚物和共聚物。本文所用的术语″聚氨酯材料″意味着包括聚氨酯，聚脲，和其混合物。另外对于分子量，无论Mn或Mw，这些量通过凝胶渗透色谱使用聚苯乙烯作为标准而测定，这是本领域熟练技术人员熟知的，例如讨论于U.S.专利No.4,739,019(列4，行2-45)，在此将其作为参考完全并入本专利技术。本文所用的组合物的″基于树脂固体的总重″是指，在形成组合物时加入的组分的量基于成膜材料，聚氨酯，交联剂，和在形成组合物时存在的聚合物的树脂固体(非挥发份)的总重，但不包括任何水，溶剂，或任何添加剂固体如位阻胺稳定剂，光引发剂，颜料(包括增量剂颜料和填料)，流动改性剂，催化剂，和UV光吸收剂。本文所用的″由…形成″表示开放的，如，″包含，″权利要求语言。因此这意味着，由所列的所述组分″形成″的组合物是一种包含至少这些所述组分，且在组合物形成过程中可进一步包含其它非所述组分的组合物。在组合物时使用的本文所用的术语″固化″如，″可固化聚氨基甲酸乙酯材料″，″固化组合物，″应该是指，该组合物的任何可交联组分至少部分交联。在本专利技术的某些实施方案中，可交联组分的交联密度，即，交联度是完全交联的5％-100％。在其它实施方案中，交联密度是完全交联的35％-85％。在其它实施方案中，交联密度是完全交联的50％-85％。本领域熟练技术人员可以理解，交联的存在和程度，即，交联密度可通过各种方法，如动态机械热分析(DMTA)使用在氮下进行的TAinstruments DMA 2980 DMTA分析器而测定。该方法确定涂料或聚合物的自由膜的玻璃转变温度和交联密度。固化材料的这些物理性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子可自交联的聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的重均分子量低于１５，０００克／摩尔，其中聚氨酯材料在固化时根据韧性试验方法在温度２５℃下具有至少２０ＭＰａ的韧性。

【技术特征摘要】
US 2000-9-22 60/234,5141.一种阴离子可自交联的聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的重均分子量低于15,000克/摩尔，其中聚氨酯材料在固化时根据韧性试验方法在温度25℃下具有至少20MPa的韧性。2.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料的重均分子量是约3,000-约10,000克/摩尔。3.权利要求2的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料的重均分子量是约4,000-约8,000克/摩尔。4.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料具有约200-约400克/当量的组合的氨基甲酸乙酯/脲当量重量。5.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料具有约220-约320克膜/氨基甲酸乙酯基团当量的组合的氨基甲酸乙酯/脲当量重量。6.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料在固化时具有根据韧性试验方法在温度25℃下的韧性约20-约60MPa。7.权利要求6的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料在固化时具有根据韧性试验方法在温度25℃下的韧性约20-约50MPa。8.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料包含异氰酸酯官能团，所述异氰酸酯官能团被封端剂封端。9.权利要求8的聚氨酯材料，其中封端剂能够在约90-约180℃的温度下从异氰酸酯官能团上解封端。10.权利要求9的聚氨酯材料，其中封端剂能够在低于约160℃的温度下从异氰酸酯官能团上解封端。11.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料在含水组合物中的存在量是约10-约60％重量，基于含水组合物的总重。12.权利要求11的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料在含水组合物中的存在量是约40-约55％重量，基于含水组合物的总重。13.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料在分散在含水介质中时是阴离子的并包含盐基团。14.权利要求1的聚氨酯材料，其中聚氨酯材料由以下组分形成：(a)至少一种聚异氰酸酯；(b)至少一种含活性氢的材料；(c)至少一种具有至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的材料；和(d)至少一种具有可与用于形成聚氨酯材料的其它组分的异氰酸酯或羟基反应的官能团的酸官能材料或酸酐。15.权利要求14的聚氨酯材料，其中聚异氰酸酯选自脂族聚异氰酸酯，环脂族聚异氰酸酯，芳脂族聚异氰酸酯，和芳族聚异氰酸酯，和其混合物。16.权利要求15的聚氨酯材料，其中聚异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯，四甲基二甲亚苯基二异氰酸酯，三甲基六亚甲基二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，和其混合物。17.权利要求16的聚氨酯材料，其中聚异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯。18.权利要求14的聚氨酯材料，其中聚异氰酸酯的存在量是约10-约60％重量，基于用于形成聚氨酯材料的组分的总树脂固体。19.权利要求14的聚氨酯材料，其中含活性氢的材料是多元醇。20.权利要求的19聚氨酯材料，其中多元醇的重均分子量低于约3000克/摩尔。21.权利要求20的聚氨酯材料，其中多元醇的重均分子量低于约60克/摩尔。22.权利要求21的聚氨酯材料，其中多元醇选自三羟甲基丙烷，二三羟甲基丙烷，季戊四醇，三羟甲基乙烷，和其混合物。23.权利要求22的聚氨酯材料，其中多元醇是三羟甲基丙烷。24.权利要求14的聚氨酯材料，其中多元醇的存在量是约2-约50％重量，基于用于形成聚氨酯材料的组分的总树脂固体。25.权利要求14的聚氨酯材料，其中聚异氰酸酯和含活性氢的材料在加入用于形成聚氨酯材料的剩余的组分(c)-(d)之前预反应以形成聚异氰酸酯官能预聚物。26.权利要求14的聚氨酯材料，进一步包含不同于含活性氢的材料的聚氧基亚烷基多元胺材料。27.权利要求14的聚氨酯材料，进一步包含一种选自聚氧基亚丙基二胺，聚四亚甲基二醇二(3-氨基丙基(醚))，和其混合物的聚氧基亚烷基多元胺。28.权利要求27的聚氨酯材料，其中聚氧基亚烷基多元胺是聚氧基亚丙基二胺。29.权利要求14的聚氨酯材料，其中聚氧基亚烷基多元胺的存在量是约1-约50％重量，基于用于形成可固化的聚氨酯材料的组分的总树脂固体。30.权利要求14的聚氨酯材料，其中组分(c)选自二乙醇胺，2-氨基-2-甲基丙烷二醇，二异丙醇胺，和其混合物。31.权利要求的30聚氨酯材料，其中组分(c)是二乙醇胺。32.权利要求14的聚氨酯材料，其中组分(c)的存在量是约2-约20％重量，基于用于形成可固化聚氨酯材料的组分的总树脂固体。33.权利要求14的聚氨酯材料，其中组分(...

【专利技术属性】
技术研发人员：PH拉莫斯，JT玛兹，LD梅尔斯，CA诺瓦克，KG奥尔森，JP罗雷，CA沃拉迪，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]