包含多步制备的聚合物的水性分散体和包含其的涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及包含多步制备的烯属不饱和化合物的聚合物的水性分散体及其制备和用途，特别是在汽车涂料领域中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含多步制备的聚合物的水性分散体和包含其的涂料组合物本专利技术涉及包含多步制备的烯属不饱和化合物的聚合物的水性分散体及其制备和用途，尤其是在汽车涂饰领域中的用途。现有技术可用作汽车涂饰用基料的聚合物是现有技术所已知的。这种基料需要满足多种性能。例如，其必须能用于汽车工业中所用类型的现代多层涂漆体系中。现有技术(参见例如德国专利申请DE19948004A1第17页第37行至第19页第22行，或德国专利DE10043405C1第3栏第[0018]段和第8栏第[0052]段至第9栏第[0057]段，结合第6栏第[0039]段至第8栏第[0050]段)公开了如下方法，其中：(1)将着色的水性底色漆材料施加至基材上，(2)由步骤(1)中施加的涂料形成聚合物膜，(3)将清漆材料施加至所得的底色漆膜上，然后(4)将底色漆膜与清漆膜一起固化，从而得到多层涂漆体系。该方法被广泛采用，例如不仅用于汽车的OEM(初始)涂饰，而且用于涂覆由金属和塑料制成的辅助部件。所得的多层涂漆体系需要满足多种性能。在产生涂层缺陷的情况下，通过上述方法用底色漆和清漆材料第二次涂覆车身。在该涂覆程序中，在OEM汽车修补中，所用的涂料可与第一次涂覆相同。然而，也可使用不在高温(约140℃)下固化，而是在低得多的温度(约80℃)下固化的清漆材料。得到的涂漆体系必须满足汽车工业对外观和稳定性的高要求；初始涂饰和修补操作中所用的底色漆材料之间的粘合可能存在特别的困难。多年来为现有技术中所已知且甚至现在也具有作为汽车OEM涂饰中的基料的持续高相关性的聚合物是由WO92/15405已知的聚氨酯。该基料用于改善修补漆粘合性的目的，因此可用作粘合性能的参考。在KoreaPolymerJournal(KoreaPolym.J.，第7卷第4期，第213-222页)中，Hong、Kim、Kim和Park描述了用作金属涂饰中的基料的多步构造的聚合物。这些聚合物是通过一种操作制备的，其中聚合物的第一级通过间歇操作制备，第二和第三级各自以饥饿进料聚合的形式进行。问题然后，本专利技术所要解决的问题是提供一种可用于制备涂料的聚合物，其解决了上文所述的困难。这意味着对于烘烤温度通常为约140℃的OEM清漆材料和烘烤温度通常为约80℃的修补清漆材料的情况，对金属和塑料基材的涂覆以及特别是对汽车修补漆而言具有改善的粘合性。就粘合性的改善而言，关注点在于改善底色漆和初始涂饰之间的粘合性。所要改善的正是这种粘合性，特别是对用于OEM汽车修补而言。当涂覆的基材暴露于风化时，粘合困难尤为显著。因此，本专利技术所要解决的问题还在于提供一种涂料用聚合物，其即使在暴露于风化后也具有优异的粘合性。风化通常是其他困难(尤其是起泡和溶胀)的先兆。因此，本专利技术所要解决的另一个问题是防止或减少起泡和溶胀的发生。除了所述的粘合性改善之外，本专利技术所要解决的问题是提供聚合物，与现有技术相比，该聚合物在用于涂料中时在涂料储存稳定性方面显示出改善的性能。本专利技术所要解决的另一个问题是提供一种聚合物，该聚合物在用于涂料中时，满足汽车OEM涂饰就应涂饰的情况下的靶向随角异色而言、就足以获得足够高的膜厚的高固体而言，并且就允许通过静电和/或气动施加的粘度而言的要求。问题的解决方案已经发现，上述问题可通过一种包含至少一种可通过如下制备的聚合物的水性分散体解决：i.使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物A，其中：由单体A制备的聚合物具有10-55℃的玻璃化转变温度，ii.在i.下获得的聚合物存在下，使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物B，其中：在整个反应期间，反应溶液中的单体浓度不超过6.0重量％，和烯属不饱和单体混合物B包含至少一种多烯属不饱和单体，iii.在ii.下获得的聚合物存在下，使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物C，其中：在整个反应期间，反应溶液中的单体浓度不超过6.0重量％，和iv.将反应溶液的pH调节至pH6.5-9.0，其中：a.烯属不饱和单体混合物A包含0至小于50.0重量％的一种或多种在25℃下在水中的溶解度<0.5g/l的单体，步骤i.的反应溶液中的单体A浓度不超过6.0重量％，和步骤i.后得到的聚合物具有20-110nm的粒度，b.由单体B制备的聚合物具有-35℃至12℃的玻璃化转变温度，和步骤ii.后得到的聚合物具有130-200nm的粒度，c.由单体C制备的聚合物具有-50℃至15℃的玻璃化转变温度，和步骤iii.后得到的聚合物具有150-280nm的粒度。该包含至少一种聚合物的新型水性分散体在下文中也称为本专利技术的水性分散体。本专利技术水性分散体的优选实施方案由下文描述以及从属权利要求知悉。上述聚合物是所谓的种子-核-壳聚合物，在本申请中也称为种子-核-壳丙烯酸酯。本专利技术同样提供了一种包含本专利技术水性分散体作为基料的着色水性底色漆材料，以及本专利技术的水性分散体在水性底色漆材料中用于改善粘合性的用途。本专利技术尤其涉及一种在基材上制备多层涂漆体系的方法，还涉及由所述方法制备的多层涂漆体系。本专利技术还涉及一种使用本专利技术的底色漆材料修复多层涂漆体系中的缺陷部位的方法。就本专利技术的水性分散体而言，本专利技术意义上的术语“包含”在一个优选的实施方案中具有”由......组成“的含义。就水性底色漆材料而言，本专利技术意义上的术语“包含”在一个优选实施方案中具有“由......组成”的含义。就该优选实施方案中的本专利技术水性底色漆材料而言，下文稍后所述且任选存在于本专利技术水性底色漆材料中的一种或多种组分可存在于所述水性底色漆材料中。所有组分在其下述优选实施方案中可各自存在于本专利技术的水性底色漆材料中。就水性分散体而言，当分散体包含显著分数的水时，将其称为水性的。在本文中，就此而言，在本专利技术中，“水性”优选应理解为意指分散体具有至少40重量％，优选至少50重量％，非常优选至少60重量％的水分数，在每种情况下基于存在的溶剂总量(即水和有机溶剂)。特别优选水分数为40-99重量％，更特别为50-98重量％，非常优选为60-95重量％，在每种情况下基于存在的溶剂总量。术语“(甲基)丙烯酸酯”在下文中旨在表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。对于没有明确指明版本或发行年份的标准(例如DIN标准)而言，有效版本为申请日有效的版本，或者如果在申请日没有有效的版本，则此时有效版本为该标准的最近有效版本。水性分散体本专利技术的水性分散体是通过在水中多步自由基乳液聚合烯属不饱和单体制备的。自由基乳液聚合需要至少一种聚合引发剂。所用的聚合引发剂必须是水溶性引发剂。优选使用选自如下列表的引发剂：过二硫酸钾、钠或铵，过氧化氢，氢过氧化叔丁基，2,2'-偶氮二(2-酰胺基异丙烷)二盐酸盐，2,2'-偶氮二(N,N'-二亚甲基异丁脒)二盐酸盐，2,2'-偶氮二(4-氰基戊酸)，或上述引发剂的混合物，例如过氧化氢和过硫酸钠，以及氧化还原引发剂体系。对于乳液聚合的所有步骤i)、ii)和iii)，在每种情况下都需要至少一种聚合引发剂。乳液聚合各步骤i)、ii)和iii)中的所述至少一种聚合引发剂独立于其他步骤的聚合引发剂进行选择。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性分散体，其包含至少一种可通过如下制备的聚合物：i.使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物A，其中：由单体A制备的聚合物具有10‑55℃的玻璃化转变温度，ii.在i.下获得的聚合物存在下，使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物B，其中：在整个反应期间，反应溶液中的单体浓度不超过6.0重量％，和烯属不饱和单体混合物B包含至少一种多烯属不饱和单体，iii.在ii.下获得的聚合物存在下，使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物C，其中：在整个反应期间，反应溶液中的单体浓度不超过6.0重量％，和iv.将反应溶液的pH调节至pH 6.5‑9.0，其中：a.烯属不饱和单体混合物A包含0至小于50.0重量％的一种或多种在25℃下在水中的溶解度

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.01 EP 16157995.81.一种水性分散体，其包含至少一种可通过如下制备的聚合物：i.使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物A，其中：由单体A制备的聚合物具有10-55℃的玻璃化转变温度，ii.在i.下获得的聚合物存在下，使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物B，其中：在整个反应期间，反应溶液中的单体浓度不超过6.0重量％，和烯属不饱和单体混合物B包含至少一种多烯属不饱和单体，iii.在ii.下获得的聚合物存在下，使用至少一种乳化剂和至少一种水溶性引发剂，通过乳液聚合在水中聚合烯属不饱和单体混合物C，其中：在整个反应期间，反应溶液中的单体浓度不超过6.0重量％，和iv.将反应溶液的pH调节至pH6.5-9.0，其中：a.烯属不饱和单体混合物A包含0至小于50.0重量％的一种或多种在25℃下在水中的溶解度<0.5g/l的单体，步骤i.的反应溶液中的单体A浓度不超过6.0重量％，和步骤i.后得到的聚合物具有20-110nm的粒度，b.由单体B制备的聚合物具有-35℃至12℃的玻璃化转变温度，和步骤ii.后得到的聚合物具有130-200nm的粒度，c.由单体C制备的聚合物具有-50℃至15℃的玻璃化转变温度，和步骤iii.后得到的聚合物具有150-280nm的粒度。2.根据权利要求1所述的水性分散体，其中基于单体混合物A、B和C的总质量，单体混合物A的质量为1-10％；基于单体混合物A、B和C的总质量，单体混合物B的质量为60-80％；基于单体混合物A、B和C的总质量，单体混合物C的质量为10-30％。3.根据权利要求1或2所述的水性分散体，其中在i.、ii.和iii.下使用的乳化剂在每种情况下彼此独立地选自具有10-40个碳原子的乙氧基化和丙氧基化烷醇。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·科尔顿，D·艾尔霍夫，B·施尼德斯，N·弗莱塔格，HU·格伦配，M·菲宁科特尔，R·尼古劳斯，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE