水性涂料与其形成方法技术

一种水性涂料的形成方法，包括：取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂反应后形成中间产物；使中间产物的环氧基开环，以形成界面活性剂，且该界面活性剂具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端羟基；以及混合该界面活性剂与水性树脂，以形成水性涂料。

Waterborne Coatings and Their Formation Methods

【技术实现步骤摘要】
水性涂料与其形成方法
本专利技术涉及水性涂料
，尤其涉及一种水性涂料与其形成方法。
技术介绍
防雾剂应具有防雾效果好、持效期长、使用方便，且对人体无危害等特性。防雾剂除了将表面活性剂直接涂到对象表面上之外，更多的是涂覆高分子膜如丙烯酸酯类防雾涂料、有机聚硅氧烷防雾剂或聚氧乙烯多元醇类防雾剂等。对玻璃和镜面而言，硅树脂是经济有效的防雾涂料，其可作为汽车玻璃的防雾剂。但是硅树脂必须高温烧结，不适用于塑料材质的对象。高分子材料涂覆法为在对象表面涂覆高分子膜，此方法行之有年且被用户广泛接受，其防雾效果好、效力长、机械性能好、较为耐擦、耐磨、耐溶剂，其中最常用的是亲水性丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、其均聚物或其共聚物。丙烯酸酯防雾剂的防雾原理，是利用树脂涂层的吸水性吸收表面凝聚的水分，因此不会影响材料的透光率和反射性，起到防雾作用。高分子薄膜层在摩托车的头盔上具有极佳的防雾性，且特别适用于门窗、冷冻窗柜、浴室镜面、镜片、面罩、仪表板、车灯等。然而此类涂料属于溶剂型。综上所述，目前亟需水性环保且长效型的防雾涂料。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供的水性涂料，包括：水性树脂；以及界面活性剂，具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷化合物的疏水链段以及末端的亲水基。本专利技术一实施例提供的水性涂料的形成方法，包括：取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂反应，以形成界面活性剂，且界面活性剂具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端胺基；以及混合该界面活性剂与水性树脂，以形成水性涂料。本专利技术一实施例提供的水性涂料的形成方法，包括：取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂反应后形成中间产物；使中间产物的环氧基开环，以形成界面活性剂，且界面活性剂具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端羟基；以及混合界面活性剂与水性树脂，以形成水性涂料。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术一实施例提供的水性涂料，包括：水性树脂；以及界面活性剂，具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端的亲水基。上述水性树脂与界面活性剂之间不会产生反应。在一些实施例中，水性树脂与界面活性剂的重量比介于100∶1至100∶25之间。若界面活性剂的比例过低，则水性树脂涂层无法产生明显抗雾效果。若界面活性剂的比例过高，则水性树脂涂层耐水性差而造成树脂因水气溶解流失。上述界面活性剂的重均分子量可介于6,000至10,000之间。若界面活性剂的重均分子量过低，则易因水气自涂层加速迁移释出。若界面活性剂的重均分子量过高，则水性树脂中的界面活性剂安定性差。在一实施例中，界面活性剂为由(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂反应而成，且末端的亲水基为胺基。举例来说，硅氧烷化合物的结构为：每一R1各自为C1-6的烷基，R2为C2-10的烷撑基，R3为C2-4的烷撑基，R4为H或C1-4的烷基，m＝0-10，n＝1-10，以及p＝2-50。在一些实施例中，硅氧烷化合物的结构为：其中p为2-10。举例来说，(b1)胺基交联剂的结构为：每一R5各自为C1-6的烷基，R6为C1-10的烷撑基，R7为C2-4的烷撑基，以及q＝0或1。在一实施例中，(b1)胺基交联剂的结构为(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂的重量比介于100∶10至100∶200之间。若(b1)胺基交联剂的比例过低，则水性树脂涂层的耐水性不足。若(b1)胺基交联剂的比例过高，则水性树脂涂料安定性差。在一实施例中，界面活性剂为由(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂反应形成中间产物后，使中间产物的环氧基开环而成，且末端的亲水基为羟基。硅氧烷化合物的结构同前述，在此不重复。举例来说，(b2)环氧基交联剂的结构为：每一R8各自为C1-6的烷基，以及R9为C1-10的烷撑基。在一些实施例中，(b2)环氧基交联剂的结构为：(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂的重量比可介于100∶10至100∶200之间。若(b2)环氧基交联剂的比例过低，则水性树脂涂层耐水性不足。若(b2)环氧基交联剂的比例过高，则水性树脂涂料安定性差。在一些实施例中，水性树脂包括聚氨酯树脂、碳酸酯树脂、丙烯酸树脂或上述的组合。举例来说，水性树脂的重均分子量可介于10,000-100,000之间。若水性树脂的重均分子量过低，则水性树脂的耐水性不足。若水性树脂的重均分子量过高，则水性树脂黏度过高而不易使用。在一实施例中，水性涂料的形成方法包括：取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂反应，以形成界面活性剂。上述硅氧烷化合物的水解反应如下。在下式中，R1、R2、R3、R4、m、n与p的定义如前述，在此不重复。值得注意的是，下述反应式仅用以说明可能的反应机制，并非唯一的反应。举例来说，部份硅氧烷化合物在水解后可能具有两个Si-OH基而非一个Si-OH基。此外，硅氧键水解断裂以形成Si-OH的位置，除了下式中的末端亦可能发生在其他位置。另一方面，除了碱水解以外，亦可采用酸水解。取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂反应，以形成界面活性剂的反应如下。在下式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、m、n、p、q的定义如前述，在此不重复。r为(b1)胺基交联剂的聚合程度，其可介于1至10之间。上述界面活性剂具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端胺基。上述(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂的重量比可介于100∶10至100∶200之间。接着混合界面活性剂与水性树脂，以形成水性涂料，水性树脂与界面活性剂的重量比可介于100∶1至100∶25之间。在另一实施例中，水性涂料的形成方法，包括取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂反应后形成中间产物如下式。在下式中，R1、R2、R3、R4、R8、R9、m、n与p的定义如前述，在此不重复。r为(b2)环氧基交联剂的聚合程度，其可介于1至10之间。接着使中间产物的环氧基开环，以形成界面活性剂。界面活性剂具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端羟基。在下式中，使环氧基开环的反应采用酸催化，且酸可为盐酸、草酸或醋酸。但在其他实施例中，可采用碱催化使环氧基开环，且碱可为常见碱如氢氧化钠。上述(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂的重量比可介于100∶10至100∶200之间。接着混合界面活性剂与水性树脂，以形成水性涂料，水性树脂与界面活性剂的重量比可介于100∶1至100∶25之间。上述水性涂料在涂布至基材(如镜片)上后烘干，可形成防雾涂层以保护基材。值得注意的是，上述界面活性剂与水性树脂之间具有氢键作用力，因为氢键作用力的存在，界面活性剂较不易流失，而且，由于氢键作用力为可逆平衡反应，当涂层表面因磨耗影响抗雾性时，界面活性剂可迁移至涂层表面，使表面恢复抗雾性。经实验证实，上述防雾涂层具有耐水洗、耐擦拭磨耗、耐高温水蒸气与长效性等特性。为了让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，作详细说明如下：实施例实施例1-1取硅氧烷化合物(DowCorningsuper-wettingagent)与1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性涂料，包括：一水性树脂；以及一界面活性剂，具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端的亲水基。

【技术特征摘要】
2017.12.28 US 15/856,4751.一种水性涂料，包括：一水性树脂；以及一界面活性剂，具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端的亲水基。2.根据权利要求1所述的水性涂料，其中该水性树脂与该界面活性剂的重量比介于100∶1至100∶25之间。3.根据权利要求1所述的水性涂料，其中该界面活性剂为由(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂反应而成，且末端的亲水基为胺基，其中硅氧烷化合物的结构为：每一R1各自为C1-6的烷基，R2为C2-10的烷撑基，R3为C2-4的烷撑基，R4为H或C1-4的烷基，m＝0-10，n＝1-10，以及p＝2-50；其中(b1)胺基交联剂的结构为：每一R5各自为C1-6的烷基，R6为C1-10的烷撑基，R7为C2-4的烷撑基，以及q＝0或1。4.根据权利要求1所述的水性涂料，其中(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂的重量比介于100∶10至100∶200之间。5.根据权利要求1所述的水性涂料，其中该界面活性剂为由(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂反应形成中间产物后，使中间产物的环氧基开环而成，且末端的亲水基为羟基，其中硅氧烷化合物的结构为：每一R1各自为C1-6的烷基，R2为C2-10的烷撑基，R3为C2-4的烷撑基，R4为H或C1-4的烷基，m＝0-10，n＝1-10，以及p＝2-50；其中(b2)环氧基交联剂的结构为：每一R8各自为C1-6的烷基，以及R9为C1-10的烷撑基。6.根据权利要求5所述的水性涂料，其中(a)水解后的硅氧烷化合物与(b2)环氧基交联剂的重量比介于100∶10至100∶200之间。7.根据权利要求1所述的水性涂料，其中该水性树脂包括聚氨酯树脂、碳酸酯树脂、丙烯酸树脂或上述的组合。8.一种水性涂料的形成方法，包括：取(a)水解后的硅氧烷化合物与(b1)胺基交联剂反应，以形成一界面活性剂，且该界面活性剂具有聚烷二醇的亲水链段、硅氧烷的疏水链段以及末端胺基；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宇昆，简淑云，陈魏素美，苏一哲，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71