水性涂料组合物制造技术

技术编号:22334225 阅读:51 留言:0更新日期:2019-10-19 13:03
本发明专利技术涉及一种可辐射固化的水性涂料组合物,其包含聚氨酯A和任选的可辐射固化的稀释剂,所述聚氨酯A包含至少下列作为结构单元:(a)含有至少两个环状基团的多异氰酸酯,(b)非环状脂族二异氰酸酯,其中连接两个异氰酸酯基团的非环状脂族基团具有4‑36个碳原子,和(c)含有异氰酸酯反应性基团的组分,其中,相对于用于制备聚氨酯A的组分的总重量,(a)和(b)的总量为10‑60重量%;并且其中(a)和(b)之间的重量比在50:50至99:1的范围内;并且其中所述涂料组合物的烯属不饱和键浓度在每克聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂0.5‑6毫当量范围内。

Aqueous coating composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性涂料组合物本专利技术涉及可辐射固化的水性聚氨酯涂料组合物领域。可辐射固化的聚氨酯分散体(PUD)广泛用于生产通过辐射固化的材料,例如涂料、油墨和/或粘合剂。这种辐射固化的涂层在许多基材如木材、塑料、混凝土、金属、玻璃和/或纺织品上表现出非常好的性能。已知可辐射固化的聚氨酯分散体的结构和功能可控制诸如固化速度、交联程度和涂层的最终性能等因素(尤其是诸如柔韧性、硬度、粘附性、耐刮擦性和/或耐化学性的性质)。US-A-20090270581描述了设计用于硬涂层的水性可辐射固化的聚氨酯分散体(PUD),其也具有耐污和耐刮擦性。PUD由(甲基)丙烯酸酯化的聚氨酯预聚物(A)和(B)任选的烯属不饱和化合物获得,所述聚合物预聚物(A)通过使以下物质反应制得:(i)多异氰酸酯,特别是H12MDI(二环己基甲烷二异氰酸酯)任选地与三异氰酸酯HDI异氰脲酸酯(1,6-二异氰酸酯己烷异氰脲酸酯)组合;(ii)任选的多元醇;(iii)与异氰酸酯(NCO)反应以使预聚物A可水分散的亲水性化合物;(iv)具有两个与NCO反应的基团的(甲基)丙烯酸酯;(v)仅具有一个与NCO反应的基团的(甲基)丙烯酸酯。如该专利公开中所解释的,可辐射固化的聚氨酯通常具有高分子量并含有硬脲链段,其通常导致具有高的最低成膜温度MFFT的分散体,因此需要使用聚结助剂。MFFT是水性聚合物分散体(也称为胶乳或乳液)的聚合物或固体部分在半干状态下自聚结形成连续聚合物膜的最低温度,该聚合物或固体部分又用作漆膜中其余固体的粘合剂。在聚合物的MFFT及其以上的温度下,形成连续的膜。在低于其MFFT的温度下,聚合物不能聚结形成连续的膜,因此不能将其自身(或可能存在的任何颜料和增量剂)结合在一起,并产生“裂化、有裂纹或粉状”层。因此,MFFT越高,无辅助的低温膜形成的机会越低。因此,期望具有低MFFT的涂料组合物,但这通常需要使用大量的聚结助剂。用于可辐射固化涂料组合物的聚结助剂的实例是有机共溶剂和可辐射固化的稀释剂。然而,考虑到挥发性有机共溶剂(VOC)水平和可能的可燃性风险,大量有机共溶剂是不利的。大量可辐射固化的稀释剂是不利的,因为在涂料组合物在基材上涂覆期间涂料组合物的处理更麻烦,由于涂料组合物中存在未反应的组分,这会引起皮肤刺激。此外,在固化之前膜可以保持发粘,并且固化的涂层可能仍含有低分子量的未反应的材料,其可以从涂层迁移(所谓的可迁移物),这在例如食品接触应用和室内空气质量(例如,宜家IKEA有排放测试规范)中是不期望的。如US-A-20090270581中所述的水性可辐射固化的聚氨酯分散体具有低的MFFT(0℃),但涂料组合物中可辐射固化的稀释剂(双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯)的量高。在US-A-20090270581中,DTMPA或DPHA用于制备水性可辐射固化的聚氨酯分散体。DTMPA是双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(可辐射固化的稀释剂)和双三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(后者的化合物将与异氰酸酯反应并将成为氨基甲酸酯链的一部分)的混合物。DPHA是二季戊四醇六丙烯酸酯(可辐射固化的稀释剂)和二季戊四醇羟基五丙烯酸酯(后者的化合物将与异氰酸酯反应并将成为氨基甲酸酯链的一部分)的混合物。可辐射固化的稀释剂的存在有利地导致涂料组合物的最低成膜温度MFFT降低,因此反应性稀释剂起到聚结剂的作用。如上文所解释,具有低MFFT的涂料组合物是期望的,并且具有少量聚结助剂的涂料组合物也是期望的。因此,将MFFT降低到所期望水平所需要的聚结剂的量较低越好。本专利技术的目的是提供可辐射固化的涂料组合物,其具有对氨、水、乙醇、红酒、芥末、咖啡和/或茶的高耐污性,同时可以减少获得特定的MFFT所需要的聚结剂量。本专利技术的目的是通过提供包含聚氨酯A的可辐射固化的水性涂料组合物来实现的,其中聚氨酯A通过至少下列组分的反应得到:(a)含有至少两个环状基团的多异氰酸酯,(b)非环状脂族二异氰酸酯,其中连接两个异氰酸酯基团的非环状脂族基团包含4-36个碳原子,和(c)含有至少一个异氰酸酯反应性基团的组分,其中,相对于用于制备聚氨酯A的组分的总重量,(a)和(b)的总量为10-60重量%;并且其中(a)和(b)之间的重量比在50:50至99:1的范围内;涂料组合物任选地包含可辐射固化的稀释剂,其中涂料组合物的C=C键浓度在每克聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂0.5-6毫当量范围内。令人惊讶地发现,与使用基于多异氰酸酯(a)但不使用二异氰酸酯(b)(因此由此得到(a)和(b)之间的重量比是100:0)的聚氨酯相比,通过使用所要求保护的聚氨酯A可以降低涂料组合物的MFFT,此外,对氨、水、乙醇、红酒、芥末、咖啡和/或茶的耐污染性至少保持在足够的水平。EP-A-1591502描述了可UV固化的涂料组合物,其包含A)1-99重量%的固体含量为20-50重量%的特定水性聚氨酯分散体,B)1-99重量%的固体含量为20-60重量%的水性聚酯丙烯酸酯/氨基甲酸酯分散体,C)一种或多种光引发剂,和D)水或者水与溶剂的混合物。用于制备聚氨酯分散体A的多异氰酸酯(组分A)b))可包括任何有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯。用于制备聚氨酯分散体B的多异氰酸酯(组分B)c))可以是描述为可用于制备分散体A)的任何异氰酸酯,并且可以与用于分散体A)的异氰酸酯组分相同或不同。在实验部分中,PU分散体A)含有4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷(H12MDI),PU分散体B)含有异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和六亚甲基二异氰酸酯HDI。该专利公开中没有公开所述的包含聚氨酯的可辐射固化的涂料组合物,所述聚氨酯包含含有至少两个环状基团的多异氰酸酯以及非环状脂族二异氰酸酯,其中连接两个异氰酸酯基团的非环状脂族基团具有4至36个碳原子。根据本专利技术的水性涂料组合物是可辐射固化的。可辐射固化是指需要辐射来引发涂料组合物的交联。任选地,可以将光引发剂(PI)加入到本专利技术的可辐射固化的水性涂料组合物中以辅助辐射固化,尤其如果通过UV辐射固化时更是如此。然而,如果要通过例如电子束(EB)实现固化,则可能不需要PI。优选地,本专利技术的可辐射固化的水性涂料组合物包含光引发剂,并且施加UV辐射以获得固化的涂层。因此,水性涂料组合物优选是可UV辐射固化的。根据本专利技术的涂料组合物含有烯属不饱和(C=C)键官能团,其在辐照的影响下(任选地与(光)引发剂的存在相结合)可以通过自由基聚合进行交联。特别优选该照射是UV照射。相对于本专利技术的涂料组合物中存在的每克聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂的总计重量,本专利技术涂料组合物的烯属不饱和键官能团浓度(也称为C=C键浓度)在0.5至6meq的范围内,优选地在0.8至5的范围内,更优选地在1至5的范围内,更优选地1至4.5的范围内,甚至更优选地在1.5至4.5meq/g(聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂)的范围内。可辐射固化的C=C键通常选自(甲基)丙烯酰基和烯丙基,优选地(甲基)丙烯酰基,最优选地丙烯酰基。如本文所用,涂料组合物中存在的C=C键的量是通过将来自用于制备涂料组合物的组分的所有可辐射固化的C=C官能团相加来确定的。因此,涂料组合物中存在的C=C键的量代表聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂中存在的可辐射固化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可辐射固化的水性涂料组合物,其包含聚氨酯A,所述聚氨酯A包含至少下列作为结构单元:(a)含有至少两个环状基团的多异氰酸酯,(b)非环状脂族二异氰酸酯,其中连接两个异氰酸酯基团的非环状脂族基团具有4‑36个碳原子,和(c)含有异氰酸酯反应性基团的组分,其中,相对于用于制备所述聚氨酯A的组分的总重量,(a)和(b)的总量为10‑60重量%;并且其中(a)和(b)之间的重量比在50:50至99:1的范围内;并且所述组合物还任选地包含可辐射固化的稀释剂;其中所述涂料组合物的烯属不饱和键浓度在每克聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂0.5‑6毫当量范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.08 EP 17155247.4;2017.02.08 EP 17155248.2;1.一种可辐射固化的水性涂料组合物,其包含聚氨酯A,所述聚氨酯A包含至少下列作为结构单元:(a)含有至少两个环状基团的多异氰酸酯,(b)非环状脂族二异氰酸酯,其中连接两个异氰酸酯基团的非环状脂族基团具有4-36个碳原子,和(c)含有异氰酸酯反应性基团的组分,其中,相对于用于制备所述聚氨酯A的组分的总重量,(a)和(b)的总量为10-60重量%;并且其中(a)和(b)之间的重量比在50:50至99:1的范围内;并且所述组合物还任选地包含可辐射固化的稀释剂;其中所述涂料组合物的烯属不饱和键浓度在每克聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂0.5-6毫当量范围内。2.根据权利要求1的水性涂料组合物,其中(a)与(b)的重量比为60:40至95:5,优选为65:35至90:10。3.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中组分(a)是含有至少两个脂环族基团的多异氰酸酯。4.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中组分(a)是H12MDI(CAS号5124-30-1)。5.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中组分(b)是非环状脂族C4-C9二异氰酸酯,优选C4-C8二异氰酸酯。6.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中组分(b)是1,6-二异氰酸根合己烷(CAS号822-06-0)。7.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中所述涂料组合物的烯属不饱和键浓度是通过存在可辐射固化的稀释剂和/或在所述聚氨酯(A)中存在(甲基)丙烯酰基来引入所述涂料组合物中。8.根据权利要求1-6中任一项的水性涂料组合物,其中所述聚氨酯A的制备是通过使用每分子含有至少一个(甲基)丙烯酰基的异氰酸酯反应性组分(组分(c)(ii))实现的。9.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中通过制备中和的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物来制备所述聚氨酯A,所述聚氨酯预聚物分散在水中并且随后用扩链化合物使分散的预聚物扩链,所述扩链化合物选自由肼、伯二胺、仲二胺、含伯氨基和仲氨基的化合物、及其任意混合物组成的组。10.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中所述聚氨酯A的酸值为4-60mgKOH/g聚氨酯A。11.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中在基本上不存在聚结剂的情况下,所述涂料组合物的最低成膜温度低于35℃。12.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中在基本上不存在可辐射固化的稀释剂的情况下,所述涂料组合物的最低成膜温度低于35℃。13.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中所述水性涂料组合物中1-甲基-2-吡咯烷酮的量小于所述涂料组合物的固体含量的3重量%,优选小于1重量%,更优选小于0.5重量%,甚至更优选为0重量%。14.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中所述涂料组合物含有至多2ppm量的锡。15.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物,其中所述涂料组合物优选含有至多1.5重量%量的叔胺。16.根据前述权利要求中任一项的...

【专利技术属性】
技术研发人员:艾瑟·范卡斯特恩罗纳德·坦尼布罗克格拉达斯·可纳利斯·奥佛比克焦拉林·塞莱斯汀
申请(专利权)人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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