水性聚氨酯涂料制造技术

本发明专利技术提供水性聚氨酯涂料组合物。当将本发明专利技术的涂料组合物施加至基材上时，其具有良好的粘附性、透明性、耐刮伤性、耐划伤性、硬度、耐溶剂性、耐水性和耐餐具洗涤性。所述的涂料组合物适用于施加至任何合适的基材上，包括玻璃。

Waterborne polyurethane coating

The invention provides an aqueous polyurethane coating composition. When the coating composition of the invention is applied to the substrate, it has good adhesion, transparency, scratch resistance, scratch resistance, hardness, solvent resistance, water resistance and tableware washing resistance. The coating composition is suitable for application to any suitable substrate, including glass.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性聚氨酯涂料相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月19日提交的美国临时申请No.62/448,031的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
本专利技术涉及水性聚氨酯涂料组合物。该组合物可以作为稳定的单组分涂料系统提供。当将本专利技术的涂料组合物施加在基材上时，其具有良好的粘附性、透明性、耐刮伤性、耐划伤性、硬度、耐水性和耐餐具洗涤性。所述的涂料组合物适用于应用在任何合适的基材上，包括玻璃。
技术介绍
由于聚氨酯的理想性质的组合，所以其广泛用作多种基材上的表面覆盖涂料。例如聚氨酯涂料与其他类型的涂料相比，是挠性、坚韧、具有良好的耐水和耐化学性，并且具有改进的清晰度。聚氨酯涂料特别用于提供玻璃表面的涂料以达到装饰和保护的目的。玻璃制品(例如饮料瓶)经历许多环境挑战，例如摩擦、暴露于化学品、暴露于恶劣的洗涤条件等。因此，根据玻璃器皿的最终应用，用于玻璃制品的涂料必须具有良好的耐磨性、耐刮伤性、耐划伤性、耐溶剂性、耐水性和耐洗涤剂性。由于对涂料中挥发性有机化合物(VOC)的限制性增加，所以可以作为单组分应用的无溶剂系统作为环境友好的备选物是有利的。单组分涂料组合物包含预混的材料，其在施加至基材上时具有可接受的储放期和储存稳定性，并且在特定的条件(例如羟基官能的树脂与烷氧基化的氨基塑料树脂或可逆封闭的异氰酸酯交联)下固化。相反，多组分涂料组合物包含两种或多种分离的并且相互反应的组分，这些组分在施加至基材之前即刻混合。分开的组分分别包含在环境条件下具有反应性并且在混合时立即开始可观地形成固化树脂的成分。因此，多组分必须保持分开，直至施加之前的即刻，这是因为储放期受到即刻反应和混合时胶化的限制(即，有效的储放期)。单组分和双组份聚氨酯涂料通常在Martin,L.et.al.Waterbornepolyurethaneresinsforglasscoatings.PCIMagazine(2000年7月24日)和Barletta,M.et.al.Coatingofglassandpolycarbonatewithaqueoustwo-componentpolyurethaneresin.J.Appl.PolymSci.,131(6),DOI:10.1002/APP.40021(2014)中描述。EP0519074描述在两个涂层中施加的水性玻璃涂料组合物，其中所述的顶涂层包含3种主要的组分：水性聚氨酯分散液、水性环氧树脂和水性三聚氰胺树脂。涂料系统为多组分系统。US4,163,814和US4,280,944公开水性聚醚基聚氨酯分散液，其包含游离羟基基团和封闭的异氰酸酯基团，其构成单组分系统，并且可以热固化。然而，所述的涂料具有不足的铅笔硬度，并且不会展现出对玻璃的良好的粘附性和对碱的耐性。US5,852,106描述水性聚氨酯涂料组合物，其中所述的粘结剂包含多元醇组分和具有封闭的异氰酸酯基团的聚异氰酸酯组分。尽管所述的涂料证明良好的耐碱性，但是对于一些应用而言，通常必须向所述的组合物中加入三聚氰胺以增加韧性和硬度。US2012/0201982公开单组分热固化的水性聚氨酯涂料组合物，其包含羟基官能的聚氨酯分散液、封闭的聚异氰酸酯和聚碳酸酯-聚氨酯树脂，其中所述的聚碳酸酯-聚氨酯树脂是非官能的。非官能的聚碳酸酯-聚氨酯树脂的加入在粘附性或韧性不产生任何损失的情况下提供改进的挠性。US2013/0011590公开单组分热固化的水性聚氨酯涂料组合物，其包含羟基官能的聚氨酯树脂、氨基塑料和聚碳酸酯-聚氨酯。聚碳酸酯-聚氨酯树脂是非官能的。US8,343,601公开水性聚氨酯涂料组合物，其包含多元醇树脂(例如丙烯酸树脂)、氨基塑料和聚碳酸酯-聚氨酯树脂。聚碳酸酯-聚氨酯是非官能的。US6,555,231描述无丙烯酸的水性涂料组合物，其包含具有至少一个羧基基团的聚氨酯分散液以及水溶性交联剂(例如三聚氰胺)。当所述的涂料组合物施加至基材上时，其提供具有改进的耐崩裂性的涂膜。尽管现有技术的组合物提供适用于玻璃表面的水性涂料组合物(其展现出良好的耐磨性、耐高冲击性、防水性和耐碱性)，但是这种现有技术的涂料通常是软的，并且与未涂敷的玻璃表面相比，展现出降低的硬度。降低的硬度对于终端用户而言是不理想的。此外，它们在配制物中都需要至少1％凝结剂，例如二丙二醇，因此并非真正的无溶剂的。因此，仍需要展现出增加的硬度、以及改进的耐性和真正无溶剂的水性聚氨酯涂料。专利技术概述本专利技术提供水性聚氨酯涂料组合物，其展现出改进的透明性和硬度，以及改进的耐磨性、耐高冲击性、防水性、防溶剂性和耐碱性。在特定的方面中，本专利技术提供一种涂料组合物，其包含：a)水可稀释的羧基和/或羟基官能的聚氨酯分散液，其占所述的涂料组合物的总重量的1wt％至99wt％；以及b)一种或多种交联试剂，其占所述的涂料组合物的总重量的1wt％至99wt％；其中所述的一种或多种交联试剂选自碳二亚胺,碳二亚胺衍生物,氨基塑料,封闭的异氰酸酯和它们的组合；其中所述的聚氨酯的玻璃化转变温度为-40℃至50℃；以及其中所述的聚氨酯的断裂伸长率为10％至250％。在一个实施方案中，至少一种交联剂为碳二亚胺。在另一个方面中，本专利技术提供将涂料组合物施加至基材上的方法，其包括：a)提供本专利技术的涂料组合物；b)将所述的涂料组合物施加至所述的基材上；以及c)在所述的基材上，干燥和/或固化所述的涂料组合物。在另一个方面中，本专利技术提供配制涂料组合物的方法，其包括混合以下成分：a)水可稀释的羧基和/或羟基官能的聚氨酯分散液，其占所述的涂料组合物的总重量的1wt％至99wt％；以及b)一种或多种交联试剂，其占所述的涂料组合物的总重量的1wt％至99wt％；其中所述的一种或多种交联试剂选自碳二亚胺,碳二亚胺衍生物,氨基塑料,封闭的异氰酸酯和它们的组合；其中所述的聚氨酯的玻璃化转变温度为-40℃至50℃；以及其中所述的聚氨酯的断裂伸长率为10％至250％。在某些实施方案中，本专利技术提供包含本专利技术的涂料组合物的基材和制品。专利技术详述应该理解的是上文的一般描述和下文的详细描述是示例性的并且仅是说明性的，而且不限制所要求的任何主题。除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与本专利技术所属
的任一技术人员通常理解的相同的含义。除非另外说明，否则对于任何目的而言，本专利技术的全部公开内容中所引用的所有专利、专利申请、申请公开以及出版物、网站和其他公开材料的全部内容均以引用方式并入本文。本专利技术提供的涂料组合物，其除了优异的光学性质，对基材的良好的粘附性，增加的耐磨性、耐刮伤性、耐划伤性、耐溶剂性、耐水性、耐洗涤剂(碱)性和超印刷性(overprintability)以外，还适用于多种基材，包括玻璃，并且具有高的铅笔硬度。在特定的方面中，本专利技术提供涂料组合物，其包含：a)水可稀释的羧基和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂料组合物，其包含：/na)水可稀释的羧基和/或羟基官能的聚氨酯分散液，其占所述的涂料组合物总重量的1wt％至99wt％；以及/nb)一种或多种交联试剂，其占所述的涂料组合物总重量的1wt％至99wt％，/n其中所述的一种或多种交联试剂选自碳二亚胺,碳二亚胺衍生物,氨基塑料,封闭的异氰酸酯和它们的组合；/n其中所述的聚氨酯分散液的玻璃化转变温度为-40℃至50℃；以及其中所述的聚氨酯分散液的断裂伸长率为10％至250％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170119 US 62/448,0311.一种涂料组合物，其包含：
a)水可稀释的羧基和/或羟基官能的聚氨酯分散液，其占所述的涂料组合物总重量的1wt％至99wt％；以及
b)一种或多种交联试剂，其占所述的涂料组合物总重量的1wt％至99wt％，
其中所述的一种或多种交联试剂选自碳二亚胺,碳二亚胺衍生物,氨基塑料,封闭的异氰酸酯和它们的组合；
其中所述的聚氨酯分散液的玻璃化转变温度为-40℃至50℃；以及其中所述的聚氨酯分散液的断裂伸长率为10％至250％。


2.权利要求1所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液以占所述的涂料组合物总重量的25wt％至95wt％的量存在。


3.权利要求1至2的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液以占所述的涂料组合物总重量的50wt％至90wt％的量存在。


4.权利要求1至3的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的一种或多种交联试剂以占所述的涂料组合物总重量的5wt％至75wt％的量存在。


5.权利要求1至4的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的一种或多种交联试剂以占所述的涂料组合物总重量的10wt％至50wt％的量存在。


6.权利要求1至5的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液具有占所述的聚氨酯分散液总重量的5wt％至60wt％的固含量。


7.权利要求1至6的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液具有占所述的聚氨酯分散液总重量的10wt％至50wt％的固含量。


8.权利要求1至7的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液具有占所述的聚氨酯分散液总重量的20wt％至40wt％的固含量。


9.权利要求1至8的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液的粘度为5cP至5000cP。


10.权利要求1至9的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液的粘度为50cP至4000cP。


11.权利要求1至10的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯分散液的粘度为100cP至2000cP。


12.权利要求1至11的任意一项所述的涂料，其中所述的聚氨酯的玻璃化转变温度为-40℃至50℃。


13.权利要求1至12的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的玻璃化转变温度为-30℃至40℃。


14.权利要求1至13的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的玻璃化转变温度为-20℃至30℃。


15.权利要求1至14的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的最低成膜温度为-40℃至40℃。


16.权利要求1至15的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的最低成膜温度为-30℃至30℃。


17.权利要求1至16的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的最低成膜温度为-20℃至20℃。


18.权利要求1至17的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的酸值大于20mgKOH/g。


19.权利要求1至18的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的酸值大于25mgKOH/g。


20.权利要求1至19的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的酸值大于30mgKOH/g。


21.权利要求1至20的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的酸值和羟值的总和大于20mgKOH/g。


22.权利要求1至21的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的酸值和羟值的总和大于30mgKOH/g。


23.权利要求1至22的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯的酸值和羟值的总和大于40mgKOH/g。


24.权利要求1至23的任意一项所述的涂料组合物，其中所述的聚氨酯包含脂肪族或环脂族二异氰酸酯重复单元。


25.权利要求1至24的任意一项所述的涂料组合物，其中至少一种交联试剂为碳二亚胺。


26.权利要求25所述的涂料组合物，其中所述的交联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：查永平，P·肖特兰，R·马图斯奇克，
申请(专利权)人：太阳化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US