高固体含量丙烯酸树脂制造技术

本发明专利技术涉及一种丙烯酸共聚物，它具有作为从聚合物主链伸出的重复侧基一部分的酯键。本发明专利技术丙烯酸共聚物能有效地提供聚合物漆料和配制涂料组合物，用于形成高固体含量和低含量挥发性有机化合物的挥发性有机溶剂的漆基。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高固体含量丙烯酸树脂组合物。更具体地说，本专利技术涉及聚合物漆料和配制涂料组合物，用于高固体含量、低挥发性有机化合物含量的漆基。本专利技术聚合物漆料包括通过具有活性氢官能性的丙烯酸单体与α，β-不饱和烯酯之间的反应生成的丙烯酸共聚物。本专利技术聚合物漆料提供一种诸如高光泽保持、耐溶剂和潮湿以及硬度和附着力等性能足以用于各种航海、维修和工业领域的面漆。
技术介绍
船舶涂料和其他工业类型涂料要求特定性能标准，以便使这些涂料恰当地适合这些用途。在这些类型用途中通常重要的的性能标准可包括光泽保持、耐溶剂、耐潮湿、耐盐雾试验、硬度和附着力。涂料必需既提供这些类型性能标准，同时还要照顾到提供低含量有机化合物(VOC)或有机溶剂以及可接受粘度的需要。高固体(含量)聚合物漆料的应用是已用来降低涂料组合物中VOC的一种办法。高固体、低挥发性有机化合物含量组合物在涂料工业中已日趋重要，部分地由于限制这些涂料排放的政府管制所致。另外，政府对有机溶剂的使用影响环境的关切，对于涂料工业来说也越来越重要。此种关切不仅涉及对环境保护本身，而且涉及到有关公众生活和工作的安全。工业部门和公众消费者所施涂和使用的涂料组合物产生的挥发性有机物排放不仅常常是令人不快的，而且促使化学烟雾的生成。政府已成立了管制部门，颁布有关允许向大气释放的挥发性有机化合物(VOC)的准则。美国环保署制定了限制释放到大气中的VOC数量的准则，这些准则正在被联邦各级政府计划采纳或已经采纳。涉及VOC的准则，例如EPA(环保署)的那些，以及环境关切，尤其是针对使用会释放到大气中的有机溶剂的漆和涂料工业而制定的。典型高固体体系限制聚合物漆料中使用的聚合物分子量，从而限制了漆基和聚合物漆料生成的漆膜的耐冲击和其他性能。热固性、高固体体系达到较高分子量一般是通过交联，而不是靠基本聚合物结构获得。因此，高固体体系一般应提供大量反应性部位以供交联，使生成的组合物具有足够性能。此种高官能度往往增加粘度，从而导致使用较高含量有机溶剂方能获得可接受的粘度。美国专利4,818,796和4,988,766描述一种低分子量含羟基聚合物，通过可聚合α，β-烯键不饱和羧酸与环氧化合物之间的反应制取。该′796专利的聚合物必须具有至少130的羟基值和低于15,000的重均分子量，才能用固化剂固化该聚合物达到所要求的性能。′796专利的含羟基聚合物是通过可聚合α，β-烯键不饱和羧酸和环氧化合物在自由基引发剂存在下加热制备的。生成的聚合物含有至少1∶1的酸∶环氧当量比。该专利并未描述制备本文所描述的共聚物所使用的α，β-不饱和单体，也未描述仔细选择和均衡共聚单体体系，以便获得给本专利技术丙烯酸共聚物固化后生成的固化漆基提供要求性能的羟基值、多分散指数和分子量。专利技术概述本专利技术涉及一种丙烯酸共聚物，它具有作为从聚合物主链伸出的重复侧基一部分的酯键。制备这些本专利技术丙烯酸共聚物的单体混合物以及此种丙烯酸共聚物的低羟基值给本专利技术此种丙烯酸聚合物提供可心的性能，例如，光泽保持、低粘度、约-10℃～约60℃，在一个重要方面，约30℃～约5℃的Tg，至少约2B的固化后硬度。该丙烯酸共聚物的较低羟基值要求低用量交联剂如异氰酸酯交联剂，却仍然使本专利技术改性丙烯酸聚合物所制成的异氰酸酯固化漆基具有至少约2B的铅笔硬度和至少约50％光泽保持，采用ASTM试验D4587，方法B经1,000h紫外线照射后测定。(a)具有活性氢官能性的丙烯酸单体，(b)包括大酯基或附属物(如下面规定的)的α，β-不饱和单体以及(c)其他选择的不饱和单体的使用，给以本专利技术改性丙烯酸聚合物制备的固化后漆基膜提供具有低粘度、低VOC和可心性能的高固体改性丙烯酸聚合物。本专利技术丙烯酸聚合物是一种自由基聚合的共混物，由下列组分构成(1)具有活性氢官能性的丙烯酸单体，(2)具有α，β-双键的单体，该不饱和单体不具有活性氢官能性(非活性氢共聚单体)和(3)包括大酯侧基的α，β-不饱和单体(以下称“酯侧基单体”)。当结合到本专利技术聚合物中时，丙烯酸单体上的活性氢官能团将能与诸如异氰酸酯之类的交联剂起反应。具有活性氢官能性的丙烯酸单体和其他不饱和单体通过它们各自的双键以自由基方式彼此聚合。具有活性氢的丙烯酸单体、具有羟基基团的单体或其他单体之间的比例应能有效地提供一种羟基值至少约40，但不大于约135，而在一个重要方面，羟基值介于约40～约80的丙烯酸共聚物。自由基聚合条件、自由基引发剂和反应溶剂应选择得使所提供的聚合物具有不大于约5,000，至少约500，在一个方面，介于约1,000～约3,000的数均分子量，以及不大于约3，在一个方面，介于约2.0～约2.4的多分散性指数(PDI)。本专利技术丙烯酸共聚物的低羟基值容许使用较低数量交联剂如多官能异氰酸酯，要达到至少约2B的硬度，只需采用不超过约22wt％的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)交联剂，以丙烯酸共聚物重量为基准计。该较高分子量配合以本专利技术丙烯酸共聚物的低PDI，有助于给本专利技术丙烯酸共聚物提供低粘度从而减少溶剂需要量，同时也减少不希望的VOC。本专利技术的“活性氢官能性(团)”是羧基(-COOH)、羟基(-OH)和胺(-NHR，其中R＝H或1～4个碳原子的低级烷基)，而在一个非常重要的方面，是羟基。该活性氢官能团，例如，丙烯酸单体上的活性氢官能团，能与诸如异氰酸酯和氨基塑料之类的交联剂起反应。一般而言，酯侧基单体将占到用于制备丙烯酸共聚物的反应物1～3重量的约15～约40wt％。不具有活性氢官能团的α，β-烯键不饱和单体(并且不是酯侧基单体)包括苯乙烯、醋酸乙烯(VA)、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯，和丙烯酸或甲基丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯和(甲基)丙烯酸正辛酯，甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸乙酯(EA)和甲基丙烯酸月桂酯。非活性氢共聚单体不应超过约80wt％，以具有活性氢官能团丙烯酸单体、酯侧基单体和非活性氢共聚单体的总重量为基准。本专利技术丙烯酸共聚物具有至少约70wt％，优选以80wt％的固体含量，和不大于约6,800cP在80wt％固体和不大于20wt％有机溶剂条件下的粘度。本专利技术丙烯酸共聚物能有效地提供具有此种固体含量和粘度的聚合物漆料以及VOC含量小于约250g/L的配制涂料组合物。本专利技术改性丙烯酸聚合物和聚合物漆料能有效地提供这样的漆基，它具有至少50％的高光泽保持，按照ASTM试验D4587，方法B在紫外线照射1,000h后测定；至少约2B的硬度和对冷轧钢表面至少约4B的附着力。一般而言，该酯侧基单体改性的甘油单酯反应物占到用于制备丙烯酸共聚物的单体1～3的约15～约40wt％。酯侧基单体一般是其脂族部分具有一或更多个酯基团的α，β-不饱和单体。在一个方面，脂族部分的分子量介于约130～约500。特别有用的用于本专利技术的酯侧基单体具有通式 其中 或键，D和B各自选自 或键，R代表氢或约1～约26个碳原子的脂族基团(the same)或混合物，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸共聚物，它是包括下列单体的反应物的反应产物：至少一种具有活性氢官能团的丙烯酸单体；至少一种不具有活性氢官能团的α，β－不饱和单体；以及至少一种包括酯侧基的α，β－不饱和单体，该酯侧基键合在该单体的α，β－双 键上，酯侧基包括具有一或更多个酯基团的脂族基团，该具有活性氢官能团的丙烯酸单体，该不具有活性氢官能团的单体和酯侧基单体通过它们的双键聚合从而提供该丙烯酸共聚物，该丙烯酸共聚物具有不大于约１３５的羟基值、不大于约３的多分散性指数和介于 约５００～约５，０００的Ｍｎ。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：GW迈尔，JEM弗莱彻，
申请(专利权)人：伊斯曼化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]