水基聚氨酯涂料制造技术

提供了水基聚氨酯涂料组合物。一种示例性的水基涂料组合物包含基本上无水的基础组分和活化剂组分。所述基本上无水的基础组分至少包含亲水性多元醇，所述活化剂组分至少包含疏水性异氰酸酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水基聚氨酯涂料组合物。更具体地，本专利技术涉及尤其适合用于航空航 天应用的具有减少的挥发性有机组分的水基聚氨酯涂料组合物。
技术介绍
多种制品诸如航空和航天飞行器经常被涂覆以实现诸如耐溶剂性、耐燃料和液压 流体性、耐候性、耐磨性、硬度和/或美学特性的性能。为此，已经使用了一般包含活化剂、 基础组分和稀释剂的聚氨酯涂料。典型地，所述活化剂为有机多异氰酸酯，所述基础组分为 含羟基的聚合物树脂，所述稀释剂为溶剂混合物。为了实现高性能，例如为航空航天应用所 需的，使用大量的溶剂来平衡膜性能与外观和美学特性。然而，这样大量溶剂的使用会产生 大量的挥发性有机组分(“V0C”)，即按照美国环境保护署的计算方法在典型的溶剂基配制 物中大约420g/L。出于生态和经济原因，以及为了遵守不断变化的政府标准，减少这些配制 物中所用的VOC的量是希望的。因此，已经努力用水替代溶剂基聚氨酯涂料组合物中的有 机溶剂。为了减少聚氨酯涂料中的VOC的量，已经开发了水基聚氨酯涂料。然而，迄今为 止，水基聚氨酯涂料还不能与溶剂基涂料的高性能相比。由于水基聚氨酯涂料中所用的水 基多元醇树脂在与活化剂合并之前被分散在水中用于储存，因此该水基聚氨酯涂料的性能 遭受损失。水基多元醇树脂往往具有低分子量和许多酯键，使得它易于随着时间的逝去而 水解。水解会降低该树脂的整体分子量，产生显示出不良的抗冲击性、有效期、光泽等的较 低分子量产物。另外，水解速率在不同条件例如批次数、PH和储存时间下是难以控制的，从 而导致膜性能的显著变动。另外，经常通过高剪切混合水基多元醇树脂与亲水性异氰酸酯制备水基聚氨酯涂 料。需要高剪切能量以密切混合该亲水性异氰酸酯与多元醇树脂。为了克服所述多元醇树 脂胶体与所述异氰酸酯之间的屏障，使用高剪切能量促进所述异氰酸酯迁移到所述多元醇 树脂的胶束中。因此固化反应发生在新胶束内部以形成水基聚氨酯涂料组合物。然而，高 剪切混合使用需要高压和高剪切能量以密切混合所述异氰酸酯和多元醇组分的设备，例如 溶解器混合机和射流分散喷枪(jetdispersing spray gun)。这种设备对于许多应用而言 是不可得的；例如，该设备对于例如汽车以及航空和航天飞行器的快速现场修补而言是不 可得的。最后，常规水基聚氨酯涂料的多元醇组分包括多元醇在水中的分散体。如上所述， 由于多元醇可能水解成小分子，这类分散体产生不稳定的多元醇组分。此外，多元醇在水中 的分散体使得高剪切混合是必要的。另外，多元醇组分经常包含在储存条件下在水相中不稳定的颜料和其他添加剂、例如铝粉。这些颜料和添加剂可能与水反应，从而限制水基涂料 的发展和不利地影响涂料的性能。专利技术概述本专利技术提供了水基聚氨酯涂料组合物，其在一种实施方案中包含基本上无水的基 础组分、活化剂和水。所述基本上无水的基础组分包括多元醇树脂，所述活化剂包括异氰酸 酯。异氰酸酯组分与多元醇组分的组合是刚好足够亲水的以被分散在水相中并且形成稳定 的分散体用于耐水性。如果所述组分过于亲水，则固化的涂层的耐水性将会过高而且不适 合于高性能涂料应用。所述基本上无水的基础组分至少包含亲水性多元醇树脂，其可以是任何亲水性多 元醇树脂。非限制性实例包括亲水性聚酯多元醇、亲水性聚醚多元醇、亲水性聚氨酯多元 醇、亲水性醇酸树脂多元醇、亲水性己内酯类多元醇、和亲水性丙烯酸类多元醇。按照另一 实施方案，所述基本上无水的基础组分包括疏水性和亲水性多元醇树脂的混合物。在该实 施方案中，所述亲水性多元醇树脂可以在所述基础组分中以至少约10wt%的量存在。所述活化剂可以是任何合适的异氰酸酯。例如，在一种实施方案中，所述活化剂至 少包含疏水性异氰酸酯组分。在另一实施方案中，所述活化剂包含疏水性和亲水性异氰酸 酯组分的混合物。当使用疏水性和亲水性异氰酸酯组分的混合物时，疏水性异氰酸酯组分 以至少约30wt%的量存在。本专利技术的涂料组合物在某些实施方案中是三组分体系，其中所述基本上无水的基 础组分、活化剂和水被分别储存并且直至施涂前不久才合并。由于所述多元醇基础组分被 储存在基本上无水的环境中，多元醇树脂不会水解，由此延长贮存稳定性和提高涂料质量。 为了产生上述涂料组合物，首先将多元醇基础组分与活化剂组分混合。在彻底混合所述基 础组分和活化剂组分之后加入水以促进这两种组分的反应。基础组分和活化剂组分的彻底 混合改善了固化和成膜作用，并且赋予与溶剂基聚氨酯涂料组合物相当的性能特性。尽管水稀释所述组合物，但是其主要目的在于分散基础组分的多元醇和活化剂的 异氰酸酯以促进这些组分的反应。在混合基础组分、异氰酸酯和水之后，可以添加另外的稀 释剂以调节涂料的粘度从而使得容易施涂成为可能。该另外的稀释剂可以是溶剂或更多的 水，尽管使用溶剂的话，期望仅至多使用在其下所述涂料组合物中的VOC含量保持低水平 的溶剂量，即VOC含量在一种实施方案中低于约100g/L，在另一实施方案中低于约70g/L， 以及在另一实施方案中低于约50g/L。为了使所述涂料组合物中的VOC含量进一步最小化， 可以将水用作所述稀释剂。根据本专利技术某些实施方案的水基涂料组合物显示出远优于先前的水基组合物并 且与它们的溶剂基对应物相当的性能特性。另外，本专利技术水基涂料组合物的某些实施方案 具有显著减少的VOC并且可以被手动混合，从而消除了对高剪切混合的需求。专利技术详述提供了例如可用于航空、航天、汽车、工业和建筑应用的水基聚氨酯涂料组合物。 所述组合物具有低VOC并且显示与溶剂基聚氨酯涂料组合物相当的性能特性。在一种实施 方案中，水基聚氨酯涂料组合物是包括基本上无水的基础组分、活化剂和水的三组分体系。 所述基本上无水的基础组分包括一种或多种多元醇树脂，和所述活化剂组分包括一种或多 种异氰酸酯。在一种实施方案中，所述一种或多种多元醇树脂是基本上无水的，但是在可供5选择的实施方案中，所述一种或多种多元醇树脂是完全无水的。本文使用的术语“基本上无 水”是指所述基础组分中的成分不被分散在水中。术语“三组分体系”是本领域已知的并且 指在施涂之前基础组分和活化剂的分别储存。所述混合物的三组分直到施涂之前不久才被口井O所述涂料的基本上无水的基础组分至少包含亲水性多元醇树脂。然而在可供选 择的实施方案中，所述基本上无水的基础组分包含亲水性多元醇树脂的混合物或者亲水性 和疏水性多元醇树脂的混合物。当基本上无水的基础组分包含亲水性和疏水性多元醇树 脂的混合物时，亲水性多元醇树脂基于该基础组分的总重量可以以至少约10衬％的量存在 于基础组分中。例如，在一种实施方案中，所述亲水性多元醇树脂的存在量基于该基础组分 的总重量为约10-80wt%，所述疏水性多元醇树脂的存在量基于该基础组分的总重量为约 20-90wt%。在一种实施方案中，所述亲水性多元醇包含使得该多元醇树脂可水分散的亲水性 基团。这类亲水性多元醇是本领域公知的，所述亲水性基团可以是水分散性离子基团或水 分散性非离子基团。该水分散性离子基团可以是阴离子基团、非离子基团、或阴离子基团与 非离子基团的组合。在有些情况下也可以使用阳离子基团。合适的水分散性阴离子基团的 非限制性实例包括羧基、膦酸基、磺酸基、及其组合。合适的水分散性非离子基团的非限制 本文档来自技高网...

【技术保护点】
水基涂料组合物，其包含：至少包含亲水性多元醇树脂的基本上无水的基础组分；至少包含疏水性多异氰酸酯的活化剂组分；和水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-23 11/876,986水基涂料组合物，其包含至少包含亲水性多元醇树脂的基本上无水的基础组分；至少包含疏水性多异氰酸酯的活化剂组分；和水。2.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约100g/L的挥发 性有机组分。3.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约70g/L的挥发 性有机组分。4.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约50g/L的挥发 性有机组分。5.权利要求1的水基涂料组合物，其进一步包含稀释剂。6.权利要求5的水基涂料组合物，其中所述稀释剂为水。7.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分进一步包含疏水性 多元醇树脂。8.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分基于该基本上无水 的基础组分的总重量包含至少约10wt%的所述亲水性多元醇树脂。9.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述亲水性多元醇树脂在所述基本上无水的基 础组分中的存在量基于该基本上无水基础组分的总重量为约10-80wt%，所述疏水性多元 醇树脂在所述基本上无水的基础组分中的存在量基于该基本上无水的基础组分的总重量 为约 20-90wt%。10.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述亲水性多元醇树脂包含每克试样约 20-120mg KOH的OH值和每克试样约10_90mg KOH的酸值。11.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述亲水性多元醇树脂选自聚酯、聚醚、聚氨 酯、己内酯类、醇酸树脂、丙烯酸类多元醇、以及它们的组合。12.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述疏水性多元醇树脂包含每克试样约 50-300mg KOH的OH值和每克试样约0_5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：S阿布拉米，唐广粮，
申请(专利权)人：PRC迪索托国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]