專利名稱：雙組分水基聚氨酯涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣泛地涉及到降低溶劑含量的雙組分聚氨酯水分散體。更具體地，該發(fā)明涉及含有低粘度聚異氰酸酯的雙組分聚氨酯水分散體，它可以在室溫下固化，或者，如果需要亦可以在更高溫度下固化。由此制備的涂料比之于傳統(tǒng)的聚氨酯水分散體有更高的硬度、更好的光澤及耐溶劑性。
許多年來，用單組分或雙組分溶劑基聚氨酯組合物來制造高品質(zhì)涂料已為人們所熟知。然而，由于對(duì)涂料使用過程中所發(fā)散出的揮發(fā)性有機(jī)化合物的允許量有愈加嚴(yán)格的規(guī)定，近年來水基聚氨酯變得非常重要。
單組分聚氨酯水分散體是廣為人知的，且用于制造各種有用的聚氨酯產(chǎn)品，包括，例如涂料、粘合劑、密封膠等。這種分散體的典型制備方法是將一種可分散于水的、異氰酸酯封端基的聚氨酯預(yù)聚物與一種含有活潑氫的擴(kuò)鏈劑一起分散于水介質(zhì)中。
用于制備這些單組分分散體的預(yù)聚物基本上通常是線型的，也就是說是雙官能度的，且其典型的制備方法是將過量的二異氰酸酯與一種含有聚二醇的與異氰酸酯能反應(yīng)的組分在一種活性化合物存在下進(jìn)行反應(yīng)，這種活性化合物含有離子的或非離子的親水基團(tuán)或部位，例如二醇。
雖然單組分水基聚氨酯分散體相對(duì)于相當(dāng)?shù)娜軇┗苛辖M合物來說已經(jīng)減少了有機(jī)溶劑的含量，但是對(duì)許多用途來說，它們沒有顯示出與溶劑基涂料組合物涂層類似的性能，特別是其光澤性、硬度以及耐溶劑性。這一差異主要原因是使用單組分水基體系成膜的過程中缺少化學(xué)交聯(lián)。
溶劑基雙組分聚氨酯組合物通過使用多官能度的如那些含有異氰脲酸酯基團(tuán)的聚異氰酸酯來實(shí)現(xiàn)所欲的化學(xué)交聯(lián)。多官能度的聚異氰酸酯具有高的粘度并且性質(zhì)上是疏水性的。它們不能分散在水分散體中，因此不適用于水基聚氨酯組合物。
早先使用親水性聚異氰酸酯來實(shí)現(xiàn)雙組分聚氨酯水分散體交聯(lián)的研究已有報(bào)導(dǎo)，例如，美國專利5200489和5252696中所介紹的。這些專利中公開了一種可分散于水中的聚異氰酸酯的制備方法，它使用一種內(nèi)乳化劑，可以用來制備雙組分聚氨酯組合物。然而，該內(nèi)乳化劑使由聚異氰酸酯得到的涂料對(duì)水敏感?，F(xiàn)有技術(shù)中使用可分散于水的聚異氰酸酯制備的雙組分水基聚氨酯涂料組合物的缺點(diǎn)尤其突出的是比本來的預(yù)期較短的存儲(chǔ)期、較高的異氰酸酯交聯(lián)劑的需要量和較差的光澤(如果共溶劑的量沒有增加)。
因此，在聚氨酯涂料工業(yè)中需要無溶劑和少溶劑、水基聚氨酯涂料組合物，比之于溶劑基聚氨酯組合物，它可以使涂料具有良好的物理性能，高光澤性和耐溶劑性的特點(diǎn)。
一方面，本發(fā)明涉及一種雙組分聚氨酯水基涂料，它可以在25℃時(shí)(或根據(jù)需要在更高的溫度下)固化成有更高的硬度、更好的光澤度以及耐溶劑的涂層，所說的涂料組合物包含(Ⅰ)可分散于聚合物樹脂水分散體中的平均官能度至少是2.0的聚異氰酸酯，它包括(A)25％至95％重量的聚異氰酸酯加合物，選自由3,3,5-三甲基亞已基二異氰酸酯，2-甲基亞已基二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，1,4-四亞甲基二異氰酸酯，1,6-亞己基二異氰酸酯以及它們的混合物的環(huán)二聚物或脲基甲酸酯組成的化合物組，以及(B)5％至75％重量的其它聚異氰酸酯加合物，選自由3,3,5-三甲基亞己基二異氰酸酯，2-甲基亞已基二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，1,4-四亞甲基二異氰酸酯，1,6-亞己基二異氰酸酯以及它們的混合物的環(huán)三聚物或縮二脲組成的組合物，以及(C)0％至30％(優(yōu)選0％至20％)重量的對(duì)異氰酸酯呈惰性的有機(jī)溶劑，以及(Ⅱ)一種能分散于水的羥基數(shù)在10-450之間(優(yōu)選28-350之間)的對(duì)異氰酸酯呈活性的端羥基聚合物樹脂，但是，若組分(B)為基本上由環(huán)三聚的異佛爾酮二異氰酸酯所組成，則加入至少占該涂料組合物重量10％的組分(C)。
另一方面，本發(fā)明涉及制備上述涂料組合物的方法，并涉及涂有由該涂料組合物制備的涂料的基材。該方法包括將所說的雙組分聚氨酯水基涂料組合物的組分(Ⅰ)和組分(Ⅱ)混合以提供一種混合物，并將該混合物混和好以提供一種混合的涂料組合物。將該混合好的涂料組合物涂布到基材上就制備出涂有涂料的基材。
通過閱讀如下的本發(fā)明詳細(xì)的描述，這些和其它方面都將變得更加清楚明白。
現(xiàn)在，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明，一個(gè)選定的組中可分散于水的聚異氰酸酯加合物的組合便能夠制備無溶劑的(或非常少溶劑的)具有良好物理特性的雙組分涂料組合物。這些物理性能可以與以前只有用高溶劑的雙組分聚氨酯涂料組合物才能獲得的物理性能相比美。再者，發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明制造的基材上的涂層，其耐擦傷性大大超過鉛筆鉛的硬度。因?yàn)榉胖糜谑覝叵峦繉由系膭澓蹪u趨于消失，所以該涂層顯示出自行修復(fù)的特性。這樣，經(jīng)過一個(gè)短時(shí)期之后，就不再能看到由鉛筆鉛劃傷造成的涂層上的劃痕了。這些奇特的耐擦傷性和自行修復(fù)特性將在外涂層及透明涂層應(yīng)用方面例如用于汽車涂層上提供商業(yè)上的利益。
制備本發(fā)明的涂料組合物，適宜的聚異氰酸酯加合物如上所述。環(huán)二聚的聚異氰酸酯包含urtedione部分，它們通常被稱為“二聚物”，而環(huán)三聚的聚異氰酸酯包含并氰脲酸酯部分，它們通常被稱作為“三聚物”。本發(fā)明中所使用的脲基甲酸酯可以適宜地由醇與選定的聚異氰酸酯反應(yīng)以形成氨基甲酸酯中間體，然后進(jìn)一步與再添加的聚異氰酸酯反應(yīng)以形成所需的脲基甲酸酯。制備脲基甲酸酯的工藝己經(jīng)公開，例如，在美國專利5461135和5124427中介紹的。
另外，其他的聚異氰酸酯加合物亦適用于本發(fā)明的涂料組合物。適合于補(bǔ)加的聚異氰酸酯加合物包括以分子式R(NCO)2所代表的有機(jī)二異氰酸酯所制備的異氰脲酸酯、脲基甲酸酯、uretidione或縮二脲，其中R代表分子量是24-2100，優(yōu)選56-1000的有機(jī)基團(tuán)。按照本發(fā)明優(yōu)選的二異氰酸酯是那些由上式代表的二異氰酸酯，其中R代表有4-25個(gè)碳原子的二價(jià)脂肪烴基，代表有4-20個(gè)碳原子的二價(jià)環(huán)脂肪烴基，或代表有6至20個(gè)碳原子的二價(jià)芳脂烴基。特別適合于本方法的有機(jī)二異氰酸酯的實(shí)例包括1,4-四亞甲基二異氰酸酯、1,6-亞已基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基-1,6-亞己基二異氰酸酯、1,10-亞癸基二異氰酸酯、1,12-亞十二烷基二異氰酸酯、環(huán)己基-1,3-二異氰酸酯、環(huán)己基-1,4-二異氰酸酯、1-異氰?；?2-異氰酰甲基環(huán)戊烷、異佛爾酮二異氰酸酯、雙-(4-異氰酰環(huán)己基)-甲烷、1,3和/或1,4-雙(異氰酰甲基)-環(huán)己烷、雙(4-異氰?；?3-甲基-環(huán)己基)-甲烷、α,α,α’,α’-四甲基-1,3和/或1,4-二甲苯二異氰酸酯、1-異氰?；?1-甲基-4(3)-異氰酰甲基環(huán)已烷、2,4-和/或2,6-六氫化甲代亞苯基二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)已基甲烷二異氰酸酯、間-和對(duì)-四甲基二甲苯二異氰酸酯、對(duì)二甲苯二異氰酸酯、1,4-亞苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、5-亞萘基二異氰酸酯等，也可以使用聚異氰酸酯的混合物，亦可以是通過引入氨基甲酸乙酯、脲基甲酸酯、尿素、縮二脲、碳化二亞胺、uretonimine或異氰脲酸酯側(cè)基改性的聚異氰酸酯。
任意地用于本發(fā)明的涂料組合物中的有機(jī)溶劑是不含有與異氰酸酯有反應(yīng)性的基團(tuán)的適宜的溶劑。適宜的溶劑的實(shí)例有丙酮、甲基戊基酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸正丁酯、二亞丙基甘醇二甲醚、亞丙基甘醇甲基乙基乙酸酯、亞丙基甘醇甲基醚、和其他類似的與水相容的溶劑。也可以使用這些溶劑的混合物。
用于本發(fā)明的涂料組合物的可分散于水的與異氰酸酯反應(yīng)的端羥基聚合物樹脂適宜地具有的羥基數(shù)在10至450之間。優(yōu)選地，該羥基數(shù)在28至350之間。端羥基聚合物由分子式R1(OH)n直觀地表示，其中R1代表(a)一種聚酯，或(b)一種聚醚，或(c)一種聚氨酯，或(d)一種聚丙烯酸酯，或(e)一種氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯共聚物，或它們的混合物，其分子量在200至8000之間，優(yōu)選地在230至6000之間。在式中由n代表的端羥基聚合物的官能度在1.8和8之間，優(yōu)選地在2和6之間。
按照本發(fā)明的可分散于水的端羥基聚合物樹脂也有1％至20％重量，優(yōu)選地在2％至10％之間的非離子和/或離子的親水基團(tuán)，適宜的非離子基團(tuán)是有3到30個(gè)氧乙烯重復(fù)單元的聚氧化乙烯。適宜的離子基團(tuán)是羧基、磺酸基、硫酸酯和季胺基團(tuán)。
聚酯的具體實(shí)例是一種或多種多元羧酸如飽和脂肪羧酸和/或芳香族羧酸，與一種或多種多羥基醇的反應(yīng)產(chǎn)物。脂肪酸的實(shí)例是草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、癸二酸、異癸二酸和壬二酸。芳香酸的實(shí)例是苯二甲酸、間苯二酸、對(duì)苯二酸以及它們的酸酐。多羥基醇的實(shí)例是1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二甘醇、三甘醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,4-戊二醇、1,6-己二醇、1,5-已二醇、1,4-己二醇、1,3-己二醇、2,3-己二醇、2,4-己二醇、2,5-己二醇、3,4-己二醇、1,7-庚二醇、1,6-庚二醇、1,5-庚二醇、1,4-庚二醇、1,3-庚二醇、2,3-庚二醇、2,4-庚二醇、2,5-庚二醇、新戊二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、1,4-環(huán)己基二甲醇、三羥甲基丙烷和丙三醇。按照本發(fā)明的聚脂，其分子量范圍在150至8000之間，優(yōu)選在450至4000之間。它們的官能度在1.5至8之間，優(yōu)選地在1.8至4之間。
聚醚的具體實(shí)例是含有活性氫原子的初始化合物與氧化烯烴反應(yīng)得到的聚合物，其中氧化烯烴例如環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷、氧化苯乙烯、四氫呋喃、3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷或這些氧化烯烴的混合物。也可以包括一定比例的環(huán)氧乙烷。包含至少一個(gè)活性氫原子的適宜的初始化合物包括前面給出的適合于制備多羥基聚酯的多元醇，此外，還包括水、甲醇、乙醇、1,2,6-已三醇、1,2,4-丁三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、甘露糖醇、山梨醇、甲基苷、蔗糖、苯酚、異壬基苯酚、間苯二酚、氫醌、和1,1,1-或1,1,2-三羥基苯基乙烷。按照本發(fā)明的聚醚，其分子量在150至8000之間，優(yōu)選地在200至6000之間。它們的官能度在1.5至8之間，優(yōu)選在1.8至4之間。
聚氨酯的具體實(shí)例是二異氰酸酯與多元醇的反應(yīng)產(chǎn)物。適合于本發(fā)明的二異氰酸酯是由分子式R(NCO)2表示的有機(jī)二異氰酸酯，其中R代表分子量24至2100，優(yōu)選為56至1000的有機(jī)基團(tuán)。按照本發(fā)明優(yōu)選的二異氰酸酯是那些由上述分子式表示的二異氰酸酯，其中R代表有4至25個(gè)碳原子的二價(jià)脂肪烴基，有4至20個(gè)碳原子的二價(jià)環(huán)脂肪族烴基，或有6至20個(gè)碳原子的芳脂族烴基。特別適合于該方法的有機(jī)二異氰酸酯的實(shí)例包括亞乙基二異氰酸酯、1,4-四亞甲基二異氰酸酯、1,6-亞已基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基-1,6-亞己基二異氰酸酯、1,10-亞癸基二異氰酸酯、1,12-亞十二烷基二異氰酸酯、環(huán)己基-1,3-二異氰酸酯、環(huán)己基-1,4-二異氰酸酯、1-異氰?；?2-異氰酰甲基環(huán)戊烷、異佛爾酮二異氰酸酯、雙-(4-異氰酰環(huán)己基)-甲烷、1,3和/或1,4-雙(異氰酰甲基)-環(huán)己烷、雙(4-異氰?；?3-甲基-環(huán)己基)-甲烷、α,α,α’,α’-四甲基-1,3和/或1,4-二甲苯二異氰酸酯、1-異氰酰基-1-甲基-4(3)-異氰酰甲基環(huán)已烷、2,4-和/或2,6-六氫化甲代亞苯基二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)已基甲烷二異氰酸酯、間-和對(duì)-四甲基二甲苯二異氰酸酯、對(duì)二甲苯二異氰酸酯、1,4-亞苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、5-亞萘基二異氰酸酯等。適合的多元醇包括那些在聚酯和聚醚中所討論者，以及端羥基聚內(nèi)酯和端羥基聚碳酸酯。
適合的端羥基聚內(nèi)酯是戊內(nèi)酯或ε-已內(nèi)酯的聚合產(chǎn)物，其分子量在400至6000之間，優(yōu)選在650至3000之間。
適合的端羥基聚碳酸酯是由前面列出的用于制備多羥基聚酯的多元醇與碳酰氯、二芳基碳酸酯如二苯基碳酸酯、或環(huán)狀碳酸酯如碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯反應(yīng)得到的反應(yīng)產(chǎn)物。由上述聚酯、聚內(nèi)酯或聚醚的低分子量齊聚物與碳酰氯、二芳基碳酸酯或環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)得到的聚酯碳酸酯或聚醚碳酸酯也是適用的。適用于本發(fā)明的端羥基聚碳酸酯的分子量在250至8000之間，優(yōu)選地在650至3000之間。
含羥基的聚丙烯酸酯的具體例子是一種或多種不飽和羥基丙烯酸單體(例如甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥丙酯、2-羥基丙烯酸酯)、不飽和丙烯酸酰胺單體(例如丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺)、不飽和羧酸單體(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸)、不飽和酸酐單體(例如衣康酸酐、馬來酸酐)、不飽和縮水甘油基單體(例如丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯)、丙烯酸酯單體(例如丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯)、甲基丙烯酸酯單體(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正十二烷基酯、甲基丙烯酸異丁酯)、馬來酯單體(例如馬來酸二丁酯、馬來酸二乙酯)、富馬酯單體(富馬酸二丁酯、富馬酸二乙酯)、苯乙烯和它的衍生物(例如α-甲基苯乙烯、β-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、對(duì)溴苯乙烯)、腈(例如丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈)等。
氨基甲酸酯-丙烯酸酯共聚物的具體例子是根據(jù)在組分(c)中的討論制備的共聚物，只是作為多元醇的組分(d)占2至50重量百分。
按照本發(fā)明的雙組分涂料組合物可如此制備將聚異氰酸酯，組分(Ⅰ)，混合到對(duì)異氰酸酯有活性的端羥基聚合物，組分(Ⅱ)，的水溶液和/或水分散體中。在室溫下無需高能的簡(jiǎn)單攪拌或搖動(dòng)即可適當(dāng)?shù)鼗旌洗藘山M分。選擇聚異氰酸酯的量以使得基于組分(Ⅰ)的異氰酸酯基和組分(Ⅱ)的羥基的NCO/OH的當(dāng)量比約為1至5，優(yōu)選為1.2至2.0。按照本發(fā)明制備的混合物具有良好的儲(chǔ)存期和兩小時(shí)以上的噴涂粘度。
在聚異氰酸酯組分(Ⅰ)混合到對(duì)異氰酸酯有活性的組分(Ⅱ)中之前，典型的用于涂料生產(chǎn)技術(shù)中的助劑和添加劑可以加入到對(duì)異氰酸酯有活性的組分(Ⅱ)中。助劑和添加劑包括防泡劑、勻涂劑、顏料、固體顏料分散助劑、表面活性劑等。
按照本發(fā)明這樣制得的雙組分涂料組合物實(shí)際上適合于在目前所用基材上作為任何一種含溶劑的、無溶劑的或其他水基漆和涂料體系的用途。這些用途的實(shí)例包括在金屬表面上上漆和上涂料，在塑料表面上上漆和上涂料，木材與木質(zhì)材料例如刨花板、纖維板和紙張上上漆和上涂料或密封，礦物材料表面例如石灰和/或水泥建筑材料和混凝土上上漆和上涂料或密封，以及含瀝青路面上上漆和上涂料。它們也適用于不同材料的粘接，其中兩個(gè)表面的物質(zhì)可以相同或不同。
按照本發(fā)明的水基涂料組合物可以用本行業(yè)中已知的任何一種工藝技術(shù)施涂于基材上，例如噴涂、滾涂、刷涂等等。它們也可以含有顏料、勻涂劑、催化劑以及本行業(yè)中所知的其他助劑。
本發(fā)明通過下述實(shí)例來進(jìn)一步說明，但不限于這些例子，實(shí)例中所有的份數(shù)和百分比除非另有指明都是以重量計(jì)。
實(shí)例1＿含有HDI二聚物外加HDI三聚物的帶溶劑涂料的制備步驟1低粘度HDI二聚物/HDI三聚物異氰酸酯交聯(lián)劑的制備通過共混(a)100份低粘度亞已基二異氰酸酯(HDI)二聚物；(b)100份HDI三聚物；(c)35.29份二亞丙基甘醇二甲醚(市場(chǎng)上可買到的是PROGLYDE DMM,Dow化學(xué)公司的產(chǎn)品)來制備HDI二聚物/HDI三聚物異氰酸酯交聯(lián)劑。這些物料在室溫下攪拌30分鐘。
步驟2聚氨酯離聚物和聚氨酯樹脂的水分散體的制備在一個(gè)適當(dāng)尺寸的反應(yīng)器即三頸圓底燒瓶上，裝上一個(gè)攪拌器，一個(gè)溫度控制器，一個(gè)冷凝器，一個(gè)氮?dú)馇逑雌鳎尤胍韵挛宸N配料(1)110.92份聚酯多元醇(OH當(dāng)量=270.75)；(2)45.48份異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)單體；(3)13.60份二羥甲基丙酸(DMPA)；(4)30.00份N-甲基吡咯烷酮(NMP)；及(5)0.10份T-12二月桂酸二丁錫(dibutlytin dilaurate)催化劑。
將這一反應(yīng)混合物加熱到80℃，維持該溫度直到紅外測(cè)試不再出現(xiàn)NCO的峰。稱量185份該離聚物，放入800ml一次性的燒杯中，放置待用以便按照下面方法制備分散體。
為了中和離聚物中的羧基，將8.78份二甲基乙醇胺(DMEA)與199.76份自來水一起加入到250ml的一次性燒杯中。這一混合物用一個(gè)小匙手工攪拌成溶液。用一臺(tái)裝有hi-vis混合頭的PremierMill分散器溫和攪拌該離聚物。在該離聚物中加入上述水/胺溶液，并分散成所需的離聚物的水分散體。
步驟3雙組分(2K)聚氨酯-HDI二聚物/HDI三聚物涂料的制備和測(cè)試首先將下列配料加入到一個(gè)8盎司玻璃瓶中進(jìn)行雙組分組合物的交聯(lián)18.17份異氰酸酯交聯(lián)劑(從本實(shí)例步驟1中得到)；66.23份離聚物分散體(從本實(shí)例步驟2中得到)；0.80份OSi Specialities,Inc.的SILWET L-7604(10％水溶液)；0.80份OSi Specialities,Inc.的SILWET L-7605(10％水溶液)；12.53份二亞丙基甘醇二甲基醚(Dow化學(xué)公司的PROGLYDE DMM)；以及12.40份水。對(duì)所得到的涂料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，結(jié)果列于下面表1中。
在測(cè)試涂料外觀、機(jī)械性能和耐化學(xué)性之前，將涂布好的試驗(yàn)樣條在室溫及環(huán)境濕度條件下固化兩周。按照ASTM D3363-92a標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定鉛筆硬度。按照ASTM D522-92標(biāo)準(zhǔn)用BYK-Gardner,Inc公司的八分之一寸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行錐形心軸彎曲試驗(yàn)。按照ASTM D2794-92標(biāo)準(zhǔn)用BYK-Gardner,Inc公司的可變高度沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)來測(cè)定直接的和反面的沖擊值。用BYK-Gardner公司的TRZ微光多角度光澤計(jì)測(cè)定光澤度。按照ASTM D3359-92a標(biāo)準(zhǔn)用BYK-Gardner公司的交叉閘門切刀(cross-hatch cutter)測(cè)定交叉閘門粘接性。按照ASTM D1308-87標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定耐化學(xué)性。
表1物理性質(zhì) 結(jié)果 化學(xué)性質(zhì) 結(jié)果厚度(mils) 2.85 抗化學(xué)性(10％水溶液[1/2小時(shí)測(cè)試])心軸彎曲(1/4”)通過20°微光 84.95 乙酸 通過60°微光 92.30 氫氧化鈉 通過沖擊(直接) +160 氫氯酸 通過沖擊(反面) +160交叉閘門 通過 抗溶劑性(在2”表面皿下1/2小時(shí)測(cè)試)最大鉛筆硬度 ＞9H*甲苯 通過MEK Rub(100轉(zhuǎn)) 通過 甲乙酮 通過*在2B-9H鉛筆硬度試驗(yàn)中、涂料均可提供耐擦傷性。
實(shí)例2含有HDI二聚物外加HDI三聚物的無溶劑涂料組合物的制備步驟1 100％固體HDI二聚物/HDI三聚物異氰酸酯交聯(lián)劑的制備在一個(gè)適當(dāng)尺寸的反應(yīng)器即三頸圓底燒瓶上，裝上攪拌和一個(gè)氮?dú)馇逑雌鳎尤胍韵聝煞N配料(1)35.00份低粘度亞已基二異氰酸酯(HDI)二聚物；(2)35.00份HDI三聚物。這些物料在室溫下攪拌30分鐘。
步驟2涂料組合物的制備按照如上面實(shí)例1中提出的方法進(jìn)行交聯(lián)，所用的配料量如下18.40份異氰酸酯交聯(lián)劑(見實(shí)例1，步驟1)；66.23份分散體(見實(shí)例1，步驟2)；0.80份SILWET L-7604(10％水溶液)；0.80份SILWETL-7605(10％水溶液)；12.53份二亞丙基甘醇二甲醚(如PROGLYDEDMM)；及12.40份水，于是得到的所需的涂料組合物，其物理和化學(xué)性能列于表2。
表2物理性質(zhì) 結(jié)果 化學(xué)性質(zhì) 結(jié)果厚度(mils) 2.85 抗化學(xué)性(10％水溶液[1/2小時(shí)測(cè)試])
心軸彎曲(1/4”)通過20°微光85.0 乙酸通過60°微光81.5 氫氧化鈉通過沖擊(直接) +160 氫氯酸 通過沖擊(反面) +160交叉閘門通過 抗溶劑性(在2”表面皿下1/2小時(shí)測(cè)試)最大鉛筆硬度＞9H*甲苯通過MEK Rub(100轉(zhuǎn)) 通過 甲乙酮 通過*在2B-9H鉛筆硬度試驗(yàn)中，涂料均可提供耐擦傷性。
實(shí)例3含有脲基甲酸酯外加HDI三聚物的無溶劑涂料組合物的制備步驟1 HDI三聚物/脲基甲酸酯異氰酸酯交聯(lián)劑的制備用實(shí)例1，步驟1中的方法制備下面的三聚物/脲基甲酸酯交聯(lián)劑，但不含溶劑HDI三聚物 35.00份脲基甲酸酯35.00份步驟2涂料組合物的制備按照如上面實(shí)例1中提出的方法進(jìn)行交聯(lián)，所用配料的量為18.86份異氰酸酯交聯(lián)劑(見實(shí)例1，步驟1)；66.23份分散體(見實(shí)例1，步驟2)；0.80份SILWET L-7604(10％水溶液);0.80份SILWETL-7605(10％水溶液)；12.53份二亞丙基甘醇二甲基醚(如PROGLYDEDMM)；及12.40份水，則制成所需的涂料組合物。
實(shí)例4含有脲基甲酸酯外加IPDI三聚物的涂料的制備步驟1 IPDI三聚物/脲基甲酸酯異氰酸酯交聯(lián)劑的制備用實(shí)例1，步驟1中的方法制備下面的三聚物/脲基甲酸酯交聯(lián)劑IPDI三聚物 35.00份脲基甲酸酯 35.00份DMM 17.50份步驟2涂料組合物的制備按照如上面實(shí)例1中提出的方法進(jìn)行交聯(lián)，所用配料的量為22.88份異氰酸酯交聯(lián)劑(見實(shí)例1，步驟1)；66.23份分散體(見實(shí)例1，步驟2)；0.80份SILWET L-7604(10％水溶液)；0.80份SILWETL-7605(10％水溶液)；12.53份二亞丙基甘醇二甲基醚(如PROGLYDEDMM)；及，12.40份水，則可制成所需的涂料組合物。
盡管本發(fā)明已經(jīng)以它的具體的實(shí)施例作參考來加以討論了，諸多的改變、改進(jìn)和變異顯然也都是可以的，而且它們都不偏離此處所公開的本發(fā)明的概念，因而，包含所有在后附權(quán)利要求的精神及廣泛范圍之內(nèi)的這些改變、改進(jìn)和變異。
權(quán)利要求
1．一種雙組分聚氨酯水基涂料組合物，它可以固化成有更高的硬度、更好的光澤以及耐溶劑的涂層，該涂料組合物特征為(Ⅰ)可分散于聚合物樹脂水分散體中的平均官能度至少是2.0的聚異氰酸酯，它包括(A)25％至95％重量的聚異氰酸酯加合物，選自由3,3,5-三甲基亞已基二異氰酸酯，2-甲基亞已基二異氫酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，1,4-四亞甲基二異氰酸酯，1,6-亞己基二異氰酸酯以及它們的混合物的環(huán)二聚物或脲基甲酸酯組成的化合物組，以及(B)5％至75％重量的其它聚異氰酸酯加合物，選自由3,3,5-三甲基亞己基二異氰酸酯，2-甲基亞已基二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，1,4-四亞甲基二異氰酸酯，1,6-亞己基二異氰酸酯以及它們的混合物的環(huán)三聚物或縮二脲組成的組合物，以及(C)0％至30％重量的對(duì)異氰酸酯呈惰性的有機(jī)溶劑，以及(Ⅱ)一種能分散于水的羥基數(shù)在10-450之間(優(yōu)選28-350之間)的對(duì)異氰酸酯呈活性的端羥基聚合物樹脂，若組分(B)為基本上由環(huán)三聚的異佛爾酮二異氰酸酯所組成，則加入至少占該涂料組合物重量10％的組分(C)。
2．一種雙組分聚氨酯水基涂料組合物，它可以固化成有更高的硬度、更好的光澤以及耐溶劑的涂層，該涂料組合物特征為(Ⅰ)可分散于聚合物樹脂水分散體中的平均官能度至少是2.0的聚異氰酸酯，它包括(A)25％至95％重量的聚異氰酸酯加合物，選自由環(huán)二聚的1,4-四亞甲基二異氰酸酯、環(huán)二聚的1,6-亞已基二異氰酸酯、1,4-四亞甲基二異氰酸酯脲基甲酸酯、1,6-亞已基二異氰酸酯脲基甲酸酯以及它們的混合物組成的化合物組，以及(B)5％至75％重量的其它聚異氰酸酯加合物，選自由環(huán)三聚亞已基二異氰酸酯、亞已基二異氰酸酯縮二脲、環(huán)三聚異佛爾酮二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯縮二脲以及它們的混合物組成的化合物組，以及(C)0％至30％重量的對(duì)異氰酸酯呈惰性的有機(jī)溶劑，以及(Ⅱ)一種能分散于水的羥基數(shù)在10-450之間的對(duì)異氰酸酯呈活性的端羥基聚合物樹脂，若組分(B)為基本上由環(huán)三聚的異佛爾酮二異氰酸酯所組成，則加入至少占該涂料組合物重量10％的組分(C)。
3．權(quán)利要求1的組合物，其特征為組分(A)所說的聚異氰酸酯加合物是可由亞已基二異氰酸酯制備而得的uretidione或脲基甲酸酯，或它們的混合物。
4．權(quán)利要求3的組合物，其特征為脂肪族二異氰酸酯是1,4-四亞甲基二異氰酸酯、1,6-亞已基二異氰酸酯或它們的混合物。
5．權(quán)利要求3的組合物，其特征為其加合物具有平均的異氰酸酯含量為16-25、優(yōu)選18-23。
6．權(quán)利要求1的組合物，其特征為聚異氰酸酯還含有從可由式R(NCO)2表示的、有機(jī)二異氰酸酯制備的異氰脲酸酯、脲基甲酸酯、uretidione或縮二脲，此處R表示有4至25個(gè)碳原子的二價(jià)的脂肪族烴基、有4至25個(gè)碳原子的二價(jià)的環(huán)脂烴基或有6至20個(gè)碳原子二價(jià)的芳脂族烴基。
7．權(quán)利要求5的組合物，其特征為該二異氰酸酯選自2,2,4-三甲基-1,6-亞已基二異氰酸酯、4,4’-二異氰酰基二環(huán)已基甲烷、3,3,5-三甲基亞已基二異氰酸酯、2-甲基亞已基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和它們的混合物。
8．一種涂上涂料的制品，由將權(quán)利要求1的涂料組合物涂在一種基材上而制得。
9．權(quán)利要求1的組合物，其特征為該有機(jī)溶劑選自丙酮、甲戊酮、甲乙酮、甲異丁酮、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸正丁酯、二亞丙基甘醇二甲醚、亞丙基甘醇甲基乙基乙酸酯、亞丙基甘醇甲醚、二甲苯等以及它們的混合物。
10．權(quán)利要求1的組合物，其特征為端羥基水分散性的聚合物樹脂選自以式R1(OH)n所代表的樹脂，式中R1代表選自聚酯、聚醚、聚氨酯、聚丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯共聚物以及它們的混合物的部位。
11．權(quán)利要求9的組合物，其特征為端羥基水分散性的聚合物樹脂的分子量為150-8000。
12．權(quán)利要求10的組合物，其特征為端羥基水分散性的聚合物樹脂的分子量為650-5000。
13．權(quán)利要求10的組合物，其特征為端羥基水分散性的聚合物樹脂的官能度為1.8-8。
14．權(quán)利要求10的組合物，其特征為端羥基水分散性的聚合物樹脂的官能度為2-6。
15．權(quán)利要求10的組合物，其特征為其R1是聚氨基甲酸酯。
16．權(quán)利要求10的組合物，其特征為其R1是氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯共聚物。
17．制備涂料組合物的方法，其特征為將權(quán)利要求1的雙組分水基聚氨酯涂料組合物的組分(Ⅰ)和組分(Ⅱ)相接觸而得一個(gè)混合物，并混勻該混合物。
全文摘要
公開了一種含水的雙組分聚氨酯涂料組合物,該組合物可以在25℃時(shí)固化成有更高的硬度,更好的光澤且耐溶劑的涂層。該涂料組合物包含端羥基的、水分散的聚合物樹脂和可以分散在聚合物樹脂水分散體中的聚異氰酸酯,其平均官能度至少是2.0。
文檔編號(hào)C08L75/04GK1230971SQ97196951
公開日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1997年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月30日
發(fā)明者R·S·布拉克維爾, A·T·陳, J·M·奧康納 申請(qǐng)人:阿科化學(xué)技術(shù)公司