[发明专利]含有聚氨酯和乙烯基聚合物的水性涂料组合物

说明书

本发明涉及一种含有至少两种不同的具有一定成膜性质的聚合物的水性涂料组合物，制造这种组合物的方法以及由其得到的涂层。

本领域已知采用乙烯基聚合物或聚氨酯的水性聚合物分散体作为用于制造涂层的水性组合物的基料，其中乙烯基聚合物或聚氨酯为所述涂料提供粘合剂材料。

还已知将乙烯基聚合物和聚氨酯组合用在水性聚合物分散体中，从而进一步改良所得涂层的性质，由此每种类型的聚合物(乙烯基聚合物或聚氨酯)的存在与独自使用另一种类型的聚合物相比将改善涂层的某些性质。

US 5817735描述了一种含有聚氨酯和聚丙烯酸酯的底漆组合物，其中，聚氨酯组分具有在20至50℃范围内的玻璃态转变温度(Tg)，丙烯酸酯组分具有在10至90℃的Tg。US 6384131公开一种含聚氨酯分散体和水可稀释性树脂(诸如聚丙烯酸酯)的组合物，其用在低VOC的底涂层/透明涂层涂料中，其目的为实现低VOC水平。

US 6437036和US 6342558描述了一种热固性水性底漆，其包含聚氨酯聚合物、丙烯酸聚合物和交联组分。聚氨酯的Tg应当低于0℃，聚丙烯酸酯的Tg比聚氨酯的Tg高至少20℃。其目的在于获得耐砂轮磨损(stone chipping)并且具有非常低VOC的配方。

GB 2362387公开了一种多相丙烯酸酯和聚氨酯的混合物以实现良好的硬度性质，所述多相聚丙烯酸酯由Tg＞20℃的丙烯酸酯和Tg＜20℃的丙烯酸酯构成。

WO 05/23947公开了一种含有聚氨酯和聚合物分散体的水性组合物，其具有高于环境温度的最低成膜温度。

US 5547710公开了一种聚氨酯和具有25℃至100℃的Tg并且具有环氧基团和环氧基团反应性基团的聚合产物。

US 6566438描述了一种具有高膜硬度的聚氨酯/聚合物杂化物。

US 5137961描述了不含表面活性剂的水性聚合物分散体，其包含阴离子水分散性聚氨酯和乙烯基聚合物，其中：聚氨酯与乙烯基聚合物的重量比为80∶20至30∶70。

US 6787596公开了一种不含溶剂的聚氨酯聚合物杂化分散体，其具有高固含量的聚合物，可通过聚氨酯基分散体的多阶制备以及随后的杂化分散体的制备来得到。

EP 0666275公开了一种用于制备用于膜层压板粘合剂的聚氨酯/丙烯酸聚合物分散体的方法，优选地，其在不含有机溶剂的条件下制备。

WO 99/16805描述了一种水性聚合物分散体，其包含重量比在30/70至5/95范围内的水分散性聚氨酯和乙烯基(优选丙烯酸)聚合物。

现有组合物的问题在于，它们不能使所得涂层同时具有坚韧性和柔性，因为预期这两种性质通常彼此起相反作用。

通常，薄膜获得硬度会以降低薄膜的弹性性质为代价。令人惊讶地，我们现在已经发现，在水性组合物中聚氨酯和乙烯基聚合物的特定组合可以导致出乎意料的良好性质，例如如下性质的非常有利的平衡：1)坚韧性(诸如耐冲击性)；2)柔性(诸如断裂生长率和弹性)；以及3)获得不发粘的涂层，这种平衡具体在组合物被着色的情况下仍得以保持。设计这样的涂料是一项困难的任务，因为预期上述三种性质彼此起相反作用，例如坚韧的涂层通常具有非常低的弹性。

当颜料添加到透明的涂料组合物中时，出现特殊问题。在这种情况下，通常涂层的硬度提高了，但是涂层的弹性通常将会下降，这使得涂层不适用于柔性基材。

由本发明的组合物得到的涂层的性质取决于对于特定类型的具有较低异氰酸酯基(NCO)/异氰酸酯反应性基团(例如OH)比值的聚氨酯的选择以及该聚氨酯在整个水性组合物中的含量，以及与柔软(低Tg)乙烯基聚合物的组合，其中，聚氨酯与乙烯基聚合物的比值使得聚氨酯的含量相对于乙烯基聚合物的含量过量。利用上述特定参数设计的涂料组合物具有优异的断裂伸长率(不论其被用作经着色的涂层还是仅作为透明的不含颜料的涂层)、非常良好的硬度和耐冲击性，并且使所得薄膜的发粘性大大减少，优选得到一种不发粘的薄膜。

根据本发明，提供了一种水性涂料组合物，其包含：

(i)50至95wt％的聚氨酯，所述聚氨酯通过(a)异氰酸酯封端的预聚物和(b)活泼氢扩链化合物的反应得到，所述异氰酸酯封端的预聚物由包含如下的组分的反应得到：

(1)10至40wt％的至少一种多异氰酸酯，其中的至少50wt％为至少一种脂族多异氰酸酯；

(2)0至10wt％的至少一种异氰酸酯反应性化合物，其具有在50至500g/mol范围内的重均分子量，包含离子性或潜在离子性水分散基团；