[发明专利]溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种溶剂基双组分(2K)聚氨酯涂料。本发明还涉及该双组分(2K)聚氨酯涂料组合物作为尤其是用于木质基材的保护涂层的用途。

发明背景

双组分(2K)溶剂基聚氨酯涂料体系已成为耐候涂层的工业标准。这些涂料体系可兼具优异的耐化学和耐物理破坏性能以及高光泽水平和长期保持光泽、颜色和机械性能。这些涂料体系通常使用以下组分配制：a)第一组分，其包含高分子量高官能度多元醇、需要的话组合有颜料、添加剂和其他多活性氢化合物；和b)第二组分，其包含低粘度高官能度的液体多异氰酸酯交联剂。

近来的环境立法对不同涂料体系所允许的挥发性有机化合物(VOC)的量设置了限度。因此，公认需要复配2K聚氨酯涂料组合物以减少总有机溶剂需求。

本领域所发现的降低该VOC水平的一种策略是使用具有降低的溶剂需求的低分子量(低粘度)多元醇。然而，当将例如低分子量羟基丙烯酸或封闭体系如唑烷引入聚氨酯涂料体系中时，不可避免地要在所得低VOC涂料的物理性能和/或反应性混合物的处理之间进行权衡：许多这些低VOC聚氨酯涂料贮存期短、耐溶剂性差、挠性差、对催化剂水平极其敏感以及影响固化性能。此外，所述配制剂通常需要多元醇与多异氰酸酯的不具吸引力的混合比率。

本领域所发现的另一策略是用水部分代替涂料组合物中的有机溶剂。已知尽管脂族多异氰酸酯在某种程度上的确与水反应而形成CO₂和脲基，然而该反应明显比形成聚氨酯网络的异氰酸酯基与多元醇羟基的反应慢。还由于水快速离开干燥的聚氨酯膜，这限制NCO-水反应的影响。然而，由于NCO-水反应，水不能经由多异氰酸酯组分引入涂料体系中，而是必须添加至稳定的多元醇分散体中。此外，为了限制并发反应NCO-水反应并促进异氰酸酯/多元醇反应途径，需要有效地将多异氰酸酯分散进多元醇相中。此时，配制者所面临的技术问题是寻找能促进该乳化步骤的化学组分。

在该问题的一个解决方案中，提供具有用于聚氨酯形成反应的羟基官能团和用于水分散性的酸基团的多元醇。

美国专利5,389,718和5,563,207尤其提出了一种第二种解决方案，借此通过使多异氰酸酯与亲水性聚醚部分反应而对其进行改性。以此方式使多异氰酸酯具有亲水性提供了具有改善的与共反应剂的相容性的可乳化交联剂，然而将多异氰酸酯掺入涂料中通常可赋予其不可接受的水敏感性。

第三种解决方案已使用疏水性聚异氰酸酯—如N3600(Bayer AG)—其具有低粘度且在高剪切下在乳化剂如邻苯二甲酸酯存在下与多元醇组分混合。使用高剪切显然是耗能的。此外，乳化剂的添加意味着某些配制剂空间被有机化合物占据。

发明描述

本发明人已认识到符合VOC规定的涂料，更特别地是符合VOC规定的2K聚氨酯涂料的配制可通过选择与水组合作为多元醇组分的分散介质的溶剂而进行。

根据本发明的第一方面，提供溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物，其包含：作为第一组分的分散体，所述分散体包含羟基官能的丙烯酸酯基料、选自2-丙氧基乙醇和2-丁氧基乙醇的至少一种化合物的第一溶剂、以所述组合物重量计为5-50%，优选10-50%的水，和任选至少一种其他有机溶剂；以及作为第二组分的至少一种具有异氰酸酯基的交联剂。

在2-丙氧基乙醇和/或2-丁氧基乙醇的存在下，可使用比通常存在于多元醇分散体中的有机溶剂所用体积更高的水以形成稳定2K聚氨酯涂料组合物。不受限于理论，2-丙氧基乙醇和/或2-丁氧基乙醇具有与水的高溶混性：当多异氰酸酯混入—通常处于其自身的有机载体溶液中—多元醇分散体中时，发生的分布可使多异氰酸酯均匀分布于该分散体中。同时，多异氰酸酯与多元醇之间发生有效反应，这使当涂料溶剂蒸发时，可由溶液固化的未反应多异氰酸酯的量最小化。

已获得其特征在于受限相分离的特别稳定的双组分聚氨酯涂料，其中所述组合物以该组合物重量计包含10-50重量%水和/或10-40%所述第一溶剂。

所述涂料组合物可具有高固含量。此外，所述涂料组合物和所得涂层兼具高反应性与良好的贮存期、良好的耐溶剂性、耐水性和耐环境影响以及良好的光学性质和机械性能。

根据本发明的第二方面，提供一种涂覆木材、金属、玻璃、塑料、矿物质或纺织品基材的方法，其包括将上述涂料组合物施加至基材上并在0-130°C的温度下使所述涂料固化。该方法尤其用于木质基材。

定义