[发明专利]环脲与多官能醛的反应产物

说明书

发明领域

本发明涉及环脲与多官能醛的反应产物，及其制造方法。本发明还涉及包含所述反应产物的涂料组合物，和使用所述涂料组合物在基底上提供涂层的方法。

发明背景

工业涂料用来防止基材表面遭受由光、湿度、磨损、大气氧及其它化学品的作用造成的劣化，并赋予所需外观，例如颜色、光泽和表面结构。在很多情况下，这些涂料基于对基材显示良好粘附并形成无缺陷例如孔隙或砂眼的膜的有机聚合物。成膜(也称为干燥)是所施涂的涂料组合物向固态的转变。固体膜可以由溶液通过除去溶剂形成或由分散体通过除去分散剂形成，或由熔体通过冷却形成。在这种情况下，并且如果没有化学反应发生，则这称为“物理干燥”。在所谓的化学干燥中，化学反应在成膜期间发生，得到交联大分子。这种交联可以由低分子量分子、低聚物或大分子以它们自己之间的化学反应，例如加成或缩合反应所引起，或由辐射诱导或热诱导的聚合所引起，或由所添加的多官能化分子(所谓的交联剂)的作用所引起，该多官能化分子与聚合物(一般称为粘结剂树脂)的官能团反应。

与具有含活性氢的反应性基团，例如羟基和羧基的粘结剂树脂结合使用的一类众所周知的交联剂是所谓的氨基树脂，即醛(通常为甲醛)和有机氨基化合物，例如三嗪，尤其优选三聚氰胺和脲或这些的衍生物的羟基官能的加合物，该加合物的羟基通常用诸如甲醇，和正丁醇或异丁醇之类的低级醇至少部分醚化。这些交联剂受困于尤其在固化或交联反应期间释放甲醛的缺点。甲醛的排放是环境上非所需的。此外，为了充当交联剂，这些氨基树脂需要通常至少80℃的温度。加热到此种高温既费时又耗能。

在PCT申请案W02009/073836A1中，公开了制备基于环脲与具有至少两个醛基的多官能醛的反应产物的交联剂的制备方法，它可用于包括含活性氢的树脂，例如羟基官能的醇酸树脂，丙烯酸类树脂，聚氨酯或环氧树脂的涂料组合物中，且所述涂料组合物可采用这种交联剂甚至在环境温度下固化。用其制备的涂层对溶剂显示出良好的稳定性，且不易于泛黄。这一方法利用多步反应顺序，其中在第一步中，将醛组分与醇混合，并在酸性条件下反应，从而导致半缩醛及缩醛形成，然后在第二步中，将该混合物与可预形成或在原位形成的环脲反应。取决于在第一步中的反应时间，反应条件及储存时间，该半缩醛和缩醛可经历寡聚、歧化和缩合反应，从而导致形成个别化合物（诸如单体、二聚及三聚乙二醛的单缩醛及二缩醛、乙醛酸的酯以及乙醇酸酯）的混合物。参见S.Mahajani与M.M.Sharma于Organic Process Research and Development,1997，No.1，第97至105页；和J.M.Kliegman与R.K.Barnes于J.Org.Chem.，Vol.38(1973),No.3，第556页之后。已发现该混合物的组成难以控制。

在美国专利4，284，758A中也公开了基于环脲与乙二醛的反应产物的交联剂，所述专利揭示了乙二醛与环脲的醚化缩合物作为纺织品织物的交联剂。其中所述的反应产物通过使亚乙基脲（2-四氢咪唑酮）与乙二醛反应，然后用甲醇或其它醇醚化该加合物而制成。虽然未醚化的加合物在储存一周后已胶凝，但该醚化的加合物在48℃下储存10周后显示出粘度提高约4.6倍。这些醚化的加合物用于提高纺织品材料的抗性和稳定性。所公开的这一技术的局限之一是，使用高级醇(例如丁醇）醚化会造成不均匀性，且造成形成如WO2009/073836A1的对照例2(与本申请的实施例3相同）中所注意到的乳液块体。根据美国专利4,284,758制成的产物的特征在于醚化程度低，即，低于根据在该反应中存在的乙二醛量计的理论值的50%至60%。进一步如WO2009/073836A1中所述，已发现虽然包含羟基和羧基官能的粘合剂的涂料组合物可采用根据美国专利4,284，758制成的产物固化，但这些涂层的外观与性能不符合要求。

因此，本发明的目的是提供环脲和每一分子具有至少两个醛基的多官能醛的这种加合物，它可用作具有羟基和/或酸官能度的涂料组合物的交联剂，不具有以上提及的缺点。

发明概述

通过提供环脲U与多官能醛A的至少部分醚化的反应产物UA而实现该目的。