[发明专利]含有作为羟基特戊酸新戊二醇单酯的酯的低VOC成膜助剂的水性涂料组合物

说明书

发明领域

本发明涉及水性涂料组合物，特别涉及包含胶乳乳液聚合物和作为羟基特戊酸新戊二醇单酯的酯的低VOC成膜助剂的涂料组合物。

发明背景

成功的水性丙烯酸（或胶乳乳液）涂料组合物必须提供与传统的溶剂型涂料相当的性能，同时满足日益严格的VOC（挥发性有机化合物）排放法规。涂料领域中已知的是，可以通过在胶乳乳液中引入聚结剂来促进胶乳膜的形成。这些聚结剂（或成膜助剂）通过降低该胶乳聚合物的最低成膜温度（MFFT）来促进单个胶乳粒子聚集在一起以便由此在给定的温度下形成连续膜。因而，如全文中所用的那样，本发明的成膜助剂降低了采用它们的涂料组合物的最低成膜温度，如下文中进一步描述地。

传统的成膜助剂描述为短效成膜助剂，因为它们趋向于随时间推移从涂料膜中逸出。结果，在某些司法管辖区，此类成膜助剂作为VOC或挥发性有机化合物而受到管制。因此需要能够满足施加于涂料工业的VOC法规的非短效成膜助剂。

此外，近年来，同样由于环境意识，对可再生生物基材料的关注与日俱增。因此本发明的目的是提供可用于低VOC排放的涂料组合物并可以由生物基材料制成的成膜助剂。

美国专利号7,524,896公开了包含羟基特戊酸新戊二醇单酯的酯和新戊二醇酯的增塑剂组合物。该增塑剂组合物据称提供了具有优异的热损失性质、抗渗移性和增塑效力，以及抗张强度和伸长率的聚氯乙烯树脂。

在本领域仍然需要与本领域中教导的那些涂料组合物相比具有降低的VOC含量并表现出令人满意的聚结活性的胶乳涂料组合物。

发明概述

在一方面，本发明涉及水性涂料组合物，其包含：（a）胶乳乳液聚合物；和（b）作为羟基特戊酸新戊二醇单酯（下文称为HPHP）的酯的成膜助剂。

在另一方面，本发明涉及水性涂料组合物，其包含胶乳乳液聚合物；和式（I）所代表的作为成膜助剂的羟基特戊酸新戊二醇单酯的二酯：

其中R¹和R²各自独立地为C1-C11烷基。

在再一方面，本发明涉及水性涂料组合物，其中所述二酯是羟基特戊酸新戊二醇单酯与一种或多种C2-C12单官能羧酸或其衍生物的反应产物。该二酯可以例如由一种或多种C2-C12单官能羧酸制成，所述C2-C12单官能羧酸是例如乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、乙酰丙酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、4-乙酰基丁酸、4-氧代己酸、6-氧代庚酸、7-氧代辛酸、苯甲酸、壬酸、癸酸或十二烷酸中的一种或多种。在另一方面，该二酯可以是羟基特戊酸新戊二醇单酯与一种或多种C4-C8单官能羧酸或其衍生物的反应产物。

在再一方面，所述一种或多种C4-C8单官能羧酸包括以下的一种或多种：丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、乙酰丙酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、4-乙酰基丁酸、4-氧代己酸、6-氧代庚酸、7-氧代辛酸或苯甲酸。在再一方面，该二酯是羟基特戊酸新戊二醇单酯与一种或多种C5-C6单官能羧酸或其衍生物的反应产物。在另一方面，该二酯是可以羟基特戊酸新戊二醇单酯与乙酰丙酸、己酸或它们的混合物的反应产物。

在一个方面，以该胶乳聚合物（a）的固体计，该羟基特戊酸新戊二醇单酯的二酯的存在量可以为大约1%至大约20重量%，或者在各种情形中以（a）中的胶乳聚合物的固体计为1%至15重量%或1%至10重量%。

在又一方面，该二酯可以是羟基特戊酸新戊二醇单酯与乙酰丙酸、己酸或它们的混合物的反应产物，并且以（a）中的胶乳聚合物的固体计，该二酯的存在量可以为大约1%至大约15重量%。

在再一方面，本发明的水性涂料组合物可以进一步包含一种或多种羟基特戊酸新戊二醇单酯的单酯。

本发明的其它方面如下文进一步描述和要求保护的那样。

发明详述

在一个方面，本发明涉及水性涂料组合物，其包含一种或多种作为成膜助剂的羟基特戊酸新戊二醇单酯（HPHP）的酯，并且尤其是HPHP二酯，或单酯与二酯的混合物。更特别地，本发明涉及包含羟基特戊酸新戊二醇单酯与一种或多种单官能羧酸或其衍生物的反应产物的成膜助剂。如下文进一步描述的那样，本发明的成膜助剂仅略微挥发，并因此能够提供环境友好的水性涂料组合物。

在本发明的一种实施方案中，由此提供了水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含（a）胶乳乳液聚合物，和（b）作为成膜助剂的羟基特戊酸新戊二醇单酯的二酯。该二酯能够降低该胶乳聚合物的最低成膜温度，并且所得水性涂料组合物基本不含由（a）和（b）混合产生的固体颗粒物质。