[发明专利]含纤维素的漆体系

说明书

本发明涉及含未经化学改性的纤维素的漆体系以及纤维素/蜡组合在漆中用于改进沉降行为和再分散行为和用于显著改进的耐刮性和触感的用途。

引言：

根据DINEN971-1，漆通常应理解为具有某些性质组的涂料物质。根据该标准，作为呈液体、浆料形式或粉末形式的涂料物质，漆具有实现具有装饰性、保护性以及任选的特殊工业性质的视觉遮盖涂层的功能。在所提及的体系中，漆可根据成膜剂的类型分类(醇酸树脂漆、丙烯酸酯树脂漆、硝酸纤维素漆、环氧树脂漆、聚氨酯树脂漆等)。根据上述标准，粘结剂定义为干燥和/或固化涂层的不含颜料且不含填料的部分。因此，粘结剂由成膜剂和添加剂的非挥发性部分构成。未干燥和/或未固化的漆体系通常由成膜剂如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、纤维素衍生物、丙烯酸酯树脂等和任选的其它组分如溶剂、添加剂、填料和颜料组成。无溶剂的体系通常例如以水基作为分散体漆形式使用，或者完全不含溶剂，因为成膜剂已呈液体形式(例如液体单体)。此外，向漆体系添加添加剂以调节期望的应用性质。因此，例如添加微粉蜡以赋予涂漆表面以改进的耐刮性、消光、抗抛光性和抗金属划伤性(例如参见Fette，Seifen，Anstrichmittel87，第5期，第214-216页(1985))。类似的漆表面有效防护通过添加某些有机硅实现，其类似于蜡通过降低干燥漆的滑动摩擦系数，由此减少所谓的阻塞(英文“blocking”)且由此改进耐刮性(参见Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第5版，第A18卷，第4.3节，Paints&Coatings，Weinheim，1991，第466页)。耐刮性尤其对经历机械负荷的那些漆体系和漆层而言是重要的，例如在地板或家具的情况下，例如书桌、餐桌等，或者在各种日常应用的物品情况下，例如玩具。然而，特别是在地板的情况下，除耐刮性之外，可靠踩踏且因此降低滑倒风险也起着重要的作用—换言之，提高滑动摩擦系数。在日常应用物品和家具表面的情况下，通常期望令人愉悦的触感。与可通过测量定量的滑动摩擦和耐刮性相比，触感仅可定性测量。作为触摸的量度，使用诸如如下的术语，“柔软”(柔软触感)、天鹅绒状、光滑、粗糙、坚硬等。“柔软触感/感觉”效果通过添加某些蜡或有机硅，或者直接通过非常柔软的聚氨酯粘结剂而在普通漆体系中实现。在此，柔软至天鹅绒状的触感通常与所需的耐刮性直接矛盾。此外，特别是在涂漆的木材表面情况下，人造的不自然触感通常导致用户主观调低评级。相反，要求涂漆表面的触感对应于天然木材的触感。

市场上持续需要具有柔软和自然感觉，连同长期应用耐久性的涂漆表面，这通常通过改进耐刮性获得。难以在一种漆体系中协调这两种性质。

迄今为止，在漆中使用纤维素的限于纤维素衍生物。其理由是纤维素完全不溶于所有常规有机溶剂中，特别是完全不溶于水中。因此，迄今为止，仅将纤维素衍生物用于漆中(参见BASFHandbuch，Lackiertechnik，Vincentz-Verlag，2002，Rohstoffe章节，第45页)。尤其是，硝酸纤维素和纤维素酯已被大量描述为漆体系中的添加物以及成膜剂。例如纤维素可用有机和无机酸以不同酯化程度改性成硝酸纤维素以及乙酸、丙酸和丁酸酯。纤维素与有机酸的酯和硝酸纤维素的不同之处尤其在于改进的光稳定性和降低的可燃性。此外，纤维素酯的特征在于相对硝酸纤维素改进的热稳定性和低温稳定性，然而代价是与其它树脂和有机溶剂的相容性较差。该缺点可在一定程度上通过使用混合酯补偿。

纤维素基填料通常以甲基或乙基醚的形式使用以调节液体漆体系的流变性质。相反，未经化学改性的纤维素在漆中的应用则知之甚少。例如，WO2011/075837中描述了用于漆应用的纳米晶体纤维素和硅烷化的纳米晶体纤维素。纳米晶体纤维素(NCC)由纯化纤维素获得，而纯化纤维素通过酸性水解和随后在例如超声处理下分散而获得。由此解体成单独的原纤维的纤维素纤维具有5-70nm的直径和至多250nm的长度。然而，除了消光效果和降低表面疏水性质之外，还观察到使用纳米晶体纤维素所导致的所使用的聚氨酯漆的耐刮性的降低。该效果仅可通过使用硅烷化的且因此经化学改性的纳米晶体纤维素而补偿或者过度补偿。

WO2010/043397提及使用超细纤维素作为涂料的添加剂。该纤维素在此同样为具有20nm至15μm直径的极细纤维素颗粒。使用超细纤维素导致涂覆表面部分的消光效应和提高的耐刮性。