[发明专利]用于水基乳液的低VOC聚结的官能化聚合物组合物

说明书

本发明描述了一种涂料组合物，其在具有低VOC或无VOC的组合物中具有良好的成膜性和粘连性。本发明的涂料组合物包括官能化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯聚合物，其允许更好的成膜和颗粒聚结，同时保持低VOC或无VOC水平。在一个方面，该涂料组合物包括官能化聚合物，该官能化聚合物具有较高玻璃化转变温度(Tg)以有助于实现良好的抗粘连性，但具有低的最低成膜温度(MFFT)以实现良好的颗粒聚结和成膜，同时基本上不含共溶剂、聚结助剂和/或增塑剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月18日提交的美国临时申请62/659,317的权益。

技术领域

本申请总体上涉及用氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体官能化的水基或胶乳乳液，以改善具有较低总体最低成膜温度的较高玻璃化转变温度聚合物的聚结。

背景技术

水基涂料和油漆通常被认为不如所谓的溶剂基体系，所述溶剂基体系包括有机溶剂而不是水。溶剂基涂料和油漆的优越性主要归功于所形成的膜的质量。溶剂基体系中的聚合物溶解在有机溶剂中，因此在溶剂蒸发时趋于产生均匀的膜。另一方面，水基涂料和油漆通常包括水中的聚合物颗粒，其倾向于经历聚结步骤以形成膜。在许多情况下，如果没有共溶剂、增塑剂或聚结剂帮助软化胶乳颗粒以使它们能够熔化并形成连续的膜，则这种聚结是不完全。然而，在某些情况下，添加的溶剂、增塑剂或聚结剂可能降低膜性能和/或促成增加的涂料的挥发性有机化合物(“VOC”)。通常希望使涂料和油漆中的VOC含量最小化。

在一些应用中需要包括具有较高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物体系的涂料和油漆，因为它们倾向于提供更好的硬度、耐化学性、干燥时间和抗粘连性，从而显示较高Tg的聚合物的一些期望的益处。然而，较高Tg的聚合物通常需要有机溶剂或大量的共溶剂，以充分形成良好的膜。或者，将涂层和膜加热到Tg以上往往有助于形成良好的膜，但这种方法通常是不方便的，并且通常不是消费涂料和油漆工业中的选择。因此，当将水基涂料掺入低VOC配方中时，水基涂料通常限于使用较低Tg、较软的聚合物。

水基涂料、尤其是低VOC水基涂料中的较低Tg聚合物在一些情况下能够导致涂料的低抗粘连性。粘连是例如两个涂漆表面之间、油漆和另一个表面(例如挡风雨条)之间、或者门和门侧柱的涂漆表面之间的不良粘附。当窗户或门打开时，油漆可能会粘在自身或挡风雨条上，并可留下基材的秃块。水基涂料和油漆、尤其是低VOC水基涂料和油漆通常包括如上所述的低Tg聚合物，其能够产生具有低的抗粘连性的膜。因此，涂料和油漆制造商在开发设计用于高抗粘连性的产品时经常面临两难选择—要么配制有机溶剂基组合物，缺点是VOC较高，要么如果需要水基配方，则包括共溶剂、增塑剂或聚结助剂，其增强成膜效果，但与具有低VOC、水基配方的需求背道而驰。

发明内容

本公开描述了一种用于改善水基乳液的聚结的低VOC胶乳涂料组合物。在一个方面，低VOC胶乳涂料组合物包括由包括乙酸乙烯酯单体、(甲基)丙烯酸烷基酯单体、苯乙烯类单体或其组合中的一种或多种的单体和氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体获得的聚合物。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体提供每个氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体约4％至约15％的空间上可用的氢键合位点。通过差示扫描量热法测得的聚合物的玻璃化转变温度为约17℃或更高，同时最低成膜温度为约12℃或更低。低VOC胶乳涂料组合物还包括水，并且低VOC胶乳涂料组合物基本上不含共溶剂、增塑剂、聚结助剂及其混合物。

前一段落的低VOC胶乳涂料组合物还可以与其他实施方案或方法中的一个或多个任选特征组合。例如，低VOC胶乳涂料组合物可进一步包括其中提供每个氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体约2％至约9％的空间上可用的氢键位点的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体，并且所述氢键位点从氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体的末端间隔1至4个碳原子；和/或其中涂料组合物在干燥时在约12℃或更低的最低成膜温度下形成均匀的膜，并且基本上不含共溶剂、增塑剂、聚结助剂及其混合物，至少部分是由于包括其中的聚合物颗粒之间的酰胺氮与羰基氧的氢键合的聚结的聚合物网络；和/或其中氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯单体具有下式