[发明专利]含脲二酮基团的水性组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成，(A)至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，其不包含化学键合的亲水化基团；(B)至少一种聚丙烯酸酯共聚物；(C)任选的溶剂；和(D)任选的助剂和添加剂；其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO‑反应性基团的摩尔比为3.0:0.5至0.5:3.0,并且其中A和B作为物理混合物存在。此外，本发明涉及使用本发明的含脲二酮基团的水性组合物制备聚氨酯层的方法，由该方法获得的聚氨酯层，和用所述聚氨酯层涂覆或粘合的基材。

本发明涉及含脲二酮基团的水性组合物，其包含或由以下组分组成

(A) 至少一种基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族多异氰酸酯的含脲二酮基团的固化剂，其不包含化学键合的亲水化基团；

(B) 至少一种聚丙烯酸酯共聚物；

(C) 任选的溶剂；和

(D) 任选的助剂和添加剂；

其中如此计量组分(A)和(B)的量比，使得固化剂(A)的作为脲二酮存在的NCO基团与聚丙烯酸酯共聚物(B)的NCO-反应性基团的摩尔比为3:0.5至0.5:3，并且其中A和B作为物理混合物存在。

此外，本发明涉及使用本发明的含脲二酮基团的水性组合物制备聚氨酯层的方法，由该方法获得的聚氨酯层，和用所述聚氨酯层涂覆或粘合的基材。

近年来，由于对施加漆时释放的溶剂的排放准则越来越严格，因此水性的漆和涂层剂的重要性急剧提高。尽管对于许多应用领域而言，现在已经具有水性漆体系，但就溶剂耐受性和化学品耐受性或者弹性和机械负荷而言，它们经常不能达到常规的含溶剂的漆的高品质水平。特别是，迄今为止，尚未知晓充分满足实践中的高要求的可由水相加工的聚氨酯基涂层剂。此论断既适用于DE 4001783A1，其致力于特殊的阴离子改性的脂族多异氰酸酯，也适用于DE 2456469A1、DE 2814815A1、EP 0012348A1和EP 0424697A1的体系，它们描述了基于封闭型多异氰酸酯和有机多羟基化合物的水性单组分烤漆粘合剂。

近年来，已经实现了对基于封闭型多异氰酸酯的单组分烤漆粘合剂的进一步改进，例如记载在EP 0576952A中。

上述的相应于现有技术的基于封闭型多异氰酸酯的单组分烤漆粘合剂具有的缺点是，即使它们基本上不含溶剂，在烘烤这种漆粘合剂时，各自的封端剂被释放，这又导致排放。因此，长期以来市场上存在对于开发水性、无排放的单组分烤漆粘合剂的需求。不缺乏对于制备这种基于没有解离物（Abspalter）的、含脲二酮的多异氰酸酯的烤漆粘合剂的尝试。

根据EP 1687354A1，可以通过将固体脲二酮化合物与熔融的水分散性树脂合并，如果需要的话，将水分散性树脂盐化，并将该树脂混合物分散在水中，来制备含脲二酮的水性分散体涂料。该熔融的水分散性树脂可以具有对脲二酮化合物具有反应性的官能团，或者该涂料组合物可以包含另一种水分散性树脂，该水分散性树脂具有对脲二酮化合物具有反应性的官能团。然而，在实施例中，使用了环氧树脂。通常已知，环氧漆在大多数性能上劣于聚氨酯漆。根据EP 1687354A1，为制备这些分散体涂料还需要使用另外的乳化剂，这进一步损害了该分散体涂料的漆性能。此外，EP 1687354A1中描述的制备方法与对于脲二酮基团而言非常高的热负荷相关联，这在实践中最有可能导致脲二酮基团的损失。此外，EP1687354A1中描述的分散体在制备后立即直接施用。EP 1687354A1中缺乏关于这些分散体的稳定性的信息。

US 2015232609A1公开了可分散在水中的含脲二酮的亲水性多异氰酸酯，其可通过带有脲二酮基团的预聚物与含有可离子化基团的乳化剂的反应得到，其中该可离子化基团在室温下在水中的pKa值 8或pKb 8。这种含脲二酮的反应产物在室温下显示出8周的改进的储存稳定性，但是这对于工业中的实际应用而言仍然是不够的，在工业中经常必须要考虑到长途运输。