[发明专利]用于改善水性聚合物膜特性的低VOC多功能添加剂

说明书

低VOC多功能添加剂共混物除了聚结之外，还对水性涂料或其他水性聚合物成膜组合物提供除其他特性外，提高的硬度、硬度发展、抗刮擦性、抗结块性、抗沾污性、湿附着性和抗腐蚀(闪锈)性，并且由已知的低挥发性聚结剂结合某些高挥发性组分构成，这些组分中的一些不是已知的，迄今也没有用作聚结剂。已发现本发明的共混物协同作用以提供水性聚合物配制品的聚结和特性的出乎意料改善，同时仍向配制品提供低VOC含量。本发明还涉及通过使用本发明的低VOC多功能添加剂共混物来改善水性聚合物体系的特性和将有机酸掺入水性涂料以增强除了其他特性外的抗闪锈性的方法。

技术领域

本发明涉及用于水性聚合物成膜组合物的低挥发性有机化合物(VOC)多功能添加剂，其除了提供聚结功能之外，还提供由其形成的膜的改善特性，包括硬度、抗刮擦性、抗结块性和抗闪锈性(除其他特性外)。本发明还涉及通过使用本发明的多功能添加剂共混物来提高和改善水性聚合物成膜组合物(包括但不限于涂料)的硬度和抗刮擦性(除其他特性外)的方法。共混物包含传统的低挥发性聚结剂结合高挥发性组分(其中的一些是未知的且先前也没有用作聚结剂)。已经发现高挥发性组分与传统低挥发性组分的某些组合协同地起作用以改善水性聚合物膜的特性，同时大大降低VOC含量。本发明还涉及使用本发明的低VOC多功能添加剂共混物改善水性涂料特性的方法。

背景技术

各种涂料应用可能需要良好的表面硬度作为由涂料形成的膜的关键特征。涂料硬度是工具零件的耐磨涂料和耐磨堆焊、以及隔热和防水涂料的重要特性。除本领域技术人员已知的其他原因外，水性涂料的硬度发展对于抗结块性和沾污、防止磨损、抗压痕和抗刮擦、以及改善阻隔特性是关键的。抗刮擦性也是涂料中高度期望的，特别是对于需要频繁洗涤的经涂覆的表面。一些本发明的共混物使得如本文描述的一些涂料体系的抗刮擦性得到极大改善。

用于提高硬度的许多方法是已知的。作为一个实例，可以通过使用各种填料，如矿物添加剂、黏土和其他增稠剂来提高涂料的硬度。一些聚合物组合物包括“高固体”含量，也被认为有助于提高硬度。可以选择具有一定硬度或粒度的粘合剂。涂料的特性还可以通过使用粘合剂共混物或改变粘合剂内某些单体的存在来改变。改变涂料的厚度也可以导致改善的硬度。改善硬度连同其他特性的其他方法包括使用核壳、阶段式组成或在组合物中包含交联基团。还其他方法在本领域中是已知的。虽然这些改善硬度和其他特性的方法已经取得了成功，但在一定程度上，持续努力开发方法和添加剂，以进一步改善特性，并且对涂料提供附加的功能。

除了硬度和改善的抗刮擦性之外，一些涂料和其他水性聚合物组合物还需要抗腐蚀性。通过举例的方式，由于涂料的性质是水性体系，因此尤其乳胶直接到金属(direct-to-metal)涂料的防腐、特别是抗闪锈性是有必要的。当施用于金属表面时，水性涂料配制品具有离子电解质、水和氧气，所有这些都是发生腐蚀所需的。这可能导致在金属表面上形成闪锈。已知有机酸和有机盐(如苯甲酸和苯甲酸钠)通过吸附到金属离子上并且防止溶解到水性环境中通过阳极保护提供腐蚀保护。通常，这些有机酸和有机盐在整个配制过程中分开添加；然而，由于苯甲酸的低水溶性，因此将苯甲酸掺入水性聚合物体系可能具有挑战性。

在持续努力改善涂料的特性的同时，消费者和环境监管机构继续推动降低涂料中挥发性有机化合物(“VOC”)的含量。VOC是含碳化合物，其容易气化或蒸发到空气中，在空气中可能与其他元素或化合物发生反应。VOC在油漆和涂料工业中在包含VOC的产品的制造和使用中是特别关注的。在油漆和涂料的制造中使用VOC可能在某些情况下导致工厂空气质量差并且工人暴露于有害化学品。类似地，经常暴露于有害VOC蒸气的含有VOC的油漆和涂料的油漆工和其他使用者可能遭受健康问题。暴露于VOC的人可能遭受许多健康问题，包括但不限于几种类型的头痛、癌症、脑功能受损、肾和肝功能异常、呼吸困难和其他健康问题。