[发明专利]聚氨基甲酸乙酯基水包水多色涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨基甲酸乙酯基水包水多色涂料乳液，通过涂料辊柱、漆刷或喷雾装置而可使该涂料乳液形成表面涂层。

多色涂料是一种组合物，当将其涂于表面并干燥后，形成一涂覆层，该层具有这样的特点：其具有分散的、不连续的而且可明显分辨的斑点。已经披露了多种水包水多色涂料（见，例如Sellars等的美国专利3，950，283;Grasko的美国专利3，852，076以及Zola的美国专利4，376，654）而且具有商业意义，特别是考虑到政府越来越关注有关限制性法规的建立，该法规将限制涂料在应用过程中以及随后的空气干燥过程中向环境中散发有机挥发物的量。例如加利福尼亚州、新泽西州以及纽约州已经实行了限制涂料的有机挥发物排放量的法规，据报道，其他许多州也将实行类似的法规。

由于种种原因，很难制备出可商业化的水包水多色涂料。其中之一是，为了使得到的涂层具有商业与可接受的特性，此类涂料中的含有分散相的不连续的颜料体必需含有较高浓度的水溶性成膜聚合物。另一个问题是，当涂料涂覆和干燥后，该聚合物应具有高度的水不溶性;否则的话，涂覆和干燥后的涂料将几乎没有或根本没有耐水性。另一个问题是制备和使用分散相组合物，该组合物可形成不连续的颜料体，该颜料体在商业用涂料的连续相中应具有足够的结构完整性。如果结构脆弱，不连续的颜料体将很容易破裂，并成为该连续相的一部分。

现有技术中，多色涂料通常含有成膜聚合物在有机液体载体中形成的溶液或分散液，其中的聚合物例如为硝化纤维素或苯乙烯丁二烯聚合物，而液体载体为溶剂油及其类似物。但是，由于聚合物在水中的溶解度和分散度非常有限，因此用聚合物制备具有商业品质的水基涂料是不可能的。另外，为了提高聚合物在水中的溶解度或分散度，而采用可与水混溶的有机共溶剂来“加强”其与水的混合也是不切实际的，因为，为了遵守以上提到的法规标准，有机共溶剂的最大加入量应低于涂料组合物总重量的7-8%。

迄今为止，还没有人能成功地制备出水包水多色涂料，其中的水分散相颜料体具有下述特征：

a）相对较高含量的可水分散的、成膜的并可被交联剂交联的聚合物;

b）相对较高的结构完整性;以及

c）能够形成高度交联的、水不溶的、耐化学性、抗破碎和热稳定的涂层，在将涂料涂覆和干燥后，得到的涂层具有很高的硬度。

本发明提供了一种改进的水包水多色涂料，该涂料具有一连续相和非连续相，而且其中的分散相体具有如前所述的所有特征。本发明进一步提供了一种将所述的多色涂料涂覆并干燥后，形成性能得到改进的多色表面涂层。

在分散相中，加入了一种聚合物的混合物，该混合物中包含：

a）水分散的、成膜的和可交联的聚氨基甲酸乙酯聚合物体系，以及

b）羟基（低级烷基）纤维素和/或碱金属羧基（低碳烷基）纤维素。

颜料可存在于任一相中，但优选是存在于分散相中。

此外，分散相或非连续相中存在一种季铵化纤维醚，或是包含水膨胀性粘土、胶溶剂和水的水溶胶。优选是这两者同时存在。当有水溶胶存在时，水膨胀性粘土优选为合成水辉石粘土，胶溶剂优选为焦磷酸四钠盐。这些试剂不仅使分散相体增稠，同时也改善了其结构完整性。

可任选的是，但优选的是，非连续相中也可以有常规的涂料添加剂，包括增塑剂、硅氧烷粘合剂、消泡剂、湿润剂和/或类似物。

分散相分散于连续相中，该分散相含有一种水溶胶，其载体为水分散的、成膜的和可交联的聚氨基甲酸乙酯聚合物体系，胶溶的粘土以及还可以含有颜料。粘土优选是合成水辉石粘土，胶溶剂优选是焦磷酸四钠盐。

在本文所述的多色涂料的不连续相和连续相中，使用了聚氨基甲酸乙酯聚合物体系，由此涂料形成的干燥膜具有良好的防水性、高固体含量以及良好的遮盖性质。在所述的干燥膜内，聚氨基甲酸乙酯是交联的，而且所述的干燥膜具有很高的硬度、良好的耐破碎性，耐化学性和热稳定性。

本发明最优选的，成膜的、可水分散的以及可交联的聚氨基甲酸乙酯聚合物体系，通过下述机理之一而达到交联：

a）其分子链具有多官能度，

b）与水分散的活性固化剂结合，或

c）分子链中有最初被保护的异氰酸酯基团，其中的保护剂在预定的高温度下被除去。

此外，目前最优选的成膜的、水分散的、可交联的聚氨基甲酸乙酯是脂肪族的。