[发明专利]一元体系环境条件固化的组合物

说明书

本发明涉及有活性官能基团的水基聚合物的制备方法。更具体地说，本发明涉及这样的水稀释的或水分散的聚合物，它们在性能上与以前以溶剂基聚合物为主的应用相同。

本发明的聚合物有许多用途，包括用作粘合剂、浸渍剂、在水中或水-共溶剂混合物中的溶液或分散液，而最适合用作木材、玻璃、金属、混凝土的涂料和密封剂以及砂浆和无纺织物的粘合剂。

更具体地说，由本发明的聚合物制得的表面涂料使许多性能得到改善，例如耐用性、韧性、耐溶剂性、抗积垢性、抗印痕和抗粘连性以及抗划痕性。

在环境条件下高耐用性和高韧性有重要意义的应用场合中，通常使用分散在有机溶剂中的聚合物。此外，溶剂基聚合物可使配方设计师生产出在一元体系中有所有所需的配方成分的涂料。但是，近年来由于健康、安全和环保方面的问题，溶剂基涂料受到极大的压力。为了解决这些问题，配方设计师需要从原料供应商那里得到挥发性有机溶剂含量少但有相同性能的聚合物。由于健康、安全和环保方面的问题，配方设计师已增加了水基聚合物的用量。

但是与溶剂基聚合物相比，当水基聚合物在环境条件下固化时，它在耐用性和韧性方面有一些固有的缺点。因此，在强度和耐用性很重要的应用场合中，水稀释的涂料未得到广泛的认可。水基聚合物的另一缺点是为了与溶剂基聚合物体系有相同的性能需要有多元体系。多元体系要求用户在涂料应用前至少要将两种组分混合。但是有许多场合，使用多元体系是不现实的和不方便的。

我们找到的新型的和意想不到的聚合物是水稀释或水分散的聚合物，它可在环境温度下固化，并可配制成一元体系涂料，与溶剂基聚合物体系有相同的耐用性和韧性。这一点可通过乙酰乙酰氧基官能化的聚合物与胺官能化的硅烷后反应来实现。

硅烷官能度结合到聚合物中可得到在大约25℃下可自交联的组合物是大家都知道的。由于烷氧基硅烷基在水存在下易水解成硅烷醇，随后缩合成Si-O-Si链而使产生交联。(参见Feasibilityof Using Alkoxy Silane Functional Monomers for theDevelopment of Crosslinking Emulsions，T.R.Bourne，B.G.Bufkin，G.C.Wildman and J.B.Grave in the Journalof Coatings Technology，Vol.54，No，684，Jan.1982)。但是，由于硅烷的官能度易于水解随后缩合，因此难以在一元体系中制成稳定而适用的硅氧烷改性的水稀释聚合物。对于需要高交联度，因此需要硅烷高改性度的应用场合，上述这一点是特别有问题的。

我们发现，通过乙酰乙酰氧官能化的聚合的与胺官能化的硅烷后反应可避免那些与研制一元体系的自交联水稀释聚合物有关的许多问题。

所以，虽然通常都知道可通过引入官能基团改变聚合物的性质，但是有关的技术都没有公开用乙酰乙酸基与胺官能化的硅烷后反应制备含官能化的乙酰乙酸基的聚合物的方法。

欧洲专利申请EP0442653A2公开了一种制备有所需官能基团的聚合物的方法。官能基团可为增粘剂、硅氧烷、烯属不饱和基团等。通过生成含有-NH-和/或-NH₂-健官能度的前体聚合物，然后进一步与含有至少一个能与-NH-或-NH₂-官能度形成烯胺的烯醇羰基和至少一个所需基团的分子反应的方法，可将所需的基团引入组成中。甲基丙烯酸乙酰乙酰氧乙酯是含有烯醇羰基和所需基团(在这种情况下是烯属不饱和基团)的物种的一个例子。-NH-和/或-NH₂-官能化的前体例如可由羧基官能化的聚合物与含氮丙啶的物种反应来制备。

欧洲专利申请EP0483583A2公开了使用氨基硅烷作硬化剂或乙酰乙酸酯和/或乙酰乙酰胺官能化的聚合物用作硬化剂。由空气中的水汽在生成烯胺的过程中释放的水的存在下得到的烷氧硅烷基的水解随后缩合使该组合物固化。这是一个二元体系，在这一体系中在就要使用前必须将硅烷和乙酰乙酸基功能化的聚合物混合或掺合。

申请号091489(Rohm和Haas)公开了聚合物用各种所需的基团如增粘剂、立体稳定剂等通过含烯醇羰基的前体聚合物与含有至少一个所需官能基团和至少一个能与烯醇羰基形成烯胺的胺的物种反应来官能化。但是申请号091489未公开使用氨基官能化的硅烷。

本发明提供了一种生产自交联的、环境固化的成膜聚合物的方法：含乙酰乙酸基团的聚合物聚合，聚合后乙酰乙酸官能化的聚合物与氨基官能化的硅烷后反应。