[发明专利]含有水分散环氧化物交联微粒凝胶聚合物的涂料组合物

说明书

本发明涉及双环氧树脂交联的水分散丙烯酸共聚物，以形成水分散微粒凝胶成膜聚合物，作为涂于基体上的保护性表面涂层的聚合物粘合剂，特别是用于盛饮料和食物的罐头盒的内表面。

工业涂料为涂于基体上的表面保护涂料(油漆涂料)，一般是热固形成连续膜以为了装饰目的以及保护该表面。保护涂料通常含有有机聚合粘合剂、颜料、和多种涂料添加剂，其中的聚合粘合剂作为颜料的流体载体并赋予液体油漆涂料的流变性能。当固化时，该聚合粘合剂硬化，并起到颜料粘合剂的作用，提供干涂料膜在基体上的粘接。该颜料可以是有机的或无机的，就其功能来说，除了耐久性和硬度外，还有助于不透明度和颜色，但有些油漆涂料含有少量或不含不透明颜料，并定义为透明涂料。油漆涂料的制备包括聚合粘合剂的制备，混合组分原料，研磨聚合粘接剂中的颜料，稀释到商业标准。

环氧树脂用于保护表面涂料原料是特别需要的，它作为载体或颜料、填充剂、和其他添加剂的聚合粘合剂，其中环氧树脂进一步还提供厚度、柔韧性、粘合力、和耐化学性。对于罐头盒涂料组合物，特别是用于内表面而言，水分散含环氧树脂涂料组合物是很理想的。由于味觉敏感性，例如对软饮料和啤酒罐的涂料要求严格，其中这种罐的涂料必须不改变罐装饮料制品的味道。味觉问题可以多种方式发生，如涂料组分浸入了饮料，或涂料吸收了香味，或有时发生化学反应，或者其组合情形。

容器用涂料技术通常使用已同丙烯酸单体、苯乙烯和甲基丙烯酸接枝的环氧树脂。该接枝环氧树脂在溶剂(通常是乙二醇二丁醚、和正丁醇)中制备以保持低的加工粘度，然后通过直接或反向排出步骤用水还原。尽管固化膜的性能是很理想的，但这种涂料具有这样的缺点，即为了获得好的性能则需要非常大量的有机溶剂。在用胺和水还原之前，高分子量的环氧树脂一般需要50％-90％溶剂(基于固体和有机溶剂的总量)。

美国专利4,399,241和4,482,671中公开了含有接枝到丙烯酸链上碳的环氧基罐头盒涂料，它在存有增量剂树脂条件下制备，而美国专利US 4,595,716和US 5,157,078指出了碳接枝方法，包括在中温与大量过氧化物引发剂的溶剂聚合以产生碳接枝聚合物。然而，当所产生的聚合物分散到水中时，该高溶剂含量永远会进入水分散体系，则会使VOC(挥发性有机化合物)值显著大于2，一般是每升树脂固体360-480克之间的挥发性有机化合物(即3-4磅/US加仑)。

共同转让的美国专利US 5,290,828公开了丙烯酸接枝环氧聚脂三元共聚物，它由烯烃单体与低分子量环氧和不饱合聚酯在现场共聚合产生，其中羧基单体酯化环氧基团，而单体双键与聚酯双键共反应形成三元共聚物涂料。基于微粒凝胶的涂料组合物公开在US 4,897,434中，其中的环氧酯被预先形成，然后分散到水中，之后进一步用该预先甲酰化环氧树酯上的有用的环氧和羧基团交联。

现已经发现，通过使用烯烃单体共聚生成的羧基官能、低分子量丙烯酸加成共聚物作为将环氧树脂分散到水中的分散剂或悬浮剂，该烯烃单体包括羧基官能烯烃单体，可以制备非常低VOC保护涂料组合物，该组合物具有小于约120克/每升树脂固体(即每US加仑1磅)的VOC(挥化性有机化合物)含量(而且经常不含挥发性有机化合物)。该羧基官能低分子量加成共聚物(优先为丙烯酸共聚物并优选分子量小于2000Mn)可被分散到氨水中以形成小颗粒尺寸分散体(约为50nm)，随后用液体双环氧树脂交联共反应以转化这些分散体成为微粒凝胶。本发明提供了一种保护涂料组合物，其中的聚合物粘合剂含有羧基部分和环氧交联树脂并分散在水介质中，其特征在于：

a)该水介质含有最少量或不含挥发性有机化合物，

b)该粘合剂是具有颗粒尺寸小于2μm(更优选为小于1μm)、酸值为30-200之间的微粒凝胶，以及

c)该微粒凝胶含有

ⅰ)60-90wt％羧基官能加成共聚物分散剂，以共聚单体重量为基准，该分散剂具有由至少5wt％的羧基官能单体组成的无水共聚烯烃不饱和单体，且数均分子量为1,000-5,000，酸值30-300，与下列物料反应：

ⅱ)1-40％双环氧化物交联树脂，其环氧化物当量为约100-500，数均分子量为200-1000。该水分散、交联的小颗粒尺寸还提供良好的贮存稳定性、流变控制性，以及优越的膜性能包括优越的耐水性、低温固化、优良的柔韧性、和良好的抗气味吸收性。