[发明专利]吸湿固化的无色和彩色颜料着色的聚氨基甲酸乙酯涂料

说明书

本发明涉及包含一种由吸湿而固化的聚氨基甲酸乙酯预聚体的聚氨基甲酸乙酯涂料组合物。

在许多商业和工业上的保护性的和/或装饰性的涂料用在墙面、机器和其它需要这种保护涂料的实物上。聚氨基甲酸乙酯涂料在工业上作为可得到的最坚硬的涂料之一是已知的。然而，由于某种问题，人们不愿使用这样的涂料。

工业上使用(下面)两种体系中任一体系：单一聚异氰酸酯组分，即吸湿固化类型和由一种多元醇组分和一种单独的异氰酸酯组分组成的两包装体系，所选择的多元醇能与合适的聚异氰酸酯化学混合。另外，多元醇部分被颜料着色以达到所希望的颜色、不透明度，等等。

单一组分体系存在的一个问题是彩色颜料含有被吸收在其表面的水分，这将造成聚氨基甲酸乙酸配制品在几天内变成凝胶，变硬，使得不适合商业使用。另外，异氰酸酯与水反应产生二氧化碳气体，能导致涂料在密封容器内存储中产生危险的压力。

两包装，或两组分体系具有以下优点，即能克服当创造一个单一聚氨基甲酸乙酯组分时，彩色颜料和异氰酸酯聚合物结合产生的问题。在两组分体系中，颜料着色的多元醇部分和聚异氰酸酯在分开的容器中供给遥远的使用者或消费者。消费者仅在使用前按制造者指定的比例将两部分混合。然而，这种混合物具有有限的寿命，必须在相对短的时间内用完，否则它将会变硬而变得无法使用。这种方法不仅不方便而且价格昂贵，因为如果没有用完全部的混合物，这将导致有大量变硬的和浪费的物质；另外还有风险，即颜料着色的多元醇部分和聚异氰酸酯部分没有按正确的比例混合时，将对制得的聚氨基甲酸乙酯涂料的性能造成严重的破坏。

另外，大气的湿气在使用两包装方法中是一个显著的因素，因为水也会固化异氰酸酯。在湿热天，聚异氰酸酯的大部分被大气湿气固化，使得一部分多元醇无法进行交联，结果与多元醇完全交联相比，所得到的涂料不令人满意。同样，在冷的干燥天，多数多元醇将与聚异氰酸酯交联。显然，两包装聚氨基甲酸乙酯涂料方法所产生的涂料质量取决于几乎是不可能控制的大气条件。

吸湿固化聚氨基甲酸乙酯涂料可用单一包装方法制造，消除了上面提到的两包装中的所有问题。有许多聚异氰酸酯在室温下与大气中的水分反应而形成有用的膜，这层膜以有限的形式用作吸湿固化聚氨基甲酸乙酯涂料。这种涂料是不需使用热或其它可应用的外能源而能被生产出的最好的涂料之一。它们对不能加热的物体是非常有用的。

然而，制备这样的单包装体系也是不方便的且价格贵。现存的制备在单包装中彩色颜料着色聚氨基甲酸乙酯涂料的方法，由于上述的理由要求彻底干燥所有组分如彩色颜料，这过程通常需要长时间和贵重设备的使用；或者，这会损失一些最终涂料膜的重要性质，例如损失光泽、在应用时冒毒性风险、缺少膜强度，等等。

在单包装吸湿固化的彩色颜料着色的聚氨基甲酸乙酯涂料中用来干燥和纯化颜料的物质，即干燥剂包括：

●分子筛，由于某些分子筛的碱性造成涂料失去光泽和有时凝固。

●单官能团的异氰酸酯，例如对一甲苯磺酰异氰酸酯(PTSI)，它价格昂贵而且由于它们的高挥发性必是有害的。

●二异氰酸酯，例如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和亚甲基二(苯基异氰酸酯)衍生物(MDI)，它们要求过量并且能发生毒性问题。

●原酸烷基酯，例如原甲酸乙酯，它导致降解最终涂料膜的乙醇的形成。

大多数吸湿固化的聚氨基甲酸乙酯的制备者，由于上述的理由，制备以无色的形式或者颜料着色的带有疏水处理的金属颜料如铝的吸湿固化的聚氨基甲酸乙酯。这样的金属颜料几乎没有包含或没有湿气(水分)，因此在彩色颜料遗留的水分问题不存在了；彩色颜料在其内部有充足的吸收的水分使得它们不适合用于吸湿固化的聚氨基甲酸乙酯涂料中。

美国专利4,304,706公开了一种通过制备由指定的彩色颜料、溶剂和添加剂组成的悬浮液，向其中加入规定量的一种选好的单体性的二异氰酸酯制备彩色颜料着色的吸湿固化的聚氨基甲酸乙酯的方法。将多元醇(或其它合适的氢给予体)加到悬浮液和单体性的二异氰酸酯中。然后向上述的混合物，称为彩色颜料分散液中加入颜料。然后加入异氰酸酯预聚体。完成的混合物产生了一稳定的、彩色吸湿固化(空气干燥)的聚氨基甲酸乙酯，其用作一种保护性和装饰性的涂料。

本发明给出了一种吸湿、固化的聚氨基甲酸乙酯涂料组合物，包括任意地在一种有机溶剂中的聚氨基甲酸乙酯预聚体(也叫做异氰酸酯或聚异氰酸酯预聚体)，将多磷酸(PPA)作为稳定剂/干燥剂加入其中。该涂料组合物可以是无色涂料或彩色颜料着色涂料。