水性分散体、由水性分散体形成的涂料组合物和多层涂层制造技术

水性分散体包括水性介质和分散在该水性介质中的能自交联的芯壳颗粒。该芯壳颗粒包括(1)聚合物芯，其被(2)具有氨基甲酸酯连接基、酮和/或醛官能团，和酰肼官能团的聚合物壳至少部分地包封。此外，该聚合物芯共价键合到该聚合物壳的至少一部分。

Aqueous dispersion, coating composition formed by aqueous dispersion and multilayer coating

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性分散体、由水性分散体形成的涂料组合物和多层涂层政府资助的通知本专利技术是在美国能源部授予的编号为DE-EE0005777的合同的政府支持下完成的。美国政府可能享有本专利技术的某些权利。专利
本专利技术涉及含有能自交联的芯壳颗粒的水性分散体，含有该水性分散体的涂料组合物，和由该涂料组合物制备的涂层，比如多层涂层。专利技术背景涂料被施用于多种基材，以提供颜色和其他视觉效果、耐腐蚀性、耐磨性、耐化学性等。此外，各种类型的涂料，比如施涂到汽车基材包括车辆和摩托车的涂料，可以由含有水基分散体的组合物形成，使得该涂料可以在低的固化温度烘烤并形成。由于这些组合物可以在低的固化温度烘烤，发现它们可用于形成多层涂层，这通常包括施涂在底涂层上的面漆层。对于施涂到金属基材比如汽车基材的多层涂层，还经常施涂底漆层。为了使底漆层遮蔽紫外光和提供对物理破坏的保护，将底漆二道浆层单独施涂到底漆层上。虽然底漆二道浆层为该涂层提供保护性能，但施涂底漆二道浆层在涂覆工艺期间需要额外的涂覆步骤和材料。因此，本专利技术的目的在于提供涂料组合物，其可以在相当低的温度固化以形成具有各种性能并且还消除了多层涂层中对底漆二道浆层的需要的涂层，例如，从而降低比如在汽车工业中的涂覆工艺的成本和提高该工业的效率。专利技术概述本专利技术涉及包含水性介质和分散在该水性介质中的能自交联的芯壳颗粒的水性分散体。该芯壳颗粒包含(1)聚合物芯，其被(2)包含氨基甲酸酯连接基、酮和/或醛官能团，和酰肼官能团的聚合物壳至少部分地包封。此外，该聚合物芯共价键合到该聚合物壳的至少一部分。本专利技术还涉及包含根据本专利技术的该水性分散体的涂料组合物以及至少部分地涂覆有由该涂料组合物形成的涂层的基材。本专利技术进一步涉及多层涂层，其包含：基材；第一底涂层；和第二底涂层。第一底涂层由第一底涂层组合物形成，该第一底涂层组合物包含水性介质和分散在该水性介质中的能自交联的芯壳颗粒，其中该芯壳颗粒包含(1)聚合物芯，其被(2)包含氨基甲酸酯连接基、酮和/或醛官能团、和酰肼官能团的聚合物壳至少部分地包封。第二底涂层由第二底涂层组合物形成，该第二底涂层包含水性介质和分散在该水性介质中的非能自交联的芯壳颗粒和多酰肼，其中该非能自交联的芯壳颗粒包含(1)包含酮和/或醛官能团的聚合物芯，其被(2)包含氨基甲酸酯连接基的聚合物壳至少部分地包封。此外，第一底涂层组合物和第二底涂层组合物的芯壳颗粒的聚合物芯彼此独立地共价键接到该芯壳颗粒的聚合物壳的至少一部分。此外，(i)第一底涂层在该基材的至少一部分上形成，以及第二底涂层在第一底涂层的至少一部分上形成，或(ii)第二底涂层在该基材的至少一部分上形成，以及第一底涂层在第二底涂层的至少一部分上形成。专利技术详述本专利技术涉及包含水性介质和分散在该水性介质中的能自交联的芯壳颗粒的水性分散体。如本文中使用的，“水性介质”是指包含至少50重量％水的液体介质，基于该液体介质的总重量。这样的水性液体介质可以例如包含至少60重量％水，或至少70重量％水，或至少80重量％水，或至少90重量％水，或至少95重量％水，或100重量％水，基于该液体介质的总重量。如存在的占该液体介质少于50重量％的溶剂包括有机溶剂。合适的有机溶剂的非限制性实例包括极性有机溶剂，例如质子有机溶剂，比如二醇、二醇醚醇类、醇类、挥发性酮、二醇二醚、酯和二酯。有机溶剂的其它非限制性实例包括芳族和脂族烃类。此外，术语“能自交联的”是指这样的聚合物颗粒，其具有在不存在任何外部交联剂的情况下彼此有反应性并参与分子内和/或分子间交联反应以形成共价连接基的两个或更多个官能团。例如，本专利技术的聚合物颗粒可以各自包含可以与彼此反应产生腙连接基的酰肼官能团以及酮和/或醛官能团。如本文中使用的，“交联剂”、“交联试剂”等术语是指这样的分子，其包含与其它官能团有反应性并能够通过化学键连接两个或更多个单体或聚合物分子的两个或更多个官能团。能领会的是，该能自交联的芯壳颗粒还可以与当存在时的单独的交联剂反应。本专利技术的水分散的芯壳颗粒包含至少部分地被壳包封的芯。其中芯至少部分地被壳包封的芯壳颗粒是指这样的颗粒，其包含(i)至少一种或多种形成颗粒的中心(即芯)的第一材料，和(ii)至少一种或多种在一种或多种第一材料(即芯)的至少一部分表面上形成层的第二材料(即壳)。能领会的是，形成芯的一种或多种第一材料不同于形成壳的一种或多种第二材料。此外，该芯壳颗粒可以具有各种形状(或形态)和尺寸。例如该芯壳颗粒通常可以具有大体上球形、立方体、板状、多面体或者针状(细长的或者纤维状的)形态。该芯壳颗粒还可以具有30-300纳米，或40-200纳米，或50-150纳米的平均粒度。如本文中使用的，“平均粒度”是指体积平均粒度。该平均粒度可以例如用Zetasize3000HS，依照Zetasize3000HS手册的指导来测定的。该聚合物芯典型地包含衍生自烯属不饱和单体的加成聚合物。烯属不饱和单体可以包括(甲基)丙烯酸酯单体，乙烯基单体，或它们的组合。因此，该聚合物芯可以包括(甲基)丙烯酸酯聚合物，乙烯基聚合物，或它们的组合。如本文中使用的，术语“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯两者。另外，形成该聚合物壳的至少一部分的一种或多种聚合物的骨架，或主链可以包含脲连接基和/或氨基甲酸酯连接基，并可任选地进一步包含其它连接基。例如，该聚合物壳可以包含具有包括氨基甲酸酯连接基和脲连接基的骨架的聚氨酯。如所指出的，该聚合物壳还可以包含另外的连接基，包括，但不限于，酯连接基，醚连接基，和它们的组合。该聚合物芯和/或聚合物壳还可以包含一个或多个，比如两个或更多个反应性官能团。术语“反应性官能团”是指原子、原子团、官能团或基团，其具有足够反应性以在化学反应中与另一共反应性基团形成至少一个共价键。该聚合物壳的反应性官能团的至少一些为酮官能团(也被称为酮类官能团)和/或醛官能团(也被称为醛类官能团)以及酰肼官能团。任选地，该聚合物芯也包含反应性官能团，比如酮官能团、醛官能团或它们的组合。备选地，该聚合物芯不含反应性官能团，比如酮官能团和醛官能团。可以存在于该聚合物壳和/或该聚合物芯上的另外的反应性官能团的其它非限制性实例包括羧酸基团，胺基团，环氧基团，羟基基团，硫醇基团，氨基甲酸酯基团，酰胺基团，脲基团，异氰酸酯基团(包括封闭的异氰酸酯基团)，烯属不饱和基团，和它们的组合。如本文中使用的，“烯属不饱和”是指具有至少一个碳-碳双键的基团。烯属不饱和基团的非限制性实例包括，但不限于，(甲基)丙烯酸酯基团，乙烯基基团，和它们的组合。能领会的是，该聚合物壳,聚合物芯，或这两者，可以不含(即不含有)任何所述另外的反应性官能团。该芯壳颗粒的聚合物芯和聚合物壳可以制备成为亲水性聚合物壳提供增强的水分散性/稳定性和疏水聚合物芯。如本文中使用的，术语“亲水性”是指具有对水的亲和性并且分散或溶解于水或其它水基介质中的聚合物、单体和其它材料。亲水性材料，比如亲水性聚合物，典型地具有可分散于水的基团。“可分散于水的基团”是指具有一个或多个亲水性官能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水性分散体，其包含水性介质和分散在该水性介质中的能自交联的芯壳颗粒，其中该芯壳颗粒包含(1)聚合物芯，其被(2)包含氨基甲酸酯连接基、酮和/或醛官能团，和酰肼官能团的聚合物壳至少部分地包封，以及/n其中该聚合物芯共价键合到该聚合物壳的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170629 US 15/636,6871.水性分散体，其包含水性介质和分散在该水性介质中的能自交联的芯壳颗粒，其中该芯壳颗粒包含(1)聚合物芯，其被(2)包含氨基甲酸酯连接基、酮和/或醛官能团，和酰肼官能团的聚合物壳至少部分地包封，以及
其中该聚合物芯共价键合到该聚合物壳的至少一部分。


2.权利要求1所述的水性分散体，其中该能自交联的芯壳颗粒的聚合物芯包含衍生自烯属不饱和单体的加成聚合物。


3.权利要求2所述的水性分散体，其中该烯属不饱和单体包括(甲基)丙烯酸酯单体，乙烯基单体，或它们的组合。


4.权利要求1所述的水性分散体，其中该能自交联的芯壳颗粒的聚合物壳进一步包含至少一种能分散于水的基团。


5.权利要求4所述的水性分散体，其中该至少一种能分散于水的基团选自羧酸官能团，其盐和/或聚氧亚烷基基团。


6.权利要求1所述的水性分散体，其中该能自交联的芯壳颗粒由反应物的混合物形成，该反应物的混合物包含：(a)异氰酸酯官能的烯属不饱和聚氨酯预聚物；(b)包含酮和/或醛官能团的烯属不饱和单体与包含至少两个氨基基团的化合物的迈克尔加成反应产物；(c)酰肼官能组分；和(d)烯属不饱和单体。


7.权利要求1所述的水性分散体，其中该能自交联的芯壳颗粒的聚合物壳包含侧位酮和/或醛官能团。


8.权利要求1所述的水性分散体，其中该能自交联的芯壳颗粒的聚合物芯完全不含酮和/或醛官能团。


9.涂料组合物，其包含根据权利要求1所述的水性分散体。


10.权利要求9所述的涂料组合物，进一步包含非能自交联的芯壳颗粒。


11.权利要求10所述的涂料组合物，其中该非能自交联的芯壳颗粒包含(1)包含酮和/或醛官能团的聚合物芯，其被(2)包含氨基甲酸酯连接基的聚合物壳至少部分地包封，以及
其中该聚合物芯共价键合到该聚合物壳的至少一部分。


12.权利要求11所述的涂料组合物，其中该非能自交联的芯壳颗粒完全不含酰肼官能团。


13.权利要求10所述的涂料组合物，进一步包含不同于该芯壳颗粒的成膜树脂。


14.权利要求13所述的涂料组合物，进一步包含至少一种与该非能自交联的芯壳颗粒和该成膜树脂中的至少一种有反应性的交联剂。


15.权利要求14所述的涂料组合物，其中该交联剂选自多酰肼，碳二亚胺，或它们的组合。


16.基材，其至少部分地用由权利要求9所述的涂料组合物形成的涂层涂覆。


17.多层涂层，其包含：
基材；
由第一底涂层组合物形成的第一底涂层，该组合物包含水性介...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐相凌，周宏英，R·J·塞德弗瑞，S·斯瓦鲁普，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US