一种应用性能得以改善的低VOC水性涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种应用性能得以改善的低VOC水性涂料组合物，以含有氨基甲酸酯聚酯和丙烯酸两步法聚合物的粘结剂混合物为基础。本发明专利技术还进一步涉及形成涂层的低VOC水性涂料组合物的使用，优先地用于形成清漆涂层，更优选用于形成汽车修补涂料应用中的清漆涂层。此外，本发明专利技术还涉及一种形成多层涂层的方法，包括使用低VOC水性涂料组合物形成涂层的步骤。

【技术实现步骤摘要】
一种应用性能得以改善的低VOC水性涂料组合物
本专利技术涉及一种应用性能得以改善的低VOC水性涂料组合物，该组合物基于含氨基甲酸酯聚酯和丙烯酸两步法聚合物的粘结剂混合物。本专利技术还进一步涉及形成涂层的低VOC水性涂料组合物的使用，优先地用于形成清漆涂层，更优选用于形成汽车修补涂料应用中的清漆涂层。此外，本专利技术还涉及一种形成多层涂层的方法，包括使用低VOC水性涂料组合物形成涂层的步骤。
技术介绍
由于生态原因，水性涂料在汽车和工业涂料中的应用逐渐增加。本专利技术的目的是尽量减小有机溶剂在水性涂料中的比例。水稀释粘合剂，例如丙烯酸酯共聚物，通常是在有机溶剂中通过一步法或多步法工艺进行生产。这些有机溶剂在后期工艺中至少有一部分被蒸馏掉。例如，在WO2006/026671A1和WO2006/039430A1中的描述，这种涂料组合物的关注点在于以丙烯酸酯为粘结剂，特别是丙烯酸酯粘合剂与所用交联剂例如疏水性聚异氰酸酯的相容性。在这些文献中，特别关注的是涂层的光学性能及其机械性能。然而，尤其是汽车修补涂料领域的应用，除了涂层的光学和机械性能，同样重要的是涂料组合物的应用性能，例如喷涂性能、润湿、流平和再湿润性应在可接受的范围内，因为这可确保给定涂料组合物的涂层的质量差异不大，与施工者特定的喷涂技能无关。目前，达到这些可接受水平的性能需要涂料中含有大量非水溶剂，如高达3.5磅/仑(420克/升)，例如挥发性有机化合物(VOC)。然而，如此高含量的VOC需求与减少粘结剂组分中VOC所取得的改进形成鲜明对比。>因此，有一种持续的需求，那就是涂料组合物整体VOC含量进一步降低，同时，涂料又可用于制备具有优异物理性能(如外观和力学性能)以及优异的应用特性(如喷涂性能、润湿、流平和再湿润性能)的涂料。
技术实现思路
本专利技术涉及一种水性涂料组合物，含A)粘结剂，和B)交联剂，其中粘结剂包含A1)一种氨基甲酸酯聚酯和A2)一种(甲基)丙烯酸共聚物。本专利技术还进一步涉及形成涂层水性涂料组合物的使用，优先地用于形成清漆涂层，更优选用于形成汽车修补涂料应用中的清漆涂层。本专利技术涉及到一种工艺，该工艺包含在基材上使用专利技术中的水性涂料形成多层涂层以及固化涂层的方法。本专利技术的进一步实施例在下面的详细描述和所附权利要求书中进行了描述。具体实施方式通过阅读以下详细描述中的常规技术技能，将更容易理解本专利技术的特点和优点。为明确起见，还可在单个实施例中组合提供上述和以下在单独实施例的上下文中描述的本专利技术的某些特征。相反地，为简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本专利技术的各种特征也可单独提供或以任何子组合形式提供。此外，除非上下文另有特别说明，否则单数形式的引用也可以包括复数形式(例如，“一”和“一个”可指一、或一个或多个)。在本应用中指定的各种范围内的数值使用，除非另有明确说明，都被视为近似值，就好像在规定范围内的最小值和最大值之前都加上了“about(大约)”一词一样。除非另有明确说明，本应用中规定的各种范围内数值的使用都被表述为近似值，就如同规定范围内的最小值和最大值前面都使用了“大约”一词。通过这种方式，使用略微高于或低于规定范围的值都可实现与范围内值基本相同的结果。此外，披露所述范围的目的是包括最小值和最大值之间每个值的一个连续范围。本文所述的所有专利、专利申请和出版物均以完整的引用形式纳入其中。在本专利技术水性涂料组合物的描述和权利要求书中对“固体”、“树脂固体”、“粘结剂固体”和“交联剂固体”进行了区分。所述水性涂料组合物的固体含有任何非挥发性组合物，包括树脂固体和任何进一步构成固体的组分，例如颜料、填料(填充剂)和非挥发性添加剂。树脂固体本身包括粘结剂固体(粘结剂的固体部分)和交联剂固体(交联剂的固体部分)。此处及下文所使用的术语(甲基)丙烯酸应被理解为甲基丙烯酸和/或丙烯酸。本文所述的所有分子量均采用以聚苯乙烯为标准的凝胶渗透色谱法(GPC)测定。令人惊讶的是，本专利技术的水性涂料组合物可用于制备改善外观、机械性能等物理性能的涂层，还可改善喷涂性能、润湿性、流动性、再润湿性等应用性能。进一步发现，本专利技术的涂料组合物特别适合作为清漆涂层组分。因此，本专利技术的水性涂料组合物具备改善的喷涂性能、润湿性、流动性和再润湿性，特别是流动性等应用性能，而不需要增加涂料组合物的有机溶剂含量。本专利技术的水性涂料组合物包括A)粘结剂和B)交联剂。所述粘合剂A)包含A1)一种氨基甲酸酯聚酯和A2)一种(甲基)丙烯酸共聚物。氨基甲酸酯聚酯A1)以及(甲基)丙烯酸共聚物A2)优选带有羟基官能团。所述氨基甲酸酯聚酯A1)优选为带羟基官能团的氨基甲酸酯聚酯。例如，氨基甲酸酯聚酯A1)的羟基数为50-250mgKOH/g，优选为70-200mgKOH/g，羧基数为10-50mgKOH/g，优选为10-40mgKOH/g。其重均分子量可为，例如5000-50000之间，优选为5000-10000。所述氨基甲酸酯聚酯A1)例如酯化产品，例如羧基数50-200毫克KOH/g，重均分子量例如在3000-9000之间的聚氨酯和羟基数在70-300毫克KOH/g之间，例如，0-30毫克KOH/g以及重均分子量，例如2000-4000之间的聚酯多元醇制成的产物。所述氨基甲酸酯聚酯A1)通常不含游离的和封闭的异氰酸酯基团(异氰酸酯基团被单官能阻断剂阻断，通常用于永久或可逆的阻断异氰酸酯，如单醇类、酮基肟类、酚类、内酰胺类、酸性化合物、吡唑类等)。正如在这一领域有经验的人所知道的那样，聚氨酯树脂，例如羧基数50-200毫克KOH/g的聚氨酯树脂，可通过聚异氰酸酯与羟基酸或者异氰酸酯和羟基呈化学计量比的多元醇反应生产。优选为端羧基数为50-200毫克KOH/g的线性聚氨酯树脂；尤其优选为端羧基和侧羧基为50-200毫克KOH/g的线型聚氨酯树脂。这种类型的聚氨酯树脂可由二异氰酸酯与一羟基羧酸和二醇反应，或与一羟基羧酸和二羟基羧酸反应，以及选择性地(虽然不太推荐)与二醇反应生产。所述加成反应可在有或没有对异氰酸酯基团呈惰性的有机溶剂(混合物)的情况下进行。通常，加成反应可在60-100℃的温度范围内进行。可用于生产带羧基官能团聚氨酯树脂的多异氰酸酯实施例包括含有两个或两个以上自由异氰酸酯基团的多异氰酸酯，其自由异氰酸酯的含量，例如，按质量百分比从10％-50％不等。适合的多异氰酸酯的实施例包括二异氰酸酯，如苯、甲苯、二甲苯、萘酚或二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟酮二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、四甲基萘二异氰酸酯。具有两个以上异氰酸酯基团的多异氰酸酯的实施例包括三异氰酸酯和由前文所述的二异氰酸酯派生的多异氰酸酯。这样的实施例包括二异氰酸酯或异氰尿酸酯的低聚物，二异氰酸酯或异氰酸酯二聚体或缩二脲衍生物，或二异氰酸酯异氰酸酯官能团加合物和每个分子至少含有三个活性氢基团的化合物，特别是多元醇、多胺和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性涂料组合物，包括/nA)一种粘结剂，和/nB)一种交联剂，/n该粘合剂包含A1)一种氨基甲酸酯聚酯和A2)一种(甲基)丙烯酸共聚物。/n

【技术特征摘要】
20190627 US 62/867,533;20200616 US 16/902,8831.一种水性涂料组合物，包括
A)一种粘结剂，和
B)一种交联剂，
该粘合剂包含A1)一种氨基甲酸酯聚酯和A2)一种(甲基)丙烯酸共聚物。


2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中VOC含量最好不超过3.0lb/gal(359g/l)(lb/gal＝磅/加仑)；(g/l＝克每升)，最好不超过2.5磅/加仑(300克/升)，更好的不超过2.2磅/加仑(264克/升)，最佳不超过2.1磅/加仑(254克/升)。


3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其中氨基甲酸酯聚酯A1)固体与丙烯酸共聚物A2)固体的质量比可为1:10-1:1，优选1:8-1:2，更优选1:5-1:2，最优选1:5-1:3。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的涂料组合物，其中固体A1)氨基甲酸酯聚酯至少占涂料组合物粘结剂固体总量的9％，其中固体A2)(甲基)丙烯酸共聚物至少占45％(-质量百分比)，优选50％以上，根据涂料组合物粘结剂固体成分的总量计算。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种涂料组合物，其中氨基甲酸酯聚酯A1)的羟基数为50-250mgKOH/g，羧基数为10-50mgKOH/g。


6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种涂料组合物，其中氨基甲酸酯聚酯A1)是由羧基数为50-200mgKOH/g的聚氨酯树脂和羟基数为70-300mgKOH/g的聚酯多元醇制成的酯化产品。


7.根据权利要求6所述的一种涂料组合物，其中所述聚氨酯树脂是具有末端羧基的线性聚氨酯树脂，优选具有末端羧基和侧羧基的树脂。


8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种涂料组合物，其中(甲基)丙烯酸共聚物A2)是两步法(甲基)丙烯酸共聚物。


9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种涂料组合物，其中(甲基)丙烯酸共聚物A2)包含
a)10-80％的单环氧聚酯和不饱和酸官能团单体的至少一种反应产物(按质量百分比计)。
b)0-40％的不同于组分a)的至少一种羟基官能团不饱和单体(按质量百分比计)。
c)1-8％的至少一种不饱和酸官能团单体和
d)0-70％的至少一种其它可聚合不饱和单体。...

【专利技术属性】
技术研发人员：维布克·贝克尔，卡门·弗洛斯巴赫，
申请(专利权)人：艾仕得涂料系统知识产权有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US