水性、耐污染性涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种水性涂料组合物，该组合物包含疏水性氟官能多异氰酸酯和水性羟基官能多异氰酸酯的反应产物。本发明专利技术还涉及一种制备该水性涂料组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性、耐污染性涂料组合物专利技术背景 专利
本专利技术涉及一种水性涂料组合物，该组合物包含疏水性氟官能多异氰酸酯和水性 羟基官能多异氰酸酯的反应产物。本专利技术还涉及一种制备该水性涂料组合物的方法。现有技术说明含有以下组分的聚氨酯涂料组合物是众所周知的封端或未封端形式的多异氰酸 酯组分；异氰酸酯_反应性组分，通常是高分子量多元醇。尽管由这些组合物制备的涂料具有许多有价值的性质，但是特别需要改进的一种 性质是表面质量。配制能够获得与含有表面缺陷(凹坑等)的涂层相反的具有平滑表面的 涂层的涂料组合物是困难的。据信这些困难与双组分涂料组合物的高表面张力有关。由高表面张力引起的另一 个问题是难以清洁涂层。无论这类涂层可能应用于何种领域，它们非常有可能遭受污染、涂鸦等。美国专利5，541，281,5, 574，122,5, 576，411,5, 646，227,5, 691，439 和 5，747，629中揭示了为了降低多异氰酸酯的表面张力和得到的聚氨酯涂层的表面能，通过脲基甲酸酯 基向多异氰酸酯中引入氟或硅氧烷基团。这些专利中揭示的多异氰酸酯的一个缺点是，它 们是通过使过量的单体二异氰酸酯与含氟或硅氧烷基团的化合物反应而制备的。在反应终 止后，必须用昂贵的薄膜蒸馏法除去未反应的单体二异氰酸酯。另外，在制备低表面能多异 氰酸酯时，由于氟和硅氧烷基团会污染生产设备，因此在这些设备用于制备其它产品之前， 需要进行昂贵的清洁处理，所以重要的是避免使用任何不必需的设备，例如蒸馏设备。美国公开专利申请第2006/0223970号描述了避免了高成本的蒸馏处理由多异氰 酸酯加合物制备的低表面能多异氰酸酯。但是，该专利申请中所述的涂料组合物是非水性 组合物，因此从环境方面考虑并不受欢迎。美国专利第5，194，487号描述了一种常规水性双组分聚氨酯分散体。如该专利中 所揭示的，在与水性羟基官能聚氨酯组合之前，必须先对多异氰酸酯加以改性，以使其具有 亲水性。因此，本专利技术的目的是提供表面张力降低的涂料组合物，因此该涂料组合物适用 于生产表面能降低、具有改善的表面和改善的可清洁性的涂层，并且还具有已知聚氨酯涂 料的其它有价值的性质。本专利技术的另一个目的是提供具有这些性质的水性涂料组合物。令人惊奇地是，可使用本专利技术的如下文所述的含脲基甲酸酯基和氟的多异氰酸酯 混合物达到这些目的。这些多异氰酸酯混合物是由多异氰酸酯加合物代替单体二异氰酸酯 制备的。这些多异氰酸酯混合物尽管常具有疏水性质，但是它们可与水性羟基官能聚氨酯 混合o专利技术概述4本专利技术涉及一种水性涂料组合物，该组合物包含A)与B)的反应产物A)具有以下特征的疏水性多异氰酸酯混合物，i) NC0含量为5-35重量％，单体二异氰酸酯含量小于3重量％，由多异氰酸酯加合 物制备，ii)含脲基甲酸酯基，所含脲基甲酸酯基的量使得脲基甲酸酯基的当量大于氨基 甲酸酯基的当量，iii)含0.001-50重量％的氟(以F计算，原子量19)，其中上述百分数是基于多异氰酸酯混合物的固体含量，氟是通过异氰酸酯基与含 两个或更多个碳原子、一个或多个羟基和一个或多个氟原子的化合物反应而引入的；B)水性羟基官能聚氨酯分散体。本专利技术还涉及一种制备水性涂料组合物的方法，该方法包括1)制备具有以下特征的疏水性多异氰酸酯混合物，i) NC0含量为5-35重量％，单体二异氰酸酯含量小于3重量％，由多异氰酸酯加合 物制备，ii)含脲基甲酸酯基，所含脲基甲酸酯基的量使得脲基甲酸酯基的当量大于氨基 甲酸酯基的当量，iii)含0.001-50重量％的氟(以F计算，原子量19)，其中，上述百分数是基于多异氰酸酯混合物的固体含量，该疏水性多异氰酸酯混合物通过以下步骤制备，a)使多异氰酸酯加合物的一部分异氰酸酯基与每摩尔多异氰酸酯加合物 0. 01-500毫摩尔的含两个或多个碳原子、一个或多个羟基和一个或多个氟原子的化合物反 应，形成氨基甲酸酯基，b)在步骤a)之前、之中或之后，加入脲基甲酸酯化催化剂，c)将足够量的步骤a)中形成的氨基甲酸酯基转化为脲基甲酸酯基，以满足ii)的 要求，d)在达到所需的NC0含量时，通过加入催化剂毒剂以及/或者通过热灭活催化剂 来终止脲基甲酸酯化反应，在不除去单体二异氰酸酯的情况下回收多异氰酸酯混合物；2)在步骤1)之前、之中或之后，制备水性羟基官能聚氨酯分散体；3)将疏水性多异氰酸酯混合物与水性羟基官能聚氨酯分散体组合。专利技术详述依据本专利技术，术语与脂(环)族基连接的异氰酸酯基是指与脂族基和/或脂 环族基连接的异氰酸酯基。依据本专利技术，所述多异氰酸酯混合物由多异氰酸酯加合物制备，而该多异氰酸酯 加合物由单体多异氰酸酯制备并含有异氰脲酸酯基、脲二酮(uretdione)基、缩二脲基、氨 基甲酸酯基、脲基甲酸酯基、亚氨基噁二嗪二酮基、碳二亚胺基、酰基脲基和/或噁二嗪三 酮基。所述多异氰酸酯加合物的NC0含量优选为5-30重量％，该加合物包括1)可按照 DE 2，616，416、EP-0S 3，765、EP-0S 10，589、EP-0S 47，452、美国专利 第4，288，586和4，324，879号所述制备的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯。异氰酸根合异氰 脲酸酯的平均NC0官能度通常为3-4. 5，NC0含量为5_30重量％，优选为10-25重量％，最优选为15-25重量％。2)可通过在合适的催化剂(例如三烷基膦催化剂)存在下使二异氰酸酯的一部分 异氰酸酯基低聚而制备的脲二酮二异氰酸酯，该物质可与其它脂族和/或脂环族多异氰酸 酯混合使用，尤其是与(1)所述的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯混合使用。3)可按照美国专利第 3，124，605,3, 358，010,3, 644，490,3, 862，973,3, 906，126、 3，903，127,4, 051，165,4, 147，714或4，220，749号所述的方法，通过使用共反应物制备的 含缩二脲基的多异氰酸酯，所述共反应物例如是水、叔醇、伯和仲单胺、以及伯和/或仲二 胺。这些多异氰酸酯的NC0含量优选为18-22重量％。4)可按照DE-A 19611849所述，在特定的含氟催化剂的存在下制备的含亚氨基噁 二嗪二酮和任选的异氰脲酸酯基的多异氰酸酯。这些多异氰酸酯的平均NC0官能度通常为3-3.5，NC0含量为5-30重量％，优选为10-25重量％，最优选为15-25重量％。5)可按照 DE 1，092，007、美国专利第 3，152，162 号、DE 2，504，400、DE2, 537，685 和DE 2，552，350所述，在已知的碳二亚胺化催化剂存在下，通过使二异氰酸酯或多异氰酸 酯低聚而制备的含碳二亚胺基的多异氰酸酯。6)含噁二嗪三酮基的多异氰酸酯，该多异氰酸酯包含两摩尔二异氰酸酯与一摩尔 二氧化碳的反应产物。优选的多异氰酸酯加合物是含异氰脲酸酯基、脲二酮基、缩二脲基和/或亚氨基 噁二嗪二酮基的多异氰酸酯，尤其是含异氰脲酸酯基和任选的脲二酮基或亚氨基噁二嗪二 酮基的多异氰酸酯。用于制备多异氰酸酯加合物的合适的单体二异氰酸酯包括用以下通式表示的二 异氰酸酯R(NC0)2其中R表示分子量约为140-400的有机二异氰酸酯除去异氰酸酯基得到的有机基 团。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性涂料组合物，其包含以下物质的反应产物：Ａ）具有以下特征的疏水性多异氰酸酯混合物，ｉ）ＮＣＯ含量为５－３５重量％，单体二异氰酸酯含量小于３重量％，由多异氰酸酯加合物制备，ｉｉ）含脲基甲酸酯基，所含脲基甲酸酯基的量使得脲基甲酸酯基的当量大于氨基甲酸酯基的当量，ｉｉｉ）含０．００１－５０重量％的氟（以Ｆ计算，原子量１９），其中上述百分数是基于多异氰酸酯混合物的固体含量，氟是通过异氰酸酯基与含两个或多个碳原子、一个或多个羟基和一个或多个氟原子的化合物反应而引入的；Ｂ）水性羟基官能聚氨酯分散体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-19 11/985,905一种水性涂料组合物，其包含以下物质的反应产物A)具有以下特征的疏水性多异氰酸酯混合物，i)NCO含量为5-35重量％，单体二异氰酸酯含量小于3重量％，由多异氰酸酯加合物制备，ii)含脲基甲酸酯基，所含脲基甲酸酯基的量使得脲基甲酸酯基的当量大于氨基甲酸酯基的当量，iii)含0.001-50重量％的氟(以F计算，原子量19)，其中上述百分数是基于多异氰酸酯混合物的固体含量，氟是通过异氰酸酯基与含两个或多个碳原子、一个或多个羟基和一个或多个氟原子的化合物反应而引入的；B)水性羟基官能聚氨酯分散体。2.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述水性羟基官能聚氨酯分散 体具有以下特征a)平均羟基官能度至少为1.8，b)以聚氨酯的重量为基准计，以一NH--C0--计算的氨基甲酸酯基和脲基的总含量为 9-20重量％，c)每100克聚氨酯0-200毫当量化学引入的阴离子基团，d)以聚氨酯的重量为基准计，0-25重量％的引入在端部和/或侧部聚醚链中的环氧乙 烷单元，其中c)和d)的含量足以保持聚氨酯稳定地分散在水中。3.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，氟是通过异氰酸酯基与含两个 或更多个碳原子、一个羟基和一个或多个氟原子的化合物反应而引入的。4.如权利要求3所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述氟是通过异氰酸酯基与具 有以下通式的化合物反应而引入的F3C-fCF2^CH2CH2OH其中n是2-8。5.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯加合物包含由 1,6-己二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯制备的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯。6.如权利要求2所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯加合物包含由 1,6-己二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯制备的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯。7.如权利要求4所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯加合物包含由 1,6-己二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯制备的含异氰脲酸酯基的多异氰酸酯。8.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，基于固体，所述多异氰酸酯混合 物含有0. 1-10重量％的氟。9.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS怀利，CL金尼，RR罗斯勒，RG埃瑞塔诺，
申请(专利权)人：拜尔材料科学有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]