專利名稱：水性涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性涂料組合物。尤其涉及一種含有I個(gè)以上的伯胺基和/或仲胺基的水溶性或水分散型的聚胺樹脂(A)和在分子內(nèi)具有I個(gè)以上(甲基)丙烯酞基的化合物(B)，交聯(lián)劑，潤濕劑，增滑助劑和UV穩(wěn)定劑的水性涂料組合物。
背景技術(shù)：
凡是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料，都可稱為水性涂料。含有有機(jī)溶劑的涂料組合物的使用能夠?qū)е掠袡C(jī)溶劑釋放到大氣中和工人接觸到有機(jī)溶劑，從而對人們的健康安全造成危害。而水性涂料由于其環(huán)保性成為涂料領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。如水性涂料具有的優(yōu)點(diǎn)有I.水性涂料以水作溶劑，節(jié)省大量資源；水性涂料消除了施工時(shí)火災(zāi)危險(xiǎn)性；降低了對大氣污染；水性涂料僅采用少量低毒性醇醚類有機(jī)溶劑， 改善了作業(yè)環(huán)境條件。一般的水性涂料有機(jī)溶劑(占涂料)在10% 15%之間，而現(xiàn)在的陰極電泳涂料已降至I. 2%以下，對降低污染節(jié)省資源效果顯著。2.水性涂料在濕表面和潮濕環(huán)境中可以直接涂覆施工；水性涂料對材質(zhì)表面適應(yīng)性好，涂層附著力強(qiáng)。3.水性涂料涂裝工具可用水清洗，大大減少清洗溶劑的消耗。4.水性涂料電泳涂膜均勻、平整。展平性好；內(nèi)腔、焊縫、棱角、棱邊部位都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防護(hù)性；電泳涂膜有最好的耐腐蝕性，厚膜陰極電泳涂層的耐鹽霧性最高可達(dá)1200h。但是水性涂料也存在耐久性差，對環(huán)境條件(溫度、濕度)要求較嚴(yán)格等缺點(diǎn)，如何克服水性涂料使用過程中的問題，人們也進(jìn)行了大量的研究工作。U. S.專利5，115，007公開了用于制備在EPDM橡膠上的耐磨損、低摩擦涂層的涂料組合物。公開的涂料組合物包括含有封閉異氰酸酯基的封閉聚氨酯預(yù)聚物，與封閉異氰酸酯基共反應(yīng)的交聯(lián)劑，相容性硅油，和非反應(yīng)性溶劑如甲苯。將涂料組合物施涂于基材上，然后固化以形成含有聚氨酯聚合物的涂層。該涂料組合物可以施涂于EPDM橡膠上，不用預(yù)先施涂底漆或進(jìn)行EPDM橡膠的表面處理。然而，該參考文獻(xiàn)沒有公開含有聚氨酯聚合物的水性組合物。CN 1229459C公開了一種水性涂料組合物，包括含有羧酸基的聚氨酯聚合物，交聯(lián)齊U，潤濕劑，增滑助劑和UV穩(wěn)定劑。由該水性涂料組合物制備的涂層是耐久的以及具有低表面摩擦，在低溫下的柔韌性和對低表面能基材的粘合力。也提供了涂有水性涂料組合物的基材制備方法和含有涂敷基材的制品。水性涂料組合物可用于提供用于汽車擋風(fēng)雨條的具有低摩擦表面的防護(hù)涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水性涂料組合物，為水性涂料的使用多一種選擇。本發(fā)明所提供的水性涂料組合物具有耐久性，低溫固化性能優(yōu)異，形成的涂層具有低摩擦性。本發(fā)明所提供的水性涂料組合物，包括基于所述水性涂料組合物的重量的(a) 10_70wt%的含有I個(gè)以上的伯胺基和/或仲胺基的水溶性或水分散型的聚胺樹脂(A)，和在分子內(nèi)具有I個(gè)以上(甲基)丙烯?；幕衔?B)；(b) l_60wt%的至少一種交聯(lián)劑；(C) 0. 01-4wt%的至少一種潤濕劑；(d)0. l_15wt%的至少一種增滑助劑；和(e)0. Ol-2Owt %的 UV 穩(wěn)定劑。在本發(fā)明的水性涂料組合物中含有在分子內(nèi)具有I個(gè)以上的伯胺基和/或仲胺基的水溶性或水分散型的聚胺樹脂(A)和在分子內(nèi)具有I個(gè)以上的(甲基)丙烯酞基的化合物(B)，由于它們互相顯示高反應(yīng)性，即使在低溫下也能進(jìn)行反應(yīng)，顯示優(yōu)異的低溫固化性。因此，能夠得到在低溫下的固化性優(yōu)異的水性涂料組合物。另外，通過上述聚胺樹脂 (A)和上述化合物(B)的反應(yīng)而得到的生成物由于上述聚胺樹脂(A)能夠具有通過上述化合物(B)交聯(lián)得到的結(jié)構(gòu)，因此，能夠得到涂膜性能優(yōu)異的水性涂料組合物。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述聚胺樹脂(A)的胺當(dāng)量為10(T3000。當(dāng)聚氨酯(A)的胺當(dāng)量在這樣的范圍內(nèi)，則聚胺樹脂(A)具有水溶性或水分散性，能夠得到低溫固化性優(yōu)異的涂膜。上述胺當(dāng)量在聚氨酯(A)具有伯胺時(shí)，以每一個(gè)伯胺基的樹脂固體組分的分子量表示，在聚胺樹脂(A)不具有伯胺基時(shí)，以每一個(gè)仲胺基的樹脂固體組分的分子量表示。聚胺樹脂(A)的胺當(dāng)量能夠從原料配合量求得。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述聚胺樹脂(A)為水分散性樹脂，優(yōu)選為丙烯酸類聚胺樹脂或環(huán)氧類聚胺樹脂。上述丙烯酸類聚胺樹脂或環(huán)氧類聚胺樹脂可以通過任意的適當(dāng)?shù)母男苑椒ǘ玫?。作為上述改性方法，例如，可以列舉將含有伯胺基的聚胺在環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂上加成的方法、將含有酮亞胺化的胺基的化合物在環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂上加成的方法。這樣得到的聚胺樹脂(A)在分子內(nèi)具有I個(gè)以上的伯胺基和/或仲胺基以及仲羥基。上述聚胺樹脂也可以是使具有環(huán)氧基、酸配基、酞鹵基、異氰酸酯基等官能團(tuán)的化合物與該聚胺樹脂(A)的伯胺基、仲胺基和/或羥基的一部分反應(yīng)而得到的樹脂。作為所使用的聚胺樹脂的一部分，通過含有使這樣的官能團(tuán)反應(yīng)得到的聚胺樹脂，能夠調(diào)整得到的涂膜的物性。優(yōu)選為環(huán)氧類聚胺樹脂，因?yàn)闉榄h(huán)氧類聚胺樹脂時(shí)，能夠得到耐腐蝕性能更優(yōu)異的水性涂料組合物。即，通過使用作為聚胺樹脂(A)的環(huán)氧類聚胺樹脂和上述化合物
(B)，能夠得到即使在低溫下也可以形成涂膜的水性涂料組合物，上述涂膜發(fā)揮與含有環(huán)氧樹脂-聚胺化合物的現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂涂料組合物同等以上優(yōu)異的耐腐蝕性能。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述化合物(B)的分子量為15(T2000。只要化合物(B)的分子量在這樣的范圍，則能夠不使用特殊的混合裝置也容易地混合聚胺樹脂(A)和化合物(B)，得到分散性優(yōu)異的涂料組合物。其結(jié)果，能夠使聚胺樹脂(A)和化合物⑶互相高效地進(jìn)行反應(yīng)，能夠得到固化性優(yōu)異的水性涂料組合物。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述化合物(B)為水溶性化合物、自乳化性化合物或水溶性化合物和非水溶性化合物的混合物；優(yōu)選地，聚胺樹脂(A)與化合物⑶的質(zhì)量比為5/45、5/102。使聚胺樹脂(A)與化合物(B)的質(zhì)量比在一定的范圍內(nèi)，既可以兩者具有高的反應(yīng)性，又可以使得到的涂料組合物具有優(yōu)異的低溫固化性和涂膜性能。任選的是，可以將平光劑加入到水性涂料組合物中以提供具有低水平光澤度的涂層。水性涂料組合物可以含有0-20wt%平光劑，優(yōu)選0. 5-15wt%平光劑，和更優(yōu)選1-10wt%平光劑，基于水性涂料組合物的重量。適合的平光劑包括硅石、滑石、陶瓷、粘土、重金屬皂、硅藻土、玻璃球、和它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，水性涂料組合物含有
2-10wt%的硅石平光劑，基于水性涂料組合物的重量。本發(fā)明的水性涂料組合物還含有交聯(lián)劑。交聯(lián)劑是含有能夠與聚氨酯聚合物的羧酸基反應(yīng)的至少兩個(gè)官能團(tuán)的聚合物或非聚合物。適合的官能團(tuán)包括環(huán)氧化物，噁唑啉，蜜胺，碳化二亞胺和在水中穩(wěn)定的異氰酸酯如封閉異氰酸酯。優(yōu)選的官能團(tuán)是噁唑啉和蜜胺。最優(yōu)選的是噁唑啉作為官能團(tuán)。適合作為交聯(lián)劑的具有側(cè)掛官能團(tuán)的聚合物的骨架包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯、苯 乙烯丙烯酸酯和氯乙烯。含有至少兩個(gè)官能團(tuán)的非聚合物包括例如苯基縮水甘油醚、蜜胺單體和二環(huán)氧化合物。交聯(lián)劑可以是凈固體或液體，或者另外可以被溶解或分散在有機(jī)溶劑或含水介質(zhì)中。優(yōu)選的交聯(lián)劑是可溶于或分散于水中的凈固體或液體。其它優(yōu)選的交聯(lián)劑是具有噁唑啉、環(huán)氧化物或封閉異氰酸酯基的聚合物的水性分散體。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)劑是含有噁唑啉基的苯乙烯-丙烯酸系共聚物的水性分散體。本發(fā)明的水性涂料組合物含有l(wèi)_60wt%，優(yōu)選3-45wt%，和更優(yōu)選5-35wt%交聯(lián)劑，基于水性涂料組合物的重量。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述潤濕劑為硅氧烷表面添加劑、含氟表面活性劑或以炔屬醇、二元醇和乙二醇化學(xué)性為基礎(chǔ)的表面活性劑，優(yōu)選聚硅氧烷、聚醚改性的聚二甲基聚硅氧烷、聚酯改性的聚二甲基硅氧烷。潤濕劑降低水性涂料組合物的表面張力，以增加水性涂料組合物在施涂過程中潤濕基材(尤其具有低能表面的基材)的表面的能力。對于潤濕劑在水中的0.01wt%溶液，這里所使用的潤濕劑降低水的表面張力高于I達(dá)因/厘米。適合的潤濕劑包括硅氧烷表面添加劑如聚硅氧烷，包括聚醚改性的聚二甲基聚硅氧烷，聚酯改性的聚二甲基硅氧烷；含氟表面活性劑如Zonyl 含氟表面活性劑(Zonyl是E. I. du Pontde Nemours and Co.的商標(biāo))；以炔屬醇、二元醇和乙二醇化學(xué)性為基礎(chǔ)的表面活性劑如Surfynol 61 表面活性劑和 Dynol 604 表面活性劑(Surfynol 和 Dynol 是 Air Productsand Chemicals, Inc.的商標(biāo))和它們的混合物。水性涂料組合物可以含有0. 01-4wt%,優(yōu)選0. l-4wt%,更優(yōu)選0. 5-4wt%潤濕劑,基于水性涂料組合物的重量。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述增滑助劑為蠟、硅氧烷添加劑、氟化添加劑或它們的混合物。增滑助劑可以分散或溶解于水性涂料組合物的水相中。增滑助劑有助于降低由水性組合物制備的涂層的表面的摩擦。這里使用的具有低摩擦的表面具有通過ASTM D 1894測量的對玻璃的值為3或3以下的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)。水性涂料組合物優(yōu)選提供了具有低摩擦表面的涂層。優(yōu)選的是，從該水性涂料組合物制備的涂層的表面具有值為I. 5或I. 5以下的摩擦系數(shù)，更優(yōu)選值為I. I或I. I以下的摩擦系數(shù)。各種增滑助劑適合用于水性涂料組合物中，包括蠟、硅氧烷添加劑，氟化添加劑和它們的混合物。適合的蠟包括聚乙烯蠟，聚丙烯蠟和鏈烷烴蠟。在一個(gè)實(shí)施方案中，水性涂料組合物含有氧化聚烯烴蠟，如通過在US6，169，148中公開的方法制備的那些。適合的硅氧烷添加劑包括聚硅氧烷，改性聚硅氧烷如聚醚改性的聚二甲基聚硅氧烷，聚酯改性的聚二甲基聚硅氧烷；羥基官能硅氧烷。適合的氟化添加劑包括聚四氟乙烯蠟或含有聚四氟乙烯臘的共混物如 Fluo HT(Micro Powders, Inc. ), Aqua Polysilk 19 臘(Micro Powders,Inc.),和Microspersion HT(Micro Powders, Inc.)。臘、娃氧燒添加劑和氟化添加劑可以作為溶液、分散體或乳液如陰離子蠟乳液、陰離子鏈烷烴/聚乙烯乳液或作為粉末如聚乙烯粉末和改性合成蠟粉末提供?？梢允褂孟?、硅氧烷添加劑和氟化添加劑的結(jié)合物或混合物以提供具有低摩擦表面和其它所需性能的涂層。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其中所述UV穩(wěn)定劑為UV吸收分子或者顏料，優(yōu)選位阻胺，取代的羥苯基苯并三唑，苯并三唑，二苯酮，取代的丙烯腈，酚-鎳復(fù)合物，炭黑或二氧化鈦。從水性涂料組合物制備的涂層的外界使用導(dǎo)致曝露于紫外光(UV)，特別具有低于380nm波長的光，這會(huì)降低涂層的耐久性。為了保護(hù)由本發(fā)明的涂料制備的涂層不受有害UV光的破壞，水性涂料組合物還含有紫外光穩(wěn)定劑，這里稱之為“UV穩(wěn)定劑”。UV穩(wěn)定劑是能夠減少或消除UV光對涂層的有害影響的物質(zhì)。UV穩(wěn)定劑可以吸收、散射或反射UV光。UV穩(wěn)定劑可以是UV吸收分子如位阻胺，取代的羥苯基苯并三唑，苯并三唑，二苯酮，取代的丙烯腈，或者酚-鎳復(fù)合物；或者顏料如炭黑或二氧化鈦。其它適合的顏料包括含有空隙和囊泡的固體珠粒和微球形顏料。固體珠粒顏料的實(shí)例包括聚苯乙烯和聚氯乙烯珠粒。微球形顏料的實(shí)例包括含有一個(gè)或多個(gè)空隙的聚合物顆粒和有囊泡聚合物顆粒，它們公開在 U. S. 4，427，835 ；U. S. 4，920，160 ；U. S. 4，594，363 ；U. S. 4，469，825 ；U. S. 4，468，498 ；U. S. 4，880，842 ；U. S. 4，985，064 ；U. S. 5，157，084 ；U. S. 5，041，464 ；U. S. 5，036，109 ；U. S. 5，409，776 ;和U. S. 5，510，422中。本發(fā)明的水性涂料可以含有0. 01-20wt%^ UV穩(wěn)定劑，優(yōu)選0. 02-15wt%的UV穩(wěn)定劑，和更優(yōu)選0. 03-10wt%的UV穩(wěn)定劑，基于水性涂料組合物的重量。水性涂料組合物可以任選含有顏料。水性涂料組合物可以含有0_25wt %顏料，優(yōu)選0. 5-15wt%的顏料，和更優(yōu)選I-IOwt %的顏料，基于水性涂料組合物的重量。適合的顏料包括炭黑；二氧化鈦；鐵顏料如固體氧化鐵；氧化銻顏料；鋇顏料；鈣顏料；鋯顏料；鉻顏料；鎂顏料；鉛顏料；硫化鋅；鋅鋇白；酞菁藍(lán)(phthalo blue);酞菁綠(phthalo green)；金屬顏料如鋁；珠光顏料；乳光顏料；虹彩顏料；和塑料顏料如含有空隙和囊泡的固體珠粒和微球形顏料。水性涂料組合物可以任選含有催化劑以促進(jìn)在聚氨酯聚合物的羧酸基和交聯(lián)劑的官能團(tuán)之間的交聯(lián)反應(yīng)?？梢栽诨旌喜襟E中將催化劑加入到水性涂料組合物中以制備水性涂料組合物或者可以在即將施涂到基材之前加入到水性涂料組合物中。水性涂料組合物可以任選含有普通涂料助劑如殺生劑、聚結(jié)劑、填料、流變學(xué)改性劑或增稠劑、表面活性劑、緩沖劑、中和劑、凍融添加劑、濕邊助劑、濕潤劑、防沫劑、分散劑和抗氧化劑。水性涂料組合物可以通過在混合的同時(shí)合并各種組分來制備。組分的添加次序不是重要的。本發(fā)明所提供的水性涂料組合物具有耐久性，低溫固化性能優(yōu)異，形成的涂層具有低摩擦性。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
實(shí)施例I-水性涂料組合物的制備通過混合在表I列舉中的物質(zhì)來制備本發(fā)明的水性涂料組合物。
表I-水性涂料組合物的組成
權(quán)利要求
1.一種水性涂料組合物，包括基于所述水性涂料組合物的重量的 (a)10-70wt%的含有I個(gè)以上的伯胺基和/或仲胺基的水溶性或水分散型的聚胺樹脂(A)，和在分子內(nèi)具有I個(gè)以上(甲基)丙烯酰基的化合物⑶； (b)l_60wt%的至少一種交聯(lián)劑； (c)0.01-4wt%的至少一種潤濕劑； (d)0.l_15wt%的至少一種增滑助劑；和 (e)0.01-20wt%^ UV 穩(wěn)定劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水性涂料組合物，其中所述聚胺樹脂(A)的胺當(dāng)量為100 3000。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水性涂料組合物，其中所述聚胺樹脂(A)為水分散性樹月旨，優(yōu)選為丙烯酸類聚胺樹脂或環(huán)氧類聚胺樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3任一項(xiàng)所述的水性涂料組合物，其中所述化合物(B)的分子量為150 2000。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4任一項(xiàng)所述的水性涂料組合物，其中所述化合物(B)為水溶性化合物、自乳化性化合物或水溶性化合物和非水溶性化合物的混合物； 優(yōu)選地，聚胺樹脂(A)與化合物(B)的質(zhì)量比為5/45、5/102。
6.根據(jù)權(quán)利要求I飛任一項(xiàng)所述的水性涂料組合物，進(jìn)一步包括0.5-20wt%的平光劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的水性涂料組合物，其中所述交聯(lián)劑含有噁唑啉基和蜜胺基，優(yōu)選含有噁唑啉基。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的水性涂料組合物，其中所述潤濕劑為硅氧烷表面添加劑、含氟表面活性劑或以炔屬醇、二元醇和乙二醇化學(xué)性為基礎(chǔ)的表面活性劑，優(yōu)選聚硅氧烷、聚醚改性的聚二甲基聚硅氧烷、聚酯改性的聚二甲基硅氧烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的水性涂料組合物，其中所述增滑助劑為蠟、硅氧烷添加劑、氟化添加劑或它們的混合物。
10.據(jù)權(quán)利要求I的水性涂料組合物，其中所述UV穩(wěn)定劑為UV吸收分子或者顏料，優(yōu)選位阻胺，取代的羥苯基苯并三唑，苯并三唑，二苯酮，取代的丙烯腈，酚-鎳復(fù)合物，炭黑或二氧化鈦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性涂料組合物，包括含有1個(gè)以上的伯胺基和/或仲胺基的水溶性或水分散型的聚胺樹脂(A)和在分子內(nèi)具有1個(gè)以上(甲基)丙烯酞基的化合物(B)，交聯(lián)劑，潤濕劑，增滑助劑和UV穩(wěn)定劑。本發(fā)明所提供的水性涂料組合物具有耐久性，低溫固化性能優(yōu)異，形成的涂層具有低摩擦性。本發(fā)明的水性涂料組合物可以用于建設(shè)涂料、重防腐涂料用于橋梁、建筑物外部裝飾、地板、建材等的防銹、封底層、底漆等。
文檔編號C09D4/06GK102702811SQ201210180038
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者張國勝, 梅長林, 胡蘭 申請人:安徽省金盾涂料有限責(zé)任公司