CN101146873A - 涂料组合物的流变控制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料组合物的流变控制剂,包括具有式(I)和(II)的化合物,包括它们的异构体或异构体混合物,其中p是0、1、2或3,R2、R3、R4、X和Y基团如说明书中所述,或R、R9、R10、m和n如说明书中所述;含有该流变控制剂的涂料组合物在施涂时具有改进的流变控制,可用于汽车和货车车身及其部件外部的OEM、表面整修或重涂。
Description
优先权
本申请要求2005年1月13提交的美国临时专利申请号60/643,514和2005年1月13日提交的美国临时专利申请号60/643,510的优先权,该两篇申请并入本文供参考。
技术领域
本发明涉及用于涂饰汽车和货车的外部的溶剂型和水性涂料组合物的流变控制剂,尤其具有改进流变性而有利于喷涂的液态溶剂型涂料组合物。
背景技术
目前在汽车和货车上选择使用的面漆饰面(finish)是透明涂层/彩色涂层饰面,其中透明涂层施涂于着色的彩色涂层或底涂层上,以提供对彩色涂层的保护并改进整个涂层的外观,尤其光泽和DOI(图像清晰度)。在某些汽车和货车,尤其老式的汽车和货车上还使用单涂层着色饰面,没有透明涂层。对于许多汽车和货车应用,施涂上述面漆之一前,首先施涂底漆、头二道混合底漆和封闭底漆。当通过常规喷涂技术施涂时,所有上述组合物具有流变控制问题,例如施涂后的流动和流挂。含有片状颜料或特殊效果颜料的面漆饰面具有为了获得最佳外观所出现的薄片控制和适当的薄片取向的问题。
规定使用低VOC(挥发性有机物含量)涂料组合物以减小有机溶剂排放所引起的空气污染的许多地区还具有其它问题。
通常,这些低VOC涂料组合物具有2.1磅/加仑(252g/l)或更低的VOC,在用常规喷涂技术施涂时,常常具有施涂后饰面流动和流挂的问题以及适当的薄片取向和控制的问题。
这些低VOC涂料组合物通常用于汽车、货车及其部件的OEM(初始设备制造)和汽车、货车及其部件的表面整修或重涂,并且通常使用较低分子量聚合物配制。然而,如以上所指出的,这些组合物一般具有低劣的流变控制,在喷涂后流动和流挂,尤其当施涂于垂直表面如门板和车身侧壁板时,并且具有低劣的薄片取向的控制。需要流变控制剂来改进这些涂料组合物的流变控制,以防止施涂后的流动和流挂,以及通常提供具有可接受的外观和良好光泽与DOI的饰面。
流变控制对于通常用于汽车和货车的表面整修或重涂的低固体分喷漆底涂层来说,流变控制也是非常关键的。这些喷漆底涂层通常使用喷涂法以极低的固体分施涂,低至10体积%。为了在这些涂层中获得充分的遮盖力,通常需要大约15-65微米的干膜厚度。因为这些涂层的固体体积极低,所以施涂的这些涂层的湿膜厚度能够为大约350微米或更高。这需要使用非常有效的流变控制剂来防止流挂和提供良好的薄片取向。这些喷漆涂层的另一个方面是,它们通常含有较高分子量粘结剂组分,这能够与许多常规流变控制剂不相容。
流变控制剂在US专利3,893,956,US专利4,311,622;US专利4,314,924,US专利4,677,028,US专利4,851,294,US专利6,420,466B1,US专利6,617,468B2和EP 0683214,EP 1162242,DE 10241853B3和WO 03/037849。现有技术的这些流变控制剂通常不能配制成高固体分组合物,不能为所形成的饰面提供必须的光学透明度和形成具有低DOI水平的饰面,尤其当该涂料组合物是环境温度固化组合物时。为了获得所需的流变控制水平,这些流变控制剂中的一些必需在涂料组合物的粘结剂的存在下制备,这样需要附加的生产步骤和使用特殊且昂贵的设备,从而增加了组合物的生产成本。还有,一些流变控制剂,例如由US 6,617,468 B2所提出的那些流变控制剂,限制了所形成的饰面的耐候性,随着时间的迁延,不利地影响饰面的外观。一些流变控制剂,例如US 4,311,622中所述的那些,与树脂体系的相容性是有限的。此外,一些流变控制剂,例如US 4,311,622或WO 02/064684中所述的那些,在选择的树脂体系中的相容性不充分,尤其使用羟基官能化单胺制备的流变控制剂。
2002年10月31日公布的US专利公开2002/0159961描述了用于使油胶化以及用于化妆品组合物(例如作为防汗剂)的胶凝剂,但没有提出用于涂料组合物。
因此,对用于各种应用的含有流变控制剂的溶剂型和水性涂料组合物仍然存在着需求,既要求这种流变控制剂在施涂时提供可接受的流变控制,又不降低通常用于OEM汽车和货车制造以及汽车和货车车身或其部件的表面整修或重涂的高固体分和低固体分涂料组合物的外观、耐久性或耐候性。
发明概述
本发明提供了流变控制剂以及该流变控制剂在涂料组合物中的应用,以改进用于汽车和货车车身的外部及其部件的OEM涂漆或表面整修或重涂的低和高固体分溶剂型或水性涂料组合物的流变控制。
本发明的流变控制剂包括式(I)或(II)所述的化合物,包括它们的异构体或异构体混合物:
其中:
p是0、1、2或3;
R4独立地是C4-C16线性或支化烷基;C5-C12环脂族基团;携带线性或支化C1-C8烷基的C6-C16环脂族基团;(CH2CH2-O)n-CH3基团,其中n独立地是1-8;
其中
如果p是0,R2是C3-C16线性或支化烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R3是C4-C12支化亚烷基;(CH2)wOC(O)-(CH2)sC(O)O(CH2)t-基团,其中w和t等于1、2或3,s等于1-12;-CHR6C(O)O-R8-OC(O)CHR7-基团,其中R8为C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团,-(CH2CH2-O-CH2CH2-)m基团,其中m是1-4,R6和R7独立地为甲基、异丙基、苄基或异丁基;以及X是NH;
如果p是1,R2是C1-C8线性或支化亚烷基,-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-基团,其中n是1-4,
如果p是2,R2是式(IIIa),如果p是3,R2是式(IIIb):
其中q是0或1;R5是H,C1-C5线性烷基;
如果p是1、2或3,R3是C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R4如上所述;
如果p是1、2或3,X和Y选自O或NH,前提是如果X是O,Y不能是O,如果X是NH,Y不能是NH,Y还可以不存在,Z选自O、NH或不存在;或
式(II):
其中:
R是C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R9是C1-C8线性或支化亚烷基,-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-基团,其中n是1-4,R10是C3-C16线性或支化亚烷基连接基;
其中n=1-17,m=1-7。
含有以上流变控制剂的溶剂型和水性涂料组合物以及附着有含以上流变控制剂的涂料组合物的涂层的基材也是本发明的一部分。
发明的详细描述
阅读以下详细说明,本领域普通技术人员可以更容易理解本发明的特征和优点。应该清楚的是,为了清楚起见在上文以及下面的各个实施方案中描述的本发明的特征还可以在单一实施方案中联合提供。相反,为了简便起见,在单一实施方案中描述的本发明的许多特征也可以独立地或以任何子组合提供。另外,单数参照物还可以包括复数(例如“一种”可以表示一个,或者一或多个),除非文中另有具体规定。
除非另有具体规定,本申请中规定的各种范围的数值作为近似值使用,所述范围内的最小和最大值均在在前冠以词语“大约”。这样,在规定范围以上和以下的轻微变化可以用来获得与在所述范围内的值基本上同样的结果。还有,这些范围意欲作为连续范围公开,包括在最小和最大值之间的每一个值。
本文提到的所有专利、专利申请和出版物全文引入供参考。
本发明的流变控制剂通常在溶剂型涂料组合物和水性涂料组合物中使用,尤其是用于汽车、货车及其部件的外部的OEM涂漆或表面整修或重涂的透明和着色涂料组合物。该流变控制剂改进了涂料组合物的流变性,从而有利于喷涂,提供了具有优异的总体外观、良好的DOI和流平、但不流挂或流动(尤其在喷涂于垂直表面上时)的A级汽车饰面。还有,流变控制剂在底涂层或单涂层中使用时提供了片状或特殊效果颜料的适当取向,并改进了涂料组合物的薄片和颜料抗沉降性能。该流变控制剂还可以用于底漆、头二道混合底漆(primer surfacers)和底漆填料。
能够为涂料组合物提供流变控制的化合物必须与涂料组合物相容,并且不降低所得饰面的性能,例如饰面的光泽和DOI或耐候性或耐久性。化合物的化学组成的很小变化可以显著影响其作为流变控制剂的用途。流变性测量可用于表征流变控制剂的效应,但化合物为涂料组合物提供有效流变控制的能力的最终衡量标准是采用常规施涂条件如喷涂(任选随后干燥或烘焙所形成的饰面并观察所形成的饰面的外观)来测试涂料组合物中的该化合物。
通常,以溶剂型和水性涂料组合物的重量为基准计,该组合物包括5-95wt%的溶剂或水性载体和5-95wt%的粘结剂(它包括流变控制剂)。通常,流变控制剂在这种组合物中的含量是粘结剂重量的0.1-30wt%,优选是粘结剂重量的0.1-10wt%。
流变控制剂还可以按以上所示的范围在100%粘结剂固体组合物中使用。
本文所使用的术语“粘结剂”是指组合物的成膜成分,包括任何交联组分,例如多异氰酸酯,任选的聚合和/或低聚组分和任选的反应性稀释剂。该术语不包括溶剂、颜料、催化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、流平剂、消泡剂、防堵孔剂和增粘剂。
分子量(数均和重均)采用加利福尼亚Palo Alto的Hewlett-Packard供应的高效液相色谱仪通过凝胶渗透色谱法来测定,除非另有规定,所使用的液相是四氢呋喃,标准是聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。
“Tg”(玻璃化转变温度)按℃计,通过差示扫描量热法测定,或根据Fox方程式计算。
“喷漆(lacquer)”是涂料组合物,它通过蒸发载体如溶剂、水或溶剂与水的混合物来干燥,但涂料组合物的粘结剂不显著交联。
可作为流变控制剂在上述涂料组合物中使用的本发明的流变控制剂包括至少一种用下式表示的组分或它们的混合物:
其中:
p是0、1、2或3;
R4独立地是C4-C16线性或支化烷基;C5-C12环脂族基团;携带线性或支化C1-C8烷基的C6-C16环脂族基团;-(CH2CH2-O)n-CH3基团,其中n独立地是1-8;
如果p是0,R2是C3-C16线性或支化烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R3是C4-C12支化亚烷基;-(CH2)wOC(O)-(CH2)sC(O)O(CH2)t-基团,其中w和t等于1、2或3,s等于1-12;-CHR6C(O)O-R8-OC(O)CHR7-基团,其中R8为C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团,-(CH2CH2-O-CH2CH2-)m基团,其中m是1-4,R6和R7独立地为甲基、异丙基、苄基或异丁基,X是NH;
如果p是1,R2是C1-C8线性或支化亚烷基,-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-基团,其中n是1-4,
如果p是2,R2是式(IIIa),如果p是3,R2是式(IIIb):
其中q是0或1;R5是H或C1-C5线性烷基;
如果p是1、2或3,R3是C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R4如上所述;
如果p是1、2或3,X和Y选自O或NH,前提是如果X是O,Y不能是O,如果X是NH,Y不能是NH,Y还可以不存在,Z选自O、NH或不存在;或
式(II):
其中:
R是C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R9是C1-C8线性或支化亚烷基,-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-基团,其中n是1-4,R10是C3-C16线性或支化亚烷基连接基;
其中n=1-17,m=1-7。
后面的化学式举例说明了尤其有用的本发明的流变控制剂,它们提供了具有优异流变控制的溶剂型涂层、水性涂层或100%固体涂层,并且形成了具有优异的总体外观、良好DOI、施涂后不流挂或流动和良好的金属薄片取向的饰面。此外,这些流变控制剂可以与含有粘结剂聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、支化、接枝或嵌段聚(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸醇酸树脂、聚酯、支化聚酯、低聚物或聚酯型聚氨酯的各种涂料组合物联合使用。这些涂料组合物还可以利用交联剂,例如多异氰酸酯,烷基化蜜胺,蜜胺衍生物和环氧化物。这些涂料组合物可以含有颜料和/或金属薄片。
第一个实施方案中的优选流变控制剂例如是结构式(IV)-(XVI)。这些结构用p=1、X等于NH、Y等于O和Z等于NH以及R2-R4如以上所定义的式(I)来定义。
流变控制剂(IV)-(XVI)通过首先让氨基醇组分与二异氰酸酯组分反应来制备。选择反应温度、条件和反应剂浓度以有利于中间加成产物-双脲二醇衍生物的形成。与单异氰酸酯组分的进一步反应形成了本发明的流变控制剂。
在另一优选实施方案中,本发明涉及例如具有式(XVII)的结构的化合物。这些结构用p等于1、X等于O、Y等于NH、Z等于NH以及R2-R4如以上所定义的式(I)来定义。
这些流变控制剂首先通过让氨基醇组分与单异氰酸酯组分反应来制备。所获得的脲-醇进一步与二异氰酸酯组分反应。
在另一个优选实施方案中,本发明涉及例如具有式(XVIII)-(XXII)的结构的化合物。这些结构用p等于1、X等于NH、Y等于O和Z不存在的式(I)以及R2-R4如以上所定义来定义。
这些流变控制剂通过首先让氨基醇组分与二异氰酸酯组分反应来制备。选择反应温度和反应剂浓度以有利于选择性形成中间加成产物。与酰化当量(本领域技术人员已知的,例如酰氯,羧酸酐)的进一步反应形成了本发明的流变控制剂。
在另一个优选的实施方案中,本发明涉及例如具有式(XXIII)和(XXIV)的结构的化合物。这些结构用p等于2、X等于NH、Y等于O、Z等于NH、R3-R4如以上所定义,R2表示下列结构的式(I)来定义:
其中R5表示H和q等于0。
这些流变控制剂通过首先让氨基二元醇组分与二异氰酸酯组分反应来制备。选择反应温度、条件和反应剂浓度以有利于中间加成产物-双脲四元醇衍生物的形成。与单异氰酸酯组分的进一步反应形成了本发明的流变控制剂:
在另一个优选的实施方案中,本发明涉及例如具有式(XXV)的结构的化合物。这些结构用p等于3、X等于NH、Y等于O、Z不存在、R3-R4如以上所定义以及R2表示下列结构的式(I)来定义:
这些流变控制剂通过首先让氨基三元醇组分与二异氰酸酯组分反应来制备。选择反应温度、条件和反应剂浓度以有利于形成中间加成产物-双脲六醇衍生物。与酰化当量(本领域技术人员已知的,例如酰氯,羧酸酐)的进一步反应形成了本发明的流变控制剂。
在另一优选的实施方案中,本发明涉及例如具有式(XXVI)-(XXIX)的结构的化合物。这些结构用p等于0、X等于NH、R2如以上所定义以及R3是支化亚烷基的式(I)来定义。
这些流变控制剂通过让二异氰酸酯(在指出的实例中是2-甲基-1,5-五亚甲基二异氰酸酯)与2当量的单胺反应来制备,或者,这些化合物可以通过让相应的二胺,例如2-甲基-1,5-五亚甲基二胺与2当量的烷基单异氰酸酯反应来制备。
在另一个优选的实施方案中,本发明涉及例如具有式(XXX)-(XXXV)的结构的化合物。这些结构用p等于0、X等于NH、R2如以上所定义,R3是-(CH2)wOC(O)-(CH2)sC(O)O(CH2)t-基团的式(I)来定义,其中w和t等于1、2或3,s等于1-12(注意,当p是0时,R4也是0)。
这些流变控制剂通过首先让氨基醇组分与单异氰酸酯组分反应来制备。该中间脲醇进一步与二官能酰化组分当量(本领域技术人员已知的,例如双酰氯,或双羧酸酐)反应,形成流变控制剂。另外,在选择性酯化反应中可以采用母体双羧酸来形成所需的产物。
在另一优选实施方案中,本发明涉及例如具有式(XXXVI)-(XLII)的结构的化合物。这些结构用p等于1、X等于NH、Y不存在、Z等于O和R2-R4如以上所定义的式(I)来定义。
这些流变控制剂通过让2当量的α-氨基酯组分与二异氰酸酯组分反应来制备。另外,可以使用2当量的甘氨酸酯衍生的异氰酸酯或长链酯异氰酸酯与二胺反应来形成这些结构。
在另一个优选实施方案中,本发明涉及例如具有式(XLIII)的结构的化合物。该结构用p等于0、X表示NH、R2如以上所定义以及R3表示-CHR6C(O)O-R8-OC(O)CHR7-基团的式(I)来定义,其中R6、R7和R8如以上所定义。该流变控制剂通过让二醇与氨基酸在酯化条件下反应,随后分离氨基酸二酯来制备。该二酯与2当量的单异氰酸酯反应,形成产物.
在另一优选实施方案中,本发明涉及例如具有式(XLIV)的结构的化合物。该结构用R9和R10如以上所定义的式(II)来定义。
其中n=1-7,m=1-7。
在另一优选实施方案中,本发明涉及具有下式(XLV-L、LII和LIII)的化合物:
通常,化合物(IV)-(L)、(LII)和(LIII)可以使用各种化学合成途径来形成。一种这样的途径例如可以基于胺与异氰酸酯在适合的反应容器内,通常在0到120℃,优选10-80℃的温度下,任选在稀释剂的存在下的反应。取决于本发明的具体流变控制剂,该合成可以在形式上分为几个步骤。这些步骤可以在一个反应容器或在不同反应容器内顺序进行,随后是分离和/或提纯步骤。本发明的某些流变控制剂可以通过首先让氨基醇组分与单异氰酸酯组分反应来形成。该中间体进一步与二异氰酸酯组分反应,形成流变控制剂。本发明的某些流变控制剂可以通过首先让氨基醇组分与单异氰酸酯组分反应来形成。该中间体进一步与二官能酰化组分当量(本领域技术人员已知的,例如酰氯,羧酸酐)反应,形成流变控制剂。某些流变控制剂通过首先让氨基醇组分与二异氰酸酯组分反应来形成。选择反应温度和反应剂浓度以有利于形成中间加成产物。与单异氰酸酯组分的进一步反应形成了本发明的流变控制剂。某些流变控制剂通过首先让氨基醇组分与二异氰酸酯组分反应来形成。选择反应温度和反应剂浓度以有利于选择性形成中间加成产物。与酰化当量(本领域技术人员已知的,例如酰氯,羧酸酐)的进一步反应形成了本发明的流变控制剂。本发明的某些流变控制剂通过单异氰酸酯与二胺的反应来形成。本发明的某些流变控制剂通过单胺与二异氰酸酯的反应来形成。本发明的其它流变控制剂通过首先让氨基醇组分与二异氰酸酯组分反应来形成。选择反应温度和反应剂浓度以有利于形成中间加成产物。该中间体进一步与内酯组分反应,形成流变控制剂。
流变控制剂可以在典型有机溶剂中配制、溶解或分散,或分散于水性载体中,该水性载体可以是水或水与溶剂的混合物。更优选地,该溶剂是酮、酯、乙酸酯、酯与醇的共混物、非质子酰胺、非质子亚砜、pKa小于5.5的有机酸、有机酸在以上溶剂或非质子胺中的共混物。有用的溶剂的实例包括甲基乙基酮,甲基异丁基酮,甲基戊基酮,乙酸戊酯,乙二醇丁基醚乙酸酯,丙二醇单甲醚乙酸酯,二甲苯,N-甲基吡咯烷酮,乙酸,十二烷基苯磺酸,甲酸,磷酸,酸性酸和N-甲基吡咯烷酮的共混物,乙酸酯和丁醇的共混物或芳族烃的共混物。
本发明的流变控制剂可以使用许多方法与成膜涂料体系结合。该流变控制剂可以作为粉末形式的固体加入到成膜涂料混合物中。可以使用本领域技术人员已知的搅拌方法来分散、溶解或分布该流变控制剂。已经发现,对于将这些流变控制剂分散于涂料配制料的粘结剂组分和溶剂或水性载体中,使用高速分散器是特别有效分散技术。随后将该分散体加入到涂料配制料的其它组分中,以制备最终涂料组合物。另外,流变控制剂可以采用以上列举的一般合成程序,直接使用成膜涂料混合物的粘结剂体系作为反应介质来制备。
如GB 1454414中所示,常规流变控制剂在粘结剂树脂的存在下制备,其中在粘结剂的存在下就地制备脲加合物。本发明的流变控制剂还可以在粘结剂的存在下制备,在粘结剂树脂中直接形成所需的流变活性结构。如本领域技术人员所已知的,例如使用剪切处理,或通过改良混合条件,可以调节这种结构形成的延伸。
本发明的流变控制剂还可以按照所列出的合成程序,采用非溶剂(产物在其中具有有限的溶解度)直接由上述起始原料制备。该策略获得了沉淀物,该沉淀物可以原样使用,可以研磨,以减小平均长度,或者再结晶,例如提高纯度或改变结构形态或原纤维长度。在流变控制剂的制备方法中,可以改变计量条件或搅拌器速度来影响平均结构构造或纤维形成。或者,本发明的流变控制剂可以在0-150℃的温度下作为真溶液制备。如果选择溶剂使得它具有对粘结剂的亲合力,那么该溶液可以与所述粘结剂结合,直接在所述粘结剂中形成流变控制结构,例如纤维。适用于该目的的溶剂例如是N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基乙酰胺,正丁醇,或其它脂族醇,或脂族二醇,或丁基乙二醇和它们的混合物。
另外,本发明的流变控制剂还可以按它们在极性溶剂中的溶液的形式使用,含有0.1-3.0mol的添加剂/脲基。以上定义的本发明的流变控制剂具有10-75wt%,优选15-40wt%的固体含量。流变控制剂的这些溶液可以用作涂料配制料的添加剂。适用于此目的的溶剂例如是N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基乙酰胺,正丁醇,乙醇,乙酸,乙二醇单丁醚,十二烷基苯磺酸(异丙醇或其它脂族醇中),或脂族二醇或丁基乙二醇以及它们的混合物。
任选地,可以添加无机化合物,以使这些溶液的固体含量和稳定性最大化。所谓稳定性是指在室温或高温(高达50℃)储存老化时没有显著沉淀。优选在这些溶液中使用的无机化合物选自LiCl,LiBr,NaCl,KCl,CaCl2,LiNO3,乙酸锂,乙酰丙酮酸锂,磷酸四烷基铵,有机磷酸酯,LiOC(O)Me或羧酸、苯甲酸或取代苯甲酸的其它Li盐,其中LiCl是优选的无机化合物。令人惊奇地发现,这些流变控制剂中的一些能够以高固体含量(>10wt%)溶于溶剂中,无需使用这些无机化合物。
新型流变控制剂可用于各种溶剂型或水性涂料组合物,例如透明涂料组合物,打底涂料组合物,着色单涂层涂料组合物,头二道混合底漆,底漆填料和封闭底漆。用于这些组合物的典型粘结剂是丙烯酸类聚合物,例如聚(甲基)丙烯酸酯(包括聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯),支化、接枝或嵌段聚(甲基)丙烯酸酯,聚丙烯酸氨基甲酸酯(polyacrylourethanes),聚酯,支化共聚酯,低聚物,例如聚氨酯低聚物,聚酯型聚氨酯,以及聚环氧化物和氨基甲酸酯官能化聚合物。可以在这些组合物中使用的典型交联剂是多异氰酸酯,嵌段多异氰酸酯,蜜胺交联剂,烷基化蜜胺,硅烷,苯并胍胺和本领域技术人员已知的其它交联剂。
用于形成本发明的新型涂料组合物的丙烯酸类聚合物可以是无规聚合物或结构化共聚物,例如嵌段或接枝共聚物。尤其有用的结构化聚合物是具有嵌段分支的支化丙烯酸类聚合物,如2004年11月8日提交的US序号10/983,462和2004年11月8日提交的US序号10/983,875中所公开的。
本发明中所用的嵌段共聚物例如可以具有AB二嵌段结构,或ABA或ABC三嵌段结构。在本发明中可以使用具有骨架链段和侧链链段的接枝共聚物。可以使用的无规共聚物具有在聚合物链中无规分布的聚合物链段。
丙烯酸AB、ABA或ABC嵌段共聚物可以通过使用分步聚合方法来制备,例如包括阴离子,如Webster等人在标题为“‘活性聚合物’聚合物及其制备方法”的US专利No.4,508,880中所教导的基团转移聚合,White等人在US专利No.6,462,125中所教导的原子转移自由基聚合(ATRP)以及Anderson等人在标题为“控制聚合物分子量和结构的方法”的US专利No.6,271,340中所教导的自由基加成断裂转移(RAFT)。所有以上文献在本文引入供参考。这样生产的聚合物具有准确控制的分子量、嵌段大小和极窄的分子量分布。
Houze等人的US专利No.6,204,319中所披露的含有AB嵌段共聚物作为颜料分散剂的水性涂料组合物可以采用本发明的新型流变控制剂,该专利由此引入本文供参考。
接枝共聚物可以通过采用Ma的US专利No.6,472,463中报道的特殊钴链转移方法(SCT)通过大分子单体方法来制备,该专利的公开内容在本文引入供参考。
无规共聚物可以使用如Ma的US专利6,451,950中所述的常规自由基聚合技术来制备,该专利的公开内容在本文引入供参考。
通常,有用的丙烯酸类聚合物具有大约1,000到100,000的数均分子量,10-100℃的Tg,并且含有诸如羟基、羧基、缩水甘油基和氨基之类的结构部分。通常,有用的丙烯酸类聚合物是本领域所已知的,以下是用于形成这些聚合物的单体的典型实例:烷基中含有1-12个碳原子的(甲基)丙烯酸的线性烷基酯,烷基中含有3-12个碳原子的(甲基)丙烯酸的环状或支化烷基酯,包括(甲基)丙烯酸异冰片酯,烷基中具有1-4个碳原子的(甲基)丙烯酸羟烷基酯,(甲基)丙烯酸缩水甘油酯,烷基中含有1-4个碳原子的(甲基)丙烯酸羟氨基烷基酯,并且这些聚合物可以含有苯乙烯,α-甲基苯乙烯,乙烯基甲苯,(甲基)丙烯腈,(甲基)丙烯酰胺,(甲基)丙烯酸(表示丙烯酸和甲基丙烯酸),(甲基)丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙基酯等。
可用于形成这些丙烯酸聚合物的(甲基)丙烯酸酯的实例是丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸异丙酯,丙烯酸叔丁酯,丙烯酸正丁酯,丙烯酸异丁酯,丙烯酸2-乙基己基酯,丙烯酸月桂酯,丙烯酸硬脂酯和相应的甲基丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸与环状醇的酯的实例是丙烯酸环己酯,丙烯酸三甲基环己基酯,丙烯酸2-叔丁基环己基酯,丙烯酸异冰片酯和相应的甲基丙烯酸酯。
用于形成丙烯酸类聚合物的不含其它官能团的其它不饱和单体例如是乙烯基醚,例如异丁基乙烯基醚和乙烯酯,例如乙酸乙烯酯,丙酸乙烯酯,乙烯基芳族烃,优选每分子具有8-9个碳原子的那些。此类单体的实例是苯乙烯,α-甲基苯乙烯,氯苯乙烯,2,5-二甲基苯乙烯,对甲氧基苯乙烯,乙烯基甲苯。苯乙烯是优选使用的。
还可以使用少量的烯属多不饱和单体。它们是每分子具有至少2个自由基可聚合双键的单体。它们的实例是二乙烯基苯,1,4-丁二醇二丙烯酸酯,1,6-己二醇二丙烯酸酯,新戊二醇二甲基丙烯酸酯,甘油二甲基丙烯酸酯。
羟基官能化(甲基)丙烯酸类聚合物通常通过采用本领域技术人员公知的常规方法的自由基共聚来形成,例如通过本体、溶液或珠状聚合,尤其通过使用自由基引发剂的自由基溶液聚合。
用于将羟基引入到丙烯酸类聚合物中的适合的羟基官能化不饱和单体例如是具有伯或仲羟基的α,β-烯属不饱和单羧酸的羟烷基酯。它们例如可以包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸和/或异巴豆酸的羟烷基酯。(甲基)丙烯酸的羟烷基酯是优选的。适合的具有伯羟基的α,β-烯属不饱和单羧酸的羟烷基酯的实例是(甲基)丙烯酸羟乙酯,(甲基)丙烯酸羟丙酯,(甲基)丙烯酸羟丁酯,(甲基)丙烯酸羟戊酯,(甲基)丙烯酸羟己酯。适合的具有仲羟基的羟烷基酯的实例是(甲基)丙烯酸2-羟丙酯,(甲基)丙烯酸2-羟丁酯,(甲基)丙烯酸3-羟丁酯。
优选的是羟基当量为300-1300的羟基官能化丙烯酸类聚合物,是(甲基)丙烯酸羟烷基酯与一种或多种上述单体的聚合物。羟基当量是树脂的克数/当量的羟基。以下是通常优选的丙烯酸类聚合物:苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸异丁酯/(甲基)丙烯酸羟乙酯;苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯/甲基丙烯酸异冰片酯/(甲基)丙烯酸羟乙酯和苯乙烯/甲基丙烯酸异冰片酯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯/甲基丙烯酸羟丙酯/(甲基)丙烯酸羟乙酯。一种特别优选的含羟基的丙烯酸类聚合物含有35-50wt%苯乙烯,15-25wt%甲基丙烯酸乙基己基酯,15-20wt%甲基丙烯酸异冰片酯和20-30wt%甲基丙烯酸羟乙酯。
其它有用的羟基官能化不饱和单体是α,β-不饱和单羧酸与在α位上支化的饱和单羧酸的缩水甘油酯,例如与饱和α-烷基烷烃单羧酸或α,α’-二烷基烷烃单羧酸的缩水甘油酯的反应产物。它们优选包括(甲基)丙烯酸与每分子具有7-13个碳原子,尤其优选每分子具有9-11个碳原子的饱和α,α-二烷基烷烃单羧酸的缩水甘油酯的反应产物。这些反应产物可以在共聚反应之前、期间或之后形成。
其它有用的羟基官能化不饱和单体是(甲基)丙烯酸羟烷基酯与内酯的反应产物。可以使用的(甲基)丙烯酸羟烷基酯例如是上述那些。适合的内酯例如是环中具有3-15个碳原子的那些,其中所述环还可以包括不同取代基。优选的内酯是γ-丁内酯,δ-戊内酯,ε-己内酯,β-羟基-β-甲基-δ-戊内酯,λ-月桂内酯或它们的混合物。ε-己内酯是特别优选的。反应产物优选包括由1mol的α,β-不饱和单羧酸的羟烷基酯和1-5mol,优选平均2mol的内酯制备的那些。羟烷基酯的羟基可以用内酯在共聚反应之前、期间或之后改性。
适合的能够用于提供具有羧基的丙烯酸类聚合物的不饱和单体例如是烯属不饱和单羧酸,例如丙烯酸,甲基丙烯酸,巴豆酸,异巴豆酸,衣康酸。丙烯酸和甲基丙烯酸是优选使用的。
可以用于提供具有缩水甘油基的丙烯酸类聚合物的适合不饱和单体例如是烯丙基缩水甘油醚,3,4-环氧基-1-乙烯基环己烷,(甲基)丙烯酸环氧基环己基酯,乙烯基缩水甘油醚和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。(甲基)丙烯酸缩水甘油酯是优选使用的。
可以用于形成丙烯酸类聚合物的、除了至少一个烯属双键以外不含另外的官能团的可自由基聚合的、烯属不饱和单体例如是不饱和羧酸与具有1-20个碳原子的脂族一元支化或未排成列的以及环状醇的酯。可以考虑的不饱和羧酸是丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸和异巴豆酸。(甲基)丙烯酸的酯是优选的。
丙烯酸类聚合物可以含有(甲基)丙烯酰胺。这种丙烯酸类聚合物的典型实例是(甲基)丙烯酰胺与(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、(甲基)丙烯酸和/或上述烯属不饱和可聚合单体之一的聚合物。
还可以使用数均分子量为300-3,000的上述单体组分的丙烯酸类低聚物作为任选的聚合组分。有用的丙烯酸类低聚物公开在2003年7月11日提交的US序号No.10/617,585中。通过使用本领域技术人员公知的单体和反应剂,这些低聚物可以具有与异氰酸酯反应的下列一个或多个基团:羟基、羧基、缩水甘油基、胺、醛亚胺、磷酸和酮亚胺。
丙烯酸氨基甲酸酯还可以用于形成本发明的新型涂料组合物。通常有用的丙烯酸氨基甲酸酯通过让上述丙烯酸类聚合物与有机多异氰酸酯反应来制备。通常,采用过量的丙烯酸类聚合物,使得所形成的丙烯酸氨基甲酸酯具有携带如上所述的反应性基团的末端丙烯酸链段。这些丙烯酸氨基甲酸酯可以具有反应性端基和/或侧基,如羟基、羧基、胺、缩水甘油基、酰胺、硅烷或这些基团的混合物。有用的有机多异氰酸酯下文被描述为交联组分,而且还可以用来形成本发明中的丙烯酸氨基甲酸酯。通常有用的丙烯酸氨基甲酸酯在US专利4,659,780中被公开,该专利由此引入本申请供参考。
还可以使用聚酯,例如羟基或羧基终端的聚酯,或含羟基或羧基的聚酯。下列是通常有用的聚酯或酯低聚物:己内酯二醇和环己烷二甲醇的聚酯或低聚物,三羟基乙基异氰脲酸酯和己内酯的聚酯或低聚物,三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸或邻苯二甲酸酐和环氧乙烷的聚酯或低聚物,季戊四醇、六氢邻苯二甲酸酐和环氧乙烷的聚酯或低聚物,季戊四醇、六氢邻苯二甲酸酐和环氧丁烷的聚酯或低聚物,如US6,221,484 B1中所公开的。
上述聚酯和低聚物可以与有机异氰酸酯反应,形成可以在该新型组合物中使用的聚酯型聚氨酯聚合物和低聚物。
一种可以在组合物中使用的有用的聚酯型聚氨酯通过让脂族多异氰酸酯与脂族或环脂族一元醇反应和随后让所得组合物与羟基官能化脂族羧酸反应,直到全部异氰酸酯基已经反应来形成。一种有用的聚氨酯低聚物包括己烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯、环己醇和二羟甲基丙酸的反应产物。
有用的支化共聚酯多元醇及其制备方法在2003年8月28日公开的WO 03/070843中有描述,该专利由此引入本申请供参考。
支化共聚酯多元醇具有不超过30,000,或者1,000到30,000,或者2,000到20,000,或者5,000到15,000的数均分子量。共聚酯多元醇具有5-200,优选6-70,更优选10-50个羟基/聚合物链,以及0-40,优选1-40,更优选1-20和最优选1-10个羧基/聚合物链。共聚酯多元醇的Tg(玻璃化转变温度)为-70到50℃,优选-65到40℃,更优选-60到30℃。
支化共聚酯多元醇通常由含有选自羟基羧酸、羟基羧酸的内酯和它们的结合物中的扩链剂和一种或多种高度支化单体的单体混合物聚合而成。
以涂料组合物的粘结剂的重量为基准计,下列附加成分能够以0.1-98wt%或50-95wt%的量在涂料组合物中包含,尤其当该涂料组合物作为喷漆使用时。
重均分子量为3,000-100,000和Tg为0-100℃的有用的丙烯酸醇酸聚合物通常由单体混合物聚合而成,该单体混合物可以包括下列一种或多种单体:(甲基)丙烯酸烷基酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯,(甲基)丙烯酸丁酯,(甲基)丙烯酸乙酯,(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯;(甲基)丙烯酸羟烷基酯,例如(甲基)丙烯酸羟乙酯,(甲基)丙烯酸羟丙酯,(甲基)丙烯酸羟丁酯;(甲基)丙烯酸;苯乙烯;以及(甲基)丙烯酸烷基氨基烷基酯,例如(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙基酯或甲基丙烯酸叔丁基氨基乙基酯;以及一种或多种下列干性油:亚麻子油脂肪酸、妥尔油脂肪酸或桐油脂肪酸的乙烯基噁唑啉干性油酯。
一种优选的聚合物由含有(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸烷基氨基烷基酯和干性油脂肪酸的乙烯基噁唑啉酯的单体混合物聚合而成。
适合的亚胺化丙烯酸类聚合物可以通过让携带羧基的丙烯酸聚合物与亚烷基亚胺如亚丙基亚胺反应来获得。
适合的乙酸丁酸纤维素以CAB-381-20和CAB-531-1的商品名由田纳西州Kingsport的Eastman Chemical Co.供应,优选以粘结剂重量的0.1-20wt%的量使用。
适合的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(蜡)由新泽西州Morristown的Honeywell Specialty Chemicals-Wax and Additive以A-C_405(T)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的商品名供应。
适合的硝基纤维素树脂优选具有约 1/2-6秒的粘度。优选地,使用硝基纤维素树脂的共混物。任选地,喷漆可以含有酯胶和蓖麻油。
适合的醇酸树脂是干性油脂肪酸如亚麻子油和妥尔油脂肪酸、脱水蓖麻油、多元醇、二羧酸和芳族单羧酸的酯化产物。可以用于制备本发明的醇酸树脂的典型多元醇是甘油,季戊四醇,三羟甲基乙烷,三羟甲基丙烷;二醇,例如乙二醇,丙二醇,丁二醇和戊二醇。能够用于制备醇酸树脂的典型二羧酸或酸酐是邻苯二甲酸,邻苯二甲酸酐,间苯二甲酸,对苯二甲酸,马来酸和富马酸。典型的芳族单羧酸是苯甲酸,对叔丁基苯甲酸,苯酚乙酸和三乙基苯甲酸。一种优选的醇酸树脂是丙烯酸类聚合物与醇酸树脂的反应产物。
US专利申请公开2003/0050388公开了有用的含氨基甲酸酯的聚合物,该申请由此引入本申请供参考,尤其公开了包括脂族多异氰酸酯、一元醇、羟基官能化脂族羧酸和聚亚烷基醚二醇的反应产物的氨基甲酸酯聚合物,并且具有100-2000的数均分子量。Ramesh等人的US专利6,462,144B1公开了其它有用的氨基甲酸酯官能化聚合物(该专利由此引入本申请供参考),并且说明了具有高度支化或星形多元醇芯、基于多羧酸或多羧酸酐的第一延伸链,基于含环氧基的化合物的第二延伸链,并且在芯、第二延伸链或二者上具有氨基甲酸酯官能团的氨基甲酸酯官能化聚合物。具有主要的氨基甲酸酯官能团的丙烯酸类聚合物是有效的,在US专利5,866,259中被公开,该专利由此引入本申请供参考。
适合的增塑剂包括邻苯二甲酸丁基苄基酯,邻苯二甲酸二丁酯,磷酸三苯酯,邻苯二甲酸2-乙基己基苄基酯,邻苯二甲酸二环己基酯,甲苯邻苯二甲酸二烯丙基酯,邻苯二甲酸二苄基酯,邻苯二甲酸丁基环己基酯,季戊四醇的混合苯甲酸和脂肪油酸酯,聚(己二酸丙二醇酯)二苯甲酸酯,二甘醇二苯甲酸酯,硫代二琥珀酸四丁酯,丁基邻苯二甲酰基甘醇酸丁酯,柠檬酸乙酰基三丁酯,癸二酸二苄酯,磷酸三甲苯酯,甲苯乙基磺酰胺,六亚甲基二邻苯二甲酸的二-2-乙基己基酯和邻苯二甲酸二(甲基环己基)酯。这组中的一种优选的增塑剂是邻苯二甲酸丁基苄基酯。
如果需要,该涂料组合物可以包括金属干燥剂、螯合剂或它们的结合物。适合的有机金属干燥剂包括环烷酸钴,环烷酸铜,树脂酸铅,环烷酸钙,环烷酸铁,环烷酸锂,环烷酸铅,辛酸镍,辛酸锆,辛酸钴,辛酸铁,辛酸锌和二月桂酸烷基锡,例如二月桂酸二丁基锡。适合的螯合剂包括单异丙醇单叔羧酸铝, (单异丙基)邻苯二甲酸铝,单叔羧酸二乙氧基乙醇铝,三仲丁醇铝,二异丙醇铝单乙酰乙酸酯螯合物和异丙醇铝。
还有,可以使用数均分子量(Mn)为500-5,000或1,000到3,000;多分散性为1.1-2.1和羟基值为20-200的聚三亚甲基醚二醇作为添加剂。优选的聚三亚甲基醚二醇具有-75℃的Tg。聚三亚甲基醚二醇的共聚物也是适合的。例如,这种共聚物通过将1,3-丙二醇与另一二醇如乙二醇、己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇共聚来制备,其中至少50%的共聚物由1,3-丙二醇产生。可以使用高分子量和低分子量聚三亚甲基醚二醇的共混物,其中高分子量二醇具有1,000-4,000的Mn,而低分子量二醇具有150-500的Mn。二醇的平均Mn应该为1,000-4,000。应该指出的是,适用于本发明的聚三亚甲基醚二醇可以包括基于聚三亚甲基醚二醇的重量的1-20wt%的聚三亚甲基醚三醇和其它更高官能度的聚三亚甲基醚多元醇。据信,聚三亚甲基醚二醇在本发明的交联涂料组合物中的存在可以改进所形成的涂层的抗碎裂性。
US专利3,585,160,US专利4,242,243,US专利4,692,481和USRe31,309公开了上述添加剂的附加细节,这些专利在本申请中引入供参考。
交联剂
喷漆涂料组合物可以不用交联剂配制。采用新型流变控制剂的典型可交联组合物是具有粘结剂的溶剂型组合物,该粘结剂含有25-95wt%的上述成膜聚合物之一和5-75wt%的交联剂。优选地,该粘结剂含有40-90wt%的成膜聚合物和10-60wt%的交联剂。有用的交联剂包括有机多异氰酸酯、封闭的有机多异氰酸酯、蜜胺类、烷基化蜜胺、苯三聚氰二胺、环氧化物和硅烷。
可以在本发明的新型组合物中使用的通常有用的有机多异氰酸酯交联剂包括脂族多异氰酸酯,环脂族多异氰酸酯和异氰酸酯加合物。典型的多异氰酸酯可以含有2-10,优选2.5-8,更优选3-5个异氰酸酯官能团。通常,多异氰酸酯上的异氰酸酯官能团的当量与全部官能团的当量的比率是0.5/1到3.0/1,优选0.7/1到1.8/1,更优选0.8/1到1.3/1。
可以使用的适合脂族和环脂族多异氰酸酯的实例包括下列:4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(“H12MDI”),反式-环己烷-1,4-二异氰酸酯,1,6-六亚甲基二异氰酸酯(“HDI”),异佛尔酮二异氰酸酯(“IPDI”),其它脂族或环脂族二-、三-或四-异氰酸酯,例如1,2-亚丙基二异氰酸酯,四亚甲基二异氰酸酯,2,3-亚丁基二异氰酸酯,八亚甲基二异氰酸酯,2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯,十二亚甲基二异氰酸酯,ω-二丙基醚二异氰酸酯,1,3-环戊烷二异氰酸酯,1,2-环己烷二异氰酸酯,1,4-环己烷二异氰酸酯,4-甲基-1,3-二异氰酸根环己烷,二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯,3,3’-二甲基-二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯,具有异氰脲酸酯结构单元的多异氰酸酯,例如六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯,2分子二异氰酸酯的加合物,例如六亚甲基二异氰酸酯,六亚甲基二异氰酸酯的脲二酮,异佛尔酮和二醇如乙二醇的脲二酮,3分子的六亚甲基二异氰酸酯和1分子的水的加合物,脲基甲酸酯,六亚甲基二异氰酸酯的三聚体和缩二脲,异佛尔酮二异氰酸酯的脲基甲酸酯、三聚体和缩二脲以及己烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯。
还可以使用三官能化异氰酸酯,例如Desmodur_N3300(六亚甲基二异氰酸酯的三聚体),Desmodur_3400(异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体),Desmodur_4470(异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体),这些三聚体由Bayer Corporation出售。作为Tolonate_HDT由Rhodia Corporation出售的六亚甲基二异氰酸酯的三聚体也是适合的。
可以使用异氰酸酯官能化加合物,例如脂族多异氰酸酯和多元醇的加合物。还有,可以使用任何上述多异氰酸酯与多元醇来形成加合物。可以使用多元醇如三羟甲基烷烃,尤其三羟甲基丙烷或乙烷来形成加合物。
蜜胺交联剂通常是部分烷基化蜜胺甲醛化合物,可以是单体或聚合物或它们的混合物。一些适合的单体蜜胺包括平均含有三个或更多个用C1-C5一元醇如甲醇、正丁醇或异丁醇醚化的羟甲基/三嗪核的低分子量蜜胺,并且具有至多大约2和优选大约1.1到大约1.8的平均缩合度以及具有不低于约50wt%的单核物质比例。相反,聚合蜜胺具有超过1.9的平均聚合度。
一些适合的这种单体蜜胺包括烷基化蜜胺,例如甲基化、丁基化、异丁基化蜜胺和它们的混合物。许多这些适合的单体蜜胺市场上有供应。例如,新泽西州West Patterson的Cytec Industries Inc.供应Cymel_301(聚合度1.5,95%的甲基和5%的羟甲基),Cymel_350(聚合度1.6,84%的甲基和16%的羟甲基)、303、325、327和370,它们全部是单体蜜胺。适合的聚合蜜胺包括称为Resimene_BMP5503的高氨基(部分烷基化)蜜胺(分子量690,多分散性1.98,56%丁基,44%氨基),由密苏里州圣路易斯的Solutia Inc.供应,或Cymel_1158,由新泽西州West Patterson的Cytec Industries Inc.提供。Cytec Industries Inc.还供应Cymel_1130@80%固体(聚合度2.5),Cymel_1133(48%甲基,4%羟甲基和48%丁基),二者均为聚合蜜胺。
如果需要,在活化组合物中还可以包括适当的催化剂来加速涂料组合物的罐混物(potmix)的固化过程。
当活化组合物包括蜜胺作为交联剂时,它还优选包括催化活性量的一种或多种酸催化剂,以进一步增强组分在固化时的交联。通常,涂料组合物中的酸催化剂的催化活性量为大约0.1到大约5wt%,优选0.1到2wt%,更优选0.5到1.2wt%,全部以粘结剂的重量为基准计。一些适合的酸催化剂包括芳族磺酸,例如十二烷基苯磺酸,对甲苯磺酸和二壬基萘磺酸,它们全部是未封闭的,或用胺如二甲基噁唑啉和2-氨基-2-甲基-1-丙醇,n,n-二甲基乙醇胺或它们的结合物封闭。可以使用其它酸催化剂,例如磷酸,更尤其酸式磷酸苯酯,苯甲酸,具有侧挂酸基的低聚物,所有这些可以是未封闭的,或者用胺封闭。
当活化组合物包括多异氰酸酯作为交联剂时,该涂料组合物优选包括催化活性量的一种或多种锡或叔胺催化剂,用于加速固化过程。通常,涂料组合物中的催化剂的催化活性量为大约0.001到大约5wt%,优选0.005到2wt%,更优选0.01到1wt%,全部以粘结剂的重量为基准计。可以使用各种各样的催化剂,例如锡化合物,包括二月桂酸二丁基锡和二乙酸二丁基锡;叔胺,例如三亚乙基二胺。这些催化剂可以单独使用,或者与羧酸如乙酸一起使用。一种以Fastcat_4202二月桂酸二丁基锡的商标由宾西法尼亚州费城的Elf-Atochem North America,Inc.出售的市购催化剂是特别适合的。
载体介质
液体载体介质包括有机溶剂或溶剂的共混物,或包括水和任选的相容性有机溶剂的水性载体。涂料组合物含有大约5-95wt%,更通常10-85wt%的粘结剂和大约5-95wt%,更通常15-90wt%的液体载体(基于涂料组合物的重量)。有机溶剂的选择取决于本发明的涂料组合物的具体终用途应用的要求,例如VOC(挥发性有机溶剂)排放要求,选择的颜料,粘结剂和交联剂。可在这里使用的有机溶剂的代表实例包括醇,例如甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇;酮,例如丙酮,丁酮,戊酮,己酮和甲基乙基酮,甲基异丁基酮,二异丁基酮,甲基戊基酮;乙酸、丙酸和丁酸的烷基酯,例如乙酸乙酯,乙酸丁酯和乙酸戊酯;醚,例如四氢呋喃,乙醚以及乙二醇和聚乙二醇单烷基醚和二烷基醚,例如溶纤剂和卡必醇类;二醇类,例如乙二醇和丙二醇及它们的混合物,以及芳族烃溶剂,例如二甲苯,甲苯。通常,水性载体包括水以及适于涂料组合物的要求的有机溶剂的共混物。
颜料
含有本发明的流变控制剂的涂料组合物可以用作底涂层或者着色的单层面漆。这些组合物均需要存在颜料。通常取决于所用颜料的颜色和类型,使用0.1/100到200/100的颜料与粘结剂比。颜料通过常规工序例如研磨、砂磨、球磨、高速混合、磨碎机研磨和双或三辊研磨而配制为研磨料。通常,研磨料包括在液体载体中的颜料和分散剂。研磨料在混合的同时以适当量加入到涂料组合物,以形成着色涂料组合物。
可以使用任何通常使用的有机和无机颜料,例如白色颜料,如二氧化钛,彩色颜料,金属薄片,如薄铝片,特殊效果颜料,如涂层云母片,涂层铝片等,偶氮,蒽醌,硫靛蓝,_嗪,喹吖啶酮,酸性染料的色淀和调色剂,酞菁铜及其衍生物以及它们的各种混合物和变型和增量颜料。
含新型流变控制剂的涂料组合物可以用作底漆、头二道混合底漆或封闭底漆,在该情况下,添加底漆中通常使用的颜料,例如碳黑、重晶石、硅石、氧化铁和其它颜料,它们通常以10/100到300/100的颜料与粘结剂比在底漆中使用。
涂料组合物和改进耐候性的添加剂
含有本发明的新型流变控制剂的涂料组合物可以用作在着色底涂层上施涂的透明涂层,该着色底涂层可以是本发明组合物的着色变型或另一类着色底涂层。该透明涂料可以是溶液或分散形式。
通常,在底涂层完全固化之前,将透明涂层施涂于底涂层上。这就是所谓的“湿碰湿方法”。在该方法中,将底涂层施涂于基材上,闪干,然后施涂透明涂层,然后该两层在环境温度下完全固化,或者通过加热到例如50-100℃的高温并保持15-45分钟来固化,从而形成透明涂层/底涂层饰面。当与底漆或头二道混合底漆结合使用时,还将底漆或头二道混合底漆闪干,然后如上所述施涂底涂层和透明涂层。这就是所谓的“湿碰湿碰湿”方法。底涂层和透明涂层优选分别具有25-75微米和25-100微米的干涂层厚度。
当对汽车和货车车身进行表面整修时,通常将初始OEM面漆砂磨,施涂底漆或封闭底漆涂层,然后施涂单涂层或底涂层/透明涂层。这些涂层通常在环境温度下或在稍微升高的温度如40-100℃下固化。
为了改进透明涂层的耐候性能,以粘结剂的重量为基准计,该涂料组合物含有大约0.1-5wt%的紫外线吸收剂。通常有用的紫外线吸收剂包括羟苯基苯并三唑类,例如2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑,2-(2-羟基-3,5-二叔戊基-苯基)-2H-苯并三唑,2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑,2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基丙酸酯)-2H-苯并三唑和重均分子量300的聚乙烯醚二醇的反应产物,2-(2-羟基-3-叔丁基-5-异辛基丙酸酯)-2H-苯并三唑,羟苯基s-三嗪,例如2-[4-((2-羟基-3-十二烷氧基/十三烷氧基丙基)-氧基)-2-羟苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪,2-[4-(2-羟基-3-(2-乙基己基)-氧基)-2-羟苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪,2-(4-辛氧基-2-羟苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪;羟基二苯甲酮紫外线吸收剂,例如2,4-二羟基二苯甲酮,2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮。
新型涂料组合物的透明涂料组合物还可以含有基于粘结剂的重量的大约0.1-5wt%的二取代苯酚抗氧化剂或氢过氧化物分解剂。通常有用的抗氧化剂包括四[亚甲基(3,5-二叔丁基羟基氢化肉桂酸酯)甲烷,十八烷基3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯,三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯,1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮和苯丙酸,3,5-双(1,1-二甲基-乙基)-4-羟基-C7-C9支化烷基酯。通常有用的氢过氧化物分解剂包括Sanko_HCA(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂环戊二烯蒽烯(phosphenanthrene)-10-氧化物,磷酸三苯酯和其它有机磷化合物,例如产自Ciba Specialty Chemicals的Irgafos_TNPP,产自CibaSpecialty Chemicals的Irgafos_168,产自GE Specialty Chemicals的Ultranox_626,产自Asahi Denka的Mark PEP-6,产自Asahi Denka的Mark HP-10,产自Ciba Specialty Chemicals的Irgafos_P-EPQ,产自Albemarle的Ethanox 398,产自GE Specialty Chemicals的Weston 618,产自Ciba Specialty Chemicals的Irgafos_12,产自Ciba SpecialtyChemicals的Irgafos_38,产自GE Specialty Chemicals的Ultranox_641和产自Dover Chemicals的Doverphos_S-9228。
含有新型流变控制剂的透明涂料组合物还可以含有基于粘结剂重量的大约0.1-5wt%的位阻胺光稳定剂。通常有用的位阻胺光稳定剂包括N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-十二烷基丁二酰亚胺,N-(1-乙酰基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-2-十二烷基丁二酰亚胺,N-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇-丁二酸共聚物,1,23,5-三嗪-2,4,6-三胺,N,N”’-[1,2-亚乙基双[[[4,6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1-亚丙基]双[N,N”’-二丁基-N,N”’-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)],聚-[[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)-氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]-1,6-己烷-二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-亚氨基],双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)[3,5-双(1,1-二甲基乙基-4-羟苯基)甲基]丁基丙二酸酯,8-乙酰基-3-十二烷基-7,7,9,9-四甲基-1,3,8-三氮杂螺(4,5)癸烷-2,4--二酮,十二烷基/十四烷基-3-(2,2,4,4-四甲基-21-氧代-7-氧杂-3,20-二氮杂二螺(5.1.11.2)二十一烷-20-基)丙酸酯。
其它添加剂
另外,含有新型流变控制剂的涂料组合物还可以含有各种其它任选的相容性成分,包括填料、增塑剂、抗氧化剂、表面活性剂和流动控制剂。
例如,这种涂料组合物可以含有基于粘结剂重量的0.1-30wt%的丙烯酸NAD(非水性分散的)树脂。这些NAD树脂通常是具有Tg为20-100℃的交联丙烯酸芯和低Tg稳定剂链段连接于该芯的高分子量树脂。这种NADs的说明可以在Antonelli等人的US专利4,591,533和Barsotti等人的US专利5,763,528中找到,这两篇专利由此引入本申请供参考。
还有,这些涂料组合物可以包括本领域技术人员已知的其它常规配制添加剂,例如润湿剂,流平和流动控制剂,例如Resiflow_S(聚丙烯酸丁酯),BYK_320和325(高分子量聚丙烯酸酯),BYK_347(聚醚改性的硅氧烷),流变控制剂,例如热解法硅石,消泡剂,有助于稳定组合物的表面活性剂和润滑剂。可以添加改进耐擦伤性的其它添加剂,例如,倍半硅氧烷和其它硅酸盐基微颗粒。
一种特别有效的添加剂是重量比微0.1∶1到1∶0.1的新型流变控制剂和细分散硅石的共混物。其它特别有效的添加剂是如在US4,311,622中所述的重量比为0.1∶1到1∶0.1的新型流变控制剂和双脲晶体的共混物。
流变控制剂可以引入到典型双组分(2K)涂料组合物的组分之一中。例如,在典型2K丙烯酸/异氰酸酯体系中,流变控制剂可以与丙烯酸聚合物组分一起混合,然后恰好在施涂之前与异氰酸酯组分工户。
施涂
涂料组合物可以通过常规技术如喷涂、静电喷涂、浸涂、刷涂和流涂来施涂。喷涂和静电喷涂是优选的施涂方法。
在OEM施涂中,组合物通常在60-150℃下烘焙大约15-30分钟,以形成大约25-75微米厚的涂层。当该组合物在底涂层/透明涂层体系中使用时,可以将底涂层干燥至指压干态,再固化或优选短时间闪干,之后施涂透明涂层(湿碰湿)。然后如上所述烘焙底涂层/透明涂层饰面以提供干燥和固化的饰面。该新型涂料组合物还可以用湿碰湿碰湿涂布方法来配制,其中将底漆、底涂层和透明涂层按顺序步骤施涂于基材上,在各层之间没有烘焙过程。然后,将最终涂布三层的基材涂层烘焙,以提供干燥和固化的饰面。本领域技术人员很容易认识到,当用含有多异氰酸酯交联剂的组合物配制时,新型流变控制剂在非烘焙表面整修体系中是特别有用的。
如果在表面整修的车辆中使用,可以在环境温度条件下或在热空气条件下将底涂层干燥至“指触干”,之后施涂透明涂层。底涂层和透明涂层优选分别具有25-75微米和25-100微米的干涂层厚度。这些涂层通常在环境温度下或在稍微升高的温度如40-100℃下固化。
涂料组合物尤其可作为透明涂层、着色底涂层、头二道混合底漆或底漆填料用于维修和表面整修汽车车身和货车车身以及部件。该新型组合物可用于涂布由汽车分供货商制造和涂漆的任何制品,车架纵梁,商用轻型载重汽车和货车车身,包括、但不限于饮料瓶,公用设施基体,预拌混凝土输送车辆车身,废物运载车辆车身,消防和急救车车身,以及这种货车车身的任何潜在附件或组件,公共汽车、农业设备和建筑设备,货车盖和罩,商品拖车,消费者拖车,娱乐车,包括、但不限于住房式汽车,野营车,转换篷车,篷车,大型商用飞机和小的娱乐飞机,娱乐车,例如摩托雪橇,全地形车,私人水运工具,摩托车和船只。该新型组合物还可以用作工业和商业新建筑及其维修;水泥和木地板;商业和住宅结构的墙壁例如办公大楼和住宅;游乐园设备;混凝土路面,例如停车场和汽车道;沥青和混凝土路面,木材基材,船舶表面;室外结构,例如桥、塔;卷材涂层;有轨电车;印刷电路板;机械装置;OEM工具;标牌;玻璃纤维结构;体育用品;和运动设备的涂料。
以下实施例进一步说明本发明。应该理解的是,这些实施例仅为了举例说明而给出。从以上论述和这些实施例可以看出,本领域技术人员可以确定,在不偏离本发明的主旨和范围的情况下,基于本发明的这些必要技术特征,可以对本发明做出许多改变和修饰以使其适应于各种用途和条件。因此,本发明不受以下给出的实施例的限制,而是由所附权利要求书来限定。
以下实施例举例说明本发明。除非另有规定,所有份和百分率按重量计。本文所公开的所有分子量通过LC/MS(液相色谱法/质谱法)和/或GPC(凝胶渗透色谱法)使用聚乙烯标准来测定。
实施例
实施例1
以下示出了流变控制剂的制备:
上式(IV)-(XVI)的化合物的一般制备工序:
在氮气保护下,将氨基醇(4.16mol)和氯仿(800g)加入到2L烧瓶内。在0℃下,用强烈搅拌经2小时将二异氰酸酯(0.42mol)加入到该烧瓶内,随后在RT(室温)下继续搅拌2小时。在大多数情况下,观察到了白色固体的沉淀。采用乙腈作为洗涤溶剂,通过反复过滤来提纯该固体。在没有固体沉淀的情况下,添加乙腈导致了固体沉淀。将该固体在室温和真空下干燥一整夜。通常,LC/MS(液相色谱法/质谱法)结果显示纯度>94%,具有少量的更高分子量杂质。
在氮气保护下,将分离的白色固体(0.26mol)加入到1000ml烧瓶内,随后添加500g的N-甲基吡咯烷酮,在搅拌下在90℃下加热,形成白色悬浮液。将二月桂酸二丁基锡(~0.1mol/mol%)加入到该反应混合物中。从加料漏斗将单异氰酸酯组分(1mol)滴加到该反应混合物中。将反应温度升高到110℃。该反应混合物变得均匀。在添加完后,将该反应混合物在110℃下保持另外2小时。冷却到RT之后,产物沉淀出来。
化合物 | 收率 | 氨基醇 | 二异氰酸酯 |
(IV) | 93.9% | 2-(2-氨基乙氧基)乙醇 | 1,12-二异氰酸根十二烷 |
(V) | 87.4% | 乙醇胺 | 1,6-六亚甲基二异氰酸酯 |
(VI) | 90.1% | 2-(2-氨基乙氧基)乙醇 | 1,4-二异氰酸根丁烷 |
(VII) | 84.3% | 2-(2-氨基乙氧基)乙醇 | 1,6-六亚甲基二异氰酸酯 |
(VII) | 67.0% | 2-(2-氨基乙氧基)乙醇 | 1,8-二异氰酸根辛烷 |
(IX) | 76.4% | 3-氨基-1-丙醇 | 1,8-二异氰酸根辛烷 |
(X) | 87.1% | 乙醇胺 | 1,8-二异氰酸根辛烷 |
(XI) | 42.3% | 乙醇胺 | 1,5-二异氰酸根-2-甲基戊烷 |
(XII) | 86.6% | 3-氨基-1-丙醇 | 1,6-六亚甲基二异氰酸酯 |
(XIII) | 90.9% | 3-氨基-1-丙醇 | 1,4-二异氰酸根丁烷 |
(XIV) | 83.0% | 乙醇胺 | 1,4-二异氰酸根丁烷 |
(XV) | 90.8% | 3-氨基-1-丙醇 | 1,12-二异氰酸根十二烷 |
(XV) | 93.2% | 乙醇胺 | 1,12-二异氰酸根十二烷 |
上式(XXVI)-(XXIX)的化合物的一般制备工序:
将二胺2-甲基-1,5-戊二胺(3.0g)加入到100ml烧瓶内,然后用100mlCHCl3稀释。在室温下,在恒定的搅拌下,向该混合物添加0.054mol单异氰酸酯。在室温下混合大约18小时后,观察到了透明而均匀的反应混合物。将该混合物倒入乙醚中,将所得固体过滤,进一步用乙醚冲洗,在真空和室温下干燥。获得了白色固体。产物采用LC/MS光谱法分析。
化合物 | 分离收率 | 单异氰酸酯 |
(XXVI) | 98% | 异氰酸戊酯 |
(XXVII) | ~100% | 异氰酸十二烷基酯 |
(XXVIII) | 96% | 异氰酸己酯 |
(XXIX) | ~100% | 异氰酸辛酯 |
上式(XVII)的化合物的一般制备工序:
所有操作在干燥氮气氛围下进行。步骤1:在0℃下,将异氰酸环己酯(0.11mol)滴加到含乙醇胺(0.11mol)和甲苯的烧瓶内。添加结束时,让反应混合物升温至室温,并搅拌2小时。然后通过用醚洗涤来收集产物,在真空烘箱内室温下干燥过夜。然后对样品进行NMR和LC/MS分析。步骤2:在氮气氛围下,将步骤1的产物溶于160mL乙腈中。然后在搅拌的同时将烧瓶在70℃的油浴中加热。然后将48mg的二月桂酸二丁基锡加入到该反应混合物中,含有催化剂的管形瓶用少量甲苯冲洗,以确保完全转移该催化剂。在干燥箱内,将13.78g的HDI(六亚甲基二异氰酸酯)与80mL乙腈混合,然后转移到加料漏斗内,再滴加到反应混合物中。添加结束时,将反应混合物升温到80℃,并搅拌另外4小时。然后将该反应混合物冷却到室温,通过过滤收集固体,用乙腈洗涤几次。然后将产物在真空烘箱内在室温下干燥过夜。用LC/MS分析证明形成了MW为541.8的产物,该化合物的纯度基本上为~100%。
上式(XXIII)-(XXIV)的化合物的一般制备工序:
在氮气保护和强力搅拌下,将75.0g的丝氨醇和400g氯仿附加~20ml乙腈加入到500ml烧瓶内。再用2小时向该烧瓶内一滴一滴添加(缓慢)13.85g六亚甲基二胺二异氰酸酯。在添加期间将该烧瓶浸入到冰浴内。添加完六亚甲基二胺二异氰酸酯后,形成了白色沉淀。将该反应在RT下保持另外1小时。使用LC/MS分析来评价该转化,指示起始原料完全转化。固体材料用中型过滤器过滤,随后反复乙腈冲洗,随后反复甲醇冲洗。固体在真空和室温下干燥过夜,获得30.89g的白色固体。该反应的收率为~100%。
在下一步中,将10.0g的双脲四醇的干燥产物加入到250ml烧瓶内,随后添加150g的NMP。在氮气保护下,将该烧瓶浸没到110℃的油浴中并进行搅拌。将0.171mol的单异氰酸酯从干燥箱转移到设置于反应烧瓶顶部的加料漏斗内。接下来,将0.072g的二月桂酸二丁基锡(Aldrich)加入到该反应混合物中,将单异氰酸酯滴加到烧瓶内。添加1/4的单异氰酸酯后,该混合物变得透明而均匀。添加完后,将反应在110℃下保持另外3小时。LC/MS分析指示,所有起始原料被消耗。将该混合物分散,用乙腈反复冲洗。将白色固体过滤,在真空下干燥过夜。
这些反应的典型收率为88-95%。
化合物 | 单异氰酸酯 |
(XXIII) | 异氰酸己酯 |
(XXIV) | 异氰酸环己酯 |
上式(XXX-XXXIII)的化合物的一般制备工序:
在氮气层和强力搅拌下进行以下反应。将10mL甲苯中的19.8mmol的二酰氯滴加到含有79.3mmol N-辛基-N-(2-羟乙基)脲和1.76g氢氧化钙在10mL 1M LiCl/NMP中的混合物的烧瓶内。在添加过程中,将烧瓶保持在大约5℃。将反应混合物加热到室温,并搅拌4小时。通过过滤收集产物,随后在真空下干燥。这些反应的典型收率为50-95%。
化合物 | 二酰氯 | 单异氰酸酯 |
(XXX) | 丙二酰氯 | 异氰酸辛酯 |
(XXXI) | 丁二酰氯 | 异氰酸辛酯 |
(XXXII) | 己二酰氯 | 异氰酸辛酯 |
(XXXIII) | 戊二酰氯 | 异氰酸辛酯 |
上式(XXXIV-XXXV)的化合物的一般制备工序:
在氮气层和强力搅拌下进行以下反应。将10mL甲苯中的22.8mmol二酰氯滴加到含有45.6mmol N-环己基-N-(2-羟乙基)脲和1.76g氢氧化钙在90mL 1M NMP中的混合物的烧瓶内。在添加过程中,将烧瓶保持在大约5℃。该烧瓶装有搅拌器。将反应混合物升温到室温,并搅拌4小时。通过过滤收集产物,随后在真空下干燥。这些反应的典型收率为30-75%。
化合物 | 二酰氯 | 单异氰酸酯 |
(XXXIV) | 己二酰氯 | 异氰酸环己酯 |
(XXXV) | 丁二酰氯 | 异氰酸环己酯 |
上式(XVIII-XXII)的化合物的一般制备工序:
在氮气层和强力搅拌下进行以下反应。将0.15mol的1,6-二异氰酸根己烷滴加到在200mL无水氯仿中含有1.50mol氨基醇的烧瓶内。在添加过程中,将烧瓶保持在大约10℃下。将反应混合物加热到室温,并搅拌一整夜。通过过滤收集产物,随后在真空下干燥,获得固体。这些反应的典型收率超过90%。
第二步反应在氮气层下进行。将10mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的68.8mmol酰氯滴加到在48.3mL 1MLiCl/NMP中含有17.2mmol以上中间体和5.10g氢氧化钙的烧瓶内。在添加过程中,将烧瓶保持在大约5℃。该烧瓶装有搅拌器。将反应混合物升温至室温,并搅拌过夜。用NMR分析监控反应,当与异氰酸酯相邻的质子和碳的化学位移消失时,该反应被认为达到完全。通过过滤收集产物,随后在真空下干燥。这些反应的典型收率超过50-90%。
化合物 | 酰氯 |
(XVIII) | 2-乙基己酰氯 |
(XIX) | 戊酰氯 |
(XX) | 异戊酰氯 |
(XXI) | 叔丁基乙酰氯 |
(XXII) | 棕榈酰氯 |
上式(XLIII)的化合物的一般制备工序:
在氮气层和强力搅拌下进行下列反应。将52.47g(0.4mol)L-亮氨酸,18.02g(0.2mol)二甘醇甲醚和95.11g(0.5mol)对甲苯磺酸加入到三颈圆底烧瓶内,该烧瓶在顶部安装了带有回流冷凝器的狄安-斯达克分水器。将800mL的干燥甲苯加入到该混合物中。将反应混合物在80℃下保持5小时。将1.0M NaHCO3溶液缓慢加入到该搅拌混合物中,直到没有气泡形成。萃取后,有机层用MgSO4干燥,随后过滤。产物随后在真空下干燥,获得浅黄色油(56.52g,89.3%收率)。
第二步反应在氮气层和强力搅拌下进行。将20mL甲苯中的7.92g(51.0mmol)异氰酸辛酯滴加到在80mL甲苯中含有9.02g以上中间体混合物的烧瓶内。在添加过程中,烧瓶保持在大约10℃下。将反应混合物升温至室温,并搅拌过夜。通过过滤收集产物,随后在真空下干燥,获得白色粉末(8.90g,94.7%收率)。
上式(XLIV)的化合物的一般制备工序:
在氮气保护下,将乙醇胺(4.16mol)和氯仿(800g)加入到2L烧瓶内。在0℃下,在强力搅拌的同时用2小时将亚己基二异氰酸酯(0.42mol)加入到烧瓶内,随后在RT(室温)下继续搅拌2小时。发现了白色固体的沉淀。通过用乙腈作为洗涤溶剂反复过滤来提纯固体。将固体在真空和RT下干燥过夜。LC/MS结果表明纯度>94%,具有少量的较高分子量杂质。
在500mL烧瓶内,在100℃下将25.4g(87.5mmol)以上分离的白色固体溶于NMP,然后添加150.0g(1.31mol)的ε-己内酯。然后将温度升高至100℃,保持1小时,然后添加~0.4g的二月桂酸二丁基锡。将反应在110℃下保持~60小时。然后,取消加热。整个混合物作为粘度增高的浅棕色液体保留。获得~419g的橙色混浊液体。用THF和聚苯乙烯标准的GPC分析证明Mw~1,400。计算的活性固体含量为~29%(w/Mn)。
支持分析结构
用装有MS(ESI)界面的Waters Alliance 2790LC进行LC/MS(液相色谱法/质谱法)分析。柱子:Zorbax SB-C18,2.1×150mm,60℃;溶剂:A=水+0.05%TFA,B=乙腈+0.05%TFA。条件:4.5分钟内95%A-0%A,保持3.5分钟,然后42分钟后返回到初始条件;波长:220nm;流速:0.8mL/min。NMR(核磁共振)分析用Bruker 500MHz仪器进行。用于溶解样品的溶剂是A=DMSO-d6(二甲亚砜),B=DMF-d7(二甲基甲酰胺),C=MeOD-d4(甲醇)。
样品 | LC/MS(M+1) | NMR(ppm) | ||
溶剂 | 1H NMR(500MHz) | 13C NMR(126MHz) | ||
IV | 713.3 | A | 1.20(m);1.25;1.35(m);1.52(m);1.54(m);1.65(m);1.67(m);1.74(m);1.76(m);2.97(m);3.02;3.14(m);3.26(m);3.40(m);3.55(m);4.04(m);5.59(m);5.67(m);6.62 | 24.89;25.59;26.76;29.11;29.28;29.31;30.35;33.01;50.01;63.34;69.17;70.58;155.73;158.54 |
V | 541.3 | A | 1.11(m);1.20(m);1.25(m);1.36(m);1.52(m);1.54(m);1.65(m);1.67(m);1.75(m);1.92(m);2.02;2.17(m);2.70;2.97(m);3.02;3.19(m);3.26(m);3.91(m);5.64(m);5.70(m);6.53 | 24.90;25.58;26.51;30.30;33.02;39.57;39.83;50.01;63.68;155.78;158.60 |
VI | 601.3 | A | 1.12(m);1.21(m);1.36(m);1.51(m);1.54(m);1.65(m);1.67(m);1.75(m);1.77(m);2.88;2.99(m);3.15(m);3.27(m); 3.42(m);3.56(m);4.04(m);5.52;5.62;6.43 | 24.83;25.59;27.96;32.98;39.75;50.08;63.40;69.23;70.63;155.76;158.62 |
VII | 629.3 | A | 1.12(m);1.21(m);1.26;1.37(m);1.52(m);1.66(m);1.76(m);2.87;2.98(m);3.15(m);3.28(m);3.42(m);3.56(m);4.05(m);5.52;5.60;6.42 | 24.83;25.59;26.53;30.32;32.98;39.89;50.09;63.41;69.24;70.64;155.75;158.63 |
VIII | 657.4 | A | 1.12(m);1.21(m);1.25;1.37(m);1.53(m);1.66(m);1.76(m);2.87;2.98(m);3.15(m);3.28(m);3.42(m);3.56(m);4.05(m);5.52;5.59;6.42 | 24.83;25.59;26.73;29.07;30.34;32.98;50.08;63.40;69.23;70.64;155.90;158.75 |
IX | 597.3 | A | 1.12(m);1.21(m);1.26;1.37(m);1.52(m);1.66(m);1.75(m);2.88;2.98(m);3.05(m);3.27(m);3.96(m);5.46;5.52;6.30 | 24.84;25.60;26.73;29.07;30.36;30.41;33.03;37.04;39.95;50.04;62.1B;155.91;158.67 |
X | 569.3 | A | 1.12(m);1.21(m);1.26;1.37(m);1.52(m);1.66(m);1.76(m);2.88; 2.98(m);3.20(m);3.28(m);3.93(m);5.56; 5.59;6.32 | 24.83;25.59;26.73;29.06;30.31;33.00;39.68;39.99;50.07;63.77;155.82;158.55 |
XI | 541.3 | NA | NA | |
XII | 569.3 | A | 1.12(m);1.21(m);1.26;1.37(m);1.52(m);1.65(m);1.75(m);2.86;2.98(m);3.05(m);3.27(m);3.95(m);5.47;5.51;6.29 | 24.84;25.60;26.53;30.34;30.41;33.03;37.04;39.90;50.04;62.18;156.01;158.66 |
XIII | 597.3 | A | 1.20(m);1.36;1.53(m);1.65(m);1.75(m);2.98;3.03;3.26(m);3.95(m);5.61;6.52 | 24.83;25.52;27.89;30.28;32.98;36.84;39.59;49.90;61.99;155.83;158.52 |
XIV | 513.3 | A | 1.20(m);1.36(m);1.53(m);1.65(m);1.75(m);2.98(m);3.02;3.19(m);3.27(m);3.91(m);5.65(m);5.72(m);6.55 | 24.90;25.58;27.92;33.02;39.56;39.67;50.00;63.67;165.77;158.49 |
XV | 653.3 | A | 1.18(m);1.25;1.36v(m);1.52(m);1.64(m);1.75(m);297(m);3.02;3.25(m);3.94(m);5.56;5.59;6.50 | 24.90;25.59;26.76;29.11;29.27;29.31;30.35;30.37;33.05;36.90;49.97;62.07;156.01;158.59 |
XVI | 625.3 | A | 1.18(m);1.25;1.36(m);1.53(m);1.66(m);1.75(m);2.97(m);3.02;3.19(m);3.26(m);3.91(m);5.63(m);5.69(m);6.52 | 24.90;25.58;26.76;29.11;29.28;29.31;30.33;33.02;39.55;39.87;50.01;63.68;155.78;158.49 |
XVIII | N/A | B | 0.82(m);1.24(m);1.37(m);1.51(m);2.25(m);3.03(m);3.30(m);4.03(m);7.32(m);7.37(m) | 11.35;13.53;22.40;25.14;29.20;29.38;29.53;29.70;29.87;31.41;40.44;46.86;63.57;159.50;175.60 |
XIX | N/A | B | 1.02(m);1.44(m);1.54(m);1.68(m);2.52(m);3.13(m);3.20(m);3.50(m);4.18(m);7.58(m);7.67(m) | 13.56;22.15;27.00;33.65;38.57;63.95;159.82;173.49 |
XX | N/A | B | 1.05(m);1.45(m);1.54(m);2.38(m);3.13(m);3.23(m);3.50(m);4.1 8(m);7.60(m);7.67(m | 22.1 3;25.54;26.99;38.60;40.46;42.99;63.86;159.83;172.7. |
XXI | N/A | B | 0.95(m);1.25(m);1.35(m);2.20(m);3.02(m);3.28(m);3.98(m);4.34(m);7.35(m);7.43(m | 29.17;35.45;39.41;47.17;63.44;159.57;171.78 |
XXIII | 971.8 | A | 0.85(m);1.25;1.40;2.69;2.97(m);3.02;3.94;5.60;5.79(m);6.65 | 14.04;22.29;26.54;26.62;28.88;29.00;29.77;30.24;31.53;39.80;40.94;48.91;63.82;156.37;157.91 |
XXIV | 851.5 | A | 1.23(m);1.28;1.37(m);1.53(m);1.67(m);1.76(m);2.99(m);3.14;3.28(m);3.95;5.64(m);5.84(m);6.57 | 24.73;24.88;25.54;26.50;30.1 9;32.98;33.64;39.80;40.46;48.90;50.09;63.76???155.67;157.99 |
XXVI | 343.3 | N/A | N/A | N/A |
XXVII | 539.3 | N/A | N/A | N/A |
XXVIII | 371.4 | A | 0.80(m);0.86(m);1.00(m)1.25;1.34(m);1.46(m);2.77(m);2.95(m);3.32;5.71(m);5.76(m) | 6.16;13.87;14.87;17.58;22.06;26.03;27.54;29.99;31.02;31.15;33.26;45.19;57.23;80.67;1 58.07;158.17;189.33 |
XXIX | 427.3 | N/A | N/A | N/A |
XXX | N/A | B | 1.02(m);1.41(br);1.55(m);3.13(m);3.22(m);3.36(m);3.63(m);4.38(m);5.87(m);7.34(m);7.51(m) | N/A |
XXXI | N/A | B | 0.84(m);1.23(br);1.38(m);2.69(s);3.05(m); 3.17(m);3.30(m);3.46(m);4.02(m);5.88(m);7.28(m);7.35(m) | N/A |
XXXII | N/A | B | 1.01(m);1.42(br);1.58(m);1.79(m);2.57(m);3.13(m);3.23(m);3.50(m);4.18(m)4.34(m)7.49(m);7.56(m) | N/A |
XXXIII | N/A | B | 0.84(m);1.24(m);1.38(m);1.84(m);2.42(m);3.03(s);3.31(m);4.02(m);4.15(m);7.26(m);7.38(m) | N/A |
XXXIV | N/A | B | 1.36(m);1.79(m);2.57(s);3.13(m);3.48(m);3.67(m);4.19(m);7.46(m);7.61(m) | 24.39;24.78;25.93;33.66;38.49;48.1 3;63.98;159.08;173.31 |
XXXV | N/A | B | 1.35 (m);1.89(m);2.89(s);3.13(m);3.49(m);3.67(m);4.19(m);7.45(m);7.63(m) | 24.80;25.78;29.26;33.60;36.39;48.05;64.27;159.02;172.47 |
XLIII | 627.5 | C | 0.91(m);0.96(m);1.33(br);1.47(m);1.57(m);1.76(m);3.11(m);4.16(m);4.30(m) | N/A |
实施例2
涂料组合物中的流变控制剂的评价
测试以上制备的流变控制剂在液体有机树脂涂料组合物中的流变活性。采用高Tg丙烯酸树脂(A)、高度支化聚酯树脂(B)和低MW聚酯树脂(C)来评价这些试剂。将有机树脂体系与1-4%流变控制剂合并,用所示量的溶剂稀释。强力混合后,通过倒置容器检验一定时间后的混合物的胶化/粘度增高。流变活性试验的标准基于1-5的评级标准:1=内容物立即流动,粘度与涂料用树脂相同,2=内容物立即流动,但粘度高于涂料用树脂,3=内容物在2-10秒内流动,4=内容物在10秒后流动,5=混合物一点也不流动。结果在下表1中示出:
表1
试验组合物1 | 化合物(流变剂)XIX | 树脂编号A | LiCl%1.2 | 流变剂固体wt%2.0% | 初始凝胶评级(5min)1 | 2小时后的凝胶评级2 | 24小时后的凝胶评级2 |
2 | XIX | C | 1.2 | 2.0% | 1 | 4 | 4 |
3 | XX | A | 1.5 | 2.0% | 1 | 4 | 4 |
4 | XX | C | 1.5 | 2.0% | 2 | 3 | 3 |
5 | XXI | A | 1.5 | 2.0% | 1 | 2 | 2 |
6 | XXII | A | 1.5 | 2.0% | 1 | 2 | 2 |
7 | XXII | C | 1.5 | 2.0% | 1 | 1 | 2 |
8 | XXIII | A | 0 | 2.0% | 2 | 2 | 2 |
9 | XXX | A | 2.5 | 2.0% | 2 | 2 | 2 |
10 | XXIX | B | 2.1 | 2.0% | 1 | 2 | 2 |
11 | XXXI | A | 2.5 | 2.0% | 2 | 3 | 2 |
12 | XXXI | B | 2.5 | 2.0% | 2 | 2 | 2 |
13 | XXXII | B | 2.5 | 2.0% | 1 | 1 | 3 |
14 | XXXIII | A | 2.3 | 2.0% | 5 | 5 | 5 |
15 | XXXIII | B | 2.3 | 2.0% | 3 | 4 | 5 |
16 | XXXII | A | 2.5 | 2.0% | 1 | 4 | 5 |
17 | XXXV | A | 2.3 | 2.0% | 1 | 2 | 2 |
18 | XXXV | B | 2.3 | 2.0% | 1 | 2 | 2 |
19 | XLIII | A | 2.1 | 1.0% | 3 | 4 | 4 |
20 | XLIII | B | 2.1 | 1.0% | 1 | 5 | 5 |
*在所有情况下树脂的用量为5.0g。
以上凝胶评级结果表明,少量(1-4wt%)的本发明流变控制剂能够增稠含有涂料组合物中常用粘结剂的涂料组合物。
以下表2示出了凝胶试验结果,其中评价在3wt%LiCl的存在下具有本发明的流变控制剂的高Tg(玻璃化转变温度)丙烯酸树脂A和高度支化聚酯树脂B的组合物。
表2
试验组合物 | 化合物 | LiCl/NMP中的SCA% | LlCl% | 树脂ASCA% 凝胶时间 | 树脂BSCA% 凝胶时间 |
21 | (XIV) | 42.2% | 3.0% | 2.0% 13′00″ | 2.0% 5′00″ |
22 | (XIII) | 16.6% | 3.0% | 2.0% 1′30″ | 2.0% 1′10″ |
23 | (V) | 25.0% | 3.0% | 2.0%4′10″ | 2.0% 3′10″ |
24 | (XII) | 18.5% | 3.0% | 2.0% 1′30″ | 2.0% 50″ |
25 | (VII) | 36.8% | 3.0% | 2.0% ~15 hrs | 2.0% ~10hrs |
26 | (X) | 17.1% | 3.0% | 2.0% 2′30″ | 2.0%2′00″ |
27 | (IX) | 18.2% | 3.0% | 2.0% 50″ | 2.0% 45″ |
28 | (VIII) | 37.0% | 3.0% | 2.0% 10′00″ | 2.0%8′30″ |
29 | (XV) | 20.7% | 3.0% | 2.0% 20″ | 2.0%1′20″ |
30 | (XVI) | 13.1% | 3.0% | 2.0% 12″ | 2.0% Not Gel |
31 | (IV) | 29.2% | 3.0% | 2.0% 35″ | 2.0% 20″ |
32 | (XXIII) | 35.1% | 3.0% | 2.0% 30″ | 2.0% 1′10″ |
33 | (XIV) | 25.0% | 3.0% | 2.0%8′00″ | 2.0%5′00″ |
*LiCl/NMP中的SCA%是LiCl/NMP溶液中流变控制剂的固体
重量%;LiCl%是LiCl/NMP溶液中的LiCl的固体重量%,SCA%
是总固体粘结剂树脂的流变控制剂的重量%。
以上表2中所示的试验结果表明,本发明中的2wt%的流变控制剂有效地增稠了粘结剂树脂如树脂A和B。凝胶活性取决于流变控制剂的结构和所测试的组合物中使用的树脂。虽然化合物(XVI)不胶化树脂B(高度支化的聚酯树脂),但塔提高了组合物的粘度。
表3中的实施例通过在50℃下将实施例化合物引入到甲基戊基酮中来制备,将该分散体加入到树脂中(在该情况下为树脂B)。将该混合物在剪切和高温(~45到50℃)下搅拌。此后,在持续剪切下将样品冷却到RT。样品组合物:总树脂固体中的1.0wt%实施例化合物,45.0wt%湿样品中的总固体。
表3
试验组合物 | 化合物 | 剪切速率的SCA%布鲁克菲尔德比率:0.5rpm/150rpm |
34 | (XXVI) | 1.0%8.1 |
35 | (XXIII) | 1.0% 9.2 |
36 | (XXIV) | 1.0% 13.9 |
37 | (XXII) | 1.0% 17.5 |
38 | (XXXV) | 1.0% 3.2 |
39 | (XXXII) | 1.0% 7.9 |
40 | (XXXIII) | 1.0% 3.1 |
41 | (XXXI) | 1.0%4.7 |
SCA%是总粘结剂树脂中流变控制剂的固体重量%。
布鲁克菲尔德比率(絮凝指数)指示,这些实施例具有剪切稀化性能,在低剪切速率下具有高粘度,而在高剪切速率下具有低粘度。
表1-3中的结果表明,本发明的流变控制剂即使以这些低水平加入到典型粘结剂树脂体系中,也会形成凝胶或粘度增高的溶液,因此,急剧改变了这些体系的流变特性。表3中,所观察到的在不同剪切速率下的粘度变化也支持所提出的粘结剂树脂的流变改性。
实施例 3
制备以下喷漆底涂层组合物:
#1颜料分散体制备:
在混合的同时按序添加下列材料: 克
高度支化共聚酯多元醇* 58.68
甲基戊基酮 138.38
用采用直径大约6cm的叶片的实验室顶部高速分散器,在高速(大约5000RPM)下混合的同时缓慢添加:
流变控制剂 17.5
-结构式X(16.8%,在具有3%LiCl的NMP中)
用采用直径大约6cm的叶片的实验室顶部高速分散器,在高速(大约5000RPM)下混合30分钟。
*与WO03/070843的溶液5的组成相同,但在甲基戊基酮溶液中制备,而非丙二醇单甲醚乙酸酯。
底涂层组合物制备:
溶剂共混物A
组分 | 克 |
丙酮 | 162 |
异丁醇 | 234 |
异丙醇 | 180 |
甲基异丁基酮 | 108 |
脂族烃(bp=90-110℃) | 270 |
二甲苯 | 216 |
芳族烃(bp=150-190℃) | 18 |
总计1188 |
溶剂共混物B
组分 | 克 |
乙酸丁酯 | 7964.60 |
甲基戊基酮 | 3413.40 |
总计:11378.00 |
在用空气混合器混合的同时,通过将乙酸丁酸纤维素缓慢添加到溶剂中来制备以下所示的CAB溶液:
组分 | 说明 | 克 |
溶剂共混物B | 溶剂共混物 | 5055.57 |
CAB-381-2** | 乙酸丁酸纤维素 | 669.12 |
CAB-531-1** | 乙酸丁酸纤维素 | 223.04 |
总计5947.73 |
**由田纳西州Kingsport的Eastman Chemical Co.供应。
银白色金属着色组合物 | 克 |
丙烯酸树脂*** | 46.02 |
出自Silberline的Sparkle Silver 5745铝粉浆 | 25.47 |
溶剂共混物A | 24.91 |
总计96.4 |
***溶于乙酸正丁酯中的无规丙烯酸共聚物Sty/IBOMA/EHA/HEMA/BMA/MMA(10/10/15/30/10/25wt%),66.40wt%固体,用标准自由基聚合工序制备。
(Sty-苯乙烯,IBOMA-甲基丙烯酸异丁酯,EHA-丙烯酸2-乙基己基酯,HEMA-甲基丙烯酸羟乙酯,BMA-甲基丙烯酸丁酯,MMA-甲基丙烯酸甲酯)
通过按所示顺序添加表4中列举的组分并使用空气混合器混合来制备喷漆底涂层组合物。
表4
组分 | 重量份 |
颜料分散体#1(以上制备的) | 214.56 |
根据US6,472,463的实施例6所述的工序、但使用甲基甲苯磺酸酯而非苄基氯而制备的接枝丙烯酸共聚物 | 2.82 |
丙烯酸树脂(上述) | 9.20 |
接枝共聚物(US序号10/983,462的实施例1) | 79.70 |
CAB溶液(以上制备的) | 152.78 |
银白色金属着色组合物(以上制备的) | 96.40 |
溶剂共混物A(以上制备的) | 244.54 |
总计 | 800.00 |
板材制备
按照在DuPont ChromaSystem_技术手册中规定的用于DuPontChromaPremier_底涂层的施涂说明喷涂银白色底涂层。在ACTAPR10288冷轧钢板上喷涂底涂层,直至遮盖,该钢板使用已用80粒度砂纸打磨的DuPont First Klean_3900S擦拭,用DuPont First Klean_3900S再次擦拭,然后按照DuPont ChromaSystem_技术手册中的说明用DuPont Variprime_615S/6255自蚀底漆打底。底涂层按照DuPontChromaSystem_技术手册中的说明用DuPont ChromaClear_V-7500SMulti-Use施涂透明涂层。将该底涂层/透明涂层板材闪干,然后在140烘箱内烘焙30分钟。测试前,将涂面漆的板材风干另外7天。
以下是用密歇根州Grandville的X-Rite,Inc.制造的DuPontChromaVision Custom Color MA100B仪表记录的色度读数。
试验结果
下表5是该底涂层组合物的正面亮度(HOB)和侧视色值:
表5
底涂层组合物 | 近spec亮度HOB | 侧视色 |
以上制备的 | 121.9 | 9.8 |
该数据表明,使用本发明的流变控制剂在表面整修喷漆底涂层中获得了不同寻常的薄片控制。该涂层含有基于粘结剂的2%流变控制剂。这种量的流变控制剂比传统流变控制剂如蜡的通常用量要低得多,后者在这些类型的涂层中以基于粘结剂的大约10%的量使用。因此,本发明的流变控制剂获得了优异的涂层外观。
实施例4
测试以上制备的流变控制剂在US专利6,204,319中所述的水性涂料组合物Aquacryl_514中的流变活性。每一种水性涂料组合物与5%的各种流变控制剂工户,用适量的水性载体稀释。强烈混合后,在一定时间后通过倒置容器检验该混合物的胶凝化/粘度增高。
以下表6示出了各种流变控制剂的结果。
表6
流变控制剂 | RCA固体wt% | 凝胶时间(hh:mm:ss) |
V | 5 | 24:00:00 |
VI | 5 | 00:00:30 |
VII | 5 | 00:02:00 |
XVII | 5 | 00:10:00 |
XXIX | 5 | 发粘 |
XXX | 5 | 发粘 |
XL | 5 | 发粘 |
XLIV | 5 | 24:00:00 |
XLV | 5 | 发粘 |
XLVI | 5 | 发粘 |
XLVII | 5 | 发粘 |
XLVIII | 5 | 发粘 |
XLIX | 5 | 发粘 |
LII | 5 | 发粘 |
LIII | 5 | 发粘 |
以上表6中的试验结果表明,5wt%的本发明流变控制剂有效增稠了水性涂料组合物。凝胶活性取决于流变控制剂的结构和水性涂料组合物中所用的树脂。
实施例5
采用布鲁克菲尔德粘度计测试以上制备的流变控制剂V、VI和L在水性涂料中的流变活性。将实施例4中所述的水性涂料组合物与5%流变控制剂合并,用适量的水性载体稀释。猛烈混合后,获取每一样品的粘度分布,将该数据与以下幂律方程拟合,K和n用于测定剪切稀化性能。
η=Kγ&n-1
logη=(n-1)logγ&+logK
下表7示出了结果。
表7
流变控制剂 | RCA固体wt% | K desc(Pa.s”) | N desc |
V | 5 | 1.46 | 0.29 |
VI | 5 | 0.54 | 0.44 |
L | 10 | 3.92 | 0.43 |
布鲁克菲尔德数据指示,这些实施例具有剪切稀化性能,在低剪切速率下具有高粘度,而在高剪切速率下具有低粘度。
表6和7中的结果表明,本发明的流变控制剂即使以这些低水平加入到典型水性涂料组合物中,也会形成凝胶或粘度增高的溶液,因此,急剧改变了这些涂料组合物的流变特性。表7显示,在不同剪切速率下的粘度变化支持水性涂料组合物的流变改性。
Claims (24)
1.涂料组合物的流变控制剂,其包括具有式(I)的化合物,这包括它们的异构体或异构体混合物:
其中:
p是0、1、2或3;
R4独立地是C4-C16线性或支化烷基;C5-C12环脂族基团;携带线性或支化C1-C8烷基的C6-C16环脂族基团;-(CH2CH2-O)n-CH3基团,其中n独立地是1-8;
其中
当p是0时,R2是C3-C16线性或支化烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R3是C4-C12支化亚烷基;-(CH2)wOC(O)-(CH2)sC(O)O(CH2)t-基团,其中w和t等于1、2或3,s等于1-12;-CHR6C(O)O-R8-OC(O)CHR7-基团,其中R8为C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团,-(CH2CH2-O-CH2CH2-)m基团,其中m是1-4,R6和R7独立地为甲基、异丙基、苄基或异丁基,X是NH;
其中
当p是1时,R2是C1-C8线性或支化亚烷基,-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-基团,其中n是1-4,
其中
当p是2时,R2是式(IIIa),当p是3时,R2是式(IIIb):
其中q是0或1;R5是H,C1-C5线性烷基;
其中
当p是1、2或3时,R3是C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R4独立地是C4-C16线性或支化烷基;C5-C12环脂族基团;携带线性或支化C1-C8烷基的C6-C16环脂族基团;-(CH2CH2-O)n-CH3基团,其中n独立地是1-8;X和Y选自O或NH,前提是当X是O时,Y不能是O,当X是NH时,Y不能是NH,Y可以不存在,Z选自O、NH或不存在。
2.如权利要求1所述的流变控制剂,其中,在式(I)中,p是0,R2是C3-C16线性或支化烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R3是C4-C12支化亚烷基;-(CH2)wOC(O)-(CH2)sC(O)O(CH2)t-基团,其中w和t等于1、2或3,s等于1-12;-CHR6C(O)O-R8-OC(O)CHR7-基团,其中R8为C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团,-(CH2CH2-O-CH2CH2-)m基团,其中m是1-4,R6和R7独立地为甲基、异丙基、苄基或异丁基;以及X是NH。
3.如权利要求1所述的流变控制剂,其中,在式(I)中,p是1,R2是C1-C8线性或支化烷基,-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-基团,其中n是1-4;R3是C3-C16线性或支化亚烷基,携带C5-C16环脂族基团的C1-C6线性或支化亚烷基,C5-C16环脂族或烷基取代的环脂族基团;R4独立地是C4-C16线性或支化烷基;C5-C12环脂族基团;携带线性或支化C1-C8烷基的C6-C16环脂族基团;-(CH2CH2-O)n-CH3基团,其中n独立地是1-8;X和Y选自O或NH,前提是如果X是O,Y不能是O,如果X是NH,Y不能是NH,Y可以不存在,Z选自O、NH或不存在。
6.如权利要求1所述的流变控制剂,其中p是1,X是O,Y是NH,Z是NH,R2-R4如权利要求1所定义。
7.如权利要求1所述的流变控制剂,其中p是1,X是NH,Y是O,Z不存在,R2-R4如权利要求1所定义。
10.如权利要求1所述的流变控制剂,其中p是0,X是NH,R2如权利要求1所定义,R3是支化亚烷基。
11.如权利要求1所述的流变控制剂,其中p是0,X是NH,R2如权利要求1所定义,R3是-(CH2)wOC(O)-(CH2)sC(O)O(CH2)t-基团,其中w和t等于1、2或3,s等于1-12。
12.如权利要求1所述的流变控制剂,其中p是1,X是NH,Y不存在,Z是O,R2、R3和R4如权利要求1所定义。
13.如权利要求1所述的流变控制剂,其中p是0,X是NH,R2如权利要求1所定义,R3是-CHR6C(O)O-R8-OC(O)CHR7-基团,R6、R7和R8如权利要求1所定义。
15.溶剂型涂料组合物,包括成膜聚合物的粘结剂和权利要求1的流变控制剂。
16.用至少一种权利要求15的组合物的干燥层涂布的基材。
17.水性涂料组合物,包括成膜聚合物的粘结剂和权利要求1的流变控制剂。
18.用至少一种权利要求17的组合物的干燥层涂布的基材。
21.溶剂型涂料组合物,包括成膜聚合物的粘结剂和权利要求19的流变控制剂。
22.用至少一种权利要求21的组合物的干燥层涂布的基材。
23.水性涂料组合物,包括成膜聚合物的粘结剂和权利要求19的流变控制剂。
24.用至少一种权利要求23的组合物的干燥层涂布的基材。
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