CN101292001A - 多组分水性涂料组合物、相关涂层和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了多组分水性涂料组合物，其包括在将该组合物施加到基材上之前混合在一起的第一组分和第二组分。第一组分包括(i)聚碳酸酯－聚氨酯聚合物和(ii)数均分子量不大于5000的丙烯酸多元醇的水分散体。第二组分包括具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯－聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料。还公开了由这类组合物形成的涂层和至少部分被这类组合物涂布的基材。

Description

多组分水性涂料组合物、相关涂层和方法
发明领域
本发明涉及多组分水性涂料组合物，其包含在将该组合物施加到基材上之前混合在一起的第一组分和第二组分。第一组分包含(i)聚碳酸酯-聚氨酯聚合物和(ii)数均分子量不大于5000的丙烯酸多元醇的水分散体。第二组分包括具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料。本发明还涉及由这类组合物形成的涂层和至少部分被这类组合物涂布的基材。
背景信息
降低涂料组合物的环境影响，例如与它们施用过程中向空气排放挥发性有机物有关的环境影响，是近年来正在进行的研究和开发领域。相应地，越来越关注含有低含量挥发性有机化合物的涂料组合物(“低VOC涂料组合物”)。
在某些市场，例如消费电子市场中，需要在塑料基材，尤其例如由丙烯腈丁二烯苯乙烯和/或聚碳酸酯构成的基材上施加保护性和装饰性涂层。与在这些类型的基材上施加这类涂层有关的一个问题是，实现涂层与基材的充分粘合。在一些情况下，使用溶剂型涂料实现充分粘合，该涂料使用化学“侵蚀”基材的溶剂，由此导致基材的聚合物链与涂料中的聚合物链的物理缠结。但是，这类涂料组合物与获得环保的低VOC涂料组合物的愿望不相容。
适合施加到塑料基材上的涂料组合物中理想的其它性质是防潮性和硬度。防潮性是涂层在接触水后保持完整无瑕疵的能力的衡量标准，而更硬的涂层更抗划伤和划痕。希望提供适合施加到塑料基材上的水性涂料组合物，其可以表现出与这类基材的良好粘合性，同时具有充足的防潮性和硬度性质。
发明概述
在某些方面中，本发明涉及多组分水性涂料组合物。这些涂料组合物包含(a)第一组分，其包含含有(i)聚碳酸酯-聚氨酯聚合物和(ii)数均分子量不大于5000的丙烯酸多元醇的水分散体；和(b)第二组分，其包含具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料。
本发明还涉及至少部分被由这类组合物沉积的涂层涂布的基材、用这类组合物至少部分涂布基材的方法、和至少部分被包含至少一个由这类组合物沉积的涂层的多组分复合涂层涂布的基材。
在其它方面中，本发明涉及包含聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体的多组分水性涂料组合物，其中当该组合物沉积到至少一部分塑料基材上并固化时，该组合物产生与在相同条件下施加的常规多组分溶剂型聚氨酯涂料组合物在相同基材上的粘附一样好地粘附到基材上的涂层。
本发明的实施方案详述
对于下列详述，要理解的是，除非明确地另行指明，本发明可以采用各种替代性变体和步骤次序。此外，除了在任何实施例中外或除非另行指明，表示例如说明书和权利要求中所用的成分的量的任何数值被理解为在所有情况下都可以用术语“大约”修饰。相应地，除非另行指明，说明书，包括权利要求中所列的数值参数是近似值，其可以随通过本发明获得的所需性质而变。不是要限制与权利要求的范围的等同原则的应用，每一数值参数应该至少根据所列有效数字的数值和通过应用普通舍入技术来解释。
尽管阐述本发明的大致范围的数值范围和参数是近似的，但具体实施例中所列的数值尽可能精确地给出。但是，任何数值固有地含有必然由其各自试验测量中发现的标准偏差引起的一定误差。
此外，应该理解的是，本文所列的任何数值范围旨在包括其中所含的所有子范围。例如“1至10”的范围旨在包括所列最小值1和所列最大值10之间(并包括端点)的所有子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
在本说明书中，除非另行指明，单数的使用包括复数，复数包括单数。例如且非限制性地，本申请涉及包含“丙烯酸多元醇”的涂料组合物。提到“丙烯酸多元醇”时，意在包括包含一种丙烯酸多元醇的涂料组合物以及包含多于一种丙烯酸多元醇的涂料组合物。此外，在本申请中，除非另行指明，“或者”是指“和/或”，即使在某些情况下可以明确使用“和/或”。
如上所述，本发明的某些实施方案涉及“多组分”涂料组合物。本文所用的术语“多组分”是指该涂料组合物包括单独储存或包装然后在施加到基材上之前混合在一起的两种或多种组分。在本发明的某些实施方案中，多组分涂料组合物由两种组分构成。
如上所述，本发明的某些实施方案涉及“水性”涂料组合物。本文所用的术语“水性”是指涂料组合物的溶剂或载体流主要或首要地包含水。例如，在某些实施方案中，载体流体是至少80重量％水。
本发明的某些实施方案涉及作为“低VOC”涂料组合物的涂料组合物。本文所用的术语“低VOC组合物”是指该组合物含有每加仑组合物不多于3磅挥发性有机化合物。在某些实施方案中，本发明的涂料组合物包含每加仑涂料组合物不多于1磅挥发性有机化合物。本文所用的术语“挥发性有机化合物”是指具有至少一个碳原子并在其干燥和/或固化过程中从该组合物中释放出来的化合物。“挥发性有机化合物”的实例包括但不限于，醇、苯、甲苯、氯仿和环己烷。
如上所述，本发明的涂料组合物的某些实施方案包括含有聚碳酸酯-聚氨酯聚合物，在一些情况下脂族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体。本文所用的术语“水分散体”是指下述体系——其中有机组分处于作为颗粒分布在包括水的整个连续相中的分散相中。本文所用的术语“有机组分”意在包括水分散体中存在的所有有机物类(species)，包括任何聚合物以及任何有机溶剂。本文所用的术语“聚碳酸酯-聚氨酯聚合物”意在包括在聚合骨架中包含重复氨基甲酸乙酯基团，
Figure A20068003867000071
和重复碳酸酯基团，
Figure A20068003867000072
的聚合物。
本领域技术人员会认识到，这类聚合物可以由含羟基官能碳酸酯的材料与多异氰酸酯的反应制备。合适的含羟基官能碳酸酯的材料包括碳酸或其衍生物与二醇的反应产物。合适的二醇的实例包括，但不限于，乙二醇、丙-1，2-和1，3-二醇、丁-1，4-和-1，3-二醇、己-1，6-二醇、辛-1，8-二醇、新戊二醇、1，4-双-羟甲基环己烷、2-甲基-丙-1，3-二醇、2，2，4-三甲基戊-1，3-二醇、二甘醇、三-和四甘醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、双酚A和四溴双酚A。在某些实施方案中，二醇组分含有40至100重量％的己二醇，例如己-1，6-二醇，和/或除了末端羟基外还含有醚或酯基团的己二醇衍生物，例如通过1摩尔己二醇与≥1摩尔己内酯的反应获得的产物。
在某些实施方案中，含羟基官能碳酸酯的材料基本线型，尽管在一些情况下，如果需要，其可以通过掺入多官能组分，例如低分子量多元醇，例如丙三醇、三羟甲基丙烷、己-1，2，6-三醇、丁-1，2，4-三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、对环己二醇、甘露醇和山梨糖醇、甲基糖苷和1，4，3，6-二脱水己糖醇来支化。
可以使用多种合适的多异氰酸酯形成本发明的涂料组合物中所用的聚碳酸酯-聚氨酯聚合物。合适的多异氰酸酯包括，但不限于，1，4-丁二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4’-亚甲基-双-(环己基异氰酸酯)、对苯二异氰酸酯、二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、三苯基甲烷-4，4’4，”-三异氰酸酯、1，2，4-苯三异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的缩二脲、异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯、间-α，α，α’，α’-四甲代苯二亚甲基二异氰酸酯、和对-α，α，α’，α’-四甲代苯二亚甲基二异氰酸酯。
适用在本发明的涂料组合物中的这类聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体可购得。这类产品的实例包括可以从Bayer MaterialScienceAG，Pittsburgh，Pennsylvania以商品名Bayhydrol
Figure A20068003867000081
获得的那些，包括Bayhydrol 121(脂族聚碳酸酯-聚氨酯在水和正甲基-2-吡咯烷中的阴离子分散体，其拉伸强度为6700psi且致断伸长为150％)、Bayhydrol 123(脂族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物在水和正甲基-2-吡咯烷中的阴离子分散体，其拉伸强度为6000psi且致断伸长为320％)、和Bayhydrol LS2952(脂族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物在单独水中的阴离子分散体，其拉伸强度为5500psi且致断伸长为400％)。在一些情况下，这类水分散体基本不含，或在一些情况下，完全不含有机溶剂，例如Bayhydrol LS2952的情况那样。本文所用的术语“基本不含”是指所述材料作为(倘若有的话)附带杂质存在。换言之，该材料不会影响组合物的性质。本文所用的术语“完全不含”是指该材料完全不存在。
如上所述，本发明的涂料组合物的某些实施方案包括含有丙烯酸多元醇的水分散体。适用于本发明的丙烯酸多元醇包括通过不同的不饱和可聚合材料的加聚制成的那些，该可聚合物材料的至少一种是含羟基的烯键式不饱和可聚合材料。适用于制备本发明的涂料组合物中所含的丙烯酸多元醇的这类材料的实例是乙烯基单体，例如丙烯酸羟烷基酯和甲基丙烯酸羟烷基酯，包括乙二醇和丙二醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。这些丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯通常在烷基中具有2至6个碳原子。同样合适的是如马来酸、富马酸、衣康酸之类的不饱和酸的含羟基的酯和/或酰胺。
在某些实施方案中，含羟基的烯键式不饱和可聚合材料包含两种或更多前述材料的混合物。在某些实施方案中，这类混合物包含下述材料的混合物，其中至少一种材料包含伯羟基，例如(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸1-丁酯。本文所用的术语“(甲基)丙烯酸酯”意在包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。在某些实施方案中，这类混合物包含基于含羟基的烯键式不饱和可聚合材料总重量的至少2重量％的含伯羟基的材料。
在某些实施方案中，用于制备丙烯酸多元醇的含羟基的烯键式不饱和可聚合材料的量为基于用于制备丙烯酸多元醇的总单体组合重量的2至50重量％，例如20至30重量％。
在某些实施方案中，本发明的涂料组合物中存在的丙烯酸多元醇也由基本或在一些情况下完全不含羟基和羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料制成。适用于制备本发明的涂料组合物中所用的丙烯酸多元醇的这类材料的实例是乙烯基单体，例如在酯化基团中具有1至6个碳原子的丙烯酸的和甲基丙烯酸的烷基酯、环烷基酯或芳基酯。具体实例包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯。其它合适的材料包括甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸环己酯。通常包含的芳族乙烯基单体是苯乙烯。可用的其它材料是烯键式不饱和材料，例如单烯属和二烯属烃、有机和无机酸的不饱和酯，不饱和酸的酰胺和酯，腈、和不饱和酸。这类单体的实例包括但不限于，1，3-丁二烯、丙烯酰胺、丙烯腈、α-甲基苯乙烯、α-甲基氯苯乙烯、丁酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、烯丙基氯、二乙烯基苯、衣康酸二烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、以及它们的混合物。在某些实施方案中，用于制备丙烯酸多元醇的不含羟基和羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料的量为基于用于制备丙烯酸多元醇的总单体组合重量的40至98重量％，例如60至80重量％。
在某些实施方案中，本发明的涂料组合物中存在的丙烯酸多元醇也由包含羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料制成。可以使用几乎任何不饱和酸官能单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、和不饱和二羧酸例如马来酸的半酯。在某些实施方案中，用于制备丙烯酸多元醇的包含羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料的量为基于用于制备丙烯酸多元醇的总单体组合重量的0.5至10重量％，例如2至4重量％。
在某些实施方案中，上述丙烯酸多元醇可以由不饱和可聚合材料的组合合成，该组合包含(a)2至50重量％，例如20至30重量％的含羟基的烯键式不饱和可聚合材料；(b)40至98重量％，例如60至80重量％的不含羟基和羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料；和(c)0.5至10重量％，例如2至4重量％的包含羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料。
在某些实施方案中，丙烯酸多元醇具有通过公知电位测定技术测得的2至50，例如20至30，和在一些情况下5至250毫克KOH/克聚合物的羟基数。在某些实施方案中，丙烯酸多元醇含有每克聚合物固体0.070至1.400毫当量酸，例如每克聚合物固体0.250至0.550毫当量酸。
如上所述，在本发明的涂料组合物的某些实施方案中，丙烯酸多元醇是相对低分子量的，即其具有不大于5,000，例如500至4000，和在一些情况下，1000至3000的数均分子量，该分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯作为标准品测定。在某些实施方案中，这类丙烯酸多元醇也具有1至7，例如1至5，和在一些情况下1至4的多分散性指数。本文所用的术语“多分散指数”是指通过凝胶渗透色谱法使用苯乙烯标准品测得的聚合物的重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)。
在某些实施方案中，形成包含丙烯酸多元醇的水分散体。制造这种水分散体的合适的方法记载在本文的实施例中。在某些实施方案中，包含丙烯酸多元醇的水分散体通过首先在有机溶剂中制备丙烯酸聚合物，然后在分散到水中之前，用碱性材料，例如胺中和丙烯酸多元醇上的酸基来制备。可用于这种目的的合适的胺包括，但不限于，在链烷醇、烷基和芳基链中含有2至18个碳原子的二链烷醇胺、三链烷醇胺、烷基链烷醇胺和芳基链烷醇胺。具体实例包括N-乙基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-苯基乙醇胺和二异丙醇胺。同样合适的是不含羟基的胺，例如三烷基胺、二胺和混合烷基-芳基胺，也可以使用取代基不是羟基的取代胺。这些胺的具体实例是三乙胺、甲乙胺、2-甲基丙基胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二可可胺、二苯胺、N-甲基苯胺、二异丙胺、甲基苯基胺和二环己胺。此外，可以使用具有环结构的胺，例如吗啉、哌啶、N-甲基哌嗪和N-羟乙基哌嗪。也可以使用氨，并对于本申请目的考虑为胺。
在某些实施方案中，水分散体的连续相仅含水。但是，在一些实施方案中，水分散体中也可以存在有机溶剂(作为分散相的一部分)，从而例如有助于降低要分散的聚合物的粘度。例如，在某些实施方案中，水分散体包含最多20重量％，例如最多5重量％，或在一些情况下最多2重量％的有机溶剂，该重量百分比基于水分散体的总重量。可掺入水分散体的有机组分中的合适溶剂的实例是二甲苯、酮，例如甲基戊基酮、甲基异戊基酮和/或甲基异丁基酮，和/或乙酸酯，例如乙酸正丁酯、乙酸异丁酯和/或乙酸丁基卡必醇酯。
如上所述，本发明的涂料组合物包含第一组分，其包括含有前述聚碳酸酯-聚氨酯聚合物和前述丙烯酸多元醇的水分散体。本文中的实施例描述了适合制造这类分散体的方法。在某些实施方案中，该水分散体通过将如上所述制成的包含丙烯酸多元醇的水分散体与包含聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体(其可能包含一种或多种前述市售产品)混合来制备。在本发明的某些实施方案中，第一组分中存在的聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的量为基于第一组分的树脂固体的5至50重量％，例如15至30重量％。在本发明的某些实施方案中，第一组分中存在的丙烯酸多元醇的量为基于第一组分的树脂固体的30至95重量％，例如60至80重量％。
如上所述，本发明的多组分涂料组合物还包含第二组分，其包括具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料。这类材料在本文中可以被称作“固化剂”或“交联剂”。
合适的固化剂的非限制性实例包括，例如，水溶性或水分散性多异氰酸酯。这类材料可购得并包括，例如，Desmodur
Figure A20068003867000111
XP 2410，基于六亚甲基二异氰酸酯的脂族多异氰酸酯树脂，和BayhydrolVP LS2319，水分散的脂族多异氰酸酯树脂，Bayhydur
Figure A20068003867000113
302，基于六亚甲基二异氰酸酯的水分散性多异氰酸酯树脂，Bayhydur
Figure A20068003867000114
VP LS 2150，基于异佛尔酮二异氰酸酯的水分散性多异氰酸酯，和Bayhydur
Figure A20068003867000115
XP7165，基于六亚甲基二异氰酸酯的无溶剂的水分散性多异氰酸酯，所有这些均可购自Bayer MaterialScience AG。同样合适的是Rhodocoat
Figure A20068003867000121
WT 1000，WT 2092，WT 2102，XWT 2104，所有这些都是可购自Rhodia Corporation的基于脂族异氰酸酯的水分散性多异氰酸酯树脂。
在某些实施方案中，具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料在涂料组合物中以基于组合物中树脂固体总重量的15至40重量％，例如20至30重量％的量存在。
本发明的涂料组合物除了上述组分外还可以含有各种其它辅助材料。如果需要，可以与上述树脂联合使用其它树脂质材料。本发明的涂料组合物的某些实施方案包括表面活性剂，例如任何公知的阴离子型、阳离子型或非离子型表面活性剂或分散剂。
本发明的涂料组合物可以进一步包括无机和/或无机-有机颗粒，例如二氧化硅、氧化铝，包括经处理的氧化铝(例如二氧化硅处理的氧化铝，被称作α氧化铝)，碳化硅、金刚石粉、立方氮化硼和碳化硼。
在某些实施方案中，颗粒包括在引入涂料组合物中之前平均粒度为1至10微米，或1至5微米的无机颗粒。在另一些实施方案中，该无机颗粒包含在引入涂料组合物中之前平均粒度为1至5微米的氧化铝。
在某些实施方案中，这类无机颗粒在并入该组合物中之前可以具有1至小于1000纳米，例如1至100纳米，或在一些情况下，5至50纳米，或在再一些情况下，5至25纳米的平均粒度。这些材料可以构成，在本发明的某些实施方案中，基于涂料组合物总重量的最多30重量％，例如0.05至5重量％，或在一些情况下，0.1至1重量％，或在另一些情况下，0.1至0.5重量％。
该涂料组合物也可以含有加速例如固化剂与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物之间的固化反应的催化剂。合适的催化剂的实例包括有机锡化合物，例如二月桂酸二丁锡、氧化二丁锡和二乙酸二丁锡。当使用时，催化剂通常以基于涂料组合物中存在的树脂固体总重量的0.1至5.0重量％，或在一些情况下，0.5至1.5重量％的量存在。
在本发明的组合物中可以包括其它添加剂成分，例如增塑剂、表面活性剂、触变剂、排气剂、流动控制剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和本领域中常规的类似添加剂。当使用时，这些成分通常以基于树脂固体总重量的最多大约40重量％的量存在。
本发明的涂料组合物在某些实施方案中也可以配制成包括一种或多种颜料或填料以提供颜色和/或光学效应或不透明性。这类颜料着色的涂料组合物适用在如下所述的多组分复合涂料中，例如作为底涂料或作为彩色加透明体系中的颜料着色的底涂料组合物，或作为单层外涂层。
本发明的涂料组合物的固含量通常为基于涂料总重量的20至75重量％，或30至65重量％，或40至55重量％。
在实施例中阐述了适合制造本发明的涂料组合物的方法。在将涂料组合物施加到基材上之前，将第一组分和第二组分混合在一起。在某些实施方案中，本发明的涂料组合物具有高达8小时，例如高达4小时的适用期。本文所用的术语“适用期”是指该涂料组合物保持足够可流动以便可涂布的时长。
本发明的涂料组合物可以施加到各种基材上，包括木材、金属、玻璃、纸、砖石表面、泡沫体和塑料，尤其包括弹性体基材。在一些情况下，本发明的涂料组合物特别适合施加到塑料基材上。本文所用的术语“塑料基材”旨在包括在注射或反应成型、片材成型或将部件成型的其它类似方法中使用的任何热塑性或热固性合成材料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABS”)、聚碳酸酯、热塑性弹性体、聚氨酯、和热塑性聚氨酯。因此，本发明还涉及至少部分被由本发明的涂料组合物沉积的涂层涂布的基材。该组合物可以通过常规方式施加，包括刷涂、浸涂、流涂、喷涂和类似方式。也可以使用用于空气喷涂和手工或自动方法的普通喷涂技术和设备。
在基材上施加本发明的涂料组合物后，使该组合物聚结形成在基材上的基本连续薄膜。通常，薄膜厚度为0.01至20密耳(大约0.25至508微米)，例如0.01至5密耳(0.25至127微米)或在一些情况中0.1至2密耳(2.54至50.8微米)。通过加热或通过空气干燥期间将水和/或挥发性有机化合物(如果有的话)之类的材料逐出薄膜，从而在基材表面上形成薄膜。在一些情况下，加热仅足以确保可在该薄膜上施加任何随后施加的涂料而不会使该组合物溶解的短时间。合适的干燥条件取决于特定组合物和基材，但通常，在大约68°F至250°F(20℃至121℃)下大约1至5分钟的干燥时间是足够的。可以施加该涂料组合物的多于一个的涂层以产生最佳外观。在涂布之间，可以将之前施加的涂层闪蒸，即在环境条件下暴露大约1至20分钟。
本发明的涂料组合物可以用作单涂层；两层体系中的透明外涂层、底涂层；或包括透明外涂层组合物、着色层和底涂层组合物的多层体系的一层或多层，或作为底漆涂层。
在某些实施方案中，本发明的涂料组合物可用作包括至少一个颜料着色或着色的底涂层和至少一个透明外涂层的多组分复合涂层，例如“彩色加透明”涂层体系的一部分。因此，本发明也涉及多组分复合涂层，其中至少一个涂层由包含本发明的涂料组合物的组合物沉积。在某些实施方案中，这类多组分复合涂层的所有层均由包含本发明的涂料组合物的组合物沉积。
例如，在某些实施方案中，沉积颜料着色的底涂层用的涂料组合物可以包括本发明的涂料组合物。在这类实施方案中，彩色加透明体系中透明外涂层的涂料组合物可以包含可用在涂料应用中的任何组合物，尤其例如常用在汽车OEM应用、汽车整修应用、工业涂布应用、建筑涂布应用、电涂布应用、粉末涂布应用、线圈涂布应用和航空涂布应用中的那些。透明外涂层的涂料组合物通常包含树脂质基料。特别可用的树脂质基料尤其包括，例如，丙烯酸聚合物、聚酯，包括醇酸树脂，和聚氨酯。
如上所述，本发明的涂料组合物的某些实施方案可以提供表现出与塑料基材的有利粘合的涂层。因此，从上述说明中清楚看出，本发明也涉及包含聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体的多组分水性涂料组合物，其中当该组合物沉积到至少一部分塑料基材上并固化时，该组合物产生与在相同条件下施加的常规多组分溶剂型聚氨酯涂料组合物在相同基材上的粘附至少一样好地粘附到基材上的涂层。如本文中所用，当描述一个涂层“与另一涂层至少一样好地粘附到基材上”时，其是指该涂层表现出的如本文的实施例中所述测得的粘合性等于或优于与其进行比较的涂层表现出的粘合性。本文所用的术语“常规多组分溶剂型聚氨酯涂料组合物”是指中等固含量(30-45重量％固含量)的溶剂型双组分氨基甲酸乙酯单涂层，例如可作为SPECTRACRON
Figure A20068003867000151
SPU5000 XPM系列涂料购自PPG Industries，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania。如本文所用的那样，当描述一个涂层“在与另一涂层相同的条件下”施加时，其是指该涂料组合物(i)和与其进行比较的组合物相比，以相同或类似的薄膜厚度沉积在基材上，和(ii)和与其进行比较的组合物相比，在相同或类似固化条件，例如固化温度、湿度和时间下固化。
下列实施例示例本发明，但本发明不应被认为限于实施例的细节。除非另行指明，下列实施例以及整个说明书中的所有份数和百分比均按重量计。
实施例
实施例1：丙烯酸多元醇分散体的制备
在配有回流冷凝器、不锈钢搅拌器和N2入口的12升玻璃反应器中加入360克Aromatic 100和180克Dowanol PM。在第二容器中，制备1416克甲基丙烯酸甲酯、661克苯乙烯、73克α-甲基苯乙烯二聚物、165克甲基丙烯酸丁酯、518克丙烯酸丁酯和840克甲基丙烯酸羟乙酯的主要单体混合物。在第三容器中，制备251克Lupersol 270在90克Dowanol PnB中的引发剂溶液。将该引发剂溶液以恒定速率经过3小时35分钟泵送到反应器中。在开始加入引发剂溶液后5分钟，将主要单体混合物以恒定速率经过2小时泵送到反应器中。在第四容器中，制备242克甲基丙烯酸甲酯、189克苯乙烯、340克甲基丙烯酸羟乙酯和113克丙烯酸的次要单体混合物。当主要单体溶液添加完成时，将次要单体混合物以恒定速率经过1小时泵送到反应器中。在次要单体进料和引发剂溶液添加完成后，将反应在回流下保持30分钟。在此保持期间后，将反应冷却至100℃。在100℃下，经过20分钟从加料漏斗向反应器中逐滴加入136克二甲基乙醇胺、68克三乙醇胺和614克去离子水的胺溶液。在胺溶液完全添加并混合15分钟后，在高搅拌下加入4905克去离子水。将反应冷却至40℃并在此温度下混合过夜。将树脂分散体经25微米过滤器过滤。所得丙烯酸分散体具有8.5的pH值、42.4％的固含量、1650埃的平均粒度和100厘泊的粘度。
实施例2：涂料组合物的制备
使用表1中所示的成分和量(按克计)制备样品1和2。如下制备样品。将第一组分的成分称在一起并在～500rpm下加工～5分钟。将第二组分的成分称在一起并在～500rpm下加工～5分钟。将这两个预混物在刚要施用之前在搅拌下一起掺合2分钟。
表1
    材料     样品1     样品2
    第一组分
    调色糊1     112.37     150.20
    来自实施例1的产品     116.99     134.21
    Bayhydrol VP LS 2952     37.50     0.00
    去离子水     24.83     20.98
    BYK-3332     0.07     0.08
    Dowanol PNB3     0.00     3.71
    第二组分
    Bayhydrol VP LS 2319     12.77     15.02
    Desmodur XP 2410     12.77     15.02
    乙酸丁基卡必醇酯4     10.90     12.82
1基于Sparkle Silver 3500的调色糊，来自Silberline Manufacturing Company的市售铝薄片。所用糊料的量使得最终涂料的颜料总重量与粘合剂重量比为0.17比1.00。
2BYK Chemie供应的聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。
3Dow Chemical Company供应的正丁氧基丙醇
4Dow Chemical Company供应的二甘醇丁基醚乙酸酯
实施例3：试验基材
将来自实施例2的样品1和2和溶剂型涂料施加到各种塑料基材上。溶剂型涂料是可购自PPG Industries，Inc.的SPECTRACRONXPM60360S。使用可购自ITW Industrial Finishing的常规Binks型号61的喷枪施加涂料。该涂料施加至～20微米薄膜厚度，并使上过漆的板在环境温度下脱水10分钟。随后将该板在60℃下烘焙30分钟。然后将该板在环境条件下调节7天。然后测试该板，结果显示在表2中。
表2
    材料     样品1     样品2     溶剂型
    硬度1     148     105     143
    MEK耐受性2     4     4     4
    与下列材料的粘合性3
    PC4     5B     0B     0B
    ABS5     5B     0B     4B
    PC/ABS6     5B     0B     5B
    PVC7     5B     0B     5B
    与下列材料的湿后粘合性8
    PC4     5B     0B     0B
    ABS5     5B     0B     3B
    PC/ABS6     5B     0B     5B
    PVC7     5B     0B     5B
1硬度使用Konig Pendulum硬度测试机根据ASTM D4366测量
2MEK耐受性根据ASTM D4752测量
3粘合性根据ASTM D3359测量
4LEXAN EXL 1414聚碳酸酯树脂，可购自GE Advanced Materials
5Dow Magnum 344丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，可购自Dow Chemical Company
6CYCOLOY IP 1000聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金，可购自GE AdvancedMaterials
7MP101 Platinum DK2234聚氯乙烯，来自PolyOne Corporation.
8湿后粘合性根据ASTM D3359在粘合测试之前已经在98％湿度和60℃下调节4天的板上测量。
在表2中可以看出，包含本发明的涂料组合物的样品1在粘合性、硬度和耐湿性方面表现得至少与溶剂型涂料类似。
本领域技术人员容易看出，可以在不背离前述说明书中公开的原理的情况下对本发明作出变动。这类变动被认为包括在下列权利要求中，除非权利要求明确地另行指明。相应地，本文详述的实施方案仅是示例性的而不是要限制本发明的范围，其是所附权利要求及其任何和所有同等物的完整范围。

Claims (20)

1.多组分水性涂料组合物，包含：
(a)第一组分，其包含水分散体，该水分散体包含：
(i)聚碳酸酯-聚氨酯聚合物，和
(ii)数均分子量不大于5000的丙烯酸多元醇；和
(b)第二组分，其包含具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料。
2.权利要求1的涂料组合物，其中该组合物是低VOC组合物。
3.权利要求1的涂料组合物，其中聚碳酸酯-聚氨酯聚合物包含脂族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物。
4.权利要求1的涂料组合物，其中聚碳酸酯-聚氨酯聚合物由含羟基官能碳酸酯的材料与多异氰酸酯的反应制备，其中含羟基官能碳酸酯的材料包括碳酸或其衍生物与二醇的反应产物。
5.权利要求4的涂料组合物，其中二醇包括己-1，6-二醇。
6.权利要求1的涂料组合物，其中第一组分包含脂族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体，其拉伸强度为5500psi且断裂伸长率为400％。
7.权利要求1的涂料组合物，其中丙烯酸多元醇由不饱和可聚合材料的组合合成，该组合包含：
(a)2至50重量％的含羟基的烯键式不饱和可聚合材料；
(b)40至98重量％的基本不含羟基和羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料；和
(c)0.5至10重量％的包含羧酸基的烯键式不饱和可聚合材料。
8.权利要求1的涂料组合物，其中丙烯酸多元醇具有2至50毫克KOH/克聚合物的羟基数。
9.权利要求1的涂料组合物，其中丙烯酸多元醇具有1000至3000的数均分子量。
10.权利要求1的涂料组合物，其中丙烯酸多元醇具有1至5的多分散指数。
11.权利要求1的涂料组合物，其中第一组分包含5至30重量％的聚碳酸酯-聚氨酯聚合物和30至90重量％的丙烯酸多元醇，其中重量百分比基于第一组分中树脂固体的重量。
12.权利要求1的涂料组合物，其中具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料包含水溶性或水分散性多异氰酸酯。
13.权利要求1的涂料组合物，其中具有可与丙烯酸多元醇和/或聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的官能团反应的官能团的材料在涂料组合物中以基于组合物中树脂固体总重量的15至40重量％的量存在。
14.权利要求1的涂料组合物，其中水分散体进一步包含有机溶剂。
15.权利要求14的涂料组合物，其中有机溶剂包含乙酸丁基卡必醇酯。
16.用权利要求1的涂料组合物至少部分涂布的基材。
17.权利要求16的基材，其中该基材包含塑料基材。
18.权利要求17的基材，其中塑料基材包含选自丙烯腈丁二烯苯乙烯和/或聚碳酸酯的材料。
19.被包含至少一个由权利要求1的涂料组合物沉积的涂层的多组分复合涂层至少部分涂布的基材。
20.包含聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的水分散体的多组分水性涂料组合物，其中当该组合物沉积到塑料基材的至少一部分上并固化时，该组合物产生与在相同条件下施加的常规多组分溶剂型聚氨酯涂料组合物在相同基材上的粘附至少一样好地粘附到基材上的涂层。
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