CN102317334A - 用于载体膜的双组分聚氨酯漆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于载体膜的双组分(2K)聚氨酯漆、其的制备方法和其用于整饰塑料成型件的用途。

Description

用于载体膜的双组分聚氨酯漆
本发明涉及用于载体膜(Trägerfolie)的双组分(2K)聚氨酯漆、其的制备方法和其用于整饰(Ausrüstung)塑料成型体的用途。
许多热塑性塑料的表面就其的耐机械性和耐化学品性而言相对敏感。就有待实现的色调和效果而言,通过基材染色的直接着色也受到限制。此外,在注塑过程中可能出现可见的表面缺陷例如流线,这对于视觉领域的用途而言是不可接受的。
另外,发泡组件通常表现出表面缺陷和/或孔,这使得无缺陷的涂漆非常困难。尤其是在可能的研磨操作后,受影响的部件在涂漆前必须人工光滑化。
用于获得必需的抗性和所希望的光学印象的塑料成型体涂漆是公知的。在就机械性能、抗性和寿命而言具有相应要求的高质量塑料部件领域中,基于聚氨酯的漆成为主流,其在适于柔性基材的机械性能与必需的抗性之间构成折衷。
通常,通过使预先发泡或通过注塑制造的组件随后在喷涂工艺或浸涂工艺中涂漆而制备由漆层和塑料组件组成的复合元件。特别地在汽车制造中,这是用于制造大面积组件或具有复杂几何结构的那些的优选步骤。该随后的漆层施涂需要大量的单独加工步骤,这些步骤部分地必须人工进行而不能自动化。此外,组件的某些部分区域只能用极大的努力而涂覆。此外,在三维物体涂漆过程中,还必须考虑显著的漆材料损失,所谓的过喷。此外,在三维部件涂漆过程中的缺陷率明显高于技术更简单的二维膜涂覆的过程。
为了获得节省原料的有效、廉价工艺,这样的方法是已知的:其中首先借助于常用的涂漆工艺例如刀涂、辊涂或喷涂大面积涂覆塑料膜,并且该涂料通过物理干燥或部分固化以基本无粘结的方式干燥。这些膜然后可以在升高的温度下变形并且随后粘结、背面注射或背面发泡。该观念提供了用于例如由塑料加工者制造组件的极大潜能,其中更费事的三维组件涂漆步骤可由更简单的平面基材涂覆代替。
EP-A 1 647 399描述了由载体膜和施涂于该膜的触感柔软漆组成的复合成型体。该载体膜用于用热塑性塑料背面注塑或背面压塑,触感柔软的漆层没有因此损坏。例如,在漆层中没有出现毛边和裂纹。除了与多异氰酸酯交联剂化学反应的结构单元,含于漆配制剂中的多元醇组分还包含弹性的无羟基和/或无氨基的聚氨酯。这些只能物理干燥并且不能通过化学反应在基材上交联。因此,这些涂料不能获得高水平的耐刮擦性和耐化学品型的化学完全反应的漆。
通常,好的表面性能预示着高的涂料交联密度。然而,高交联密度的不利方面是这些导致最大可能的拉伸程度仅为几个百分点的热固性能,以致于涂料在变形过程期间有形成裂纹的趋势。
此外,为了该方法的经济应用,需要将涂覆的可变形膜临时缠绕在辊子上。由此出现在辊子中的压缩应力和热应力使得特别需要涂料的防粘性。在这方面‘防粘性’表示在应力例如热或压力下在两个经涂覆表面接合在一起的过程中出现的粘结效应。所需的高交联密度和所努力的高拉伸度之间的该明显的冲突可以例如通过以两个步骤-变形之前和之后进行涂料的干燥/固化来解决。涂料中的辐射导致的交联反应特别适用于后固化。
在WO-A 2005/099943中描述了具有载体并且具有施涂于载体的至少一个可固化漆层的柔性层状复合材料,所述漆包含具有-15℃至20℃的玻璃化转变温度Tg的带双键的粘合剂,所述漆在热干燥后不会发粘。在WO-A 2005/099943中进一步描述了由于低Tg,因此涂料可能易受到灰尘的影响。在实施例中,在辐射固化前,涂料获得一定的干燥程度/防粘性,在该程度下在10℃在500g/cm2负荷60s下滤纸的压印仍然可见。在膜辊中的涂料上与压力和温度相关的负荷普遍较高。因此在该文献中也没有描述在漆辐射固化前将膜缠绕在辊子上的可能性。此外,该方法的缺点是必须辐照处理三维最终部件以实现所希望的抗性。因此在组件的所谓盲区中不能总是可靠地保证漆的固化。
本发明的目的因此在于提供用于涂覆载体膜的新型含水聚氨酯漆,所述漆表现出高水平的耐刮擦性和耐化学品性以及同时高的拉伸程度。此外,经涂覆的载体膜应该能缠绕在辊子上,涂料不会因此表现出裂纹。在这方面,还应获得高防粘性,即载体膜将能够以毫无问题的方式从辊子上开卷而没有粘结。
现已发现通过涂覆在热塑性载体膜上的特定含水聚氨酯漆实现了该目的。
本发明因此提供一种含水双组分聚氨酯漆,包含:
A) 至少一种包含以下组分作为构造组分(Aufbaukomponent)的羟基官能(hydroxyfunktionelle)聚酯聚氨酯分散体
a1) 线型或支化的羟基官能聚酯,
a2) 线型羟基官能聚碳酸酯,
a3) 至少一种具有至少一个酸基并且具有至少一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团的离子或潜离子化合物,
a4) 至少一种脂(环)族二异氰酸酯,以及
a5) 低分子量羟基官能和/或氨基官能化合物,
以及
B) 至少一种多异氰酸酯交联剂,特征在于
得自B)的异氰酸酯基团与得自A)的羟基的交联比为1.0:1-1.6:1。该交联比优选为1.2:1-1.4:1。
所述双组分聚氨酯漆可以任选地包含另外的辅助物质和添加剂C)。
多异氰酸酯B)的平均官能度为2.5-3.3,优选2.8-3.0。
聚酯聚氨酯分散体A)的制备通过组分a1)-a5)加聚并且随后羧酸中和以及分散到水中进行。
在组分a5)的情形中,该组分优选是具有62 g/mol-400 g/mol分子量Mn的低分子量化合物,其总共带有两个或更多个,优选三个羟基和/或氨基。
优选的聚酯聚氨酯分散体A)包含20重量%-50重量%,优选30重量%-40重量%组分a1),20重量%-50重量%,优选30重量%-40重量%组分a2),2重量%-6重量%,优选3重量%-5重量%组分a3),10重量%-30重量%,优选15重量%-25重量%组分a4),0.5重量%-10重量%,优选2重量%-5重量%组分a5),其中百分比数据a1)-a5)补足100重量%。
用于稳定分散体目的的通过组分a3)引入的酸基以40 %-120 %,优选50 %-80 %的比例作为盐基存在。
根据本发明的羟基官能聚酯聚氨酯分散体的通过组分a3)引入的酸值为5.0 mg-14.5 mg KOH/g物质,优选8.0 mg-11 mg KOH/g物质,在每一情形下相对于聚酯聚氨酯含水分散体。
可例如通过凝胶渗透色谱用聚苯乙烯作为标准物测量的聚酯聚氨酯分散体A)的平均分子量Mw为3000 g/mol-30,000 g/mol,优选5000 g/mol-15,000 g/mol,特别优选6000 g/mol-10,000 g/mol,并且因此显著低于例如根据现有技术的聚氨酯分散体的情形。
含于聚酯聚氨酯分散体A)中的聚酯a1)可以优选根据熔融缩合或共沸缩合的原理,通过已知的方法在100℃-260℃的温度脱水,任选同时使用常规酯化催化剂制备。用于聚酯a1)的优选制备方法是在真空中或者通过使用惰性气体熔融缩合。
在这方面,也可以使用各种聚酯的混合物以及具有不同官能度的聚酯的混合物,聚酯a1)的平均官能度为1.8-2.5,优选1.9-2.1,并且特别优选为2.0。
通过计算确定,聚酯a1)具有500 g/mol-3000 g/mol,优选500 g/mol-1000 g/mol的理论分子量。
聚酯的理论分子量通过下式确定:进料质量[g] / (mol COOH + mol OH)-克-当量(Val)COOH。
优选使用的聚酯a1)是以下组分的反应产物:
a1i) 30重量%-77重量%,优选40重量%-60重量%的至少一种至少二官能羧酸或其酸酐,
a1ii) 23重量%-70重量%,优选40重量%-60重量%的至少一种二醇,
a1iii) 0重量%-10重量%的至少一种具有多于2个羟基的醇,
a1iv) 0重量%-10重量%的其它羟基官能和/或羧基官能组分和/或己内酯。
合适的聚酯原料a1i)是例如邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、癸二酸、辛二酸、琥珀酸、马来酸酐、富马酸、二聚脂肪酸、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、环己烷二羧酸和/或苯偏三酸酐或它们的混合物。
优选的组分a1i)是己二酸、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸或戊二酸;特别优选己二酸和六氢邻苯二甲酸或邻苯二甲酸以及它们的酸酐。
合适的聚酯原料a1ii)是例如1,2-乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-环己二醇、丁烯二醇、丁炔二醇、氢化双酚、三甲基戊二醇、1,8-辛二醇和/或三环癸烷二甲醇及它们的混合物。
优选的组分a1ii)是1,4-丁二醇、新戊二醇、1,2-丙二醇、乙二醇、二甘醇或1,6-己二醇。
优选的组分a1ii)是新戊二醇、丁二醇和己二醇。
合适的聚酯原料a1iii)是例如三羟甲基丙烷、乙氧基化三羟甲基丙烷、丙氧基化三羟甲基丙烷、丙氧基化甘油、乙氧基化甘油、甘油、季戊四醇、蓖麻油及它们的混合物。
优选的组分a1iii)是三羟甲基丙烷。
将任选使用的合适的聚酯原料a1iv)是例如C8-C22脂肪酸,例如2-乙基己酸,硬脂酸,氢化脂肪酸,苯甲酸,单官能醇例如丁基乙二醇、丁基二甘醇、环己醇,其它单官能醇例如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷/环氧丙烷混合共聚物或嵌段共聚物及它们的混合物。
在构造组分a2)的情形中,其是线型羟基官能聚碳酸酯。合适的聚碳酸酯a2)是可例如通过碳酸衍生物例如碳酸二苯酯、碳酸二甲酯或光气与多元醇,优选二醇反应获得的那些。作为这类二醇,能考虑例如乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、1,3-和1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、1,4-双羟基甲基环己烷、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基戊二醇-1,3、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、双酚A、四溴双酚A以及内酯改性的二醇。二醇组分优选包含40重量%-100重量%己二醇,优选1,6-己二醇和/或己二醇衍生物,优选除了端OH基外还具有醚基或酯基的那些,例如通过使1 mol己二醇与至少1 mol,优选1 mol-2 mol己内酯反应或者通过己二醇与自身醚化形成二己二醇或三己二醇得到的产物。也可以使用聚醚聚碳酸酯二醇。所述羟基聚碳酸酯应该是基本线型的。然而,它们可以任选地通过引入多官能组分,特别是低分子量多元醇而些微支化。适用于该目的的是例如甘油、三羟甲基丙烷、己三醇-1,2,6、丁三醇-1,2,4、三羟甲基丙烷、季戊四醇、对环己二醇、甘露醇、山梨醇、甲基糖苷或1,3,4,6-二脱水己糖醇。聚碳酸酯多元醇的制备优选通过描述于EP-A 1 404 740 (第6-8页,实施例1-6)和EP-A 1 477 508 (第5页,实施例3)中的制备方法进行。
特别优选的聚碳酸酯多元醇a2)是包含至少25重量% 1,4-丁二醇作为构造组分并且具有1.6-4,优选1.8-3并且特别优选1.9-2.3的平均羟基官能度,和240 g/mol-8000 g/mol,优选500 g/mol-3000 g/mol,特别优选750 g/mol-2500 g/mol数均分子量的那些。二醇组分优选包含45重量%-100重量%1,4-丁二醇和1重量%-55重量% 1,6-己二醇,特别优选60重量%-100重量% 1,4-丁二醇和1重量%-40重量% 1,6-己二醇。
所述羟基聚碳酸酯优选为线型但可以任选地通过引入多官能组分,特别是低分子量多元醇而支化。特别优选的组分a2)基于1,4-丁二醇和1,6-己二醇的混合物,并且具有1.9-2.05的平均羟基官能度。
组分a3)包含至少一种具有至少一个酸基并且具有至少一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团的离子或潜离子化合物。合适的酸基例如为羧基和磺酸基。对异氰酸酯基团呈反应性的合适基团为例如羟基和/或氨基。
在组分a3)的情形中,其优选为所述具有至少一个羟基,优选一个或两个羟基的羧酸。作为组分a3),特别优选使用二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸和/或羟基新戊酸;十分特别优选使用二羟甲基丙酸。
同样合适的酸是例如其它的2,2-双(羟基甲基)链烷羧酸,例如二羟甲基乙酸或2,2-二羟甲基戊酸、二羟基琥珀酸、丙烯酸在胺例如异佛尔酮二胺或六亚甲基二胺上的迈克尔(Michael)加成产物,或者这类酸和/或二羟甲基丙酸和/或羟基新戊酸的混合物。同样可以使用描述于US-A 4,108,814中的类型的任选具有醚基的磺酸二醇,或者2-氨基乙基氨基乙烷磺酸。
游离酸基表示“潜离子”基团,而在通过用中和剂中和得到的盐状基团的情形中,羧酸根基团或磺酸根基团是“离子”基团。
合适的组分a4)的多异氰酸酯是本领域技术人员已知的具有优选≥2的NCO官能度的芳族、芳脂族、脂族或脂环族多异氰酸酯,其还可以具有亚氨基二嗪二酮、异氰脲酸酯、异氰酸酯二聚体、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、脲、二嗪三酮、唑烷酮、酰基脲和/或碳二亚胺结构。这些可以单独或者以彼此的任意混合物使用。
合适的多异氰酸酯a4)的例子是亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异构的双(4,4'-异氰酸根合环己基)甲烷或其的具有任意异构体含量的混合物、异氰酸根合甲基-l,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-亚环己基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-和1,4-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(TMXDI)、l,3-双(异氰酸根合甲基)苯(XDI)、1,5-亚萘基二异氰酸酯、2,4'-或4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、三苯基甲烷-4,4',4"-三异氰酸酯或基于上述具有多于2个NCO基团的具有异氰酸酯二聚体、异氰脲酸酯、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基二嗪二酮和/或二嗪三酮结构的二异氰酸酯的衍生物。
作为每分子具有多于2个NCO基团的未改性多异氰酸酯的例子,可以提及例如4-异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯)。
其优选为只具有脂族和/或脂环族连接的异氰酸酯基团的上述类型的多异氰酸酯或者多异氰酸酯混合物。特别优选六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异构的双(4,4'-异氰酸根合环己基)甲烷及它们的混合物。
用于制备含水聚酯聚氨酯分散体的方法可以一个或多个阶段在均相中,或者在多级转化的情形下部分地在分散相中进行。由a1)-a4)完全或部分进行加聚后,进行分散、乳化或溶解步骤。之后直接任选地进行进一步加聚或者在分散相中改性。
为了制备含水聚酯聚氨酯分散体,可以使用从现有技术已知的所有方法,例如预聚物混合法、丙酮法或熔体分散法。
在组分a1)-a4)转化过程中可以已经添加的合适的中和剂是例如三乙胺、N-甲基吗啉、二甲基异丙胺、乙基二异丙胺、二甲基环己胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、氨、氢氧化钾和/或氢氧化钠。
羟基官能聚酯聚氨酯分散体A)通常包含0重量%-10重量%,优选0重量%-3重量%有机溶剂。
任选进行的过量溶剂蒸馏除去可以在蒸馏水中分散/用蒸馏水分散期间或之后在例如减压下在例如20℃-80℃进行。
聚酯聚氨酯分散体A)的固含量为40重量%-60重量%,优选50重量%-57重量%。
分散体A)具有例如通过LKS测量确定的80 nm-500 nm,优选100 nm-200 nm的粒径。
将具有氨基甲酸酯基团的羟基官能聚酯分散体A)与任选亲水化的具有游离异氰酸酯基团的多异氰酸酯B)组合形成根据本发明的含水双组分涂覆剂。在该应用中,涂覆剂具有至多24小时的受限储存寿命。由此制备的涂料可在室温至120℃下固化。
作为组分B),使用具有游离异氰酸酯基团的多异氰酸酯。合适的是例如基于异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合环己烷、双(4-异氰酸根合环己烷)甲烷或1,3-二异氰酸根合苯,或者基于多异氰酸酯漆例如1,6-二异氰酸根合己烷、异佛尔酮二异氰酸酯或双(4-异氰酸根合环己烷)甲烷的具有脲基甲酸酯、异氰酸酯二聚体、缩二脲或异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯,或具有氨基甲酸酯基团的多异氰酸酯漆,该多异氰酸酯漆一方面基于2,4-和/或2,6-二异氰酸根合甲苯或异佛尔酮二异氰酸酯,而另一方面基于低分子量多羟基化合物例如三羟甲基丙烷、异构的丙二醇或丁二醇或者这类多羟基化合物的任意混合物的多异氰酸酯。
基于脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族异氰酸酯的具有游离异氰酸酯基团的低粘度疏水或亲水化多异氰酸酯优选作为组分B);特别优选脂族或脂环族异氰酸酯。这些多异氰酸酯通常在23℃表现出10 mPas-3500 mPas的粘度。如果需要,多异氰酸酯可与少量惰性溶剂共混使用,以使粘度降低至所述范围内的值。也可以单独地或者以混合物使用三异氰酸根合壬烷作为交联剂组分。水溶性或可水分散的多异氰酸酯可例如通过用羧酸盐、磺酸盐和/或聚环氧乙烷基团和/或聚环氧乙烷/聚环氧丙烷基团改性获得。
为了使多异氰酸酯B)亲水化,优选使多异氰酸酯与不足量的一元亲水聚醚醇反应。这类亲水化多异氰酸酯的制备描述于例如EP-A 0 540 985中。同样还优选描述于EP-A 0 959 087中的包含脲基甲酸酯基团的多异氰酸酯,其通过低单体的多异氰酸酯与聚环氧乙烷聚醚醇在脲基甲酸酯化条件下反应制备。描述于DE-A 100 078 21中的基于三异氰酸根合壬烷的可水分散的多异氰酸酯混合物也是合适的,以及例如描述于DE-A 100 24 624中的用离子基团(磺酸盐基、膦酸盐基)亲水化的多异氰酸酯。同样可能的是通过加入商业乳化剂亲水化。
特别优选地,作为组分B)使用这样的混合物,其包含通过上述多异氰酸酯组分与优选二官能至三官能的多元醇组分,特别优选例如已经在构造组分a1)下提到的多元醇组分预聚容易地获得的柔性化多异氰酸酯组分B)。
作为在这方面进一步优选的固化剂组分,使用例如描述于DE-A 100 24 624中的用磺酸盐基改性的多异氰酸酯。
当然,也可以使用所谓的封闭(blockiert)多异氰酸酯形式的组分B)。上述具有游离异氰酸酯基团的多异氰酸酯的封闭根据已知的现有技术通过使具有游离异氰酸酯基团的多异氰酸酯与合适的封端剂反应实现。用于这些多异氰酸酯的合适封端剂是例如一元醇例如甲醇、乙醇、丁醇、己醇、环己醇、苄醇,肟例如丙酮肟、甲乙酮肟、环己酮肟,内酰胺例如ε-己内酰胺,酚,胺例如二异丙胺或二丁胺,二甲基吡唑或三唑,以及丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯或丙二酸二丁酯。
如果将分散体A)单独地施涂于基材,优选膜,则获得没有表面缺陷或坑的透明的非常充分流动的层,并且至多超过100 μm的非常高的层厚是可能的。分散体A)没有表现出显著的物理干燥-即是说,层保持或多或少的发粘或粗糙(griffig)。通过与至少一种交联剂多异氰酸酯B)组合并且在进行固化后,才得到固化、不发粘并且硬的层。
除了组分A)和B),作为涂料施涂于载体膜的根据本发明的含水双组分聚氨酯漆可以任选地包含常规的辅助物质和添加剂C),例如有机和/或无机颜料或者基于铝薄片的金属颜料,填料例如炭黑、硅石、滑石、高岭土,作为粉末或纤维形状的玻璃,以及这些和/或常规用于制备漆、涂料和粘合剂的其它材料的混合物。
为了实现特殊效果,也可以在聚酯分散体A)的制备过程中加入少量在漆和粘合剂工业中常规的辅助物质,例如表面活性物质、乳化剂、稳定剂、防沉降剂、UV稳定剂、用于交联反应的催化剂、消泡剂、抗氧化剂、防结皮剂、流动助剂、增稠剂和/或杀菌剂。
在优选实施方案中,根据本发明的含水双组分聚氨酯漆包含含有羟基的硅酮添加剂,借助于其获得特别光滑的表面。
根据本发明的双组分聚氨酯漆原则上适用于涂覆、涂漆、粘合性粘结、处理和密封各种各样的基材,特别是金属、木材、陶瓷、石材、混凝土、沥青、硬纤维、玻璃、瓷器、塑料、皮革和/或各种各样类型的织物。优选的应用是塑料的涂料。特别优选是聚碳酸酯的涂料。
根据本发明的含水双组分聚氨酯漆可以通过本身已知的方法,例如喷涂、流涂、流延、浸涂、辊涂、刷涂施涂于待涂覆的基材。
所述含水双组分聚氨酯漆也可用作例如由底漆涂层和/或中涂层(Füller)和/或底涂漆和/或面漆组成的多层漆结构的一部分。在这方面,湿罩湿涂漆工艺也是可能的,其中将至少两个层依次施涂、任选地预先干燥并且然后共同烘焙。所述漆还可以按比例地包含一种或多种例如基于聚酯、基于聚氨酯、基于聚氨酯聚丙烯酸酯、基于聚丙烯酸酯、基于聚醚、基于聚酯聚丙烯酸酯、基于醇酸树脂、基于聚合物、基于聚酰胺/酰亚胺或基于聚环氧化物的其它含水分散体。
用作用于制备载体膜的涂料的根据本发明的含水双组分聚氨酯漆特征在于非常好的加工能力。所得的涂料表现出优良的膜光学性质和流动性、非常低的坑易受性、好的抗性、平衡的硬度/弹性水平和非常好的储存稳定性。此外,载体膜表现出优良的防粘性,即在卷起后载体膜可以无困难地从辊上开卷(abrollen)。
为了涂覆膜上的部分区域,优选使用例如丝网印刷。层厚可以为2微米-100微米,优选5 μm-75 μm,特别优选5 μm-50 μm。
为了制备载体膜,可以使用例如由PET、聚碳酸酯、PMMA、聚砜等组成的常规塑料膜作为载体膜。所述膜可以任选地通过一些方法例如电晕处理等预处理。载体膜优选具有2微米-2000微米的厚度。优选使用由聚碳酸酯和聚碳酸酯共混物组成的载体膜。在载体膜的情形下,其也可以是由多个塑料层组成的所谓复合膜。
作为合适的载体膜,原则上本身已知或可商购获得的所有聚碳酸酯是合适的。适合作为载体膜的聚碳酸酯优选具有10,000 g/mol-60,000 g/mol的分子量。它们例如可根据DE-B-1 300 266的方法通过界面缩聚或者根据DE-A-1 495 730的方法通过碳酸二苯酯与双酚反应获得。优选的双酚是2,2-二(4-羟基苯基)丙烷,其在下面也通常称为双酚A。
也可以使用其它芳族二羟基化合物代替双酚A,特别是2,2-二(4-羟基苯基)戊烷、1,6-二羟基萘、4,4'-二羟基二苯基硫烷、4,4'-二羟基二苯基醚、4,4'-二羟基二苯基砜、4,4'-二羟基二苯基甲烷、1,1-二(4-羟基苯基)乙烷、4,4'-二羟基二苯基环烷烃或二羟基二苯基环烷烃,优选二羟基二苯基环己烷或二羟基环戊烷,以及上述二羟基化合物的混合物。
特别好地适用作载体膜的聚碳酸酯是例如描述于WO 00/15718或WO 00/26274中的包含得自于间苯二酚酯或烷基间苯二酚酯的单元的那些;这些聚碳酸酯例如由General Electric公司在商标Sollx®下市售。
除了这些载体膜,也可以使用塑料共混物或混合物。由聚碳酸酯和聚酯,例如聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯,和由环己烷二羧酸和环己烷二甲醇形成的聚酯组成的共混物经证明特别有利。这类产品在名称Bayfol®下由Bayer MaterialScience AG或者Xylex®下由General Electric公司市售。
也可以使用根据US-A 3,737,409的共聚碳酸酯;在这方面特别感兴趣的是基于双酚A和二(3,5-二甲基二羟基苯基)砜的共聚碳酸酯,其特征在于高热稳定性。此外,可以使用不同聚碳酸酯的混合物。
抗冲击PMMA是借助于合适的添加剂赋予抗冲击性的聚甲基丙烯酸甲酯,并且被优选使用。合适的抗冲改性PMMA描述于例如M. Stickler, T. Rhein在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,A 21卷, 第473-486页, VCH Publishers Weinheim, 1992和H. Domininghaus, Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI-Verlag Düsseldorf, 1992中。
为了制备载体膜,可以考虑所有已知的方法例如通过转接头挤出或共挤出或者层彼此层压。此外,载体膜也可以由溶液流延。
载体膜的表面可以是有光泽、纹理化或无光泽。
作为背面注射、背面浇注或者背面压制的塑料,可以考虑所有已知的热塑性聚合物材料。合适的是例如热塑性聚合物例如聚烯烃,例如聚乙烯或聚丙烯,聚酯例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚环烯烃,聚(甲基)丙烯酸酯,聚酰胺,聚碳酸酯,聚氨酯,聚缩醛例如聚甲醛(POM),聚苯乙烯,聚亚苯醚,聚砜,聚醚砜,聚醚酮,苯乙烯(共)聚合物或上述聚合物的混合物。
特别合适的聚碳酸酯是双酚A和TMC-双酚聚碳酸酯。优选的聚合物混合物包含聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯或者聚碳酸酯和ABS聚合物。
由于载体膜中的涂料非常好的形变性能和好的粘合性以及好的拉伸性能,因此可以制得不仅平坦状即基本平面或壳状的成型体,而且制得具有压痕和形状,还有垂直形状或凹陷的那些,例如手机键盘。因此在具有所需的几何结构的复合成型体的情形中也可获得与载体膜相关的好的表面性能。
根据本发明的载体膜用于通讯设备,汽车、船舶和飞机制造。
本发明还提供根据本发明的载体膜用于整饰塑料成型体,优选显示屏外壳的用途。
将基于以下实施例更详细地阐述本发明。
实施例
除非另外说明,所有百分比数值将被理解为重量百分比。
使用的物质和缩写:
BYK® 348: 润湿剂(BYK-Chemie, Wesel, DE)
BYK® 337: 表面添加剂(BYK-Chemie, Wesel, DE)
MPA: l-甲氧基-2-丙基乙酸酯
Tinuvin® 292 HALS胺(Ciba GmbH, Lampertheim, DE)
Tinuvin® 384-2 UV吸收剂(Ciba GmbH, Lampertheim, DE)
Bayhydur® VPLS 2306 弹性化的亲水性多异氰酸酯(Bayer Material Science AG, DE);平均官能度2.5
Bayhydur® XP 2655 亲水性多异氰酸酯(Bayer Material Science AG, DE);平均官能度3.1
固含量的测量根据DIN-EN ISO 3251进行。
除非另外明确地说明,NCO含量根据DIN-EN ISO 11909用体积测量。
实施例 1 聚酯多元醇
将1281 g邻苯二甲酸酐、5058 g己二酸、6387 g己二醇-1,6和675 g新戊二醇称量到装有搅拌器、加热装置和水分离器的具有冷却装置的15 l反应容器,并且在氮气下在1小时内加热至140℃。再在9小时内进行加热至220℃,并且在该温度下进行缩合一段时间直到获得小于3的酸值。以该方式得到的聚酯多元醇具有54秒的粘度(在23℃在DIN 4烧杯中作为聚酯于甲氧基丙基乙酸酯中的80%溶液的流出时间确定)和160 mg KOH/g的OH值。
实施例 2 基于 1,4- 丁二醇和 1,6- 己二醇的聚碳酸酯二醇的制备
将1223 g 1,4-丁二醇和535 g 1,6己二醇预先置入烧瓶并且加热至100℃。最后,将约2 l/h氮气引入二醇混合物并且施加20毫巴真空,并且将混合物脱水直到使得水含量≤0.1%的时间(约2小时)。
然后加入0.44 g乙酰丙酮镱(III),将二醇混合物加热至110℃。随后在约20分钟内使2297 g碳酸二甲酯流入,并且将反应混合物在回流下保持24h。最后,将温度增至150℃并且除去所得的馏出物。然后进行进一步增加至180℃,随后是进一步的蒸馏阶段。
使反应混合物冷却至130℃并且将压力降低至10毫巴。随后在2h内进行油浴温度从130℃升至180℃,其中蒸馏头温度不超过60℃。达到180℃后,保持该温度6h。
随后使反应混合物冷却至130℃并且将压力降低至10毫巴。然后在2h内进行油浴温度从130℃升至180℃,其中蒸馏头温度不超过60℃。达到180℃后,保持该温度6h。使反应混合物冷却至室温,并且测量产物的特征数据。
得到具有57.3 mg KOH/g羟值以及具有23℃ 115 Pas粘度的聚碳酸酯二醇。
实施例 3 基于 1,4- 丁二醇和 1,6- 己二醇的聚碳酸酯二醇的制备
将1239 g 1,4-丁二醇和542 g 1,6己二醇预先置入烧瓶并且在油浴中加热至100℃。最后,将约2 l/h氮气引入二醇混合物并且施加20毫巴真空,并且将混合物脱水直到使得水含量<0.1%的时间(约2小时)。
然后加入0.44 g乙酰丙酮镱(III),将二醇混合物加热至110℃。随后在约20分钟内使2180 g碳酸二甲酯流入,并且将反应混合物在回流下保持24h。最后,将温度增至150℃并且除去所得的馏出物。然后进行进一步增加至180℃,随后是进一步的蒸馏阶段。
使反应混合物冷却至130℃并且将压力降低至10毫巴。随后在2h内进行油浴温度从130℃升至180℃,其中蒸馏头温度不超过60℃。达到180℃后,保持该温度6h。
随后使反应混合物冷却至130℃并且将压力降低至10毫巴。然后在2h内进行油浴温度从130℃升至180℃,其中蒸馏头温度不超过60℃。达到180℃后,保持该温度6h。然后使反应混合物冷却至室温,并且测量产物的特征数据。
得到具有113.4 mg KOH/g羟值以及具有23℃ 13,600 mPas粘度的聚碳酸酯二醇。
实施例 4 羟基官能 PUR 分散体
在氮气氛中将1170 g得自实施例1的聚酯多元醇并且与1140 g得自实施例2的聚碳酸酯二醇、90 g三羟甲基丙烷、120 g二羟甲基丙酸和3.8 g辛酸锡(II)一起送入装有冷却、加热和搅拌装置的6 l反应容器,加热至130℃并且均匀30 min。随后进行冷却至80℃,伴随着剧烈搅拌加入480 g六亚甲基二异氰酸酯,利用放热反应进行加热至140℃,并且将混合物保持在该温度直到不再能检测到NCO基团的时间。
随后使以该方式得到的聚氨酯冷却到90℃-100℃,加入47 g二甲基乙醇胺(中和度60%),均匀化15分钟并且将混合物用2270 g软化水分散。以该方式得到的含水聚氨酯树脂分散体具有1.4%的OH含量(100%)、16.8的酸值(100%)、110 nm的平均粒度和约2020 mPas (23℃;D = 40 s-1)的粘度以及51.2重量%的固含量。
实施例 5 羟基官能 PUR 分散体
在氮气氛中将1170 g得自实施例1的聚酯多元醇并且与1140 g得自实施例3的聚碳酸酯二醇、90 g三羟甲基丙烷、120 g二羟甲基丙酸、125 g N-甲基吡咯烷酮和3.8 g辛酸锡(II)一起送入装有冷却、加热和搅拌装置的6 l反应容器,加热至130℃并且均匀30 min。随后进行冷却至80℃,伴随着剧烈搅拌加入480 g六亚甲基二异氰酸酯,利用放热反应进行加热至140℃,并且将混合物保持在该温度直到使得不再能检测到NCO基团的时间。
随后使以该方式得到的聚氨酯冷却到90℃-100℃,加入39 g二甲基乙醇胺(中和度50%),均匀化15分钟并且将混合物用2270 g软化水分散。以该方式得到的含水聚氨酯树脂分散体具有1.4%的OH含量(100%)、16.3的酸值(100%)、150 nm的平均粒度和约1680 mPas (23℃;D = 40 s-1)的粘度以及55.9重量%的固含量。
实施例 6 耐刮擦透明漆 ( 对比例 )
基漆 (Stammlack) 的制备 ( 组分 A)
向56.80 g得自实施例5的聚氨酯分散体中加入0.45 g Byk ® 347、0.77 g Byk ® 337和22.17 g蒸馏水并且紧密搅拌。
固化剂溶液的制备 ( 组分 B)
向8.60 g Bayhydur® XP 2655中加入0.77 g Tinuvin® 292 (于MPA中50%溶液)、1.16 g Tinuvin® 384-2 (于MPA中50%溶液)以及9.28 g MPA并且紧密搅拌。
实施例 7 耐刮擦透明漆
基漆的制备 ( 组分 A)
向51.59 g得自实施例5的聚氨酯分散体中加入0.45 g Byk® 347、0.77 g Byk® 337和24.59 g蒸馏水并且紧密搅拌。
固化剂溶液的制备 ( 组分 B)
向11.34 g Bayhydur® XP 2655 / Bayhydur® VP LS 2306的混合物(每一情形为50重量%)中加入0.77 g Tinuvin® 292 (于MPA中50%溶液)、1.16 g Tinuvin® 384-2 (于MPA中50%溶液)以及9.33 g 1-甲氧基丙基乙酸酯(MPA)并且紧密搅拌。
实施例 8 ( 对比 )
未涂漆的聚碳酸酯膜(膜厚: 175 μm)
基漆与固化剂混合并且施涂
在每一情形下将上面列出的组分A(基漆)和B(固化剂)一起混合并且紧密搅拌(Dispermat,1000 转每分下2 min)。随后通过刮刀将混合物施涂于聚碳酸酯膜(175 μm),在室温下晾干5 min并且随后在循环空气炉中在80℃干燥45 min。得到具有约15 μm干膜层厚的高光泽膜。所测得的膜的漆性能的综述示于表中。
漆性能:
1
Figure 2010800072283100002DEST_PATH_IMAGE001
测试方法 :
粘合性: 根据DIN EN ISO 2409
耐刮擦性 :
耐刮擦性用Crockmeter Atlas CM6进行。将膜的表面用砂纸(9 μm、10或40次往复行程)刮擦。刮擦的膜表面的评价根据DIN 53230进行:
0 : 不能辨别刮痕
1 : 可辨别的孤立的刮痕
2 : 可辨别的刮痕
3 : 可辨别的明显刮痕
4 : 可辨别的许多刮痕
5 : 可辨别的非常多的刮痕
耐化学品性:
用异丙醇、菜籽油、Nivea护手霜测试
在室温下负荷时间24 h。经负荷的膜表面的评价根据DIN 53230进行。
DIN 53230规定了用于视觉比较的相对评价标准:
2
Figure 288632DEST_PATH_IMAGE002
借助于高压形变的深拉性能
使根据实施例6和7涂覆的Makrofol® DE 1-1膜(Bayer MaterialScience AG, DE)根据DE-A 38 40 542变形。实验在由HDVF Kunststoffmaschinen GmbH制造的高压变形装置,型号SAMK 360中进行。使用手机壳模具作为变形模具。变形参数选择如下:加热速率:14秒,热场设置240℃-280℃,模具温度80℃,变形压力80巴。在变形的膜中,评价变形后的粘合性、裂纹形成以及涂层。
用漆 6 7 涂覆的 Makrofol ® DE 1-1 膜的试验结果
3
实施例 14秒加热速率下的裂纹形成(模具:手机壳)
6 边缘裂纹形成,
7 无缺陷
列出的结果证实,仅用根据本发明配制的漆可以获得经涂覆的膜非常好的深拉性能。

Claims (9)

1.含水双组分聚氨酯漆,包含:
A) 至少一种包含以下组分作为构造组分的羟基官能聚酯聚氨酯分散体
a1) 线型或支化的羟基官能聚酯,
a2) 线型的羟基官能聚碳酸酯,
a3) 至少一种具有至少一个酸基和至少一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团的离子或潜离子化合物,
a4) 至少一种脂(环)族二异氰酸酯,以及
a5) 低分子量羟基官能和/或氨基官能化合物,
以及
B) 至少一种多异氰酸酯交联剂,特征在于得自B)的异氰酸酯基团与得自A)的羟基的交联比为1.0:1-1.6:1。
2.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于得自B)的异氰酸酯基团与得自A)的羟基的交联比为1.2:1-1.4:1。
3.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于多异氰酸酯B)的平均官能度为2.5-3.3。
4.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于聚酯聚氨酯分散体A)包含20重量%-50重量%组分a1)、20重量%-50重量%组分a2)、2重量%-6重量%组分a3)、10重量%-30重量%组分a4)、0.5重量%-10重量%组分a5),其中百分比数据a1)-a5)补足100重量%。
5.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于羟基官能聚酯聚氨酯分散体A)的通过组分a3)引入的酸值为5.0-14.5 mg KOH/g 物质,在每一情形下基于聚酯聚氨酯含水分散体。
6.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于,可通过凝胶渗透色谱用聚苯乙烯作为标准物测量,聚酯聚氨酯分散体A)的平均分子量Mw为5000 g/mol-15,000 g/mol。
7.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于聚酯a1)是以下组分的反应产物:
a1i) 30重量%-77重量%的至少一种至少二官能的羧酸或其酸酐,
alii) 23重量%-70重量%的至少一种二醇,
aliii) 0重量%-10重量%的至少一种具有多于2个羟基的醇,
aliv) 0重量%-10重量%的其它羟基官能和/或羧基官能的组分和/或己内酯。
8.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆,特征在于聚碳酸酯多元醇a2)是包含至少25重量%1,4-丁二醇作为构造组分并且具有1.6-4的平均羟基官能度和240 g/mol-8000 g/mol数均分子量的那些。
9.根据权利要求1的含水双组分聚氨酯漆用于制备经涂覆的载体膜的用途。
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