CN107001852B - 包含聚酯和低酸值聚酰胺的混合物作为流变助剂的用于施涂底涂膜的水性涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水性涂料组合物,其包含:至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的至少一种混合物(M),其中(P1)为聚酰胺且(P2)为至少可通过至少一种聚合脂族C12‑C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯,包含至少一种不同于聚合物树脂(P1)和(P2)的聚合物树脂(A1)的至少一种基料(A),至少一种颜料(B),其中用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值,且混合物(M)可通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而得到,借助水性涂料组合物将基底用底涂膜至少部分涂覆的方法,和混合物(M)在水性涂料组合物中作为流变助剂的用途。
Description
本发明涉及水性涂料组合物,其包含:至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的至少一种混合物(M),其中(P1)为聚酰胺且(P2)为至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯,包含至少一种不同于聚合物树脂(P1)和(P2)的聚合物树脂(A1)的至少一种基料(A),至少一种颜料(B),其中用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值,且混合物(M)可通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而得到,借助水性涂料组合物将基底用底涂膜至少部分涂覆的方法,和混合物(M)在水性涂料组合物中作为流变助剂的用途。
特别是在汽车涂饰的情况下,而且在想要结合有效装饰和有效保护以防腐蚀的涂层的其它领域中,已知的路线是赋予基底一个置于另一个上的多个涂膜。在这种情况下,多涂层油漆体系优选通过所谓的“底涂层/透明涂层”方法施涂;即首先施涂着色底涂料,并在简短的闪蒸时间以后不经烘烤步骤而赋予上面的透明涂料涂层(湿对湿方法)。随后,将底涂料和透明涂料联合烘烤。“底涂层/透明涂层”方法在施涂汽车金属效应油漆方面是特别重要的。
由于经济和环境原因,在施涂该多涂层油漆体系时,特别是当施涂底涂膜时,需要使用水性涂料组合物。
用于制备这些底涂膜的涂料组合物应当能够通过上述“湿对湿”方法加工,即它们应当能够在非常短的初始干燥阶段以后不经烘烤步骤而赋予上面的透明涂膜,该程序不会伴随可见外观的缺陷,例如所谓的针孔、爆裂、小点和/或流动缺陷。至少为了使这类缺陷最小化,通常尤其在待施涂的涂料组合物中使用合适的流变助剂。
此外,用底涂层/透明涂层类型的金属效应油漆,存在应当满足的其它要求。金属效应必然取决于涂膜中金属颜料颗粒的取向。因此,用于通过“湿对湿”方法加工的金属效应底涂料必须得到其中在施涂以后,金属颜料以有利的空间取向存在且该取向以一定方式快速固化使得它在进行的上漆操作过程中不会被破坏的涂膜。表征金属效应的合适参数为所得涂饰层中色调的亮度、随角异色指数和浊度的评估。
由EP 0 877 063 A2中已知水性涂料组合物,其包含常用于水性组合物中且基于其在水性体系中的意欲用途由于通常≥30的相当高酸值而显著的聚酰胺。此外,包含水性组合物中常用的具有相当高酸值的该聚酰胺的水性涂料组合物也由WO 2009/100938 A1和EP 2 457 961 A1已知。然而,水性涂料组合物中该聚酰胺作为流变助剂存在的缺点特别是在通过“湿对湿”方法加工过的情况下和/或在聚酰胺结合到涂料组合物中时小点的出现,和/或这类涂料组合物的不足储存稳定性(不混合或相分离),尤其是例如在相当高的温度如≥40℃的温度下。
DE 40 28 386 A1还公开了包含聚酰胺作为唯一流变助剂的水性涂料组合物。
EP 1 153 989 A1公开了水性涂料组合物,其包含常用于水性涂料组合物中且具有≥30的酸值的聚酰胺,例如市售产品AQ-600,并且进一步包含金属硅酸盐,例如市售的金属硅酸盐RD作为另一流变助剂。然而,水性涂料组合物中该金属硅酸盐存在,尤其是与常用于水性组合物中且具有>30的酸值的聚酰胺组合存在的不利特征通常可能是在通过“湿对湿”方法加工的情况下针孔和/或爆裂的出现。然而,使用该金属硅酸盐作为唯一的流变助剂尤其是在流挂和爆裂的出现方面具有缺点。
具有相对低酸值的聚酰胺本身作为流变助剂的使用原则上是已知的,尽管这类聚酰胺可仅用于溶剂基涂料组合物中。然而,由于环境原因,具有高有机溶剂含量的这类溶剂基涂料组合物的使用是不理想的。
因此,需要不具有上述缺点的水性涂料组合物,尤其是底涂料组合物。
因此,本发明的目的是提供与由现有技术已知的涂料组合物相比具有优点的水性涂料组合物,更特别是水性底涂料组合物。本发明的特定目的是提供特征是有利的施涂性能,但同时对涂料组合物意欲实现的金属效应不存在不利影响的水性涂料组合物,更特别是水性底涂料组合物。
该目的通过权利要求书主张的主题以及通过下文说明书中描述的该主题的优选实施方案解决。
因此,本发明的第一主题是用于将任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆的水性涂料组合物,其包含:
至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的至少一种混合物(M),其中:
聚合物树脂(P1)为聚酰胺,且
聚合物树脂(P2)为至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯,
至少一种基料(A),所述基料(A)包含至少一种不同于聚合物树脂(P1)和(P2)的聚合物树脂(A1),和任选至少一种交联剂(A2),和
至少一种颜料(B),
其中用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值,且混合物(M)可通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而得到。
因此,本发明水性涂料组合物优选为水性底涂料组合物,即适于产生水性底涂膜的涂料组合物。术语“底涂层”是技术人员已知的且例如定义于Lexikon,Lackeund Druckfarben,Georg Thieme Verlag 1998中。
惊讶地发现本发明水性涂料组合物特别适于在“底涂层/透明涂层”方法中将底涂膜施涂于任选涂覆基底上,因此可用作底涂料组合物。
此外,惊讶地发现,聚合物树脂(P2)的存在容许聚酰胺作为聚合物树脂(P1)结合到水性涂料组合物中,所述聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值,因此通常可仅用于溶剂基涂料组合物中。更特别地,惊讶地发现,聚合物树脂(P1)和(P2)的混合物(M)或者借助(P2)转移至水性组合物中的聚酰胺(P1)适用作本发明水性涂料组合物中的流变助剂。
进一步惊讶地发现,对本发明而言必要的是根据本发明使用的混合物(M)可通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而得到。
进一步惊讶地发现,特别是由于存在于混合物(M)中的聚合物树脂(P1)和(P2)的存在,和/或由于混合物(M)中借助(P2)转移至水相中的聚合物树脂(P1)的存在,如果包含混合物(M)的涂料组合物用于将任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆的话,可改进或防止小点、针孔、爆裂、流挂和流动缺陷的出现。此外,此处惊讶的结果是不会不利地影响所述涂料组合物的金属效应且本发明涂料组合物特别由于在涂饰层中的浊度评估方面良好的性能而显著。此外,惊讶地发现,本发明涂料组合物由于高施涂效率而显著,意指与常用的涂料组合物相比,对于相当的固体含量,可实现以较高膜厚度施涂。此外,高施涂效率容许降低的材料消耗(较少的过喷涂)和/或较少的废物。此外,惊讶地发现,本发明涂料组合物由于甚至在相对高温度如≥40℃的温度下2星期的持续时间的高储存稳定性而显著。由现有技术已知的其中具有≥10的酸值的聚酰胺或者金属硅酸盐如市售产品例如用作流变助剂的常规涂料组合物具有在这些上述性能中的至少一种方面的缺点。聚合物树脂(P1)直接分开地结合(不预先制备(P1)和聚合物树脂(P2)的混合物(M))到水性涂料组合物中是不可能的,伴随小点的形成或者一部分这类涂料组合物上足够储存稳定性的缺乏。
术语“爆裂”、“流挂”、“针孔”、“随角异色”、“小点”、“施涂效率”(“固体利用程度”)、“流变助剂”(“流变添加剂”)、“流动缺陷”和“流平”是技术人员已知的并且例如定义于Lexikon,Lacke und Druckfarben,Georg Thieme Verlag 1998中。
涂料组合物和存在于其中的混合物(M)
存在于本发明涂料组合物中的组分(P1)和(P2)(混合物(M)的形式)、(A1)、(B)和水以及下文所述任选存在的组分(C)和/或(D)和/或(E)以及存在的任何有机溶剂和/或存在的任何组分(A2)的重量%含量基于涂料组合物的总重量优选合计达100重量%。
在本发明的意义上,在一个优选实施方案中,关于本发明涂料组合物的术语“包含”具有含义“由…组成”。在该优选实施方案中,关于本发明涂料组合物,涂料组合物中可存在下文所述且任选存在于根据本发明使用的涂料组合物中的一种或多种其它组分,例如—除水、(P1)和(P2)(混合物(M)的形式)、(A1)和(B)外—还任选(A2)和/或(C)和/或(D)和/或(E)和/或有机溶剂。所有这些组分可各自以其如上文和下文所述的优选实施方案存在于本发明涂料组合物中。
本发明水性涂料组合物包含水作为液体稀释剂。
关于本发明涂料组合物的术语“水性”优选指—作为液体稀释剂,即作为液体溶剂和/或分散介质—包含水作为主要组分的那些液体涂料组合物。然而,本发明涂料组合物任选包含指定含量的有机溶剂。技术人员已知术语“有机溶剂”。该术语例如定义于1999年3月11的Council Directive 1999/13/EC(文章2,部分18)(在其中确定为“溶剂”)。这类有机溶剂的实例包括(杂)环状、(杂)脂族或(杂)芳族烃、单-或多官能醇、醚、酯、酮和酰胺,例如N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、丁醇、乙基乙二醇和丁基乙二醇及其乙酸酯、丁基二甘醇、二甘醇二甲醚、环己酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、丙酮、异佛尔酮或其混合物。
这些有机溶剂的含量优选为至多40.0重量%,更优选至多35.0重量%,非常优选至多30.0重量%,更特别是至多25.0重量%或至多20.0重量%或至多15.0重量%,仍更优选至多10.0重量%,每种情况下基于存在于本发明涂料组合物中的液体稀释剂–即液体溶剂和/或分散介质的总含量。特别是,本发明涂料组合物中有机溶剂的含量基于存在于本发明涂料组合物中的液体稀释剂–即液体溶剂和/或分散介质的总含量为至多10.0重量%至40.0重量%。
本发明涂料组合物优选具有基于涂料组合物的总重量10-50重量%,更优选10-45重量%,非常优选10-40重量%的非挥发物含量。
本发明涂料组合物优选可通过步骤(1)和(2),以此顺序相继进行而得到,具体而言,
(1)将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)以及任选其它组分(C)和/或任选有机溶剂存在下分散于水或含水介质中以得到混合物(M)的水分散体,和(2)将通过步骤(1)得到的混合物(M)的水分散体与用于制备涂料组合物的其它组分,即至少与组分(A1)和(B)以及任选(A2)、任选(D)、任选(E)以及任选其它水和/或有机溶剂混合。
在这种情况下,步骤(1)的分散优选在15-30℃的温度下经10-60分钟的时间,优选经10-30分钟的时间进行。分散可借助商业装置,更特别是溶解器,例如用来自VWA-Getzmann,德国的“LC30”装置进行。这类装置通常具有位于搅拌容器内的搅拌盘(齿盘)。在这种情况下,搅拌盘的直径与搅拌容器的直径的相对尺寸比优选为1:1.1-1:2.5。在执行步骤(1)时,搅拌盘的圆周速度优选为15-25m/s,更优选15-20m/s。搅拌容器的填充水平基于搅拌容器的总高度优选为60-90%。搅拌盘的直径优选大于搅拌盘与搅拌容器基底之间的距离。优选以一定方式进行步骤(1)的分散使得在方法中产生环形流动模式,即观察到“圆圈效应”。该术语是技术人员已知的。
因此,混合物(M)优选预先通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而以该混合物(M)的水分散体的形式制备。因此制备的该混合物(M)的水分散体优选用作用于制备本发明涂料组合物的组分。
混合物(M)可不仅根据如上文所述步骤(1)使用(P1)、(P2)和水以及任选有机溶剂,而且至少一种其它组分(C)制备。
合适的组分(C)优选为乳化剂,优选不同于聚合物树脂(P2)的这种乳化剂。此外,任选组分(C)也不同于聚合物树脂(P1)。也可使用彼此不同的两种或更多种组分(C)。
技术人员已知的任何常规乳化剂为适合的组分(C)。组分(C)优选选自卵磷脂和C12-C24脂肪醇聚乙二醇醚。此处所用聚乙二醇醚可被C12-C24脂肪醇完全或部分醚化。合适的卵磷脂,即合适的磷脂为例如市售的A。合适的还有大豆卵磷脂。合适C12-C24脂肪醇聚乙二醇醚的实例为市售产品ON 60和XP 70。
如果至少一种其它组分(C)用于制备混合物(M),则用作聚合物树脂(P2)的聚酯与组分(C)的相对重量比优选为50:1-1.5:1,更优选35:1-1.75:1,非常优选30:1-2:1,尤其优选10:1-4:1。
至少一种其它组分(C)优选以每种情况下基于涂料组合物的总重量0.05-5重量%,更优选0.05-3重量%的量存在于涂料组合物中。
至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的混合物(M)优选以每种情况下基于涂料组合物的总重量0.5-15重量%,更优选0.75-10重量%,非常优选1.0-8.5重量%,尤其优选1.5-7.5重量%,最优选1.0-5.0重量%的量存在于本发明涂料组合物中。
本发明涂料组合物包含基于其固体含量优选0.05-5重量%的量,更优选0.1-4.5重量%的量,非常优选0.15-4重量%的量,仍更优选0.2-3.5重量%的量,更特别是0.25-3重量%的量的聚酰胺用作混合物(M)内的聚合物树脂(P1),每种情况下基于涂料组合物的总重量。本发明底涂料组合物中以重量%表示的聚酰胺的量在此处每种情况下指聚酰胺本身,即它的固体含量。
本发明涂料组合物包含基于其固体含量优选0.4-10重量%的量,更优选0.6-9重量%的量,非常优选0.8-8重量%的量,仍更优选1-6重量%的量,更特别是1.5-5重量%的量的聚酯用作混合物(M)内的聚合物树脂(P2),每种情况下基于涂料组合物的总重量。本发明底涂料组合物中以重量%表示的聚酯的量在此处每种情况下指聚酯本身,即它的固体含量。
混合物(M)或本发明涂料组合物中聚合物树脂(P2)和(P1)彼此的相对重量比每种情况下基于其固体含量优选为15:1-1:1,更优选12.5-1.1:1,非常优选10:1-1.5:1,仍更优选8:1-1.5:1,更特别是7:1-1.5:1,最优选6.5:1-1.5:1。
用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺以优选0.1-15重量%,更优选0.2-12.5重量%,非常优选0.5-10重量%,仍更优选0.75-9重量%,最优选1-8重量%或1-7重量%的量存在于根据本发明使用的混合物(M)中,每种情况下基于根据本发明使用的混合物(M)的总重量。
用作聚合物树脂(P2)的聚酯以优选2.5-25重量%,更优选3.5-22.5重量%,非常优选4.5-20重量%,仍更优选5-19重量%,最优选6-18重量%的量存在于根据本发明使用的混合物(M)中,每种情况下基于根据本发明使用的混合物(M)的总重量。
聚合物树脂(P1)
用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值。用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选具有<9mg KOH/g聚酰胺,更优选<8mg KOH/g聚酰胺,非常优选≤7mgKOH/g聚酰胺的酸值。聚合物树脂(P1)优选具有0至<10.0mg KOH/g聚酰胺,更优选0.1至<10.0mg KOH/g聚酰胺,非常优选0.1至<9.0mg KOH/g聚酰胺,最优选0.1-8.0mg KOH/g聚酰胺的酸值。在另一优选实施方案中,聚合物树脂(P1)具有0.1至<10mg KOH/g聚酰胺,更优选0.1-9mg或者0.5-9mg KOH/g聚酰胺,非常优选0.1-8mg或者0.5-8mg KOH/g聚酰胺,尤其优选0.1至≤7mg或者0.5至≤7mg KOH/g聚酰胺的酸值。酸值根据下文所述方法测定。
技术人员已知的任何常规聚酰胺可用作聚合物树脂(P1),条件是该聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值。所述聚酰胺可以为聚酰胺均聚物或共聚物。还可使用彼此不同的两种或更多种聚酰胺的混合物作为聚合物树脂组分(P1)。
用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选具有<9mg KOH/g聚酰胺,更优选<8mg KOH/g聚酰胺,非常优选≤7mg KOH/g聚酰胺的胺值。用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选具有0.1至<10mg KOH/g聚酰胺,更优选0.1-9mg或者0.5-9mg KOH/g聚酰胺,非常优选0.1-8mg或者0.5-8mg KOH/g聚酰胺,尤其优选0.1至≤7mg或者0.5至≤7mg KOH/g聚酰胺的胺值。技术人员已知测定胺值的方法。胺值优选根据DIN 16945(日期:1989年3月)测定。
用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选具有100克/摩尔至5000克/摩尔,更优选150克/摩尔至4000克/摩尔,非常优选200克/摩尔至3000克/摩尔,尤其优选250克/摩尔至2000克/摩尔,最优选400克/摩尔至1500克/摩尔的数均分子量。技术人员了解测定数均分子量的方法。数均分子量根据下文所述方法测定。
根据本发明用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选可通过至少一种多羧酸(C1a)与至少一种多胺(C1b)任选在至少一种单羧酸,更特别是至少一种C12-C24单羧酸,和/或至少一种单胺如C2-C12单胺存在下反应而得到。
根据本发明用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选可通过选自脂族C3-C22二羧酸、脂族C12-C24单羧酸的聚合物如二聚物和三聚物及其混合物的至少一种多羧酸(C1a)与至少一种脂族C2-C12二胺(C1b)反应而得到。
至少一种多羧酸(C1a)和至少一种多胺(C1b)的反应优选在优选有机溶剂中进行。
根据本发明用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺优选可通过至少一种多羧酸(C1a),优选选自脂族C3-C22二羧酸、脂族C12-C24单羧酸的聚合物如二聚物和三聚物及其混合物的至少一种多羧酸,与至少一种多胺(C1b),优选与至少一种脂族C2-C12二胺(C1b)反应而得到,其后使然后所得反应产物任选与至少一种,优选碱性中和剂接触。此处,通过游离羧基与中和剂的反应,可调整所得反应产物的酸值,容许实现<10mg KOH/g反应产物的酸值。
根据本发明用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺为市售的:实例包括市售产品P220X-MF、A6900-20X、A650-20X、A670-20M、Disparlon F-9030、6900-20X、AB、PA 20XA、R-RF、HT-SF、HAT 400、HT、250 XF、Byk-430和Byk-431。
聚合物树脂(P2)
技术人员已知的任何常规聚酯可用作聚合物树脂(P2),条件是该聚酯至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到。所述聚酯可以为聚酯均聚物或共聚物。彼此不同的两种或更多种聚酯的混合物也可用作聚合物树脂组分(P2)。就这点而言,术语“至少可得到”在本发明意义上指除至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸和至少一种二醇和/或多元醇外,任选使用其它起始组分制备聚酯(P2)的可能性,例如至少一种脂族C12-C24单羧酸和/或例如选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸。
聚合物树脂(P2)优选用乳化剂以将聚合物树脂(P1)转移至水相。
用作聚合物树脂(P2)的聚酯优选具有20-50mg KOH/g聚酯的酸值。更优选,用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有20-45mg KOH/g聚酯,非常优选25-40mg KOH/g聚酯,尤其优选30-38mg KOH/g聚酯的酸值。技术人员已知测定酸值的方法。酸值根据下文所述方法测定。
用作聚合物树脂(P2)的聚酯优选具有20-300mg KOH/g聚酯的OH值(羟值)。更优选,用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有25-250mg KOH/g聚酯,非常优选25-200mg KOH/g聚酯,尤其优选25-150mg KOH/g聚酯或30-120mg KOH/g聚酯的OH值。技术人员已知测定OH值的方法。OH值根据下文所述方法测定。
在另一优选实施方案中,用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有至多300mg KOH,更优选至多250mg KOH,非常优选至多200mg KOH,仍更优选至多150mg KOH,尤其优选至多120mgKOH的OH值,每种情况下每g聚酯。
用作聚合物树脂(P2)的聚酯优选具有:
20-50mg KOH/g聚酯,更优选20-45mg KOH/g聚酯,非常优选25-40mg KOH/g聚酯,尤其优选30-38mg KOH/g聚酯的酸值,和/或
20-300mg KOH/g聚酯,更优选25-250mg KOH/g聚酯,非常优选25-200mg KOH/g聚酯,尤其优选25-150mg KOH/g聚酯或者30-120mg KOH/g聚酯的羟值。
用作聚合物树脂(P2)的聚酯优选具有500克/摩尔至100 000克/摩尔,更优选700克/摩尔至90 000克/摩尔,非常优选1000克/摩尔至80 000克/摩尔,尤其优选1000克/摩尔至60 000克/摩尔或者2000克/摩尔至60 000克/摩尔或者2000克/摩尔至50 000克/摩尔,最优选2000克/摩尔至10 000克/摩尔或者2000克/摩尔至6000克/摩尔的数均分子量。技术人员已知测定数均分子量的方法。数均分子量根据以下方法测定。
根据本发明用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到。此处每种情况下可不仅使用游离酸,而且此外使用相应的合适衍生物,例如相应的酯和/或酐以及相应的盐。
术语“聚合脂族C12-C24单羧酸”在本发明的意义上优选指脂族C12-C24单羧酸的聚合物,更特别是二聚物和/或三聚物。该术语是技术人员已知的。
技术人员还例如从DE 25 06 211 A1、US 2,793,219 A和US 2,955,121 A中已知提供脂族C12-C24单羧酸的聚合物,更特别是二聚物和三聚物,换言之,提供聚合脂族C12-C24单羧酸,例如二聚、三聚和/或更高聚合的,尤其是二聚和/或三聚脂族C12-C24单羧酸的方法。聚合脂族C14-C22单羧酸可任选取代一次或多次,例如取代2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,其中取代可以在相同或不同的碳原子上进行。用于制备该聚合脂族C12-C24单羧酸的原料为至少单不饱和脂族C12-C24单羧酸。所得聚合,例如二聚和三聚脂族C12-C24单羧酸每种情况下可通过蒸馏彼此以及每种情况下还与较高聚合产物分离,并且可任选经受其它转化反应,例如氢化。
用于制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯的至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸优选为二聚和/或三聚,更特别是至少一种二聚C12-C24单羧酸。
聚合,尤其是二聚和三聚C12-C24单羧酸为市售的。市售二聚脂肪酸的实例为来自Croda的产品Empol 1003、Empol 1005、Empol 1008、Empol 1012、Empol 1016、Empol 1026、Empol 1028、Empol 1061、Empol 1062、Pripol 1006、Pripol 1009、Pripol 1012、Pripol1013、Pripol 1017、Pripol 1022、Pripol 1025、Pripol 1027,市售三聚脂肪酸的实例为来自BASF的产品Empol 1043和来自Croda的Pripol 1040。
术语“脂族C12-C24单羧酸”在本发明的意义上优选指具有总计12-24,即12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24个碳原子的饱和或不饱和,优选不饱和脂族C12-C24单羧酸,优选具有总计14-22,即14、15、16、17、18、19、20、21或22个碳原子的脂族C14-C22单羧酸,或者具有总计16-20,即16、17、18、19或20个碳原子的脂族C16-C20单羧酸,其每种情况下具有恰好一个-C(=O)-OH基团,即除该一个-C(=O)-OH基团之外,具有具有总计11-23,即11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22或23个碳原子的C11-C23脂族基团,优选具有总计13-21,即13、14、15、16、17、18、19、20或21个碳原子的C13-C21脂族基团,或者具有总计15-19,即15、16、17、18或19个碳原子的C15-C19脂族基团的脂族C12-C24单羧酸。表述“脂族”在此处优选包括无环饱和或不饱和,优选不饱和、支化或非支化脂族基团。不饱和脂族基团在此处具有至少一个,优选1、2、3、4或5,更优选1、2、3或4,非常优选1、2或3个碳双键。脂族C12-C24单羧酸可以为天然或合成脂肪酸。脂族C12-C24单羧酸可任选取代一次或多次,例如取代2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同的碳原子上。优选选自肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、二十一烷酸、二十二烷酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、岩芹酸、油酸、反油酸、异油酸、鳕油酸、二十碳烯酸、鲸蜡油酸、芥酸、亚油酸、亚麻酸、calendulic acid、石榴酸、桐酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸以及蓖麻油酸的脂族C12-C24单羧酸。优选选自棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、棕榈油酸、岩芹酸、油酸、反油酸、异油酸、鳕油酸、二十碳烯酸、亚油酸、亚麻酸、calendulic acid、石榴酸、桐酸、花生四烯酸和二十碳五烯酸以及蓖麻油酸的脂族C16-C20单羧酸。优选选自硬脂酸、岩芹酸、油酸、反油酸、异油酸、亚油酸、亚麻酸、calendulicacid、石榴酸和桐酸以及蓖麻油酸,更特别是选自硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸以及蓖麻油酸,最优选选自油酸、亚油酸和亚麻酸以及蓖麻油酸的脂族C18单羧酸。
用作聚合物树脂(P2)的聚酯优选至少可通过至少一种脂族聚合,优选至少一种二聚和/或三聚脂族C12-C24单羧酸和任选至少一种脂族C12-C24单羧酸与至少一种C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
可由用于制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯的至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸得到的结构单元优选以基于聚酯的总重量10-80摩尔%,优选10-60摩尔%,更优选10-40摩尔%的量存在于聚酯中。用于制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯的至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸更优选为二聚合/或三聚C12-C24单羧酸,且可由其得到的结构单元以基于聚酯的总重量10-40摩尔%的量存在于聚酯中。对技术人员而言,此处显然所用聚合脂族C12-C24单羧酸不是完全地结合到聚酯中,而是在至少一种多元醇和/或二醇与至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸的反应中,存在于聚酯中的结构单元仅通过形成酯键而随着水的消除建立。特别优选用于制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯的至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸为二聚合/或三聚C12-C24单羧酸,且可由其得到的结构单元以12-38摩尔%,非常优选14-36摩尔%或16-34摩尔%或18-32摩尔%或20-30摩尔%或22-28摩尔%,尤其优选23-26摩尔%的量存在于聚酯中,每种情况下基于聚酯的总重量。
术语“多元醇”在本发明的意义上优选指具有至少3个,优选伯羟基的组分。然而,总体上,多元醇可优选具有至多且包括10个羟基—即除至少两个伯羟基外,它还可包含至多且包括8个其它羟基。因此,术语“多元醇”特别包括三元醇。“多元醇”在本发明的意义上可以为(杂)脂族、(杂)脂环族或(杂)芳族多元醇。所用多元醇优选为脂族,优选饱和多元醇。多元醇优选为三元醇。根据本发明使用的多元醇优选每分子具有2-20,更优选2-12个碳原子,即它们优选为C2-C20多元醇,更优选C2-C12多元醇。多元醇可任选取代一次或多次,例如取代2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同的碳原子上。
术语“二醇”在本发明的意义上优选指具有2个,优选伯羟基的组分。“二醇”在本发明的意义上可以为(杂)脂族、(杂)脂环族或(杂)芳族二醇。所用二醇优选为脂族,优选饱和二醇。根据本发明使用的二醇优选每分子具有2-20,更优选2-12个碳原子,即它们优选为C2-C20二醇,更优选C2-C12二醇。二醇可任选取代一次或多次,例如取代2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同的碳原子上。
更优选,用于制备根据本发明用作聚合物树脂(P2)的聚酯的二醇和/或多元醇选自脂族C2-C20多元醇和/或脂族C2-C20二醇。非常优选,用于制备根据本发明用作聚合物树脂(P2)的聚酯的二醇选自脂族C2-C12二醇。
术语“脂族C2-C20多元醇”或“脂族C2-C20二醇”在本发明的意义上优选指具有总计2-20,即2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子的饱和或不饱和,优选饱和脂族C2-C20多元醇或C2-C20二醇,优选具有总计2-12,即2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的脂族C2-C12多元醇或脂族C2-C12二醇,其每种情况下具有恰好2个-OH基团,优选末端-OH基团。表述“脂族”在此处优选包括无环饱和或不饱和,优选饱和、支化或非支化脂族基团。在这种情况下,不饱和脂族基团具有至少一个,优选1、2、3、4或5,更优选1、2、3或4,非常优选1、2或3个碳双键。脂族C2-C20多元醇或C2-C20二醇可任选取代一次或多次,例如取代2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同的碳原子上。脂族C2-C20多元醇优选选自乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、丙二醇(1,3-丙二醇)、1,4-二羟基丁烷(1,4-丁二醇)、1,5-二羟基戊烷、1,6-二羟基己烷(1,6-己二醇)、新戊二醇和1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)。脂族C2-C20二醇优选选自乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、丙二醇(1,3-丙二醇)、1,4-二羟基丁烷(1,4-丁二醇)、1,5-二羟基戊烷、1,6-二羟基己烷(1,6-己二醇)和新戊二醇。
为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,除至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸和至少一种二醇和/或多元醇外,还可任选使用至少一种脂族C12-C24单羧酸,优选至少一种脂族C16-C20单羧酸。此处可使用也适于制备脂族聚合C12-C24单羧酸的相同脂族C12-C24单羧酸。特别适于该目的的有至少一种该脂族C12-C24单羧酸,优选至少一种该脂族C16-C20单羧酸,其为至少单不饱和的和/或其脂族基团被至少一个OH基团取代。这种脂族C12-C24单羧酸的实例为蓖麻油酸。任选,使用用于制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯的至少一种脂族C12-C24单羧酸,且可由该酸得到的结构单元以0-20摩尔%,非常优选0-10摩尔%的量存在于聚酯中,每种情况下基于聚酯的总重量。
为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,可任选使用至少一种其它组分。为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,优选还使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸,更优选选自脂环族C5-C12二羧酸和芳族C9-C12三羧酸和芳族C8-C12二羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸—或者其合适的可用衍生物,例如相应的酐和/或酯。用作聚合物树脂(P2)的聚酯优选包含基于聚酯中100摩尔%的所有结构单元总含量3-40摩尔%,更优选5-30摩尔%的由使用至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸制备聚酯而产生的结构单元。
为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,优选另外使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸,和任选另外至少一种脂族C12-C24单羧酸。
术语“脂族C3-C12二羧酸”在本发明的意义上优选指具有总计3-12,即3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子且每种情况下具有恰好2个-C(=O)-OH基团的饱和或不饱和,优选饱和脂族C3-C12二羧酸,即例如除这两个-C(=O)-OH基团外,具有总计具有1-20个碳原子的C1-C20脂族基团的脂族C3-C22二羧酸。表述“脂族”在此处优选包括无环饱和或不饱和,优选不饱和、支化或非支化脂族基团。对技术人员而言,显然C3-C22二羧酸内的不饱和键在这种情况下仅可能起始于C4-C22二羧酸。在那种情况下,不饱和脂族基团具有至少一个,优选1、2、3、4或5,更优选1、2、3或4,非常优选1、2或3个碳双键。脂族C3-C22二羧酸可以为天然或合成羧酸。脂族C3-C22二羧酸可任选被取代一次或多次,例如2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同碳原子上。优选选自丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸、十二烷二羧酸、十三烷二羧酸、十四烷二羧酸和十六烷二羧酸的脂族C3-C22二羧酸。
与脂族C3-C12二羧酸相比,脂族C5-C12三羧酸具有至少5个碳原子和3个而不是2个羧基。
术语“脂环族C5-C12二羧酸”在本发明的意义上优选指具有总计5-12,即5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子,且每种情况下具有恰好2个-C(=O)-OH基团的饱和或不饱和,优选饱和脂环族C5-C12二羧酸,即例如,除这两个-C(=O)-OH基团外具有具有总计3-10个碳原子的C3-C10脂环族基团的脂环族C5-C12二羧酸。表述“脂环族”在此处优选包括环状饱和或不饱和,优选不饱和脂环族基团。脂环族C5-C12二羧酸可任选被取代一次或多次,例如2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同的碳原子上。优选选自六氢邻苯二甲酸或六氢邻苯二甲酸酐、六氢对苯二聚酸或六氢对苯二甲酸酐、六氢间苯二甲酸或六氢间苯二甲酸酐的脂环族C5-C12二羧酸。与脂环族C5-C12二羧酸相比,脂环族C6-C12三羧酸具有至少6个碳原子和3个而不是2个羧基。
术语“芳族C8-C12二羧酸”在本发明的意义上优选指具有总计8-12,即8、9、10、11或12个碳原子,且每种情况下具有恰好2个-C(=O)-OH基团的芳族C8-C22二羧酸,即例如,除这两个-C(=O)-OH基团外具有具有总计6-10个碳原子的C6-C10芳族基团的芳族C8-C12二羧酸。芳族C8-C12二羧酸可任选取代一次或多次,例如取代2、3、4或5次,优选被选自OH、O-C1-4脂族基团、=O、NH2、NH(C1-4脂族基团)、N(C1-4脂族基团)的至少一个取代基取代,取代可在相同或不同的碳原子上。芳族C8-C12二羧酸优选选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和/或偏苯三酸和/或其酐和/或酯。与芳族C8-C12-二羧酸相比,芳族C9-C12三羧酸具有至少9个碳原子和3个而不是2个羧基。
技术人员例如从DE 40 09 858 A1中了解可用作聚合物树脂(P2)的合适聚酯及其制备。
基料(A)
本发明水性涂料组合物中所用基料(A)优选为水溶性或分散性基料。
术语“基料”在本发明的意义上根据DIN EN ISO 4618(德国版本,日期:2007年3月)理解优选指负责膜形成的涂料组合物的非挥发物含量,颜料(B)和存在于组合物的任何填料除外,更特别是指负责膜形成的聚合物树脂。非挥发物含量可根据下文所述方法测定。
合适的聚合物树脂(A1)为技术人员已知的所有常规聚合物树脂(A1),例如自交联和非自交联聚合物树脂(A1)。如果使用非自交联聚合物树脂(A1),则根据本发明使用的基料(A)还可包含交联剂(A2)。合适的聚合物树脂(A1),包括如果合适的话存在的交联剂(A2)例如由EP 0 228 003 A1、DE 44 38 504 A1、EP 0 593 454 B1、DE 199 48 004 A1、EP 0787 159 B1、DE 40 09 858 A1、DE 44 37 535 A1、WO 92/15405 A1和WO 2005/021168 A1,尤其是EP 0 228 003 A1、DE 199 48 004 A1、DE 40 09 858 A1和DE 44 37 535 A1中已知。
基料(A)优选包含至少一种任选具有容许交联反应的反应性官能团的聚合物树脂(A1)。
聚合物树脂(A1)不同于聚合物树脂(P1)和(P2)。
根据本发明使用的基料(A)的聚合物树脂(A1)优选具有可交联反应性官能团。技术人员已知的任何常规可交联反应性官能团在此处是合适的。基料(A)的至少一种聚合物树脂优选具有选自如下的至少一种反应性官能团:伯氨基、仲氨基、羟基、硫醇基团、羧基、氨基甲酸酯基团、具有至少一个C=C双键的基团,例如乙烯基或者(甲基)丙烯酸酯基团,和环氧基团。基料(A)的聚合物树脂(A1)优选具有羟基官能团。
就本发明而言,表述“(甲基)丙烯酸”或“(甲基)丙烯酸酯”每种情况下分别包括含义“甲基丙烯酸”和/或“丙烯酸”和“甲基丙烯酸酯”和/或“丙烯酸酯”。
如果基料(A)的聚合物树脂(A1)具有可交联官能团如羟基,则可交联官能团如羟基的含量优选为0.1重量%至7.0重量%,更优选0.25-6.5重量%,非常优选0.5-6.0重量%,更特别是0.75-5.5重量%,每种情况下基于基料(A)的聚合物树脂(A1)的固体含量的总重量。
任选存在的聚合物树脂(A1)和交联剂(A2)为可放热或吸热固化或交联的。任选存在的聚合物树脂(A1)和交联剂(A2)特别是可热固化或交联的。任选存在的聚合物树脂(A1)和交联剂(A2)优选可在-20℃至250℃的温度范围内固化或交联。任选存在的聚合物树脂(A1)和交联剂(A2)优选可在室温下或者在15℃至80℃的温度下交联。室温在本发明的意义上优选指18℃至23℃的温度。作为选择,任选存在的聚合物树脂(A1)和交联剂(A2)仅可在较高的温度下交联,例如可在≥80℃,更优选≥110℃,非常优选≥140℃或≥150℃的温度下交联。特别有利的是,任选存在的聚合物树脂(A1)和交联剂(A2)可在50-150℃下,仍更优选在70-150℃下,非常优选在80-150℃下交联。
基料(A)优选包含选自如下的至少一种聚合物树脂(A1):聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、乙烯基酯基树脂、环氧树脂、苯酚-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、苯酚树脂和硅树脂及其混合物,优选70-100重量%聚合物树脂选自上述聚合物中的至少一种。在所述聚合物中,此处每种情况下都优选均聚物和共聚物。这些树脂及其制备是技术人员已知的。合适的聚酯例如由DE 40 09 858 A1已知。合适的聚氨酯例如由DE 199 48 004 A1和EP 0 228 003 A1已知。术语“聚氨酯”优选特别包括聚氨酯聚(甲基)丙烯酸酯,即聚氨酯改性的聚(甲基)丙烯酸酯。这类聚氨酯聚(甲基)丙烯酸酯是技术人员由例如DE 44 37 535 A1已知的。
基料(A)优选包含选自聚氨酯、聚脲、聚酯和聚(甲基)丙烯酸酯,更特别是选自聚氨酯和聚(甲基)丙烯酸酯的至少一种聚合物树脂(A1),优选基料中70-100重量%聚合物树脂选自上述聚合物中的至少一种。
基料(A)中还可存在两种或更多种不同的聚合物树脂(A1),例如每种情况下彼此不同的两种或三种聚合物树脂(A1)。
在一个特别优选的实施方案中,基料(A)包含至少一种聚氨酯作为聚合物树脂(A1),优选70-100重量%聚合物树脂由该聚氨酯构成,和/或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯作为聚合物树脂(A1),优选70-100重量%聚合物树脂选自该聚(甲基)丙烯酸酯,和/或至少一种聚酯作为聚合物树脂(A1),优选70-100重量%聚合物树脂选自该聚酯。
基料(A)可包含随着异氰酸酯基团和/或低聚或聚合异氰酸酯基团的参与而交联或固化的聚合物树脂(A1),非常优选至少一种相应聚氨酯和/或聚酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯。
如果基料(A)包含至少一种聚氨酯作为聚合物树脂(A1),则特别合适的是通过含羟基化合物如多元醇,包括二醇(例如含羟基聚酯或含羟基聚醚及其混合物和共聚物的羟基)与至少一种异氰酸酯或多异氰酸酯(包括芳族和脂族异氰酸酯、二-、三-和/或多异氰酸酯)之间的加聚反应制备的聚氨酯基树脂。此处通常要求多元醇的OH基团与多异氰酸酯的异氰酸酯基团的化学计量转化。然而,待使用的化学计量比也可改变,因为多异氰酸酯可以以一定量加入多元醇组分中使得可存在“过交联”或“欠交联”。除异氰酸酯基团与OH基团的反应外,可发生的另一交联反应为例如异氰酸酯的二聚和三聚(以得到脲二酮或异氰尿酸酯)。合适的多异氰酸酯和异氰酸酯包括可使用并且作为交联剂(A2)描述的所有异氰酸酯和多异氰酸酯。
如果基料(A)包含至少一种聚氨酯作为聚合物树脂(A1),则优选作为预聚物多元醇组分的聚酯多元醇用于其制备。合适的聚酯多元醇特别包括衍生自至少一种多元醇如至少一种二醇,例如乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、丙二醇(1,3-丙二醇)、新戊二醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇,或者例如至少一种三醇如1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP),和至少一种二羧酸,例如己二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和/或二羟甲基丙酸,和/或至少一种二羧酸衍生物,例如二羧酸酯和/或二羧酸酐如邻苯二甲酸酐的化合物。尤其优选衍生自选自1,6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷及其混合物的至少一种二醇和/或三醇,和选自己二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、二羟甲基丙酸及其混合物的至少一种二羧酸(或至少一种其二羧酸衍生物)的这种聚酯多元醇用作预聚物多元醇组分。优选使用至少一种该聚酯多元醇与至少一种交联剂(A2),更特别是与至少一种多异氰酸酯如HDI或IPDI制备基料(A)包含的聚氨酯树脂。
为容许这种聚氨酯树脂和/或聚脲树脂在水中溶解或分散,通常分别将离子和/或亲水性链段结合到聚氨酯链或聚脲链中以将分散体稳定化。在聚氨酯的情况下,作为软链段,可优选使用基于所有二醇,优选聚酯二醇的量20-100摩尔%的具有500-5000克/摩尔,优选1000-3000克/摩尔的数均分子量Mn的相对高分子量二醇。数均分子量通过下文所述方法测定。
如果基料(A)包含至少一种聚酯作为聚合物树脂(A1),则可使用关于聚氨酯树脂的制备所述的聚酯多元醇作为聚酯组分。
如果基料(A)包含至少一种聚(甲基)丙烯酸酯基聚合物树脂作为聚合物树脂(A1),则适于制备它们的特别是丙烯酸和/或甲基丙烯酸的酯如C1-6烷基酯的单体混合物或低聚物混合物。聚合物借助这些单体的C-C双键反应形成。这类聚(甲基)丙烯酸酯基树脂可通过例如由有机过氧化物的分解引发的自由基聚合制备。
如果基料(A)包含至少一种聚(甲基)丙烯酸酯基聚合物树脂作为聚合物树脂(A1),则特别合适的是可通过烯属不饱和单体在水中多阶段自由基乳液聚合而制备的那些聚(甲基)丙烯酸酯基聚合物树脂。特别优选可通过以下步骤制备的聚(甲基)丙烯酸酯基聚合物树脂:
i.通过使用乳化剂和水溶性引发剂在水中乳液聚合而使烯属不饱和单体混合物A聚合,
ii.通过使用乳化剂和水溶性引发剂在水中在i.下所得聚合物存在下使烯属不饱和单体混合物B聚合,该烯属不饱和单体混合物B优选包含至少一种多烯属不饱和单体,
iii.通过使用乳化剂和水溶性引发剂在水中在ii.下所得聚合物存在下使烯属不饱和单体混合物C聚合。
合适的烯属不饱和单体可以为单-或多烯属不饱和的。合适的单烯属不饱和单体的实例特别是(甲基)丙烯酸酯基单烯属不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸,和(甲基)丙烯酸的酯、腈或酰胺。合适的多烯属不饱和单体的实例为具有烯属不饱和基团的(甲基)丙烯酸的酯。该基团可以为烯丙基或(甲基)丙烯酰基。优选的多烯属不饱和单体包括乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,2-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸烯丙基酯。单体混合物A优选包含至少一种具有未取代烷基的(甲基)丙烯酸的单不饱和酯,以及任选另外至少一种乙烯基上具有芳族基团的乙烯基单不饱和单体。单体混合物B优选包含至少一种多烯属不饱和单体、至少一种具有未取代烷基的(甲基)丙烯酸的单不饱和酯,和任选至少一种乙烯基上具有芳族基团的乙烯基单不饱和单体。单体混合物C优选包含至少一种α-β不饱和羧酸、具有被一个或多个羟基取代的烷基的(甲基)丙烯酸的单不饱和酯、至少一种具有未取代烷基的(甲基)丙烯酸的单不饱和酯,和任选至少一种乙烯基上具有芳族基团的乙烯基单不饱和单体。
如果基料(A)不仅包含至少一种聚合物树脂(A1),而且包含至少一种交联剂(A2),则为此合适的是技术人员已知的所有常规交联剂,例如氨基塑料树脂、酚醛塑料树脂、多官能曼尼希碱、三聚氰胺树脂、苯代三聚氰胺树脂、β-羟烷基酰胺、三(烷氧基羰基氨基)三嗪、环氧化物、游离多异氰酸酯和/或封闭型多异氰酸酯,更特别是封闭型多异氰酸酯,以及具有平均至少两个能够酯交换的基团的化合物,实例为丙二酸二酯与多异氰酸酯、丙二酸的多元醇酯和偏酯与单异氰酸酯的反应产物。一种特别优选的交联剂为封闭型多异氰酸酯。如果选择封闭型多异氰酸酯作为交联剂,则本发明水性涂料组合物优选配制成1-组分(1-K)组合物。如果选择非封闭型多异氰酸酯作为交联剂,则本发明水性涂料组合物优选配制成2-组分(2-K)组合物。
可特别优选用作交联剂(A2)的是水溶性或水分散性三聚氰胺树脂,优选三聚氰胺-甲醛缩合产物,更特别是醚化的三聚氰胺-甲醛缩合产物。它们的水溶性或水分散性—除为尽可能低的缩合度外—取决于醚化组分,链烷醇或乙二醇单醚系列中仅最低的成员产生水溶性缩合物。最重要的是用甲醇醚化(甲基化)的三聚氰胺树脂。当增溶剂用作任选的其它添加剂时,乙醇-、丙醇-和/或丁醇醚化的三聚氰胺树脂,更特别是相应醚化的三聚氰胺-甲醛缩合物产物也可分散或溶于水相中。
所用异氰酸酯优选为(杂)脂族、(杂)脂环族、(杂)芳族或(杂)脂族-(杂)芳族异氰酸酯。优选的二异氰酸酯为包含2-36,更特别是6-15个碳原子的那些。优选的实例为1,2-亚乙基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2,4-(2,4,4)-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,9-二异氰酸酯基-5-甲基壬烷、1,8-二异氰酸酯基-2,4-二甲基辛烷、1,12-十二烷二异氰酸酯、ω,ω′-二异氰酸酯基二丙醚、环丁烯1,3-二异氰酸酯、环己烷1,3-和-1,4-二异氰酸酯、3-异氰酸酯基甲基-3,5,5-三甲基-环己基异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI)、1,4-二异氰酸酯基甲基-2,3,5,6-四甲基环己烷、十氢-8-甲基(1,4-亚甲基萘-2(或3),5-亚基二亚甲基二异氰酸酯、六氢-4,7-亚甲基茚满-1(或2),5(或6)亚基二亚甲基二异氰酸酯、六氢-4,7-亚甲基茚满-1(或2),5(或6)亚基二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-六氢甲苯二异氰酸酯(H6-TDI)、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、全氢-2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、全氢-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、4,4′-二异氰酸酯基-3,3′,5,5′-四甲基二环己基甲烷、4,4′-二异氰酸酯基-2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八甲基二环己基甲烷、ω,ω′-二异氰酸酯基-1,4-二乙苯、1,4-二异氰酸酯基甲基-2,3,5,6-四甲基苯、2-甲基-1,5-二异氰酸酯基戊烷(MPDI)、2-乙基-1,4-二异氰酸酯基丁烷、1,10-二异氰酸酯基癸烷、1,5-二异氰酸酯基己烷、1,3-二异氰酸酯基甲基环己烷、1,4-二异氰酸酯基甲基环己烷、四甲基二甲苯二异氰酸酯(TMXDI)、2,5(2,6)-双(异氰酸酯基甲基)二环[2.2.1]庚烷(NBDI)以及这些化合物的任何混合物。也可使用较高异氰酸酯官能度的多异氰酸酯。其实例为三聚六亚甲基二异氰酸酯和三聚异佛尔酮二异氰酸酯。此外,也可使用多异氰酸酯的混合物。在本发明中,预期作为交联剂(A2)的有机多异氰酸酯也可以为例如衍生自多元醇,包括聚醚多元醇或聚酯多元醇的预聚物。作为封闭型多异氰酸酯,可使用任何所需异氰酸酯,其中异氰酸酯基团与化合物反应,使得形成的封闭型多异氰酸酯在室温下,即在18-23℃的温度下在羟基和氨基如伯和/或仲氨基方面特别稳定,但在升高的温度下,例如在≥80℃,更优选≥110℃,非常优选≥130℃,尤其优选≥140℃下,或者在90℃至300℃下或者在100-250℃下,仍更优选在125-250℃下,非常优选在150-250℃下经受反应。对于异氰酸酯的封端,可优选使用任何所需合适的脂族、脂环族或芳族烷基单醇。其实例为脂族醇,例如甲醇、乙醇、氯乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、3,3,5-三甲基己醇、癸醇和月桂醇;脂环族醇,例如环戊醇和环己醇;芳族烷基醇,例如苯基甲醇和甲基苯基甲醇。其它合适的封端剂为羟胺,例如乙醇胺,肟,例如甲乙酮肟、丙酮肟和环己酮肟,和胺,例如二丁胺和二异丙胺。
本发明水性涂料组合物优选包含至少一种任选烷基化的三聚氰胺-甲醛缩合产物,优选至少一种水溶性或水分散性三聚氰胺-甲醛缩合产物,更特别是至少一种水溶性或水分散性醚化(烷基化),优选甲基化三聚氰胺-甲醛缩合产物作为交联剂(A2)。这类产物例如以名称HM 2608市售。
交联剂(A2)优选为分散或溶于水中的交联剂。为促进交联,可将合适的催化剂加入水性涂料组合物。这类催化剂也是技术人员已知的。
本发明水性涂料组合物包含优选5-40重量%或20-40重量%,更优选5-30重量%或20-35重量%,非常优选5-25重量%或20-30重量%的量的聚合物树脂(A1),每种情况下基于水性涂料组合物的总重量。
水性涂料组合物优选包含基于涂料组合物中聚合物树脂(A1)的总重量5-40重量%的量,优选10-35重量%的量,更优选15-30重量%的量的交联剂(A2)。这些量数字每种情况下基于各自的固体含量。
水性涂料组合物优选包含0.1-20重量%的量,优选0.5-15重量%的量,更优选1-10重量%的量的交联剂(A2),每种情况下基于水性涂料组合物的总重量。
颜料(B)
本发明涂料组合物包含至少一种颜料(B)。
颜料(B)优选为分散或溶于水中的颜料(B)的形式。
合适的颜料(B)特别是有机和/或无机、着色和/或体质颜料,更特别是优选具有这些性能中的至少两种的颜料。
在一个优选实施方案中,颜料(B)为效应颜料或者至少一种效应颜料和至少一种与其不同并且本身不是效应颜料且优选选自有机和无机、着色和体质颜料以及优选具有这些性能中的至少两种的颜料的颜料的混合物。
技术人员熟悉效应颜料的概念。相应的定义例如在Lexikon Lacke undDruckfarben,Georg Thieme Verlag,1998中找到。效应颜料优选为赋予光学效应或者颜色和光学效应,更特别是光学效应的颜料。颜料的相应分类根据DIN 55945(日期:2011年12月)进行。
颜料(B)优选选自未涂覆或涂覆的有机和无机效应颜料。
颜料(B)更优选选自未涂覆或涂覆的金属效应颜料、未涂覆或涂覆的金属氧化物效应颜料、包含金属和非金属的未涂覆或涂覆效应颜料,和未涂覆或涂覆的非金属效应颜料。
非常优选,颜料(B)选自金属效应颜料、硅酸盐涂覆金属效应颜料和未涂覆或涂覆的非金属效应颜料,例如珠光颜料,更特别是云母颜料。特别优选,颜料(B)选自金属效应颜料和硅酸盐涂覆金属效应颜料。
优选的金属效应颜料的实例为铝效应颜料、铁效应颜料或铜效应颜料。非常优选未涂覆或涂覆的—例如硅烷化和/或铬酸盐化的—铝效应颜料,更特别是来自Eckart的市售产品,例如Hydrolac、Hydroxal、Hydrolux和Hydrolan,最优选Hydrolux和Hydrolan。
根据本发明使用的效应颜料(B)在此处可以以技术人员已知的任何常规形式,例如小叶形式和/或薄片形式,例如更特别是(玉米)片形式或银元形式存在。
包含金属和非金属的效应颜料的实例为涂有氧化铁的铝颜料,例如如欧洲专利申请EP 0 562 329 A2所述,涂有金属,更特别是涂有铝的玻璃小叶,或者包含由金属,更特别是铝构成的反射层的干涉颜料。
非金属效应颜料的实例为珠光颜料,更特别是云母颜料,例如薄片形式且涂有金属氧化物的石墨颜料,不包含金属反射层且显示出强随角异色的干涉颜料,和基于氧化铁的效应颜料或者有机液晶效应颜料。
关于根据本发明优选用作颜料(B)的效应颜料的其它信息,参考Lexikon Lacke und Druckfarben,Georg Thieme Verlag,1998,第176页,“效应颜料”,和第380和381页,“金属氧化物-云母颜料”至“金属颜料”。
适用作颜料(B)但不是效应颜料的颜料优选选自有机和无机、着色和体质颜料、优选具有这些性能中的至少两种的颜料,和纳米颗粒。合适的无机着色颜料为白色颜料,例如二氧化钛、锌白、硫化锌或锌钡白;黑色颜料,例如炭黑、铁锰黑或尖晶石黑;铬酸盐颜料,例如三氧化二铬、三氧化二铬水合物绿、钴绿或群青绿、钴蓝、群青蓝或锰蓝、群青紫或钴紫和锰紫、氧化铁红、硫硒化镉、钼铬红或群青红;氧化铁棕、混合棕、尖晶石相和刚玉相或铬橙;或者氧化铁黄、镍钛黄、铬钛黄、硫化镉、硫化镉锌、铬黄或钒酸铋。合适的有机着色颜料的实例为单偶氮颜料、二偶氮颜料、蒽醌颜料、苯并咪唑颜料、喹吖酮颜料、喹啉酞酮颜料、二酮吡咯并吡咯颜料、二嗪颜料、阴丹士林颜料、异吲哚啉颜料、异吲哚啉酮颜料、偶氮甲碱颜料、硫靛颜料、金属配合物颜料、芘酮颜料、二萘嵌苯颜料、酞菁颜料或苯胺黑。合适的体质颜料或填料的实例为白垩、硫酸钙、硫酸钡、硅酸盐如滑石或高岭土、二氧化硅、氧化物如氢氧化铝或氢氧化镁,或者有机填料,例如织物纤维、纤维素纤维、聚乙烯纤维或聚合物粉末;关于其它细节,参考Lexikon Lacke und Druckfarben,Georg ThiemeVerlag,1998,第250及随后各页,“填料”。纳米颗粒优选选自主族和过渡族金属及其化合物。主族和过渡族金属优选选自元素周期表的主族3-5、过渡族3-6以及1和2族,以及镧系元素的金属。特别优选使用硼、铝、镓、硅、锗、锡、砷、锑、银、锌、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨和铈,更特别是铝、硅、银、铈、钛和锆。金属化合物优选为氧化物、水合氧化物、硫酸盐或磷酸盐。优选使用银、二氧化硅、氧化铝、氧化铝水合物、二氧化钛、氧化锆、氧化铈及其混合物,更优选银、氧化铈、二氧化硅、氧化铝水合物及其混合物,非常优选氧化铝水合物,更特别是勃姆石。这些纳米颗粒优选具有<50nm,更优选5-50nm,尤其是10-30nm的平均初级粒度。该初级粒度优选根据13320-1(日期:2009年9月)借助激光衍射,更优选借助激光粒度测定法测定。
根据本发明用于本发明涂料组合物中的颜料(B)的量可根据所述着色涂料组合物的意欲用途而非常宽泛地变化。颜料(B)的量基于本发明涂料组合物优选为0.1-25重量%,更优选1.0-20重量%,非常优选1.5-18重量%,尤其优选2-15重量%,更特别是2.0-8重量%。
混合物(M)作为流变助剂的用途
本发明的另一主题是根据本发明用于制备本发明涂料组合物且包含至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的混合物(M)在水性涂料组合物中作为流变助剂的用途,其中:
聚合物树脂(P1)为具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值的聚酰胺,且
聚合物树脂(P2)为至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯。
“流变助剂”在本发明的意义上优选指选自触变剂、增稠剂和流动控制助剂及其混合物的流变助剂,更优选增稠剂。
根据本发明使用的混合物(M)可优选通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而得到。
上文关于根据本发明使用的混合物(M)描述的所有优选实施方案也是关于根据本发明用于制备本发明涂料组合物的混合物(M)的用途,尤其是关于聚合物树脂(P1)和(P2)的优选实施方案。
任选组分(D)
本发明涂料组合物可任选包含至少一种其它组分(D)。优选适用作组分(D)的是增稠剂,优选不同于聚合物树脂(P1)的增稠剂,此外,任选组分(D)也不同于聚合物树脂(P2)。也可使用彼此不同的两种或更多种组分(D)。任选组分(D)优选选自金属硅酸盐、基于聚(甲基)丙烯酸的增稠剂、基于聚氨酯的增稠剂、聚合物蜡及其混合物。
金属硅酸盐优选选自蒙皂石。特别优选蒙皂石选自蒙脱石和锂蒙脱石。蒙脱石和锂蒙脱石特别选自铝镁硅酸盐以及钠镁页硅酸盐和钠镁氟锂页硅酸盐。这些无机页硅酸盐以商标名出售。
基于聚(甲基)丙烯酸的增稠剂任选用合适的碱交联和/或中和。这类基于聚(甲基)丙烯酸的增稠剂的实例为“碱溶胀乳液”(ASE)及其疏水改性变体,“亲水改性碱溶胀乳液”(HASE)。基于聚(甲基)丙烯酸的增稠剂优选为阴离子的。相应产品如AS1130为市售的。
基于聚氨酯的增稠剂(例如聚氨酯缔合增稠剂)任选用合适的碱交联和/或中和。相应产品如PU 1250为市售的。
合适的聚合物蜡的实例包括基于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的任选改性聚合物蜡。相应产品例如以名市售。
如果本发明涂料组合物包含至少一种组分(D),则本发明涂料组合物中聚合物树脂(P1)与其它组分(D)的相对重量比优选为15:1-1:15,更优选5:1-1:5,非常优选5:1-1.5:1。所有数字基于组分的固体含量。
如果组分(D)为金属硅酸盐,则本发明涂料组合物中聚合物树脂(P1)与组分(D)的相对重量比优选为7.5:1-1.2:1,更优选5:1-1.5:1。如果组分(D)为基于聚(甲基)丙烯酸的增稠剂,则本发明涂料组合物中聚合物树脂(P1)与组分(D)的相对重量比优选为5:1-1.5:1,更优选4:1-2:1。如果组分(D)为基于聚氨酯的增稠剂,则本发明涂料组合物中聚合物树脂(P1)与组分(D)的相对重量比优选为4:1-1.2:1,更优选3:1-1.5:1。所有数字基于组分的固体含量。
至少一种组分(D)优选以至多5重量%,更优选至多2.5重量%,非常优选至多1.5重量%,更特别是至多1.0重量%,最优选至多0.75重量%的量存在于本发明涂料组合物中,每种情况下基于涂料组合物的总重量。任选组分(E)
取决于所需应用,本发明涂料组合物可包含一种或多种常用添加剂作为组分(E)。这些添加剂(E)优选选自抗氧化剂、抗静电剂、润湿剂、分散剂、流动控制助剂、增溶剂、消泡剂、润湿剂、稳定剂,优选热稳定剂、工艺稳定剂和UV和/或光稳定剂,光保护剂、脱气剂、抑制剂、催化剂、增韧剂、阻燃剂、反应性稀释剂、载体介质、疏水化剂、亲水化剂、抗冲增韧剂、膨胀剂、工艺助剂、增塑剂和上述其它添加剂的混合物。本发明涂料组合物中添加剂(E)的量可改变。量基于本发明涂料组合物的总重量优选为0.01-20.0重量%,更优选0.05-18.0重量%,非常优选0.1-16.0重量%,尤其优选0.1-14.0重量%,更特别是0.1-12.0重量%,最优选0.1-10.0重量%。
本发明涂料组合物可通过借助高速搅拌器、搅拌罐、搅拌磨、溶解器、捏合装置或在线溶解器,任选随着水的另外添加将上述各组分混合并分散和/或溶于水基介质中而制备。
用途
本发明的另一主题是本发明涂料组合物在将任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆中的用途。
合适的基底的实例包括待涂覆的由金属或塑料制成的制品,例如由其生产的机动车辆,例如汽车、货车、摩托车和公共汽车的车体及其部件,和由金属或塑料生产的家用电器的部件。
方法、底涂膜和基底
本发明的另一主题是将任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆的方法,其包括至少一个步骤(a):
(a)将至少一种任选涂覆基底用本发明水性涂料组合物至少部分地涂有底涂膜。
步骤(a)在此处通过基底与本发明涂料组合物至少部分接触而实现。
步骤(a)之后可任选为另一步骤(b),具体而言,将另一涂膜,优选透明涂膜施涂于通过步骤(a)施涂的底涂膜上。在那种情况下,本发明方法为导致多涂层油漆体系的方法。
本发明的另一主题为可通过将至少一种任选涂覆基底用本发明水性涂料组合物至少部分涂覆而得到或者可通过本发明方法得到的底涂膜。
本发明的另一主题为至少部分地涂有本发明水性涂料组合物或本发明底涂膜的基底。
在这种情况下,本发明涂料组合物可直接或者在先前至少部分施涂底涂料组合物(底漆涂层)以后以及如果需要的话在将另一涂料组合物如头二道混合底漆涂层至少部分地施涂于底漆涂层上以后施涂于待涂覆的物体上。这之后优选为将这些涂膜固化。本发明涂料组合物优选作为涂饰层施涂于汽车车体及其部件上。优选使待涂覆的金属物体预先经受用磷酸盐和铬酸盐,优选磷酸盐如金属磷酸盐,更特别是磷酸锌化学处理。
本发明涂料组合物可通过静电涂覆、空气喷涂以及无空气喷涂涂覆于这些目标基底上。所得涂膜的厚度作为固化涂膜优选落入5-35μm,更特别是10-25μm的范围内。涂膜可例如通过在50-100℃(炉温度)下加热2-40分钟,优选5-20分钟而干燥。
在将后者固化以后或未经固化,可通过“两次涂覆一次固化”(2涂1烘(2C1B))方法或者通过“两次涂覆两次固化”(2涂2烘(2C2B))方法将透明涂料组合物涂覆于本发明涂料组合物的涂膜上,即涂覆于其涂覆侧上。
用于施涂这种透明涂料的透明涂料组合物可通过首先将本发明涂料组合物以上述方式涂覆于目标基底上,并在通过加热将其涂膜固化以后或者以未固化状态,通过静电涂覆、空气喷涂和无空气喷涂将涂料组合物中的固体含量控制在优选30-80重量%的透明涂料组合物施涂于其涂覆表面上而施涂。透明涂料组合物的膜厚度基于固化涂膜优选落入通常5-100μm,更特别是20-80μm的范围内。整个涂膜可通过在100-180℃下加热10-40分钟而固化。
测定方法
1.评估爆裂和流挂的发生率
为测定本发明涂料组合物(或对比涂料组合物)的爆裂和流挂倾向,根据DIN ENISO 28199-1(日期:2010年1月)和DIN EN ISO 28199-3(日期:2010年1月)根据以下一般程序制备多涂层油漆体系:
将测量为57cm×20cm(根据DIN EN ISO 28199-1,部分8.1,方案A)且涂有标准底漆涂层的穿孔钢板用水性标准头二道混合底漆(来自BASF Coatings GmbH的)涂覆至25–35μm的目标膜厚度(干膜厚度)。在18-23℃下闪蒸5-10分钟以后并且在70℃下将头二道混合底漆中间干燥10分钟时间以后,将它在150℃的温度下烘烤10分钟时间。根据DIN EN ISO 28199-1,部分8.2,将因此所得涂覆钢板以楔形式(即借助楔施涂)以0μm至30μm的不同膜厚度用本发明涂料组合物或对比涂料组合物作为水基底涂料静电涂覆。将所得水基底涂膜在18-23℃下闪蒸4分30秒的时间,随后在强制通风炉中在70℃下干燥5分钟。在关于流挂的试验的情况下,将板在静置垂直位置上闪蒸和干燥。在干燥的水基底涂膜上施涂商业双组分透明涂料(来自BASF Coatings GmbH的)至40-45μm的目标膜厚度(干膜厚度)。将所得透明涂膜在18-23℃下闪蒸7分钟时间。这之后在强制通风炉中在140℃下固化22分钟时间。
爆裂极限,即最初出现爆裂时的底涂膜厚度根据DIN EN ISO 28199-3,部分5测定。流挂倾向根据DIN EN ISO 28199-3,部分4测定。除起始于穿孔的底部边缘,流挂超过10mm的长度时的膜厚度外,测定目测观察到穿孔处的第一流挂倾向时的膜厚度。
各自的膜厚度根据DIN EN ISO 2808(日期:2007年5月),方法12A(使用ElekroPhysik3100–4100仪器)测定。
2.测定冷凝水处理以后的流平
涂覆基底的流平或波纹度使用Byk/Gardner Wave Scan仪器评估。涂覆基底如下文所述生产:在测量为10×20cm且涂有固化标准底漆涂层的金属基底上气动施涂本发明涂料组合物或对比涂料组合物作为水基底涂料至12-14μm的目标干膜厚度。随后,在室温下5分钟的闪蒸时间以后,将所得水基底涂膜在强制通风炉中在80℃下干燥10分钟。在干燥的水基底涂膜上施涂商业双组分透明涂料(来自BASF Coatings GmbH的ProGloss)至40-45μm的目标膜厚度。将所得透明涂膜在室温下闪蒸10分钟,其后在强制通风炉中在140℃下固化另外20分钟。为评估涂覆基底的流平或波纹度,将激光束以60°角指向研究的表面,且仪器记录短波区(0.3-1.2mm)和长波区(1.2-12mm)中经10cm的距离反射光的波动(长波=LW;短波=SW;值越低,外观越好)。这些测量在冷凝水暴露以前和以后进行。关于该暴露,将涂覆基底根据DIN EN ISO 6270-2(日期:2005年9月)在调节室中在试验条件CH下储存10天时间。在从调节室中取出以后24小时,然后目测评估涂覆基底的水泡,并评估流平或波纹度。
3.测定浊度
涂层体系的浊度根据DIN EN ISO 4618(日期:2007年3月)理解指由随机分布于表面上的不规则区域导致的涂层的不均匀外观,这些区域在颜色和/或光泽度方面不同。这种片状不均匀性破坏涂层赋予的总体均匀印象,并且通常是不想要的。不想要的涂层浊度可能是例如所用涂料组合物的性能的结果。
为测定和评估浊度,根据以下一般程序制备多涂层油漆体系:
借助双重施涂将测量为32cm×60cm且涂有标准头二道混合底漆涂饰层(来自BASFCoatings GmbH的)的钢板用本发明涂料组合物或对比涂料组合物作为水基底涂料涂覆:第一步骤中的施涂静电进行至8-9μm的目标膜厚度(干膜厚度),在第二步骤中,在18-23℃下2分钟闪蒸时间以后,施涂气动地进行至4-5μm的目标膜厚度(干膜厚度)。随后,在18-23℃下经5分钟时间的另外闪蒸时间以后,将所得水基底涂膜在强制通风炉中在80℃下干燥5分钟。在干燥的水基底涂膜上施涂商业双组分透明涂料(来自BASF CoatingsGmbH的)至40-45μm的目标膜厚度(干膜厚度)。将所得透明涂膜在18-23℃下闪蒸10分钟。这之后在强制通风炉中在140℃下固化20分钟。
浊度在指定光条件和观察几何下目测评估。浊度在此处根据评定值等级评估(评定值1=没有明显的浑浊,至评定值5=严重的可见浑浊)。关于该评估,在扩散光下从2-3米的距离以两个不同的角度观察所述涂层((a)直观观察:视角为约80°,和(b)倾斜观察:视角为约40°)。
4.测定膜厚度相关流平
为测定和评估膜厚度相关流平,根据以下一般程序制备作为水基底涂料的本发明涂料组合物或对比涂料组合物的楔形涂层:
测量为32cm×60cm且涂有标准底漆涂层的金属钢板具有应用于其一个长边上的两个胶带(Tesaband,19mm)(以便能够在涂覆以后确定膜厚度的差),然后作为楔(以楔形式)用本发明涂料组合物或对比涂料组合物作为水基底涂料静电涂覆至0μm至30μm的膜厚度(干膜厚度)。将所得水基底涂膜在18-23℃下闪蒸5分钟,然后在强制通风炉中在80℃下干燥5分钟。在除去两个胶带中的一个以后,将商业双组分透明涂料(来自BASF CoatingsGmbH的)施涂于干燥的水基底涂膜上至40-45μm的目标膜厚度(干膜厚度)。将所得透明涂膜在18-23℃下闪蒸4分钟。这之后在强制通风炉中在140℃下固化20分钟。在除去第二个胶带以后,检查透明涂层的干膜厚度,并且对于底涂层楔,在钢板上标注10-15μm、15-20μm、20-25μm和25-30μm的膜厚度范围。各自的膜厚度根据DIN EN ISO 2808(日期:2007年5月),方法12A(使用ElekroPhysik3100–4100仪器)测定。
膜厚度相关流平使用Byk/Gardner Wave scan仪器在先前确定的4个底涂膜厚度范围(10-15μm、15-20μm、20-25μm和25-30μm)内测定和评估。为此,将激光束以60°的角指向研究的表面,并且经10cm的距离,使用仪器记录短波范围(0.3-1.2mm)和长波范围(1.2-12mm)内反射光的波动(长波=LW;短波=SW;值越低,外观越好)。
5.测定施涂效率
为测定施涂效率,根据以下一般程序制备多涂层油漆体系:
每种情况下从长边起8cm的距离处向测量为100cm×32cm且涂有标准头二道混合底漆涂饰层(例如来自BASF Coatings GmbH的)的线圈板提供胶带(Tesaband,30mm),以便能够在涂覆以后测定膜厚度的差。通过使雾化器在线圈板的长边中心上从左向右水平移动多次而将该基底用本发明涂料组合物或对比涂料组合物作为水基底涂料静电涂覆,所以产生技术人员常用于分析SP50%图的喷雾模式。SP50%图应当理解为50%喷雾模式直径,即厚度占据最大图的一半时喷雾模式的横向伸展。此处每种情况下选择涂覆参数,例如流速、转速、高电压、带速度等使得SP50%为约10cm。在18-23℃下5分钟的闪蒸时间以后,将所得水基底涂膜在强制通风炉中在80℃下干燥10分钟,其后在强制通风炉中在140℃下进一步干燥20分钟。
为测定关于沉积的底涂料的量的特性数字以及因此施涂效率,进行以下步骤a)至e):
a)根据DIN EN ISO 2808方法12A((日期:2007年5月),在沿着横向边的6个位置(从板的右手侧长边起45mm、90mm、135mm、180mm、225mm和270mm;90mm和225mm的格为先前胶粘掉的面积,其为测量膜厚度差所需的)处以2cm的格,使用ElektroPhysik3100–4100仪器)与基底的长边平行测量膜厚度;
b)通过计算在45mm/90mm、135mm/90mm、180mm/225mm和270mm/180mm处测量中的层厚度差而测定沿着基底长边的4个实际底涂膜厚度特征;
c)通过由4个单独的膜厚度特征形成平均值而计算平均膜厚度特征;
d)拟合基于平均膜厚度特征的测量点的曲线;和
e)测定该曲线下的积分作为沉积的底涂料的量的特性值以及因此施涂效率的特性值。
发现的面积积分越大,施涂效率越高且越好。
6.测定非挥发物含量
非挥发物含量根据DIN EN ISO 3251(日期:2008年6月)测定。此处,将1g试样称重放入预先干燥的铝皿中,并将试样在干燥箱中在125℃下干燥60分钟,在干燥器中冷却,然后再称重。相对于所用试样的总量的残余物相当于非挥发物含量。如果需要的话,合适的话,非挥发物含量的体积可根据DIN 53219(日期:2009年8月)测定。
7.测定数均和重均分子量
数均分子量(Mn)通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。该测定方法根据DIN 55672-1(日期:2007年8月)。除数均分子量外,该方法还可用于测定重均分子量(Mw)以及多分散性(重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比)。四氢呋喃为所用的洗提液。测定相对于聚苯乙烯标准进行。柱材料由苯乙烯-二乙烯苯共聚物组成。
8.测定羟值(OH值)
OH值根据DIN 53240-2(日期:2007年11月)测定。此处,OH基团通过用过量乙酸酐乙酰化而反应。然后通过加入水而使过量乙酸酐分解以形成乙酸,并将整个乙酸用乙醇KOH反滴定。OH值表示等于1g试样乙酰化中结合的乙酸的量的KOH量,以mg表示。
9.测定碎石附着力
为测定和评估碎石附着力,根据以下一般程序制备多涂层油漆体系:
通过使用重力进料枪(来自DeVilbiss,具有1.1-1.3mm喷嘴和797气隙)手动施涂将测量为10cm×20cm且涂有标准底漆涂层的金属基底,例如钢板用本发明涂料组合物或对比涂料组合物作为水基底涂料涂覆至16-19μm的目标膜厚度(干膜厚度)。随后,在18-23℃下5分钟的闪蒸时间以后,将所得水基底涂膜在强制通风炉中在80℃下干燥10分钟。在干燥的水基底涂膜上施涂商业双组分透明涂料(来自BASF Coatings GmbH的)至40-45μm的目标膜厚度(干膜厚度)。将所得透明涂膜在18-23℃下闪蒸20分钟时间。这之后在强制通风炉中在140℃下固化20分钟。
为评估碎石附着力,借助根据DIN EN ISO 20567-1,方法B(日期:2007年4月)的碎石试验研究所得多涂层油漆体系。所得损害模式也根据DIN EN ISO 20567-1评估。
10.测定酸值
酸值根据DIN EN ISO 2114(日期:2002年6月),使用“方法A”测定。酸值相当于在DIN EN ISO 2114所述条件下中和1g试样所需的氢氧化钾的量,以mg表示。
11.评估针孔发生率
为评估针孔发生率,将本发明涂料组合物(或对比涂料组合物)作为水基底涂料以单次施涂施涂于测量为32×60cm且涂有头二道混合底漆涂层的钢板上。预先在一个长边上向钢板提供2个胶带(Tesaband,19mm)以便容许在涂覆以后测定膜厚度的差。然后以16-19μm的干膜厚度静电施涂水基底涂料。在室温(18-23℃)下5分钟的闪蒸时间以后,然后将所得水基底涂膜在强制通风炉中在80℃下干燥10分钟。在除去两个胶带中的一个以后,使用重力进料枪以楔形式将商业双组分透明涂料(来自BASF Coatings GmbH的)以0-55μm的干膜厚度手动地施涂于干燥的水基底涂膜上。将所得透明涂膜在室温(18-23℃)下闪蒸10分钟,其后在强制通风炉中在140℃下固化另外20分钟。在除去第二个胶带以后,检查水基底涂层的干膜厚度,并且对于涂层楔,在钢板上标注20-30μm、30-40μm和40-50μm的膜厚度范围。各自的膜厚度在此处根据DIN EN ISO 2808(日期:2007年5月),方法12A(使用例如ElectroPhysik MiniTest 3100-4100仪器)测定。
在三个分开的透明涂层干膜厚度范围(20-30μm、30-40μm和40-50μm)内目测评估针孔。对于各个范围,计数针孔的数目。将所有结果相对于200cm2的面积标准化。如果合适的话,还记录不再出现针孔的透明涂层干膜厚度。
12.测定本发明或对比涂料组合物的储存稳定性
为测定本发明涂料组合物(或对比涂料组合物)的储存稳定性,在40℃下储存两星期以前和以后,在标准化条件(23.0℃±0.2℃)下,根据DIN 53019-1(日期:2008年9月)用旋转式粘度计研究它们,并根据DIN 53019-2(日期:2001年2月)校准。在该研究中,首先使试样经受以100s-1的剪切速率初次剪切3分钟。这之后是不经剪切负载而稳定调节。为测量所谓的流动曲线,经约5分钟的过程经历0.1s-1至1000s-1的剪切速率范围(向上曲线)。这之后以1000s-1剪切1分钟(保持时间),其后再次在约5分钟内经历1000s-1至0.1s-1的剪切速率范围(向下曲线)。在向上和向下曲线期间捕获36个测量点,并在保持时间期间捕获10个测量点。保持时间期间的平均粘度水平(高剪切粘度)以及由向下曲线测定的在1s-1下的粘度水平(低剪切粘度)由测量数据确定,并且将储存以前和以后的值相互对比。
13.评估本发明或对比涂料组合物的小点发生率
为评估小点发生率,借助双重施涂将本发明涂料组合物(或对比涂料组合物)作为水基底涂料施涂于测量为32×60cm且涂有头二道混合底漆涂层的钢板上,在第一步骤中,施涂以8-9μm的干膜厚度静电进行,且在第二步骤中,施涂在室温(18-23℃)下2分钟闪蒸时间以后以4-5μm的干膜厚度气动地进行。随后,在室温下5分钟的另外闪蒸时间以后,将所得水基底涂膜在强制通风炉中在80℃下干燥5分钟。在干燥的水基底涂膜上以40-45μm的干膜厚度施涂商业双组分透明涂料(来自BASF Coatings GmbH的)。将所得透明涂膜在室温(18-23℃)下闪蒸10分钟时间。这之后在强制通风炉中在140℃下固化另外20分钟。
目测评估小点,判定1-5的评定值(1=无小点/5=非常多的小点)。
14.评估在将本发明所用水分散体或对比分散体施涂于基底上时的小点发生率
为评估小点发生率,根据以下一般程序研究分散体:
使用150μm四通涂布棒将各分散体施涂于测量为9cm×15cm的玻璃板上。在湿状态下,在18-23℃下60分钟闪蒸时间以后,通过将它保持对着光源以便不将任何空气包含物曲解为小点而目测评估因此形成的膜的小点发生率。断定1-5的评定值(1=无小点/5=非常多的小点)。
15.评估均匀性和水溶混性
为评估均匀性和水溶混性,根据以下一般程序研究本发明所用水分散体(或对比分散体):
a)均匀性:评估用于制备分散体的各组分是否能结合成宏观单相混合物(均匀混合物)或者例如是否由于称重程序本身期间或者在将组分搅拌在一起以后5-10分钟内分离而形成两个或更多个相。
b)水溶混性:评估作为制备分散体中所用的最后组分,去离子水可与分散体的其它组分混合的程度。为此的一个度量特别是混合期间所需剪切能的量。
每种情况下判定1-5的评定值(1=非常均匀/5=非常不均匀,且1=非常好的水溶混性/5=水不溶混)。
以下本发明和对比实施例用于阐述本发明,但应当不解释为施以任何限制。
本发明和对比实施例
除非另外表示,每种情况下以份表示的量为重量份,且以%表示的量为重量百分数。
1.所用组分
下文确定且用于制备本发明涂料组合物或对比涂料组合物的组分具有以下定义:
A650-20X为来自Kusumoto Chemicals,Ltd.的市售聚酰胺(非挥发物含量:20重量%)。
A670-20M为来自Kusumoto Chemicals,Ltd.的市售聚酰胺(非挥发物含量:20重量%)。
A6900-20X为来自Kusumoto Chemicals,Ltd.的市售聚酰胺(非挥发物含量:20重量%)。
P220X-MF为来自Elementis Specialties,Inc.的市售聚酰胺(非挥发物含量:20重量%,酸值:5mg KOH/g)。
AB为来自Lehmann&Voss&Co.的市售聚酰胺(非挥发物含量:100重量%;酸值:≤3mg KOH/g)。
本发明所用聚酯(I)的水分散体如DE 40 09 858 A1的实施例D(第16栏第37-59行)所述制备,但不同的是丁基乙二醇而不是丁醇用于稀释,且具有60重量%的非挥发物含量。聚酯具有30mg KOH/g聚酯的酸值。
聚酯A(本发明所用聚酯)通过在装配有搅拌器、温度计和填充塔的反应器中称重出6.13重量份新戊二醇、3.23重量份1,6-己二醇、7.78重量份六氢邻苯二甲酸酐和29.17重量份聚合脂肪酸(二聚物含量:至少98重量%,三聚物含量:不多于2重量%,单体含量:不多于痕量)以及11.07重量份市售产品Bisphenol A 4EO并使该初始进料熔融而制备。将它随着以一定水平搅拌而加热使得塔顶部温度不超过95℃。酯化在不多于220℃下进行直至达到8.5mg KOH/g的酸值。将产物冷却至100℃,加入3.33重量份偏苯三酸酐,并继续在不多于160℃下酯化直至达到30-35mg KOH/g的酸值。在进行冷却至90℃以后,缓慢地搅入2.8重量份二甲基乙醇胺、17.28重量份去离子水和19.21重量份丁基乙二醇。这得到具有7.3-8.5的pH、60重量%的非挥发物含量以及35.3mg KOH/g的酸值和54mg KOH/g的OH值的细碎分散体。该分散体直接用作聚酯A。
聚酯B(本发明所用聚酯)通过在装配有搅拌器、温度计和填充塔的反应器中称重出6.87重量份新戊二醇、7.23重量份1,6-己二醇、5.81重量份六氢邻苯二甲酸酐和32.66重量份聚合脂肪酸(二聚物含量:至少98重量%,三聚物含量:不多于2重量%,单体含量:不多于痕量)和5.03重量份十二碳烯基琥珀酸酐并使该初始进料熔融而制备。将它随着以一定水平搅拌而加热使得塔顶部温度不超过95℃。酯化在不多于220℃下进行直至达到8.5mgKOH/g的酸值。将产物冷却至100℃,加入3.31重量份偏苯三酸酐,并继续在不多于160℃下酯化直至达到30-35mg KOH/g的酸值。在进行冷却至90℃以后,缓慢地搅入2.78重量份二甲基乙醇胺、17.19重量份去离子水和19.12重量份丁基乙二醇。这得到具有7.3-8.5的pH、60重量%的非挥发物含量以及35.5mg KOH/g的酸值和56mg KOH/g的OH值的细碎分散体。该分散体直接用作聚酯B。
聚酯C(非本发明所用聚酯)通过将马来酸酐(MAn,2.48摩尔)、己二酸(AD,2.72摩尔)和1,6-己二醇(HD,7.01摩尔)引入装配有塔、冷凝器和脱水器的4升不锈钢反应器中而制备。这之后加入3%二甲苯作为共沸混合物形成剂以及0.1%甲基氢醌(百分数数字基于所用MAn、AD和HD的量)。将所得反应混合物在贫空气下加热5小时。在整个反应时间中,反应混合物的温度不超过230℃。当达到基于低聚酯为2mg KOH/g的酸值时,将反应混合物冷却至80℃。然后就地加入偏苯三酸酐(TMAn,0.95摩尔)。这之后缓慢加热至160℃并保持该温度直至达到基于所得低聚酯为35mg KOH/g的酸值。在再次进行冷却至80℃以后,经30分钟的周期加入二甲基乙醇胺(DMEA,0.77摩尔)。这之后经30分钟的周期加入水以设定25重量%的固体含量。将所得分散体在80℃下搅拌另外一小时,然后冷却至18-23℃。该分散体直接用作聚酯C。存在于分散体中的α,ω-羟基官能化低聚酯具有58mg KOH/g的OH值、35mgKOH/g的酸值、3618克/摩尔的数均分子量和25 400克/摩尔的重均分子量。
HM 2608为来自Ineos的市售三聚氰胺-甲醛树脂(非挥发物含量:80-85重量%)。
A为来自Evonik Industries AG的市售润湿和分散剂。
Alu Stapa2154、8154&VP56450为可由Altana-Eckart得到的商业铝颜料。
AS 1130为来自BASF SE的市售水溶液,其包含30重量%的基于丙烯酸共聚物的增稠剂。
PU 1250为来自BASF SE的市售丁基二甘醇水溶液,其包含40重量%的基于聚氨酯的增稠剂。
E300为来自BASF SE的市售聚乙二醇。
282为来自Münzing Chemie GmbH的市售消泡剂。
Ultra FA 4437为可由BASF SE得到的市售流动控制助剂。
至少一种聚合物树脂(I)的水分散体如DE 44 37 535 A1的第7页第55行至第8页第23行所述制备。
至少一种聚合物树脂(II)的水分散体为具有26-28重量%的非挥发物含量的聚(甲基)丙烯酸酯树脂分散体。
聚合物树脂(III)的水分散体如WO 92/15405 A1的第14页第13行至第15页第28行所述制备(作为其中的实施例1.3)。
-WS为来自Altana/BYK-Chemie GmbH的市售表面添加剂。
-346为来自Altana/BYK-Chemie GmbH的市售硅基表面活性剂。
L为可由Exxon Mobil得到的异链烷烃。
2500为可由King Industries,Inc得到的胺封端酸催化剂。
聚酰胺水分散体I为包含31.5重量份去离子水、18.5重量份异丁醇和50重量份来自Kusumoto Chemicals,Ltd.的市售聚酰胺AQ600(非挥发物含量:20重量%;酸值:12.5mg KOH/g,该酸值不是基于非挥发物含量,而是基于整个产物)的水分散体。
聚酰胺水分散体II为包含78.5重量份去离子水、0.5重量份282、1重量份的在丁基乙二醇中的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔二醇(52重量%)和20重量份来自KusumotoChemicals,Ltd.的市售聚酰胺AQ630(非挥发物含量:18重量%;酸值:12.5mgKOH/g,该酸值不是基于非挥发物含量,而是基于整个产物)的水分散体。
2.本发明所用增稠剂分散体的制备
2.1本发明所用增稠剂分散体X1-X3的制备:
首先引入至少一种有机溶剂以及任选至少一种中和剂,例如2,4,7,9-四甲基-5-癸炔二醇。将所得混合物随着搅拌并且在15-25℃的温度下与至少一种上述市售聚酰胺混合。随着搅拌向该混合物中同时或依次加入聚酯(I)的水分散体和去离子水。然后将所得混合物在上述温度下使用来自VWA-Getzmann,德国的LC30装置以15-20m/s的搅拌盘圆周速度均化10分钟时间。
这样,由下表1.1中所列组分得到本发明所用增稠剂分散体X1-X3。各自的量数字每种情况下以基于各分散体的总重量的重量%表示:
表1.1:增稠剂分散体X1、X2和X3的制备
2.2本发明所用增稠剂分散体X4-X11的制备
将下表1.2中所列组分每种情况下在15-25℃的温度下随着搅拌以所述顺序搅拌在一起以形成混合物。随着将该混合物每种情况下在上述温度下随着搅拌均化10分钟。均化如上文部分2.1中所述进行。
表1.2:增稠剂分散体X4-X11的制备
2.3本发明所用增稠剂分散体X12-X13的制备
将下表1.3中所列组分每种情况下在15-25℃的温度下随着搅拌以所述顺序搅拌在一起以形成混合物。随后将该混合物每种情况下在上述温度下随着搅拌均化10分钟时间。均化如上文部分2.1中所述进行。
表1.3:增稠剂分散体X12-X13的制备
2.4本发明所用增稠剂分散体X14-X19的制备
将下表1.4中所列组分每种情况下在15-25℃的温度下随着搅拌以所述顺序搅拌在一起以形成混合物。随后将该混合物每种情况下在上述温度下随着搅拌均化10分钟时间。均化如上文部分2.1中所述进行。
表1.4:增稠剂分散体X14-X19的制备
2.5本发明所用增稠剂分散体X20-X22的制备
将下表1.5中所列组分每种情况下在15-25℃的温度下随着搅拌以所述顺序搅拌在一起以形成混合物。随后将该混合物每种情况下在上述温度下随着搅拌均化10分钟时间。均化如上文部分2.1中所述进行。
表1.5:本发明所用增稠剂分散体X20-X22的制备
2.6本发明所用增稠剂分散体X23以及非本发明所用增稠剂分散体Y1的制备
将下表1.6中所列组分每种情况下在15-25℃的温度下随着搅拌以所述顺序搅拌在一起以形成混合物。随后将该混合物每种情况下在上述温度下随着搅拌均化10分钟时间。均化如上文部分2.1中所述进行。
表1.6:增稠剂分散体X23和增稠剂分散体Y1的制备
2.7非本发明所用对比增稠剂分散体Y2和Y3的制备
将下表1.7中所列组分每种情况下在15-25℃的温度下随着搅拌以所述顺序搅拌在一起以形成混合物。随后将该混合物每种情况下在上述温度下随着搅拌均化10分钟时间。均化如上文部分2.1中所述进行。
表1.7:非本发明所用对比增稠剂分散体Y2和Y3的制备
3.含颜料组合物的制备
用于制备本发明涂料组合物和对比涂料组合物的含颜料组合物的制备
蓝色糊P1的制备
蓝色糊P1由69.8重量份根据EP 0 228 003 B2,第8页第6-18行制备的含聚氨酯分散体、12.5重量份Blue L 6482(可由BASF SE得到)、1.5重量份10%浓度二甲基乙醇胺水溶液(在水中10重量%)、1.2重量份商业聚醚(P900,可由BASF SE得到)和15重量份去离子水制备。
炭黑糊P2的制备
炭黑糊P2由57重量份根据EP 0 228 003 B2,第8页第6-18行制备的含聚氨酯分散体、10重量份炭黑(来自Cabot Corporation的1400炭黑)、5重量份聚酯(I)水分散体、6.5重量份10%浓度二甲基乙醇胺水溶液(在水中10重量%)、2.5重量份商业聚醚(P900,可由BASF SE得到)7重量份丁基二甘醇和12重量份去离子水制备。
含硫酸钡糊P3的制备
含硫酸钡糊P3由39重量份根据EP 0 228 003 B2,第8页第6-18行制备的含聚氨酯分散体、54重量份硫酸钡(来自Sachtleben Chemie GmbH的Blanc fixe micro)、3.7重量份丁基乙二醇和0.3重量份282(可由Münzing Chemie GmbH得到的市售消泡剂)和3重量份去离子水制备。
含滑石糊P4的制备
含滑石糊P4由49.7重量份根据WO 91/15528 A1,第23页第26行至第25页第24行制备的基料水分散体、28.9重量份(来自Mondo Minerals B.V.的Microtalc ITextra)、0.4重量份Agitan 282(可由Münzing Chemie GmbH得到)、1.45重量份-184(可由BYK-Chemie GmbH得到)、3.1重量份商业聚醚(P900,可由BASF SE得到)和16.45重量份去离子水制备。
4.本发明涂料组合物和对比涂料组合物的制备
4.1制备本发明涂料组合物和对比涂料组合物的一般协议:
将下表中每种情况下“水相”下所列组分以每种情况下所述顺序搅拌在一起以形成水性混合物M1。在下一步骤中,每种情况下由下表中“有机相”下所列组分制备有机混合物M2。将有机混合物M2加入水性混合物M1中。这之后搅拌10分钟,并且使用去离子水和二甲基乙醇胺设置8的pH和使用回转式粘度计(来自Anton Paar的具有C-LTD80/QC调节系统的Rheolab QC仪器)在23℃下测量在1000s-1的剪切负荷下的指定喷雾粘度。
如果下表中的一个还包括另一标题“混合清漆”,则将该标题下给出的那些组分以每种情况下所述的顺序搅拌在一起以开始制备该混合清漆,并在15-25℃的温度下混合10分钟时间,然后将该混合清漆加入有机混合物M2中。在将混合清漆和有机混合物M2混合所得的混合物在15-25℃的温度下搅拌10分钟时间以后,然后将所得混合物加入水性混合物M1中,且随后的程序如上文所述。
如果下表中的一个仅包含标题“水相”,则将该标题下所列组分以每种情况下所述的顺序搅拌在一起以形成水性涂料组合物,且随后的程序如上文所述。
在组合物V1和B1以及V3和B3、B4、B5、B6、B7和B8以及V6和V7以及B13和B14以及另外B17、B18和B19以及V10和V11各自的情况下,设定的喷雾粘度为95±5mPa·s。在组合物V2和B2以及B15、B16和V9各自的情况下,设定的喷雾粘度为85±5mPa·s。在组合物V4和B9、B10和B11各自的情况下,设定的喷雾粘度为90±5mPa·s。在组合物V5和B12各自的情况下,设定的喷雾粘度为105±5mPa·s。
除非另外说明,各个下表中各自的量数字每种情况下为基于所述组合物的总重量的重量%。
以上部分2中所述的分散体在其制备以后直接用于制备本发明涂料组合物和对比涂料组合物。
4.2涂料组合物V1(非本发明)和B1(本发明)
表2.1:V1和B1的制备
4.3涂料组合物V2和V8(非本发明)和B2(本发明)
表2.2:V2、V8和B2的制备
4.4涂料组合物V3(非本发明)和B3、B4、B5、B6、B7和B8(本发明)
表2.3:V3和B3、B4、B5、B6、B7和B8的制备
4.5涂料组合物V4(非本发明)和B9、B10,和B11(本发明)
表2.4:V4和B9、B10和B11的制备
4.6涂料组合物V5(非本发明)和B12(本发明)
表2.5:V5和B12的制备
4.7涂料组合物V6和V7(非本发明)以及B13和B14(本发明)
表2.6:V6和V7以及B13和B14的制备
4.8涂料组合物V9(非本发明)和B15和B16(本发明)
表2.7:B15、B16和V9的制备
4.9涂料组合物B17-B19(本发明)以及V10和V11(非本发明)
表2.8:B17、B18和B19以及V10和V11的制备
表2.8中各自的量数字每种情况下表示重量份。
5.试验和研究
5.1流挂发生率的研究
该研究根据上述方法进行。此处将本发明涂料组合物B1或B9或者对比涂料组合物V1或V4作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的穿孔金属板上。如方法内所述,这之后将透明涂料施涂于因此所得的各个底涂膜上。
结果汇总于表3.1a和表3.1b中。
表3.1a:流挂发生率的研究结果
表3.1b:流挂发生率的研究结果
结果显示,本发明涂料组合物B1与V1相比具有实质上更高的流挂极限,即流挂倾向的明显改进。B9与V4对比时产生类似的描述。
5.2浊度的研究
该研究根据上述方法进行。此处将本发明涂料组合物B2以及对比涂料组合物V2作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的钢金属板上。如方法内所述,这之后将透明涂料施涂于因此所得的各个底涂膜上。
结果汇总于表3.2中。
表3.2:浊度的研究结果
结果显示本发明涂料组合物B2与V2对比具有实质上更低的浊度。
5.3爆裂发生率的研究
该研究根据上述方法进行。此处将本发明涂料组合物B3、B4、B6、B7或B8或者对比涂料组合物V3作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的穿孔金属板上。如方法内所述,这之后将透明涂料施涂于因此所得的各个底涂膜上。
结果汇总于表3.3中。
表3.3:爆裂发生率的研究结果
本发明涂料组合物B3、B4、B6、B7和B8都显示出与对比涂料组合物V3相比显著的爆裂等级和优点,即本发明涂料组合物B3、B4、B6、B7和B8作为水基底涂料可以以比V3实质上更高的膜厚度施涂而不发生爆裂。
5.4冷凝水处理以后流平的研究
该研究根据上述方法进行。此处将本发明涂料组合物B9、B10或B11或者对比涂料组合物V4作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的钢金属板上。如方法内所述,这之后将透明涂料施涂于因此所得的各个底涂膜上。
结果汇总于表3.4中。
表3.4:冷凝水处理以后流平的研究结果
OK=满意的
结果显示,本发明涂料组合物B9、B10和B11与V4相比具有在冷凝水暴露以前和以后的优点,显示出没有发生包含分别由这些组合物中的一种得到的底涂膜的多涂层体系的初始溶胀,如高LW和/或SW值反映的。5.5碎石附着力的研究
该研究根据上述方法进行。此处每种情况下将本发明涂料组合物B9、B10或B11或者对比涂料组合物V4作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的钢板上。如方法内所述,这之后将透明涂料施涂于因此所得的各个底涂膜上。
对于研究的所有基底,发现根据测定方法内所述DIN说明为1的特性值。
因此,与用作增稠剂的常规页硅酸盐,例如Na Mg页硅酸盐相比,本发明所用增稠剂的使用不具有关于碎石附着力的任何不利结果。
5.6膜厚度相关流平的研究
该方法根据上文所述方法以楔结构进行。此处每种情况下将本发明涂料组合物B12或者对比涂料组合物V5作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的钢板上。如方法内所述,这之后将透明涂料施涂于因此所得的各个底涂膜上。
结果汇总于表3.5中。
表3.5:膜厚度相关流平的研究结果
与V5相比,以楔结构,本发明涂料组合物B12在所有膜厚度范围内显示出外观方面,关于SW和DOI的优点,这些优点不仅由测量获悉,而且是眼睛可见的。
5.7施涂效率的研究
该研究根据上述方法进行。此处每种情况下将本发明涂料组合物B13或B14或者对比涂料组合物V6或V7作为水基底涂料施涂于如测定方法内所述涂覆的金属板上。
结果汇总于表3.6中。
表3.6
根据方法内所述喷雾模式施涂,表示喷雾模式施涂的平均膜厚度的曲线面积积分对本发明涂料组合物B13和B14而言比对V6和V7而言明显更大。该积分可解释为以恒定涂覆参数沉积的涂料的量以及因此施涂效率的特性值。V6与B13相比,尽管分别较高的固体含量和体积固体含量,得到较小的面积积分,以及因此较低的施涂效率。本发明涂料组合物B14的稍微较高的固体和体积固体含量不能解释与配制剂V7相比明显更高的面积积分,所以此处相当更高的面积积分和因此更高的施涂效率是令人惊讶的。此外,类似于上文关于测定浊度所述方法施涂V7与B14相比,再现地导致与V7相比,对B14而言约4-5μm的较高干膜厚度,这也不能基于固体和体积固体含量方面存在的差。此处各自的膜厚度根据DIN EN ISO2808方法12A(日期:2007年5月)(使用ElektroPhysik 3100–4100仪器)测定。
5.8针孔和小点发生率的研究
这些研究根据上述方法进行。
结果汇总于表3.7和3.8中。
表3.7:针孔发生率的研究结果
n.m.=不可测量
表3.8:小点发生率的研究结果
如从表3.7中获悉,水性底涂料B15和B16中本发明分散体X18和X18作为组分的存在产生优异的针孔牢固性:不能观察到针孔。此外,如从表3.8中可以看出,在B15和B16的情况下根本不能观察到小点。相反,在对比底涂料V9的情况下观察到大量小点:对比水性底涂料V9包含用于制备本发明所用分散体的单独组分,即聚酯(聚酯(I)的水分散体)和聚酰胺(A670-20M),但这些组分没有预先加工成相应的分散体,而是作为分开的组分直接结合到对比底涂料V9中。此外,在V9的情况下,在18-23℃下储存仅几小时以后可以看到分离。因此,在V9的情况下,针孔试验的评估是不可能的。
5.9小点发生率和储存稳定性的研究
这些研究根据上述方法进行。
结果汇总于表3.9和3.10中。
表3.9:小点发生率的研究结果
表3.10:储存稳定性的研究结果
n.m.=不可测量
从表3.9中可以看出,在B2和V2(包含Na Mg页硅酸盐作为增稠剂)的情况下,根本不能观察到小点。相反,在对比底涂料V8的情况下,观察到大量小点:对比水性底涂料V9包含用于制备本发明所用分散体的单独组分,即聚酯(聚酯(I)的水分散体)和聚酰胺(A670-20M),但这些组分没有预先加工成本发明所用分散体,而是作为分开的组分直接结合到对比底涂料V8中。此外,在V8的情况下,在40℃下储存仅几小时以后可以看到(相)分离。因此,在V8的情况下,低剪切和高剪切粘度的测定是不可能的。相反,水基底涂料V2和B2在40℃下储存时是稳定的,并在40℃下储存2星期以后显示出高剪切和低剪切粘度的可接受变化,其中本发明水基底涂料B2具有与V2相比的明显优点(较小的变化)(参见表3.10)。
5.10小点发生率的研究
该研究根据上述方法进行。
结果汇总于表3.11中。
表3.11:小点发生率的研究结果
从表3.11中可以看出,具有高酸值的常用于水性组合物中的聚酰胺,例如市售产品AQ600和AQ630作为增稠剂在涂料组合物(V10和V11)中的使用具有小点发生率方面的缺点,这在本发明涂料组合物(B17至B19)的情况下是不能观察到的。
5.11本发明所用分散体和对比分散体的小点发生率、均匀性和水溶混性的研究
这些研究根据上述方法进行。
结果汇总于表3.12中。
表3.12
从表3.12中可以看出与X23相比,用Y1,既不能实现良好的均匀性,也不能实现良好的水溶混性。为测定水溶混性,Y1和X23各自通过将表1.6中所述组分以其中所述顺序混合而制备,并且根据测定水溶混性的方法的描述,表1.6中所述量的去离子水每种情况下仅用作制剂Y1和X23中的最后组分。此外,在Y1的情况下可观察到大量小点出现。与X23相比,Y1的聚酯组分为不是通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯:这些结果显示,对本发明而言必要的是本发明所用聚酯可通过聚合脂族C12-C24单羧酸参与的该反应得到。
5.12本发明所用分散体和对比分散体的小点发生率和均匀性的研究
根据上文关于小点发生率和均匀性描述的方法研究和评估本发明所用增稠剂分散体X12以及对比分散体Y2和Y3。
结果汇总于表3.13中。
表3.13
X12 | Y2 | Y3 | |
均匀性 | 1 | 1 | 1 |
制备以后的小点 | 1 | 3-4 | 3-4 |
在40℃下储存14天以后 | 1 | 3-4 | 3-4 |
从表3.13中可以看出,用Y2和Y3,实际上可如同用X12一样实现良好的均匀性,但在Y2和Y3的情况下,与X12相比,在制备以后以及在储存以后,观察到大量小点的发生。Y2和Y3中的聚酰胺为常用于水性组合物中的高酸值聚酰胺,具体而言,市售产品AQ600(Y2)和AQ630(Y3)。在X12的情况下,没有观察到该缺点。
Claims (41)
1.用于将任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆的水性涂料组合物,其包含:
至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的至少一种混合物(M),其中:
聚合物树脂(P1)为聚酰胺,且
聚合物树脂(P2)为至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯,
至少一种基料(A),所述基料(A)包含至少一种不同于聚合物树脂(P1)和(P2)的聚合物树脂(A1),和任选至少一种交联剂(A2),和
至少一种颜料(B),
其中用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值,且
混合物(M)可通过将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中而得到。
2.根据权利要求1的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺具有0.01-8.0mgKOH/g聚酰胺的酸值。
3.根据权利要求1的涂料组合物,其中涂料组合物中聚合物树脂(P2)和(P1)彼此的相对重量比每种情况下基于其固体含量为10:1-1.5:1。
4.根据权利要求2的涂料组合物,其中涂料组合物中聚合物树脂(P2)和(P1)彼此的相对重量比每种情况下基于其固体含量为10:1-1.5:1。
5.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其中涂料组合物可通过步骤(1)和(2),以此顺序相继进行而得到,具体而言,
(1)将聚合物树脂(P1)在聚合物树脂(P2)存在下分散于水或含水介质中以得到混合物(M)的水分散体,和
(2)将通过步骤(1)得到的混合物(M)的水分散体与用于制备涂料组合物的其它组分混合。
6.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其中至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的混合物(M)以基于涂料组合物的总重量0.5-15重量%的量存在于涂料组合物中。
7.根据权利要求5的涂料组合物,其中至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的混合物(M)以基于涂料组合物的总重量0.5-15重量%的量存在于涂料组合物中。
8.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量0.05-5重量%的量的用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺。
9.根据权利要求5的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量0.05-5重量%的量的用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺。
10.根据权利要求6的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量0.05-5重量%的量的用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺。
11.根据权利要求7的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量0.05-5重量%的量的用作聚合物树脂(P1)的聚酰胺。
12.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有20-50mg KOH/g聚酯的酸值和/或20-300mg KOH/g聚酯的羟值。
13.根据权利要求5的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有20-50mg KOH/g聚酯的酸值和/或20-300mg KOH/g聚酯的羟值。
14.根据权利要求6的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有20-50mg KOH/g聚酯的酸值和/或20-300mg KOH/g聚酯的羟值。
15.根据权利要求8的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有20-50mg KOH/g聚酯的酸值和/或20-300mg KOH/g聚酯的羟值。
16.根据权利要求11的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯具有20-50mgKOH/g聚酯的酸值和/或20-300mg KOH/g聚酯的羟值。
17.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种二聚合/或三聚脂族C12-C24单羧酸与至少一种脂族C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
18.根据权利要求5的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种二聚合/或三聚脂族C12-C24单羧酸与至少一种脂族C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
19.根据权利要求6的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种二聚合/或三聚脂族C12-C24单羧酸与至少一种脂族C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
20.根据权利要求8的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种二聚合/或三聚脂族C12-C24单羧酸与至少一种脂族C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
21.根据权利要求11的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种二聚合/或三聚脂族C12-C24单羧酸与至少一种脂族C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
22.根据权利要求12的涂料组合物,其中用作聚合物树脂(P2)的聚酯至少可通过至少一种二聚合/或三聚脂族C12-C24单羧酸与至少一种脂族C2-C20多元醇和/或C2-C20二醇反应而得到。
23.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其中为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,额外使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸,以及任选额外至少一种脂族C12-C24单羧酸。
24.根据权利要求5的涂料组合物,其中为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,额外使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸,以及任选额外至少一种脂族C12-C24单羧酸。
25.根据权利要求6的涂料组合物,其中为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,额外使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸,以及任选额外至少一种脂族C12-C24单羧酸。
26.根据权利要求8的涂料组合物,其中为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,额外使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸,以及任选额外至少一种脂族C12-C24单羧酸。
27.根据权利要求12的涂料组合物,其中为制备用作聚合物树脂(P2)的聚酯,额外使用选自脂族C3-C12二羧酸、脂环族C5-C12二羧酸、芳族C8-C12二羧酸、脂族C5-C12三羧酸、脂环族C6-C12三羧酸和芳族C9-C12三羧酸的至少一种二羧酸和/或至少一种三羧酸,以及任选额外至少一种脂族C12-C24单羧酸。
28.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其中基料(A)包含至少一种聚氨酯和/或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯和/或至少一种聚酯作为至少一种聚合物树脂(A1)。
29.根据权利要求5的涂料组合物,其中基料(A)包含至少一种聚氨酯和/或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯和/或至少一种聚酯作为至少一种聚合物树脂(A1)。
30.根据权利要求6的涂料组合物,其中基料(A)包含至少一种聚氨酯和/或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯和/或至少一种聚酯作为至少一种聚合物树脂(A1)。
31.根据权利要求8的涂料组合物,其中基料(A)包含至少一种聚氨酯和/或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯和/或至少一种聚酯作为至少一种聚合物树脂(A1)。
32.根据权利要求12的涂料组合物,其中基料(A)包含至少一种聚氨酯和/或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯和/或至少一种聚酯作为至少一种聚合物树脂(A1)。
33.根据权利要求1-4中任一项的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量5-40重量%的量的聚合物树脂(A1)和基于涂料组合物的总重量0.1-25重量%的量的颜料(B)。
34.根据权利要求5的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量5-40重量%的量的聚合物树脂(A1)和基于涂料组合物的总重量0.1-25重量%的量的颜料(B)。
35.根据权利要求6的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量5-40重量%的量的聚合物树脂(A1)和基于涂料组合物的总重量0.1-25重量%的量的颜料(B)。
36.根据权利要求8的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量5-40重量%的量的聚合物树脂(A1)和基于涂料组合物的总重量0.1-25重量%的量的颜料(B)。
37.根据权利要求12的涂料组合物,其包含基于涂料组合物的总重量5-40重量%的量的聚合物树脂(A1)和基于涂料组合物的总重量0.1-25重量%的量的颜料(B)。
38.将任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆的方法,其包括至少一个步骤(a):
(a)借助根据权利要求1-37中任一项的水性涂料组合物将至少一种任选涂覆基底用底涂膜至少部分涂覆。
39.可通过将至少一种任选涂覆基底用根据权利要求1-37中任一项的水性涂料组合物至少部分涂覆而得到和/或可通过根据权利要求38的方法得到的底涂膜。
40.用根据权利要求1-37中任一项的水性涂料组合物或者用根据权利要求39的底涂膜至少部分涂覆的基底。
41.至少一种聚合物树脂(P1)和至少一种与其不同的聚合物树脂(P2)的混合物(M)在水性涂料组合物中作为流变助剂的用途,其中:
聚合物树脂(P1)为具有<10mg KOH/g聚酰胺的酸值的聚酰胺,且
聚合物树脂(P2)为至少可通过至少一种聚合脂族C12-C24单羧酸与至少一种二醇和/或多元醇反应而得到的聚酯。
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