CN113785024B - 用于薄涂层的聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及适用于双组分组合物的树脂或聚合物体系,以及被构造成用于仅具有薄涂层重量的耐用涂层的树脂或聚合物体系。本发明的树脂和聚合物体系提供高性能的极薄、光泽度低的涂层,所述涂层具有优异的粘附性、耐磨损、耐刮擦性和耐化学品性。所述树脂包含聚酯组分和聚脲组分,所述聚酯组分含有具有约50至约300的羟值的一种或多种聚酯多元醇,所述聚脲组分含有具有约20至约100的羟值的一种或多种聚酯多元醇接枝的聚脲聚合物。这些树脂或聚合物体系以及包含此类树脂或聚合物体系的双组分溶剂型涂料组合物令人惊奇地能够在约2密耳或更小,在一些情况下约1.2密耳或更小,并且在其他情况下甚至约1密耳或更小的干膜厚度下,同时实现强粘附性、优异的线性磨损和高耐化学品性。

Description

用于薄涂层的聚合物组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月7日提交的美国临时专利申请62/858,655的权益,该申请的全部内容据此以引用方式并入。
技术领域
本申请涉及适用于双组分组合物的树脂或聚合物体系,并且具体地讲,涉及被构造成用于耐用的薄涂层的树脂或聚合物体系。
背景技术
聚合物涂层常常需要多种性能属性同时合格。在许多情况下,虽然可通过增加厚度或涂层重量来获得性能,但是许多应用需要非常薄的涂层重量,这可在试图同时通过许多不同的性能评估时导致挑战。在这些情况下配制组合物可能具有挑战性,因为满足一种性能属性的涂料组合物可令人遗憾地损害其他属性。通常,配制者陷入两难境地,要么组合物的所有性能特征是次优的,要么一种属性被最大化然而其他属性受到损害。在许多情况下,这两种情况都是不期望的。
发明内容
在一个方面,本文描述了一种具有高性能的用于薄涂层的耐用聚合物组合物。在一种方法中,耐用聚合物组合物包含聚酯组分和聚脲组分,所述聚酯组分含有具有约50至约300的羟值的一种或多种聚酯多元醇,所述聚脲组分含有具有约20至约100的羟值的聚酯-多元醇接枝的聚脲。
在其他方面,前述段落的聚合物组合物可以任何组合与任选特征组合。这些任选特征包括下列中的一者或多者:其中一种或多种聚酯多元醇包括聚酯多元醇聚合物的共混物,所述聚酯多元醇聚合物各自具有约50至约300的羟值;和/或其中该聚酯多元醇中的一种为直链二醇或酯二醇、环二醇、聚己内酯多元醇与环二羧酸或酸酐的反应产物;和/或其中该反应产物具有约80至约150的羟值;和/或其中该聚酯多元醇中的一种为具有150至约300的羟值的直链或支链的脂族或芳族聚酯多元醇中的一种或多种;和/或其中该聚酯组分包括(i)直链二醇或酯二醇、环二醇、聚己内酯多元醇与环二羧酸或酸酐的反应产物,该反应产物具有约80至约150的羟值;(ii)具有约120至约200的羟值的支链脂族聚酯多元醇;和(iii)具有200至约300的羟值的芳族聚酯多元醇;和/或其中该组合物包含约5重量%至约30重量%的聚酯聚合物(i)、约5重量%至约30重量%的聚酯多元醇(ii)以及约40重量%至约80重量%的聚酯多元醇(iii);和/或其中该组合物包含与聚酯聚合物(i)和聚酯聚合物(ii)的量的总和相比,约2倍至约4倍量的聚酯聚合物(iii);和/或其中该聚酯多元醇接枝的聚脲是二羟甲基丙酸引发的聚己内酯与含有至少一个碳二亚胺部分的聚合物的反应产物,所述聚酯多元醇接枝的聚脲具有约40至约80的羟值;和/或其中所述含有至少一个碳二亚胺部分的聚合物包含平均4至10个碳二亚胺部分;和/或其中该耐用聚合物组合物包含约1重量%至约30重量%的聚酯多元醇接枝的聚脲;和/或其中聚酯组分与聚脲组分的重量比为约70:30至约95:5。
在另一方面,本文描述了一种适用于提供具有低涂层重量的耐用、低光泽度涂层的溶剂型涂料组合物。在一些方法中,溶剂型涂料组合物可包含如由前两个段落中的任何特征所描述的聚合物体系。该组合物还可包含适用于交联聚合物体系的异氰酸酯官能组分以及足以形成5或以下的85°光泽度或者2或以下的60°光泽度的惰性颜料。在其他方法中,溶剂型涂料组合物还可具有约2密耳或更小的干膜厚度,或者当干燥成厚度为约1密耳或更小的膜时,溶剂型涂料组合物在10次磨损循环后可表现出约1.5单位或更小的85°光泽度变化,在暴露于例如防晒剂和驱虫剂后可表现出2或更小的耐化学品性等级,并且在暴露于1240kJ/m2氙气和十字划痕粘附后可表现出0%的胶带去除。
具体实施方式
本文描述了适用于双组分、溶剂型涂料组合物的树脂或聚合物体系,在一些应用中,所述树脂或聚合物体系在低光泽度的极薄涂层中提供粘附性、耐磨性和耐化学品性方面的高性能。这些聚合物体系包含聚酯组分和聚脲组分,所述聚酯组分含有具有约50至约300的羟值的一种或多种聚酯多元醇,所述聚脲组分含有具有约20至约100的羟值的一种或多种聚酯多元醇接枝的聚脲聚合物。这些树脂或聚合物体系以及包含此类树脂或聚合物体系的双组分溶剂型涂料组合物令人惊奇地能够在约2密耳或更小,在一些情况下约1.2密耳或更小,并且在其他情况下甚至约1密耳或更小的干膜厚度下,同时实现强粘附性、低线性磨损和高耐化学品性。
聚酯组分
在一个方面,本文的树脂或聚合物体系在聚酯组分中包含一种或多种聚酯多元醇,并且在一些方法中,在聚酯组分中包含两种或更多种聚酯多元醇聚合物的共混物。在一些方法中,例如,聚合物体系包含一种或多种羟基封端的支链脂族和/或芳族聚酯多元醇。这些直链或支链聚酯多元醇可通过一种或多种多元羧酸或它们相应的酸酐或低级烷基(C1-C3)酯与一种或多种多元醇的缩合而获得,其中反应物物质中的至少一种具有2或更大,并且在一些方法中为3或更大的OH官能度。
在一种方法中,多元羧酸可包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、四氢对苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、氯菌酸、偏苯三酸、六氢偏苯三酸、均苯四甲酸、1,3和1,4-环己烷二羧酸(CHDA)、环己烷四甲酸、甲基四氢邻苯二甲酸、甲基六氢邻苯二甲酸、内亚甲基六氢邻苯二甲酸、甲基-内亚甲基四氢邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、衣康酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、辛二酸、庚二酸、二聚酸(妥尔油脂肪酸的二聚体)、四氯邻苯二甲酸、萘二羧酸、4,4'-二苯基甲烷二羧酸、4,4'-二羧基联苯等,以及它们的酸酐和低级烷基酯和二烷基酯,以及它们的共混物。
在另一种方法中,可用于本文聚酯多元醇的多元醇或多羟基醇可以为二元醇或三元醇以及它们的共混物,诸如乙二醇、丙二醇(PG)、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,2-丁二醇、1,5-戊二醇、1,4-戊二醇、2,4-戊二醇、2,3-二甲基三亚甲基二醇、3-甲基戊烷-1,5-二醇、3-甲基-4,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,6-己二醇、1,5-己二醇、1,4-己二醇、2,5-己二醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、新戊二醇(NPG)、羟基新戊酸新戊二醇酯(HPHP)、甘油、三羟甲基丙烷(TMP)、三羟甲基乙烷、双甘油、季戊四醇、二季戊四醇、山梨醇双-(羟甲基)-三环癸烷(TCD-二醇)等、以及它们的共混物。合适的多元醇还可包括聚己内酯多元醇,诸如聚己内酯三醇和四醇,并且当用于单体共混物中时,示例性单体共混物的己内酯含量可为约5重量%至约65重量%、约10重量%至约60重量%、约10重量%至约50重量%、约15重量%至约20重量%、或约45重量%至约55重量%。
在一个示例性方法中,聚酯多元醇中的一种可为支链聚酯多元醇,其包括单体共混物的反应产物,所述单体共混物具有(a)上述直链双官能二醇或酯二醇;(b)上文所述的环二醇;(c)如上所述的聚己内酯;和(d)上文所述的环二羧酸或酸酐。该反应产物可具有约80至约200,在其他方法中约85至约140,并且在其他方法中约80至约110的羟值。在其他示例性方法中,聚酯多元醇中的一种或多种可以为具有150至约300的羟值,在一些情况下具有120至约200的羟值,和/或在其他情况下具有约200至约300的羟值的直链或支链脂族或芳族聚酯多元醇。具体地讲,聚酯多元醇可以为具有约200至约300的羟值的支链芳族聚酯多元醇和/或具有约100至约200的羟值的支链饱和脂族聚酯多元醇。在一些方法中,合适的聚酯多元醇可为得自Stepan Company的Stepanpol聚酯。
聚酯多元醇可通过常规技术制备。在一种方法中,例如,通过在惰性气氛下向反应室中装入合适的单体并搅拌,同时逐渐升高温度(例如,从环境温度升至约200℃至约225℃),同时去除水,直到达到可用的酸值,该酸值可小于约5。单体共混物的酯化可通过缩合反应进行,其中去除水缩合。可使用一定量的适用于酯化反应的催化剂。示例性催化剂可包括用于聚酯合成的常规锡催化剂,诸如辛酸亚锡、油酸亚锡、二乙酸二丁基锡、丁基锡酸和二月桂酸二丁基锡等,以及它们的组合。可根据需要用有机溶剂(诸如但不限于甲基正戊基酮)调节所得聚酯聚合物树脂的粘度。
在某些情况下,共混物中的每种聚酯多元醇可具有约500至约10,000,在其他方法中约500至约5,000,并且在其他方法中约500至约3,000的重均分子量。在其他情况下,每种聚酯多元醇还可具有约-40℃至约30℃、约-40℃至约20℃、约-20℃至约15℃、或甚至约0℃至约10℃的低玻璃化转变温度(Tg)。
在其他方法中,聚酯组分的聚酯多元醇可为具有150至约300的羟值的直链或支链脂族或芳族聚酯多元醇中的一种或多种,诸如具有约120至约200的羟值的支链脂族聚酯多元醇和/或具有200至约300的羟值的芳族聚酯多元醇。
聚脲组分
在另一方面,本文的树脂或聚合物体系还包含聚脲组分,所述聚脲组分可为一种或多种聚酯-多元醇接枝的聚脲聚合物,所述聚酯-多元醇接枝的聚脲聚合物具有约20至约120,并且在其他方法中约40至约80,并且在其他方法中约60至约80的羟值。这些聚脲聚合物还可具有约600至约1,500,在其他方法中约600至约700,在其他方法中约800至约1,000,并且在其他方法中约1,000至约1,500的羟基当量。聚酯多元醇接枝的聚脲可以为含有至少一个碳二亚胺部分的化合物与酸官能聚合物(诸如聚酯、脂肪酸、聚醚等)的反应产物。在一些方法中,酸官能聚酯可通过使二烷醇羧酸与环状酯诸如己内酯反应而获得。不受理论的限制,据信所得聚酯-多元醇接枝的聚脲聚合物可为梳状聚合物,其具有聚脲主链与接枝的聚酯多元醇、脂肪酸或聚醚侧链。
在一种方法中,聚脲主链具有下式I的通式结构,其中重复脲部分具有R1接枝的侧链,该R1接枝的侧链包括聚酯多元醇、脂肪酸、聚醚、或它们的共混物的残基:
其中R0为C1至Cx的烷基基团;
其中R为烷基基团,并且R1为得自聚酯多元醇、脂肪酸或聚醚接枝的侧链的残基,该侧链衍生自缔合的酸官能树脂或聚合物。在一些方法中,聚脲聚合物的主链由含有至少一个反应性碳二亚胺基团,并且优选地一个或多个反应性碳二亚胺基团的聚合物形成。在一个实施方案中,可用的碳二亚胺包含多个重复的碳二亚胺基团并且可包含约4个或更多个基团,使得在式I中,整数x可为4或更大的整数,诸如4至10。
碳二亚胺与羧酸反应以形成酰基-脲基团。为了形成本文的聚脲聚合物,含碳二亚胺的化合物可与具有羧酸官能团的任何聚合物或树脂(例如,如本文所述的酸官能聚酯、脂肪酸和酸官能聚醚)反应。例如,上式I的侧链R1可包括使一链烷醇羧酸或二链烷醇羧酸与环状酯反应以形成聚酯多元醇残基或具有式II结构的R1部分而获得的聚酯残基:
其中每个R2独立地为C1至C8基团;每个R3独立地为氢、烷基基团或酯基团;R4为C1至C4烷基基团,并且在一些方法中为甲基基团;并且n可为任何整数,例如约1至约20的整数。在其他方法中,侧链R1还可包括聚醚,诸如具有下式III和/或式IV的结构的那些:
其中R5可为烷基基团;R6可为氢或C1至C4烷基基团;并且p可为整数,诸如5至60的整数。在其他方法中,侧链R1可为脂肪酸。侧链R1也可为上述部分的组合。
制备此类聚酯聚合物或树脂的方法包括使多元醇组分与酸和/或酸酐组分,任选地与催化剂一起反应,并且通常除去副产物水以便驱动反应完成。一般来讲,多元醇组分可具有至少约2的平均官能度。多元醇组分可包含单官能、双官能、三官能和更高官能的醇。在一个实施方案中,可使用二醇。在另一个实施方案中,当需要聚酯的一些支化时,可使用更高官能度的醇。此类醇的示例性示例包括但不限于亚烷基二醇和聚亚烷基二醇,诸如乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇和新戊二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、氢化双酚A、以及羟烷基化双酚、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、以及饱和和不饱和多元醇。代表性多元醇稀释剂包括二醇,诸如乙二醇、二丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、新戊二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-双(2-羟基乙氧基)环己烷、三亚甲基二醇、四亚甲基二醇、五亚甲基二醇、六亚甲基二醇、癸二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、降冰片二醇、1,4-苯二甲醇、1,4-苯二乙醇、2,4-二甲基-2-乙烯己烷-1,3-二醇、2-丁烯-1,4-二醇,以及多元醇,诸如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基己烷、三羟乙基丙烷、1,2,4-丁三醇、甘油、季戊四醇、二季戊四醇等,以及它们的组合。
酸和/或酸酐组分可包括平均具有至少两个羧酸基团的化合物和/或其酸酐。在一些实施方案中,可使用二羧酸或二羧酸的酸酐;然而,当需要聚酯的一些支化时,也可使用更高官能度的酸和酸酐。合适的多元羧酸或酸酐化合物包括但不限于具有约3至约20个碳原子的那些。合适的化合物的示例性示例包括但不限于邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、均苯四甲酸、琥珀酸、壬二酸、己二酸、1,4-环己烷二甲酸、十二烷-1,12-二羧酸、柠檬酸、偏苯三酸、它们的酸酐、以及它们的组合。
在本文的一个方法中,用于形成聚酯多元醇侧链的合适的酸官能聚酯可通过使二羧酸(诸如具有化学式(HOOC—R—COOH)的那些)与二醇反应以形成酸官能聚酯来制备,所述酸官能聚酯可为一元酸官能的或二元酸官能的。
在一种方法中,可使一摩尔当量的二元酸和二醇反应以形成一元酸官能聚酯。在另选的实施方案中,可使摩尔过量的二元酸反应以形成二元酸官能聚酯。在此类实施方案中,为了获得一元酸官能聚酯,可使二元酸官能聚酯与单官能醇(诸如己醇、环己醇、苄醇、硬脂醇、油醇、十一醇和乙二醇丁基醚)反应以将二元酸官能聚酯上的酸基团中的一者封端。形成酸官能聚酯的另一种方法是使二元酸与等摩尔量二醇反应,同时监测反应容器中产物的酸值。当产物具有期望的酸值时,反应可停止。在一个实施方案中,期望的酸值可指示高浓度的酸官能树脂。
在其他方法中,一元酸官能聚酯涉及由羟基官能酸引发的内酯或聚己内酯开环聚合。一般来讲,此类聚酯也将具有一个或多个末端羟基基团。在这些方法中,并且例如,酸官能聚酯及其侧链残基可包括衍生自环状酯的嵌段,诸如具有4至10个碳原子的内酯,其中六个碳原子的环状酯(诸如己内酯)是一个合适的示例。衍生自环状酯的这些嵌段包含部分-(O(CH2)xCO)y-,其中x可以为3至9(在其他方法中,为4至5,并且在其他方法中,为5)的整数,并且y可为至少3,并且在其他方法中,为3至20的整数。如果包含在本文的接枝侧链中,则环状酯(诸如己内酯)的量可以为约20重量%至约90重量%,在其他方法中,可为约30重量%至约80重量%,并且在另外的方法中,可以为约60重量%至约70重量%,这由每个嵌段中环状酯的至少三个或更多个重复单元提供。
在一些方法中,适用于由羟基官能酸引发的开环反应的环状酯可以为具有式V的结构的那些:
其中n为3至9的整数,并且在一些情况下,为4至5,并且每个R7独立地为氢、C1至C4烷基基团、C1至C4烷氧基基团和/或卤素基团。在一些方法中,环状酯可包括未取代的内酯,诸如ε-己内酯、L-丙交酯、DL-丙交酯、-戊内酯和/或e-内酯。在其他方法中,内酯可以是单烷基-、二烷基-和三烷基-内酯或ε-己内酯,诸如一甲基-、二甲基-、三甲基-、一乙基-、二乙基-、三乙基-、一丙基-、二丙基-、三丙基-、一异丙基-和一正丁基-己内酯等内酯和己内酯。在另外的方法中,内酯可以为一烷氧基-、二烷氧基-和三烷氧基-内酯或ε-己内酯,诸如一甲氧基-、二甲氧基-、三甲氧基-、一乙氧基-、二乙氧基-、三乙氧基、一正丙氧基-和一异丁基-ε-内酯或己内酯;氯-ε-己内酯;等等。
例如,由例如2-2'-双(羟甲基)丙酸(也称为二羟甲基丙酸或DMPA)引发的己内酯的开环聚合提供了制备适用于聚脲聚合物的接枝侧链的一元酸官能聚酯的有用方式。反应物的合适量可以为约70重量%至约95重量%的己内酯(或其他环状酯或衍生物)和约5%至约30%的酸。
另一种可用的反应是二羟甲基丁酸和己内酯之间的反应,以形成羧基改性的聚己内酯,具体地讲具有侧羧基官能团的聚己内酯聚酯二醇。其他羟基官能羧酸和内酯也可用于形成可用于制备颜料分散剂的酸官能聚酯。不受任何具体理论的束缚,据信最有用的己内酯改性程度是通过使用聚苯乙烯作为标准品的凝胶渗透色谱法(“GPC”)测得的超过约500,例如约1000至约6000的所得数均分子量。这些聚酯的使用具有在侧链上提供羟基基团以用于与三聚氰胺、异氰酸酯或酸酐交联剂的后续反应的优点。可商购获得的酸官能聚己内酯聚酯二醇的示例包括可购自Solvay的CAPA聚酯二醇和可购自GEO SpecialtyChemicals的DICAP聚酯二醇。使用2-乙基己醇作为引发醇和二月桂酸二丁基锡作为催化剂与环酸酐反应以形成末端酸基团的己内酯的聚酯也可用于本发明中。
在另一种方法中,酸官能聚己内酯聚酯二醇可通过使用一种或多种单官能酸R—COOH封端一个或两个羟基基团来改性。在一个可用的实施方案中,R可具有约4至约18个碳原子,例如约11至约12个碳原子。可用的单官能羧酸的示例包括月桂酸、辛酸、癸酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、反油酸(9-十八碳烯酸)、亚油酸、亚麻酸、硬脂炔酸、大豆脂肪酸或其他脂肪酸。这形成聚酯,诸如上式II中的那些,其中R3为得自上文提及的酸基团中的任一者的酯链(O═C—R)。在一个实施方案中,两摩尔此类单官能酸可与聚酯的羟基基团反应以形成单酸官能聚酯,其中两个羟基基团均由酯链封端。
酸官能环氧酯也可适用于本文的聚脲聚合物的接枝侧链。在一个实施方案中,可用的环氧酯可通过一摩尔单官能环氧树脂(诸如得自Hexion Specialty Chemicals,Inc的CARDURA E10)与一摩尔二酸的反应来形成。
在另一种方法中,脂肪酸及其衍生物,诸如一羟基脂肪酸或多羟基脂肪酸及其酯,可用于或形成侧链R1。例如,具有约10至约24个碳原子的脂肪酸,诸如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、反油酸(9-十八碳烯酸)、亚油酸、亚麻酸、硬脂炔酸或它们的共混物,例如大豆脂肪酸或其他脂肪酸、以及它们的组合,可用于与碳二亚胺基团反应以形成本文的聚酯多元醇接枝的聚脲聚合物。在其他方法中,具有10至24个碳原子的脂肪酸的衍生物也可用于本文的化合物中。示例包括但不限于上文所述的羟基取代的脂肪酸以及羟基-二十四碳烯酸、羟基-二十四烷酸、羟基-十八碳烯酸、羟基-癸烯酸、羟基-十八烷酸、羟基-二十碳烯酸、二羟基-十八烷酸、三羟基-十八烷酸等、它们的酯以及它们的组合,其也可用于与碳二亚胺基团反应以形成本文的聚酯多元醇接枝的聚合物。
在另一个实施方案中,合适的酸官能树脂可通过酸酐与一羟基官能聚醚或一氨基官能聚醚(诸如聚丙二醇、聚乙二醇及其共聚物的单醚,可购自Huntsman的单胺)的反应来制备。合适的酸酐包括但不限于琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和偏苯三甲酸酐等。此类反应产生能够与碳二亚胺基团反应的一元酸官能二醇。
为了形成聚脲聚合物,在存在溶剂的情况下,将所选的碳二亚胺化合物与酸官能树脂混合,并且可在室温下反应,或者可加热至约80℃至约120℃,例如约85℃至约90℃。可使用的典型溶剂包括但不限于酮,诸如甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮和丙酮;醇,诸如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇;酯,诸如乙酸乙酯和乙酸丁酯;二醇,诸如乙二醇和丙二醇;醚,诸如四氢呋喃、乙二醇单丁醚和丙二醇甲醚;以及混合的醚乙酸酯,诸如丙二醇甲醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯等。另外,也可使用芳族溶剂,诸如甲苯、二甲苯、石脑油、以及本文列出的各种溶剂的混合物。
碳二亚胺和酸官能聚合物可以约0.5:1至约5:1,例如约1:1、约1.5:1和约2:1的碳二亚胺与羧酸的摩尔比进行混合。在一种可用的方法中,聚脲聚合物的酸值为0至约50,例如0至约10。由GPC测得的颜料分散聚合物的数均分子量为至少约500至约50,000,例如约2,000至约20,000,还例如约3,000至约12,000,并且甚至还例如约3,000至约6,000。所得聚酯-多元醇接枝的聚脲的羟值数可以为约5至约120,例如约20至约80、约40至约80、约60至约80或约60至约70。
聚合物或树脂体系
在本公开的一个方面,上述树脂或聚合物体系特别适用于在一些方法中具有低光泽度值的溶剂型双组分组合物的聚合物组分。双组分组合物的第一组分可以为包括本文上述聚合物或树脂体系的特征中的任一者的聚合物组分。聚合物组分还可包括溶剂、颜料、增量剂、整平剂、以及该应用所期望的并且如果需要实现低光泽度值的其他添加剂。双组分组合物的第二组分可以为适用于使一种或多种聚酯多元醇与聚合物组分中包含的一种或多种聚脲聚合物交联的异氰酸酯官能材料。示例性固化组分更详细地描述于下文中。
在一种方法中,该聚合物或树脂体系(基于所述体系中可交联聚合物的总重量计)可包含约80重量%至约99重量%的常规羟基封端的聚酯共混物,所述羟基封端的聚酯共混物包含一种或多种常规聚酯多元醇(在其他方法中,约88重量%至约96重量%,并且在其他方法中,约88重量%至约92重量%)和约1重量%至约20重量%的聚酯-多元醇接枝的聚脲(在其他方法中,约4重量%至约12重量%,并且在其他方法中,约8重量%至约12重量%)。
在其他方法中,该聚合物或树脂体系可包含(i)约40重量%至约80重量%的具有200至约300的羟值的芳族聚酯多元醇,(ii)约5重量%至约30重量%的具有约120至约200的羟值的支链脂族聚酯多元醇,(iii)约5重量%至约30重量%的具有约80至约150的羟值的聚酯多元醇,所述聚酯多元醇得自直链二醇或酯二醇、环二醇、聚己内酯多元醇与环二羧酸或酸酐的反应,和(iv)约5重量%至约30重量%的具有约20至约120的羟值的聚酯-多元醇接枝的聚脲。在一些方法中,该组合物还可包含相对于聚酯聚合物(ii)和聚酯聚合物(iii)的量的总和约2倍至约4倍的聚酯聚合物(i)。在另外的方法中,本文的树脂或聚合物体系还可包括约70:30至约95:5的常规聚酯多元醇(即(i)、(ii)和(iii))与聚酯-多元醇接枝的聚脲(iv)的比率。
该树脂或聚合物体系尤其适用于双组分的溶剂型组合物,以在各种刚性和塑性基底上提供干燥薄膜,所述基底诸如但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)和ABS/PC共混物。当共混在被构造成实现非常低的光泽度(即,约5或更小、约2或更小或介于1.5至1.8之间的60°光泽度)的组合物中并以非常薄的干膜厚度(诸如约2密耳或更小、约1.2密耳或更小,并且尤其是约1密耳或更小)施加到此类刚性表面时,如按照GMW14125所测量的,本文所述的树脂或聚合物体系实现了线性磨损的合格结果(在10个线性磨损循环之后,85°光泽度变化不超过1.5个单位),按照GMW 14445(相对等级为2或更小)通过关于防晒剂和驱虫剂的耐化学品性测试,并且如按照GMW 14162所测量的,在1240kj/m2的氙气暴露后,使对聚碳酸酯的粘附性合格(暴露后0%胶带去除)。以下实施例提供了此类测试的更多细节。
双组分体系的固化剂
上述聚合物或树脂体系适于用于双组分溶剂型组合物中。除了聚合物或树脂组分之外,双组分体系还可包含适用于交联一种或多种聚酯多元醇和一种或多种聚酯-多元醇接枝的聚脲聚合物的异氰酸酯官能材料的第二组分。异氰酸酯官能材料可选自单官能异氰酸酯、双官能异氰酸酯、三官能异氰酸酯和多官能异氰酸酯。双官能异氰酸酯和三官能异氰酸酯以及更高官能异氰酸酯是特别有用的。代表性异氰酸酯将具有每分子两个或更多个异氰酸酯基团,并且可包括脂族化合物,诸如亚乙基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,2-亚丁基二异氰酸酯、2,3-亚丁基二异氰酸酯、1,3-亚丁基二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯和亚丁基二异氰酸酯;亚环烷基化合物,诸如3-异氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯和1,3-环戊烷二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯和1,2-环己烷二异氰酸酯;芳族化合物,诸如间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、4,4'-二苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯和1,4-萘二异氰酸酯;脂族-芳族化合物,诸如4,4'-苯二亚甲基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯或2,6-甲苯二异氰酸酯或它们的混合物、4,4'-甲苯胺二异氰酸酯和1,4-苯二甲基异氰酸酯;核取代的芳族化合物,诸如联茴香胺二异氰酸酯、4,4'-二苯醚二异氰酸酯和氯代二亚苯基二异氰酸酯;三异氰酸酯,诸如三苯甲烷-4,4',4"-三异氰酸酯、1,3,5-三异氰酸酯苯和2,4,6-三异氰酸酯甲苯;以及四异氰酸酯,诸如4,4'-二苯基-二甲基甲烷-2,2'-5,5'-四异氰酸酯;聚合的多异氰酸酯,诸如甲苯二异氰酸酯二聚体和三聚体,以及包含缩二脲、氨基甲酸酯和/或脲基甲酸酯键的其他各种多异氰酸酯。
用于组合物中的异氰酸酯官能材料的量将足以提供约0.8:1至约3:1的NCO:OH比率,其中OH表示树脂体系中的聚酯共混物和聚酯-多元醇接枝的聚脲的游离羟基与任何其他任选加入的反应性羟基官能树脂中的游离羟基组合的总量。在一些方法中,异氰酸酯官能材料可与包括上述聚合物体系和其他任选组分在内的组分分开包装。根据具体应用的需要,包含异氰酸酯官能材料的固化组分还可包含一种或多种溶剂、催化剂和非反应性(与异氰酸酯的非反应性)添加剂。
该组合物可包含一定量的一种或多种催化异氰酸酯羟基反应的催化剂。该催化剂可在组合物的聚合物组分中提供。可用的催化剂的示例可包括叔胺,诸如三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、二乙基乙醇胺、1-甲基-4-二甲基氨基乙基哌嗪、3-甲氧基-N-二甲基丙胺、N-二甲基-N-甲基异丙基丙二胺、N,N-二乙基-3-二乙基氨基丙胺、N,N-二甲基苄胺、二环己基甲胺、2,4,6-三二甲基氨基甲基苯酚、N,N-二甲基环己胺、三乙胺、三正丁胺、1,8-二氮杂-二氯[5,40]-十一碳烯-7N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基环己胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、1,4-二氮杂-二环-[2,2,2]-辛烷-N-甲基-N'-二甲基氨基乙基-哌嗪、双-(N,N-二乙基氨基乙基)-己二酸酯、N,N-二乙基苄胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N,N',N'-四甲基-1,3-丁二胺、1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑;锡化合物,诸如氯化亚锡、二-2-乙基己酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三甲基氢氧化锡、二甲基二氯化锡、二乙酸二丁基锡、二丁基氧化锡、乙酸三丁基锡、四甲基锡、二甲基二辛基锡、乙基己酸锡、月桂酸锡、马来酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡;其他金属有机物,诸如辛酸锌、丙酸苯汞、辛酸铅、环烷酸铅和环烷酸铜。
在一种方法中,催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。基于所述聚酯多元醇、聚酯多元醇接枝的聚脲加上多异氰酸酯的总重量计,催化剂的可用量将为约0.01%至5%。催化剂可全部或部分地与聚合物组分一起提供或全部或部分地与固化组分一起提供,或者可根据特定应用的需要部分地设置在聚合物组分和硬化剂组分两者内。
溶剂
在一些实施方案中,本文的组合物可包含一种或多种溶剂,诸如酮、酯、醇、乙二醇醚和乙二醇醚酯溶剂。可能有用的溶剂的示例性非限制性示例包括二甲苯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、丙酸正丁酯、石脑油、3-乙氧基丙酸乙酯、甲苯、甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲基丙基酮(MPK)、甲基正戊基酮(MAK)、丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)等、以及它们的共混物。如果使用,则可将此类溶剂引入本文的双组分组合物的聚合物组分、固化组分或两种组分中。可选择组合物中所用的溶剂的总量以提供具有用于施涂方法的合适粘度的涂层。
其他添加剂
聚合物组分和固化组分还可包含适用于期望的用途或应用的其他添加剂。如本文所用的添加剂是指可添加到本文组合物中以促进各种特性的一般类别的组分或其他原料。示例包括但不限于表面活性剂、消泡剂、杀生物剂、防霉剂、除藻剂、增稠剂、防沉降剂、pH缓冲剂、腐蚀抑制剂、干燥剂、防结皮剂、UV抑制剂、润湿剂、整平剂和其他惰性颜料(诸如二氧化钛、粘土、无定形且经表面处理的二氧化硅、碳酸钙等、以及它们的组合)、流平剂等,以及根据特定应用的需要的它们的各种组合。
微粉化粉末添加剂可用于本发明的涂料组合物中以在固化涂层中提供优异的耐刮擦性。此类添加剂的示例包括微粉化粉末,诸如聚甲基丙烯酸甲酯粉末和聚四氟乙烯(PTFE)粉末、两者的组合等。相对于所述涂料组合物的总量,微粉化粉末的量优选为1重量%至5重量%,并且微粉化粉末可具有30μm或更小的粒径。此类微粉化粉末的可商购获得的产品的示例在下表中提供。
在一个示例性实施方案中,双组分组合物的聚合物组分包含约10重量%至50重量%的羟基封端的聚酯共混物和约1重量%至15重量%的聚酯多元醇接枝的聚脲。在另一个实施方案中,双组分组合物的聚合物组分包含约15重量%至40重量%的羟基封端的聚酯共混物和约2重量%至10重量%的聚酯多元醇接枝的聚脲。在另一个实施方案中,双组分组合物的聚合物组分包含约20重量%至35重量%的羟基封端的聚酯共混物和约4重量%至8重量%的聚酯多元醇接枝的聚脲。组合物的剩余量包括(如果合适的话)颜料、整平剂、溶剂和其他典型的添加剂。第二组分可为具有如上所述的异氰酸酯官能材料的固化剂。
本文的树脂或聚合物体系特别适用于低光泽度组合物,诸如具有约5或更小、约2或更小或者介于1.5至1.8之间的60°光泽度的那些。因此,该组合物可根据需要包含有效量的颜料、整平剂或其他增量剂以实现低光泽度值。在一种方法中,该组合物可包含约5重量%至约25重量%的颜料、二氧化硅和其他整平剂。
实施例
以下实施例展示出本文的树脂或聚合物体系以及示例性双组分组合物诸如上文所述那些的制备。这些实施例旨在代表可制备的聚合物和组合物,并且不旨在将本公开的范围限于下文所公开的具体示例性实施例。除非另外指明,否则实施例以及本公开通篇中的所有百分比、比率和量均按重量计。除非另外指明,本文的所有测量均在23±1℃和50%的相对湿度下进行。
比较树脂对照例
用作对照物的聚酯多元醇树脂为可以商品名DesmophenTM1652(约100%固体,OH号53)从Covestro Corporation商购获得的无溶剂直链饱和聚酯多元醇树脂。
示例性树脂实施例1
向配备有搅拌器、冷凝器、热电偶和氮气入口的三升反应器中装入约1216克的Mw为约2000道尔顿的一元羧酸官能化聚己内酯二醇(得自GEO Specialty Chemicals的DICAP2020),并在氮气下加热至约90℃。然后,将约784克具有4.5个重复碳二亚胺单元的聚碳二亚胺(得自Angus的Zoldine XL-29SE)加入反应器。将反应混合物在约90℃下保持三小时后,加入约1890克二甲苯和约630克PMAc,并且排出溶液。反应溶液的固体含量为约35.5重量%,OH值为约41mg KOH/g固体,OH当量为约1368,Tg为约-54℃,密度为约8.10lb/gal,通过GPC分析的Mn为约4,821并且Mw为约16,262。
示例性树脂实施例2
向配备有搅拌器、冷凝器、热电偶和氮气入口的三升反应器中装入约914克的Mw为约1000道尔顿的一元羧酸官能化聚己内酯二醇(得自GEO Specialty Chemicals的DICAP1000),并在氮气下加热至约90℃。然后,将约1086克具有4.5个重复碳二亚胺单元的聚碳二亚胺(得自Angus的Zoldine XL-29SE)加入反应器。将反应混合物在约90℃下保持三小时后,排出溶液。反应溶液的固体含量为约72.8重量%,密度为约9.0lb/gal,OH值为约60mgKOH/g固体,OH当量为约935,Tg为约-47℃,通过GPC分析的Mn为约3,129并且Mw为约8,246。
示例性树脂实施例3
向配备有搅拌器、冷凝器、热电偶和氮气入口的三升反应器中装入约684克的Mw为约600的一元羧酸官能化聚己内酯二醇(得自GEO Specialty Chemicals的DICAP 600),并在氮气下加热至约90℃。然后,将约1316克具有4.5个重复碳二亚胺单元的聚碳二亚胺(得自Angus的Zoldine XL-29SE)加入反应器。将反应混合物在约90℃下保持三小时后,排出溶液。反应溶液的固体含量为约67.1重量%,密度为约8.9lb/gal,OH值为约80mg KOH/g固体,OH当量为约701,Tg为约-36℃,通过GPC分析的Mn为约2,460并且Mw为约5,845。
油漆对照例
通过将约377克OH值为约285的支链芳族聚酯多元醇、约76克OH值为约167的支链饱和脂族聚酯多元醇、约53克OH值为约53的直链饱和脂族聚酯多元醇(DesmophenTM1652)和约391克溶剂共混来制备树脂体系。共混后,将溶剂中的约85克二氧化硅共混到混合物中。然后,当将约27克OH值为约100的市售脂族聚酯多元醇与包括UV吸收剂、催化剂和溶剂在内的其他添加剂共混以形成双组分体系的聚合物组分时,将混合物研磨约10分钟。
油漆示例性实施例1
通过将约377克OH值为约285的支链芳族聚酯多元醇、约76克OH值为约167的支链饱和脂族聚酯多元醇、约149克示例性树脂实施例1(约36%固体)和约295克溶剂共混来制备树脂体系。共混后,将溶剂中的约85克二氧化硅共混到混合物中。然后,当将约27克OH值为约100的市售脂族聚酯多元醇与包括UV吸收剂、催化剂和溶剂在内的其他添加剂共混以形成双组分体系的聚合物组分时,将混合物研磨约10分钟。
油漆实施例2
通过将约377克OH值为约285的支链芳族聚酯多元醇、约76克OH值为约167的支链饱和脂族聚酯多元醇、约73克示例性树脂实施例2(约73%固体)和约371克溶剂共混来制备树脂体系。共混后,将溶剂中的约85克二氧化硅共混到混合物中。然后,当将约27克OH值为约100的市售脂族聚酯多元醇与包括UV吸收剂、催化剂和溶剂在内的其他添加剂共混以形成双组分体系的聚合物组分时,将混合物研磨约10分钟。
油漆实施例3
通过将约377克OH值为约285的支链芳族聚酯多元醇、约76克OH值为约167的支链饱和脂族聚酯多元醇、约79克示例性树脂实施例3(约67%固体)和约365克溶剂共混来制备树脂体系。共混后,将溶剂中的约86克二氧化硅共混到混合物中。然后,当将约27克OH值为约100的市售脂族聚酯多元醇与包括UV吸收剂、催化剂和溶剂在内的其他添加剂共混以形成双组分体系的聚合物组分时,将混合物研磨约10分钟。
结果
将油漆实施例1至3和油漆对照物中的每一者与异氰酸酯官能硬化剂以约1.2的NCO:OH比率共混,并且将每种共混物单独地施加到干膜厚度为1.0密耳的PC、ABS和PC/ABC基底。评价干燥膜的防晒剂和驱虫剂耐化学品性(GMW 14445—合格是等级为2或2以下)、线性磨损(GMW14125—合格是Δ85°光泽度小于1.5)以及在约1240kj/m2氙气暴露后对聚碳酸酯的粘附性。本发明的油漆对照例和油漆实施例1-3的结果在下表1中提供。
表1:性能评价
如上表1中所示,包含常规羟基封端的聚酯多元醇的油漆对照物在1240kJ/m2的氙气暴露之后不能通过粘附力测试,也不能通过防晒剂和驱虫剂测试。然而,聚脲多元醇在1240kJ/m2的氙气暴露之后提供优异的粘附性。当聚脲多元醇的OH值太低时,如在油漆实施例1中,线性磨损良好,但防晒剂和驱虫剂测试结果不佳。当聚脲多元醇的OH值太高时,如在油漆实施例3中,防晒剂和驱虫剂测试良好,但线性磨损不佳。当聚脲多元醇的OH值在最佳范围(50~70mg KOH/g固体)内时,油漆的这两种相反的性能合格,并且在氙气暴露之后提供优异的粘附性。
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所列举的精确值。相反,除非另外指明,否则诸如量纲旨在意指所列举的值和围绕该值的功能上等同的范围。所述的所有范围旨在意指该范围内的任何端点。例如,公开为“40mm”的量纲旨在意指“约40mm”。
如本文所用的,官能化的、官能度或官能团意指与另一基团或原子反应的较大分子或聚合物的基团或部分。例如,在二羰基官能化聚合物或低聚物的情况下,官能度为一意指单个二羰基部分,官能度为二意指两个二羰基部分,等等。
如本文所用,不需要、不具有大量的、不存在、或基本上不含、或不含一般意指本文的聚合物和/或涂料组合物具有小于约1重量%,在其他方法中,小于约0.5重量%,在其他方法中,小于约0.2重量%,并且在其他方法中,没有该具体组分。
玻璃化转变温度或Tg通常是指无定形聚合物从硬质玻璃态材料转变为较软橡胶态材料的温度区域。通常,这种转变是可逆的。Tg通过差示扫描量热法(DSC)和/或动态力学分析(DMA),诸如使用TA仪器Q200差示扫描量热仪等仪器来测量。优选地,Tg通过DSC测量。
如本文一般所用的光泽度是指在60度或85度下测量的光泽度强度,并且根据ASTMD323测定。
上文已描述了示例性实施方案。对于本领域的技术人员将显而易见的是,在不脱离本公开的一般范围的情况下,上述装置和方法可结合改变和修改。旨在包括本公开范围内的所有此类修改和更改。此外,就在具体实施方式或权利要求中使用术语“包括”来说,此类术语旨在以类似于术语“包含”在用作权利要求中的过渡词时被解释为“包含”的方式具有包括性。
应当注意,如本说明书和所附权利要求书中所用,单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物,除非明确且不含糊地限于一个指代物。因此,例如,提及“抗氧化剂”包括两种或更多种不同的抗氧化剂。如本文所用,术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的,使得列表中项目的表述并不排除可被替换或添加到所列项目的其他类似项目。
出于本说明书和所附权利要求的目的,除非另外指明,否则说明书和权利要求书中所用的表示数量、百分比或比例以及其他数值的所有数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此,除非有相反的说明,否则在以下说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可根据试图通过本公开获得的期望特性而变化。在最低程度上,并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求书的范围内,至少应该根据所报告的有效数位的数量并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
应当理解,本文所公开的每种组分、化合物、取代基或参数应解释为是对单独使用或与本文所公开的每种和每隔一种组分、化合物、取代基或参数中的一种或多种组合使用进行公开。
还应当理解,本文所公开的每个范围将被解释为对所公开范围内的具有相同有效位数的每个特定值的公开。因此,例如,1至4的范围将被解释为对值1、2、3和4以及此类值的任何范围的明确公开。
还应当理解,本文所公开的每个范围的每个下限应理解为结合本文对于相同的组分、化合物、取代基或参数所公开每个范围内的每个上限和每个范围内的每个具体值来公开。因此,本公开被解释为对通过将每个范围的每个下限与每个范围的每个上限或与每个范围内的每个特定值组合,或通过将每个范围的每个上限与每个范围内的每个特定值组合而得到的所有范围的公开。即,还应当理解,本文还讨论了宽范围内的端值之间的任何范围。因此,1至4的范围也意指1至3、1至2、2至4、2至3等的范围。
此外,说明书或实施例中公开的组分、化合物、取代基或参数的特定量/值应理解为对范围的下限或上限的公开,并且因此可与该申请的其他位置所公开的相同组分、化合物、取代基或参数的范围的任何其他下限或上限或者具体量或值组合以形成组分、化合物、取代基或参数的范围。
虽然已经描述了具体实施方案,但是申请人或本领域其他技术人员可想到目前无法预见或目前可能无法预见的替代形式、修改形式、变型形式、改进形式和基本等同形式。因此,所提交的以及可进行修改的所附权利要求书旨在涵盖所有此类替代形式、修改形式、变型形式、改进形式和基本等同形式。

Claims (15)

1.一种用于薄涂层的耐用聚合物组合物,所述耐用聚合物组合物包含聚酯组分和聚脲组分,所述聚酯组分含有具有50至300mg KOH/g固体的羟值的一种或多种聚酯多元醇,所述聚脲组分含有具有20至100mg KOH/g固体的羟值的聚酯-多元醇接枝的聚脲。
2.根据权利要求1所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述聚酯多元醇中的一种为直链二醇或酯二醇、环二醇、聚己内酯多元醇与环二羧酸或酸酐的反应产物。
3.根据权利要求2所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述反应产物具有80至150mg KOH/g固体的羟值。
4.根据权利要求1所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述聚酯多元醇中的一种为具有150至300mg KOH/g固体的羟值的直链或支链脂族或芳族聚酯多元醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述聚酯组分包括(i)直链二醇或酯二醇、环二醇、聚己内酯多元醇与环二羧酸或酸酐的反应产物,所述反应产物具有80至150mg KOH/g固体的羟值;(ii)具有120至200mg KOH/g固体的羟值的支链脂族聚酯多元醇;和(iii)具有200至300mg KOH/g固体的羟值的芳族聚酯多元醇。
6.根据权利要求5所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述组合物包含5重量%至30重量%的聚酯聚合物(i)、5重量%至30重量%的聚酯多元醇(ii)以及40重量%至80重量%的聚酯多元醇(iii)。
7.根据权利要求5所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述组合物包含与聚酯聚合物(i)和聚酯聚合物(ii)的量的总和相比,2倍至4倍量的聚酯聚合物(iii)。
8.根据权利要求1所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述聚酯多元醇接枝的聚脲是二羟甲基丙酸引发的聚己内酯与含有至少一个碳二亚胺部分的聚合物的反应产物,所述聚酯-多元醇接枝的聚脲具有50至70mg KOH/g固体的羟值。
9.根据权利要求8所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述含有至少一个碳二亚胺部分的聚合物包含平均4至10个碳二亚胺部分。
10.根据权利要求1所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述耐用聚合物组合物包含1重量%至30重量%的所述聚酯-多元醇接枝的聚脲。
11.根据权利要求1所述的用于薄涂层的耐用聚合物组合物,其中所述聚酯组分与所述聚脲组分的重量比为70:30至95:5。
12.一种适用于提供具有低涂层重量的耐用、低光泽度涂层的溶剂型涂料组合物,所述溶剂型涂料组合物包含:
根据权利要求1至11中任一项所述的耐用聚合物组合物;
适用于交联所述聚合物体系的异氰酸酯官能组分;和
足以形成1.5至1.8的60°光泽度的惰性颜料。
13.根据权利要求12所述的溶剂型涂料组合物,其中所得固化涂层具有2密耳或更小的干膜厚度。
14.根据权利要求12所述的溶剂型涂料组合物,所述溶剂型涂料组合物还包含微粉化粉末颗粒。
15.根据权利要求12所述的溶剂型涂料组合物,所述溶剂型涂料组合物当干燥成厚度为1密耳或更小的膜时,在10次磨损循环后表现出1.5单位或更小的85°光泽度变化,在暴露于防晒剂和驱虫剂后表现出2或更小的耐化学品性等级,并且在暴露于1240KJ氙气和十字划痕磨损后表现出0%的胶带去除。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1754914A (zh) * 2004-09-28 2006-04-05 拜耳(中国)有限公司 聚氨酯复合材料、其制备方法和用途
CN101903481A (zh) * 2007-12-21 2010-12-01 巴斯夫欧洲公司 具有改进性能的涂料组合物
WO2011061241A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Nuplex Resins B.V. Amino and hydroxyl functional compounds
WO2017165213A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Eastman Chemical Company Curable polyester polyols and their use in thermosetting soft feel coating formulations

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10255250A1 (de) * 2002-11-26 2004-06-03 Degussa Ag Polyester-Pulverlacke für Beschichtungen mit mattem Erscheinungsbild
US7736745B2 (en) * 2004-05-24 2010-06-15 Hontek Corporation Abrasion resistant coatings
DE102009060552A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Bayer MaterialScience AG, 51373 Polyurethan-Bindemittel
CN109666178A (zh) * 2017-10-17 2019-04-23 翁秋梅 一种杂化动态聚合物组合物及其应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1754914A (zh) * 2004-09-28 2006-04-05 拜耳(中国)有限公司 聚氨酯复合材料、其制备方法和用途
WO2006034640A1 (fr) * 2004-09-28 2006-04-06 Bayer Materialscience Ag Composite de polyurethanne, sa preparation et son utilisation
CN101903481A (zh) * 2007-12-21 2010-12-01 巴斯夫欧洲公司 具有改进性能的涂料组合物
WO2011061241A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Nuplex Resins B.V. Amino and hydroxyl functional compounds
WO2017165213A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Eastman Chemical Company Curable polyester polyols and their use in thermosetting soft feel coating formulations

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