CN118103419A - 水性涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

水性涂料组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水性涂料组合物含有：(a)基于该水性涂料组合物的重量，50重量％至90重量％的成膜聚合物；(b)基于该成膜聚合物的重量，4重量％至90重量％的低聚物，该低聚物具有小于15,000g/mol的重均分子量；其中基于该低聚物的重量，该低聚物包含1重量％至20重量％的酸单体、它的盐或它们的混合物的结构单元；0重量％至20重量％的单烯键式不饱和官能单体的结构单元，该单烯键式不饱和官能单体带有选自酰胺、羰基、脲基、硅烷、羟基或氨基基团或它们的组合的官能团中的至少一种官能团；30重量％至99重量％的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；和0重量％至30重量％的疏水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；以及(c)基于该水性涂料组合物的重量，4重量％至15重量％的特定有机硅聚醚共聚物。

Description

水性涂料组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性涂料组合物和其制备方法。
背景技术
水性或水基涂料组合物广泛用于工业和建筑应用中，因为与溶剂型涂层相比，它们会产生零或更少挥发性有机化合物(VOC)。然而，由于本领域称为“起毛刺”的现象，水基涂层在木材涂饰工业中的接受度有限。木材表面上的木纤维吸收水并在施涂水基涂料组合物时膨胀。此后，木纤维在它们干燥时会收缩，从而导致成品木材表面出现皱纹和/或粗糙。此问题由于木材表面的一个区域中的纤维可具有与其它区域不同的溶胀特性而加剧，从而导致任何给定的成品表面上不同程度的表面粗糙。松散的木纤维吸水后也可向上突出。当水从木纤维中蒸发时保持其直立位置，打磨无法完全去除所起的毛刺。与单组分水基涂料组合物相比，双组分水基聚氨酯涂料组合物可用于改善抗起毛刺性能，但该双组分水基聚氨酯涂料组合物具有更短的适用期和更复杂的处理问题。此外，打磨性是如底漆等一些涂层应用满足工业要求的另一个基本特性。
因此，仍然需要提供一种单组分水性涂料组合物，该单组分水性涂料组合物能够抑制木材和由其制成的制品涂层的起毛刺，具有抗起毛刺性能和适用于底漆应用的良好的打磨性。
发明内容
本发明提供一种水性涂料组合物，该水性涂料组合物是特定低聚物和特定有机硅聚醚共聚物与成膜聚合物的新组合。本发明的水性涂料组合物可提供具有抗起毛刺性能的涂层，如通过4或更高的抗起毛刺水平和具有3或更大等级的良好打磨性所指示的。这些特性可以根据以下实施例部分中所述的测试方法测量。
在第一方面，本发明是一种水性涂料组合物，其包括：
(a)基于该水性涂料组合物的重量，50重量％至90重量％的成膜聚合物；
(b)基于该成膜聚合物的重量，4重量％至90重量％的低聚物，该低聚物具有小于15,000g/mol的重均分子量，
其中基于所述低聚物的重量，所述低聚物包含：
1重量％至20重量％的酸单体、它的盐或它们的混合物的结构单元；
0重量％至20重量％的单烯键式不饱和官能单体的结构单元，该单烯键式不饱和官能单体带有选自酰胺、羰基、脲基、硅烷、羟基或氨基基团或它们的组合的官能团中的至少一种官能团；
30重量％至99重量％的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；以及
0重量％至30重量％的疏水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；以及
(c)基于该水性涂料组合物的重量，4重量％至15重量％的具有式(I)的结构的有机硅聚醚共聚物：
R'-(CH3)2SiO-[(CH3)2SiO)]x-[(CH3)RSiO]y-[(CH3)2SiO)]Z-Si(CH3)2-R'(I)
其中下标x、y和z的值使得x+y+z<24；R是-(CH2)a-(EO)b-(PO)c-(BO)d-OR1，其中R1是H、-CH3或CH3CO-；R'是-(CH2)e(EO)f(PO)g-OH、-CH3或-CH2CH3，下标a为1至30，下标b为1至30，下标c为0至30，下标d为0至30，下标e为0至30，下标f为0至30；EO为-(CH2CH2-O)-，并且下标g为0至30；PO为-(CHR2-CHR3-O)-，其中R2和R3各自独立地为氢或-CH3，条件是R2和R3一起含有1个碳原子；并且BO是-(CHR4-CHR5-O)，其中R4和R5各自独立地为氢、-CH3或-CH2CH3，条件是R4和R5一起含有2个碳原子。
在第二方面，本发明是一种用于制备第一方面的水性涂料组合物的方法。该方法包括：将成膜聚合物、低聚物和有机硅聚醚共聚物混合。
具体实施方式
当未用测试方法编号表示日期时，测试方法是指截至本文档的优先权日的最新测试方法。对测试方法的引用包括对测试协会和测试方法编号两者的引用。以下测试方法缩写和标识适用于本文：ASTM是指ASTM国际协会方法。
由产品的商品名标识的产品是指在本文档的优先权日可以那些商品名获得的组合物。“和/或”意指“和，或作为替代形式”。除非另外指明，否则所有范围均包括端点。
本文中的“水性”组合物或分散体意指分散或溶解在水性介质中的聚合物或颗粒。本文中的“水性介质”是指水和按介质的重量计的0重量％至30重量％的水混溶性化合物，例如，醇、二醇、二醇醚、二醇酯或它们的混合物。
命名单体的“结构单元”(也被称为“聚合单元”)是指聚合后单体的残余物，即，聚合单体或呈聚合形式的单体。例如，甲基丙烯酸甲酯的结构单元如下所示：
其中虚线表示结构单元与聚合物主链的连接点。
通过标准1H、13C和29Si核磁共振(NMR)分析来测定有机硅聚醚共聚物的化学结构。
本文中的“丙烯酸聚合物”或“聚丙烯酸”是指丙烯酸单体的均聚物或丙烯酸单体与不同的丙烯酸单体或如苯乙烯和乙酸乙烯酯等其它单体的共聚物。如本文所使用的，“丙烯酸单体”包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸(甲基)烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈以及其改性形式，如丙烯酸(甲基)羟烷基酯。在整个本文件中，单词片段“(甲基)丙烯酰基”是指“甲基丙烯酰基”和“丙烯酰基”两者。例如，(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和丙烯酸两者，并且(甲基)丙烯酸甲酯是指甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯两者。
本文中的“非离子单体”是指在pH＝1-14之间不带有离子电荷的单体。
对于任何分子，术语“计算的汉施参数”是指表示聚合物疏水性指数的参数，其中较高的值指示更大的疏水性，如根据Kowwin方法论所计算的。用于此的的工具可在https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/epi-suitetm-estimation-program-interface下载。Kowwin方法论使用校正的“片段常数”方法论来预测Hansch参数，表示为log P。对于任何分子，将分子结构分成各自具有一个系数的片段，并且将结构中的所有系数值一起求和以产生分子的log P估计值。片段可以为原子，但如果基团给出可再现的系数，那么可为更大的官能团(例如，C＝O)。通过可靠测量的log P值的多元回归导出用于每个单独片段的系数(KOWWIN的“还原论”片段常数方法论)，其中通过将片段在水和给定的疏水有机溶剂的混合物中测试来测量log P。在校正的片段常数方法论中，通过校正因子来调节基团的系数，以考虑基团的测量的log P系数值与将通过合计单个基团中所有原子的估计的log P系数得到的相同基团的log P之间的任何差异。KOWWIN计算工具和估计方法论是在Syracuse Research Corporation处开发的。一些常用单体的Hansch值如下：0.99(甲基丙烯酸)、0.44(丙烯酸)、1.28(甲基丙烯酸甲酯)、2.20(丙烯酸丁酯)、-0.05(双丙酮丙烯酰胺)、4.64(丙烯酸2-乙基己酯)、2.89(苯乙烯)、0.22(甲基丙烯酸磷酸乙酯)、2.75(甲基丙烯酸丁酯)、0.24(甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯)、0.73(丙烯酸甲酯)和6.68(甲基丙烯酸月桂酯)。
本发明的水性涂料组合物包含一种或多种低聚物。低聚物可包含一种或多种酸单体、它们的盐或它们的混合物的结构单元。合适的酸单体和其盐可包括例如羧酸单体、磺酸单体、含磷酸单体、它们的盐或它们的混合物。羧酸单体可以是α,β-烯键式不饱和羧酸、带有酸形成基团的单体，该酸形成基团生成或随后转化为此类酸基团(如酸酐、(甲基)丙烯酸酐或马来酸酐)；或者它们的混合物。羧酸单体的特定示例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、丙烯酸2-羧乙酯或它们的混合物。合适的含磷酸单体和其盐的示例包括(甲基)丙烯酸磷烷基酯，如(甲基)丙烯酸磷乙基酯、(甲基)丙烯酸磷丙基酯、(甲基)丙烯酸磷丁基酯、它们的盐和它们的混合物；CH2＝C(Rp1)-C(O)-O-(Rp2O)q-P(O)(OH)2，其中Rp1＝H或CH3，Rp2＝亚烷基，诸如亚乙基基团、亚丙基基团、亚丁基基团或它们的组合；并且q＝1-20，如SIPOMER PAM-100、SIPOMER PAM-200、SIPOMER PAM-300、SIPOMER PAM-600及SIPOMER PAM-4000，均可获自索尔维(Solvay)；(甲基)丙烯酸磷烷氧基酯，如磷乙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷丙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、它们的盐和它们的混合物。优选的含磷的酸单体和其盐选自由以下组成的组：(甲基)丙烯酸磷酸乙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丁酯、烯丙基醚磷酸酯、它们的盐或它们的混合物；更优选地，甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)。磺酸单体和其盐可包括乙烯基磺酸钠(SVS)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和丙烯酰胺基-甲基-丙烷磺酸钠(AMPS)或它们的混合物。基于低聚物的重量，低聚物可以包括以下浓度的酸单体、它的盐或它们的混合物的结构单元：1重量％或更大并且可以为2重量％或更大、3重量％或更大、4重量％或更大、5重量％或更大、6重量％或更大、7重量％或更大、8重量％或更大、9重量％或更大或甚至10重量％或更大，而同时通常为20重量％或更小并且可以为18重量％或更小、17重量％或更小、16重量％或更小、15重量％或更小、14重量％或更小、12重量％或更小、10重量％或更小或甚至5重量％或更小。
可用于本发明的低聚物还可包含或不含一种或多种单烯键式不饱和官能单体的结构单元，该一种或多种单烯键式不饱和官能单体带有选自酰胺、羰基、脲基、硅烷、羟基或氨基基团或它们的组合的官能团中的至少一种官能团。合适的单烯键式不饱和官能单体可包括例如氨基官能单体，如甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯；带有含羰基基团的单体，包括乙酰乙酸酯官能团单体，如甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、乙酰乙酸烯丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丁酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丁酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰胺基乙酯和丙烯酸乙酰乙酰胺基乙酯；双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和双丙酮甲基丙烯酰胺；带有酰胺官能团的单体，如丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺；乙烯基三烷氧基硅烷，如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷乙烯基甲基二乙氧基硅烷或(甲基)丙烯酰氧基烷基三烷氧基硅烷，如(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷和(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；羟基官能化(甲基)丙烯酸烷基酯，如2-(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯；或者它们的混合物。期望地，单烯键式不饱和官能单体选自双丙酮丙烯酰胺或甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。基于低聚物的重量，低聚物可以包括以下浓度的单烯键式不饱和官能单体的结构单元：零或更大并且可以为0.1重量％或更大、0.5重量％或更大、1重量％或更大、1.5重量％或更大、2重量％或更大、2.5重量％或更大、3重量％或更大或甚至3.5重量％或更大，而同时通常为20重量％或更小并且可以为18重量％或更小、16重量％或更小、15重量％或更小、14重量％或更小、12重量％或更小、10重量％或更小、8重量％或更小、5重量％或更小、4重量％或更小或甚至3.5重量％或更小。
可用于本发明的低聚物可包含一种或多种除了上文所描述的单烯键式不饱和官能单体以外的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。
“亲水性”单体是指具有计算的汉施参数小于2.2(<2.2)的单体。
亲水性单烯键式不饱和非离子单体可包括(甲基)丙烯酸的C1-C3-烷基酯，并且优选地(甲基)丙烯酸的C1-C2-烷基酯。合适的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的实例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯或它们的混合物；并且优选地，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或它们的混合物。基于低聚物的重量，低聚物可以包括以下浓度的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元：30重量％或更大并且可以为35重量％或更大、40重量％或更大、45重量％或更大、50重量％或更大、55重量％或更大、60重量％或更大、65重量％或更大、66.5重量％或更大或甚至70重量％或更大，而同时通常为99重量％或更小并且可以为98重量％或更小、95重量％或更小、93重量％或更小、92重量％或更小、90重量％或更小、88重量％或更小或甚至86.5％重量％或更小。
可用于本发明的低聚物可包含或不含一种或多种除了上文所描述的单烯键式不饱和官能单体以外的疏水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。“疏水单体”是指所计算的Hansch参数≥2.2的单体。疏水性单烯键式不饱和非离子单体可包括乙烯基芳香族单体如苯乙烯和经取代的苯乙烯、(甲基)丙烯酸的C4-C20烷基酯如(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯或它们的混合物。基于低聚物的重量，低聚物可以包括以下浓度的疏水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元：零或更大并且可以为1重量％或更大、5重量％或更大、10重量％或更大、15重量％或更大或甚至20重量％或更大，而同时通常为30重量％或更小，并且可以为28重量％或更小、25重量％或更小、22重量％或更小、20重量％或更小、18重量％或更小、15重量％或更小、12重量％或更小、10重量％或更小、8重量％或更小、5重量％或更小、2重量％或更小或甚至1重量％或更小。
基于低聚物的重量，可用于本发明的低聚物可包含7重量％至15重量％的酸单体、它的盐或它们的混合物的结构单元；60重量％至92重量％的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；1重量％至5重量％的单烯键式不饱和官能单体诸如二丙酮丙烯酰胺或甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的结构单元；以及0重量％至20重量％的疏水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。
可用于本发明的低聚物可具有小于15,000克每摩尔(g/mol)的重均分子量(Mw)，并且可为14,500g/mol或更小、14,000g/mol或更小、13,500g/mol或更小、13,000g/mol或更小、12,500g/mol或更小、12,000g/mol或更小、11,500g/mol或更小或甚至11,000g/mol或更小，而同时通常为2,000g/mol或更大，并且可以为2,500g/mol或更大、3,000g/mol或更大、3,500g/mol或更大、4,000g/mol或更大、4,500g/mol或更大、5,000g/mol或更大、5,500g/mol或更大、6,000g/mol或更大、6,500g/mol或更大、7,000g/mol或更大、7,500g/mol或更大、8,000g/mol或更大或甚至8,500g/mol或更大，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)分析使用聚苯乙烯标准物所测定(以下在GPC分析下提供进一步细节)。根据其分子量，低聚物可以是水溶液或水分散体的形式。
基于下文所描述的成膜聚合物的重量，本发明的水性涂料组合物中低聚物的存在浓度可以是4.0重量％或更大，并且可以为4.5重量％或更大、5重量％或更大、6重量％或更大、7重量％或更大、8重量％或更大、9重量％或更大、10重量％或更大、12重量％或更大、15重量％或更大、18重量％或更大或甚至20重量％或更大，而同时浓度通常是90重量％或更小，并且可以为85重量％或更小、80重量％或更小、75重量％或更小、70重量％或更小、65重量％或更小、60重量％或更小、55重量％或更小、50重量％或更小、45重量％或更小、40重量％或更小、35重量％或更小、30重量％或更小、25重量％或更小、20重量％或更小或甚至15重量％或更小。本文中的重量百分比是指相对于成膜聚合物的干重的低聚物的干重。
用于制备可用于本发明的低聚物的方法可以通过上文所描述的单体的自由基聚合(如悬浮液聚合、溶液聚合或乳液聚合)来进行。乳液聚合为优选的方法。相对于低聚物的重量，低聚物的结构单元的总重量浓度等于100％。相对于单体的总重量，用于制备低聚物的单体的总重量浓度等于100％。用于制备低聚物的单体的混合物可以纯净地或作为水中的乳液形式添加；或者在制备低聚物和其组合的反应时间段内以一种或多种添加形式或连续、线性或非线性地添加。适用于乳液聚合方法的温度可为低于100℃，在30至95℃范围内或在50至90℃范围内。可以利用使用上文所描述的单体的多级自由基聚合，其至少两个级按顺序形成，并且通常导致形成包括至少两种聚合物组合物的多级聚合物。
在用于制备低聚物的聚合过程中，可以使用自由基引发剂。聚合过程可为热引发或氧化还原引发的乳液聚合。合适的自由基引发剂的示例包括过氧化氢、叔丁基过氧化氢、氢过氧化枯烯、铵和/或碱金属过硫酸盐、过硼酸钠、过磷酸和其盐；高锰酸钾和过氧二硫酸的铵或碱金属盐。按单体的总重量计，自由基引发剂通常可以0.01重量％至3.0重量％的含量使用。在聚合方法中，可使用包含上述引发剂和合适的还原剂的氧化还原体系。合适的还原剂的示例包括甲醛次硫酸氢钠、抗坏血酸、异抗坏血酸、含硫的酸的碱金属盐和铵盐，如亚硫酸钠、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、次硫酸盐、硫化物、氢硫化物或连二亚硫酸盐，甲亚磺酸(formadinesulfinic acid)、丙酮亚硫酸氢盐、乙醇酸、羟基甲磺酸、乙醛酸水合物、乳酸、甘油酸、苹果酸、酒石酸和前述酸的盐。铁、铜、锰、银、铂、钒、镍、铬、钯或钴的金属盐可用于催化氧化还原反应。可任选地使用金属螯合剂。
在用于制备低聚物的聚合过程中，可以使用表面活性剂。可在单体聚合之前或期间或其组合添加表面活性剂。表面活性剂的一部分也可在聚合后加入。这些表面活性剂可包括阴离子和/或非离子乳化剂。合适的表面活性剂的示例包括烷基、芳基或烷基芳基硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐的碱金属或铵盐；烷基磺酸；磺基琥珀酸盐；脂肪酸；烯键式不饱和表面活性剂单体；和乙氧基化醇或酚。在一些优选的实施方案中，使用了烷基、芳基或烷基芳基硫酸盐表面活性剂的碱金属或铵盐。基于用于制备低聚物的总单体的重量，所使用的表面活性剂的浓度通常为0.1重量％至6重量％或0.3重量％至1.5重量％。
在用于制备低聚物的聚合过程中，可使用训练转移剂。合适的链转移剂的示例包括3-巯基丙酸、十二烷基硫醇、3-巯基丙酸甲酯、3-巯基丙酸丁酯、苯硫醇、壬二酸烷基硫醇或它们的混合物。链转移剂可以有效量使用以控制低聚物的分子量，例如浓度为基于用于制备低聚物的单体的总重量大于1.2重量％，并且可以为1.3重量％或更大、1.4重量％或更大、1.5重量％或更大、1.6重量％或更大、1.7重量％或更大、1.8重量％或更大或甚至1.9重量％或更大，而同时通常为10重量％或更小、9重量％或更小、8重量％或更小、7重量％或更小、6重量％或更小、5重量％或更小或甚至4重量％或更小。
在完成低聚物聚合之后，所获得的低聚物可通过中和控制到至少6的pH值，例如6至11或7至10。中和可以通过加入一种或多种可以导致低聚物的离子或潜在离子基团的部分或完全中和的碱来进行。合适的碱的示例包括氨；碱金属或碱土金属化合物，如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化锌、氧化镁、碳酸钠；伯胺、仲胺和叔胺，诸如三乙胺、乙胺、丙胺、单异丙胺、单丁胺、己胺、乙醇胺、二乙胺、二甲胺、二-正丙胺、三丁胺、三乙醇胺、二甲氧基乙基胺、2-乙氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、二甲基乙醇胺、二异丙醇胺、吗啉、乙二胺、2-二乙基氨基乙胺、2,3-二氨基丙烷、1,2-丙二胺、新戊二胺、二甲基氨基丙胺、己二胺、4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺、聚乙烯亚胺或聚乙烯胺；氢氧化铝；或者它们的混合物。
本发明的水性涂料组合物还包含一种或多种成膜聚合物(也称为“粘结剂”)，通常呈乳液或水性分散体的形式。本文中的“成膜聚合物”是指重均分子量高于上文所描述的低聚物的聚合物。可用于本发明的成膜聚合物可具有以下的重均分子量(Mw)：30,000g/mol或更大，并且可以为40,000g/mol或更大、50,000g/mol或更大、60,000g/mol或更大、70,000g/mol或更大、80,000g/mol或更大、90,000g/mol或更大、100,000g/mol或更大、120,000g/mol或更大、150,000g/mol或更大、180,000g/mol或更大或甚至200,000g/mol或更大，如通过GPC分析使用聚苯乙烯标准物所测定(以下在GPC分析下提供进一步细节)。成膜聚合物的水性分散体可具有在0℃至70℃、10℃至60℃或20℃至55℃范围内的最低成膜温度(MFFT)，如根据ASTM D 2354-10(2018)测定的。成膜聚合物颗粒可具有30纳米(nm)至500nm、70nm至300nm或70nm至250nm的平均粒度。成膜聚合物的粒度可通过Brookhaven BI-90Plus粒度分析仪测定。
本发明的水性涂料组合物中的成膜聚合物可选自丙烯酸聚合物，包括例如丙烯酸均聚物、丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸-乙酸乙烯酯共聚物或它们的混合物。丙烯酸聚合物，通常是乳液聚合物，可包含一种或多种单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。合适的单烯键式不饱和非离子单体可包括上文低聚物部分中描述的那些亲水性和疏水性单烯键式不饱和非离子单体。基于丙烯酸聚合物的重量，丙烯酸聚合物可包含75重量％至90重量％或80重量％至85重量％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。丙烯酸聚合物可包含或不含一种或多种酸单体、其盐或其混合物的结构单元。本文合适的酸单体和其盐可包括上文低聚物部分中描述的那些。基于丙烯酸聚合物的重量，丙烯酸聚合物可包含0重量％至15重量％的酸单体、其盐或其混合物的结构单元，例如0.1重量％至10重量％、0.5重量％至8重量％、1重量％至6重量％、1.5重量％至5重量％或2重量％至4重量％。丙烯酸聚合物可包含或不含一种或多种多烯键式不饱和单体的结构单元，该多烯键式不饱和单体包括二官能、三官能、四官能，或更高多官能烯键式不饱和单体。合适的多烯键式不饱和单体的示例包括丁二烯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯或它们的混合物。基于丙烯酸聚合物的重量，丙烯酸聚合物可包含0重量％至5重量％、0.1重量％至3重量％或0.5重量％至1.5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元。可用于本发明的丙烯酸聚合物的Tg可大于30℃，并且可以为32℃或更大、35℃或更大、38℃或更大或甚至40℃或更大，而同时通常为70℃或更小，并且可以为65℃或更小、60℃或更小、55℃或更小、50℃或更小或甚至45℃或更小。Tg可通过差示扫描量热法(DSC)测量(下文在DSC下提供进一步细节)。
基于水性涂料组合物的重量，本发明的水性涂料组合物可以包括以下浓度的成膜聚合物：50重量％或更大、55重量％或更大、60重量％或更大、65重量％或更大或甚至70重量％或更大，而同时通常为90重量％或更小、85重量％或更小、80重量％或更小、75重量％或更小、70重量％或更小、65重量％或更小或甚至55重量％或更小。
本发明的水性涂料组合物包含一种或多种具有式(I)的结构的有机硅聚醚共聚物：
R'-(CH3)2SiO-[(CH3)2SiO)]x-[(CH3)RSiO]y-[(CH3)2SiO)]Z-Si(CH3)2-R' (I)其中下标x、y和z的值使得x+y+z<24；R是-(CH2)a-(EO)b-(PO)c-(BO)d-OR1，其中R1是H、-CH3或CH3CO-；R'是-(CH2)e(EO)f(PO)g-OH、-CH3或-CH2CH3；下标a是1至30，下标b是1至30，下标c是0至30，下标d是0至30，下标e是0至30，下标f是0至30，并且下标g是0至30；EO(也作为“环氧乙烷”)是-(CH2CH2-O)-；PO(也作为“环氧丙烷基团”)是-(CHR2-CHR3-O)-，其中R2和R3各自独立地是氢或-CH3，条件是R2和R3一起含有1个碳原子；并且BO是-(CHR4-CHR5-O)，其中R4和R5各自独立地为氢、-CH3或-CH2CH3，条件是R4和R5一起含有2个碳原子。
x+y+z的值可以是23或更小、22或更小、20或更小、21或更小、19或更小、18或更小、16或更小、15或更小、14或更小、13或更小或甚至12或更小，而同时通常是1或更大、2或更大、3或更大、5或更大、7或更大、9或更大、12或更大、13或更大或甚至15或更大。期望地，x+y+z的值在1至15的范围内。下标x可以在0至23的范围内，下标y可为1至23，并且下标z可为0至21。例如，下标x的值可以为0或更大、1或更大、2或更大、3或更大、4或更大、5或更大、6或更大、7或更大、8或更大或甚至9或更大，而同时通常为23或更小、20或更小、18或更小、15或更小、13或更小、12或更小、10或更小或甚至9或更小。下标y可以为1或更大、2或更大、3或更大或甚至4或更大，而同时通常为23或更小，并且可以为20或更小、15或更小、10或更小、5或更小或甚至4或更小。下标z可以为0或更大，并且可以为1或更大、2或更大、3或更大、4或更大、5或更大、6或更大、7或更大、8或更大或甚至9或更大，而同时通常为21或更小，并且可以为20或更小、18或更小、15或更小、13或更小、12或更小、10或更小或甚至9或更小。
下标a可以为1或更大、2或更大或甚至3或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为25或更小、20或更小、15或更小、12或更小、10或更小、8或更小、5或更小或甚至3或更小。下标b可以为1或更大、2或更大、3或更大、4或更大、5或更大、6或更大或甚至7或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为28或更小、25或更小、22或更小、20或更小、18或更小、16或更小、14或更小、12或更小、10或更小或甚至7或更小。下标c可以为0或更大，并且可以为1或更大、2或更大、3或更大、4或更大、5或更大、6或更大或甚至7或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为28或更小、25或更小、22或更小、20或更小、18或更小、16或更小、14或更小、12或更小、10或更小或甚至7或更小。下标d可以为0或更大，并且可以为1或更大，并且可以为2或更大、3或更大、4或更大、5或更大、6或更大或甚至7或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为28或更小、25或更小、22或更小、20或更小、18或更小、16或更小、14或更小、12或更小、10或更小或甚至7或更小。下标e可以为0或更大，并且可以为1或更大、2或更大或甚至3或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为25或更小、20或更小、15或更小、12或更小、10或更小、8或更小、5或更小或甚至3或更小。下标f可以为0或更大、1或更大、2或更大或甚至3或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为25或更小、20或更小、15或更小、12或更小、10或更小、8或更小、5或更小或甚至3或更小。下标g可以为0或更大，并且可以为1或更大、2或更大、3或更大、4或更大、5或更大、6或更大或甚至7或更大，而同时通常为30或更小，并且可以为28或更小、25或更小、22或更小、20或更小、18或更小、16或更小、14或更小、12或更小、10或更小或甚至7或更小。
合适的可商购获得的有机硅聚醚共聚物包括能够以商品名DOWSIL从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)获得的那些。
基于水性涂料组合物的重量，本发明的水性涂料组合物可包含浓度如下的有机硅聚醚共聚物：4重量％或更高，并且可以为4.2重量％或更高、4.5重量％或更高、4.8重量％或更高、5重量％或更高、5.2重量％或更高、5.5重量％或更高、5.8重量％或更高、6.0重量％或更高、6.2重量％或更高、6.5重量％或更高、6.8重量％或更高、7.0重量％或更高、7.2重量％或更高、7.5重量％或更高、7.8重量％或更高、8.0重量％或更高、8.5重量％或更高、9.0重量％或更高、9.5重量％或更高或甚至10重量％或更高，而同时通常浓度为15重量％或更低，并且可以为14.5重量％或更低、14重量％或更低、13.5重量％或更低、13重量％或更低、12.5重量％或更低、12重量％或更低、11.5重量％或更低、11重量％或更低、10.5重量％或更低或甚至10重量％或更低。
本发明的水性涂料组合物可包含每分子包括至少两个酰肼基团的多官能羧基酰肼。多官能羧基酰肼可充当交联剂，并且可选自己二酸二酰肼、草酸二酰肼、间苯二酰二酰肼、聚丙烯酸多酰肼或它们的混合物。基于低聚物的重量，多官能羧基酰肼的浓度可以是0.5重量％至10重量％、1重量％至8重量％或1.5重量％至6重量％。
本发明的水性涂料组合物可以包含或不含一种或多种颜料。颜料可包括能够对涂层的不透明度或遮盖能力产生实质性贡献的颗粒状无机材料。这类材料的折射率通常大于1.8。合适的颜料的示例包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌、硫化锌、氧化铁、硫酸钡、碳酸钡或它们的混合物。水性涂料组合物可包含或不含一种或多种增量剂。增量剂可包括通常具有小于或等于1.8且大于1.5的折射率的颗粒状无机材料。合适的增量剂的示例包括碳酸钙、氧化铝(Al2O3)、粘土、硫酸钙、硅铝酸盐、硅酸盐、沸石、云母、硅藻土、固体或中空玻璃、陶瓷珠粒和不透明聚合物(如能够从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)获得的ROPAQUETMUltra E(ROPAQUE是陶氏化学公司的商标))，或它们的混合物。可用于本发明的颜料和增量剂通常具有以下粒度：0.1微米(μm)至4μm、0.1μm至2μm、0.1μm至1μm、0.3μm至0.6μm。基于水性涂料组合物的总重量，颜料和/或增量剂可以0重量％至40重量％、5重量％至30重量％、10重量％至25重量％或15重量％至20重量％的浓度存在。
本发明的水性涂料组合物可包含或不含一种或多种消泡剂。本文中的“消泡剂”是指减少和阻碍泡沫形成的化学添加剂。消泡剂可以是除了上文所描述的有机硅聚醚共聚物以外的基于有机硅的消泡剂、基于矿物油的消泡剂、基于环氧乙烷/环氧丙烷的消泡剂、烷基聚丙烯酸酯或它们的混合物。基于水性涂料组合物的重量，消泡剂可以以下列浓度存在：0重量％至3重量％、0.01重量％至2重量％或0.1重量％至1重量％。
本发明的水性涂料组合物可包含获不含一种或多种增稠剂(也称为“流变改性剂”)。增稠剂可包括聚乙烯醇(PVA)、粘土材料、酸衍生物、酸共聚物、氨基甲酸酯缔合增稠剂(UAT)、聚醚脲聚氨酯(PEUPU)、聚醚聚氨酯(PEPU)或它们的混合物。合适的增稠剂的示例包括碱溶胀性乳剂(ASE)，诸如钠或铵中和的丙烯酸聚合物；疏水改性的碱溶胀性乳剂(HASE)，诸如疏水改性的丙烯酸共聚物；缔合增稠剂，诸如疏水改性的乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)；和纤维素增稠剂，诸如甲基纤维素醚、羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、羧甲基2-羟乙基纤维素钠、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟基脱丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素和2-羟丙基纤维素，并且优选地为HEUR。基于水性涂料组合物的重量，增稠剂可以以下列浓度存在：0重量％至5重量％、0.01重量％至4重量％或0.1重量％至3重量％。
本发明的水性涂料组合物可包含或不含一种或多种润湿剂。本文中的“润湿剂”是指降低涂料组合物的表面张力，从而使水性涂料组合物更容易跨基材表面扩散或渗透基材表面的化学添加剂。与上文所描述的有机硅聚醚共聚物不同的润湿剂可以是多羧酸盐、阴离子、两性离子或非离子。基于水性涂料组合物的重量，润湿剂可以以下列浓度存在：0重量％至3重量％、0.01重量％至2重量％或0.1重量％至1重量％。
本发明的水性涂料组合物可包含或不含一种或多种聚结剂。本文中的“聚结剂”是指在环境条件下使聚合物颗粒融合成连续膜的缓慢蒸发溶剂。适合的聚结剂的示例包括2-正丁氧基乙醇、二丙二醇正丁醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、二乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单己醚、三乙二醇单丁醚、二丙二醇正丙醚、正丁醚或它们的混合物。优选的聚结剂包括二丙二醇正丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、正丁醚或它们的混合物。基于水性涂料组合物的重量，聚结剂可以以下列浓度存在：零至12重量％、0.1重量％至10重量％或1重量％至7重量％。
基于水性涂料组合物的总重量，本发明的水性涂料组合物可包含存在浓度通常为30重量％至90重量％、40重量％至85重量％或50重量％至80重量％的水。
除上文所描述的组分外，本发明的水性涂料组合物可进一步包含以下添加剂中的任何一种或组合：缓冲剂、中和剂、分散剂、湿润剂、杀生物剂、防结皮剂、着色剂、流动剂、抗氧化剂、增塑剂、冷冻/解冻添加剂、流平剂、触变剂、增粘剂、防刮擦添加剂和研磨媒剂。基于水性涂料组合物的重量，这些添加剂可以以下列总浓度存在：0重量％至5重量％、0.001重量％至3重量％或0.1重量％至2重量％。
本发明的水性涂料组合物可用涂层领域已知的技术制备，例如通过将成膜聚合物、低聚物、有机硅聚醚共聚物与上文所描述的其它任选组分混合。可以任何顺序混合水性涂料组合物中的组分，以提供本发明的水性涂料组合物。还可将上述可选的组分中的任一者在混合期间或之前添加至组合物，以形成水性涂料组合物。
本发明的水性涂料组合物可通过包括刷涂、浸涂、辊涂和喷涂的现有方式施涂到基材上。水性涂料组合物优选地通过喷涂施加。可使用标准喷涂技术和喷涂设备，如空气雾化喷涂、空气喷涂、无空气喷涂、高体积低压喷涂和静电喷涂(如静电钟杯施加(electrostatic bell application))和人工或自动方法。在将本发明的水性涂料组合物涂施到基材上后，可在室温(20℃-25℃)下或在高温(例如，35℃至60℃)下干燥涂料组合物或允许涂料组合物干燥，从而形成膜(即，涂层)。
本发明的水性涂料组合物可施涂并粘附到各种基材，特别是木材上。水性涂料组合物特别适合作为木材涂层如家具涂层、细木工涂层和地板涂层的底漆。水性涂料组合物可在如柞木属或橡胶木基材等木材基材上提供由其获得的具有良好的抗起毛刺特性的涂层膜(即，干燥或允许干燥施涂到基材上的水性涂料组合物后的涂层)。木材基材上的涂层通常具有两层，其中总干膜厚度为50μm～60μm。本发明中的“良好的抗起毛刺特性”或“改善的抗起毛刺特性”是指至少4的抗起毛刺水平。涂层还可示出具有3或更高的等级的良好的打磨性。这些特性可以根据以下实施例部分中所述的测试方法测量。
本发明还提供一种用于制备涂层的方法。该方法可包括：形成本发明的水性涂料组合物，将该水性涂料组合物施涂到基材上，优选地，将该水性涂料组合物与基材的表面直接接触；以及干燥或允许干燥所施涂的水性涂料组合物以形成涂层。水性涂料组合物可单独使用或与其他涂料组合使用以形成多层涂层。
本发明还提供了一种抑制随后涂覆有水性顶涂料组合物的木材基材上的起毛刺的方法，该方法包括：在施涂水性顶涂料组合物之前，将本发明的水性涂料组合物施涂到木材基材上以及干燥所施涂的水性涂料组合物。本发明的水性涂料组合物可用作形成底漆涂层的底漆组合物。可用于该方法的水性顶涂料组合物通常是不同于本发明的水性涂料组合物的任何常规顶涂料组合物。水性顶涂料组合物可包含上文所描述的成膜聚合物作为粘结剂，包括例如可购自陶氏化学公司的ROSHIELDTM3311丙烯酸聚合物乳液(ROSHIELD是陶氏化学公司的商标)。该方法可进一步包括干燥水性顶涂层以形成干膜厚度为30μm±5μm的顶涂层。本发明的抑制起毛刺的方法可包括在施涂水性顶涂料组合物之前重复施涂和干燥本发明的水性涂料组合物的步骤。本发明的水性涂料组合物可形成总干膜厚度为50μm～60μm的涂层。由其获得的经涂覆的基材包括具有上文改善的抗起毛刺特性的多层涂层。
实施例
现在将在以下实施例中描述本发明的一些实施方案，其中有机硅聚醚共聚物的所有重量百分比(重量％)是相对于水性涂料组合物重量，并且低聚物的重量％是相对于丙烯酸类共聚物重量的，除非另外指明。用于下文描述的样品的水性涂料组合物的材料。注意：“Me”是指甲基基团。“Ac”是指CH3CO-，“EO”是指环氧乙烷基团。“PO”是指环氧丙烷基团。ROSHIELD、DOWANOL、ACRYSOL和DOWSIL是陶氏化学公司的商标。
甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯(ST)、3-巯基丙酸甲酯(MMP)、过硫酸铵(APS)、Na2CO3和氨都能够从中国试剂基团(Sinoreagent Group)获得。
双丙酮丙烯酰胺(DAAM)能够从协和发酵化学有限公司(Kyowa Hakko ChemicalCo.,Ltd.)获得。
能够从巴斯夫(BASF)获得的DISPONIL Fes-32是脂肪醇醚硫酸钠盐。
ROSHIELDTM3311丙烯酸聚合物乳液(固含量：40％)(“RS3311”)能够从陶氏化学公司获得。
DOWANOLTMDPM聚结剂(二丙二醇甲醚)(“DPM”)和DOWANOL DPnB聚结剂(二丙二醇单丁醚)(“DPnB”)均能够从陶氏化学公司获得。
能够从BYK获得的BYK346是含有机硅的润湿剂。
能够从BYK获得的TEGO Airex 902W消泡剂是聚醚改性的硅氧烷。
ACRYSOLTMRM-8W和ACRYSOL RM-5000非离子聚氨酯流变改性剂能够从陶氏化学公司获得。
能够从巴斯夫公司(BASF)获得的BY16855具有以下结构：
其中n＝1～3并且R＝-(CH2CH2O)x-Ac，x＝1～100。
表1中给出的以下材料都能够从陶氏化学公司商购获得。
以下标准分析设备和方法用于示例和确定本文所述的性质和特征：
固体含量
低聚物或丙烯酸聚合物分散体或溶液样品的固体含量通过以下方式测量：称取0.7±0.1克(g)样品(样品的湿重记为“W1”)，将样品放入150℃的烘箱中的铝盘(铝盘的重量记为“W2”)中25分钟(min)，并且接着冷却并称重具有干燥样品的铝盘，总重量记为“W3”。“W3-W2”是指样品的干燥或固体重量。固体含量通过(W3-W2)/W1*100％来计算。
颗粒尺寸
通过使用Brookhaven BI-90Plus粒度分析仪测定粒度。
GPC分析
通过GPC分析测量聚合物或低聚物样品的分子量。GPC分析一般通过Agilent 1200执行。将样品溶解在浓度为2mg/mL(毫克每毫升)的四氢呋喃(THF)/甲酸(FA)(5％)中，并且然后通过0.45μm聚四氟乙烯(PTFE)过滤器进行过滤，之后进行GPC分析。GPC分析使用以下条件进行：
柱：两个串联的混合B柱(7.8mm(毫米)×300mm)；柱温度：35℃；流动相：THF/FA(5％)；流率：1.0mL/min；注射体积：100μL；检测器：Agilent折射率检测器，35℃；和校准曲线：PL聚苯乙烯(PS)窄标准物(部件号：2010-0101)，PS当量分子量范围为2329000g/mol至162g/mol。
DSC
在氮气(N2)气氛下，在装配有自动进样器的TA仪器DSC Q2000上，在密封铝盘中分析5mg-10mg样品。通过三个周期进行Tg测量，包含-50℃到200℃，10℃/分钟(第1周期，然后保持5分钟以消除样品的热历史)；200℃到-50℃，10℃/分钟(第2周期)；以及-50℃到200℃，10℃/分钟(第3周期)。通过将热流相对于温度转变的中点作为Tg值，从第3周期获得Tg。
粘度测量
通过使用Brookfield粘度计LVDV-IPrime根据以下参数测定低聚物的粘度：LV锭子编号1，60转/分钟(RPM)，25℃；10至100厘泊(cP)；LV锭子编号2，60RPM，25℃；50cP至500cP；LV锭子编号3，60rpm，25℃；200cP至2000cP；LV锭子编号4，60rpm，25℃；1,000cP至10,000cP。
抗起毛刺特征
将水性涂料组合物样品以80克/平方米-90克/平方米(g/m2)施涂到橡胶木材上，并且然后在室温下干燥2小时，随后打磨所得涂层膜。将涂料组合物样品的第二层进一步以80g/m2-90g/m2施涂到第一涂层，并且然后在室温下干燥2小时以形成第二涂层。然后，以80g/m2-90g/m2施涂ROSHIELD 3311丙烯酸聚合物乳液，并且在室温下另外干燥两小时以形成顶部涂层。触摸所得涂布的面板和/或目视检查，并且然后根据起毛刺区域评估具有1-5等级的抗起毛刺性能：
5–<1％的具有所起的毛刺的区域；
4–1％-5％的具有所起的毛刺的区域；
3–>5％-15％的具有所起的毛刺的区域；
2–>15％-25％的具有所起的毛刺的区域；
1–>25％的具有所起的毛刺的区域。
为4或更高的抗起毛刺等级是能够接受的。
打磨性
将待测试的水性涂料组合物施涂在80g/m2-90g/m2的橡胶木材上，并且在室温下干燥2小时。然后对所得涂层进行打磨。打磨性意指打磨涂层时如何容易地获得光滑表面。基于通过打磨产生的灰尘的形状，打磨性被评定为1-5的量级：
5-粉末；4-粉末到条带；3-条带；2-大骨料；以及1-不能够打磨的。
为4或更高的打磨性等级是能够接受的。
透明度
通过目测检查确定涂膜的透明度。如果肉眼观察不到浑浊，则将透明度评定为“良好”。否则，如果膜显示雾度，则将透明度评级为“差”。
低聚物76(“O76”)的制备
制备单体乳液：将DISPONIL Fes-32表面活性剂(38.55g，31％活性)在搅拌下溶解在去离子水(227g)中。接着，将基于表1中描述的剂量的MMA、MAA、DAAM和MMP缓慢添加到所得表面活性剂溶液中以获得单体乳液。
将包括DISPONIL Fes-32表面活性剂(24.09g，31％活性)和去离子(DI)水(1587.70g)的溶液添加到配备有热电偶、冷却冷凝器和搅拌器的4颈5升圆底烧瓶中，并且在氮气气氛下加热至85℃。然后将APS的水性引发剂溶液(含3.91g APS的56.48g DI水)和上文获得的4.0重量％的单体乳液添加到烧瓶中。在约5分钟(min)内，通过温度升高3℃和反应混合物外观的改变来确认聚合的开始。在发热停止后，将Na2CO3水溶液(57.4g DI水中1.66g)装入反应器中。并且在搅拌下在40分钟的时间段内向烧瓶逐渐添加剩余的单体乳液，并且同时，在50分钟的时间段内向烧瓶逐渐添加APS的水性引发剂溶液(77.82g DI水中1.64g APS)。并且将温度维持在84℃-86℃下。在单体乳液和引发剂溶液被消耗之后，将反应混合物保持30分钟。在15分钟内将氨水溶液(63.04g，25％活性)添加到反应器中，并保持20分钟以溶解或部分溶解所获得的低聚物。然后添加去离子水以将低聚物076的固体含量调节至约25重量％。低聚物O76的特性在表2中给出。
低聚物20(“O20”)的制备
制备单体乳液：将DISPONIL Fes-32表面活性剂(26.02g，31％活性)在搅拌下溶解在去离子水(153.11g)中。接着，将基于表1中描述的剂量的MMA、MAA、DAAM和MMP缓慢添加到所得表面活性剂溶液中以获得单体乳液。
将包括DISPONIL Fes-32表面活性剂(16.26g，31％活性)和去离子水(900g)的溶液添加到配备有热电偶、冷却冷凝器和搅拌器的4颈3升圆底烧瓶中，并且在氮气气氛下加热至85℃。然后将APS的水性引发剂溶液(含2.64g APS的56.48g DI水)和上文获得的4.0重量％的单体乳液添加到烧瓶中。在约5分钟内，通过温度升高3℃和反应混合物外观的改变来确认聚合的开始。在发热停止后，将Na2CO3水溶液(39g DI水中1.12g)装入反应器中。并且在搅拌下在40分钟的时间段内向烧瓶逐渐添加剩余的单体乳液，并且同时，在50分钟的时间段内向烧瓶逐渐添加APS的水性引发剂溶液(80g DI水中1.70g APS)。并且将温度维持在84℃-86℃下。在单体乳液和引发剂溶液被消耗之后，将反应混合物保持30分钟。在15分钟内将氨水溶液(46g，25％活性)添加到反应器中，并保持20分钟以溶解或部分溶解所得低聚物。然后添加去离子水以将低聚物O20的固体含量调节至约25重量％。所获得的低聚物O20的特性汇总于表2中。
低聚物21和22(“O21”和“O22”)的制备
基于表1中所述的配方，根据与上文所描述的制备O20的低聚物相同的步骤制备O21和O22的低聚物。
以上所获得的低聚物(O76、O20、O21和O22)通过上文所描述的测试方法表征，并且表征结果汇总于表2中。
表1.用于制备低聚物的成分
低聚物 MMA(g) DAAM(g) MAA(g) ST(g) MMP(g)
O76 698.38 28.21 81.84 0 15.95
O20 471.44 19.04 55.23 0 6.56
O21 471.44 19.04 55.23 0 21.91
O22 362.44 19.04 55.23 109.34 10.75
表2.低聚物的特性
涂料组合物样品
表3和表4列出了用于制备涂料组合物样品的配方，其中每种组分的量以克(g)报告。将组分依次混合，并在600RPM下搅拌，得到水性涂料组合物样品。每种涂料组合物的固体含量也在表3和表4中给出。根据上文所描述的测试方法表征所获得的涂料组合物样品，并且表征结果在表5中给出。
表3.涂层制剂
表4.涂层制剂
如表5中所示，包含特定SPE和特定低聚物的组合的IE 1至IE 17涂料组合物样品均提供具有优异的抗起毛刺性能、良好的打磨性和良好的透明度的涂层。
相反，不含SPE的CE 1和CE 2样品以及不含低聚物的CE 3都表现出不令人满意的抗起毛刺特性。包含(Me2SiO)和(MeSiRO)的单元总数为24的SPE-2的CE 4样品和包含3.5重量％的SPE-5的CE 5样品均未能提供良好的抗起毛刺特性。包含Mw过高的低聚物的CE 6样品和包含3重量％的低聚物的CE 7均未能满足抗起毛刺要求。
表5.涂料组合物样品的特性
*SPE的重量％是基于水性涂料组合物的重量。
低聚物的重量％(以干重计)是基于RS3311中的丙烯酸聚合物的重量，例如，IE1中低聚物的重量％通过以下计算：[(O21的量x O21的固体含量)/(RS3311的量x丙烯酸聚合物的固体含量)]x 100％。

Claims (11)

1.一种水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含：
(a)基于所述水性涂料组合物的重量，50重量％至90重量％的成膜聚合物；
(b)基于所述成膜聚合物的重量，4重量％至90重量％的低聚物，所述低聚物具有小于15,000g/mol的重均分子量，
其中基于所述低聚物的重量，所述低聚物包含：
1重量％至20重量％的酸单体、它的盐或它们的混合物的结构单元；
0重量％至20重量％的单烯键式不饱和官能单体的结构单元，所述单烯键式不饱和官能单体带有选自酰胺、羰基、脲基、硅烷、羟基或氨基基团或它们的组合的官能团中的至少一种官能团；
30重量％至99重量％的亲水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；以及
0重量％至30重量％的疏水性单烯键式不饱和非离子单体的结构单元；以及
(c)基于所述水性涂料组合物的重量，4重量％至15重量％的具有式(I)的结构的有机硅聚醚共聚物：
R'-(CH3)2SiO-[(CH3)2SiO)]x-[(CH3)RSiO]y-[(CH3)2SiO)]Z-Si(CH3)2-R'(I)其中下标x、y和z的值使得x+y+z<24；R是-(CH2)a-(EO)b-(PO)c-(BO)d-OR1，其中R1是H、-CH3或CH3CO-；R'是-(CH2)e(EO)f(PO)g-OH、-CH3或-CH2CH3；下标a是1至30，下标b是1至30，下标c是0至30，下标d是0至30，下标e是0至30，下标f是0至30，并且下标g是0至30；EO是-(CH2CH2-O)-；PO是-(CHR2-CHR3-O)-，其中R2和R3各自独立地是氢或-CH3，条件是R2和R3一起含有1个碳原子；并且BO是-(CHR4-CHR5-O)，其中R4和R5各自独立地为氢、-CH3或-CH2CH3，条件是R4和R5一起含有2个碳原子。
2.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中基于所述低聚物的重量，所述低聚物包含6重量％至18重量％的所述酸单体、所述其盐或其混合物的结构单元。
3.根据权利要求1或2所述的水性涂料组合物，其中所述亲水性单烯键式不饱和非离子单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯或它们的混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水性涂料组合物，基于所述成膜聚合物的重量，所述水性涂料组合物包含5重量％至15重量％的所述低聚物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述低聚物具有5,000g/mol至12,500g/mol的重均分子量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的水性涂料组合物，其中基于所述低聚物的重量，所述低聚物包含：7重量％至15重量％的所述酸单体、它的盐或它们的混合物的结构单元；1重量％至5重量％的选自二丙酮丙烯酰胺或甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的所述单烯键式不饱和官能单体的结构单元；60重量％至92重量％的所述亲水性单烯键式不饱和单体的结构单元；以及0重量％至20重量％的所述疏水性单烯键式不饱和单体的结构单元。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述有机硅聚醚共聚物具有式(I)的结构，其中x+y+z的值在1至15的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述成膜聚合物是丙烯酸聚合物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的水性涂料组合物，其中基于所述水性涂料组合物的重量，所述有机硅聚醚共聚物以4.5重量％至10重量％的浓度存在。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的水性涂料组合物，所述水性涂料组合物还包含每分子含有至少两个酰肼基团的多官能羧基酰肼。
11.一种用于制备根据权利要求1至10中任一项所述的水性涂料组合物的方法，所述方法包括：将所述成膜聚合物、所述低聚物和所述有机硅聚醚共聚物混合。
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