CN118139904A - 水性有机硅丙烯酸树脂体系和涂料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种适用于双组分聚氨酯涂料应用的水性聚合物体系。本文提供了一种水性聚合物体系，该水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含：基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和至少一种羟基官能丙烯酸单体；和2)至少一种次级粘合剂，该次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，其中该有机硅改性的丙烯酸乳液具有约‑50℃至约20℃的Tg，并且其中该有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)为约400g固体/mol或更低。还公开了包含本文所述的该水性聚合物体系的水性涂料。这些水性聚合物体系和包含该有机硅改性的丙烯酸乳液的双组分水性涂料组合物能够实现高耐化学性、强粘合性(尤其是在风化后)和在低光泽度下优异的耐刮擦性和耐磨损性。

Description

水性有机硅丙烯酸树脂体系和涂料

技术领域

本公开整体涉及用于粘合剂的组合物，并且更具体地，涉及一种水性聚合物体系，该水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含：基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和至少一种羟基官能丙烯酸单体；和2)至少一种次级粘合剂，该次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，其中有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg，并且其中有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)为约400g固体/mol或更低。此外，有机硅改性的丙烯酸乳液基本上不包含表面活性剂。还公开了包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料以及包含水性涂料的制品。

背景技术

最近，具有水基丙烯酸和/或聚酯多元醇和/或聚氨酯分散体的常规2K水性聚氨酯涂料已经用于许多应用中，包括但不限于塑料应用。然而，这些类型的涂料无法同时通过若干相反的性能要求，尤其是当涂料必须在较低的干膜厚度下达到较低的光泽度或哑光规格时。“较低光泽度涂料”或“哑光涂料”包括60度读数下光泽度约为4或更低的那些涂料。“较低光泽度涂料”或“哑光涂料”也可被称为具有非常低光泽度的涂料。“较低干膜厚度”通常可为约1密耳，但可包括3密耳或更低的厚度的那些厚度。

这些常规2K水性聚氨酯涂料的性能要求可包括但不限于粘合性、耐化学性、耐刮擦性、耐磨损性、耐磨性(abrasion resistance)、表面滑移性、重涂性、耐候性、耐磨性(wear resistance)和其他测试。涂料还应该没有表面缺陷如陷坑，并且在氙暴露后对刚性塑料基底具有优异的粘合性。尽管某些特性可能会随着聚氨酯和涂料制剂的改变而改善，但其他性能可能会因这些修改而受到影响。此外，就这些性能要求而言，尤其是耐化学性、耐磨损性、耐磨性和粘合性而言，常规水性聚氨酯涂料的性能不如溶剂型聚氨酯涂料。

制造商，尤其是木材、塑料、电子器件、汽车、航空航天、船舶、一般工业和其他消费品制造商，对涂料的这些特定性能的需求不断增加。制造商正在持续寻找具有这些改善的特性(诸如耐化学性、耐磨性和粘合性)的涂料，同时具有较低光泽度和膜厚度，而不牺牲其他性能特性(诸如耐刮擦性和耐磨性)。鉴于许多常规2K聚氨酯粘合剂的这些挑战，因此仍然需要具有粘合剂的改善的水性涂料，该粘合剂可提供粘合性、耐化学性、耐刮擦性、耐磨性、表面滑移性、重涂性、耐候性和其他改善的特性以及其他优点。另外，还需要提供性能基本上与溶剂型聚氨酯涂料一样好的改善的水性涂料。

发明内容

本文所述的实施方案并非旨在穷举或限制要求保护的主题中所提供的以及具体实施方式中所公开的内容。相反，选择和描述实施方案，使得本领域的其他技术人员可认识和理解要求保护的主题中提供的原理和实践。

示出和描述了一种水性聚合物体系及其制备方法。该水性聚合物体系可包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含：基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和至少一种羟基官能丙烯酸单体；和2)至少一种次级粘合剂，该次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，其中该有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg，并且其中有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)为约400g固体/mol或更低。在一些实施方案中，该有机硅改性的丙烯酸乳液的该有机硅可为(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体。在另一个实施方案中，该有机硅改性的丙烯酸乳液的该(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体可为单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷。

此外，该有机硅改性的丙烯酸乳液可为具有约10mg KOH/g至约30mg KOH/g的酸值。另外，该有机硅改性的丙烯酸乳液可具有约-40℃至约0℃的Tg。

还公开了包含本文所述的该水性聚合物体系的水性涂料。本文还描述了制备该水性聚合物体系的方法。

为实现前述和相关目的，以下描述示出某些例示性方面和实施方式。这些表示可采用一个或多个方面的多种方式中的一些方式。当考虑时，本公开的其他方面、优点和新颖特征将根据以下详细描述变得显而易见。

具体实施方式

在以下与具体实施方案有关的描述中公开了本文所述内容的方面。可在不脱离本文所述内容的范围的情况下设计替代实施方案。另外，本文所述内容的众所周知的实施方案可不经详细描述或将被省略，以便不使本文所述内容的相关细节难以理解。进一步，为便于理解本说明书，下面讨论了本文所用的若干术语。

如本文所用，词语“示例性”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文所述的实施方案并非限制性的，而仅仅是示例性的。应当理解，所描述的实施方案不一定被解释为相比于其他实施方案为优选的或有利的。此外，术语“实施方案”不要求所有实施方案都包括所讨论的特征、优点或操作模式。

水性粘合剂

本公开整体涉及粘合剂，该粘合剂提供相比于当前粘合剂的有利的改善。已经发现使用一种特定的水性聚合物体系，该水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含：基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和至少一种羟基官能丙烯酸单体；和2)至少一种次级粘合剂，该次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，其中有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg，并且其中有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)为约400g固体/mol或更低，当在涂料中使用时，可令人惊讶地导致改善的性能特性，即改善的粘合性、耐化学性、耐刮擦性、耐磨性、表面滑移性、重涂性和耐候性以及其他优点。

通常，羟基当量(OH EW)为630g/mol或更低的粘合剂在涂料中使用，尤其是塑料涂料。然而，使用包含有机硅改性的丙烯酸粘合剂的粘合剂和至少一种羟基官能丙烯酸单体，其中有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)为约400g固体/mol或更低，令人惊讶且有利地提供了这些改善的性能特性，如改善的粘合性、耐化学性、耐刮擦性、耐磨性、表面滑移性、重涂性、耐候性等。

在多个实施方案中，水性聚合物体系可包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含：基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和至少一种羟基官能丙烯酸单体；和2)至少一种次级粘合剂，该次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，其中有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg，并且其中有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OHEW)为约400g固体/mol或更低。有机硅改性的丙烯酸乳液可具有约400g固体/mol或更低的羟基当量(OH EW)。本文所述的Tg是使用ASTM D6604-00通过差示扫描量热法(DSC)测量的。羟值是使用ASTM E222-65T测定的。羟基当量(OH EW)通过56100除以羟值来计算：

在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的有机硅是(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体。在一个实施方案中，(甲基)丙烯酰基改性的有机硅是单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(MPDMS)。在另一个实施方案中，(甲基)丙烯酰基改性的有机硅是2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(HMPDMS)。还设想到其他反应性有机硅。

在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的丙烯酸部分可由(甲基)丙烯酸烷基酯和乙烯基单体形成，诸如但不限于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸n-/i-/t-丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸4-羟丁酯缩水甘油醚、甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸环己酯、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯或它们的组合在一些实施方案中，甲基丙烯酸烷基酯聚合物可为由C12至C22甲基丙烯酸烷基酯制备的那些。一些优选的单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯或它们的组合。还设想到其他。

在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液包含基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液可例如为基于树脂固体的在约1重量％至约25重量％、约1重量％至约20重量％、约1重量％至约15重量％、约2重量％至约30重量％、约2重量％至约25重量％、约3重量％至约25重量％、约3重量％至约23重量％、约5重量％至约25重量％、约5重量％至约20重量％、约7重量％至约25重量％、约10重量％至约25重量％、约15重量％至约25重量％、约10重量％至约20重量％、约5重量％至约15重量％、约10重量％至约15重量％以及约5重量％至约15重量％以及约15重量％至约20重量％范围内的有机硅。

在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-60℃至约40℃的Tg。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的Tg可例如在约-60℃至约35℃范围内、Tg在约-60℃至约30℃范围内、Tg在约-60℃至约25℃范围内、Tg在约-60℃至约20℃范围内、Tg在约-55℃至约40℃范围内、Tg在约-55℃至约35℃范围内、Tg在约-55℃至约30℃范围内、Tg在约-55℃至约25℃范围内、Tg在约-55℃至约20℃范围内、Tg在约-50℃至约40℃范围内、Tg在约-50℃至约35℃范围内、Tg在约-50℃至约30℃范围内以及Tg在约-50℃至约25℃范围内。在多个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的Tg可例如在约-50℃至约20℃范围内、Tg在约-50℃至约10℃范围内、Tg在约-50℃至约0℃范围内、Tg在约-45℃至约20℃范围内、Tg在约-45℃至约10℃范围内、Tg在约-45℃至约0℃范围内、Tg在约-40℃至约20℃范围内、Tg在约-40℃至约10℃范围内、Tg在约-40℃至约0℃范围内、Tg在约-35℃至约20℃范围内、Tg在约-35℃至约10℃范围内、Tg在约-35℃至约0℃范围内、Tg在约-30℃至约20℃范围内、Tg在约-30℃至约10℃范围内、Tg在约-30℃至约0℃范围内、Tg在约-25℃至约20℃范围内、Tg在约-25℃至约10℃范围内、Tg在约-25℃至约0℃范围内、Tg在约-20℃至约20℃范围内、Tg在约-20℃至约10℃范围内、Tg在约-20℃至约0℃范围内、Tg在约-15℃至约20℃范围内、Tg在约-15℃至约10℃范围内、Tg在约-15℃至约0℃范围内、Tg在约-10℃至约20℃范围内、Tg在约-10℃至约10℃范围内以及Tg在约-10℃至约0℃范围内。还设想到其他TG范围。

在多个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的有机硅具有约600至约20,000的数均分子量(Mn)。数均分子量(Mn)可通过参考ASTM D5296的NMR或GPC来测量。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的Mn可例如在约700至20,000、在约800至20,000、在约800至15,000、900至20,000、在约900至20,000、在约900至15,000、在约900至12,000、在约1000至约20,000、在约1000至约15,000、在约2,000至约20,000、在约2,000至约18,000、在约2,000至约15,000、在约2,000至约12,000、在约2,000至约10,000、在约3,000至约20,000、在约3,000至约18,000、在约3,000至约15,000、在约3,000至约12,000、在约4,000至约20,000、在约4,000至约18,000、在约4,000至约15,000、在约4,000至约12,000、在约5000至约20,000、在约5000至15,000、在约3000至约20,000、在约3000至约15,000、在约3000至约10,000、在约3000至约8000、在约4000至12,000、在约8000至约20,000、在约8000至约15,000、在约10,000至约20,000、在约10,000至约15,000、以及在约5,000至约10,000范围内。还设想到其他分子量范围。此外，在一个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的有机硅具有约900的数均分子量(Mn)。在另一个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的有机硅具有约2300的数均分子量(Mn)。在另一实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的有机硅具有约4600的数均分子量(Mn)。在一个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的有机硅具有约5,000的数均分子量(Mn)。还设想到其他Mn值。

在多个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液具有基于固体的约10mg KOH/g至约30mg KOH/g的酸值。本文所述的酸值可根据ASTM D1639测量。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的酸值可例如在约10mg KOH/g至约25mg KOH/g、在约10mg KOH/g至约20mgKOH/g、在约12mg KOH/g至约30mg KOH/g、在约12mg KOH/g至约25mg KOH/g、在约12mg KOH/g至约20mg KOH/g、在约12mg KOH/g至约15mg KOH/g、在约15mg KOH/g至约30mg KOH/g、在约15mg KOH/g至约25mg KOH/g、在约15mg KOH/g至约20mg KOH/g、以及在约15mg KOH/g至约18mg KOH/g、在约18mg KOH/g至约25mg KOH/g、在约18mg KOH/g至约25mg KOH/g、在约19mg KOH/g至约24mg KOH/g、在约20mg KOH/g至约24mg KOH/g、以及在约21mg KOH/g至约23mg KOH/g范围内。还设想到其他范围。

有机硅改性的丙烯酸树脂可包括中和剂。中和剂的示例可包括但不限于碱金属氢氧化物，诸如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂、氨和胺。合适的胺可包括伯胺、仲胺和叔胺。也可使用此类伯胺、仲胺和叔胺的组合。合适的伯胺是例如异丙胺、丁胺、乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇或它们的组合。可使用的仲胺是例如吗啉、二乙胺、二丁胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺或它们的组合。合适的叔胺的示例包括三甲胺、三乙胺、三异丙胺、三异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、二甲基异丙胺、N,N-二乙基乙醇胺、1-二甲基氨基-2-丙醇、3-二甲基氨基-1-丙醇、2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N-乙基吗啉或它们的组合。在一些实施方案中，叔胺可为优选的。

在多个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的至少一种胺具有约60％至约110％的中和度。在多个实施方案中，胺可为至少一种叔胺。在一些实施方案中，至少一种胺是三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺或它们的组合。在一些实施方案中，具有中和度的有机硅改性的丙烯酸乳液的至少一种胺可例如在约60％至约100％、约60％至约90％、约65％至约110％、约65％至约100％、约65％至约90％、约65％至约85％、约65％至约80％、约70％至约110％、约70％至约100％、约70％至约90％、约70％至约85％、约70％至约80％、约75％至约110％、约75％至约100％、约75％至约90％、约75％至约85％、约75％至约80％、约80％至约110％、约80％至约100％、约80％至约90％、以及约85％至约90％范围内。在一些实施方案中，还设想到其他胺，诸如伯胺和仲胺。在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的胺也可为不同胺的组合。

在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液还包含约0.5重量％至约10重量％的至少一种羟基官能溶剂。至少一种羟基官能溶剂可包括水溶性一元醇或多元醇。至少一种羟基官能溶剂可包括但不限于醇、二醇、二醇单醚或它们的组合。合适的醇可包括但不限于乙醇、异丙醇、2-丁醇、叔丁醇、双丙酮醇、己醇、苯甲醇或它们的组合。其他合适的醇可包括己二醇、丁氧基乙醇、1-甲氧基-丙醇-2、1-乙氧基-丙醇-2、1-丙氧基-丙醇-2、1-丁氧基-丙醇-2、2-甲氧基丁醇、1-异丁氧基-丙醇-2、二丙二醇单甲醚、双丙酮醇、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、2-丁醇、戊醇、己醇、苯甲醇或它们的组合。合适的二醇可包括但不限于乙二醇、丙二醇、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、3-甲基戊-1,5-二醇、3-甲基-4,5-戊二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、二甲基二丙二醇、三甘醇、异构丁二醇、聚氧化乙烯二醇或聚氧化丙烯二醇、1,1,1-三羟甲基丙烷、1,2,3-三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油、甘油、双甘油等或它们的组合。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。合适的乙二醇单醚可包括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。其他羟基官能溶剂可包括但不限于双丙酮醇甲醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基乙二醇乙酸酯、丁基乙二醇乙酸酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、丙酸丁酯、丙酸乙氧基乙酯、甲苯、二甲苯；甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、乙基戊基酮、二氧戊环、N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、丁内酯、己内酯或它们的组合。

在多个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液基本上由(为含水组合物)的水组成。在一些实施方案中，约20wt.％液体含量的有机硅改性的丙烯酸乳液可为有机溶剂。

在一些实施方案中，可使用至少一种羟基官能溶剂来控制有机硅改性的丙烯酸乳液的粘度。在一些实施方案中，至少一种羟基官能溶剂可用于制备作为次级乳液的有机硅改性的丙烯酸。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的至少一种羟基官能溶剂可例如在约0.5重量％至约10重量％、在约0.5重量％至约9重量％、在约0.5重量％至约8重量％、在约1.0重量％至约10重量％、在约1重量％至约9重量％、在约1重量％至约7重量％、在约2重量％至约10重量％、在约2％至约9％重量、在约2％至约7％重量、在约3％至约10％重量、在约3％至约8％重量、在约4％至约10％重量、在约4％至约8％重量以及在约5％至约9％重量范围内。还设想到其他范围。

在多个实施方案中，对于有机硅改性的丙烯酸乳液，表面活性剂的添加被最小化。在一些实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液基本上不含表面活性剂。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液不含表面活性剂。在另一实施方案中，添加到有机硅改性的丙烯酸乳液的任何表面活性剂被最小化。在多个实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液包含小于2.0重量％的表面活性剂。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液可例如包含小于1.8重量％的表面活性剂、小于1.5重量％的表面活性剂、小于1.3重量％的表面活性剂、小于1.0重量％的表面活性剂、小于0.8重量％的表面活性剂、小于0.7重量％的表面活性剂、小于0.5重量％的表面活性剂、小于0.3重量％的表面活性剂、小于0.2重量％的表面活性剂、小于0.1重量％的表面活性剂和小于0.05％的表面活性剂。还设想到有机硅改性的丙烯酸乳液中较低量的表面活性剂。

在多个实施方案中，本文所述的水性粘合剂可具有约400g固体/mol或更低的改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)。在其他实施方案中，有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)可例如为约550g固体/mol或更低、约525g固体/mol或更低、约500g固体/mol或更低、约450g固体/mol或更低、约425g固体/mol或更低、约400g固体/mol或更低、约375g固体/mol或更低、约350g固体/mol或更低、约325g固体/mol或更低、约300g固体/mol或更低、约295g固体/mol、约290g固体/mol或更低、约280g固体/mol或更低、约270g固体/mol或更低、约260g固体/mol或更低、约250g固体/mol或更低、约240g固体/mol或更低、约230g固体/mol或更低、约220g固体/mol或更低、约210g固体/mol或更低以及约200g固体/mol或更低。还设想到低于200g固体/mol的值。

另外，本文所述的水性聚合物体系还可包含至少一种共同粘合剂。在一些实施方案中，至少一种共同粘合剂是聚氨酯分散体、水基聚酯、水基丙烯酸或它们的组合。还设想到其他共同粘合剂。另外，至少一种添加剂和/或至少一种颜料可添加到本文所述的水性聚合物体系中。

制备水基粘合剂的方法

还公开了制备本文所公开的水性聚合物体系的方法。水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅，其中有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg；和2)至少一种羟基官能丙烯酸单体。本文所述的制备水性聚合物体系的方法可提供具有约400g固体/mol或更低的羟基当量(OH EW)的有机硅改性的丙烯酸乳液。

由水性聚合物体系制成的水性涂料

另外，水性涂料可包含本文所述的水性聚合物体系，其中水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅，其中有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg；和2)至少一种羟基官能丙烯酸单体。本文所述的制备水性聚合物体系的方法可提供具有约400g固体/mol或更低的羟基当量(OH EW)的有机硅改性的丙烯酸乳液。在多个实施方案中，水性涂料还包含至少一种增稠剂、消泡剂、表面活性剂、分散剂、消光剂、溶剂、抗微生物剂、颜料、硬化剂、pH调节剂或它们的组合。还设想到其他添加剂。

在一些实施方案中，具有本文所述的水性聚合物体系的水性涂料还包含至少一种次级粘合剂。在一些实施方案中，次级粘合剂是丙烯酸乳液、聚氨酯分散体、水可稀释聚酯多元醇或它们的组合。

此外，本文所述的水性聚合物体系，无论有或没有上文所述的共同粘合剂、第二粘合剂、添加剂和颜料，都可为双组分体系中的一个组分。在双组分体系中，第二组分可包含至少一种异氰酸酯，使得当异氰酸酯与本文所述的水性聚合物体系结合时形成聚氨酯。在多个实施方案中，由本文所述的水性聚合物体系和至少一种异氰酸酯形成的水基涂料具有1:1至4:1的NCO/OH比率(异氰酸酯指数)。在其他实施方案中，水基涂料的NCO/OH比率(异氰酸酯指数)可例如在1:1至3.5:1、1:1至3:1、1:1至2.5:1、1:1至2:1和1:1至1.5:1范围内。还设想到其他比率。

在一些实施方案中，具有本文所述的水性聚合物体系的水性涂料具有不超过10的通过ASTM D323测量的60度光泽度。光泽度可例如不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2和不超过1。还设想到60度光泽度的较低值。

在多个实施方案中，具有本文所述的水性聚合物体系的水性涂料具有小于4.2lb/加仑(约500g/l)的通过ASTM D3960测量的挥发性有机化合物(VOC)。在其他实施方案中，具有本文所述的水性聚合物体系的水性涂料具有小于2.8lb/加仑(约330g/l)的通过ASTMD3960测量的挥发性有机化合物(VOC)。在一些实施方案中，具有本文所述的水性聚合物体系的水性涂料具有小于2.1lb/加仑(约250g/l)的通过ASTM D3960测量的挥发性有机化合物(VOC)。VOC可例如小于1.5lb/加仑(约175g/l)、小于1.25lb/加仑(约150g/l)、小于1.1lb/加仑(约130g/l)、小于1.0lb/加仑(约120g/l)、小于0.75lb/加仑(约90g/l)、小于0.5lb/加仑(约60g/l)、小于0.4lb/加仑(约50g/l)、小于0.3lb/加仑(约35g/l)、小于0.2lb/加仑(约25g/l)、小于0.1lb/加仑(约12g/l)、或小于0.05lb/加仑(约5g/l)。还设想到较低的VOC值。在一个实施方案中，具有本文所述的水性聚合物体系的水性涂料基本上没有挥发性有机化合物(VOC)。

在一些实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料具有通过横截面显微镜测量的0.8密耳至3.0密耳的干膜厚度(DFT)。干膜厚度可例如在0.9密耳至2.0密耳、在1.0密耳至1.3密耳、在1.2密耳至2.4密耳、在1.2密耳至2.2密耳、在1.3密耳至2.2密耳、在1.4密耳至2.4密耳、1.4密耳至2.2密耳、在1.4密耳至2.0密耳、在1.5密耳至2.4密耳和在1.5密耳至2.2密耳范围内。还设想到其他范围。此外，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料通过横截面显微镜测量的干膜厚度(DFT)为约1μm至约51μm。干膜厚度可例如在约1μm至约50μm、约1μm至约45μm、约1μm至约40μm、约1μm至约35μm、约1μm至约30μm、约3μm至约51μm、约3μm至约50μm、约3μm至约45μm、约3μm至约40μm、约3μm至约35μm、约5μm至约50μm、约5μm至约45μm、约5μm至约40μm、约5μm至约35μm、约5μm至约30μm、约10μm至约50μm、约10μm至约45μm、约10μm至约40μm、约10μm至约35μm、约10μm至约30μm、约15μm至约50μm、约15μm至约45μm、约15μm至约40μm、约15μm至约35μm、约15μm至约30μm、约20μm至约50μm、约20μm至约45μm、约20μm至约40μm、约20μm至约35μm、约20μm至约30μm、约25μm至约50μm、约25μm至约45μm、约25μm至约40μm、约25μm至约35μm、约20μm至约30μm、约30μm至约50μm、约30μm至约45μm、和约30μm至约40μm范围内。

本文所述的水性涂料组合物可示出作为透明涂层、底层涂层、着色表面涂层、底漆和其他涂料的特定效用。本文所述的水性涂料组合物特别适用于制备基底，包括但不限于金属、塑料、木材、陶瓷、水泥、复合材料或它们的组合。本文所述的水性涂料组合物可在汽车涂料市场中示出作为单层涂层、底层涂层、底漆和透明涂层的特定效用，该汽车涂料市场用于车辆，诸如汽车、火车、卡车、公共汽车和飞机。具体地，在汽车内饰OEM市场中，该涂料可施涂在各种塑料基底上方，包括但不限于聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、聚碳酸酯、聚甲醛、丙烯酸、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的组合。在一个实施方案中，诸如在汽车OEM和再修整行业中，特别是在车身车间中，本文所述的水性涂料组合物可用于修理汽车和运输车辆，以及用于修整大型运输车辆，诸如火车、卡车、公共汽车和飞机。

在多个实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与常规涂料相比具有改善的耐刮擦性。在多个其他实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与常规涂料相比具有改善的耐磨性。在一些实施方案中，磨损测试是线性磨损测试。在多个其他实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与常规涂料相比具有改善的粘合性。

在多个其他实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与常规涂料相比具有改善的耐化学性。耐化学性可包括但不限于诸如溶剂、油、防晒霜、驱虫剂等化学品。在多个实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与常规涂料相比具有改善的表面滑移性。在多个实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与可能具有表面缺陷如陷坑的常规涂料相比具有改善的表面。在多个实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料是可再涂覆的。

水性聚合物体系的至少一种次级粘合剂

上文所述的树脂或聚合物体系适合于具有低光泽度值和低膜厚度的水性双组分涂料组合物。聚合物体系的第一组分包含上文所述的水性聚合物体系，该水性聚合物体系包含有机硅改性的丙烯酸乳液和至少一种羟基官能丙烯酸单体。双组分组合物的第一组分可为聚合物组分，该聚合物组分包括本文所述的上述水性聚合物体系的特征中的任何特征，或是其本身或是与其他聚合物体系，诸如水性聚酯多元醇、丙烯酸多元醇和/或聚氨酯分散体的共混物。此外，至少一种次级粘合剂可包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合。双组分涂料组合物中使用的聚合物体系的第一组分和聚合物体系的第二组分两者还可包括但不限于溶剂、颜料、扩链剂、整平剂和如应用、性能和低光泽度外观所需的其他添加剂。

在涂料组合物中使用的聚合物体系的双组分中，第二组分可包含适用于交联一种或多种水基多元醇的异氰酸酯官能材料，诸如水基有机硅丙烯酸酯、聚氨酯分散体(PUD)、水基聚酯和水基丙烯酸。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、三官能异氰酸酯和聚官能异氰酸酯。在多个实施方案中，游离多异氰酸酯具有大于2或在2.5至5范围内的平均NCO官能度。此外，异氰酸酯官能材料本质上可为(环)脂族、芳脂族或芳族的。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。此外，异氰酸酯可为疏水性有机多异氰酸酯，包括但不限于：1,6-二异氰酸根合己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-双(异氰酸根合环己基)甲烷、1,4-二异氰酸根合丁烷、1,5-二异氰酸根合-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-三甲基-1,6-二异氰酸根合己烷、1,10-二异氰酸根合癸烷、4,4-二异氰酸根合-环己烷、2,4-六氢甲苯二异氰酸酯、2,6-六氢甲苯二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、1,3-苯二甲基异氰酸酯、1,4-苯二甲基异氰酸酯、1-异氰酸根合-3-(异氰酸根合甲基)-1-甲基环己烷、m-α,α-α',α'-四甲基二甲苯二异氰酸酯或它们的组合。在一些实施方案中，疏水性多异氰酸酯可包括上述化合物的缩二脲、氨基甲酸酯、脲二酮和异氰脲酸酯衍生物。通常，这些产品在环境温度下为液体，并且可在广泛范围内商购获得。特别优选的异氰酸酯固化剂是三异氰酸酯和加合物。其示例是1,8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷、3摩尔甲苯二异氰酸酯与1摩尔三羟甲基丙烷的加合物、1,6-二异氰酸根合己烷的异氰脲酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯三聚体、1,6-二异氰酸根合己烷的脲二酮二聚体、1,6-二异氰酸根合己烷的缩二脲三聚体、3摩尔间-α,α-α',α'-四甲基二甲苯二异氰酸酯与1摩尔三羟甲基丙烷的加合物以及它们的组合。任选地，异氰酸酯可包含被非离子基团取代的有机亲水性多异氰酸酯化合物，诸如上述C₁-C₄烷氧基聚氧化烯基团。在一些实施方案中，30wt.％的非离子基团可存在于总固体多异氰酸酯化合物上，即有机疏水性和亲水性多异氰酸酯。在其他实施方案中，20wt.％的非离子基团可存在于总固体多异氰酸酯化合物中。在其他实施方案中，15wt.％的非离子基团可存在于总固体多异氰酸酯化合物中。还设想到单官能异氰酸酯、双官能异氰酸酯、三官能异氰酸酯和多官能异氰酸酯的组合。异氰酸酯可为水性的、溶剂型的或它们的组合。

涂料组合物的聚合物体系中使用的异氰酸酯官能材料的量可足以提供约0.8:1至约4:1的NCO:OH比率，其中OH表示树脂体系中羟基的总摩尔数。该比率可为例如约1:1至约4:1、约1:1至约3:1以及约1:1至约2:1。还设想到其他比率。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。根据特定应用的需要，包括异氰酸酯官能材料的固化组分还可包括一种或多种催化剂、溶剂、非反应性(与异氰酸酯的非反应性)添加剂以及它们的组合。

异氰酸酯官能材料可通过任何合适的技术混入第一组分中。然而，简单地搅拌通常就足够了。有时用有机溶剂如乙酸丁酯或乙酸1-甲氧基-2-丙酯稍微稀释异氰酸酯官能材料以降低粘度可能是有用的。

在多个实施方案中，双部分涂料组合物中使用的聚合物体系的第二组分可包括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、环烷酸铜或它们的组合。还设想到其他锡添加剂。

在一种方法中，用于双部分涂料组合物的聚合物体系的第二组分的催化剂是二月桂酸二丁基锡。基于本文所述的聚合物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，或可根据特定应用的需要部分地设置在聚合物组分和任何硬化剂组分两者内。适用期可为4小时至12小时，取决于催化剂的类型和量。

此外，在涂料组合物中使用的双部分聚合物体系的一些实施方案中，聚合物体系的第一组分的组合物可包括一种或多种溶剂，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、非限制性示例包括丙二醇正丁醚、叔丁醇、二仲丁醚、正丁醇、二甘醇丁醚醋酸酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、丙酮、丙二醇甲醚乙酸酯、碳酸丙烯酯、2-丁氧基乙醇、二丙二醇正丁醚、丙二醇正丁醚等或它们的组合。第二异氰酸酯组分中可使用非反应性(与异氰酸酯的非反应性)溶剂。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料。

另外，聚合物体系的第二组分也可包括适合于期望的用途或应用的其他添加剂，包括非反应性(与异氰酸酯的非反应性)添加剂。如本文所用的非反应性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。示例包括但不限于其他聚合物或聚合物分散体、表面活性剂、分散剂、消泡剂、杀生物剂、防霉剂、除藻剂、增稠剂、流平剂、防沉降剂、pH缓冲剂、腐蚀抑制剂、干燥剂、防结皮剂、防缩孔剂、防流挂剂、热稳定剂、UV吸收剂/抑制剂、抗氧化剂、润湿剂、整平剂和其他惰性颜料(诸如二氧化钛、染料、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。

本文所述的树脂或聚合物体系尤其适用于双组分聚合物体系，这些双组分聚合物体系可用于水性涂料组合物中，以在各种刚性和柔性塑料基底上提供干燥薄膜，这些基底诸如但不限于丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、ABS/PC共混物、热塑性聚烯烃(TPO)和聚丙烯(PP)。这些涂料旨在服务于高性能涂料市场，诸如航空航天、汽车、一般行业、防护和船舶及木材涂料市场。该组合物被配置为在非常薄的干膜厚度(约3密耳或更低)下实现约5或更低的非常低的光泽度。本文所述的树脂或聚合物体系实现了性能特性，诸如优异的粘合性、耐化学性、耐刮擦性、耐磨性、表面滑移性、重涂性和其他耐候性测试。涂料还应该没有表面缺陷如陷坑、图片框架和泡沫。

具有由水性聚合物体系制成的水性涂料的制品

本文还公开了一种制品，该制品包括：1)具有至少一个主表面的基底；以及2)本文所述的水性涂料至少部分施涂到基底，其中基底包含木材、金属、玻璃、塑料、纸材、皮革、织物、陶瓷或它们的任何组合。水性涂料可包含本文所述的水性聚合物体系。水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，该有机硅改性的丙烯酸乳液包含基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅，其中有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg；和2)至少一种羟基官能丙烯酸单体。本文所述的制备水性聚合物体系的方法可提供约400g固体/mol或更低的有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)。

在多个实施方案中，包含本文所述的水性聚合物体系的水性涂料与常规涂料相比具有改善的施涂特性。施涂可为喷涂、刷涂、辊涂、轧涂或它们的组合。固化温度优选地在0℃和80℃之间，并且更优选地在10℃和60℃之间。湿度条件可在5％相对湿度至95％相对湿度范围内。还设想到其他施涂方法。

在一些实施方案中，本文所述的至少一种附加水性涂料组合物可被施涂到水性涂料组合物。在另一个实施方案中，不同于本文所述的水性涂料组合物的至少一个其他涂层可至少部分地施涂到水性涂料组合物。

水性聚合物体系的树脂实施例

树脂实施例1(对比)：向配备有搅拌器、热电偶、冷凝器、单体和氮气入口的5升反应器中装入111.6克的2-丁醇，并在搅拌和氮气层下加热至80℃。在4小时内将425.6克的丙烯酸丁酯、296.1克的丙烯酸2-羟乙酯、44.6克的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(50％水溶液)、606.8克的2-丁醇和80.1克的去离子水的混合物进料到反应器。同时，44.6克的过氧化叔戊基-2-乙基己酸酯也在4小时内进料到反应器。溶液在80℃下保持30分钟后，添加3.0克的过氧化叔戊基-2-乙基己酸酯。然后将溶液再保持两小时。在反应器和冷凝器之间添加充满去离子水的迪安-斯达克捕集器。将反应溶液加热以经由捕集器通过共沸物去除2-丁醇。在排放前用去离子水调节固体百分比。该产品的固体含量为约48.3重量％、密度为约8.80lb/gal、OH当量为约300g/mol固体、Tg为约-20.0℃、酸值为约4.1mg KOH/g固体、通过GPC分析的Mn为约2,572并且Mw为约5,020。

树脂实施例2(对比)：向配备有搅拌器、热电偶、冷凝器、单体和氮气入口的3升反应器中装入125.6克的丙二醇甲醚，并在搅拌和氮气层下加热至120℃。在4小时内将477.4克的丙烯酸丁酯、335.0克的丙烯酸2-羟乙酯和25.1克的冰甲基丙烯酸的混合物进料到反应器。同时，25.1克的过氧-2-乙基己酸叔丁酯也在4小时内进料到反应器。溶液在120℃下保持30分钟后，装入3.4克的过氧-2-乙基己酸叔丁酯和8.4克的丙二醇甲醚的混合物。然后将溶液再保持两小时，并冷却至60℃。然后，将20.8克的三乙胺和20.8克的去离子水缓慢添加到反应器并混合30分钟，然后添加另外1000克的去离子水。将分散体混合60分钟，冷却至40℃并通过过滤器排放。该产品的固体含量为约40.1重量％、密度为约8.75lb/gal、OH当量为约295g/mol固体、pH为约7.6、Tg为约-12℃、酸值为约21.1mg KOH/g固体、通过GPC分析的Mn为约4,851并且Mw为约12,540。

树脂实施例3：向配备有搅拌器、热电偶、冷凝器、单体和氮气入口的3升反应器中装入150.8克的丙二醇甲醚，并在搅拌和氮气层下加热至120℃。在4小时内将472.4克的丙烯酸丁酯、402.0克的丙烯酸2-羟乙酯、30.2克的冰甲基丙烯酸和100.5克的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(Mw约4,600)的混合物进料到反应器中。同时，30.2克的过氧-2-乙基己酸叔丁酯也在4小时内进料到反应器。溶液在120℃下保持30分钟后，装入4.0克的过氧-2-乙基己酸叔丁酯和10.1克的丙二醇甲醚的混合物。然后将溶液再保持两小时，并冷却至50℃。然后，将30.2克的三乙胺和1325.1克的去离子水缓慢添加到反应器并混合30分钟，然后通过过滤器排放。该产品的固体含量为约38.9重量％、密度为约8.71lb/gal、OH当量为约295g/mol固体、pH为约7.6、Tg为约-1.2℃、酸值为约20.4mg KOH/g固体、通过GPC分析的Mn为约5,283并且Mw为约19,613。

树脂实施例4：向配备有搅拌器、热电偶、冷凝器、单体和氮气入口的5升反应器中装入126.7克的丙二醇甲醚，并在搅拌和氮气层下加热至100℃。在4小时内将529.1克的丙烯酸丁酯、247.9克的丙烯酸2-羟乙酯、25.3克的冰甲基丙烯酸和42.2克的甲基丙烯酰基改性的有机硅流体(分子量为约2,000或2,300的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷)的混合物进料到反应器。同时，16.9克的过氧-2-乙基己酸叔丁酯也在4小时内进料到反应器。溶液在100℃下保持30分钟后，装入3.4克的过氧-2-乙基己酸叔丁酯和8.4克的丙二醇甲醚的混合物。然后将溶液再保持两小时，并冷却至50℃。然后，将23.9克的三乙胺和1113.0克的去离子水缓慢添加到反应器并混合30分钟，然后通过过滤器排放。该产品的固体含量为约30.6重量％、密度为约8.53lb/gal、OH当量为约400g/mol固体、pH为约8.3、Tg为约-10℃、酸值为约20mg KOH/g固体、通过GPC分析的Mn为约12,224并且Mw为约43,246。

水基涂料的油漆实施例

油漆实施例1(对比对照)：通过取60g的树脂实施例1并与30g去离子水和以下助溶剂包共混来制备涂料体系：1.5g乙二醇单丁醚、1.5g DpNB乙二醇醚、1g丙二醇单甲醚。将样品混合5分钟。为了达到期望的低光泽度目标，将5g的聚合物处理的热二氧化硅添加到该体系，并使用无整流罩(cowless)叶片混合10分钟。将以下添加剂并入到体系中以解决泡沫、流动特性和流平特性以及流变特性：1g的消泡剂、1g的基底润湿添加剂、0.5g的非有机硅表面活性剂。使用2.5g的10％三乙醇胺溶液中和该体系。将配方再混合10分钟以完成第一组分。

油漆实施例2(对比对照)：通过取60g的树脂实施例2并与30g去离子水和以下助溶剂包共混来制备涂料体系：1.5g乙二醇单丁醚、1.5g DpNB乙二醇醚、1g丙二醇单甲醚。将样品混合5分钟。为了达到期望的低光泽度目标，将5g的聚合物处理的热二氧化硅添加到该体系，并使用无整流罩叶片混合10分钟。将以下添加剂并入到体系中以解决泡沫、流动特性和流平特性以及流变特性：1g的消泡剂、1g的基底润湿添加剂、0.5g的非有机硅表面活性剂。使用2.5g的10％三乙醇胺溶液中和该体系。将配方再混合10分钟以完成第一组分。

油漆实施例3：通过取60g的树脂实施例3并与30g去离子水和以下助溶剂包共混来制备涂料体系：1.5g乙二醇单丁醚、1.5g DpNB乙二醇醚、1g丙二醇单甲醚。将样品混合5分钟。为了达到期望的低光泽度目标，将5g的聚合物处理的热二氧化硅添加到该体系，并使用无整流罩叶片混合10分钟。将以下添加剂并入到体系中以解决泡沫、流动特性和流平特性以及流变特性：1g的消泡剂、1g的基底润湿添加剂、0.5g的非有机硅表面活性剂。使用2.5g10％三乙醇胺(TEA)溶液中和该体系。将配方再混合10分钟以完成第一组分。

油漆实施例4：通过取60g的树脂实施例4并与30g去离子水和以下助溶剂包共混来制备涂料体系：1.5g乙二醇单丁醚、1.5g DpNB乙二醇醚、1g丙二醇单甲醚。将样品混合5分钟。为了达到期望的低光泽度目标，将5g的二氧化硅添加到该体系，并使用无整流罩叶片混合10分钟。将以下添加剂并入到体系中以解决泡沫、流动特性和流平特性以及流变特性：1g的消泡剂、1g的基底润湿添加剂、0.5g的非有机硅表面活性剂。使用2.5g 10％三乙醇胺(TEA)溶液中和该体系。将配方再混合10分钟以完成第一组分。

油漆实施例1、2、3和4各自分别以1.5:1的NCO:OH指数与亲水性脂族六亚甲基二异氰酸酯交联。施涂前，使用标准混合叶片将两种组分混合3分钟。使用HVLP喷涂设备将实施例1、2、3和4的油漆施涂在ABS基底上方，参数如下：重力进料枪4mm枪尖端，壁下50psi，枪下29psi，风扇关闭1/4圈；流体一路畅通。将涂料中的所有涂料喷涂2层，在室温(大约25℃)下闪蒸5分钟至10分钟(直到明显的光泽度变化)，并在180℉下烘烤30分钟。然后，在测试完成前，将涂料样品放置在温度和湿度控制室内7天。

这些油漆的性能测试包括60°光泽度(如由ASTM D523测量的)、防滑性(如由ASTMD2047测量的)、耐化学性(使用GMW14445防晒剂和驱虫剂测试)和耐刮擦性和耐磨损性(使用GMW14698)。GMW14445GM对防晒剂和驱虫剂的评级为以下1-4等级，其中2评级为通过：1-无视觉缺陷，2-轻微染色/肿胀，3-显著染色、肿胀或轻微起泡，4-涂料完全起泡和起皱，并且2级为通过。GM14698在13N下运行，尖端为1mm。无论是否使用10x放大率，都不会穿透表面或严重磨损。出于报告目的，该等级被转换为以下1-5评级等级：1-未通过-完全涂料渗透，2-未通过-显著磨损和/或表面渗透，3-未通过-中度磨损和/或表面渗透，4-通过-轻微磨损，5-通过-无可见线。

表1性能测试结果

对于上文提供的油漆实施例，油漆实施例3和4均包含两种不同的有机硅改性的丙烯酸乳液。另外，与对照实施例1和2相比，油漆实施例3和4均已经示出增加的滑移性、改善的耐化学性和改善的耐刮擦性和耐磨损性。

实施方案

设想到以下实施方案。设想到特征和实施方案的所有组合。

实施方案1：一种水性聚合物体系，所述水性聚合物体系包含：1)有机硅改性的丙烯酸乳液，所述有机硅改性的丙烯酸乳液包含：基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和至少一种羟基官能丙烯酸单体；和2)至少一种次级粘合剂，所述次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg，并且其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量(OH EW)为约400g固体/mol或更低。

实施方案2：根据实施方案1所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液包含基于树脂固体的约1重量％约15重量％的有机硅。

实施方案3：根据实施方案1至2中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液的所述有机硅是(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体。

实施方案4：根据实施方案3所述的实施方案，其中所述(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体是单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷。

实施方案5：根据实施方案1至4中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅具有约900至约20,000的数均分子量(Mn)。

实施方案6：根据实施方案1至4中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅具有约2,000至约12,000的数均分子量(Mn)。

实施方案7：根据实施方案1至6中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有约10mg KOH/至约30mg KOH/的酸值。

实施方案8：根据实施方案1至7中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液还包含约0.5重量％至约10重量％的至少一种羟基官能溶剂。

实施方案9：根据实施方案1至8中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液基本上不包含表面活性剂。

实施方案10：根据实施方案1至9中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液的至少一种胺具有约60％至约90％的中和度。

实施方案11：根据实施方案1至10中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液包含至少一种叔胺。

实施方案12：根据实施方案1至11中任一项所述的实施方案，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-40℃至约0℃的Tg。

实施方案13:一种制备根据实施方案1至12中任一项所述的水性聚合物体系的方法。

实施方案14：一种水性涂料，所述水性涂料包含根据实施方案1至12中任一项所述的水性聚合物体系。

实施方案15：根据实施方案14所述的实施方案，所述实施方案还包含至少一种增稠剂、消泡剂、表面活性剂、分散剂、消光剂、溶剂、抗微生物剂、颜料、硬化剂或它们的组合。

实施方案16：根据实施方案14至15中任一项所述的实施方案，其中由ASTM D323测量的所述60度光泽度不超过10。

实施方案17：根据实施方案14至16中任一项所述的实施方案，其中通过横截面显微镜测量的所述干膜厚度(DFT)为1.0密耳至3.0密耳。

实施方案18：根据实施方案14至16中任一项所述的实施方案，其中通过横截面显微镜测量的所述干膜厚度(DFT)为约1μm至约51μm。

实施方案19：一种制品，所述制品包含：1)基底，所述基底具有至少一个表面；和2)根据实施方案14至18中任一项所述的水性涂料，所述水性涂料至少部分地设置在所述基底上，其中所述基底包含木材、金属、玻璃、塑料、纸材、皮革、织物、陶瓷或它们的任何组合。

上文所述的内容包括要求保护的主题的示例。所有细节以及结合背景和具体实施方式所述的任何修改均在要求保护的主题的实质和范围内对于本领域技术人员而言将是显而易见的。另外，应当理解，要求保护的主题的方面以及下文和/或所附根据权利要求中所述的各种实施方案和各种特征的方面可整体或部分地组合或互换。在各种实施方案的前述描述中，参考另一实施方案的那些实施方案可与其他实施方案适当地组合，如本领域技术人员将认识到的。此外，本领域的普通技术人员将认识到，前述描述仅作为示例呈现，并且不旨在限制要求保护的主题，认识到要求保护的主题的许多另外的组合和排列是可能的。当然，出于描述要求保护的主题的目的，不可能描述组件或方法的每个可设想的组合，但是本领域的普通技术人员可认识到这些。因此，要求保护的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的实质和范围内的所有此类改变、修改和变型。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。

Claims (19)

1.一种水性聚合物体系，所述水性聚合物体系包含：

有机硅改性的丙烯酸乳液，所述丙烯酸乳液包含：

基于树脂固体的约1重量％至约30重量％的有机硅；和

至少一种羟基官能丙烯酸单体；和

至少一种次级粘合剂，所述次级粘合剂包含至少一种丙烯酸乳液、至少一种水可稀释聚酯多元醇、至少一种聚氨酯分散体或它们的组合，

其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-50℃至约20℃的Tg，并且

其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液的羟基当量OH EW为约400g固体/mol或更低。

2.根据权利要求1所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液包含基于树脂固体的约1重量％至约15重量％的有机硅。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液的所述有机硅是(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体。

4.根据权利要求3所述的水性聚合物体系，其中所述(甲基)丙烯酰基改性的有机硅流体是单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅具有约900至约20,000的数均分子量(Mn)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅具有约2,000至约12,000的数均分子量(Mn)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有约10mg KOH/至约30mg KOH/的酸值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液还包含约0.5重量％至约10重量％的至少一种羟基官能溶剂。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液基本上不包含表面活性剂。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有在约60％至约90％范围内的中和度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液包含至少一种叔胺。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的水性聚合物体系，其中所述有机硅改性的丙烯酸乳液具有约-40℃至约0℃的Tg。

13.一种制备根据权利要求1至12中任一项所述的水性聚合物体系的方法。

14.一种水性涂料，所述水性涂料包含根据权利要求1至12中任一项所述的水性聚合物体系。

15.根据权利要求14所述的水性涂料，所述水性涂料还包含：

至少一种增稠剂、消泡剂、表面活性剂、分散剂、消光剂、溶剂、抗微生物剂、颜料、硬化剂或它们的组合。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的水性涂料，其中由ASTM D323测量的所述60度光泽度不超过10。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的水性涂料，其中通过横截面显微镜测量的所述干膜厚度(DFT)为约1.0密耳至约3.0密耳。

18.根据权利要求14至16中任一项所述的水性涂料，其中通过横截面显微镜测量的所述干膜厚度(DFT)为约1μm至约51μm。

19.一种制品，所述制品包括：

基底，所述基底具有至少一个主表面；和

根据权利要求14至18中任一项所述的水性涂料，所述水性涂料至少部分地设置在所述基底上，

其中所述基底包含木材、金属、玻璃、塑料、纸材、皮革、织物、陶瓷或它们的任何组合。