KR101727017B1 - 수용성 분산성 고분자 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) (i) 친수성 관능화 제제와의 혼합물 내의 수지상 고분자 및 (ii) 친수성 관능화된 덴드리머 중 적어도 하나; 및 (b) 상기 수지상 고분자와 결합을 형성함에 따라 수용성 상에서 분산가능한 덴드리머-비-덴드리머(DND) 고분자 하이브리드를 형성하는 비-수지상 고분자를 포함하는 수용성 분산성 고분자 조성물, 이의 형성 방법 및 용도에 관한 것이다.

Description

수용성 분산성 고분자 조성물{AN AQUEOUS DISPERSIBLE POLYMER COMPOSITION}
본 발명은 수용성 분산성 고분자 조성물, 이의 제조 방법 및 이의 사용 방법에 관한 것이다.
수지상(dendritic) 고분자(또는, "덴드리머(dendrimer)")는 과분지(hyperbranch)된 덴드리머 분자의 주변 엣지에 노출된 다수의 반응성 작용기들을 포함할 수 있는 과분지 구조를 갖는 고분자이다. 분지 정도에 따라, 수지상 고분자는 제1, 제2, 제3, 제4 또는 심지어 제5 세대 수지상 고분자로 분류될 수 있다. 제1 세대 수지상 고분자는 이론적으로 총 8개의 주변 반응성 작용기를 가질 수 있으며, 제2 세대 고분자는 이론적으로 16개의 주변 작용기를 가질 수 있으며, 제3 세대 고분자는 이론적으로 32개의 주변 작용기를 가질 수 있다. 분자당 주변 작용기의 총 수는 주변 관능도로 또한 지칭된다.
수지상 고분자는 고성능 코팅의 형성을 유도는 독특한 구조에 기인하여 보호 코팅 제조 분야에서 사용되어왔다. 예를 들면, 수지상 고분자의 분자들은 구(sphere)의 유체역학적 부피와 유사함에 따라, 상대적으로 낮은 점도를 유지하면서 고분자량의 코팅을 제공하는데 사용될 수 있다. 동시에, 수지상 고분자는 높은 가교밀도를 가지면서 유연성이 유지되는 코팅을 제공한다.
종래의 수지상 고분자를 포함하는 보호 코팅은 수지상 고분자의 수용성 결여로 인해 용매-기반 코팅 시스템으로 제공되었다. 이러한 용매-기반 시스템은 우수한 내마모성, 유연성, 부착성 및 내화학성을 제공한다. 그러나, 특성상 휘발성을 갖는 유기 용매의 존재로 인해 용매-기반 시스템으로부터 제조된 코팅은 전형적으로 원하지 않는 높은 레벨의 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound: VOC)을 방출할 수 있다. 최근 많은 국가에서 보다 엄격한 규제요구가 코팅 제조자들로 하여금 비 용매-기반 코팅 시스템의 가능성을 탐구하도록 유도하고 있다.
이에 따라, 수계(water-based) 코팅 시스템이 VOC 방출 문제를 극복하기 위해 제안되어 왔다. 그러나, 종래의 수계 코팅 시스템은 용매 기반 코팅 시스템과 비교하여 강성 및 내화학성 측면에서 열등한 특성을 갖는다. 한 연구에서, 주변 반응기들이 이온성 작용기들(이오노머(ionomer)로도 지칭된다)에 의해 관능화된 수지상 고분자가 제안되었다. 이 연구에서, 제안된 이오노머들은 물에 분산되며 약 40%의 고체 함량을 포함하였다. 그러나, 이러한 수계 코팅 시스템은 일부 기술적 단점들을 갖는다. 예를 들면, 상기의 이오노머들이 일성분(1K) 혹은 이성분(2K) 제재 내에서 가교제와 혼합되어 수계 코팅을 형성할 때, 생성된 코팅은 가교제와 수성 용매 사이의 반응에 기인할 수 있는 상분리가 나타나는 경향이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 상분리 억제 관점에서 상기 수계 코팅 시스템에 과량의 계면활성제를 부가하는 것이 제안되어왔다. 과량의 계면활성제의 부가는 상분리 문제를 완화할 수 있는 반면, 표면에 적용될 때 전체적인 코팅의 약화를 야기할 수 있다. 이는 코팅의 표면 강성이 보호 기능을 달성하기 위해 요구되는 핵심 특성인 보호 코팅과 같은 경우에 있어 매우 바람직하지 않을 수 있다.
더욱이, 상술한 이오노머들을 포함하는 수계 코팅은 열등한 균일성을 가질 수도 있다. 결과적으로, 적용된 코팅은 전형적으로 불균일한 표면을 가지며 원하지 않는 발포성을 보이며, 이에 따라 코팅된 제품은 열등한 미적 외관을 갖는다. 추가적으로, 가교제 및 이오노머들 사이의 반응 속도는 만족할 정도의 수준보다 낮게 측정되었다. 특히, 상기 수지상 고분자의 높은 특정 표면적 때문에, 상기 주변 반응기들이 서로 매우 근접 위치하는 것으로 추정되어왔다. 이러한 근접성은 상당한 입체 장애를 야기하여, 상기 이오노머 및 가교제 사이의 반응 속도를 저하시킨다.
그러므로, 상술한 기술적 문제들을 극복하거나 최소한 완화시킬 수 있는 수분산성 코팅을 제공할 필요가 있다. 특히, 상분리가 나타나지 않으며, 고도의 균일성을 보이며, 우수한 막 형성 특성을 가지며, 가교제와 용이하게 반응하며, 표면 적용된 후 빠르게 경화될 수 있는 수분산성 코팅을 제공할 필요가 있다. 또한, 이러한 수분산성 코팅을 제조하는 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 제1 측면에 있어서, 수용성 분산성 고분자 조성물이 제공되며, 상기 조성물은 다음을 포함한다.
(a)(i) 친수성 관능화 제제와의 혼합물 내의 수지상 고분자; 및 (ii) 친수성 관능화된 덴드리머 중 적어도 하나; 및
(b) 상기 수지상 고분자와 결합을 형성하여 수용성 상에서 분산가능한 덴드리머-비덴드리머(dendrimer-non dendrimer: DND) 고분자 하이브리드를 형성하는 비-수지상 고분자, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드로 하여금 관능화된 수지상 고분자에 대해 상기 수용성 상에서 우수한 막 형성 특성들을 갖도록 선택된다.
일 실시예에 있어서, 상기 수용성 분산성 고분자 조성물은 상기 친수성 관능화 제제와 혼합물 내의 수지상 고분자를 포함하며, 상기 관능화 제제는 상기 수지상 고분자와의 반응이 실질적으로 억제된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 수용성 분산성 고분자 조성물은 상기 친수성 관능화 제제로 이미 관능화된 덴드리머를 포함하며, 상기 덴드리머의 주변 작용기들은 최소한 부분적으로 상기 관능화 제제의 친수성 그룹들에 의해 치환된다.
바람직하게는, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드가 관능화된 수지상 고분자만을 포함하는 종래의 수분산성 조성물들에 비해 우수한 막 형성 특성을 보이는 수용성 분산성 고분자 조성물을 형성할 수 있도록 선택된다. 특히, 상기에 개시된 DND 고분자 하이브리드를 포함하는 수용성 분산성 고분자 조성물은, 특히 2K 코팅 시스템에 적용될 때 상기 수용성 분산성 고분자 조성물의 균일성을 현저하게 증가시켜 이의 막 형성 특성을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 상기 수용성 분산성 고분자 조성물로 제조된 코팅은 표면에 적용될 때 불균일한 표면 또는 발포 형성을 초래하지 않는다.
또한, 바람직하게는 상술한 수용성 분산성 고분자 조성물은 향상된 강성 및 내스크래치성, 향상된 내수성, 향상된 내용매성 및 향상된 내화학성을 포함하는 다양한 향상된 물리적/화학적 성능을 보이는 것으로 밝혀졌다. 동시에, 상기 코팅에 있어서 바람직하게는 종래의 수분산성 코팅의 유연성 및 부착 특성이 유지된다.
또한 바람직하게는, DND 고분자 하이브리드는 수지상 고분자 자체에 비해 상대적으로 높은 평균 분자량 혹은 큰 분자 구조를 갖는다. 추가적으로, 상기 DND 고분자 하이브리드의 상대적으로 큰 분자는 폴리이소시아네이트(polyisocyanate)와 같은 가교제와 양호한 양립성을 가지며, 다른 부가 화합물과 상호 작용을 위한 보다 넓은 표면적을 제공한다. 바람직하게는, 일 이상의 첨가제들이 수분산성 코팅에 첨가되어 상기 코팅의 다양한 물리적/화학적 특성들을 향상시킬 수 있다. 이러한 첨가제들은, 비제한적인 예로서, 계면활성제, 자외선 흡수제 및 나노입자들을 포함한다.
부가적으로, 상기의 큰 DND 고분자 하이브리드 분자는 벌크 고분자 상 내부에 첨가제 화합물들을 수용하기에 유용한 보다 큰 분자 인터스티셜(interstitial) 부피를 가질 수 있으며, 상기 DND 고분자 전체에 걸쳐 균일하게 분산되도록 한다. 이는 상기 수용성 분산성 고분자 조성물에 원하는 물리적/화학적 특성들을 부여하는데 유용하며, 동시에 상기 조성물의 균일성의 유지를 보장한다.
제2 측면에 따르면, 수용성 분산성 고분자 조성물을 제조하기 위한 공정이 제공되며, 상기 공정은 다음의 단계들을 포함한다: (a)(i) 수지상 고분자; 및 (ii) 친수성 관능화된 덴드리머 중 적어도 하나를 제공하는 단계; 및 (b1) 상기 (i) 수지상 고분자를 가교제의 존재 하에 비-수지상 고분자와 혼합하고 이어서 친수성 관능화 제제와 반응시키는 단계; 또는 (b2) 상기 (ii) 친수성 관능화된 덴드리머를 비-수지상 고분자와 혼합하여 수용성 매체에서 분산가능한 덴드리머-비-덴드리머(DND) 고분자 하이브리드를 형성하는 단계 중 어느 한 단계, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드가 관능화된 수지상 고분자에 대해 상기 수용성 매체에서 우수한 막 형성 특성들을 갖도록 선택된다.
제3 측면에 따르면, 상기에 정의된 수용성 분산성 고분자 조성물 또는 상기에 정의된 공정에 따라 제조된 수용성 분산성 고분자 조성물의 표면 상 보호 코팅 형성을 위한 용도를 제공한다.
제4 측면에 따르면, 상기 제3 측면에서 정의된 코팅에 의해 코팅된 제품을 제공한다.
첨부된 도면들은 개시된 실시예를 설명하며 개시된 실시예의 원칙을 설명하기 위해 제공된다. 그러나, 이러한 도면들은 설명 목적으로만 기능하며 본 발명을 제한하는 정의로서 제공되는 것은 아님을 이해해야 한다.
도 1a는 주석 패널 상에 적용된 수-분산성 코팅의 표면 외관을 보여주는 사진이다. 상기 수 분산성 코팅은 가교제와 혼합된 관능화된 수지상 고분자로부터 형성된다.
도 1b는 주석 패널 상에 적용된 수-분산성 코팅의 표면 외관을 보여주는 사진이다. 상기 수 분산성 코팅은 본 발명에 따른 수-분산성 조성물로 형성된다.
용어의 정의
본 출원에서 사용되는 하기의 단어들 및 용어들의 의미가 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어"수용성 분산성 고분자 조성물"은 "수계(water-based) 고분자 조성물" 및/또는 "수성(water-borne) 고분자 조성물"과 교호적으로 사용되며, 실질적으로 또는 전체적으로 물과 같은 수용성 매체에 혼합가능하거나 분산가능한 고분자 조성물을 지칭한다.
용어"실질적으로(substantially)"는 "전체적으로(completely)"의 의미를 배제하지 않는다. 예를 들면, Y가 "실질적으로 제거된"조성물은 Y가 전체적으로 제거된 것일 수 있다. 필요한 경우, 용어"실질적으로"는 본 발명의 정의에서 생략될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 용어"포함하는(comprising)" 및 "포함하다(comprise)" 와 이의 문법적 파생어들은 "개방형" 언어를 나타내는 것으로 의도되어, 언급된 구성 뿐만 아니라 추가적인, 언급되지 않은 구성들이 포함되는 것도 허용한다.
본 출원에 사용되는, 용어"약(about)"은 제형의 성분들의 농도의 범위 내에서, 전형적으로 언급된 수치의 +/- 5%, 보다 전형적으로 언급된 수치의 +/- 4%, 보다 전형적으로 언급된 수치의 +/- 3%, 보다 전형적으로 언급된 수치의 +/- 2%, 더욱 전형적으로는 언급된 수치의 +/- 1%, 더욱 바람직하게는 언급된 수치의 +/- 0.5%를 의미한다.
본 출원에 있어서, 특정 실시예들은 범위 형식으로 개시될 수 있다. 범위 형식의 설명은 단순히 설명의 편의 및 간결함을 위한 것이며, 개시된 범위 상에 가해지는 불변의 한정으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 범위에 대한 설명은 특히 모든 가능한 서브-범위들 뿐만 아니라, 그 범위 안에 있는 개별적 수치도 개시하는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들면, 1 내지 6과 같은 범위의 설명은 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등과 같은 서브-범위들을 개시할 뿐만 아니라, 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5 및 6 과 같은 그 범위 내의 개별 수치들도 개시하는 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 크기에 관계 없이 적용된다.
선택적 실시예들
제1 측면에 따르는, 상술한 수용성 분산성 고분자 조성물의 예시적인, 비한정적인 실시예들이 하기에 설명될 것이다.
상기 제1 측면에 따른 비-수지상 고분자는 지방족 폴리에스테르, 시클릭(cyclic) 폴리에스테르, 폴리우레탄, 시클릭 지방족 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 폴리올, 이들의 공중합체 및 블렌드로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 DND 고분자 하이브리드가 수용성 상에서 이온성/친수성 그룹들로 관능화된 수지상 고분자를 포함하는 고분자 조성물에 대해 향상된 막 형성 특성들을 보이도록 선택된다. 바람직하게는, 상기 DND 고분자 하이브리드를 포함하는 수용성-분산성 고분자 조성물은 향상된 균일성을 보이며, 상 분리를 나타내지 않는다. 또한 바람직하게는, 개시된 상기 수용성-분산성 고분자 조성물은 막 형성을 가능케 하기 위해 과량의 계면활성제의 추가가 필요하지 않으며, 따라서 계면 활성제가 표면 강성에 미치는 역효과를 방지할 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 개시된 수용성-분산성 고분자 조성물은 표면 코팅으로서 적용될 때, 불균일한 표면 또는 발포를 형성하지 않으며, 이에 따라 향상된 미관을 보일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 지방족 폴리우레탄 분산체(aliphatic polyurethane dispersion: PUD)와 같은 수용성 분산성 폴리우레탄이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 지방족 폴리에스테르 디올(aliphatic polyester diol)이다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 폴리아크릴레이트 및 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 공중합체이다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 양호한 유연성을 위해 선택되는 PUD이며, 수지상 고분자와의 조합은 PUD에 내수성 및 내화학성과 같은 보상적 특성들을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 친수성 관능화 제제는 친수성 그룹들로 상기 수지상 고분자를 관능화할 수 있는 화합물을 포함한다. 상기 친수성 그룹들은 1차 아미노 그룹, 2차 아미노 그룹, 3차 아미노 그룹, 4차 암모늄 염 그룹, 아미드 그룹, 알데히드 그룹, 카르보닐 그룹, 카르복실 그룹, 카르복실레이트 그룹, 에스테르 그룹, 술폰산(sulfonic acid) 그룹, 인산(phosphoric acid) 그룹 및 히드록실 그룹으로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 친수성 관능화 제제는 상술한 친수성 작용기들에 의해 상기 수지상 고분자를 관능화하도록 반응하는 임의의 화합물일 수 있다. 바람직한 작용기는 카르복실 작용기를 포함하며, 따라서 일 실시예에 있어서, 상기 친수성 관능화 제제는 모노-카르복실산, 디-카르복실산, 및 방향족, 지방족 및 시클로지방족, 모노-카르복실산 및 디-카르복실산의 무수물을 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 관능화 제제는 말레산 무수물(maleic anhydride) 및 숙신산 무수물(succinic anhydride)과 같은 디-카르복실산의 무수물들로부터 선택된다.
상기 수지상 고분자는 히드록시 말단 폴리에스테르일 수 있다. 상기 수지상 고분자는 약 20 내지 약 80 개의 주변 히드록실 그룹들을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 수지상 고분자는 고분자 분자당 이론적으로 16개의 주변 히드록실 그룹들("주변 관능도"로도 지칭된다)을 함유하는 제2 세대 수지상 고분자일 수 있다. 바람직하게는, 상기 수지상 고분자는 이론적 주변 관능도가 약 32 내지 64인 제3 혹은 제4 세대 수지상 고분자일 수 있다. 가교제와의 반응 및 친수성 그룹들로의 치환을 위한 충분한 주변 작용기들을 제공하고, 동시에 막 형성을 용이하게 하기 위해 상기 주변 관능도는 32 내지 64인 것이 일반적으로 선호된다. 주변 관능도가 지나치게 높은 수지상 고분자들은 과도하게 점도가 높은 조성물의 형성을 초래할 수 있으며, 막 형성을 곤란하게 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 128과 같이 64를 초과하는 주변 관능도를 갖는 고 세대의 수지상 고분자들 역시 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
일 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드의 총 중량 대비 적어도 20 중량%로 존재할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드의 총 중량 대비 20중량% 내지 95중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드의 총 중량 대비 약 25중량%, 약 30중량%, 약 35중량%, 약 40중량%, 약 45중량%, 약 50중량%, 약 55중량%, 약 60중량%, 약 65중량%, 약 70중량%, 약 75중량%, 약 80중량%, 약 85중량%, 약 90중량% 혹은 약 95중량%의 양으로 존재할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 상기 고분자 하이브리드의 총 중량 대비 약 50중량% 내지 약 95중량%의 양으로 상기 DND 고분자 하이브리드 내에서 존재할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드의 총 중량 대비 약 70중량% 내지 약 90중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 DND 고분자 하이브리드는 상기 관능화 제제에 의해 최소한 부분적으로 관능화될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 DND 고분자 하이브리드의 주변 히드록실 그룹들은 적어도 부분적으로 상기 친수성 관능화 제제로부터 부여된 친수성 그룹들로 치환될 수 있다.
주변 히드록실 그룹들의 총 수에 대비하여, 상기 관능화 제제의 친수성 그룹들로 치환된 상기 주변 히드록실 그룹들의 치환 정도는 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45% 및 약 50%로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 주변 히드록실 그룹들 중 적어도 5%가 상기 관능화 제제의 상기 친수성 그룹들로 치환될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 주변 히드록실 그룹들 중 약 20%가 상기 관능화 제제의 상기 친수성 그룹들로 치환될 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 친수성 그룹들은 카르복실 그룹이며, 해리된 형태(-COO-, H+) 혹은 비해리된 형태(-COOH)로 존재할 수 있다.
본 출원에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 일 이상의 가교제(cross linkers)를 포함할 수 있다. 상기 주변 히드록실 그룹 및/또는 상기 친수성 그룹과 반응하여 공유결합을 형성할 수 있는 관능성 잔기를 포함하는 임의의 가교제 화합물이 개시된 상기 조성물의 가교제로서 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 관능성 잔기는 가교 가능한 잔기(-N=C=O)를 포함하는 지방족 혹은 방향족 이소시아네이트일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 가교제는 R-N=C=O의 일반식을 가지며, R은 치환 혹은 비치환된 지방족 또는 방향족 알킬, 알케닐, 아릴 및 이와 유사한 화합물로부터 선택될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 가교제는 O=C=N-R1-R2-N=C=O의 일반식을 갖는 디-이소시아네이트일 수 있다. 여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있으며 독립적으로 치환 혹은 비치환된 지방족 또는 방향족의 알킬, 알케닐, 아릴 및 유사 화합물로부터 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가교제는 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(diphenylmethane 4,4'-diisocyanate), 메틸렌비스-4,4'-이소시아네이토시클로헥산(methylenebis-4,4'-isocyanatocyclohexane), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate: HDI), 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트(1,4-cyclohexane diisocyanate), p-페닐렌디이소시아네이트(p-phenylenediisocyanate), 트리페닐메탄-4,4',4''-트리이소시아네이트(triphenylmethane-4,4',4'',-triioscyanate), 메틸렌 디페닐디이소시아네이트(methylene diphenyldiisocyanate: MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate: TDI), 테트라메틸자이렌디이소시아네이트(tetramethylxylenediisocyanate), 이소포론디이소시아네이트(isophoronediisocyanate: IPDI) 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된다. 상기 가교제는 각 가교제 분자에 대해 적어도 2 및 바람직하게는 적어도 3 혹은 4의 이소시아네이트 잔기들을 갖는 높은 차수의 이소시아네이트 화합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가교제는 가교 가능한 잔기가 블로킹 제제와 화학적으로 반응하여 실질적으로 상기 수지상 고분자와 반응하는 것이 억제되는 블로킹된 화합물일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 가교제는 상기에 나열한 화합물로부터 선택된 블로킹된 이소시아네이트일 수 있다. 상기 블로킹된 이소시아네이트는 1K 시스템에서 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 가교제는 상기 수용성 분산성 고분자 조성물과의 혼합물에 제공되며 상기 조성물을 표면 상에 코팅으로서 적용하기 전에 분리된 혼합 단계를 요구하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 블로킹된 이소시아네이트는 열 적용을 통해 반응을 위해 자유화될 수 있다. 블로킹된 이소시아네이트는 상기 수지상 고분자 조성물 및 상기 가교제가 단지 표면 상에 코팅으로서 상기 조성물을 적용하기 직전에 혼합되는 2K 시스템에는 사용되지 않는다.
상기 가교제는 또한, 멜라민 포름알데히드 수지들로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 멜라민 포름알데히드 수지는 헥사메톡시메틸-멜라민 포름알데히드 수지이다.
상기 수용성 분산성 고분자 조성물은 상기 DND 하이브리드 고분자의 벌크(bulk)에 걸쳐 분산되는 나노입자들을 더 포함할 수 있다. 용도에 있어 한정되는 것은 아니나, 나노입자들은 상기 수용성 분산성 고분자 조성물에 첨가되어 물리적 강성을 부여하고, 내마모성 및 내구성을 향상시키고, 고체 함량을 증가시키며, 코팅 제거의 용이성을 향상시키며, 물리적 외관을 향상시키고 자외선(UV) 분해성을 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 나노입자들은 금속 산화물 나노입자일 수 있다. 바람직하게는, 상기 나노입자들은 알루미늄 산화물 및 아연 산화물로부터 선택될 수 있다. 전형적으로, 상기 조성물에 첨가되었을 때, 상기 나노입자의 평균 입자 사이즈의 범위는 약 1nm 내지 500nm일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 이러한 나노입자들은 상기 가교제와의 반응을 위해 적절하게 관능화된 고분자내에 인캡슐레이션될 수 있다.
상기 수용성 분산성 고분자 조성물은 다음 중 일 이상을 더 포함할 수 있다: UV-흡수제, 계면활성제, 가교 반응을 위한 촉매 및 안정제(stabilizer).
일 실시예에 있어서, 상기 촉매는 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate) 및 디부틸틴 디아세테이트(dibutyltin diacetate)와 같은 디부틸틴 화합물일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 촉매는 강산, 바람직하게는 술폰산일 수 있다. 예시적인 산 촉매들은 도데실벤질 술폰산, p-톨루엔술폰산을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 산 촉매들은 사용되는 상기 가교제가 멜라민 포름알데히드 수지 군에 속할 때 사용된다. 바람직하게는, 디부틸틴 화합물들은 사용되는 상기 가교제가 이소시아네이트 군에 속할 때 촉매로서 사용된다.
상기 수용성 분산성 고분자 조성물은 일 이상의 종류의 아크릴 관능성 모노머(acrylic functional monomers)를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 관능성 모노머는 상기 가교제와의 반응을 통해 상기 DND 고분자 하이브리드와 일체로 연결되어 아크릴 작용기들을 상기 DND 고분자 하이브리드 상에 부착시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 아크릴 작용기에 의해 제공되는 말단 이중 결합의 존재는 UV 조사에 노출 시 라디칼의 형성을 유도할 수 있다. 이는 개시된 조성물로부터 형성된 코팅이 UV 조사에 노출될 때, UV 경화를 가능하게 할 수 있다. 상기 아크릴 관능성 모노머는 약 10% 내지 약 50%의 상기 수지상 고분자 상의 작용기들의 아크릴 작용기로의 치환을 야기하기에 충분한 양으로 상기 수용성 분산성 고분자 조성물에 첨가될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 아크릴 관능성 모노머는 약 20%, 약 30% 혹은 약 40%의 상기 덴드리머 상의 작용기들의 아크릴 작용기로의 치환을 야기하기에 충분한 양으로 첨가된다.
예시적인 아크릴 관능성 모노머들은, 이에 제한되는 것은 아니나, 2-히드록시에틸아크릴레이트(2-hydroxyethylacrylate: HEA), 히드록실 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate: HEMA) 및 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate: GMA) 및 이들의 모노머 블렌드로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제2 측면에 있어서, 수용성 분산성 고분자 조성물을 제조하기 위한 공정의 비제한적인 실시예들에 대해 하기에 설명된다.
개시된 공정은 본 공정의 (b)단계로부터 수득되는 DND 고분자 하이브리드를 일 이상의 가교제와 혼합하여 상기 수용성 분산성 고분자 조성물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전형적인 2K 시스템에 있어서, 상기 가교제는 상기 조성물을 코팅으로서 표면에 적용하기 바로 직전에 상기 DND 고분자 하이브리드와 혼합될 수 있다. 이와는 달리, 1K 시스템에 있어서, 상기 가교제는 관능적으로 캡핑(capping)되거나 블로킹된 가교제의 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 캡핑 혹은 블로킹된 가교제는 상기 DND 고분자 하이브리드와 간단히 혼합되어 1K 시스템을 형성할 수 있다.
개시된 공정에 따른 혼합 단계(b1)는 예를 들면, 기계적 블렌더(blender)를 사용하는 물리적 블렌딩을 포함할 수 있다. 상기 물리적 블렌딩은 기계적 믹서를 사용하여 상온(즉, 콜드(cold) 블렌딩)에서 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 수지상 고분자는 상기 비-수지상 고분자와 물리적으로 블렌딩되기 전에 친수성 작용기들로 관능화될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 관능화되지 않은 수지상 고분자와 블렌딩될 수 있다. 후자에 있어서, 후속 단계에서 형성된 DND 고분자 하이브리드는 이후 친수성 관능화 제제와의 반응에 노출되어 상기 친수성 작용기들을 상기 DND 고분자 하이브리드에 부착시킬 수 있다.
혼합 단계(b2)는 또한 상기 친수성 관능화 제제 또는 친수성으로 관능화된 상기 수지상 고분자와 혼합물 내의 상기 수지상 고분자를 시클로지방족 디이소시아네이트와 같은 가교제의 존재 하에 반응 가능한 이소시아네이트 그룹들의 양이 실질적으로 소진될 때까지 상기 비-수지상 고분자와 화학적으로 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 이어서, 상기 친수성 관능화 제제와의 반응이 수행된다.
일 실시예에 있어서, 상기 친수성 관능화 제제는 상기 수지상 고분자에 친수성 그룹들을 부여하도록 선택된다. 상기 친수성 그룹들은 1차 아미노 그룹, 2차 아미노 그룹, 3차 아미노 그룹, 4차 암모늄 염 그룹, 아미드 그룹, 알데히드 그룹, 카르보닐 그룹, 카르복실 그룹, 카르복실레이트 그룹, 에스테르 그룹, 술폰산 그룹, 인산 그룹 및 히드록실 그룹으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 친수성 관능화 제제는 상기 수지상 고분자를 상술한 친수성 작용기들로 관능화하도록 반응하는 임의의 화합물로 선택될 수 있다. 바람직한 작용기는 카르복실 작용기들을 포함하며, 따라서 일 실시예에 있어서, 상기 친수성 관능화 제제는 모노-카르복실산, 디-카르복실산, 및 방향족, 지방족 및 시클로지방족의 모노-카르복실산 및 디-카르복실산의 무수물을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 관능화 제제는 말레산 무수물 및 숙신산 무수물과 같은 디-카르복실산의 무수물들로부터 선택된다.
개시된 공정의 (a)(ii) 단계에서, 친수성 관능화된 덴드리머는 상술한 친수성 관능화 제제에 의해 관능화된 수지상 고분자일 수 있다.
개시된 공정은 염기로 관능화된 DND 고분자 하이브리드를 중화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 DND 고분자 하이브리드가 카르복실 그룹들로 관능화된 경우, 상기 중화는 상기 카르복실 그룹들을 중화시킬 수 있는 임의의 적절한 염기로 수행될 수 있다. 예시적인 염기들은 이에 제한되는 것은 아니나, 트리에틸아민(TEA), 디메틸에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 트리에탄올아민 및 디메틸이소프로판올아민과 같은 화합물을 포함할 수 있다. 상기 중화 단계는 DND 고분자 하이브리드 및 염기를 함유하는 시스템의 pH가 약 8 내지 약 9일 때까지 수행될 수 있다. 바람직하게는, 중화 이후에, 상기 DND 고분자 하이브리드 상의 카르복실 그룹들은 해리되어 각각 COO- 및 H+ 이온들을 형성할 수 있다. 작용기의 이온 형태는 상기 고분자 조성물의 수용성 매체 내에서의 혼화성(miscibility) 및 분산성을 향상시킨다. 보다 바람직하게는, 상기 수용성 분산성 고분자 조성물의 저장 수명은 약한 염기 환경에서 증가될 수 있음이 밝혀졌다. 아민으로 중화 이후에, COO- 및 H+ 이온들은 전자 구조의 이중층을 형성하여, 약 8 내지 9의 pH 에서 준안정성을 가지며, 따라서 안정적 시스템을 유지한다. 그러나, pH가 지나치게 산성 혹은 염기성에 이른 경우, 상기 이중 층 전자 구조는 분해되어 안정성의 감소 및 저장 수명의 감소를 야기할 것이다.
제3 측면에 따른 개시된 용도에 있어서, 상기에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 표면 상에 적용을 위한 수-분산성 코팅을 형성하기 위해 1K 혹은 2K 시스템에서 사용될 수 있다. 상기 표면에 상기 고분자 조성물을 적용한 이후, 경화 단계가 2K 코팅 시스템에서는 약 20ㅇC 내지 약 100ㅇC 범위의 온도에서 수행되며, 반면 1K 베이킹 코팅 시스템에서는 약 60ㅇC 내지 약 160ㅇC에서 수행될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 아크릴 관능성 모노머들이 상기 수용성 분산성 고분자 조성물에 첨가된 경우, 적용된 코팅은 UV 조사에 노출을 통해 경화될 수 있다. UV 경화와 조합된 온도 경화의 사용은 본 발명의 범위 내에 또한 포함된다.
실시예
본 발명의 비제한적인 실시예들에 대해 구체적인 실시예들을 참조로 보다 상세하게 설명될 것이며, 이는 본 발명의 범위를 어떠한 형태로든지 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
사용된 재료들
하기에 설명되는 실시예들에서 사영된 원료 물질들의 목록이 제공된다. 하기의 원료 화학물질들의 상업적 명칭(볼드체)은 편의를 위해 실시예들에서 사용된다.
1. 히드록실 말단 그룹을 포함하는 지방족 폴리에스테르 디올, 분자량 1100g/mol, 히드록실(OH) 수 110 ± 5 mg KOH/g 액체, (" RSP 2163"), PCTS Specialty Chemicals Pte Ltd, 싱가폴 제조
2. 히드록실 말단 그룹을 포함하는 폴리카보네이트 디올, 분자량 1000g/mol, OH 수 110 ± 10mg KOH/g 왁스 고체, ("Ethenacoll ® UH -100") UBE Chemical Europe 제조
3. 히드록실 말단 그룹을 갖는 폴리에테르 디올, 분자량 1000g/mol, OH 수 106-118 mg KOH/g 액체,("PPG 1000"), Sigma Aldrich, USA 제조
4. 수용성 히드록실-관능성 폴리아크릴 분산체, 점도 400-1500 mPa.s, OH 화학당량 약 1145 ("Bayhydrol A 145") Bayer MaterialScience AG 제조
5. 시클로지방족 디이소시아네이트, 점도 약 35 mPa.s, NCO 함량 31.8%~32%("Vestanat H12MDI"), Evonik Industries, 독일 제조
6. 이론적으로 64의 주변 히드록실 그룹을 갖는 수지상 고분자, 분자량 약 5100g/mol 고체, OH 값 470-500 ("Boltorn H40"), Perstorp Singapore Pte Ltd 제조
7. 수지상 폴리에스테르 폴리올, OH 화학당량 약 200-300 및 고체 함량 약 70% ("PE-164-70s"), Nanovere Technologies, USA 제조
8. 순수 지방족 폴리우레탄 분산체("PUD 163P"), Nipsea Technologies, 싱가폴 제조, 고체 함량: 33.8%; 점도: 35.5cps: pH: 7.87; Mw=39673, 및 Mn=9747
9. 수-분산성 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), NCO 화학당량 약 182 ("Bayhydur XP 2547"), Bayer MaterialScience AG 제조
10. 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)에 기반한 저점도, 용매-프리(solvent-free), 다관능성(polyfunctional) 지방족 폴리이소시아네이트 수지, NCO 화학당량 183 ("Desmodur N3600"), Bayer MaterialScience AG 제조
11. 헥사메톡시메틸-멜라민-포름알데히드 수지, 98% 고체("Resimene 747"), Ineos Melamines, 독일 제조
12. 헥사메톡시메틸/n-부틸-멜라민 포름알데히드 수지, 98% 고체 (Resimene CE7103"), Ineos Melamines, 독일 제조
시험 방법
하기의 실시예들에 있어서, 다음과 같은 산업적으로 알려진 테스트 방법들이 사용되어 수-분산성 코팅의 특징을 확인할 수 있다
- 부착력(adhesion)(1mm × 1mm): ASTM D3359;
- 충격(Impact)(인치(in)/파운드(lb)로 측정됨(직접)): ASTM D2794;
- 연필 경도(절단/스크래치): ASTM D3363;
- 유연성(1/8"): ASTM D522;
- 가정 화학약품에 대한 오염 저항성(50% 에탄올 용액, 물, 5% NaOH): ASTM D1308;
- 인장 강도(연신): ASTM D412;
추가적으로, 다음의 프로토콜이 메틸 에틸 케톤("MEK") 러브(rub) 시험을 위해 적용된다.
(i) 100um의 습윤 필름 두께(wet film thickness: WFT)를 갖는 유리 패널 상에 막을 제조
(ii) 테스트 전에 상기 패널을 소정의 온도에서 소정의 듀레이션(특정한 코팅에 따른 온도 및 경화 시간) 동안 건조
(iii) 면봉을 MEK로 포화시키고 테스트 표면에 대해 45o 각도로 유지, 상기 테스트 표면을 적당한 압력으로 러브(rub). 1회의 전진 러브 및 1회의 후진 러브 모션으로 구성된 완전한 러브는 1회의 이중 러브로 간주됨. 상기 표면은 기판 유리 패널이 노출될 때까지 지속적으로 러브된다. 이중 러브의 총 수를 기록함
비교예 1
카르복시-말단 수지상 고분자의 제조
Boltorn H40 및 Boltorn H40에 기반한 약 50wt% N-메틸-2-피롤리돈(NMP)이 100ml 라운드 바닥 플라스크에 리플럭스와 함께 혼합된다. 혼합물이 균질하게 될 때까지 교반을 90oC에서 1 시간 동안 수행한다. 교반된 혼합물에 말레산 무수물이 Boltorn H40의 히드록실 작용기들의 5%(비교예 1D), 10%(비교예 1C), 30%(비교예 1B) 및 50%(비교예 1A)가 각각 치환될 때까지 정량적으로 첨가된다. 이후 100oC로 승온시키고 추가적인 60분 동안 교반이 지속된다. 이후, 온도를 65oC로 냉각시키고 22.2g의 트리에틸아민("TEA") 및 180.4ml의 탈이온(deionized: DI)수를 추가한다. 혼합물은 추가적인 15분 동안 교반되었다. 수득된 생성물은 상온으로 냉각되고 25um 여과지로 여과되었다.
단지 설명을 위한 목적으로, 상기 무수물 및 상기 Boltorn 수지상 고분자 사이의 반응은 아래에 도시된 일반 반응 스킴 I로 표시될 수 있으며, 적어도 -OH 그룹들 중 적어도 m 개가 무수물과의 반응을 통해 카르복실 그룹들(-COOH)에 의해 치환되었다.
스킴 I:
Figure 112013094158308-pct00001
다양한 OH 치환도를 갖는 관능화된 수지상 고분자의 4개의 샘플들이 비교예 1A-1D로 각각 설명된 비교예 1에 기술된 프로토콜에 따라 제조되었다. 비교예 1A-1D 각각의 물리적 특성들을 하기의 표 1에 나타낸다.
표 1
Figure 112013094158308-pct00002
비교예 2
카르복실-관능화된 수지상 고분자에 기반한 코팅 조성물의 제조
비교예 2는 2-성분(2K) 시스템을 사용하여 비교예 1C의 카르복실-관능화된 수지상 고분자를 이용한 코팅 조성물의 제조에 관해 설명한다. 상기 2 성분은 "Side A" 및 "Side B"로 지칭되며, 이들 각각의 조성물을 하기의 표 2에 나타낸다.
표 2
Figure 112013094158308-pct00003
Side A 및 Side B는 함께 혼합되어 수 분산성 코팅 조성물을 형성한다. 본 발명자들은 Side A 및 B의 상기의 혼합물이 버블링(bubbling) 혼합물의 형성을 야기하며, 이는 막 형성에 부적합함을 발견하였다. 상기 버블링 혼합물은 추가적으로 상당한 수준의 상분리가 일어남을 가리킨다. 이는 또한 카르복실-관능화된 수지상 고분자 및 폴리이소시아네이트 가교제 사이의 반응 정도가 낮으며 상기 가교제 및 수성 매체(water medium) 사이에서 상당한 양의 부반응이 발생할 수 있음을 제시한다. 도 1은 비교예 2의 조성물을 주석 패널 표면에 적용하여 형성된 코팅의 외관을 도시하고 있다. 도 1a에서 관찰되듯이, 상기 코팅의 표면은 매우 불균일하며 심각한 발포 현상이 일어났다.
실시예 3
콜드 블렌딩에 의해 수지상 고분자 및 폴리우레탄 분산체(PUD)를 사용한 DND 고분자 하이브리드의 제조
Boltorn H40 186.3g 및 NMP 93.1g을 1L 반응기에 혼합한다. 수득된 혼합물은 Boltorn H40이 모두 녹고 균일한 용액이 형성될 때까지, 90oC 까지 가열된다. 17.9g의 말레산 무수물이 첨가되고 온도를 100oC로 조절하여 추가적인 60분 동안 유지된다. 이후, 상기의 혼합물은 65oC로 냉각되고, 22.2g의 TEA 및 180.4g의 탈이온수가 추가된다. 이어서, 상기의 혼합물을 추가적인 15분 동안 교반한다. 수득된 생성물은 상온으로 냉각되고(약 25oC) 25um 여과지로 여과된다. 여과된 생성물은 고체 함량 52.46%, 점도 75.5cps 및 pH 값 7.78의 밀키 라이트 적색 용액으로 수득된다.
상기 여과된 생성물 10g이 수집되어 상온에서 실질적으로 순수한 PUD 163P 16.56g과 블렌딩되어 고체 함량 40%, Ew=803mg KOH/g 및 pH=7.35의 밀키 라이트 용액이 수득된다.
실시예 4
실시예 3에서 수득된 카르복실-관능화된 DND 고분자 하이브리드에 기반한 코팅 조성물의 제조
실시예 4는 2-성분(2K) 시스템을 사용하는 비교예 2의 관능화된 DND 고분자 하이브리드를 사용한 코팅 조성물의 제조를 설명한다. 상기 2 성분은 "Side A" 및 "Side B"로 지칭되며, 이들 각각의 조성물을 하기의 표 3에 나타낸다. -N=C=O 그룹들(가교제)에 대한 주변 -OH 그룹들(DND 고분자 하이브리드)의 비율은 약 1:2 이다.
표 3
Figure 112013094158308-pct00004
Side A는 Side B와 혼합되어 수용성 분산성 고분자 조성물을 형성한다. 비교예 2에서 수득된 버블링 혼합물과 비교하여, 가교제 성분(폴리이소시아네이트)과의 상기 DND 고분자 하이브리드 혼합물은 완벽한 균질성을 갖는 용액으로 도출될 수 있으며, 상 분리가 관찰되지 않는다. 중요하게는, 수득된 혼합물은 패널 표면에 적용 후, 85oC에서 경화 후에 막 형성을 하기 위해 사용될 수 있다. 비교예 2의 코팅과 비교하여, 상기 DND 고분자 하이브리드로부터 제조된 코팅은 우수한 코팅 특성을 보인다. 특히, 실시예 4의 코팅은 보다 높은 연필 스크래치 강성(HB로부터 2H로 증가); 향상된 내수성 및 내화학성(MEK 러브는 10 미만에서 471로 증가될 수 있다)을 보인다. 실시예 4의 코팅 및 상용되는 수성 PUD로부터 제조된 코팅의 성능은 하기의 표 4에서 비교된다.
표 4
Figure 112013094158308-pct00005
표 4로부터, PUD와 같이 상업적으로 구입가능한 수성 고분자 조성물로부터 제조된 코팅은 실시예 4의 코팅에 상응하는 강도 및 유연성을 보임을 알 수 있다. 그러나, 양 코팅이 표준적인 내화학성 및 내수성 시험에 노출될 경우 성능 상의 차이가 확연해진다. 예를 들면, PUD-기반 코팅은 단지 10 사이클 미만의 MEK 이중 러브를 견딜 수 있었던 반면, 실시예 4의 코팅은 471 사이클의 상기 MEK 이중 러브에 저항성을 가질 수 있다. 실시예 4로부터 제조된 상기 코팅은 또한 물, 에탄올 및 알칼리에 대해 우수한 저항성을 보였다.
실시예 5
화학 결합을 통한 다양한 비-수지상 고분자를 사용하는 DND 고분자 하이브리드의 제조
본 실시예에서, 발명자들은 DND 고분자 하이브리드에 있어서, 3개의 다른 종류의 공중합체(각각, 실시예 5A, 5B 및 5C)를 사용한 시험을 수행하였다. 상기의 모든 3개의 실시예들은 이후 1K 코팅 시스템에서 사용된다.
실시에 5A는 PE164-70s(덴드리머) 및 상용 폴리에스테르 RSP2163을 포함하는 DND 고분자 하이브리드이다.
실시예 5B는 PE164-70s(덴드리머) 및 폴리카보네이트(UH100)를 포함하는 DND 고분자 하이브리드이다.
실시예 5C는 PE164-70s(덴드리머) 및 상용 폴리에스테르 RSP2163을 포함하는 DND 고분자 하이브리드이다.
실시예 5A
131.3g의 상용 폴리에스테르 RSP2163 및 142.4g의 H12MDI를 N2 플러그를 갖는 1L 반응기에서 혼합한다. 상기의 혼합물을 90oC 로 가열하고 30분 동안 반응시킨다. 가열된 혼합물에 10.1g의 PE164-70s, 22.03g의 디메틸올 프로피온산(dimethylol propionic acid: DMPA) 및 97.78g의 NMP를 첨가한다. 상기의 혼합물은 추가 반응을 위해 -N=C=O%가 일정해지고 반응 완료시 4.2%의 이론적 값(이 값은 적정을 통해 결정될 수 있다)에 근접할 때까지 90oC로 유지시킨다. 이어서, 상기의 혼합물을 19.6g의 TEA 첨가와 함께 45oC로 냉각시키고, 518.0g의 탈이온수가 추가되어 혼합물을 500rpm의 높은 교반 속도로 추가적인 15분 동안 분산시킨다. 수득된 생성물은 상온으로 냉각되고 25um 여과지로 여과된다.
최종 생성물은 고체 함량 34.37% 및 점도 37cps, pH 8.01 및 평균 입자 사이즈 35nm의 반투명 용액이다.
실시예 5B
237.8g의 UH100 및 300.1g의 H12MDI가 N2 플러그를 갖는 2L 반응기에 첨가된다. 상기의 혼합물을 90oC 로 가열하고 30분 동안 반응시킨다. 이후, 42.1g의 DMPA, 20.2g의 PE164-70s 및 196.97g의 NMP의 첨가가 이어진다. -N=C=O%가 일정해지고 5.4%의 이론적 값에 근접할 때까지 90oC에서 반응이 수행된다.
상기의 혼합물은 38.0g의 TEA 첨가와 함께 45oC로 냉각되고, 이어서 탈이온수 1056.0g이 가해져 추가적인 15분 동안 500rpm의 높은 교반 속도에서 분산된다. 생성물은 상온으로 냉각되고 25um 여과지로 여과된다. 최종 생성물은 고체 함량 32.76%, 점도 18cps, pH 7.46 및 평균 입자 사이즈 37nm의 반투명 용액이다.
실시예 5C
183.1g의 PPG 1000 및 291.3g의 H12MDI가 2L 반응기에 혼합되어 반응을 위해 90oC로 가열되었다. 30분 후에, 45.0g의 DMPA, 60.0g의 PE164-70s 및 200.2g의 NMP가 상기 반응에 추가되었다. 상기 반응은 NCO%가 일정해지고 이론 값(NCO% = 4.2%)에 근접할 때까지 90oC에서 지속되었다. 상기의 혼합물은 40.0g의 TEA 첨가와 함께 45oC로 냉각되었고, 이어서 1060.2g의 탈이온수가 가해져 추가적인 15분 동안 500rpm의 높은 교반 속도로 분산되었다. 수득된 생성물은 상온으로 냉각되고 25um의 여과지로 여과된다.
최종 생성물은 고체 함량 29.71%, 점도 180cps, pH 8.56 및 평균 입자 사이즈 91nm의 반투명 용액이다.
실시예 5A, 5B 및 5C를 기반으로 1K 시스템을 사용하여 코팅들이 제조된다. 비교를 위해, 각 실시예 5A-5C에 대한 각각의 통제 코팅들 5A', 5B' 및 5C'들도 제조된다. 특히, 상기 통제 코팅들 5A'-5C' 각각은 1K 시스템 내에서 덴드리머 PE164-70s 없이 제조된다.
상기 수지상 고분자를 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리에테르와 같은 또 다른 수지와 병합함으로써, 코팅막의 성능이 수지상 고분자 성분 없이 제조된 코팅막에 비해 크게 향상됨이 밝혀졌다.
실시예 5A에 있어서, 막의 인장 강도는 66.5% 증가되며, 한편 실시예 5C에 있어서, 상기 수지상 고분자의 병합에 의해 높은 연신율은 유지하면서 막 인장 강도가 2배가 되었다. 상기의 모든 실시예들은 수지상 고분자와의 병합과 함께 연필 경도에 있어 적어도 1등급의 증가를 보인다. 특히, 1K 폴리에테르 PUD 코팅의 연필 경도(스크래치)는 상기 수지상 고분자와의 병합 이후 5B에서 HB로 5등급만큼 증가하였다. 실시예 5A-5C 및 통제 실시예 5A'-5C'의 성능은 하기의 표 5에 나타낸 바와 같다.
표 5
Figure 112013094158308-pct00006
실시예 6
수지상 고분자 및 상용의 수-분산성 폴리올 블렌드를 포함하는 DND 고분자 하이브리드의 제조
비교예 1D에서의 H40-5% 0.3g 및 5.7g의 Bayhydrol A 145를 500rpm의 교반 속도로 기계적 믹서 내에서 혼합한다. 이어서, 물 0.5g이 첨가되어 고체 함량 43.7%, 1062의 -OH EW를 갖는 밀키 용액을 수득하였다.
실시예 7
실시예 6의 DND 고분자 하이브리드에 기반한 코팅 및 상용의 폴리아크릴 분산체에 기반한 코팅
두 코팅들이 본 실시예에서 제조된다. 구체적으로, 제1 코팅(실시예 7A)이 2K 시스템을 통해 상업적으로 구매가능한 수성 폴리아크릴 분산체를 사용하여 제조되다. 또한, 2K 시스템을 사용하여, 제2 코팅(실시예 7B)이 실시예 6에 따른 DND 고분자 하이브리드를 사용하여 제조된다. 실시예 7A 및 7B의 다양한 조성물들이 하기의 표 6.1 및 6.2에 표시된다.
표 6,1
Figure 112013094158308-pct00007
표 6.2
Figure 112013094158308-pct00008
실시예 7A 및 7B의 코팅의 성능은 하기의 표 7에서 비교된다. 비교 결과에서 알 수 있듯이, 실시예 7B는 DND 고분자 내의 단지 5% 수지상 고분자를 가지고 향상된 연필 경도(스크래치) 및 우수한 내화학성을 보여준다. 예를 들면, MEK 러브 사이클은 DND 고분자 하이브리드가 사용되었을 때 36에서 95로 증가하였다. 실시예 7B로부터 형성된 막(도 1b)은 비교예 2로부터 형성된 막(도 1a)과 비교할 때 광택이 있으며, 클리어하다.
표 7
Figure 112013094158308-pct00009
비교예 8
수 분산성 수지상 고분자 및 계면활성제에 기반한 코팅의 제조
비교예 8은 비교예 1D의 관능화된 수지상 고분자를 포함하는 수용성 분산성 코팅의 제조를 보여준다. 열등한 막형성 능력 문제를 극복하기 위해, 과량의 계면활성제가 코팅막을 형성하기 위해 첨가된다. 비교예 8의 조성물이 하기의 표 8에 제공된다.
표 8
Figure 112013094158308-pct00010
이어서, 비교예 8의 코팅에 대해 다른 상술한 실시예들에서 기술한 일련의 표준 시험을 수행하였다. 아래의 표 9는 상기 코팅의 시험 결과를 제공한다.
표 9
Figure 112013094158308-pct00011
상기의 시험 결과는 과량의 계면활성제의 사용이 2K 코팅 시스템에서 상분리 문제를 완화하는데 도움이 될 수 있음을 보여준다. 그러나, 상기 코팅은 원하는 광택을 갖는 외관을 보여주지 못하며, 상대적으로 흐릿하다(hazy). 더욱이, 높은 수지상 고분자 함량을 갖는 경우에도, 고분자 조성물 내에 존재하는 코팅을 연화시키는 높은 수준의 계면활성제가 포함됨에 따라, 연필 경도가 2B로 떨어진다. 내알칼리성도 유사하게 불량하다. 그러나, 에탄올 및 물에 대한 저항성은 DND 고분자 하이브리드로부터 제조된 코팅들과 상응하는 것으로 나타난다.
상기에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 당해 기술 분야에 알려진 다수의 기술적 문제들을 해결할 수 있다. 먼저, 상기에 개시된 수용성 분산성 코팅은 종래의 수지상 고분자 코팅에서 요구되는 잠재적으로 독성이 있고, 처분하기 곤란한 유기 용매들의 필요성을 제거한다. 또한, 상기에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 0 혹은 0에 가까운 VOC 방출량을 가지는 코팅을 제조하는데 사용될 수 있으며, 따라서 코팅 용도에 대한 엄격한 환경 규제를 충족시키기 위해 훌륭히 적용될 수 있다.
추가적으로, 상기에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 용이하게, 부가적인 과량의 계면활성제 첨가 없이도 막 형태로 형성가능하며, 따라서 그 경도를 유지할 수 있다. 또한, 상기에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 형성된 코팅에 대한 우수한 경도, 내화학성, 내알칼리성, 내수성 및 내용매성을 보유한 것으로 밝혀졌다.
더욱이, 실질적으로 균질한 특성에 기인하여, 상기에 개시된 수용성 분산성 고분자 조성물은 심미적으로 우수하며, 발포 현상이 관찰되지 않는 실질적으로 부드럽고, 균일한 표면을 보유한 광택을 갖는 막으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기에 개시된 수용성 고분자 조성물은 다수의 용도의 코팅을 제조하는데 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 자동차의 보호 코팅, 페인트의 보호 코팅, 가구, 비행기 부품, 가전 제품 및 전자 기기의 코팅에 적용될 수 있다.
본 발명의 다양한 다른 변형예 및 적용예들은 상술한 개시 내용에 의거하여 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백히 이해될 수 있을 것이다. 또한, 상기의 모든 변형에 및 적용예들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. (a) (i) 친수성 관능화 제제와의 혼합물 내의, 16 또는 적어도 32 내지 64의 이론적인 주변 관능도를 가지는 히드록실 말단(hydroxyl terminated) 수지상 고분자; 및
    (ii) 16 또는 적어도 32 내지 64의 이론적인 주변 관능도를 가지며, 적어도 5%의 주변 히드록실 그룹들이 친수성 그룹에 의해 관능화된 히드록실 관능 수지상 고분자 중 적어도 하나; 및
    (b) 상기 수지상 고분자와 결합을 형성함에 따라 수용성 상에서 분산가능한 덴드리머-비-덴드리머(DND) 고분자 하이브리드를 형성하는 비-수지상 고분자를 포함하고, 상기 비-수지상 고분자는 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리우레탄 분산체(PUD), 폴리에스테르 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 폴리올, 이들의 공중합체 및 블렌드들로 구성된 군에서 선택되며,
    상기 친수성 관능화 제제는, 상기 히드록실 말단 수지상 고분자를 관능화하여, 적어도 5%의 주변 히드록실 그룹들이 친수성 그룹에 의해 관능화된 수지상 고분자를 제공하고,
    상기 친수성 그룹은, 1차 아미노 그룹, 2차 아미노 그룹, 3차 아미노 그룹, 4차 암모늄 염 그룹, 카르복실 그룹, 술폰산 그룹 및 인산 그룹으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비-수지상 고분자는 상기 DND 고분자 하이브리드의 총 중량 대비 적어도 20 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수지상 고분자 상에 존재하는 상기 주변 히드록실 그룹들의 적어도 50%가 친수성 그룹에 의해 치환되는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 친수성 그룹은 카르복실(-COOH) 그룹인 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 일 이상의 가교제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 DND 고분자 하이브리드의 벌크에 분산된 나노입자들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 나노입자는 금속 산화물 나노입자인 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
  10. (a) (i) 16 또는 적어도 32 내지 64의 이론적인 주변 히드록실 그룹들을 갖는 히드록실 말단 수지상 고분자; 및
    (ii) 16 또는 적어도 32 내지 64의 이론적인 주변 관능도를 가지며, 적어도 5%의 주변 히드록실 그룹들이, 1차 아미노 그룹, 2차 아미노 그룹, 3차 아미노 그룹, 4차 암모늄 염 그룹, 카르복실 그룹, 술폰산 그룹 및 인산 그룹으로 구성된 군에서 선택된 친수성 그룹에 의해 관능화된 히드록실 관능 수지상 고분자 중 적어도 하나 중 적어도 하나를 제공하는 단계;
    (b1) 상기 (i) 히드록실 말단 수지상 고분자를 가교제의 존재 하에 비-수지상 고분자와 혼합하여, 친수성 관능화 제제와 반응시킴으로써, 상기 히드록실 말단 수지상 고분자를 관능화하여, 주변 히드록실 그룹들의 적어도 5%가, 1차 아미노 그룹, 2차 아미노 그룹, 3차 아미노 그룹, 4차 암모늄 염 그룹, 카르복실 그룹, 술폰산 그룹 및 인산 그룹으로 구성된 군에서 선택된 친수성 그룹에 의해 관능화된 수지상 고분자를 제공하는 단계; 또는
    (b2) 상기 (ii) 친수성 관능화된 수지상 고분자를 비-수지상 고분자와 혼합하는 단계 중 어느 하나를 포함하여,
    수용성 매체에서 분산가능한 덴드리머-비-덴드리머(DND) 고분자 하이브리드를 형성하며, 상기 비-수지상 고분자는 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, PUD, 폴리에스테르 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 폴리올, 이들의 공중합체 및 블렌드들로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물의 제조 공정.
  11. 제 10 항에 있어서, (c) 상기 DND 고분자 하이브리드를 일 이상의 가교제와 혼합하여 상기 수용성 분산성 고분자 조성물을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물의 제조 공정.
  12. 제 10 항에 있어서. 상기 (b2) 혼합 단계는 물리적 블렌딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물의 제조 공정.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 (b1) 혼합 단계는 가교제의 존재 하에 상기 수지상 고분자를 상기 비-수지상 고분자와 화학적으로 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물의 제조 공정.
  14. 삭제
  15. 제 10 항에 있어서, (d) 상기 DND 고분자 하이브리드를 염기로 적어도 부분적으로 중화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물의 제조 공정.
  16. 제 1 항, 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항, 또는 제 10 항 내지 제 13 항 및 제 15 항 중 어느 한 항의 공정에 의해 생성된 표면 상의 보호 코팅 형성 용도의 수용성 분산성 고분자 조성물.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 보호 코팅은 25oC 이상의 온도에 노출시킴으로써 추가로 경화되는 것을 특징으로 하는 표면 상의 보호 코팅 형성 용도의 수용성 분산성 고분자 조성물.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 보호 코팅은 자외선 조사에 노출시킴으로써 추가로 경화되는 것을 특징으로 하는 표면 상의 보호 코팅 형성용 수용성 분산성 고분자 조성물.
  19. 제 1 항, 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 상기 수용성 분산성 고분자 조성물에 의해 코팅된 제품.
  20. 제 1 항, 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 수용성 분산성 고분자 조성물 또는 제 10 항 내지 제 13 항 및 제 15 항 중 어느 한 항의 공정에 의해 생성된 수용성 분산성 고분자 조성물을 포함하는 제1 성분; 및
    가교제를 포함하는 제2 성분을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 성분들은 함께 혼합되어 코팅 조성물을 형성하는 것을 특징으로 하는 수용성 분산성 고분자 조성물.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014113617A1 (en) 2013-01-21 2014-07-24 Innovative Finishes LLC Refurbished component, electronic device including the same, and method of refurbishing a component of an electronic device
US20160060470A1 (en) * 2013-05-01 2016-03-03 Innovative Finishes LLC Method of refurbishing an electronic device component
CN104710913B (zh) * 2013-12-12 2017-01-25 廊坊立邦涂料有限公司 一种含有超支化聚酯消光树脂的非高光涂料组合物及其应用
CN104312410B (zh) * 2014-07-01 2016-10-05 廊坊立邦涂料有限公司 一种具有自清洁功能的氨基烤漆组合物及其制备方法
US11008471B2 (en) 2015-03-03 2021-05-18 Solaris Technology Ltd Waterborne light radiation absorbing polyurethane mixed polyester polymer coating system
TWI766843B (zh) * 2015-10-09 2022-06-11 美商羅門哈斯公司 中空聚合物組合物
WO2017222473A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-28 Nipsea Technologies Pte Ltd Anti-freeze agents
CN112250832B (zh) * 2020-10-21 2023-05-26 万华化学集团股份有限公司 一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5418301A (en) * 1992-02-26 1995-05-23 Perstorp Ab Dendritic macromolecule and process for preparation thereof
US20040030031A1 (en) * 2000-10-14 2004-02-12 Emillio Martin Aqueous hyperbranched macromolecule coating compositions

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5731095A (en) * 1996-10-23 1998-03-24 Oxazogen, Inc. Dendritic polymer coatings
DE60203098T2 (de) * 2001-01-19 2005-07-21 Efka Additives B.V. Dispergiermittel
US20040072923A1 (en) * 2002-09-02 2004-04-15 Fuji Photo Film Co., Ltd. Aqueous ink-jet ink
DE102005023728A1 (de) * 2005-05-23 2006-11-30 Basf Coatings Ag Lackschichtbildendes Korrosionsschutzmittel und Verfahren zu dessen stromfreier Applikation
US8568888B2 (en) * 2007-03-15 2013-10-29 Nanovere Technologies, Inc. Dendritic polyurethane coating
US8206827B2 (en) * 2007-03-15 2012-06-26 Nanovere Technologies, Llc Dendritic polyurethane coating
CN101289596A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 长春工业大学 一种高耐磨光固化涂料
US20080289539A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-27 Basf Corporation Coating compositions having hyperbranched polymers and methods of producing same
CN100567413C (zh) * 2007-11-01 2009-12-09 凌云剑 高耐磨真空镀膜紫外光固化涂料
CN102030884B (zh) * 2010-10-26 2012-08-08 华南理工大学 高固含量uv固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散液及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5418301A (en) * 1992-02-26 1995-05-23 Perstorp Ab Dendritic macromolecule and process for preparation thereof
US20040030031A1 (en) * 2000-10-14 2004-02-12 Emillio Martin Aqueous hyperbranched macromolecule coating compositions

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