[发明专利]包含乙酰乙酰基官能聚合物的含水涂料组合物、涂层及方法

说明书

本申请为2006年1月30提交的美国专利申请11/342,412的部分 继续申请，后者为2005年12月14日提交的美国专利申请11/300,070 的部分继续申请，其要求2004年12月17日提交的美国临时专利申 请60/636,921的权益，所有这些申请均全文通过引用结合到本文中。

发明背景

由于环境限制的增多，在涂料工业中相当需要含较少VOC(挥发 性有机化合物)且不含甲醛的系统。在应用中含水基热塑性涂料(如胶 乳)可具有低含量溶剂和甲醛，但它们没有很多应用所需的硬度和耐化 学性。给予优良抗粘连性和耐化学性的化学交联涂料(如水基蜜胺固化 涂料)包含低含量甲醛。然而对于室内应用，如厨房柜橱使用的涂料， 很多消费者需要不含致癌物的“绿色”系统。其他交联技术也达到所需 性能，如封端异氰酸酯或烯键式不饱和化合物；然而这些技术通常成 本高，或者高度刺激皮肤、眼睛或对皮肤、眼睛同时产生刺激。

因此需要具有一种或多种以下特性的涂料组合物：高效能、低 VOC含量、实质无甲醛含量和低刺激水平。

发明概述

本发明提供含水涂料组合物，该组合物包含具有一个或多个乙酰 乙酰基官能团的聚合物。这种官能化聚合物合乎需要，因为它们能够 成为交联网络的部分，从而提供有利的涂料性能。优选的组合物也具 有一种或多种以下特性：低VOC含量、实质无甲醛含量、高效能和 低刺激水平。

与例如漆料一样，这种涂料组合物可涂覆到基材上并干燥(例如固 化)。涂层的合乎需要的特性包括耐化学性、抗磨性、硬度、光泽、反 射性、外观或这些特性的组合及其他类似特性。

上述具有一个或多个乙酰乙酰基官能团的聚合物可以为胶乳聚 合物或水分散性聚合物。

优选涂料组合物包含基于组合物总重量不大于10％重量(wt％)(更 优选不大于7wt％)挥发性有机化合物(VOC)。

优选的乙酰乙酰基官能聚合物包括乙酰乙酰基官能的聚氨酯、环 氧聚合物、聚酰胺、氯化的聚烯烃、丙烯酸类聚合物、油改性的聚合 物、聚酯或其混合物或共聚物。优选乙酰乙酰基官能聚合物在不高于 8.5，更优选不高于8.0，最优选不高于7.8的pH制备。在某些实施方 案中，乙酰乙酰基官能聚合物为乙酰乙酰基官能胶乳聚合物。优选乙 酰乙酰基官能胶乳聚合物包含小于75nm平均粒径(即，颗粒最长尺寸 的平均值，一般为直径)的胶乳颗粒，所述粒径由Coulter N4 Plus测定。

本发明的优选涂料组合物包含：水；包含一个或多个乙酰乙酰基 官能团的聚合物；和酸官能聚合物，该聚合物可与含乙酰乙酰基官能 团的聚合物相同或不同，其中已用不含氮的碱中和或部分中和聚合物 上的酸官能团。

除了具有乙酰乙酰基官能团的聚合物外，本发明的涂料组合物也 可包含不同于乙酰乙酰基官能聚合物的烯键式不饱和化合物。此类化 合物可以为单体、低聚物、聚合物或其混合物。优选的此类烯键式不 饱和化合物包括(甲基)丙烯酸酯官能团(其中“(甲基)丙烯酸酯”指丙 烯酸酯和甲基丙烯酸酯)、乙烯基醚官能团、(甲代)烯丙基醚官能团(其 中(甲代)烯丙基醚指烯丙基醚和甲代烯丙基醚)或其混合物。优选烯键 式不饱和化合物包括(甲基)丙烯酸酯官能团。在某些实施方案中，(甲 基)丙烯酸酯官能化合物为多官能单体。

(甲基)丙烯酸酯官能化合物的实例包括选自下列的化合物：(甲基) 丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、三 羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基化三(甲基)丙烯酸 酯、二(甲基)丙烯酸二丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸三丙二醇酯、二(甲 基)丙烯酸己二醇酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、 双酚A乙氧基化二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化和丙氧基化新戊二醇二 (甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲 基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化甘油三(甲基)丙 烯酸酯及其混合物。

在本发明涂料组合物的某些实施方案中，乙酰乙酰基官能聚合物 包括由烯键式不饱和单体制备的乙酰乙酰基官能胶乳聚合物。

本发明也提供涂覆的方法，所述方法包括将涂料组合物涂覆到基 材上，并使涂料组合物硬化(例如，通过使涂料组合物曝露于辐射，如 紫外光或可见光)。优选本发明的涂料组合物可至少部分由紫外光或可 见光固化。