[发明专利]延长水性涂料的湿边时间和开放时间的低VOC添加剂

说明书

技术领域

本发明一般性地涉及低挥发性有机化合物（VOC）添加剂在涂料中的用途。另一方面，本发明涉及具有小于大约20重量%VOC的涂料添加剂，其包含玻璃化转变温度（Tg）为至少大约20℃的水分散性聚合物和分子量小于1000克/摩尔的水不溶性增塑剂，其中该添加剂可切实改进涂料的干燥特性。

背景技术

通常，当在基底上施涂装饰性或保护性涂层时，需要能在经过一段时间后修复仍湿涂层中的不平整。例如，通过在先前涂布的基底上，在涂层的主区域上或在涂层边缘上重刷可以实现这种修复。此外，希望涂层在施涂到基底上时表现出相对较短的消粘时间。许多年来，溶剂基涂料常用于大多数可能的用途。在溶剂基涂料中，使用有机溶剂改变该涂料组合物的干燥特性以实现上述需要。例如，开放时间（open time）为30至45分钟的有机溶剂基醇酸是易得的。但是，溶剂基涂料倾向于具有相对较高的VOC含量。因此，由于对涂料中的VOC的限制提高，工业中的许多领域已开始在多种应用中使用水性涂料。

但是，除增加的消粘时间外，水性涂料提供的开放时间和湿边时间（wet edge）通常不足以修复在施涂到基底之后仍湿涂层中的不平整。水性涂料通常使用分散的高分子量聚合物作为涂料中的粘合剂材料。此类聚合物的使用造成干燥该涂料组合物时的短湿边时间，因为分散的聚合物粒子倾向于在施涂涂层后相对不久聚结在施涂涂层的边缘区域。随着连续膜的形成，由于该涂层所含的聚合物的高分子量，该涂层的粘度迅速提高，这造成有限的湿边时间和开放时间。

为缓解这些缺点，通常将添加剂与水性涂料合并以改进干燥特性。工业界的一般做法是掺入小分子烷撑二醇，如乙二醇或丙二醇以实现较长的湿边时间或开放时间。但是，这些小分子二醇的添加增加该涂料组合物的总VOC含量。由于规章限制涂料中容许的VOC含量，通常必须降低烷撑二醇量，这造成降低的湿边时间和开放时间。因此需要可延长湿边时间和开放时间而不会显著增加涂料的VOC含量且无损其它涂料性能的添加剂。

发明内容

在本发明的一个实施方案中，提供用于增强涂料性能的添加剂。该添加剂包含：（a）玻璃化转变温度（Tg）为大约20℃至大约160℃的水分散性聚合物，（b）分子量小于大约1,000克/摩尔的水不溶性增塑剂，和（c）环己烷二甲醇。该添加剂还具有小于大约20重量%的挥发性有机化合物（VOC）含量。

在本发明的另一实施方案中，提供包含水；粘合剂；和添加剂的涂料。该添加剂包含（a）玻璃化转变温度（Tg）为大约20℃至大约160℃的水分散性聚合物，（b）分子量小于大约1000克/摩尔的水不溶性增塑剂，和（c）环己烷二甲醇。该添加剂还具有小于大约20重量%的VOC含量。

在本发明的再一实施方案中，提供包含水；粘合剂；和添加剂的涂料，其中该添加剂具有小于大约20重量%的VOC含量。在本发明的其他实施方案中，该涂料还可具有至少一个下列性质：至少大约1.5分钟的湿边时间、至少大约1.5分钟的开放时间、至少大约500个周期的抗湿磨性、至少大约3的湿粘合性和至少大约3的防水性。

在本发明的又一实施方案中，提供制造涂料添加剂的方法。该方法包括：（a）合并Tg为大约20至大约160℃的水分散性聚合物、分子量小于大约1000克/摩尔的水不溶性增塑剂和环己烷二甲醇；和（b）在升高的温度下中和和分散该混合物以获得水分散体。所得分散体具有小于大约20重量%的VOC含量。

具体实施方式

根据本发明的一个实施方案，提供低挥发性有机化合物（VOC）含量添加剂，其通常包含水分散性聚合物和水不溶性增塑剂。该添加剂可用在涂料中以改进施涂到基底上时和干燥后的涂层性质，例如开放时间、湿边时间、抗粘着性、光泽和抗湿磨性。

该水分散性聚合物可以是在添加到水中时容易形成水分散体的任何聚合物。在一个实施方案中，该水分散性聚合物可具有至少大约20℃的玻璃化转变温度（Tg）。

在本发明的一个实施方案中，该添加剂可包含占该添加剂中的固体总重量的至少大约20重量%的水分散性聚合物。另外，该添加剂可包含占该添加剂中的固体总重量的大约30至大约70重量%，大约40至大约60重量%，或45至55重量%的水分散性聚合物。