[发明专利]聚酯聚合物及其涂料组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年11月26日递交的美国临时申请号61/118,224的权益，该专利申请通过引用全文插入本文。

技术领域

本发明涉及一种可被包含在涂料组合物中的聚合物，该涂料组合物用在例如包装制品上。

背景技术

众所周知，将涂层涂覆到金属上以延缓或抑制腐蚀。在食品和饮料用金属罐领域中确实这样。涂层通常涂覆在这样的容器的内部，以防其中的内容物与容器的金属接触。金属和包装产品之间的接触可能导致对金属容器的腐蚀，这可能污染被包装的产品。当容器的内容物在化学上具有侵略性质的情况下确实这样。还将保护涂层涂覆到食品和饮料容器的内部，以防在食品的填充线和容器盖之间的容器上部空间中腐蚀，这对于高盐含量的食品特别成问题。

包装涂层优选应当能够高速涂覆到基材上，并且当在这种苛刻终端应用中硬化以起作用时能够提供各种性质的必要平衡。例如，涂层应当对食品接触安全、不会不利地影响被包装食品或饮料产品的味道、对基材具有优异的粘附性、显示适当的柔韧性、耐染色和其他涂层缺陷(诸如凸出、发白和/或起泡)并且长期耐降解，即使在暴露于苛刻条件下也具有上述性质。此外，食品或饮料容器用涂层通常应当能够在容器制造期间保持适当的膜完整形，并且能够耐受产品包装期间容器可能遭受的处理条件。鉴于上述挑战，包装领域通常的认识是，在其他应用(诸如汽车涂层)中使用的组合物多半不能满足食品接触包装涂层所需要的最严格涂层性质的平衡。此外，没有可靠的方法预测是否特定种类的涂层将通过全部这些严格要求。

由各种实验和现场试验发现了作为食品或饮料容器的内部保护涂层使用的各种涂层。这些涂层包括环氧基涂层和聚氯乙烯基涂层。然而，这些涂层类型中的每种都具有缺陷。例如，含有聚氯乙烯或相关含卤化物的乙烯基聚合物的材料的回收可能成为问题。有些人还希望减少或消除用于配制与食品接触的环氧涂层中的某些环氧化合物。

为了解决上述缺陷，包装涂层工业努力寻找基于可供选择的诸如聚酯树脂体系的粘结剂体系的涂层。然而，这种涂层对于配制显示所需涂层特性(例如柔韧性、黏着性、耐腐蚀性、稳定性、对裂纹的抵抗性等)平衡的聚酯基涂层有问题。例如，耐腐蚀性和这样涂层的制作性质之间存在制约平衡。适于与食品接触且显示良好的制作性能并且不存在老化板裂纹两种性质的聚酯基涂层往往太软，并且显示不适当的耐腐蚀性。与此相反，适于与食品接触且显示良好耐腐蚀性的聚酯基涂层在制作时通常显示不良的柔韧性和不适当的裂纹。

因此，一直需要改进的涂料组合物。

发明内容

一方面，本发明提供了一种适于用在涂层应用中的聚合物。该聚合物包含骨架、优选聚酯骨架，和一个或多个连接到骨架上的被保护的异氰酸酯悬挂基。一个或多个异氰酸酯反应性端基或悬挂基优选连接到骨架上，诸如为酰胺基、氨基、羧基、羟基、酚羟基、硫醇基、脲基或其组合。在本发明优选的实施方式中，聚合物的骨架是经羟基封端的。聚合物优选包含至少一个“可脱保护的”被保护的异氰酸酯基团(此后被称为“可脱保护的异氰酸酯基团”)，其中，所述被保护的异氰酸酯基团在适当的固化条件下脱保护，并且可用于与异氰酸酯反应性基团的反应。聚合物可选包含一个或多个脂族碳碳双键，包括，例如一个或多个不饱和双环基团。

另一方面，本发明提供了一种用于制造聚合物的方法，该聚合物适于用在涂层应用中例如作为成膜聚合物。在一个实施方式中，该方法包括提供如下反应物，该反应物包括(i)部分受保护的多异氰酸酯，优选具有平均约1.5至约2.5个游离异氰酸酯基团；和(ii)聚酯低聚物或聚合物，其具有末端异氰酸酯反应性基团，优选具有末端羟基。(i)中的游离异氰酸酯基团与(ii)中的末端异氰酸酯反应性基团的比值优选小于1∶1。这些反应物发生反应，从而形成具有至少一个悬挂的受保护异氰酸酯基，该基团优选在适当的膜固化条件下可脱保护。

另一方面，本发明提供了一种涂料组合物，其包含本文所述的聚合物。该涂料组合物可用在各种应用中，包括作为包装涂层，诸如与食品接触的包装涂层。该涂料组合物包含本发明的聚合物，通常为聚酯或聚酯-氨基甲酸酯聚合物，以及与以上组合的可选交联剂和/或可选液体载剂。在一个实施方式中，涂料组合物包含(i)本发明的具有聚酯骨架的聚合物，所述聚酯骨架具有悬挂的或末端的异氰酸酯反应性官能团和连接到所述骨架上的悬挂的可脱保护的异氰酸酯基团；(ii)交联剂，优选酚醛交联剂，更优选甲阶酚醛交联剂(resole-type phenolic crosslinker)；和(iii)液体载剂。