[发明专利]水性聚氨酯分散体

说明书

本发明描述了基于水性聚氨酯分散体的可氧化固化和可辐射固化的涂层剂，它的制备方法，涂层剂作为清漆和/或粘合剂的应用，以及带有这些清漆和/或粘合剂的物品和基材。

基于聚氨酯分散体的可辐射固化水性涂料体系尤其在木材、塑料和皮革的涂层中得到应用，并且其特点在于大量积极的性能，如良好的化学品耐受性和机械稳定性。一个特别的优点是借助于高能辐射通过聚合物中包含的烯属双键交联，聚氨酯覆盖层瞬间固化。水性涂料体系的另一个优点是低粘度。对于喷涂应用而言这特别有利。

目前的趋势，尤其在家具工业中的趋势是将水性可辐射固化聚氨酯分散体用于白色、黑色或彩色色调的着色的配制品中。在这种情况中，某些色调例如黄色、红色或黑色证明特别困难，因为它们在商购获得的光引发剂吸收辐射的波长范围内具有非常强烈的吸收。结果是辐射诱导的聚合不完全进行并且涂层会非常容易被机械或者化学破坏。另外，无法实现对基材良好的附着，因为最下面的清漆层仍然是软的(Garrat, P. G., Strahlenh?rtung, 1996, 第115-131页, Vincentz Verlag, Hannover)。

EP-A 753 531和EP-A 942 022描述了尤其是基于聚环氧(甲基)丙烯酸酯的聚氨酯丙烯酸酯分散体。描述了与聚酯多元醇的组合，但没有描述与包含不饱和脂肪酸的聚酯的组合。所述粘合剂在彩色配制品中仅不充分地固化，以致于对化学品或者机械影响的耐受性不足。

EP-A 1 914 253公开了基于环戊二烯改性的聚酯的聚氨酯丙烯酸酯分散体。该环戊二烯改性的聚酯也可以尤其包含大豆油脂肪酸或油酸(a2)，但不是必需的。聚环氧(甲基)丙烯酸酯尤其充当含丙烯酸酯的结构基元。没有公开芳族聚环氧(甲基)丙烯酸酯与包含不饱和脂肪酸的聚酯的组合。EP- A 1 914 253中描述的粘合剂在彩色着色的配制品中具有不充足的性能属性(参见本申请中的实施例6)。

EP-A 613 915公开了包含20－80%酯的聚氨酯丙烯酸酯分散体，所述酯包含聚乙二醇单元、不饱和脂肪醇或不饱和酸。包含不饱和脂肪醇或不饱和酸的酯通过不饱和脂肪酸或丙烯酸与缩水甘油酯的反应获得。没有描述芳族聚环氧(甲基)丙烯酸酯。此外，本领域技术人员可以看出，非常高的聚乙二醇单元比例导致非常亲水并且因此容易受到着色剂和溶剂影响的涂料。

WO-A 2006047431描述了可辐射固化的和不可辐射固化的聚氨酯分散体，所述聚氨酯分散体包含基于加氢甲酰化不饱和脂肪酸的聚酯。通过加氢甲酰化将不饱和脂肪酸的双键加氢甲酰化或者氢化。因此在聚氨酯分散体中不再存在用于氧化固化的双键。

在WO-A 2005021615中在第一步骤中将不饱和脂肪酸B)加成在芳族环氧化物A)上，在第二步骤中用(甲基)丙烯酸酯单体C)将聚丙烯酸酯接枝在脂肪酸的双键上，并且最后将如此得到的产物用作可辐射固化聚氨酯丙烯酸酯分散体的原料。在聚氨酯丙烯酸酯分散体的合成中，使用(甲基)丙烯酸酯单体，例如(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯作为可辐射固化的组分D)。由于不饱和脂肪酸的双键已经与(甲基)丙烯酸酯单体共聚，因此在聚氨酯分散体中不再存在用于氧化固化的双键。

基于不饱和脂肪酸和油的氧化干燥的清漆树脂已知为醇酸树脂(Brock, T.; Groteklaes, M.; Mischke, P., Lehrbuch der Lacktechnologie, 第一版; Vincentz: Hannover, 2000, 第62-65页)。这些是非-水性体系，由于高的粘度，因此其必须用有机溶剂或低分子量反应性稀释剂稀释，以用于喷涂应用。缺点是有机组分的散发和/或作为刺激性的特征。

基于醇酸树脂的氧化干燥的水性聚氨酯分散体描述于DE-A 19917161和DE-A 102006054237中。由其制备的清漆在室温或升高的温度下任选地在干燥剂的存在下用大气氧干燥几小时至几天。与可辐射固化的聚氨酯分散体相比，完全固化非常冗长。此外，机械性能和化学品耐受性比可辐射固化的聚氨酯分散体差。

EP-A 451590和DE-A 4405208公开了基于包含烯丙基醚的聚酯的水性聚氨酯分散体。这样的分散体既可辐射固化也氧化固化。与包含不饱和脂肪酸的聚酯相比，包含烯丙基醚的聚酯明显更亲水并且导致涂层中较差的化学品耐受性。没有描述与聚环氧丙烯酸酯的组合。