[发明专利]水性粘结剂组合物

说明书

发明领域

本发明涉及水性粘结剂组合物、它们的制备方法和它们的使用方法。

发明背景

水性粘结剂已用于各种用途，特别用于制备涂料组合物、粘合剂和浸渍剂。在这些用途中，粘结剂具有各种功能，如密封多孔基底中的孔隙或在基底表面上形成薄膜，所述薄膜可充当保护层或充当功能层，如粘合层、装饰层、反射层、隔热层或具有某些电或磁性能的层。

粘结剂的化学性能决定所形成的薄膜或层的粘合、机械和化学性能。尽管通过基础聚合物的改性可以为特定的化学体系提供一定范围的性能——取决于在产生固体膜或层的交联反应中形成的聚合物的种类，但常常希望能够调节在交联反应中形成的聚合物的性能以兼具例如醇酸树脂的光泽、脂族聚合物如脂族丙烯酸酯共聚物的耐光性、环氧树脂体系的防腐蚀性、有机硅的耐刮擦性以及聚氨酯的机械和化学耐受性。

现有技术状况

在EP0350157A2中已经描述了聚氨酯树脂和丙烯酸树脂的水性分散体的组合。这些分散体由水性聚氨酯分散体、水性丙烯酸树脂分散体和通过使丙烯酸单体混合物在最先提到的聚氨酯树脂分散体存在下自由基聚合而制备的另一分散体制成。此文献中所用的聚酯多元醇可通过使不饱和羧酸与二醇组分反应制备，所述实施方案在可自由基聚合的丙烯酸单体之间提供官能键。如果肼用于该聚氨酯的扩链，则在成膜过程中或之后发生肼基团与丙烯酸聚合物的羰基或甲酰氨基的反应。但是，由于肼造成环境和毒理学问题，此类体系无法广泛应用。

从EP0379158A2中已获知包含水性丙烯酸树脂和聚氨酯树脂乳液的底涂料组合物。将水性丙烯酸树脂混入聚氨酯树脂乳液中，其中该丙烯酸树脂具有20mg/g至150mg/g的酸值和5kg/mol至30kg/mol的数均分子量。通过在溶剂中使脂族或脂环族二异氰酸酯、聚醚二醇或聚酯二醇、低分子量聚羟基化合物和二羟甲基链烷酸反应，中和并在用水扩链下分散在水中和任选除去溶剂，制备该聚氨酯树脂。这两种树脂以12/88至1/99的丙烯酸树脂质量m_A与聚氨酯树脂质量m_U的比混合，质量在每种情况下为固体树脂的质量，因为已经发现，如果丙烯酸树脂的质量分数超过12%，则耐水性受损，如果将丙烯酸树脂的质量分数降至1%以下，则添加到该混合分散体中的颜料无法稳定保持分散状态。该底涂料与清漆一起用异氰酸酯交联剂固化。

在EP0421609A2中，公开了一种水基丙烯酸涂料组合物，其粘结剂包含60%至90%质量分数的丙烯酸共聚物和10%至40%质量分数的聚氨酯。该丙烯酸共聚物在乳液聚合法中制成并包含1%至10%质量分数的衍生自羟甲基甲基丙烯酰胺和/或羟甲基丙烯酰胺的部分。

在EP0458243A1中也描述了包含丙烯酸共聚物和聚氨酯低聚物分散体的水性涂料组合物。该丙烯酸共聚物具有6kg/mol至50kg/mol的数均分子量并具有酰胺基、酸基和羟基，该聚氨酯低聚物衍生自羟基封端的二醇、二异氰酸酯化合物、含活性氢的亲水化合物，将由其制成的预聚物中和并在包含伯或仲多胺的水介质中扩链。丙烯酸共聚物在该二元混合物中的质量分数为95%至10%，质量在每种情况下为固体树脂的质量。使这两种树脂分散体的混合物与三聚氰胺-甲醛树脂交联。

在EP0580163中，公开了一种水性涂料组合物，其包含丙烯酸树脂乳液和聚氨酯乳液、交联剂和酸性磷酸酯或亚磷酸酯。该丙烯酸树脂具有20mg/g至150mg/g的酸值和5kg/mol至30kg/mol的数均分子量。通过首先由脂族或脂环族二异氰酸酯、具有500g/mol至5kg/mol的数均分子量的聚醚二醇或聚酯二醇、低分子量聚羟基化合物和二羟甲基链烷酸合成聚氨酯预聚物，制备该聚氨酯乳液。在用叔胺中和该预聚物之后或之中，将这种预聚物与水混合，所得混合物用水扩链。然后蒸馏出在预聚物形成过程中所用的有机溶剂。三聚氰胺甲醛树脂和酚醛树脂可用作交联剂。丙烯酸树脂质量m_A与聚氨酯树脂质量m_U的比为90kg/10kg至60kg/40kg，且丙烯酸树脂质量m_A和聚氨酯树脂质量m_U之和与交联剂树脂质量m_C的比(m_A+m_U)/m_C为95kg/5kg至60kg/40kg，树脂质量始终是该乳液或分散体中存在的固体树脂的质量。酸性磷酸酯或亚磷酸酯具有通式HO-P(O)(OR¹)(OR²)或HO-P(OR¹)(OR²)。