[发明专利]高固体含量的树枝状聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及具有高固体含量的聚合物组合物以及其制备方法和用途。

背景技术

树枝状聚合物(或“树枝状聚合物(dendrimers)”)已用于制造保护性涂料领域，这归因于其能形成高性能涂料的独特结构。保护性涂料向表面提供保护以免于诸如水、雪、冰、热、灰尘、烟雾、鸟粪、化学侵蚀和酸性降水等自然环境的破坏。

因为树枝状聚合物是具有超支化结构的聚合物，该超支化结构可包括大量的在超支化树枝状聚合物分子的外围边缘暴露的反应性官能团，因此它们被认为是能提供具有高交联密度和高表面保护性能的膜的最有前景的树脂体系之一。根据支化程度，树枝状聚合物可以分为第一、第二、第三、第四或甚至第五代树枝状聚合物。第一代树枝状聚合物在理论上可以具有总共8个外围反应性官能团，而第二代聚合物在理论上会具有16个外围官能团，而且第三代聚合物在理论上会具有32个外围官能团，以此类推。每分子的外围官能团的总数也称为外围官能度。

树枝状聚合物的分子模拟球体的流体力学体积，因此，它们可用于提供高分子量涂料并同时保持相对低的粘度。同时，树枝状聚合物向涂料提供高交联密度，同时保持其柔性。

通常，以基于有机溶剂的涂料体系形式来提供含有树枝状聚合物的保护性涂料，这归因于树枝状聚合物在水中缺乏溶解性。这样的基于溶剂的体系提供了优异的耐磨损性、柔性、粘附性和耐化学性。然而，由于存在本质为挥发性的有机溶剂，所以由基于溶剂的体系制备的涂料通常会散发不期望地高水平的挥发性有机化合物(“VOC”)。在许多国家中，已迫使涂料制造商探索具有显著降低的VOC排放的涂料组合物的可能性。

此外，基于溶剂的涂料的另一挑战是改进固体含量。实现该目的的一个方式是降低有机溶剂的量，从而增加固体物质以获得高固体分涂料。然而，更低的溶剂含量将增加粘度并牺牲漆料的可加工性。

此外，树枝状聚合物，尤其是诸如Boltorn H30^TM和Boltorn H40^TM的高代树枝状聚合物，被认为是新一类大分子化合物，并用于高性能涂料。然而，这些树枝状聚合物通常具有高于60℃的熔点，并需要溶解在有机溶剂中。尽管使用有机溶剂会改进这些树枝状聚合物组合物的成膜性质，但权衡之处在于如果溶剂被捕获在高交联的固化膜内且不能被除去，则基于溶剂的涂料会呈现差的铅笔硬度和耐化学性。涂料组合物中的有机溶剂的有害性质还限制了应用领域。

因此，亟需提供克服或至少改善上述一个或多个缺点的聚合物组合物。具体地，本发明的目的是提供能形成高性能涂料的聚合物组合物，该高性能涂料具有接近零或零VOC排放并同时与常规的基于溶剂的涂料相比呈现改进的铅笔硬度和耐化学性。

发明概述

在第一方面，提供了聚合物组合物，其包含：(i)一种或多种官能化的树枝状聚合物；以及(ii)能与所述树枝状聚合物的官能团化学偶联的反应性稀释剂，其中当所述树枝状聚合物与所述反应性稀释剂在交联剂的存在下偶联时，在液体介质中以高浓度形成聚合的固体。

在一实施方案中，聚合的固体在液体介质中的浓度为至少55%。

在一实施方案中，液体介质可以包含有机溶剂或水性溶剂。在另一实施方案中，聚合物组合物可以基本上不含液体介质。

有利地，反应性稀释剂的存在基本上降低了或完全消除了对使用有机溶剂来溶解树枝状聚合物的需求，诸如丙酮、二甲基甲酰胺和/或其他类似有机溶剂。因此，所公开的聚合物组合物可有利地用于制备具有基本上降低的挥发性有机化合物(VOC)排放的高品质聚合物涂料。甚至更有利地，所公开的聚合物组合物可用于制备具有零或接近零VOC排放的涂料。

所公开的涂料组合物可包含可湿固化、可热固化、可辐射固化或可通过本领域已知的其他方法固化的官能团。在一实施方案中，所公开的涂料组合物是可湿固化的或可热固化的。可湿固化的官能团的实例包括但不限于异氰酸酯或封闭的异氰酸酯。可热固化的官能团的实例包括但不限于碳二亚胺。可辐射固化的官能团的实例包括但不限于丙烯酸酯。

此外，当所公开的聚合物组合物用于制备涂料组合物时，反应性稀释剂能与树枝状聚合物形成键，例如通过与合适的交联剂反应而形成键，由此与树枝状聚合物骨架形成整体结构。有利地，通过整合入树枝状聚合物骨架内，使反应性稀释剂基本上免于从涂料组合物中蒸发出，进一步降低由所公开的聚合物组合物制备的涂料的VOC排放。