[发明专利]水性辐射可固化聚氨酯组合物

说明书

本申请是申请日为2009年5月29日、申请号为200980120413.0、发明名称为“水性辐射可固化聚氨酯组合物”的中国专利申请（PCT/EP2009/056615）的分案申请。

技术领域

本发明涉及适合于制造涂层，特别是具有良好机械性能和耐化学品性的颜色着色涂层(color pigmented coating)的水性辐射可固化聚氨酯组合物(aqueous radiation-curable polyurethane composition)。

背景技术

水性辐射可固化聚氨酯分散体是已知的，因为其被长期提供用于不同基材例如木材、塑料和金属的涂层，其表现出良好的机械性能和耐化学品性以及挠性。

辐射可固化聚氨酯已经由异氰酸酯封端的烯属不饱和聚氨酯预聚物被多元胺扩链制成。所得的聚合物呈现高分子量并含有硬的脲链段，所述链段经常导致具有高的最小成膜温度的分散体。最小成膜温度(MFFT)对应于颗粒的聚结和均匀无缺陷薄膜的形成，该薄膜一般是物理干燥的。这些高分子量聚合物在固化之前或在辐射无效的情况下，例如在阴影固化区域中或在辐射不能容易穿入的高度着色体系中是略微耐受机械和化学应力的；它们还适合于在附加的热交联后传递有效的化学网络。这些聚合物的第一个缺点是它们的较低反应性和它们对获得具有良好耐化学品性，例如耐染污性的固化涂层的限制。这种技术的另一个限制是使用为成膜所要求的聚结助剂。这些聚结溶剂(它们一般是具有高沸点的含氧化合物)在施用时至少部分地消除，这可能引起严重的安全和环境问题。在没有扩链的情况下获得的辐射可固化聚氨酯分散体一般提供具有低分子量和高丙烯酸酯键浓度的聚合物，它们一般导致具有低MFFT的分散体并因此不要求使用聚结剂。它们一般提供较高的反应性和较好的耐化学品性。然而，当与下述有色的有机或无机颜料一起配制时它们对在材料本体中提供有效的深固化更敏感：所述有色的有机或无机颜料与UV光或电子束相互作用并阻止辐射有效穿入涂层。这些组合物一般不允许获得呈现高的端面硬度(end hardness)和耐刮擦性的着色涂层。

申请人现已发现克服这些问题的辐射可固化聚氨酯分散体。

发明内容

因此，本发明涉及水性辐射可固化组合物，其包含：

-由以下物质的反应获得的至少一种高分子量烯属不饱和聚氨酯(A)：至少一种多异氰酸酯化合物(Ai)、至少一种含至少两个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团的烯属不饱和化合物(Aii)、至少一种含至少一个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团并且能够直接地或在与中和剂反应以提供盐之后使聚氨酯预聚物可分散在水性介质中的亲水性化合物(Aiii)、至少一种能够与异氰酸酯基团反应并提供扩链的含活性氢的扩链剂(Avi i)和任选地，一种或多种多元醇(Avi)；

-至少一种不同于聚氨酯(A)的由以下物质的反应获得的低分子量烯属不饱和聚氨酯(B)：至少一种多异氰酸酯化合物(Bi)、至少一种含至少两个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团的烯属不饱和化合物(Bi i)、至少一种含至少一个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团并且能够直接地或在与中和剂反应以提供盐之后使聚氨酯预聚物可分散在水性介质中的亲水性化合物(Biii)、至少一种基本上含一个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团的烯属不饱和化合物(Biv)和任选地，一种或多种多元醇(Bvi)和/或一种或多种含活性氢的扩链剂(Bvii)。

所谓的烯属不饱和基团在本发明中旨在表示在辐射和/或(光)引发剂的影响下能经历自由基聚合的碳-碳双键。该可聚合的烯属不饱和基团通常选自(甲基)丙烯酸类基团，优选丙烯酸类基团。在本发明中，术语(甲基)丙烯酰基应理解为包含丙烯酰基化合物和甲基丙烯酰基化合物二者或者其衍生物以及混合物。烯属不饱和聚氨酯(A)，(B)，各自地，优选是(甲基)丙烯酸酯化聚氨酯，更优选丙烯酸酯化聚氨酯。

聚氨酯的分子量一般通过凝胶渗透色谱(GPC)测量。将少部分聚氨酯样品溶解在适合的溶剂例如四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)或二甲亚砜(DMSO)中并在预先过滤后注入柱中。使用移动相溶剂在特定流量(ml/min)和温度下经过柱的组合洗脱样品的组分。为了校准目的，使用具有已知分子量的窄的多分散性聚苯乙烯标准样品。