[发明专利]包含脂环族刚性多元醇的水性两组分聚氨酯涂料组合物

说明书

本发明提供了基本不含VOC的两组分聚氨酯组合物，其包含以下两种组分：一种组分是多异氰酸酯组合物，另一种组分是多元醇和丙烯酸类或乙烯基乳液聚合物，所述多元醇选自脂环族二醇或多元醇以及低聚的二醇或多元醇，所述脂环族二醇或多元醇的分子量为100‑500并包含一个或多个4‑7元脂族环，所述低聚的二醇或多元醇包含以制备该低聚物所用反应物的总重量为基准计30‑78重量%的缩合反应产物。

发明领域

本发明涉及水性两组分聚氨酯涂料组合物，其包含以下两种组分，一种组分是多异氰酸酯组合物，另一种组分是一种或多种脂环族二醇或多元醇或者由其制备的低聚二醇或多元醇以及乙烯基或丙烯酸类乳液聚合物，所述二醇或多元醇的分子量为100-500并包含一个或多个4-7元脂族环。

技术背景

目前需要的水性聚氨酯涂料应提供优良的流动性和流平性、优良的外观(如光泽度和透明度)、合理的硬度、快速固化性质、以及低的挥发性有机化合物(VOC)含量。常规的溶剂型两组分聚氨酯涂料组合物能提供极佳的外观，但通常包含高水平的挥发性有机溶剂。来自水可稀释型(water reducible)聚酯多元醇和异氰酸酯的涂料组合物能提供优良的流动性和流平性、外观和较低的VOC；但是由这些组合物制备的涂料的干燥速度不能令人满意。另一方面，当前的包含水可分散性异氰酸酯和乳液聚合物的水性两组分聚氨酯涂料组合物能显著降低VOC水平并具有合理的固化速度，但仍无法提供具有令人满意的外观性质的涂料。向这些涂料组合物中加入低分子量的低聚交联剂能改善流动性、流平性和涂料外观；但这些低分子量低聚物需要一些时间才能交联并产生最终的涂层性质，从而导致干燥缓慢的性质。

Wu等人的美国专利公开第2008/0139775A1号揭示了能实现改善的耐磨性的两组分水性聚氨酯涂料组合物，其包含：(a)水可分散性聚酯多元醇组分，其为一种或多种丙烯酸类多元醇和一种或多种聚酯多元醇的组合；(b)水可分散性多异氰酸酯低聚物。但是，Wu等人所揭示的任何聚酯多元醇和涂料组合物包含大量有机挥发性化合物。

本发明的发明人致力于解决提供具有以下性质的水性两组分聚氨酯组合物的问题：硬质、快速干燥、和低VOC含量，而且所提供的涂料同时具有令人满意的外观、流动性和流平性。

发明内容

1、根据本发明，两组分水性聚氨酯组合物包含以下两种组分：一种组分是多异氰酸酯组合物，另一种组分是以下(i)和(ii)的多元醇组合物：(i)一种或多种乙烯基或丙烯酸类乳液聚合物，其测得的玻璃化转变温度(测得Tg)为10-100℃、10-90℃，优选为20-80℃，(ii)以多元醇固体的总重量为基准计，含量为5-60重量％的一种或多种多元醇，所述多元醇选自至少一种脂环族二醇或多元醇或者低聚的二醇或多元醇，所述脂环族二醇或多元醇的分子量为100-500并包含一个或多个4-7元的脂族环，以制备所述低聚物的反应物总重量为基准计，所述低聚的二醇或多元醇包含30-78重量％、优选至少40重量％的至少一种分子量为100-500并包含一个或多个4-7元的脂族环的脂环族二醇或多元醇的缩合反应产物。本发明的低聚二醇或多元醇的分子量可为200-3000，优选为200-2000，更优选为200-1000。所述脂环族二醇或多元醇优选为环己烷二甲醇(CHDM)、二脱水-d-山梨醇(dianhydro-d-glucitol)、或者为1,3-CHDM和1,4-CHDM的混合物。更优选该组合物基本不含挥发性有机化合物。采用凝胶渗透色谱(GPC)相对于聚苯乙烯标样测定分子量。

2、为了改善由本发明组合物制备的产品的耐化学性，1中多元醇组合物的乳液聚合物优选是包含羟基基团的聚合物，例如是(甲基)丙烯酸C₁-C₁₈烷基酯与(甲基)丙烯酸羟烷基酯(如甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)或丙烯酸羟烷基酯(HEA))的共聚产物。

3、以上1或2中的水性乳液聚合物优选是一种或多种丙烯酸类乳液聚合物。

4、本发明组合物中的脂环族二醇或多元醇可在任何脂环族环中包含O或N作为杂原子。这种包含杂原子的二醇或多元醇优选包括二脱水-d-山梨醇。