[发明专利]带有环状碳酸酯基团的树脂和具有低的VOC含量的所述树脂的可交联组合物

说明书

本发明涉及带有环状碳酸酯基团的特定树脂、尤其是丙烯酸类树脂，涉及制备方法，和涉及包含所述树脂的可交联的组合物、尤其是涂层(涂料)组合物，其用于不使用任何异氰酸酯而制备交联的聚氨酯，所述组合物具有高的固含量和低的挥发性有机化合物VOC含量。

更具体地，本发明涉及由反应性的但是不含异氰酸酯的双组分体系(two-pack system)制备交联的聚氨酯(PU)，所述双组分体系基于在有机溶剂介质中的本发明的树脂(也将使用术语“基于溶剂的”)并且使用多胺作为替代的交联剂。

一般来说，如何在有机溶剂中使用多元醇树脂通过与多异氰酸酯的反应由双组分体系获得交联的聚氨酯是公知的。更具体地，已知丙烯酸类多元醇的较好的性能品质，特别是对于老化方面，它们对于涂料应用是优选的。这些多元醇是包括羟烷基丙烯酸酯单体例如(甲基)丙烯酸羟乙酯(HE(M)A)或(甲基)丙烯酸羟丙酯的丙烯酸类单体混合物的共聚物。

这些现有技术体系的重要缺陷与以下事实相关：异氰酸酯(多异氰酸酯)作为用于基于丙烯酸类多元醇树脂的这些交联的聚氨酯双组分体系的交联剂是必要的。但是，该使用通常在对人类健康和环境的毒性、安全性和伤害方面带来了问题，这些问题对于它们的处理施加了重大的限制，其因此变得越来越复杂和昂贵。已知它们的毒性和它们由也是对环境毒性和有害的起始材料制备，例如由光气制备，释放也对环境有害的氢氯酸，基于使用异氰酸酯的化学需要用对人类和环境更加友好的且尊重环境和人类健康的解决方案代替，例如由容许其的新型起始材料的可持续开发。

此外，除了健康和环境问题，使用多元醇-异氰酸酯可交联体系对于多元醇树脂的固有(内在，intrinsic)水分是敏感的，所述多元醇树脂在使用之前需要以控制的水分含量进行干燥，以考虑用于抵偿由该水分含量的异氰酸酯消耗的任何过量的异氰酸酯。

接下来，在施用基于这样的含异氰酸酯的体系的涂层的过程中的温度和环境湿度条件是气候条件所施加的，其对于所述系统是外部的且是不可控制的。其效果是通过环境湿度控制异氰酸酯的消耗、以及因此控制获得的涂层的最终结构(交联密度)和与该结构相关的最终性能品质的困难性和不可能性。为了弥补所述消耗，可设想过量的异氰酸酯，但是采用异氰酸酯的总消耗(overconsumption)，所述异氰酸酯在以副反应(脱羧和形成多胺，其转化为聚脲)被环境湿气消耗之前在体系中可保持为游离的(自由的，free)一定时间，其可影响最终涂层的结构和性能品质。尤其是，CO₂的放出导致在最终涂层中形成气泡(缺陷)，特别是在厚涂层的情况下。在这些涂层中异氰酸酯的其它缺点是它们对成本价格的高度影响。

新型的双组分体系是现有技术已知的，其不使用多异氰酸酯(称为NIPU:非-异氰酸酯PU)，用于代替基于多元醇-多异氰酸酯的PU体系。它们基于带有环状碳酸酯基团的树脂，其是可使用多胺交联的。

更具体地，BE 1009543描述了基于碳酸酯官能化的丙烯酸类树脂的体系，其使用伯多胺交联用于透明的涂层应用。

EP 0394786描述了基于由如下构成的组合物的体系：碳酸酯官能化的共聚物、封端的(受阻的，blocked)多胺、催化剂和/或其它添加剂。

WO 2011/035982描述了基于具有用于以多胺交联的碳酸酯官能团的水可分散性的丙烯酸类树脂的体系，合成在溶剂介质中进行，其用于在粘合剂、胶粘剂(乳香，mastics)和涂料中的应用且尤其是用于防腐蚀保护。该体系的非常好的耐化学性和其没有水敏感性一起构成它的主要优点。

虽然这样的体系使得原则上可不使用多异氰酸酯而获得聚氨酯(PU)，但是除了所提及的那些之外，还需要克服几个另外的问题。尤其是，在溶剂介质中，带有环状碳酸酯官能团的丙烯酸类树脂与等价的羟基化树脂(对于相同质量含量的带有相应的官能团的单体)相比具有高得多的粘度，这意味着对于相同的摩尔含量(或者相同的表示为当量mg KOH/g的指数)来说显著更高的粘度。其结果是为了能够保持恒定和合适的粘度，限制可交联组合物中的固含量，所述粘度是对于涂料应用的重要参数。

在关于减少VOC的规章变得越来越严格时，现有技术中已知没有满足该问题的解决方案。因此，需要新的碳酸酯官能化的树脂，尤其是丙烯酸类树脂，其容许形成具有低的VOC含量和具有高的固含量以及适于在有机溶剂介质中的涂料应用的粘度的涂料且尤其是油漆或清漆。