[发明专利]水性聚氨酯-聚丙烯酸酯分散体

说明书

本发明涉及水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体，其可通过包含烯属不饱和化合物的组分A)至少在包含水和通过如下构成组分的反应可得的聚氨酯树脂的组分B)存在下的自由基聚合而得到：I)包含至少一种具有至少两个或更多个异氰酸酯基团的脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族化合物的构成组分，II)包含至少一种平均分子量为500至3000g/mol的聚碳酸酯多元醇的构成组分，III)包含至少一种具有至少一个OH‑或NH‑官能团并含有羧基和/或羧酸根基团的阴离子亲水化合物的构成组分，IV)包含至少一种平均分子量为≥62至≤500g/mol的多元醇和/或多胺的构成组分，以及任选的V)包含至少一种或多种一元醇和/或单胺的构成组分，其中使用亲水性引发剂作为所述自由基聚合的引发剂。

本发明涉及水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体及其制备方法。本发明进一步提供包含该水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体的涂料组合物，以及该涂料组合物用于制备涂层的用途。本发明进一步涉及由该涂层和基材形成的复合体。

水性聚氨酯分散体适用于制备多种涂层，并以非常好的性能为特征，例如耐磨性、柔性或韧性。

除了纯聚氨酯分散体之外，聚氨酯/聚合物杂合分散体也是已知的，例如聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体。聚丙烯酸酯分散体通常具有提高的硬度和对化学品和气候影响的稳定性。此外，聚氨酯分散体和聚丙烯酸酯分散体的组合甚至可以产生协同效应。

通常，上述杂合分散体可以化学和/或物理地彼此结合。在这种物理结合的情况下，也可称为物理共混物。

作为化学结合的杂合分散体的实例，WO 2011/089154 A2公开了一种制备水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体的方法，其中聚氨酯含有与烯属不饱和单体反应的烯属不饱和基团。化学结合的聚合物通过该不饱和基团的交联反应获得。

聚合反应的高度复杂性是上述化学结合的杂合分散体的缺点。另外，化学结合增加了产物的分子量和粘度，这同样会使制备变得困难。此外，不是所有的聚氨酯主链都可与接枝聚合相容，因此使用领域在这里会受到限制。

相比之下，在物理共混物用于制备杂合分散体的情况下，聚合反应可以明显更容易控制，并且不会受到上述缺点的影响。

例如在EP 1124871 B1中公开了聚氨酯/聚丙烯酸酯杂合体系，其中聚氨酯和聚丙烯酸酯彼此不进行化学键合，而是仅物理地相互作用。所描述的聚氨酯/聚丙烯酸酯杂合分散体通过来自单体和亲脂性(油溶性)引发剂的预乳化混合物在聚氨酯存在下制备。

由于亲脂性引发剂，该方法中的自由基聚合发生在单体液滴中。然而，对于特定的聚合物组合物，该制备方法是不合适的，例如当使用不具有足够水溶性的非常疏水的丙烯酸酯单体时，或者当应计量加入单体混合物和/或引发剂溶液以获得特定聚合物形态，例如具有核-壳形态的聚合物颗粒的杂合分散体时。在这种情况下，通过EP 1124871 B1中描述的方法制备的分散体具有的稳定性不足，或者由于使用亲脂性引发剂，在不存在另外的乳化剂的情况下甚至完全不能制备。

一开始描述的水性聚氨酯分散体例如已经用于汽车领域中的漆料。通过避免有机溶剂，可以遵循还更严格的环境法规。为了使涂漆过程更有效率，例如可以施加较少的漆层或减小漆层厚度。

随着这些效率上升，另一方面，对所用的漆料体系的性能并因此特别是对所用的水性分散体的要求也在增加。在此方面特别重要的是良好的遮盖能力、硬度、耐化学品性和耐候性，以及良好的开关(flip flop)效应。这对于杂合分散体，例如聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体产生使用可能性，因为用聚丙烯酸酯进行的有针对性的改性使得可以实现所需的性能。

除了由分散体可得的漆料的性能之外，分散体或粘合剂相对于施加时或在泵送操作中的剪切力的尽可能高的稳定性也是非常重要的。然而，现有技术的聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体仅具有不足的稳定性，并且不能配制得到具有所需性能的粘合剂。

因此，本发明的目的是至少部分地克服现有技术的至少一个缺点。