[发明专利]水性涂料组合物

说明书

本发明涉及一种可辐射固化的水性涂料组合物，其包含聚氨酯A和任选的可辐射固化的稀释剂，所述聚氨酯A包含至少下列作为结构单元：(a)含有至少两个环状基团的多异氰酸酯，(b)非环状脂族二异氰酸酯，其中连接两个异氰酸酯基团的非环状脂族基团具有4‑36个碳原子，和(c)含有异氰酸酯反应性基团的组分，其中，相对于用于制备聚氨酯A的组分的总重量，(a)和(b)的总量为10‑60重量％；并且其中(a)和(b)之间的重量比在50:50至99:1的范围内；并且其中所述涂料组合物的烯属不饱和键浓度在每克聚氨酯A和可辐射固化的稀释剂0.5‑6毫当量范围内。

本发明涉及可辐射固化的水性聚氨酯涂料组合物领域。

可辐射固化的聚氨酯分散体(PUD)广泛用于生产通过辐射固化的材料，例如涂料、油墨和/或粘合剂。这种辐射固化的涂层在许多基材如木材、塑料、混凝土、金属、玻璃和/或纺织品上表现出非常好的性能。已知可辐射固化的聚氨酯分散体的结构和功能可控制诸如固化速度、交联程度和涂层的最终性能等因素(尤其是诸如柔韧性、硬度、粘附性、耐刮擦性和/或耐化学性的性质)。

US-A-20090270581描述了设计用于硬涂层的水性可辐射固化的聚氨酯分散体(PUD)，其也具有耐污和耐刮擦性。PUD由(甲基)丙烯酸酯化的聚氨酯预聚物(A)和(B)任选的烯属不饱和化合物获得，所述聚合物预聚物(A)通过使以下物质反应制得：(i)多异氰酸酯，特别是H12MDI(二环己基甲烷二异氰酸酯)任选地与三异氰酸酯HDI异氰脲酸酯(1,6-二异氰酸酯己烷异氰脲酸酯)组合；(ii)任选的多元醇；(iii)与异氰酸酯(NCO)反应以使预聚物A可水分散的亲水性化合物；(iv)具有两个与NCO反应的基团的(甲基)丙烯酸酯；(v)仅具有一个与NCO反应的基团的(甲基)丙烯酸酯。如该专利公开中所解释的，可辐射固化的聚氨酯通常具有高分子量并含有硬脲链段，其通常导致具有高的最低成膜温度MFFT的分散体，因此需要使用聚结助剂。MFFT是水性聚合物分散体(也称为胶乳或乳液)的聚合物或固体部分在半干状态下自聚结形成连续聚合物膜的最低温度，该聚合物或固体部分又用作漆膜中其余固体的粘合剂。在聚合物的MFFT及其以上的温度下，形成连续的膜。在低于其MFFT的温度下，聚合物不能聚结形成连续的膜，因此不能将其自身(或可能存在的任何颜料和增量剂)结合在一起，并产生“裂化、有裂纹或粉状”层。因此，MFFT越高，无辅助的低温膜形成的机会越低。因此，期望具有低MFFT的涂料组合物，但这通常需要使用大量的聚结助剂。用于可辐射固化涂料组合物的聚结助剂的实例是有机共溶剂和可辐射固化的稀释剂。然而，考虑到挥发性有机共溶剂(VOC)水平和可能的可燃性风险，大量有机共溶剂是不利的。大量可辐射固化的稀释剂是不利的，因为在涂料组合物在基材上涂覆期间涂料组合物的处理更麻烦，由于涂料组合物中存在未反应的组分，这会引起皮肤刺激。此外，在固化之前膜可以保持发粘，并且固化的涂层可能仍含有低分子量的未反应的材料，其可以从涂层迁移(所谓的可迁移物)，这在例如食品接触应用和室内空气质量(例如，宜家IKEA有排放测试规范)中是不期望的。如US-A-20090270581中所述的水性可辐射固化的聚氨酯分散体具有低的MFFT(0℃)，但涂料组合物中可辐射固化的稀释剂(双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯)的量高。在US-A-20090270581中，DTMPA或DPHA用于制备水性可辐射固化的聚氨酯分散体。DTMPA是双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(可辐射固化的稀释剂)和双三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(后者的化合物将与异氰酸酯反应并将成为氨基甲酸酯链的一部分)的混合物。DPHA是二季戊四醇六丙烯酸酯(可辐射固化的稀释剂)和二季戊四醇羟基五丙烯酸酯(后者的化合物将与异氰酸酯反应并将成为氨基甲酸酯链的一部分)的混合物。可辐射固化的稀释剂的存在有利地导致涂料组合物的最低成膜温度MFFT降低，因此反应性稀释剂起到聚结剂的作用。如上文所解释，具有低MFFT的涂料组合物是期望的，并且具有少量聚结助剂的涂料组合物也是期望的。因此，将MFFT降低到所期望水平所需要的聚结剂的量较低越好。

本发明的目的是提供可辐射固化的涂料组合物，其具有对氨、水、乙醇、红酒、芥末、咖啡和/或茶的高耐污性，同时可以减少获得特定的MFFT所需要的聚结剂量。