專利名稱：涂料組合物和由其形成的涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由反應(yīng)性聚合物、酰肼化合物和硅烷化合物制成的新涂料組合物。這種可以是無(wú)甲醛和無(wú)異氰酸酯的涂料組合物固化得到一種具有優(yōu)異性能的互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(IPN)涂層。
油漆可認(rèn)為劃分為兩個(gè)總類，即，水基油漆和溶劑基油漆。何種油漆適用于給定場(chǎng)合取決于該油漆所要經(jīng)歷的條件。常規(guī)的水基油漆一般被認(rèn)為在耐候性、耐溶劑性和粘附性方面劣于溶劑基油漆。但最近，溶劑基油漆的應(yīng)用已不為環(huán)境所贊同，同時(shí)強(qiáng)調(diào)使用較低揮發(fā)性有機(jī)物含量(“VOC”)的油漆來實(shí)現(xiàn)可接受的結(jié)果。具體地說，已經(jīng)嘗試提供無(wú)異氰酸酯和無(wú)甲醛但仍具有可接受的物理特性的油漆或涂料。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可以無(wú)異氰酸酯和無(wú)甲醛但仍具有良好的粘附性、耐久性、耐化學(xué)藥品性、耐水性和耐印性的涂料組合物。這種理想的性能組合現(xiàn)已通過本文所述的新涂料組合物而實(shí)現(xiàn)。
本文所述的新涂料組合物包括聚合物和硅烷。該聚合物具有至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)和酰肼基團(tuán)。該硅烷可選自硅烷和聚硅烷。視需要，該涂料組合物包括顏料。還描述了由這種組合物制成的涂層。本文還描述了通過將涂料組合物施用到基材上并固化成膜來制備涂層的方法。
按照本發(fā)明的優(yōu)選涂料組合物是無(wú)甲醛和無(wú)異氰酸酯的，可以空氣固化或在高溫下固化，并提供具有改進(jìn)的基材粘附性、改進(jìn)的耐印性和耐粘連性以及改進(jìn)的耐溶劑性和耐水性的涂層。
按照本發(fā)明的新涂料組合物包括(a)具有至少一個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的聚合物，所述聚合物還具有一個(gè)連接到其上的酰胺基團(tuán)；和(b)硅烷。
可用于形成涂料組合物的聚合物包括，例如丙烯酸系聚合物、改性丙烯酸系聚合物、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚硅氧烷、聚氨基甲酸酯及其混合物。聚合物的分子量并不關(guān)鍵。該聚合物的分子量一般為2000-2000000，優(yōu)選100000-1000000。
該聚合物包括反應(yīng)性官能團(tuán)。該官能團(tuán)可提供一個(gè)用于連接含酰肼的化合物的位置，而且還可提供一個(gè)由以下詳細(xì)描述的硅烷化合物進(jìn)行交聯(lián)的位置。合適的反應(yīng)性官能團(tuán)包括，例如羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基、烷基氨基、多官能胺、酰氨基和酮基或其組合。反應(yīng)性官能團(tuán)的取代度并不關(guān)鍵，而是可以調(diào)節(jié)以提供具有所需特性的涂層。即，例如，如果羧基存在于聚合物上，低至20的酸值應(yīng)該提供合適的交聯(lián)以形成涂層。但如果要求涂層能夠經(jīng)受200MEK的摩擦，應(yīng)該使用約40-80的酸值。聚合物可以是自交聯(lián)的或UV可固化的。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以制備出包含反應(yīng)性官能團(tuán)的合適聚合物。合適的聚合物可購(gòu)自各個(gè)供應(yīng)商。
如果使用丙烯酸系聚合物，該聚合物可由單體如丙烯酸和甲基丙烯酸、在烷基或環(huán)烷基部分具有1-18，優(yōu)選4-13個(gè)碳原子的丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯和環(huán)烷基酯、或這些單體的混合物來制備。這些單體的例子包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸環(huán)己基酯、和甲基丙烯酸2-乙基己酯。
丙烯酸系聚合物上的反應(yīng)性官能度可通過將具有羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基和烷基氨基官能團(tuán)的官能單體進(jìn)行反應(yīng)而引入。包含羧基的單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸、2-丙烯酰氧基甲氧基-0-鄰苯二甲酸、2-丙烯酰氧基-1-甲基乙氧基-0-六氫鄰苯二甲酸。羥基官能單體包括丙烯酸2-羥乙基酯、甲基丙烯酸2-羥乙基酯、甲基丙烯酸羥丙基酯、丙烯酸羥基丁酯、甲基丙烯酸羥基丁酯、烯丙基醇、和甲基烯丙基醇。環(huán)氧官能單體包括甲基丙烯酸縮水甘油酯。烷基氨基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的例子包括丙烯酸和甲基丙烯酸的氨基甲基、氨基丙基、氨基丁基和氨基己基酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯。其它的合適單體包括N-烷氧基甲基丙烯酰胺、和N-(丁氧基甲基)丙烯酰胺。也可包括其它的烯屬不飽和單體如乙烯基、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯以提供所需的物理特性。特別有用的聚合物是羧基化苯乙烯丙烯酸酯聚合物。
改性丙烯酸系物質(zhì)也可用作丙烯酸系聚合物。這些物質(zhì)的例子包括本領(lǐng)域熟知的聚酯改性丙烯酸系物質(zhì)和聚氨酯改性丙烯酸系物質(zhì)。一種優(yōu)選的聚酯改性丙烯酸系物質(zhì)的例子為用δ-己內(nèi)酯改性的丙烯酸系聚合物。這種聚酯改性丙烯酸系物質(zhì)描述于美國(guó)專利4546046(Etxell等人)。聚氨酯改性丙烯酸系物質(zhì)是本領(lǐng)域熟知的。一個(gè)例子在美國(guó)專利4584354中給出，在此將其作為參考并入本發(fā)明。
具有羥基、酸基、或氨基作為反應(yīng)性官能團(tuán)的聚酯也可用作本發(fā)明組合物中的聚合物。這些聚酯是本領(lǐng)域熟知的，且可通過有機(jī)多羧酸(如，鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、己二酸、馬來酸)或其酸酐與包含伯或仲羥基的有機(jī)多元醇的聚酯化來制備。
可用作本發(fā)明組合物中的聚合物的聚氨酯可通過聚異氰酸酯和多元醇以大于1∶1的OH∶NCO當(dāng)量比率進(jìn)行反應(yīng)而制成，得到具有端羥基官能度的聚氨酯。這時(shí)，異氰酸酯的封端與聚氨酯樹脂的合成同時(shí)進(jìn)行。另外，聚氨酯可通過聚異氰酸酯和多元醇以小于1∶1的OH∶NCO比率進(jìn)行反應(yīng)而形成。這時(shí)，如果使用過量的異氰酸酯，將具有未反應(yīng)異氰酸酯官能度的聚氨酯隨后用封端劑進(jìn)行反應(yīng)。合適的封端劑包括反應(yīng)性醇或胺。這些物質(zhì)的例子為三羥甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、Solketal、二醇、三醇、或二醇和三醇的混合物。優(yōu)選地，在使用聚氨酯作為聚合物之前去除所有的未反應(yīng)異氰酸酯。
合適的氨基甲酸酯官能聚合物可由在單體的酯部分中具有氨基甲酸酯官能度的丙烯酸系單體而制成。這些單體是本領(lǐng)域熟知的且描述于，例如美國(guó)專利3479328、3674838、4126747、4279833和4340497，在此將其作為參考并入本發(fā)明。一種合成方法涉及羥基酯與脲形成氨基甲酰基氧基羧酸酯(即，氨基甲酸酯-改性的丙烯酸系物質(zhì))的反應(yīng)。另一種合成方法將α，β-不飽和酸酯與羥基氨基甲酸酯反應(yīng)形成氨基甲?；趸人狨?。另一技術(shù)涉及通過伯或仲胺或二胺與環(huán)狀碳酸酯如碳酸亞乙基酯反應(yīng)來形成氨基甲酸羥烷基酯。氨基甲酸羥烷基酯上的羥基隨后通過與丙烯酸或甲基丙烯酸的反應(yīng)而酯化形成單體。制備氨基甲酸酯改性丙烯酸系單體的其它方法描述于已有技術(shù)，而且也可使用。丙烯酸系單體可隨后與其它的烯屬不飽和單體，如果需要，利用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)一起聚合。
制備可用于本發(fā)明涂料組合物的聚合物的另一路徑是將已形成的聚合物如丙烯酸系聚合物與另一組分反應(yīng)形成附加到聚合物主鏈上的氨基甲酸酯官能團(tuán)，例如描述于美國(guó)專利4758632，在此將其作為參考并入本發(fā)明。制備有用的聚合物的其它技術(shù)涉及，在羥基官能丙烯酸系聚合物的存在下將脲熱分解(釋放氨和HNCO)以形成氨基甲酸酯官能丙烯酸系聚合物。另一技術(shù)涉及，氨基甲酸羥烷基酯的羥基與異氰酸酯官能丙烯酸系或乙烯基單體的異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)形成氨基甲酸酯官能丙烯酸系物質(zhì)。異氰酸酯官能丙烯酸系物質(zhì)是本領(lǐng)域熟知的且描述于，例如美國(guó)專利4301257，在此將其作為參考并入本發(fā)明。異氰酸酯乙烯基單體是本領(lǐng)域熟知的且包括間-異丙烯基-α，α-二甲基芐基異氰酸酯。另一技術(shù)是將環(huán)狀碳酸酯官能丙烯酸系物質(zhì)上的環(huán)狀碳酸酯基團(tuán)與氨進(jìn)行反應(yīng)以形成氨基甲酸酯官能丙烯酸系物質(zhì)。環(huán)狀碳酸酯官能丙烯酸系聚合物是本領(lǐng)域已知的且描述于，例如美國(guó)專利42979514，在此將其作為參考并入本發(fā)明。更困難但可行的聚合物制備方法是用氨基甲酸羥烷基酯與丙烯酸酯聚合物進(jìn)行酯交換。
包含反應(yīng)性官能團(tuán)的聚合物優(yōu)選以膠乳的形式提供，本文所用的術(shù)語(yǔ)“膠乳”廣義上表示水不溶性聚合物的任何的一般含水的分散體，所述聚合物以顆粒的形式存在。
接枝到該聚合物上的是一種包含酰肼基團(tuán)的化合物。優(yōu)選地，該酰肼基團(tuán)具有以下結(jié)構(gòu)式
其中R1和R2分別獨(dú)立地表示H或取代或未取代烷基。
在一個(gè)實(shí)施方案中，含酰肼基團(tuán)的化合物也包含通常存在于稱作位阻胺光穩(wěn)定劑化合物(HALS)的化合物中的位阻胺基團(tuán)。這種化合物的一個(gè)例子具有以下結(jié)構(gòu)式 在另一實(shí)施方案中，含酰肼基團(tuán)的化合物具有以下結(jié)構(gòu)式 其中R3和R4分別獨(dú)立地表示H或取代或未取代烷基，且R5表示取代或未取代烷基、取代或未取代芳基、或 其中L表示二價(jià)連接基團(tuán)、-NH-或-O-。該連接基團(tuán)優(yōu)選為脂族的，但也可以是芳族、環(huán)脂族、或雜環(huán)的。優(yōu)選地，R3或R4中的至少一個(gè)、以及R6和R7中的至少一個(gè)表示氫原子。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，R3、R4、R5和R6都表示氫原子。
含酰肼基團(tuán)的化合物可由脂族有機(jī)酸，如乙酸、丙酸、正辛酸、己二酸、草酸、癸二酸、和類似物而制成。酸基通常與本領(lǐng)域已知的肼反應(yīng)生成該酸的肼衍生物。優(yōu)選的含酰肼的化合物是己二酰肼。
其它的包含酰肼基團(tuán)的有用化合物的例子包括具有結(jié)構(gòu)式R-(CONH-NH2)n的酰肼；具有結(jié)構(gòu)式NH2-NH-CO-NHNH2的雙酰肼；具有結(jié)構(gòu)式RNH-CO-NHNH2的半卡巴肼；具有結(jié)構(gòu)式RNH-CS-NHNH2的硫代酰肼。在含酰肼的化合物的每個(gè)以上結(jié)構(gòu)式中，n是至少為1的正整數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，n＝2。R可以是氫原子(除了酰肼或硫代酰肼，當(dāng)n＝1時(shí))或有機(jī)基團(tuán)。有用的有機(jī)基團(tuán)包括脂族、環(huán)脂族、芳族、或雜環(huán)基團(tuán)，優(yōu)選具有1-20個(gè)碳原子。R基團(tuán)應(yīng)該沒有對(duì)酰肼基團(tuán)反應(yīng)性的取代基。
聚酰肼(如，酰肼或硫代酰肼，其中n≥2)優(yōu)選用于通過將酰肼基團(tuán)之一與聚合物上的酰肼反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)而將酰肼基團(tuán)引入聚合物上。
聚酰肼可通過聚酰肼與具有一個(gè)或多個(gè)酸酐或環(huán)氧基的丙烯酸系或聚酯聚合物進(jìn)行反應(yīng)而反應(yīng)到聚合物上。另外，酰肼可直接與聚合物上的反應(yīng)性官能團(tuán)(如，與丙烯酸系聚合物上的酸基)進(jìn)行反應(yīng)，形成一種酰肼官能聚合物。酰肼化合物與聚合物反應(yīng)時(shí)的條件在本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員的理解之內(nèi)。通常，酰肼化合物簡(jiǎn)單地混入包含聚合物的分散體中以將酰肼基團(tuán)接枝到聚合物上。如果需要，酰肼化合物可在加入聚合物分散體之前與溶劑進(jìn)行混合。
酰肼化合物的加入量并不關(guān)鍵，而是取決于許多因素，包括聚合物上反應(yīng)性官能團(tuán)的取代度和最終涂層的所需特性。通常，酰肼化合物的加入量為約0.25-10％重量，優(yōu)選約0.5-5.0％重量，以該涂料組合物的總固體物質(zhì)的重量為基。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員理解，由于聚合物在分散體中會(huì)自身折疊形成顆粒或膠束，因此酰肼化合物主要與位于該顆粒或膠束外部上的反應(yīng)性官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)。即，當(dāng)聚合物分子通過從涂料組合物中去除水或其它溶劑而展開時(shí)，顆粒或膠束內(nèi)的反應(yīng)性官能團(tuán)保留用于硅烷交聯(lián)。在特別有用的實(shí)施方案中，聚合物顆?；蚰z束外部上的足夠數(shù)目的反應(yīng)性基團(tuán)與酰肼化合物進(jìn)行反應(yīng)以防在加入硅烷時(shí)過分膠凝。這樣可將涂料組合物制成一種單包裝體系。為了形成本發(fā)明涂料組合物，含酰肼的聚合物與具有以下結(jié)構(gòu)式的硅烷結(jié)合 其中n＝1-1000，優(yōu)選1-100，最優(yōu)選1-10；R是一種包含1-20個(gè)碳原子的視需要取代的烴基(例如，甲基苯基、烷基或芳基)；R1在每種情況下相同或不同且為選自鹵素、氫原子、烷氧基、羥基、氨基和環(huán)氧基的部分；且R2在每種情況下相同或不同且選自定義如上的R和R1。氨基硅烷和環(huán)氧基硅烷是特別適用于制備本發(fā)明涂料組合物的硅烷。合適的硅烷可由各個(gè)制造商購(gòu)得。合適的硅烷的具體例子包括烯丙基三甲氧基硅烷；烯丙基三甲基硅烷；N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基-甲基二甲氧基硅烷；N-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷；3-氨基丙基三乙氧基硅烷；3-氨基丙基三甲氧基硅烷；二(二甲基氨基)二甲基硅烷；二(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷；二(三甲基甲硅烷基)乙酰胺；正丁基二甲基氯硅烷；叔丁基二甲基氯硅烷；氯甲基三甲基硅烷；3-氯丙基三乙氧基硅烷；
3-氯丙基三甲氧基硅烷；二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷；N，N-二乙基氨基三甲基硅烷；二甲基氯硅烷；二甲基二氯硅烷；二甲基二乙氧基硅烷；二甲基乙氧基硅烷；二甲基十八烷基氯硅烷；二苯基二甲氧基硅烷；1，3-二乙烯基四甲基二硅烷；1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷；乙基三乙酰氧基硅烷；(3-縮水甘油氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷；(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷；六甲基二硅烷；異丁基三甲氧基硅烷；3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷；3-巰基丙基三甲氧基硅烷；3-巰基丙基三乙氧基硅烷；3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；3-甲基丙烯酰氧基丙基三(甲基甲硅烷氧基)硅烷；N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷；甲基環(huán)己基二氯硅烷；甲基環(huán)己基二甲氧基硅烷；甲基三乙酰氧基硅烷；甲基三氯硅烷；甲基三乙氧基硅烷；甲基三甲氧基硅烷；N-甲基-N-三甲基甲硅烷基三氟乙酰胺；
十八烷基三氯硅烷；辛基三氯硅烷；正辛基三乙氧基硅烷；苯基三乙氧基硅烷；苯基三甲氧基硅烷；四正丁氧基硅烷；四氯硅烷；四乙氧基硅烷(teos)；四(2-乙氧基乙氧基)硅烷；四(2-甲氧基乙氧基)硅烷；四甲氧基硅烷；四丙氧基硅烷；三氯硅烷；三乙基氯硅烷；三乙基硅烷；三甲氧基甲硅烷基丙基二亞乙基三胺；N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N，N-三甲基氯化銨；三甲基溴硅烷；三甲基氯硅烷；三甲基甲硅烷基乙酰胺；三甲基甲硅烷基碘化物；三甲基甲硅烷基腈；三甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯；乙烯基二甲基氯硅烷；乙烯基甲基二氯硅烷；乙烯基甲基二乙氧基硅烷；乙烯基三氯硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；
乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；硅烷的用量并不關(guān)鍵，而是取決于許多因素，包括聚合物上反應(yīng)性官能團(tuán)的取代度以及最終涂層的所需特性?？梢允褂玫椭良s0.25％重量以提供涂層，以涂料組合物固體物質(zhì)的總重為基。但如果要求涂層能夠經(jīng)受200MEK的摩擦，可以使用約0.25-10.0％重量的硅烷。
為了形成固化涂層，使用單包裝體系或雙包裝體系來交聯(lián)一種或多種上述聚合物。在單包裝體系中，聚合物與硅烷結(jié)合形成一種在儲(chǔ)存溫度下穩(wěn)定的油漆體系。在雙包裝體系中，聚合物和硅烷保持分離，直到施用該組合物之前或之時(shí)。有利地，在固化按照本發(fā)明的優(yōu)選組合物時(shí)無(wú)需外部催化劑(如，無(wú)機(jī)酸)。
本發(fā)明的涂料組合物可以是底涂層和透明涂層組合物。該組合物可以是基本上固體粉末、分散體、或基本上液態(tài)的形式。液體涂料可以是溶劑基或水基的。該涂料還可包括溶劑、顏料、催化劑、位阻胺光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、流變控制添加劑、光引發(fā)劑和本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的其它添加劑。
涂料組合物可通過本領(lǐng)域熟知的許多技術(shù)涂覆在制品上。這些包括，例如噴涂、浸涂、流涂、輥涂、簾幕涂布、真空涂布、等。在制品涂有上述層之后，該組合物經(jīng)歷條件以固化涂層。固化通常在去除溶劑和/或分散劑的過程中或之后開始。盡管空氣或環(huán)境溫度固化可有利地用于本文所述的涂料組合物，但熱固化是優(yōu)選的。一般，熱固化通過將涂覆制品暴露于高溫來進(jìn)行。固化溫度取決于用于該組合物的特定化合物，但一般為約20-180℃，優(yōu)選約50-120℃。固化時(shí)間根據(jù)所用的特定組分、和物理參數(shù)如所施用的涂層的厚度而變化，但固化時(shí)間通常為約0.5-30分鐘。
本發(fā)明通過以下的非限定性實(shí)施例來說明。
實(shí)施例1具有表I所示組成的涂料配方通過將膠乳乳液加入不銹鋼容器中而制成。己二酸二酰肼在連續(xù)攪拌1小時(shí)下撒入容器中以生成“部分A”。向潤(rùn)濕劑和穩(wěn)定劑(二氨基硅烷)的混合物中加入水、消泡劑和增稠劑。然后在攪拌下加入一部分(約20％)的部分A。然后，加入TiO2和高嶺土。攪拌約30分鐘之后，在連續(xù)攪拌15分鐘下慢慢加入剩余的部分A。然后，慢慢加入環(huán)氧基硅烷和水的混合物，隨后加入表面活性劑溶液。粘度通過另外加入增稠劑來調(diào)節(jié)，如果需要，還加入著色劑。
所得組合物不含異氰酸酯或甲醛并可用作外底漆。
對(duì)比例A制備出具有表I所示配方的涂料組合物，只是沒有包括己二酸二酰肼、二氨基硅烷或環(huán)氧基硅烷。
表I成分 數(shù)量(磅)部分A 354.53XU41188.51*(羧化苯乙烯/丙烯酸酯聚合物在水中的40-55％乳液)己二酸二酰肼 4.87部分B潤(rùn)濕劑 8.68Hydrosil 2776(二氨基硅烷)**2.26水 117.55消泡劑 1.852％膨潤(rùn)土LT溶液(增稠劑)83.11金紅石TiO244.35高嶺土 442.77DYNASYLANGLYMO(環(huán)氧基硅烷)** 8.73水 22.99水 8.15表面活性劑*** 24.972％膨潤(rùn)土LT溶液(增稠劑)24.93黑色著色劑 5.39黃色著色劑 7.92
*購(gòu)自Dow Chemical Company，Midland，Michigan**購(gòu)自Huls America，Inc.，Somerset，N.J.
***SURFYNOL 104 PA(8.51磅)和16.46磅去離子水。
對(duì)比例B制備出具有表I所示配方的涂料組合物，只是用1％的常規(guī)交聯(lián)劑(異丙醇胺)替代己二酸二酰肼、二氨基硅烷和環(huán)氧基硅烷。
實(shí)施例2實(shí)施例1涂料組合物的物理性能測(cè)試如下將涂料施用到纖維水泥板上，制備出用于測(cè)試的樣品。將2.07克涂料組合物施用到常規(guī)的15.2厘米×15.2厘米纖維水泥板上，得到厚度約1密耳(0.0254毫米)的涂層。
涂層的耐溶劑性通過將涂層暴露于甲乙酮(“MEK”)來評(píng)估。具體地說，用浸漬在MEK的棉球在涂層上輕輕地往復(fù)摩擦，隨后立即干燥并冷卻。在玻璃上進(jìn)行再現(xiàn)性和稠度進(jìn)行測(cè)試。如果在涂層中看到破裂，記錄雙重MEK摩擦數(shù)。如果涂層沒有被200MEK摩擦所破壞，測(cè)試終止并將結(jié)果記錄為200+摩擦。一個(gè)雙重MEK摩擦是用MEK棉球往復(fù)通過一次。
使用ASTM#D5795-95，6.01卷中所述的“Cobb測(cè)試”來測(cè)試涂層的耐水性。較低的值表示較大的耐水性。Cobb測(cè)試僅在樣品已達(dá)到平衡之后進(jìn)行，在此為約5天。
耐粘連性測(cè)試如下在最終體系的冷卻過程之后，將這些纖維水泥板排列使得存在面-面接觸和面-背接觸。根據(jù)對(duì)最終體系測(cè)試要求的嚴(yán)格程度，將這些板放在已預(yù)熱至預(yù)選溫度140-180°F(60-82℃)的水壓機(jī)中。將壓力升至125psi并保持15分鐘。隨后檢查板的任何粘附或粘連。記錄百分破壞。
涂層的耐磨性通過將兩個(gè)纖維水泥板面對(duì)背地放在Gardner摩擦測(cè)試儀上來測(cè)試。上板在Gardner摩擦測(cè)試儀上連接至滑輪并加重2千克砝碼。接通摩擦測(cè)試儀并將上板的未涂覆表面往復(fù)滑動(dòng)，摩擦底板的涂漆表面。每次往復(fù)通過被認(rèn)為是一種周期。當(dāng)油漆發(fā)生穿透時(shí)，記錄周期數(shù)。為了比較，另外測(cè)試對(duì)比例A和B的涂層。結(jié)果在表II中給出。
表II
正如以上數(shù)據(jù)所示，比起對(duì)比例，按照本發(fā)明的涂層具有較好的耐溶劑性、耐水性、耐粘連性和耐磨性。盡管以上描述包含組合物和方法的許多特定細(xì)節(jié)，但這些特定細(xì)節(jié)不應(yīng)理解為對(duì)所述任何發(fā)明點(diǎn)的限定，而僅用于例證其優(yōu)選實(shí)施方案。在由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明范圍和主旨內(nèi)，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以想見許多其它的可能變化。
權(quán)利要求
1.一種涂料組合物，包含具有至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)和至少一個(gè)在其上的酰肼基團(tuán)的聚合物；和硅烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述聚合物選自丙烯酸系聚合物、改性丙烯酸系聚合物、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚硅氧烷、聚碳酸酯及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基、和酰氨基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述硅烷是具有以下結(jié)構(gòu)式的化合物 其中n＝1-1000；R是一種包含1-20個(gè)碳原子的視需要取代的烴基；R1在每種情況下相同或不同且為選自鹵素、氫原子、烷氧基、羥基、氨基和環(huán)氧基的部分；且R2在每種情況下相同或不同且選自定義如上的R和R1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的涂料組合物，其中硅烷結(jié)構(gòu)式中的R1選自氨基和環(huán)氧基。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，它還包含溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述溶劑是水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料組合物，它基本上不合異氰酸酯或甲醛。
9.一種涂布方法，包括提供一種包含聚合物和硅烷的組合物，所述聚合物具有至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)和至少一個(gè)在其上的酰肼基團(tuán)；然后將所述組合物施用到基材上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述聚合物選自丙烯酸系聚合物、改性丙烯酸系聚合物、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚硅氧烷、聚碳酸酯及其混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基、和酰氨基。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述硅烷是具有以下結(jié)構(gòu)式的化合物 其中n＝1-1000；R是一種包含1-20個(gè)碳原子的視需要取代的烴基；R1在每種情況下相同或不同且為選自鹵素、氫原子、烷氧基、羥基、氨基和環(huán)氧基的部分；且R2在每種情況下相同或不同且選自定義如上的R和R1。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中硅烷結(jié)構(gòu)式中的R1選自氨基和環(huán)氧基。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述組合物包含溶劑并進(jìn)一步包括在施用到基材上之后從組合物中去除溶劑的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述溶劑是水。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，它基本上不含異氰酸酯或甲醛。
17.一種制備涂料組合物的方法，包括(a)將具有至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)的聚合物與具有酰肼基團(tuán)的化合物進(jìn)行反應(yīng)；然后(b)將步驟(a)的產(chǎn)物與硅烷混合。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述聚合物選自丙烯酸系聚合物、改性丙烯酸系聚合物、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚硅氧烷、聚碳酸酯及其混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基、和酰氨基。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述硅烷是具有以下結(jié)構(gòu)式的化合物 其中n＝1-1000；R是一種包含1-20個(gè)碳原子的視需要取代的烴基；R1在每種情況下相同或不同且為選自鹵素、氫原子、烷氧基、羥基、氨基和環(huán)氧基的部分；且R2在每種情況下相同或不同且選自定義如上的R和R1。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中硅烷結(jié)構(gòu)式中的R1選自氨基和環(huán)氧基。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中步驟(a)在溶劑的存在下進(jìn)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述溶劑是水。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中具有酰肼基團(tuán)的所述化合物選自聚酰肼化合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中具有酰肼基團(tuán)的所述化合物是己二酸二酰肼。
26.一種包含通過硅烷交聯(lián)的聚合物的涂層，所述聚合物具有至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)和至少一個(gè)在其上的酰肼基團(tuán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的涂層，其中所述聚合物選自丙烯酸系聚合物、改性丙烯酸系聚合物、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚硅氧烷、聚碳酸酯及其混合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的涂層，其中所述至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基、和酰氨基。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的涂層，其中所述硅烷是具有以下結(jié)構(gòu)式的化合物 其中n＝1-1000；R是一種包含1-20個(gè)碳原子的視需要取代的烴基；R1在每種情況下相同或不同且為選自鹵素、氫原子、烷氧基、羥基、氨基和環(huán)氧基的部分；且R2在每種情況下相同或不同且選自定義如上的R和R1。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的涂層，其中硅烷結(jié)構(gòu)式中的R1選自氨基和環(huán)氧基。
全文摘要
涂料組合物包含聚合物和硅烷,所述聚合物具有至少一個(gè)反應(yīng)性基團(tuán)和至少一個(gè)酰肼基團(tuán)。該硅烷可選自硅烷和聚硅烷。視需要,該涂料組合物包括顏料。本發(fā)明還描述了由該組合物制成的涂層。本文也描述了通過將該涂料組合物施用到基材上并固化成膜來制備涂層的方法。
文檔編號(hào)C09D201/02GK1332776SQ99815074
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期1999年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月23日
發(fā)明者G·F·魯賓遜, R·C·謝曼西克, R·D·斯佩特, P·T·王 申請(qǐng)人:阿克佐諾貝爾公司