[发明专利]环脲与多官能醛的未醚化反应产物

说明书

技术领域

本发明涉及环脲与多官能醛的未醚化反应产物。还涉及制备该反应产物的方法和由该方法提供的产品，以及包含所述反应产物的涂料组合物和使用所述涂料组合物在基材上提供涂层的方法。

背景技术

工业涂料用于保护基材的表面，防止由光、潮湿、磨损、大气中的氧和其它化学品造成的劣化，并赋予所需的外观如颜色、光泽和表面结构。在许多情况下，这种涂料基于有机聚合物，它对基材附着力好和形成无缺陷如孔或气泡的膜。成膜(也称为干燥)是施用的涂料组合物转变为固体状态。可以通过由溶液除去溶剂、或者由分散体除去分散剂、或者由熔融体冷却而形成固体膜。在这种情况下，和如果没有化学反应发生，这被称为“物理干燥”。在所谓的化学干燥中，在成膜过程中发生化学反应产生交联的大分子。这种交联可以由低摩尔质量分子、低聚物或大分子彼此之间的化学反应如加成或缩合反应、或者辐射诱发或热引发的聚合反应引发，或者通过加入多官能分子即所谓的交联剂的作用引发，所述交联剂与通常称为粘合剂树脂的聚合物的官能团发生反应。

用于与具有含活性氢的反应性基团如羟基和羧基的粘合剂树脂相结合的公知种类的交联剂是所谓的氨基树脂，它们是醛、通常为甲醛与有机氨基化合物如三嗪、特别优选为三聚氰胺、和脲或它们的衍生物的羟基官能加合物，它们的羟基通常利用低级醇如甲醇和正丁醇或异丁醇至少部分醚化。这些交联剂都存在在固化或交联反应过程中释放甲醛的问题。在环境方面不希望甲醛释放。另外，许多氨基树脂作为交联剂通常需要至少80℃的温度。加热到这样的高温既耗费时间又耗费能量。

在PCT申请WO2009/073836A1中，公开了制备基于环脲与具有至少两个醛基的多官能醛的反应产物的交联剂的方法，所述交联剂可用于包含含活性氢的树脂如羟基官能醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂的涂料组合物，所述涂料组合物利用该交联剂甚至可以在环境温度下固化。如此制备的涂料抗溶剂稳定性好，不易变黄。该方法采用多步反应过程，其中在第一步中，将醛组分与醇混合，在酸性条件下反应生成半缩醛和缩醛，然后在第二步中，该混合物与预先形成或原位形成的环脲反应。根据反应时间、反应条件和第一步中的储存时间，半缩醛和缩醛可能经过低聚反应、歧化反应和缩合反应，形成独立化合物如单缩醛和二缩醛单体、二聚或三聚乙二醛、乙醛酸酯和羟乙酸酯的混合物。参见S.Mahajani和M.M.Sharma，Organic Process Research and Development，1997，No.1，97-105页；和J.M.Kliegman和R.K.Barnes，J.Org.Chem.，Vol.38(1973)，No.3，556页起。已经发现该混合物的组成难以控制。由于醛转化为缩醛或半缩醛，所以不可能形成未醚化加合物。

在日本专利公开53-044567中，公开了乙二醛与环脲(摩尔比为2∶1)在强酸存在下的反应。发明人试图使乙二醛与亚乙基脲(物质的量比为1.2∶1mol/mol)在强酸存在下反应，导致形成弹性凝胶状固体产物，无法用于表面涂料应用。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种交联组合物或固化剂，与常规的三聚氰胺-甲醛树脂交联剂相比，它在固化中不释放或者减量释放甲醛和/或醇，并且允许较低的固化温度，优选低于80℃。

该目的通过提供一种涂料组合物来实现，该涂料组合物包含至少一种多官能醛A与至少一种环脲U的反应产物UA和具有至少一种官能团的可交联树脂，所述官能团选自羟基官能团、酸官能团、酰胺官能团、氨基官能团、亚氨基官能团、硫醇官能团、膦官能团和氨基甲酸酯官能团，其中以反应产物UA中作为化学键合的多官能醛的醛碳原子的取代基的烷氧基的物质的量n(-O-R)与反应产物中化学键合的环脲U的物质的量n(U)的比n(-O-R)/n(U)计，醚化度小于0.01mol/mol。

本发明的另一目的是一种涂料组合物，包含至少一种多官能醛A与至少一种环脲U的反应产物UA和具有至少一种官能团的可交联树脂，所述官能团选自羟基官能团、酸官能团、酰胺官能团、氨基官能团、亚氨基官能团、硫醇官能团、膦官能团和氨基甲酸酯官能团，其中以反应产物UA中作为化学键合的多官能醛的醛碳原子的取代基的烷氧基的物质的量n(-O-R)与反应产物中化学键合的环脲U的物质的量n(U)的比n(-O-R)/n(U)计，醚化度小于0.01mol/mol，并且还包含至少一种选自如下的交联剂(b)：