[发明专利]水性涂料组合物

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种聚合物；制备聚合物的方法；包含作为第一聚合物的该聚合物和不同于第一聚合物的第二分散聚合物的水性分散体；制备该水性分散体的方法；包含所述水性分散体的水性涂料组合物；第一聚合物作为开放时间（open time）和湿边时间（wet edge time）延长剂的用途；制备所述涂料组合物的方法；向底材施用涂料组合物的方法以及涂覆有涂料组合物固化层的物品。

背景技术

对于挥发性化合物的排放的法律法规正驱使着溶剂型涂料组合物向水性（waterborne）涂料组合物转变。然而，水性涂料仍需要改进以达到或匹配其溶剂类先例的有利特性。水性涂料组合物的具体问题是新施用的涂覆层能够再操作而不留下刷印、辊印、或是相邻涂覆层之间连接处的可见线条的时间较短。

当涂料组合物已经新施涂至底材并仍然处于可以在其固化期间进行操作而不留痕的状态，称为晾置（open）。晾置时间是在涂覆层首次施涂的时刻至不能在未干漆膜上再做修改而不留下可见印痕例如刷痕或雾尘（通常称为“过喷”）的时刻之间的时间段。

当涂料组合物已经首次施用至底材并仍可以在其固化期间将其与之后加入的相邻涂覆层混合而没有可见接缝时，称该涂覆具有湿边（wet edge）。湿边时间是新施用涂覆层的时刻与当其流动性不足以以不留下可见接缝或接线（lapline）的方式与相邻区域进行混合的时刻之间的时间段。

希望改善水性涂料的这些特性。

可以得益于增加的晾置时间和湿边时间的水性涂料组合物的实例包括：水性乙烯基聚合物分散体、水性醇酸树脂乳液、水性聚氨酯分散体及其混合物。这些聚合物分散体可以具有极佳的干燥特性、耐化学性和耐水性以及有利的机械特性例如硬度、抗粘着性（block resistance）和耐划性，但是仅以这些粘合剂为基础的涂料组合物通常遭受较短的晾置或湿边时间之影响。

据信，通过在涂覆配方中使用水溶性添加剂或辅助粘合剂可以实现更长的晾置时间和湿边时间。例如，水溶性助溶剂例如亚烷基二醇（例如，乙二醇、丙二醇）被认为对晾置时间具有有益的影响。或者，水溶性均聚物被认为可用于在水性涂覆中实现延长的晾置时间（这些聚合物的实例是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚（甲基）丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮或聚2-乙基噁唑啉）。其他可替换物包括水分散性成膜聚合物，例如在US4,552,908中记载的，其被认为可用于配制具有改善的涂刷性、搭接（lapping）和刷痕流出性质的涂料。水性涂料组合物中的成膜聚合物通常是指具有低于室温的玻璃转化温度（通常低于60℃、45℃，更常在30℃下）的聚合物，任选地与玻璃转化改性物质结合，如此它们具有充足的流动性以在使用环境温度下（优选在0与60℃之间的温度范围内）在底材上形成连贯膜。

然而，使用水溶性和水分散性聚合物或寡聚物的问题是，因为聚合物或寡聚物中的亲水基团的含量高，得到的涂覆层展现出较差的耐水性。这意味着，仅能施涂较低的量，由此降低了改善晾置时间或湿边时间的有效度。

EP0136025记载了使用指定分子量的聚合物来配制具有延长的晾置时间的涂料，其包含可阴离子化（anionisable）或可阳离子化（cationisable）基团以及非离子化水溶性部分（例如从聚乙二醇衍生而来）。因为该聚合物是完全水溶性的，并且用作唯一的粘合剂，所记载的涂覆层展现出较差的耐水性。

US4,139,514讨论向涂覆层添加水溶性寡聚物。该记载提到向乳胶添加富含酸的寡聚物，以实现超过20分钟的晾置时间。然而，该技术局限于使用引起最终涂覆层的水敏感性的碱溶性寡聚物，从而需要添加三聚氰胺交联剂并在升高的温度下固化以达到耐水性。

EP1132436讨论了向水性高光泽丙烯酸聚合物分散体添加聚环氧烷基团改性的（甲基）丙烯酸树脂单体单元。然而，所记载的聚合物是热塑性的，所以预计耐化学性和机械特性较差。

US20010031826A1讨论了向用作光泽涂料配方中的单一粘合剂的水性高光泽丙烯酸聚合物乳液中添加聚环氧烷基团改性的（甲基）丙烯酸树脂单体单元，以改善晾置时间。为获得热塑性聚合物中可接受的涂覆特性，分子量必须要高，通常在Mn200,000之上。结果，需要高浓度的环氧乙烷单体来获得所需的施涂特性。然而，高浓度将不利地影响耐水性。