[发明专利]用于聚合物官能化的方法和材料以及包含该官能化聚合物的涂料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月17日递交的美国临时申请第61/600,430号的权益，其通过引用全文插入本文。

技术领域

本发明一般性地涉及聚合物领域。更具体地，本发明涉及用于涂料组合物的聚合物，包括，例如用于包装罐和容器的包装涂料。

背景技术

已经使用各式各样的涂层涂布食品和饮料罐的表面。有时使用“卷涂”操作涂布罐，即，用适合的组合物涂布合适金属基材(例如，钢或铝金属)的平面卷材并将其固化，然后将涂布过的基材形成罐端盖或罐身。该涂层应该优选能够高速施涂于基材并且硬化后提供完成该所需的最终用途的必要性质。例如，涂层用于长时间的食品接触应当是安全的；与基材有非常好的粘附性；在成形步骤中能够被拉伸；用作罐端涂料时，当罐端被打开以获取包装的产品时提供清洁的边缘；耐染色和其他涂层缺陷(诸如“凸出”、“发白”和/或“起泡”)；并且长时间抗降解，即使暴露在恶劣环境下也是如此。先前的涂料具有一个或多个不足之处。

各种涂层已被用作内部保护性罐涂层，包括环氧基涂层和聚氯乙烯基涂层。然而，这些涂层类型中的每种都具有缺陷。例如，含有聚氯乙烯或相关含卤化物的乙烯基聚合物的材料的回收可能成为问题。人们还希望减少或消除常用于配制与食品接触的环氧涂层中的某些环氧化合物。

为了解决上述缺陷，包装涂层工业努力寻找基于可供选择的粘结剂体系诸如聚酯树脂体系的涂层。然而，对于配制显示所需平衡的涂层特性(例如柔韧性、黏着性、耐腐蚀性、稳定性、对裂纹的抵抗性等)聚酯基涂层有问题。例如，这样涂层的耐腐蚀性和制作性质之间通常存在相互制约的平衡。适于与食品接触的显示良好的制作性能和没有老化板裂纹两种性质的聚酯基涂层往往太软，并且显示不适当的耐腐蚀性。与此相反，适于与食品接触的显示良好耐腐蚀性的聚酯基涂层在制作时通常显示不良的柔韧性和不适当的裂纹。

市场上需要改进的用于涂层诸如包装涂层的粘结剂体系。本文公开并要求保护这样的包装、组合物及其制备方法。

发明内容

一方面，本发明提供了具有一个或多个官能团的官能化的聚合物，该官能团优选位于该聚合物的一个或多个“中间”位置(例如除了聚合物骨架末端以外的位置)。优选地，官能化的聚合物包含具有一个或多个官能团的一个或多个侧基(side group)。侧基可连接到任何合适的位置，包括，例如直接连接到聚合物的骨架或聚合物的另一部分(例如，连接到悬挂基团(pendant group)，该悬挂基团转而连接到聚合物骨架上)。在优选的实施方式中，含官能团的侧基是从具有一个或多个官能团的不饱和化合物衍生的。优选地，含官能团的侧基通过不需要自由基聚合引发剂的反应引入聚合物和/前体中。

官能化的聚合物的骨架中通常包含一个或多个杂原子。在某些优选的实施方式中，骨架是聚酯骨架。

在一些实施方式中，官能化的聚合物是水分散性聚合物，例如水分散性聚酯聚合物。水分散性聚合物优选包含具有以盐基团(例如中和的酸或碱基团)形式的一个或多个官能团的一个或多个侧基。

另一方面，本发明提供了具有一个或多个含官能团的结构单元(例如，侧基)的聚合物，该结构单元是周环反应(例如周环Ene反应或环化加成反应，诸如Diels-Alder反应)或非周环Ene反应的反应产物。结构单元可以位于任何合适的位置，包括例如在悬挂位置上或末端骨架位置上。在一些实施方式中，含官能团的结构单元是具有一个或多个官能团的不饱和化合物、更优选具有一个或多个如本文所述的官能团(例如，盐基团或成盐基团)的不饱和化合物的周环反应产物，更优选Diels-Alder或Ene反应产物。在一个实施方式中，不饱和化合物、所产生的聚合物的含官能团的结构单元、或更优选上述二者的原子量均小于约200 Daltons。