專利名稱：雙包裝濕氣固化涂料組合物的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種可形成聚氨酯-聚硅氧烷-硅(PU-PDMS-Si)有機-無機雜化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的雙包裝濕氣固化涂料組合物，其具有提高的力學性能以及優(yōu)異的污損脫附性能。這種涂料組分組合物在防污涂料領域非常有用。
背景技術(shù)：
生物污損在海洋環(huán)境中隨處發(fā)生，對于人造海洋設備來說是一個十分嚴重的問題。一種解決之道是采用基于有機硅彈性體的具有自清潔功能的污損自脫落涂料，使污損性微生物“脫落”。聚二甲基硅氧烷(PDMS)基有機硅彈性體污損脫附涂料具有橡膠彈性、非常低的表面能和光滑的表面。該種表面上，海洋生物附著強度較低，可以被運動時漆膜表面產(chǎn)生的水剪切應力給剝離。然而，PDMS極軟，不具有良好的耐損性。由于該有機硅組分易于脫落，有機硅橡膠基抗污損涂料需要頻繁涂裝，這過于繁復，又昂貴且費時。 一種能有效改進PDMS基有機硅涂料機械性能的方法是將PDMS與其他具有更好機械性能的聚合物，例如與聚氨酯(PU)混合使用。聚硅氧烷和聚氨酯擁有截然不同，卻都相當實用的物理和機械性能，這令它們能夠被廣泛運用于各種實用領域中。聚氨酯與聚二甲基硅氧烷結(jié)合并運用于污損自脫落涂料后，具有超乎常規(guī)的優(yōu)異的機械強度、彈性、抗附著性和耐磨性。然而，由于聚硅氧烷與聚氨酯高度的不相容性以及開始混合后有產(chǎn)生相分離的趨勢，均一的物理混合物很難得到。硅烷封端的聚氨酯在密封劑、膠粘劑或粘結(jié)劑領域廣為知曉。美國專利申請?zhí)?007/0129528A1描述了一種雙包裝的聚氨酯-聚硅氧烷混合樹脂體系，其包裝一包含了可濕氣固化的硅烷封端聚氨酯以及用于硅醇封端二有機聚硅氧烷的交聯(lián)劑，包裝二包含硅醇封端二有機聚硅氧烷和一縮聚催化劑。得到的混合物外表均勻、彈性模量高、抗拉強度較高及耐高溫。然而，其公開的用于制備硅烷封端聚氨酯的多元醇為聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚酯多元醇以及聚酯醚多元醇。在這個體系中，硅烷化聚氨酯預聚物與硅醇封端聚硅氧烷的交聯(lián)產(chǎn)物具有多種優(yōu)越性能，但仍有缺陷，特別是缺乏長久的環(huán)境耐久性，如其抗紫外線能力、抗氧化性和耐堿性均不能令人滿意。人們希望克服這些缺點，并找到更具成本效益和環(huán)境友好的原料，用來制備PU-PDMS-Si雜化體系，并可用作污損自脫附涂料中。發(fā)明者驚喜地發(fā)現(xiàn)可以采用天然油，一種豐富的可再生資源，經(jīng)引入羥基官能團后制成的PU，具有優(yōu)良的機械性能，如抗壓強度和彈性，和極好的環(huán)境耐久性。此外，由天然油多元醇(NOP)及其衍生物制備的聚合物所具有的疏水特性還能為I3U-PDMS-Si體系提供了極佳的物理與化學性質(zhì)。衍生自NOP基PU-PDMS-Si體系的新型濕氣固化涂料組合物不但具有良好的機械性能、低表面能和極佳的污損脫附性能，而且還具有提高的環(huán)境耐久性如抗紫外線性能、抗氧化性以及耐堿性。這些優(yōu)點使得PU-PDMS-Si體系極其適用于污損自脫附涂料領域。硅烷化PU與硅醇化PDMS間的相分離，使得該涂層具有獨特的表面結(jié)構(gòu)。在這個涂料體系，涂料表面的微相分離導致特殊的表面結(jié)構(gòu)。可以通過適當選擇具有合適類型和分子量的硅烷化聚氨酯和硅醇封端的聚硅氧烷來控制域大小。該涂層具有特定的表面結(jié)構(gòu)，并且被證明可抑制污損性生物附著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種雙包裝濕氣固化組合物，其包括，包含至少一種硅烷封端聚氨酯的第一部分；和包含至少一種硅醇封端聚硅氧烷的第二部分；其中，所述硅烷封端聚氨酯聚合物的至少一個末端基團具有通式-A-(CH2)^SiR1n(OR2)3_n，其中A為氨酯或尿素連接基團，R1選自CV12燒基、鏈稀基、燒氧基、氣燒基、芳香族或(甲基)丙稀酸燒氧基，R2是單取代或未取代CV18烷基或C6-C2tl芳香族基團，m是I到60的整數(shù)，和n是0到I的整數(shù)；所述硅烷封端聚氨酯由天然油多元醇及其衍生物中制備。硅醇封端聚硅氧烷中至少有一種帶有至少一個Si-OH基團。所述組分合物經(jīng)濕氣固化后，形成水接觸角度大于101°的表面。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種雙包裝濕氣固化組合物，通過引入天然油多元醇及其衍生物來制備聚氨酯-聚硅氧烷組合物，后經(jīng)濕氣固化過程后，獲得更疏水更穩(wěn)定的有機無機雜化網(wǎng)絡。具有此種雜化網(wǎng)絡的涂層不僅具有更低的表面能和更好的機械性能，而且獲得了極佳的耐堿性、抗紫外線性能和抗氧化性。本發(fā)明的雙包裝濕氣固化組分組合物包括一基本上無水的含有至少一種硅烷封端聚氨酯的第一部分。本文中的術(shù)語“聚氨酯”指的是一種樹脂，其聚合物單元經(jīng)氨酯鍵，即-0-C0-NH-，和/或一種或多種脲鍵，即-NH-CO-NH-相連。硅烷封端聚氨酯可通過至少一種異氰酸酯官能化硅烷與一種或多種多元醇反應得到，或者至少一種異氰酸酯官能化硅烷與一種或多種羥基封端預聚物反應得到，或者至少一種氨基官能化硅烷與一種或多種異氰酸酯封端預聚物反應得到。所述預聚物可選自聚氨酯、聚脲、聚醚、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、多胺或聚酰胺、聚乙烯酯類、苯乙烯/ 丁鄰二烯共聚物、聚烯烴、聚硅氧烷和聚硅氧烷-聚氨酯/聚脲共聚物等。本發(fā)明的硅烷封端聚氨酯基本上是由天然油多元醇及其衍生物制備。這里的天然油多元醇是指每分子帶有至少一個或多個羥基的多元醇，其為下列反應物的反應產(chǎn)物(a)至少一種聚醚多元醇或脂肪酸衍生的多元醇，其是至少一種引發(fā)劑和一種含有至少約45重量％單不飽和脂肪酸或其衍生物的脂肪酸或脂肪酸衍生物的混合物反應的產(chǎn)物。(b)或選的，至少一種與(a)不同的多元醇，可選自聚酯多元醇，聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇，丙烯酸多元醇，聚丁二烯多元醇與聚硅氧烷多元醇。由于NOP良好的疏水性及化學穩(wěn)定性，尤其適用于制備本發(fā)明的組合物。合適的NOP包括非改性N0P，例如，天然種子油二醇單體；和改性N0P，例如，可商業(yè)購買的陶氏化學公司生產(chǎn)的Gen I NOP DWD 2080，它是一種重建NOP分子，其飽和的、單羥基、雙羥基和三羥基甲基的單體的重量比約占32%、38%、28%和2%。在另一個實施例中，通過將此(《01111二醇(陶氏化學)與從菜籽油單體中分離出來的菜籽油二醇單體反應得到可商業(yè)購買的Gen4 NOP。Gen 4 NOP具有羥基當量為170克/摩爾的如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種雙包裝濕氣固化組合物，其特征在于，其包括一含有至少一種硅烷封端聚氨酯的第一部分；和一含有至少一種硅醇封端聚硅氧烷的第二部分；所述組合物經(jīng)濕氣固化后，形成一水接觸角度大于101°的表面。
2.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述硅烷封端聚氨酯帶有至少一個具有如下通式的末端基團 -A- (CH2) Hi-SiR1n (OR2) 3_n 其中，A是氨酯或脲連接基團，R1選自CV12烷基、鏈烯基、烷氧基、氨烷基、芳香族或(甲基)丙烯酸烷氧基，R2是單取代或未取代CV18烷基或C6-C2tl芳香族基團，m是I到60的整數(shù)，η是O到I的整數(shù)； 所述硅烷封端聚氨酯由天然油多元醇及其衍生物制備。
3.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述硅烷封端聚氨酯由至少一種異氰酸酯官能化硅烷與一個或多個多元醇反應得到；或由至少一種異氰酸酯官能化硅烷與一個或多個羥基封端預聚物反應得到；或由至少一種氨基官能化硅烷與一個或多個異氰酸酯封端預聚物反應得到。
4.如權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于，所述的多元醇為天然油多元醇，即每分子帶有至少一個或多個羥基的多元醇，其為下列反應物的反應產(chǎn)物(a)至少一種聚醚多元醇或脂肪酸衍生的多元醇，其由至少一種引發(fā)劑和一種含有至少45重量％的單不飽和脂肪酸或其衍生物的脂肪酸或脂肪酸衍生物混合物反應得到的；(b)或選的，至少一種與(a)不同的多元醇。
5.如權(quán)利要求I中所述的組合物，其特征在于，所述至少一種硅醇封端的聚硅氧烷具有以下分子式
6.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述硅烷封端聚氨酯的含量為所述雙包裝組合物總干重的10到99重量％，和所述硅醇封端聚硅氧烷的含量為I到90重量％。
7.如權(quán)利要求6所述的組合物，其特征在于，所述硅烷封端聚氨酯的含量為所述雙包裝組合物總干重的70到95重量％，和所述硅醇封端聚硅氧烷的含量為5到30重量％。
8.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述硅烷封端聚氨酯的數(shù)均分子量為500到100，000，所述硅醇封端聚硅氧烷的數(shù)均分子量為500到200，000。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其特征在于，所述硅烷封端聚氨酯的數(shù)均分子量為800到 5，000。
10.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述組合物的第一部分還包含一種或多種交聯(lián)劑。
11.一種涂布基材的方法，其特征在于，包括以下步驟混合權(quán)利要求I中所述組合物的第一和第二部分；將所述混合物施用于基材并暴露于濕氣中，以激發(fā)組合物的固化。
12.—種衍生自如權(quán)利要求I所述組合物的漆膜。
13.—種衍生自如權(quán)利要求I所述的濕氣固化組合物的防污涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙包裝濕氣固化組合物。該組合物包括含有至少一種硅烷封端聚氨酯的第一部分；和含有至少一種硅醇封端聚硅氧烷的第二部分；其中，所述硅烷封端聚氨酯聚合物的至少一個末端基團具有通式-A-(CH2)m-SiR1n(OR2)3-n，其中A為氨酯或尿素連接基團，R1選自C1-12烷基、鏈烯基、烷氧基、氨烷基、芳香族或(甲基)丙烯酸烷氧基，R2是單取代或未取代的C1-18烷基或C6-C20芳香族基團，m是1到60的整數(shù)，和n是0到1的整數(shù)；所述硅烷封端聚氨酯由天然油多元醇及其衍生物中制備。所述組合物經(jīng)濕氣固化后，形成水接觸角度大于101°的表面。所述組合物適用于防污涂層，能提供更低的表面能和更好的機械性能。
文檔編號C09D175/04GK102757719SQ20111011594
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者克里斯托弗·特克, 張瑜, 李艷香, 杰拉爾德·范德贊德, 約翰·羅珀三世, 陳紅宇, 黃炎 申請人:羅門哈斯公司, 陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司