水性組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低揮發(fā)性有機(jī)化合物（"V0C"）水性組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性丙烯酸聚合物已廣泛應(yīng)用于木器涂料。為了實(shí)現(xiàn)最終涂料膜的良好抗粘連 性，丙烯酸聚合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg)必須高于室溫（約25°C )。因此，涂料膜將具有較 高（約室溫，25°C )最低膜形成溫度（MFFT)。在所屬領(lǐng)域中推薦便于涂覆的低于10°C的 MFFT。在相關(guān)領(lǐng)域中，具有良好抗粘連性和低MFFT兩者的涂料膜通常通過在調(diào)配物中裝載 促進(jìn)涂料膜形成的聚結(jié)劑、添加劑來制備。丙烯酸聚合物的Tg越高，實(shí)現(xiàn)相對較低MFFT所 需的聚結(jié)劑越多。聚結(jié)劑將最終從調(diào)配物釋放到環(huán)境中，且視為對人體健康有害。
[0003] 需要提供一種提供良好抗粘連性和相對低MFFT且不裝載聚結(jié)劑的涂料調(diào)配物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種組合物，其包含i)丙烯酸聚合物分散體和ii)聚氨基甲酸酯/丙 烯酸混成物；其中所述丙烯酸聚合物具有25°C到80°C的Tg ;其中所述聚氨基甲酸酯/丙烯 酸混成物具有-55°C到0°C的Tg ;且其中所述組合物具有低于10°C的最低膜形成溫度。
[0005] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，丙烯酸聚合物中和聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物中的 丙烯酸單體是不同的丙烯酸化合物。
[0006] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述丙烯酸聚合物包含二丙酮丙烯酰胺作為聚合單 元，且所述組合物包含己二酸二酰肼。
[0007] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物分散體包含二丙酮 丙烯酰胺作為聚合單元，且所述組合物包含己二酸二酰肼。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步提供一種涂料，其包含所述組合物。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 在本發(fā)明中，術(shù)語"聚氨基甲酸酯"或"PU"描述包括含有多個(gè)氨基甲酸酯基 (即，-〇-C(-〇)_NH-，與其怎樣制得無關(guān)）的寡聚物的聚合物。眾所周知，除了氨基甲酸酯基 之外，聚氨基甲酸酯可以含有其他基團(tuán)，如脲、脲基甲酸酯、縮二脲、碳化二亞胺、噁唑烷基、 異氰尿酸酯、脲二酮、醚、酯、碳酸酯等。
[0010] 如本文所用的術(shù)語"聚丙烯酸"或"PA"意指由一個(gè)或多個(gè)丙烯酸單體（如丙烯 酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸等）以及甲基丙烯酸酯單體 (如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸環(huán)己 酯、甲基苯甲酸苯甲酯、甲基丙烯酸）和其他乙烯基單體（如苯乙烯、α -甲基苯乙烯、乙烯、 乙酸乙烯酯、丙烯腈等）的聚合產(chǎn)生的那些聚合物或樹脂。以上丙烯酸和甲基丙烯酸的單 體的共聚物也包括在如本文中出現(xiàn)的術(shù)語"聚丙烯酸"內(nèi)。為了提供適用于實(shí)施本發(fā)明的 ΡΑ分散體的單體丙烯酸和甲基丙烯酸的聚合可以通過熟知聚合技術(shù)中的任一種實(shí)現(xiàn)。
[0011] 本文中所用的術(shù)語"Tg"通過使用?？怂狗匠蹋‵ox equation)計(jì)算（T.G.福克斯 (Τ· G. Fox)，《美國物理學(xué)會公告》（Bull. Am. Physics Soc.)，第1卷，第3期，第123頁 (1956))。也就是說，對于計(jì)算單體吣和Μ 2的聚合物的Tg，
[0013] 其中Tg(calc.)是針對聚合物計(jì)算玻璃轉(zhuǎn)化溫度，wWD是單體吣在聚合物中的 重量分率，w(M2)是單體M2在聚合物中的重量分率，Tg (MD是乂的單體的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，且 Tg (M2)是M2的單體的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，所有溫度均以K為單位。單體的玻璃轉(zhuǎn)化溫度可以例 如見于《聚合物手冊》（Polymer Handbook),由J.布蘭德魯普（J. Brandrup)和E. H.伊默 古特（E.H.Immergut)編，國際科學(xué)出版社（Interscience Publishers)。
[0014] 本發(fā)明是丙烯酸聚合物（PA)分散體和聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物（PUA)分散 體的冷摻合組合物。"冷摻合組合物"意指通過在不加熱的情況下?lián)胶辖M合物的組分來制得 的組合物。
[0015] 丙烯酸聚合物的Tg為25°C到80°C，優(yōu)選地為28°C到70°C，且更優(yōu)選地為30°C到 60 °C。聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物的Tg為-55 °C到0 °C，優(yōu)選地為-45 °C到-5 °C，且更優(yōu) 選地為-40°C到-10°C。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物分散體和丙烯酸聚合物分散體 分別通過與二丙酮類單體（如二丙酮丙烯酰胺（DAAm))或甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯 (AAEM)共聚合來改性。以用于制得丙烯酸聚合物或聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物的丙烯酸 部分的單體的總重量計(jì)，DAAm或AAEM的量是約1到3重量％。
[0017] 己二酸二酰肼（ADH)可以作為交聯(lián)劑添加到聚氨基甲酸酯/丙烯酸混成物分散體 和丙烯酸聚合物分散體的冷摻合組合物中。ADH的裝載量可以容易地由所屬領(lǐng)域中的普通 技術(shù)人員根據(jù)二丙酮類單體或AAEM的裝載量計(jì)算。
[0018] 本發(fā)明的PUA分散體的制備可通過使多元醇與聚異氰酸酯反應(yīng)以首先制得PU聚 合物來實(shí)現(xiàn)。接著，在PU聚合物存在下裝載且聚合丙烯酸單體和/或其他乙烯基單體，制 得PUA分散體。商業(yè)上購買的PU聚合物可用于本發(fā)明。適用于本發(fā)明的多元醇包括聚醚 二醇、聚酯二醇或多官能多元醇。"多元醇"意指每分子具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基的任何產(chǎn)物。 多元醇的非限制性實(shí)例包括聚醚多元醇、聚酯多元醇（如醇酸樹脂）、聚碳酸酯多元醇、多 羥基聚酯酰胺、含有羥基的聚己內(nèi)酯、含有羥基的丙烯酸聚合物、含有羥基的環(huán)氧化物、多 羥基聚碳酸酯、多羥基聚縮醛、多羥基聚硫醚、聚硅氧烷多元醇、乙氧基化聚硅氧烷多元醇、 聚丁二烯多元醇和氫化聚丁二烯多元醇、聚異丁烯多元醇、聚丙烯酸多元醇、衍生自鹵化聚 酯和聚醚的多元醇以及其混合物。聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇是優(yōu)選的。
[0019] 可以用于本發(fā)明的聚醚多元醇含有-C-0-C-基團(tuán)。其可以通過含有反應(yīng)性氫原子 的起始化合物（如水或二醇）與環(huán)氧烷如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷、環(huán)氧苯乙烷、四氫 呋喃、表氯醇和其混合物的反應(yīng)來獲得。優(yōu)選的聚醚多元醇包括分子量為400到3000的聚 (丙二醇）、聚四氫呋喃和聚（乙二醇）與聚（丙二醇）的共聚物。制備聚醚多元醇中所用 的二醇包括烷二醇，優(yōu)選地是乙二醇、二乙二醇和丁二醇。
[0020] 聚酯多元醇通常是通過使有機(jī)聚羧酸或其酸酐與化學(xué)計(jì)算量過量的二醇反應(yīng)來 制備的酯化產(chǎn)物。適用于所述反應(yīng)的聚酯多元醇的非限制性實(shí)例包括聚（乙二醇己二酸 酯）、聚（對苯二甲酸乙二酯）多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、醇酸多元醇、鄰苯二甲酸多元醇、 磺化和膦酸化多元醇和其混合物。制造聚酯多元醇中所用的二醇是如制備聚醚多元醇所闡 述的。用于制造聚酯多元醇的適合的羧酸包括二羧酸、三羧酸和酸酐，例如馬來酸、馬來酸 酐、琥珀酸、戊二酸、戊二酸酐、己二酸、辛二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、氯橋酸、1，2, 4- 丁 烷-三甲酸、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸的異構(gòu)體、鄰苯二甲酸酐、富馬酸、二聚脂肪酸（如油 酸）等和其混合物。用于制造聚酯多元醇的優(yōu)選的聚羧酸是脂肪族和芳香族二元酸。
[0021] 尤其優(yōu)選的多元醇是含有_C( = 0)-0_基團(tuán)的聚酯二醇。非限制性實(shí)例包括聚 (丁二醇己二酸酯）、己內(nèi)酯、含酸多元醇、由己烷二醇、己二酸和間苯二甲酸制得的聚酯， 如己烷己二酸酯間苯二甲酸酯聚酯、己烷二醇新戊二醇己二酸聚酯二醇以及丙二醇馬來酸 酐己二酸聚酯二醇和己烷二醇新戊二醇富馬酸聚酯二醇。
[0022] 聚異氰酸酯每分子平均具有兩個(gè)或更多個(gè)異氰酸酯基，優(yōu)選地二到四個(gè)異氰酸酯 基。聚異氰酸酯通常包含約5到20個(gè)碳原子，且包括脂肪族、環(huán)脂肪族、芳基-脂肪族和芳 香族聚異氰酸酯以及其寡聚產(chǎn)物（單獨(dú)或以兩種或更多種的混合物形式使用）。二異氰酸 酯是優(yōu)選的。甲苯二異氰酸酯、六亞甲基異氰酸酯和異佛爾酮異氰酸酯可優(yōu)選地用于本發(fā) 明的實(shí)施例。
[0023] 適合的脂肪族聚異氰酸酯的非限制性實(shí)例包括具有5到20個(gè)碳原子的ω-亞 烷基二異氰酸酯，如六亞甲基-1，6-二異氰酸酯、1，12-十二烷二異氰酸酯、2, 2, 4-三甲 基-六亞甲基二異氰酸酯、2, 4, 4-三甲基-六亞甲基二異氰酸酯、2-甲基-1，5-五亞甲基二 異氰酸酯和其混合物。優(yōu)選的脂肪族聚異氰酸酯是六亞甲基-1，6-二異氰酸酯、2, 2, 4-三 甲基-六亞甲基-二異氰酸酯和2, 4, 4-三甲基-六亞甲基二異氰酸酯。
[0024] 適合的環(huán)脂肪族聚異氰酸酯的非限制性實(shí)例包括二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（例 如來自拜耳公司（Bayer Corporation)的Desmodur?)、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-環(huán)己燒 二異氰酸酯、1，3-雙-(異氰酸酯基甲基）環(huán)己烷和其混合物。優(yōu)選的環(huán)脂肪族聚異氰酸酯 是二環(huán)己基甲烷二異