水基涂料組合物的制作方法

專利名稱：水基涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及包含聚氨酯基料的水基涂料組合物。該水基涂料組合物尤其適合作為車輛多層涂覆和修補涂層中的有顏料水基色漆組合物。
背景技術：
出于環境原因，水基涂料組合物被越來越多地用在車輛涂裝上，既用于原始涂層也用于修補涂層。由于其優異的特性，通常的做法是，使用含水分散體形式的水稀釋性聚氨酯樹脂作為含水涂料組合物中的主要基料，并且尤其是水性色漆組合物中的主要基料。水基色漆組合物以及由其獲得的涂料的特性基本上由所用聚氨酯的特定結構決定。例如，EP O 427 979描述了含水涂料組合物，其包含水稀釋性基料和鋁顏料，其中基料包含水稀釋性聚氨酯聚脲，其每IOOg固體包含至少200毫當量的化學結合的碳酸酯基團，并且每IOOg固體包含總共不超過320毫當量的化學結合的氨基甲酸酯基團和化學結合的脲基團。這些水稀釋性聚氨酯聚脲被用作水性金屬色漆組合物的基料或基料組分。另外，EP I 159 323描述了基于聚酯多元醇、二羥甲基丙酸和二異氰酸酯的水稀釋性聚氨酯分散體，其通過含氨基的化合物進行了擴鏈。聚胺或氨基醇可用于擴鏈。然而，使用含水涂料組合物時產生的涂料并不在所有方面都實現常規溶劑基涂料的高質量水平。例如，尤其是就水基效應色漆組合物而言，水基色漆組合物的長期穩定性不令人滿意。例如，能夠在儲存期間觀察到水基組合物變稠。這在所有需要超過12個月的長期穩定性的應用中都不可接受，例如在車輛修補涂層中。此外，EP I 736 490描述了將用作柔感油漆的水解穩定性透明清漆組合物，其包含無羥基的聚氨酯和含羥基的聚氨酯，其中聚氨酯包含聚碳酸酯多元醇，所述聚碳酸酯多元醇包含按重量計至少25 %的1,4- 丁二醇。此外，EP 1736490描述了水基涂料組合物，其包含無羥基的聚氨酯/脲基料、含羥基的聚氨酯/脲基料以及交聯劑，其中聚氨酯/脲基料兩者都包含聚碳酸酯多元醇，其具有作為合成組分的按重量計至少25%的1，4_ 丁二醇部分。該水基涂料組合物特別被用作塑料或木質基底上的柔感油漆。因此，對于有顏料的水基涂料組合物，特別是要用在車輛涂裝(車身和車身部件)，尤其是車輛修補涂層中的水基效應色漆組合物仍存在需求，所述組合物在例如至少12-24個月內長期穩定，在儲存期間不變稠，并且其施涂產生具有完美光學質量和良好金屬效應的涂層。所得的涂層也應滿足應用于車輛涂裝，特別是車輛修補涂層的常規要求，例如關于耐化學性和耐候性以及耐機械影響性。發明概沭本發明涉及水基涂料組合物，其包含A)至少一種水稀釋性聚氨酯基料，
B)任選的至少一種固化劑，和C)至少一種顏料，其特征在于，所述至少一種水稀釋性聚氨酯基料基于至少一種多羥基化合物，所述多羥基化合物包含按重量計至少50%的至少一種聚碳酸酯多元醇，其在20°C為液體，所述按重量計的百分比是基于多羥基化合物的總量計的。優選地，所述至少一種水稀釋性聚氨酯基料通過使以下組分反應來獲得，所述組分包括a)至少一種多異氰酸酯，其具有優選126-500的分子量，b)至少一種多羥基化合物，其具有優選300-5000的數均分子量Mn，所述多羥基化合物包含按重量計至少50%的至少一種聚碳酸酯多元醇,其在20°C為液體,具有優選 300-5000、更優選500-4000的數均分子量Mn，所述按重量計的百分比是基于多羥基化合物的總量計的，c)至少一種化合物，其包含至少一個具有異氰酸酯基團反應性的官能團，以及至少一個選自離子基團、能夠形成離子的基團和非離子親水基團的基團，和d)任選地至少一種至少雙官能的化合物，其具有羥基和/或氨基，并且優選分子量為 32-300。優選地，該水稀釋性聚氨酯基料包含至少100毫當量，優選100-450毫當量的碳酸酯基團(每IOOg聚氨酯基料固體)。更優選的是，該水稀釋性聚氨酯基料包含至少100毫當量，優選100-450毫當量的碳酸酯基團(每IOOg聚氨酯基料固體)，以及至少100毫當量，優選100-300毫當量的氨基甲酸酯和脲基團(每IOOg聚氨酯基料固體)。令人驚訝的是，已發現，基于上述聚氨酯基料的水基特殊效應色漆組合物在12-24個月的儲存期內不變稠，并產生具有始終良好的光學外觀并表現出非常好效應或金屬效應的涂層。相比之下，基于固體聚碳酸酯多元醇的類似聚氨酯具有在儲存期間，例如在12-24個月內，或甚至是4-6個月后就變稠的趨勢。儲存期間的變稠可使粘度達到初始粘度的至少三倍。發明詳述下文將更詳細地說明本發明。應當理解，為清楚起見在參照不同實施方案的上文和下文中所描述的本發明的某些特點可在單個實施方案中以組合方式給出。反之，為簡明起見在參照單個實施方案中所描述的本發明的多個特點也可以分別給出，或以任何子組合給出。此外，單數所指的內容也可以包括復數(例如，“一”可以指一個、或者一個或多個)，除非上下文特別地另外指明。如此處及下文中所用，短語“聚氨酯”將被理解為是指聚氨酯基料。聚氨酯基料也可包含脲基團。如此處及下文中所用，短語“液體聚碳酸酯多元醇”應被理解為是指在20°C為液體的聚碳酸酯多元醇。如此處及下文中所用，術語“(甲基)丙烯酸”應被理解為是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。除非另行指出，否則本文所提及的所有分子量(數均分子量和重均分子量)均使用聚苯乙烯作為標準物和四氫呋喃作為液相通過GPC(凝膠滲透色譜)來測定。熔融溫度已通過DSC (差示掃描量熱法)根據DIN 53765-B-10以ΙΟΚ/min的加熱速率進行測定，玻璃化轉變溫度已通過DSC (差示掃描量熱法)根據ISO 11357-2以ΙΟΚ/min的加熱速率進行測定。水基涂料組合物是其中當制備和/或涂覆涂料組合物時使用水作為溶劑或稀釋劑的涂料組合物。通常，水基涂料組合物包含基于涂料組合物的總量按重量計30-90%的水，和任選地基于涂料組合物的總量按重量計至多20%、優選低于15%的有機溶劑。首先，將更詳細地描述要在本發明的水基涂料組合物中使用的聚氨酯A)。聚氨酯A)具有優選500-20，000的數均分子量Mn和20，000-500, 000的重均分子 量 Mw，0-150mg KOH/g 的羥值和 15-50、優選 15_35mg KOH/g 的酸值。聚氨酯A)基于至少一種多羥基化合物，所述多羥基化合物包含按重量計至少50 %，優選按重量計60-100 %的至少一種液體聚碳酸酯多元醇，所述按重量計的百分比是基于多羥基化合物的總量計的。該液體聚碳酸酯多元醇可具有例如低于10_15°C的熔點，并因此在DSC曲線中顯示出吸熱峰。另外，該液體聚碳酸酯多元醇可不在DSC曲線中顯示出吸熱峰，例如，它們可不在高于_30°C的DSC曲線中顯示出吸熱峰。該液體聚碳酸酯多元醇具有例如O°C或更低的玻璃化轉變溫度，優選-50-0°C的玻璃化轉變溫度。下文將在組分b)的說明中給出聚碳酸酯多元醇的詳細說明。優選地，聚氨酯A)通過使組分a)、b)、c)以及任選的組分d)和/或進一步的組分反應來制成。可單獨或組合使用任何所需的有機多異氰酸酯，優選二異氰酸酯，作為制備聚氨酯A)的組分a)。多異氰酸酯可例如具有芳族、脂族和/或脂環族性質，并具有優選126-500的分子量。它們也可包括含醚或酯基團的二異氰酸酯。合適的二異氰酸酯的實例為三亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、五亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、丙基二異氰酸酯、亞乙基二異氰酸酯、2，3_ 二甲基亞乙基二異氰酸酯、I-甲基三亞甲基二異氰酸酯、1，3_亞環戊基二異氰酸酯、1，4_亞環己基二異氰酸酯、1，2-亞環己基二異氰酸酯、1，
3-亞苯基二異氰酸酯、1,4-亞苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、I-異氰酸根合甲基-5-異氰酸根合-1，3，3-三甲基環己烷、雙(4-異氰酸根合苯基)甲烷、4，4- 二異氰酸根合二苯基醚、I，5- 二丁基五亞甲基二異氰酸酯、2，3-雙(8-異氰酸根合辛基)-4_辛基-5-己基環己烷、3-異氰酸根合甲基-I-甲基環己基異氰酸酯和/或2，6-二異氰酸根合甲基己酸酯。也可能使用具有4-25個、優選6-16個原子的位阻異氰酸酯，其在相對于NCO基團的α位上包含一個或兩個具有1-12個、優選1-4個原子的直鏈、支鏈或環狀烷基基團作為母體結構上的取代基。母體結構可由芳環或脂環或具有1-12個碳原子的脂族直鏈或支鏈碳鏈組成。它們的實例為異佛爾酮二異氰酸酯、雙(4-異氰酸根合環己基)甲烷、1，1，6，6_四甲基六亞甲基二異氰酸酯、1，5-二丁基五亞甲基二異氰酸酯、3-異氰酸根合甲基-I-甲基環己基異氰酸酯、對和間四甲基苯二甲基二異氰酸酯和/或相應的氫化同系物。可用作組分b)的化合物為聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚內酯多元醇和/或聚(甲基)丙烯酸酯多元醇或相應的二醇。在每種情況下，都可單獨或彼此結合使用多元醇和二醇。然而，必要的是，組分b)包含按重量計至少50%的至少一種具有優選300-5000、更優選500-4000分子量Mn的液體聚碳酸酯多元醇。該液體聚碳酸酯多元醇在室溫下為粘稠液體。其具有例如低于50，OOOmPas的粘度(50°C下)，例如500-20，OOOmPas的粘度(50°C下)。通常而言，聚碳酸酯多元醇包含碳酸的酯，后者通過使碳酸衍生物例如碳酸二苯酯、碳酸二烷基酯(如碳酸二甲酯)或光氣與多元醇(優選二醇)反應來獲得。可考慮用來制備液體聚碳酸酯多元醇的合適二醇為例如I，3-丙二醇、2-甲基-I，3-丙二醇、I，4- 丁二醇、I，3_ 丁二醇、I, 5_戍二醇、1,6_己二醇、3, 3, 5_ 二甲基戍二醇、新戍二醇以及2-乙基-1，3-己二醇。聚碳酸酯多元醇優選為直鏈的。具體地講，合適的液體聚碳酸酯多元醇/ 二醇為基于1，3_丙二醇和1，5_戊二醇 的組合、基于I，3-丙二醇和I，4-丁二醇的組合、基于I，4-丁二醇和1，6_己二醇的組合或基于1，5-戊二醇和1，6_己二醇的組合的那些。更優選的合適液體聚碳酸酯多元醇/ 二醇為基于1，3_丙二醇和1，5_戊二醇以及1，5_戊二醇和1，6_己二醇的組合的那些。在每種組合中，兩種二醇的摩爾比都優選在以下范圍內3 1-1 3，更優選2 1-1 2，以及最優選I : I。在該組合中，1，5_戊二醇1，6_己二醇的摩爾比也可優選在以下范圍內3:1-1: 3，更優選2 1-1 2，以及最優選I : 1，并且1，3-丙二醇1，5-戊二醇的摩爾比可優選在以下范圍內3 1-1 3，更優選2 1-1 2，以及最優選I : I。優選的聚碳酸酯多元醇具有40-150mg KOH/g固體的羥值以及1000-2000的數均分子量Mn。其他二醇也可存在于該二醇組合中，例如基于二醇組合的總量，按重量計達到5-20 %的程度。優選地，要用于制備聚碳酸酯多元醇的二醇組合由1，5-戊二醇和1，6_己二醇或1，3_丙二醇和I，4-丁二醇組成。該二醇組合也可由上述摩爾比的1，6_己二醇和I，4-丁二醇組成。聚碳酸酯多元醇可作為單化合物或作為聚碳酸酯多元醇的混合物來使用。優選的聚碳酸酯多元醇為每個分子具有5-15個碳酸酯基團的聚碳酸酯二醇。聚碳酸酯多元醇優選基本上不含羧基。其可例如具有<3mg KOH/g固體的酸值，優選< ImgKOH/g固體的酸值。然而，聚碳酸酯多元醇也可能包含羧基，在此情況下，其可例如具有5-50mg KOH/g固體的酸值。以本領域技術人員已知的常規方式制備聚碳酸酯多元醇和二醇。例如，可通過以下方法合成聚碳酸酯多元醇在存在通常用于酯交換反應的催化劑的情況下，進行碳酸二烷基酯與脂族羥基化合物的混合物之間的酯交換，所述混合物例如為包含1，5_戊二醇和1，6_己二醇作為主要組分以及任選包含其他脂族乙二醇類作為次要組分的混合物。例如在EP 302 712中描述了基于1，5_戊二醇和1，6_己二醇的合適聚碳酸酯多元醇及其制備。合適的聚碳酸酯多元醇和二醇也可商購獲得，例如以商品名Duranol ，如Duranol T5652、Duranol T5651 得自 Asahi Kasei Chemicals Corporation。除了聚碳酸酯多元醇之外，還可使用進一步的多元醇作為組分b)。以本領域技術人員已知的常規方式制備合適的聚酯多元醇，例如通過有機二羧酸或其酸酐和有機多元醇的縮聚反應。用于制備聚酯多元醇的酸組分優選包含低分子量的二羧酸或其酸酐，其每個分子具有2-17個、優選小于16個、尤其優選小于14個的碳原子。合適的二羧酸為例如鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、烷基間苯二甲酸、對苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、己二酸、三甲基己二酸、壬二酸、癸二酸、富馬酸、馬來酸、戊二酸、琥珀酸、衣康酸以及1，4_環己烷二羧酸。可使用現有的相應酸酐代替酸。為了實現支化，增加更高官能度的羧酸的比例也是可能的，例如三官能羧酸，諸如偏苯三酸、蘋果酸和二羥甲基丙酸。可用于制備聚酯多元醇的多元醇優選地為二醇，例如二醇類，諸如乙二醇、1，2-丙二醇、I, 2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2-亞乙基-1，3-丙二醇、1，6-己二醇、1，2-環己二醇、1，4-環己二醇、氫化雙酚A和新戊二醇。任選地，可通過少量的更多元醇對二醇改性。也可使用的更多元醇的實例為三羥甲基丙烷、季戊四醇、甘油和己三醇。也可使用一定比例的鏈終止一元醇，例如每個分子具有1-18個碳原子的那些，諸如丙醇、丁醇、環己醇、正己醇、芐醇、異癸醇、飽和的和不飽和的脂肪醇。除了聚碳酸酯多元醇之外，也可使用聚醚多元醇和/或聚內酯多元醇作為組分 b)。例如，可考慮的聚醚多元醇為具有以下通式的聚醚多元醇H (O-(CHR1)丄0H，其中R1表示氫或低級烷基的殘基(例如C1-C6烷基)，任選地具有各種取代基，η表示2-6，而m表示10-50。殘基R1可相同或不同。聚醚多元醇的實例為聚(氧四亞甲基)乙二醇類、聚(氧乙烯)乙二醇類以及聚(氧丙烯)乙二醇類或混合的嵌段共聚物，后者包含不同的氧四亞甲基、氧乙烯和/或氧丙烯單元。聚內酯多元醇包含多元醇，優選二醇，其衍生自內酯，優選衍生自己內酯。這些產物例如通過使ε-己內酯與二醇反應來獲得。通過衍生自內酯的重復聚酯部分來區分聚內酯多元醇。這些重復的分子部分可例如具有以下通式
O
Il
-C - (CHR2)n * CH2O -，其中η優選為4_6，并且R2為氧、燒基殘基、環燒基殘基或燒氧基殘基，并且內酷環的取代基中的碳原子總數不超過12。優選使用的內酯為己內酯，其中η值為4。此處尤其優選未取代的ε-己內酯。內酯可單獨或組合使用。適合與內酯反應的二醇為例如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4_ 丁二醇和二羥甲基環己烷。除了組分b)之外，也可任選地使用一種或多種具有低于500g/mol分子量的低分子量多元醇，優選雙官能醇。此類化合物的實例為乙二醇、1，2_和1，3_丙二醇、1，3_和1，
4-丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，2-和1，4-環己二醇、二甲基丙醇、新戊二醇。優選地,組分b)由按重量計60-100%的上述液體聚碳酸酯多元醇以及按重量計0-40%的其他多元醇組成。如果除了聚碳酸酯多元醇之外還使用其他多元醇，則聚酯多元醇(尤其是聚酯二醇)是優選的。更優選的組分b)由按重量計100%的上述液體聚碳酸酯多元醇或二醇組成。用于制備聚氨酯A)的組分c)包含低分子量化合物，其具有至少一個、優選多于一個、尤其優選兩個與異氰酸酯基團反應的基團，以及至少一個離子基團、能夠形成離子的基團和/或非離子親水基團。可考慮的能夠形成陰離子的基團為例如羧基、磷酸以及磺酸基團。優選的陰離子基團為羧基基團。可考慮的能夠形成陽離子的基團為例如伯、仲、和叔氨基基團或鎊基團，諸如季銨、鎮和/或叔锍基團。優選陰離子基團和能夠形成陰離子的基團。優選的非離子親水基團為環氧乙烷基團。合適的異氰酸酯反應性基團特別為羥基基團以及伯和/或仲氨基基團。可考慮作為組分c)的優選化合物為包含羧基和羥基的那些。此類化合物的實例為具有以下通式的羥基烷羧酸(HO)xQ(COOH)y其中Q代表具有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烴殘基，并且X和y均表示1-3。此類化合物的實例為檸檬酸和酒石酸。優選其中X = 2并且y = I的羧酸。二羥基烷酸的優選的組為α，α-二羥甲基烷酸類。α，二羥甲基丙酸和α，α-二羥甲基丁酸是優選的。
可用的二羥基烷酸的進一步實例為二羥基丙酸、二羥甲基醋酸、二羥基丁二酸或二羥基苯甲酸。可用作組分c)的進一步化合物為含氨基的酸，例如α，α-二氨基戊酸、3，
4-二氨基苯甲酸、2，4_ 二氨基甲苯磺酸以及4，4_ 二氨基二苯醚磺酸。可用作組分c)的進一步化合物為例如雙官能聚環氧乙烷二醇。能夠通過以下步驟制備聚氨酯Α)，即首先在第一步中，由組分a)、b)和c)制備NCO-官能化聚氨酯預聚物，然后任選地進一步將NCO-官能化聚氨酯預聚物與組分d)反應。讓組分a)、b)和c)以本領域技術人員已知的常規方式在一起反應，例如在50-120°C的溫度下，優選70-100°C，任選地通過添加催化劑而反應。優選地，在此以下述量使這些組分反應，其使得得到具有游離異氰酸酯基團的反應產物，即以過量的多異氰酸酯進行反應。例如，可通過以下當量比率的NCO基團進行反應0H基團為1.2 1-2.0 1，優選I. 4 1-1.9 I。NCO-聚氨酯預聚物應優選具有3.0-6. 0%，尤其優選3. 5-5. 0%的NCO含量。然后，可將在第一步中獲得的含NCO基團的聚氨酯預聚物在第二步中與官能化組分d)反應，從而使得聚氨酯的摩爾質量增大。在此盡力通過組分d)的反應性基團與預聚物的異氰酸酯基團之間幾乎相等的摩爾比實現完全反應。組分d)包含至少兩個氨基和/或羥基基團。可被用作組分d)的二胺的實例為在分子中具有1-15個碳原子的(環)脂族烷基胺及其取代的衍生物，其中烷基基團能夠為直鏈和/或支鏈的。組分d)可包含伯和/或仲氨基。組分dl)的實例為1，2_乙二胺、1，2_丙二胺、I，3-丙二胺、1，6-己二胺、哌嗪、2, 5- 二甲基哌嗪、I-氨基_3_氨甲基-3, 5, 5- 二甲基環己烷、4，4' - 二氨雙環己基甲烷、1，4_ 二氨基環己烷、新戊二胺、辛二胺、異佛爾酮二胺、4，4’_ 二氨基二苯甲烷以及2-氨基苯甲酰胺。也能使用肼和酰肼衍生物，例如肼、甲基肼、己二酸二酰肼和癸二酸二酰肼。可被用作組分d)的聚胺的進一步實例為在分子中包含超過兩個，例如三個、四個或更多個氨基的化合物。這些聚胺可包含伯和/或仲氨基。實例為三胺諸如二亞乙基三胺和二亞丙基三胺，以及四胺諸如三亞乙基四胺或三亞丙基四胺。聚胺的進一步實例為具有超過四個氨基的胺，諸如四亞乙基五胺和五亞乙基六胺。通過在第二步中使聚氨酯預聚物與氨基官能化合物反應來形成脲基團。可被用作組分d)的羥基官能化合物的實例為1，2-乙二醇和I，4-丁二醇。
可被用作組分d)的優選化合物為乙二胺。原則上，所有的組分a)至d)都以本領域技術人員已知的方式反應。選擇每種單獨組分的類型和量，以便獲得所產生的聚氨酯的上述特性，諸如氨基甲酸酯和脲基團、碳酸酯基團的含量，以及羥值和酸值。為了實現足夠的聚氨酯減水率，至少部分地中和聚氨酯的離子基團或可轉變成離子基團的基團。聚氨酯樹脂優選包含陰離子基團，例如羧基。用堿中和陰離子基團。堿性中和劑的實例為叔胺，諸如三甲胺、三乙胺、二甲基乙胺、二甲基丁胺、N-甲基嗎啉、二甲基乙醇胺和二甲基異丙醇胺。雖然不優選，但也能通過金屬氫氧化物如LiOH、KOH和NaOH完全或部分地完成中和。可在NCO-官能化聚氨酯預聚物與組分d)反應之前或之后進行中和。中和后，將NCO-官能化聚氨酯預聚物或最終的聚氨酯轉化為水相。然而，也可同時進行中和以及向水相的轉化。平行于或除了親水性離子基團之外，聚氨酯還可包含親水性非離子基團，以提供 足夠的水稀釋性。如果存在非離子親水性基團(如環氧乙烷基團)，則優選的是，其在除了離子基團之外，優選在除了陰離子基團之外存在。除此之外，還可通過外部乳化劑獲得水稀釋性。通常，在轉化為水相之前或過程中，中和NCO-官能化聚氨酯預聚物或聚氨酯。根據優選實施方案，通過與組分d)反應，而將通過使組分a)至c)反應來獲得的聚氨酯擴鏈。可在轉化為水相之前或之后進行NCO-官能化聚氨酯預聚物與組分d)的反應。更優選的是，反應在水相中進行。組分d)的反應性官能團與NCO-官能化聚氨酯預聚物的異氰酸酯基團的當量比率優選在I : 2-1 I的范圍內。剩余的異氰酸酯基團能夠在轉化為水相期間或之后與水反應。也可以但不優選的是，僅通過水即不使用組分d)而進行NCO-官能化聚氨酯預聚物的擴鏈。所得的含水聚氨酯分散體具有例如按重量計25-50%，優選按重量計30-45%的
固含量。水稀釋性聚氨酯A)可任選地與一定比例的進一步的水稀釋性樹脂結合使用。可考慮的進一步水稀釋性樹脂為例如常規的水稀釋性(甲基)丙烯酸共聚物、聚酯樹脂，以及與上述水稀釋性聚氨酯樹脂不同的任選的改性的聚氨酯樹脂。可使用基于聚氨酯A)樹脂固體按重量計10-200%量的附加水稀釋性樹脂。根據本發明的涂料組合物可任選地包含至少一種固化劑B)，該固化劑能夠進入與聚氨酯A)以及附加基料組分的反應性官能團(例如羥基)的交聯反應。能夠使用的試劑不受任何具體的限制。能夠使用通常用于制備例如機動車和工業涂層領域中的含水涂料組合物的所有固化劑。這些固化劑及其制備方法為本領域技術人員所已知的，并在各種專利和其他文獻中詳細公開。取決于聚氨酯A)以及任選存在的附加基料的反應性官能團的類型，可使用例如以下交聯劑具有游離異氰酸酯基團或具有至少部分封閉的異氰酸酯基團的多異氰酸酯，胺/甲醛縮合樹脂例如三聚氰胺樹脂。在一個優選的實施方案中，聚氨酯A)和任選存在的附加基料包含羥基，并使用具有游離多異氰酸酯基團的固化劑。基料組分和固化劑以一定的比例使用，使得聚氨酯A)和附加基料的反應性官能團與固化劑B)的相應反應性基團的當量比率能夠為5 1-1 5，例如優選3 1-1 3，并尤其優選I. 5 1-1 1.5。本發明的水基涂料組合物包含至少一種顏料C)。顏料C)可為任何賦予顏色和/或特殊效應的顏料，其為最終涂層提供期望的顏色和/或效應。合適的顏料幾乎為選自白色、彩色和黑色顏料的任何賦予特殊效應的顏料和/或賦予顏色的顏料，尤其是通常用在車輛涂裝的有顏料色漆涂料組合物中的那些。特殊效應顏料的實例為賦予涂層特殊效應的常規顏料，例如取決于觀察角度的顏色和/或明度異色效應，其為金屬顏料。金屬顏料的實例是由鋁、銅或其他金屬制成的那些，干涉顏料例如金屬氧化物涂覆的金屬顏料(例如氧化鐵涂覆的鋁)，涂層云母例如二氧化鈦涂層云母，產生石墨效應的顏料，薄片形式的氧化鐵，液晶顏料，涂覆的氧化鋁顏料，涂 覆的二氧化硅顏料。白色、彩色和黑色的顏料的實例是本領域的技術人員已知的常規無機或有機顏料，例如二氧化鈦、氧化鐵顏料、炭黑、偶氮顏料、酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、吡咯并吡咯顏料、茈類顏料。優選地，本發明的涂料組合物包含至少一種賦予效應的顏料，任選地與至少一種賦予顏色的顏料組合。此外，本發明的涂料組合物可包含常規涂料添加劑。常規涂料添加劑的實例為均化劑、流變劑例如高度分散的二氧化硅、聚合的脲化合物或層狀硅酸鹽、增稠劑例如部分交聯的聚羧酸或聚氨酯、消泡劑、潤濕劑、防縮孔劑、分散劑和催化劑。添加劑按照本領域技術人員已知的常規量使用，例如相對于涂料組合物的固含量為O. 1-5重量％。水基涂料組合物可例如以優選小于20重量％，尤其優選小于15重量％的比例包含常規的涂料溶劑。這些溶劑為常規的涂料溶劑，其可來源于例如基料的制備或單獨地添力口。此類溶劑的實例為上文已在包含層狀硅酸鹽的組合物的說明中提到的那些。此外，本發明的涂料組合物包含水，相對于整個涂料組合物，優選按重量計占50-80 %，尤其優選按重量計占60-755。水基涂料組合物具有例如按重量計10-45%，優選按重量計15-35%的固含量。顏料含量和樹脂固含量按重量計的比率為例如O. 05 1-2 I。對于特殊效應水基色漆涂料組合物，優選為O. 06 1-0.6 I，而對于純色(單色)水基色漆涂料組合物，優選更高，例如O. 06 1-2 1，在每種情況下都相對于固體的重量。為了制備水基涂料組合物，可使用糊狀樹脂或分散劑，用于碾磨或摻入顏料。本發明還涉及基底的多層涂覆方法，其包括以下步驟I.將水基的賦予顏色和/或特殊效應的色漆組合物的色漆層施涂到任選的預涂覆的基底上；2.任選地固化步驟I中獲得的色漆層；3.將透明清漆組合物的透明清漆層施涂到色漆層上，以及4.任選地與色漆層一起，固化在步驟3中施涂的透明清漆層，其中水基的賦予顏色和/或特殊效應的色漆組合物為如上所述的水基涂料組合物。本發明也涉及上述水基涂料組合物在基底的多層涂覆中的用途，尤其是在車輛的多層涂覆或修補涂層中的用途。多層涂覆的優選方法包括將上述水基涂料組合物的色漆層施涂到預涂覆基底上的步驟。合適的基底是金屬和塑料基底，尤其是汽車工業已知的基底，例如鐵、鋅、鋁、鎂、不銹鋼或它們的合金，以及聚氨酯、聚碳酸酯或聚烯烴。然而，由工業涂覆方法形成的任何其他所需的工業品也可作為基底被涂覆。就車身或車身部件涂覆而言，優選通過以下方式來施涂水基涂料組合物噴灑到以常規方式用底漆和/或二道底漆預涂覆的車輛或車輛部件基底上。可在干燥或固化或濕碰濕之后，任選在短暫地晾干之后，將透明清漆層施涂到色漆層上。合適的透明清漆組合物原則上為例如車輛涂料中常規的任何已知的無顏料或透明有顏料的涂料組合物。在此處，它們可包含單組分或雙組分溶劑基的或水基的透明清漆組合物。最終涂層可在室溫下固化或在例如最高80°C，優選40-60°C的較高溫度下強制固化。然而，它們也可在例如80-160°C的較高溫度下被固化。固化溫度由使用領域以及由任選的固化劑的類型確定。根據本發明的涂料組合物和方法可特別有利地用在車輛修補涂層中。在車輛修補涂層中，通常通過混合不同顏色的色調來制備具有特殊顏色和/或效應的有顏料涂料組合物，從而為涂層提供期望的顏色和/或效應。因此，根據本發明的涂料組合物也可被用作例如“調漆系統”的組分，如具體地講用于車輛修補涂層，以產生賦予顏色和/或特殊效應的 色漆涂料組合物。已知的是，這樣的調漆系統基于包含彩色和/或特殊效應顏料和任選的進一步組分(例如基料組分)的限定數量的單獨標準化混合組分，能夠將其按照混合配方進行混合，以得到具有期望顏色和/或特殊效應的涂層。以下實施例旨在更詳細地說明本發明。所有份數和百分比均按重量計，除非另外指明。
實施例實施例I制備聚氨酯分散體A和B首先，將20. 36重量份的聚碳酸酯二醇(根據本發明的聚碳酸酯二醇A ；比較例聚碳酸酯二醇B)、6. 5重量份的丙酮以及O. 004重量份的二月桂酸二丁基錫引入裝有攪拌器、冷凝器和熱電偶的四頸玻璃反應器，然后將混合物加熱至50°C并勻化。在該溫度下，將9. 3重量份的異佛爾酮二異氰酸酯在30分鐘內均勻加入。然后添加O. 5重量份的丙酮。將溫度保持在50°C，直到達到6. 8-7. 2% (相對于溶液)的NCO含量。一旦達到該NCO含量后，即添加I. 88重量份的二羥甲基丙酸、I. 04重量份的二甲基異丙胺以及O. 5重量份的丙酮。然后，將溫度保持在50°C，直到達到3. 1-3. 4% (相對于溶液)的NCO含量。一旦達到該NCO含量后，即關閉加熱，在10分鐘內添加48. O重量份的去離子水。然后，立即在5分鐘內添加溶于11. 32重量份水中的O. 64重量份乙二胺的混合物。然后將溫度升至70°C，進行真空蒸餾以除去丙酮。接下來，通過添加去離子水，形成按重量計35%的固含量。
權利要求
1.水基涂料組合物，包含 A)至少ー種水稀釋性聚氨酯基料， B)任選的至少ー種固化劑,和 C)至少ー種顏料， 其特征在干，所述至少一種水稀釋性聚氨酯基料基于至少一種多羥基化合物，所述多羥基化合物包含按重量計至少50 %的至少ー種聚碳酸酯多元醇，所述聚碳酸酯多元醇在20°C為液體，所述按重量計的百分比是基于所述多羥基化合物的總量計的。
2.權利要求I的水基涂料組合物，其中所述至少一種水稀釋性聚氨酯基料通過使以下組分反應來獲得，所述組分包括 a)至少ー種多異氰酸酷， b)至少ー種多羥基化合物，所述多羥基化合物包含按重量計至少50%的至少ー種聚碳酸酯多元醇，所述聚碳酸酯多元醇在20°C為液體，所述按重量計的百分比是相對于多羥基化合物b)的總量計的， c)至少ー種化合物，所述化合物包含至少ー個具有異氰酸酯基團反應性的官能團和至少ー個選自離子基團、能夠形成離子的基團和非離子親水基團的基團。
3.權利要求I或2的水基涂料組合物，其中所述水稀釋性聚氨酯基料包含至少100毫當量的碳酸酯基團(每IOOg聚氨酯基料固體)。
4.權利要求I或2的水基涂料組合物，其中所述水稀釋性聚氨酯基料包含至少100毫當量的碳酸酯基團(每IOOg聚氨酯基料固體)以及至少100毫當量的氨基甲酸酯和脲基團(每IOOg聚氨酯基料固體)。
5.權利要求1-4中的任一項的水基涂料組合物，其中所述水稀釋性聚氨酯基料A)具有500-20, 000的數均分子量Mn和20，000-500, 000的重均分子量Mw、0_150mg KOH/g的羥值和15-50的酸值。
6.權利要求1-5中的任一項的水基涂料組合物，其中所述至少一種多羥基化合物b)具有300-5000的數均分子量Mn。
7.權利要求1-6中的任一項的水基涂料組合物，其中所述多羥基化合物b)包含按重量計60-100%的至少ー種聚碳酸酯多元醇，所述聚碳酸酯多元醇在20°C為液體，所述按重量計的百分比是相對于多羥基化合物b)的總量計的。
8.權利要求1-7中的任一項的水基涂料組合物，其中所述水稀釋性聚氨酯基料通過使以下組分反應來獲得，所述組分包括組分a)、b)和c)，并且還包括至少ー種具有羥基和/或氨基的至少ニ官能的化合物d)。
9.權利要求1-8中的任一項的水基涂料組合物，其中在20°C為液體的所述聚碳酸酯是基于1，3_丙ニ醇和1，5_戊ニ醇的組合、基于1，3_丙ニ醇和1，4_ 丁ニ醇的組合、基于1，4_ 丁ニ醇和1，6_己ニ醇的組合和/或基于I，5-戊ニ醇和1，6_己ニ醇的組合。
10.權利要求1-9中的任一項的水基涂料組合物，其中在20°C為液體的所述聚碳酸酯基于I，5-戊ニ醇和1，6_己ニ醇的組合和/或1，3-丙ニ醇和I，4-丁ニ醇的組合。
11.權利要求9或10的水基涂料組合物，其中在每種組合中，兩種ニ醇的摩爾比均在3:1-1:3的范圍內。
12.權利要求1-11中的任一項的水基涂料組合物，其中所述至少一種顏料C)包含效應顏料。
13.權利要求1-12中的任一項的水基涂料組合物作為多層涂覆中賦予顏色和/或特殊效應的色漆組合物的用途，所述多層涂覆包括色漆組合物層及其上的透明清漆組合物層。
14.權利要求1-12中的任一項的水基涂料組合物用于車身和車身部件的涂層和修補涂層的用途。
15.用于基底的多層涂覆的方法，包括以下步驟 I)將水基的賦予顏色和/或特殊效應的色漆組合物的色漆層施涂到任選預涂覆的基底上， II)任選地固化在步驟I中獲得的色漆層； III)將透明清漆組合物的透明清漆層施涂到所述色漆層上，以及 IV)任選地與所述色漆層一起，固化在步驟III中施涂的所述透明清漆層， 其中所述水基的賦予顏色和/或特殊效應的色漆組合物為權利要求1-12中的任ー項所述的水基涂料組合物。
全文摘要
本發明涉及水基涂料組合物，所述水基涂料組合物包含A)至少一種水稀釋性聚氨酯基料，B)任選的至少一種固化劑，和C)至少一種顏料，其特征在于，所述至少一種水稀釋性聚氨酯基料基于至少一種多羥基化合物，所述多羥基化合物包含按重量計至少50％的至少一種聚碳酸酯多元醇，所述聚碳酸酯多元醇在20℃為液體，所述按重量計的百分比是基于所述多羥基化合物的總量計的。本發明也涉及所述水基涂料組合物作為包括色漆組合物層及其上的透明清漆組合物層的多層涂覆中的色漆組合物的用途。所述水基涂料組合物能夠被用作包括色漆組合物層及其上的透明清漆組合物層的多層涂覆中的賦予顏色和/或特殊效應的色漆組合物。
文檔編號C08G18/44GK102686626SQ201080057921
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月20日 優先權日2009年12月18日
發明者A·費伯格, C·弗洛斯巴赫, J·T·海布雷赫茨, P·P·布勒伊蘭茨 申請人:納幕爾杜邦公司