水基聚氨酯涂料的制作方法

专利名称：水基聚氨酯涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及水基聚氨酯涂料组合物。更具体地，本发明涉及尤其适合用于航空航 天应用的具有减少的挥发性有机组分的水基聚氨酯涂料组合物。
背景技术：
多种制品诸如航空和航天飞行器经常被涂覆以实现诸如耐溶剂性、耐燃料和液压 流体性、耐候性、耐磨性、硬度和/或美学特性的性能。为此，已经使用了一般包含活化剂、 基础组分和稀释剂的聚氨酯涂料。典型地，所述活化剂为有机多异氰酸酯，所述基础组分为 含羟基的聚合物树脂，所述稀释剂为溶剂混合物。为了实现高性能，例如为航空航天应用所 需的，使用大量的溶剂来平衡膜性能与外观和美学特性。然而，这样大量溶剂的使用会产生 大量的挥发性有机组分(“V0C”)，即按照美国环境保护署的计算方法在典型的溶剂基配制 物中大约420g/L。出于生态和经济原因，以及为了遵守不断变化的政府标准，减少这些配制 物中所用的VOC的量是希望的。因此，已经努力用水替代溶剂基聚氨酯涂料组合物中的有 机溶剂。为了减少聚氨酯涂料中的VOC的量，已经开发了水基聚氨酯涂料。然而，迄今为 止，水基聚氨酯涂料还不能与溶剂基涂料的高性能相比。由于水基聚氨酯涂料中所用的水 基多元醇树脂在与活化剂合并之前被分散在水中用于储存，因此该水基聚氨酯涂料的性能 遭受损失。水基多元醇树脂往往具有低分子量和许多酯键，使得它易于随着时间的逝去而 水解。水解会降低该树脂的整体分子量，产生显示出不良的抗冲击性、有效期、光泽等的较 低分子量产物。另外，水解速率在不同条件例如批次数、PH和储存时间下是难以控制的，从 而导致膜性能的显著变动。另外，经常通过高剪切混合水基多元醇树脂与亲水性异氰酸酯制备水基聚氨酯涂 料。需要高剪切能量以密切混合该亲水性异氰酸酯与多元醇树脂。为了克服所述多元醇树 脂胶体与所述异氰酸酯之间的屏障，使用高剪切能量促进所述异氰酸酯迁移到所述多元醇 树脂的胶束中。因此固化反应发生在新胶束内部以形成水基聚氨酯涂料组合物。然而，高 剪切混合使用需要高压和高剪切能量以密切混合所述异氰酸酯和多元醇组分的设备，例如 溶解器混合机和射流分散喷枪(jetdispersing spray gun)。这种设备对于许多应用而言 是不可得的；例如，该设备对于例如汽车以及航空和航天飞行器的快速现场修补而言是不 可得的。最后，常规水基聚氨酯涂料的多元醇组分包括多元醇在水中的分散体。如上所述， 由于多元醇可能水解成小分子，这类分散体产生不稳定的多元醇组分。此外，多元醇在水中 的分散体使得高剪切混合是必要的。另外，多元醇组分经常包含在储存条件下在水相中不稳定的颜料和其他添加剂、例如铝粉。这些颜料和添加剂可能与水反应，从而限制水基涂料 的发展和不利地影响涂料的性能。发明概述本发明提供了水基聚氨酯涂料组合物，其在一种实施方案中包含基本上无水的基 础组分、活化剂和水。所述基本上无水的基础组分包括多元醇树脂，所述活化剂包括异氰酸 酯。异氰酸酯组分与多元醇组分的组合是刚好足够亲水的以被分散在水相中并且形成稳定 的分散体用于耐水性。如果所述组分过于亲水，则固化的涂层的耐水性将会过高而且不适 合于高性能涂料应用。所述基本上无水的基础组分至少包含亲水性多元醇树脂，其可以是任何亲水性多 元醇树脂。非限制性实例包括亲水性聚酯多元醇、亲水性聚醚多元醇、亲水性聚氨酯多元 醇、亲水性醇酸树脂多元醇、亲水性己内酯类多元醇、和亲水性丙烯酸类多元醇。按照另一 实施方案，所述基本上无水的基础组分包括疏水性和亲水性多元醇树脂的混合物。在该实 施方案中，所述亲水性多元醇树脂可以在所述基础组分中以至少约10wt%的量存在。所述活化剂可以是任何合适的异氰酸酯。例如，在一种实施方案中，所述活化剂至 少包含疏水性异氰酸酯组分。在另一实施方案中，所述活化剂包含疏水性和亲水性异氰酸 酯组分的混合物。当使用疏水性和亲水性异氰酸酯组分的混合物时，疏水性异氰酸酯组分 以至少约30wt%的量存在。本发明的涂料组合物在某些实施方案中是三组分体系，其中所述基本上无水的基 础组分、活化剂和水被分别储存并且直至施涂前不久才合并。由于所述多元醇基础组分被 储存在基本上无水的环境中，多元醇树脂不会水解，由此延长贮存稳定性和提高涂料质量。 为了产生上述涂料组合物，首先将多元醇基础组分与活化剂组分混合。在彻底混合所述基 础组分和活化剂组分之后加入水以促进这两种组分的反应。基础组分和活化剂组分的彻底 混合改善了固化和成膜作用，并且赋予与溶剂基聚氨酯涂料组合物相当的性能特性。尽管水稀释所述组合物，但是其主要目的在于分散基础组分的多元醇和活化剂的 异氰酸酯以促进这些组分的反应。在混合基础组分、异氰酸酯和水之后，可以添加另外的稀 释剂以调节涂料的粘度从而使得容易施涂成为可能。该另外的稀释剂可以是溶剂或更多的 水，尽管使用溶剂的话，期望仅至多使用在其下所述涂料组合物中的VOC含量保持低水平 的溶剂量，即VOC含量在一种实施方案中低于约100g/L，在另一实施方案中低于约70g/L， 以及在另一实施方案中低于约50g/L。为了使所述涂料组合物中的VOC含量进一步最小化， 可以将水用作所述稀释剂。根据本发明某些实施方案的水基涂料组合物显示出远优于先前的水基组合物并 且与它们的溶剂基对应物相当的性能特性。另外，本发明水基涂料组合物的某些实施方案 具有显著减少的VOC并且可以被手动混合，从而消除了对高剪切混合的需求。发明详述提供了例如可用于航空、航天、汽车、工业和建筑应用的水基聚氨酯涂料组合物。 所述组合物具有低VOC并且显示与溶剂基聚氨酯涂料组合物相当的性能特性。在一种实施 方案中，水基聚氨酯涂料组合物是包括基本上无水的基础组分、活化剂和水的三组分体系。 所述基本上无水的基础组分包括一种或多种多元醇树脂，和所述活化剂组分包括一种或多 种异氰酸酯。在一种实施方案中，所述一种或多种多元醇树脂是基本上无水的，但是在可供
5选择的实施方案中，所述一种或多种多元醇树脂是完全无水的。本文使用的术语“基本上无 水”是指所述基础组分中的成分不被分散在水中。术语“三组分体系”是本领域已知的并且 指在施涂之前基础组分和活化剂的分别储存。所述混合物的三组分直到施涂之前不久才被
口井O所述涂料的基本上无水的基础组分至少包含亲水性多元醇树脂。然而在可供选 择的实施方案中，所述基本上无水的基础组分包含亲水性多元醇树脂的混合物或者亲水性 和疏水性多元醇树脂的混合物。当基本上无水的基础组分包含亲水性和疏水性多元醇树 脂的混合物时，亲水性多元醇树脂基于该基础组分的总重量可以以至少约10衬％的量存在 于基础组分中。例如，在一种实施方案中，所述亲水性多元醇树脂的存在量基于该基础组分 的总重量为约10-80wt%，所述疏水性多元醇树脂的存在量基于该基础组分的总重量为约 20-90wt%。在一种实施方案中，所述亲水性多元醇包含使得该多元醇树脂可水分散的亲水性 基团。这类亲水性多元醇是本领域公知的，所述亲水性基团可以是水分散性离子基团或水 分散性非离子基团。该水分散性离子基团可以是阴离子基团、非离子基团、或阴离子基团与 非离子基团的组合。在有些情况下也可以使用阳离子基团。合适的水分散性阴离子基团的 非限制性实例包括羧基、膦酸基、磺酸基、及其组合。合适的水分散性非离子基团的非限制 性实例包括聚环氧烷基团，例如聚环氧乙烷基团。一种示例性的水溶性树脂为具有羧基的 树脂，但是所述基团必须被中和成碱金属盐以使它在水中可溶。如果使用水分散性阴离子 基团和水分散性非离子基团的组合，可能不需要中和。所述多元醇树脂含有足够浓度的结 合的水分散性的亲水性基团以使得该低聚物可自水分散。然而，为了防止危害最终涂料制 品的水敏感性，将水分散基团的浓度保持在该低聚物将具有不可接受高的水溶性的水平以 下。所述亲水性多元醇树脂可以是任何合适的亲水性树脂，和包含羟基和羧基两者。 合适的亲水性多元醇树脂的非限制性实例包括聚酯、聚醚、醇酸树脂、聚氨酯、己内酯类 (caprolactones)和丙烯酸类多元醇。在某些实施方案中，所述亲水性多元醇树脂具有每 克试样约20-120mg Κ0Η、例如每克试样约30-100mg KOH的OH(羟基)数。另外，在某些实 施方案中，所述亲水性多元醇树脂具有每克试样约10-90mg Κ0Η、例如每克试样约20_80mg Κ0Η、或者有些情况下约30-70mgK0H/g的酸值。在某些实施方案中，由两步工艺制备所述亲水性多元醇，该工艺包括首先制备OH 数为每克试样约50-300mg Κ0Η、例如每克试样约100-250mg KOH的疏水性含羟基多元醇。 所述疏水性含羟基多元醇在某些实施方案中还具有每克试样小于约5mg KOH的酸值。该疏 水性含羟基多元醇与酸酐反应以产生OH值为每克试样约20-120mg KOH和酸值为每克试样 约10-90mg KOH的期望的亲水性多元醇。所述酸酐的用量足以产生具有期望的酸值的多元 醇。可以使用通常用于上述反应的任何酸酐。合适的酸酐的非限制性实例包括六氢化邻苯 二甲酸酐、偏苯三酸酐、四氢化邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、以及它们的混合物。在一种实施方 案中，所述酸酐为脂环族多元羧酸的酸酐，例如六氢化邻苯二甲酸酐。作为与羧酸酐反应的 替代方案，可以使用二羟甲基丙酸或类似物在所述多元醇中引入酸基。使用时，所述疏水性多元醇树脂可以是任何合适的疏水性多元醇树脂，其非限制 性实例包括含有羟基和酸基的聚酯、聚醚、聚氨酯、醇酸树脂、己内酯类和丙烯酸类多元醇。在某些实施方案中，所述疏水性多元醇树脂具有每克试样约50-300mg Κ0Η、例如每克试样 约100-200mg KOH的OH数。另外，所述疏水性多元醇树脂在某些实施方案中具有每克试样 约0-5mg KOH的酸值。尽管在与活化剂组分合并之前被储存时所述基础组分的成分不是分散在水中的， 但是该基础组分必须是可水分散的以便与活化剂适当地反应而形成涂料组合物。为了使基 本上无水的基础组分在水中可分散，用叔胺、无机碱或氨中和所述亲水性基团。合适的叔胺 的非限制性实例包括三乙胺、N, N- 二乙基乙醇胺、三甲胺、和N，N- 二甲基乙醇胺。合适的 无机碱的非限制性实例包括碱金属氢氧化物和碳酸盐，例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和 碳酸氢钠。当疏水性多元醇树脂和亲水性多元醇树脂的混合物用作所述基本上无水的基础 组分时，通过混合该疏水性多元醇树脂与亲水性树脂以提供期望的多元醇混合物而制备所 述基础组分。除了多元醇基料之外，所述基础组分可以进一步包括溶剂、催化剂、颜料、添加 剂等。除了加入到基础组分中之外，如同下文进一步论述的，溶剂可以加入到所述活化剂 中。当溶剂加入到基础组分或活化剂中时，经常期望的是仅仅使用相对较少的量以便 使所得涂料组合物中的VOC最小化。加入的溶剂常用于降低粘度，控制成膜，和/或消除某 些膜缺陷。例如，加入的溶剂可以润湿底漆表面，降低涂料的表面张力，溶解涂料的基料树 脂，促进混合，控制成膜，提供用于固化反应的环境，和/或调节所得涂料的施涂时间和有 效期。合适的有机溶剂的非限制性实例包括脂族烃类、芳族烃类、酮类和酯类。合适的脂族 烃类的非限制性实例包括己烷、庚烷、辛烷等。合适的芳族烃类的非限制性实例包括苯、甲 苯、二甲苯等。合适的酮类的非限制性实例包括甲基异丁基酮、二异丁基酮、甲基乙基酮、甲 基己基酮、乙基丁基酮等。合适的酯类的非限制性实例包括乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸戊 酯、乙酸2-乙基己酯等。可以使用溶剂混合物以优化涂料特性例如附着力和外观性能。使 用时，溶剂的存在量有时基于所述涂料组合物的总重量为约l_3wt%，例如约l-2wt%。所述涂料组合物可以进一步包含用于涂料组合物的常规添加剂，例如颜料、填料、 UV吸收剂、流动助剂、流变学控制剂、和固化反应用催化剂。催化剂促进固化反应而且可以 是叔胺、金属化合物催化剂、或它们的组合。合适的叔胺催化剂的非限制性实例包括三乙 胺、N-甲基吗啉、三亚乙基二胺、卩比唳、甲基吡啶等。合适的金属化合物催化剂的非限制性实 例包括铅、锌、钴、钛酸酯、铁、铜和锡的化合物。例如，所述金属化合物催化剂可以是2-乙 基己酸铅、2-乙基己酸锌、环烷酸钴、钛酸四异丙酯、环烷酸铁、环烷酸铜、二乙酸二丁基锡、 二辛酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡等。使用时，所述催化剂以基于所述涂料组合物中树脂固体的总重量的约 0. 001-0. 05wt%的总量存在。例如，催化剂的存在量基于所述涂料组合物中树脂固体的总 重量可以是约0. 005-0. 02wt%。术语“颜料”包括填料和增量剂以及常规颜料。颜料是赋予最终涂料组合物颜色 或不透明性的颗粒材料。增量剂和填料通常是可以用于减少配制物成本或者改变其性能 的无机材料。合适的颜料的非限制性实例包括炭黑、二氧化钛、碳酸钙、氧化铁、硅酸铝、硫 酸钡、和彩色颜料。使用时，颜料的存在量基于所述涂料组合物的全部固体重量有时为约 10-50wt %，例如约 20-40wt %。
所述活化剂至少包含疏水性异氰酸酯。然而，在可供选择的实施方案中，所述活化 剂可以包含亲水性异氰酸酯和疏水性异氰酸酯的混合物。疏水性异氰酸酯具有两个或更多 个异氰酸酯基团，即该异氰酸酯可以选自二聚体、三聚体、加合物、聚合型异氰酸酯和预聚 型异氰酸酯。疏水性异氰酸酯可以包括芳族异氰酸酯、脂族异氰酸酯、或它们的组合。合 适的芳族异氰酸酯的非限制性实例包括甲苯2，4- 二异氰酸酯、甲苯2，6- 二异氰酸酯、4， 4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基二异氰酸酯、对亚苯 基二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、萘1，5_ 二异氰酸酯、萘2，4_ 二异氰酸酯、1，5_萘二异 氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯等。合适的脂族异氰酸酯的非限制性实例包括异佛尔酮二异 氰酸酯、1，4_环己烷二异氰酸酯、4，4’ - 二环己基甲烷二异氰酸酯、双(异氰酸基甲基)环 己烷、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯等。这些异氰酸酯中的许多 可从诸如 Bayer Corporation、BASF、ICI> Dow> Huntsman 禾口 Degussa 的公司购得。
合适的亲水性异氰酸酯的非限制性实例包括含聚环氧乙烷基团、磺酸盐基团或 类似物的异氰酸酯。这些异氰酸酯也可以选自二聚体、三聚体、加合物、聚合型异氰酸酯 和预聚型异氰酸酯。合适的亲水性异氰酸酯可从诸如Bayer Corporation、BASF、ICI、 Dow、Huntsman和Degussa的公司购得。例如，合适的市售产品包括Bahydur 302、XP7156、 VPLS2319、VPLS2336、XP2570,它们全都可购自 BayerCorporation。如上所述，可以将少量有机溶剂加入到所述活化剂组分中以调节粘度。适合该目 的的溶剂与上面关于所述基础组分列出的那些相同。使用时，溶剂在活化剂组分中的存在 量至多为足以使得涂料组合物的VOC量在一种实施方案中小于约100g/L，在另一实施方案 中小于约70g/L，以及在另一实施方案中小于约50g/L。在一种实施方案中，例如，溶剂在所 述活化剂组分中的存在量基于多异氰酸酯的总重量可以是约0. 5-lwt%。选择所述涂料组合物中的基础组分和活化剂组分的量以使得异氰酸酯基与羟基 的比率为约3 1-1 1，例如约2 1-1 1。除了所述基本上无水的基础组分和活化剂组分之外，在一些实施方案中所述水基 聚氨酯涂料进一步包含稀释剂。稀释剂用于调节施涂粘度以及提供用于成膜和固化的环 境。在一种实施方案中，稀释剂至少含有流变学控制添加剂。然而，如果期望的话，所述稀 释剂也可以包含辅助物质和添加剂、一种或多种丙烯酸类多元醇乳液、和有机溶剂。为了制备水基聚氨酯涂料组合物，通过简单的机械混合工艺或者通过人工混合将 所述基础组分和活化剂组分、以及如果使用的话所述稀释剂混合。各组分分别保存直到施 涂之前不久。首先混合活化剂组分和基础组分，接着当使用稀释剂时加入该稀释剂，从而产 生含异氰酸酯和多元醇两者的乳液胶束。本发明的涂料组合物可以使用任何合适的涂覆方法施涂，而且可以施涂至任何合 适的干膜厚度。例如，在某些实施方案中，将所述涂料组合物施涂至约1-6密尔的干膜厚度。在一 种实施方案中，将所述涂料组合物施涂至约2-4密尔的干膜厚度。本发明的涂料组合物可以通过刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、流涂等施涂。施涂之后，成 膜可以在加热或不加热的情况下实现。所述涂料组合物在环境温度下固化至少约一周、或 者在60°C固化约24小时之后显示优异的膜性能。在某些实施方案中，所述涂料组合物在约 8-24小时内带触干(dry to tape)。
本发明的涂料组合物可以施涂于任何合适的基材，往往在底漆上施涂而且可以用 作面涂层、底涂层或透明涂层。或者，所述涂料组合物可以用作单涂层体系，从而消除对单 独的面涂层、底涂层和/或透明涂层的需求。合适的基材不限制地包括金属和聚合物基材。合适的金属基材包括但不限于由 例如冷轧钢、不锈钢以及用金属锌、锌化合物和锌合金中的任一种表面处理的钢(包括电 镀锌钢、热浸镀锌钢、GALVANNEAL钢和镀锌合金的钢)构成的箔、片或工件，还可以使用铜、 镁、以及它们的合金、铝合金、锌_铝合金例如GALFAN、GALVALUME、镀钢的铝和镀钢的铝合 金基材。另外，合适的金属基材包括银、金、及其合金。合适的聚合物基材的实例为聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、三聚氰胺树 脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯 基吡咯烷酮以及相应的共聚物和嵌段共聚物、可生物降解的聚合物和天然聚合物_例如明 胶。如同将会理解的那样，本发明还涉及至少部分涂有由本发明涂料组合物沉积的涂 层的基材，以及使用本发明的涂料组合物涂覆基材的相关方法。实施例下列非限制性实例说明本发明的水基聚氨酯涂料组合物的示例性组成。在实施例 和对比例中，下表1中列出的原料可以被描述成如所示那样表 1 对比例通过分别预备和储存基础组分、活化剂组分和稀释剂，制备以下对比例1和2的水 基涂料组合物。在涂料组合物施涂之前不久，使用高剪切混合设备将基础组分与活化剂组 分混合。然后加入稀释剂并且再次混合该混合物。通过例如经由HVLP(大容量，低压)喷 枪喷射所得的组合物将它施涂于用出自PRC-DeSoto Int.，Inc的CA7700底漆涂覆的铝基 材上。对比例1制备具有表2所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有99. 66g/L的VOC水平和 49. 96%的非挥发性物质(“NVM”)水平。表 2 制备具有表3所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有24. 46g/L的VOC水平和 49. 45% 的 NVM 水平。表3 实施例通过分别预备和储存基础组分、活化剂组分和稀释剂，制备以下实施例1至7的水 基涂料组合物。在涂料组合物施涂于基材上之前不久，例如使用抹刀将基础组分与活化剂 组分手动混合。然后加入稀释剂并且再次手动混合该混合物。通过例如经由HVLP (大容量， 低压)喷枪喷射每一所得组合物将它施涂于用出自PRC-DeSoto Int.，Inc的CA7700底漆 涂覆的铝基材上。施涂的涂层接着在环境温度下固化约一周。实施例1制备具有表4所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有43. 50g/L的VOC水平和 66. 5%的NVM水平。表 4 实施例2制备具有表5所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有69. 60g/L的VOC水平和
42. 34% 的 NVM 水平。表 5 实施例3制备具有表6所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有50. 42g/L的VOC水平和 62. 20% 的 NVM 水平。表 6 实施例4制备具有表7所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有50. 44g/L的VOC水平和 62. 20% 的 NVM 水平。表 7 实施例5制备具有表8所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有49. 59g/L的VOC水平和
62. 00% 的 NVM 水平。表8 实施例6制备具有表9所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有70. 80g/L的VOC水平和 52. 80% 的 NVM 水平。表 9 实施例7制备具有表10所示组成的水基聚氨酯涂料。该涂料具有69. 60g/L的VOC水平和 47. 89% 的 NVM 水平。表 10 测试与结果如上述实施例所示，可以通过调节所述基础组分、活化剂组分和稀释剂的用量和 含量而控制所得涂料组合物的VOC水平。因此，在一些实施方案中，所述涂料组合物具有小 于约100g/L的VOC水平，例如实施例6所示。在其它实施方案中，所述涂料组合物具有小 于约70g/L的VOC水平，例如实施例2、3、4和7所示。在另外的实施方案中，所述涂料组合 物具有小于约50g/L的VOC水平，例如实施例1和5所示。测试实施例和对比例以确定多种性能特性，包括粘胶牢度(tapeadhesion)、 雾度和镜面光泽(以入射角20°和60°测量)、MEK(甲基乙基酮)耐受性、指触干燥 (set-to-touch)时间、抗冲击性、耐热水性和特种液压工作油(skydrol)耐受性。另外，测 定每一实施例和对比例的NVM百分比和以g/L计的VOC水平。按照ASTM D2369测定NVM 百分比，按照ASTM D 3960测定VOC水平。实施例和对比例的NVM百分比和VOC水平在上 文被报道。粘胶牢度按照ASTM D3359测定粘胶牢度并且结果报道在表11中。表11 雾度和镜面光泽使用BYK-Gardner雾度光泽仪按照ASTM Ε430和D523测定雾度和镜面光泽并且 结果报道在表12中。表 12 MEK耐警件按照ASTM D5402经过200次MEK往返擦洗测定MEK耐受性并且结果报道在表13中。表 13 指触干燥时间按照ASTM D1640测定指触干燥时间并且结果报道在表14中。表14 抗冲击件使用BYK-Gardner冲击试验机按照ASTM D2794测定抗冲击性并且结果报道在表15中。表15 耐热水件按照ASTM D870测定耐热水性。将每一试样浸没在158 0F的去离子水中达24小 时。结果报道在表16中。表16 Skydrol 耐警件按照ASTM D870测定skydrol耐受性。将每一试样浸没在158 0F的Skydrol LD_4 液压流体(出自Solutia，Inc.)中达24小时。结果报道在表17中。表17 如同从测试结果中看出的那样，实施例1-7的水基涂料组合物与包含在水中分散 的基础组分的对比例1相比具有显著减少的VOC水平。另外，实施例1-7的水基组合物具 有显著改善的性能特性。例如，实施例1-7的水基组合物令人惊讶地显示出比对比例1和2 的组合物更好的抗冲击性和镜面光泽。另外，尽管对比例2的组合物具有较低的VOC含量， 但是与实施例1-7的组合物相比它显示出差得多的性能特性。实施例1-7的组合物能够将 非常低的VOC水平与优异的性能特性结合，这是先前在水基涂料组合物中实现不了的。此外，实施例1-7的水基涂料组合物显示与常规的溶剂基涂料组合物相似的性能 特性。特别地，一种市售溶剂基涂料组合物为出自PRC-DeSoto Int.，Inc的CA8000。这种 溶剂基涂料组合物的雾度和20°镜面光泽10. 5/83. 6与上文对于实施例1-7的水基组合 物所报道的值非常相似。另外，这种溶剂基组合物的抗冲击性lOO/lOOin-lb与对于实施例 1-7的水基组合物所报道的值相同。因此，本发明的水基组合物不仅具有减少的V0C，而且 具有与常规水基组合物相比显著改善的性能特性，最终与它们的溶剂基对应物相当的性能并且满足例如航空航天工业的高性能需求。已经参照 示例性实施方案和方面描述了本发明，但是不限于这些实施方案和方 面。本领域技术人员将会理解在不是有意图地脱离本发明的情况下可以进行其他变换和应 用。例如，所述涂料组合物被描述成通过简单的机械混合工艺或者通过人工混合来混合。然 而，理解的是也可以将其他混合工艺用于混合本发明的涂料组合物。另外，尽管所述涂料组 合物被描述成可用于航空航天应用，但是它们也可能用于其他应用。因此，前述的说明不应 当理解为限于所述的明确实施方案和方面，而是应当理解与下列权利要求一致并且作为其 支持，下列权利要求意图具有其最完整和最合理的范围。在上下文和权利要求中，有关数值范围的措辞“约”的使用意图同时修饰给出的上 限值和下限值，而且反映与测量、有效数字和互换性有关的变化的边缘区域，这些均如同本 发明所属领域的普通技术人员所理解的那样。
权利要求
水基涂料组合物，其包含至少包含亲水性多元醇树脂的基本上无水的基础组分；至少包含疏水性多异氰酸酯的活化剂组分；和水。
2.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约100g/L的挥发 性有机组分。
3.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约70g/L的挥发 性有机组分。
4.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约50g/L的挥发 性有机组分。
5.权利要求1的水基涂料组合物，其进一步包含稀释剂。
6.权利要求5的水基涂料组合物，其中所述稀释剂为水。
7.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分进一步包含疏水性 多元醇树脂。
8.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分基于该基本上无水 的基础组分的总重量包含至少约10wt%的所述亲水性多元醇树脂。
9.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述亲水性多元醇树脂在所述基本上无水的基 础组分中的存在量基于该基本上无水基础组分的总重量为约10-80wt%，所述疏水性多元 醇树脂在所述基本上无水的基础组分中的存在量基于该基本上无水的基础组分的总重量 为约 20-90wt%。
10.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述亲水性多元醇树脂包含每克试样约 20-120mg KOH的OH值和每克试样约10_90mg KOH的酸值。
11.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述亲水性多元醇树脂选自聚酯、聚醚、聚氨 酯、己内酯类、醇酸树脂、丙烯酸类多元醇、以及它们的组合。
12.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述疏水性多元醇树脂包含每克试样约 50-300mg KOH的OH值和每克试样约0_5mg KOH的酸值。
13.权利要求7的水基涂料组合物，其中所述疏水性多元醇树脂选自聚酯、聚醚、聚氨 酯、己内酯类、醇酸树脂、丙烯酸类多元醇、以及它们的组合。
14.权利要求1的水基涂料组合物，其中所述活化剂组分进一步包含亲水性多异氰酸
15.水基涂料组合物，其包含至少包含亲水性多元醇树脂的基本上无水的基础组分； 至少包含疏水性多异氰酸酯的活化剂组分；和 水，其中所述水基涂料组合物具有小于约100g/L的挥发性有机组分含量。
16.权利要求15的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约70g/L的挥 发性有机组分。
17.权利要求15的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约50g/L的挥 发性有机组分。
18.权利要求15的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分进一步包含疏水 性多元醇树脂。
19.权利要求18的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分基于该基本上无 水的基础组分的总重量包含至少约10wt%的所述亲水性多元醇树脂。
20.水基涂料组合物，其包含包含至少一种亲水性多元醇树脂和至少一种疏水性多元醇树脂的基本上无水的基础 组分；至少包含疏水性多异氰酸酯的活化剂组分；和 水，其中所述水基涂料组合物具有小于约100g/L的挥发性有机组分含量。
21.权利要求20的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约70g/L的挥 发性有机组分。
22.权利要求20的水基涂料组合物，其中所述水基涂料组合物包含小于约50g/L的挥 发性有机组分。
23.权利要求20的水基涂料组合物，其中所述基本上无水的基础组分基于该基本上无 水的基础组分的总重量包含至少约10wt%的所述亲水性多元醇树脂。
24.权利要求20的水基涂料组合物，其中所述活化剂组分进一步包含至少一种亲水性多异氰酸酯。
全文摘要
提供了水基聚氨酯涂料组合物。一种示例性的水基涂料组合物包含基本上无水的基础组分和活化剂组分。所述基本上无水的基础组分至少包含亲水性多元醇，所述活化剂组分至少包含疏水性异氰酸酯。
文档编号C09D175/04GK101883802SQ200880118790
公开日2010年11月10日 申请日期2008年8月20日 优先权日2007年10月23日
发明者S·阿布拉米, 唐广粮 申请人:Prc-迪索托国际公司