专利名称：水性聚氨酯地板涂层组合物的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种两部分的水性聚氨酯罩面涂料组合物(polyurethanefinish compositon)，其可用于为基底表面(如地板)提供涂层或薄膜。
背景技术：
聚合物混料被用于多种涂层组合物，如(例如)地板罩面涂料或抛光剂。市售的地板罩面涂料组合物通常是水性乳液聚合物混料，该聚合物混料包含一种或多种有机溶剂、增塑剂、涂布助剂、消泡剂、聚合物乳液、金属络合剂、蜡等等。通常在环境温度和湿度下，将聚合物混料涂覆到地板表面上，然后让其反应并风干。这样在地板上形成一层薄膜，以作为保护屏蔽来防止(例如)因走动践踏而在地板上沉积的污垢。这些相同的聚合物混料还可被涂覆到其他需要保护的基底表面，如瓷砖地板、墙壁、家具、窗户、台面和浴室表面等。
尽管许多市售的水性地板涂料表现良好，并且取得了至少一些商业上的成功，但仍然有待改进。具体地讲，非常需要所得的地板罩面涂料薄膜呈现出某些物理特性与性能特性，包括整体耐用性、硬度、防划伤性、防污性、防污点性/防磨损性、耐磨性以及高光泽度。此外，非常期望有易于涂覆的地板罩面材料。
发明内容
本公开提供一种反应性涂层组合物，其在固化后尤其适合用作地板涂层。该组合物是一种两部分或双组分的水性聚氨酯反应性体系，其含有水分散性多异氰酸酯组分和环二元醇(cyclic diol)硬链段组分。将这两种组分混合后，可将该反应性组合物涂覆为非常薄的涂层，如，厚度小于127微米(5密耳)。在将该反应性组合物涂覆到表面(如地板)上时，其可在环境条件下固化和干燥。在其固化并干燥后，所得的反应涂层形成具有高光泽度的耐用罩面层，其通常为一层涂层。
本公开提供一种反应性组合物，其包含含有水分散性异氰酸酯的第一组分或第一反应性组分；和包含环脂肪醇(如环己烷二甲醇)的第二组分或第二反应性组分。在一些实施例中，环己烷二甲醇为1，4-环己烷二甲醇。在一些实施例中，第一组分由水分散性异氰酸酯组成，第二组分由环己烷二甲醇和水组成。可任选的添加剂可存在于第一组分、第二组分中，或在第一组分与第二组分混合后添加到反应性组合物中。
本公开还提供了制备反应性组合物的方法，该方法包括在第一容器中提供包含水分散性异氰酸酯的第一组分，以及在第二容器中提供包含环己烷二甲醇的第二组分，然后将第一组分与第二组分混合以形成反应性组合物。在一些实施例中，第一容器与第二容器包括多隔室塑料袋或小袋，并且在隔室之间具有可破裂的内部密封件。混合步骤可包括使隔室之间的密封件破裂，以及通过捏合使组分混合。其他成分可存在于第一组分、第二组分和/或在反应性组合物中。
本公开的另一方面提供将反应性组合物涂覆到表面上的方法。该方法包括将包含水分散性异氰酸酯的第一组分与包含环己烷二甲醇的第二组分混合，以形成反应性组合物，然后将该反应性组合物涂覆到表面上。在许多实施例中，该表面为地板，如瓷砖地板或油布地板。反应性组合物可以以不超过约127微米(5密耳)的厚度涂覆，或以超过约51微米(2密耳)的厚度涂覆。在一些实施例中，反应性组合物被涂覆在有底漆的表面上。通常，底漆为包含碱溶性树脂的丙烯酸乳胶。在干燥后，底漆与反应性组合物的总厚度通常在约25.6至约81.3微米(1.01-3.2密耳)之间。
本公开的另一方面提供通过将剥离剂涂覆到带涂层的表面上从而从表面上剥离涂层的方法。所述涂层包括底漆涂层以及位于底漆涂层之上的反应性组合物涂层。
本公开还提供处理表面的方法，该方法包括以下步骤涂覆底漆；使底漆干燥；涂覆包含水分散性异氰酸酯、环己烷二甲醇和水的反应性组合物；使反应性组合物固化并干燥；以及用剥离剂剥离底漆层和涂层组合物层。
以上和其他实施例及各方面都在本公开的范围内。
图1为使用者使用涂覆器系统将本公开的反应性涂层组合物涂覆到地板上的立体图。
图2为图1中的涂覆器系统的一部分(特别是涂覆器装置)的立体图； 图3为图2中的涂覆器装置的一部分(特别是涂覆头)的立体图；和 图4为图3中的涂覆头的端视图。
具体实施例方式 本公开提供一种作为两部分或双组分体系的反应性涂层组合物，其在两部分相混合后形成适合用作地板涂层的含水反应性聚氨酯组合物。该反应性组合物包含水分散性多异氰酸酯组分或反应物，以及环二元醇硬链段组分或反应物。该组合物中的各组分将在下文中进行更详细的描述。该组合物易于涂覆到表面上，例如地板上。
参见各图，其示出了可将反应性涂层组合物涂覆到表面(如地板)上的系统。图1示出了使用示例性的涂层涂覆器系统10将液体涂层组合物涂覆到地板15上的使用者。涂覆器系统10包括液体保持器20，其用于储存以后要涂覆于地板15上的液体涂层组合物；以及将液体涂层涂覆到地板15上的涂覆器装置30。液体保持器20可以具有两个独立的隔室(未示出)，其用于分隔涂层组合物的两种组分，直至准备将其进行混合(如反应)、然后分配并涂覆。液体涂层组合物通过软管或其他连接通道25从保持器20通向涂覆器装置30。
在图2中还示出，涂覆器装置30具有与涂覆头35相连的柄部32，该涂覆头35在图3和图4中更加详细地示出。涂覆头35包括具有第一末端40A和与之相对的第二末端40B的主体40。主体40包括用于连接到柄部32上的第一部分43，以及被构造为可将液体组合物涂覆到地板15上的第二部分45。存在于第一部分43和第二部分45之间的是过渡部分44。
在外表面50和内表面52内的第二部分45具有弓形的形状，其终止于顶端55。第二部分45包括在外表面50上的接触区域60。接触区域60从第一末端40A沿第二部分45的纵向延伸至第二末端40B，该接触区域60为顶端55与第二部分45和过渡部分44的接合处之间的区域。
主体40的各个部分(如第一部分43、第二部分45和过渡部分44)可以由片材(如热塑性材料)形成。在大部分实施例中，当在第一部分43处向主体40施加力时，主体40应至少部分地具有柔韧性或可变形性，尤其是第二部分45。在涂覆头35的某些设计中，主体40足够柔韧以使得接触区域60的深度(即，纵向上)为约1英寸。
在一些实施例中，涂覆头35与涂覆垫结合使用，这一般在涂覆器系统的应用中是熟知的。合适的涂覆垫的例子包括微纤维垫、绒垫、和泡沫垫。
有关涂覆器系统10及其变型的其他细节在与本专利申请同一天提交的代理人卷号为no.62025US002的共同待审的专利申请中有所公开，该公开的全部公开内容以引用方式并入本文。
应该理解，本文以及代理人卷号为no.62025US002的共同待审的专利申请中描述的涂覆器系统10及其各个特征仅是用于将本发明的液体涂层组合物涂覆到表面上的合适系统的例子。其他涂覆器系统也可使用。例如，涂覆头的其他实施例(除涂覆头35之外)在代理人卷号为no.62025US002的共同待审的专利申请中有所公开。
在某些情况下，可(例如)通过清洁、剥离以去除先前的涂层和/或涂底漆对待涂覆的表面进行准备处理。
在一些实施例中，在涂覆本公开的反应性涂层组合物之前，将底漆组合物涂覆到表面上。多种底漆组合物可用于此目的。尤其可用的底漆组合物包括自身可用作表面涂层组合物的组合物，如(例如)水性涂层组合物。因此，如果表面区域无意或有意地未覆有本公开的反应性涂层组合物，则该底漆涂层可提供悦目的涂层和/或保护性涂层。
通常，底漆组合物包含丙烯酸乳胶和碱溶性树脂。丙烯酸乳胶通常为由丙烯酸类单体和/或其他烯键式不饱和单体形成的乳液聚合物。制备乳液聚合物的技术是本领域内的技术人员所熟知的。通常，这些乳液聚合物用烯键式不饱和单体、引发剂、表面活性剂或聚合物乳化剂和水来制备。
丙烯酸乳胶通常包含丙烯酸类聚合物、丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、或它们的共混物。丙烯酸类聚合物只包含一种丙烯酸类单体，而丙烯酸共聚物包含两种或更多种不同类型的丙烯酸类单体。苯乙烯-丙烯酸共聚物包含至少一种苯乙烯单体和至少一种丙烯酸类单体。丙烯酸类单体的代表性实例包括(例如)丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰胺等。苯乙烯单体的例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。
合适的丙烯酸乳胶的例子包括(例如)DURAPLUS 2或DURAPLUS 3改性丙烯酸地板抛光剂或ROSHIELD 3275丙烯酸乳液，其可从Rohm andHaas，Philadelphia，PA.商购获得。其他市售的丙烯酸类聚合物或共聚物的例子包括得自Interpolymer，Canton，MA的MEGATRAN 240、MEGATRAN228或SYNTRAN 1921。
市售的苯乙烯-丙烯酸共聚物的例子包括苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸(S/MMA/BA/MAA)共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸(S/MMA/BA/AA)共聚物等，S/MMA/BA/MAA和S/MMA/BA/AA共聚物(如MOR-GLO-2)可从Chester，SC的OMNOVA Solutions，Inc.商购获得。
碱溶性树脂通常包括苯乙烯或乙烯基甲苯与至少一种α-β-单烯键式不饱和酸或酸酐的共聚物，如苯乙烯-马来酸酐树脂、用多元醇缩合的松香/马来酸酐加合物等等。碱溶性树脂的重均分子量通常为约500至10,000，和/或更通常地为约1000至5000。该树脂常常以常规的树脂切片(resin cut)的形式使用，该树脂切片是树脂与带有不稳定阳离子的碱性物质(如氢氧化铵)的水溶液。碱溶性树脂的用量通常为底漆组合物重量的1至约20重量％，或1至约15重量％。
底漆组合物还可包含一种或多种其他添加剂，只要该添加剂不影响底漆组合物的涂底漆能力即可。添加剂的例子包括多价金属化合物、溶剂、其他反应性或非反应性丙烯酸类组合物、反应性或非反应性聚酯组合物(如(例如)聚酯多元醇)、表面活性剂、耐久增塑剂和挥发性增塑剂、消泡剂、润湿剂、以及抗菌剂。
一般来讲，期望将底漆组合物涂覆成单一一层涂层。这意味着一层底漆通常足以提供与本公开的反应性涂层组合物一起使用时所期望的底漆特性。如果需要，可涂覆其他的底漆组合物涂层。通常希望干燥后底漆层的厚度在约0.254至约5.08微米(0.01-0.20密耳)的范围内。
可采用任何传统的涂覆技术来涂覆底漆。可以用拖把、海绵、辊子、布料、刷子、垫子或任何其他合适的工具(如T形涂覆器、涂覆分配工具或喷雾涂覆设备)来涂覆底漆组合物。一种尤其合适的涂覆器为美国专利No.6,854,912(Dyer等人)中所公开的拖把组件和手推车。
如果使用，则希望底漆层对本公开的反应性涂层组合物具有良好的粘附力。这种粘附力可(例如)采用测试方法ASTM D-3359(其中通常4B或更高等级表示具有实用性)的修改形式进行确定，步骤是通过用剃刀刀片切割测试瓷砖上的固化涂层和底漆层，以形成0.32厘米×0.32厘米(1/8英寸×1/8英寸)的方块格栅。然后将胶带(如可从3M Company，St.Paul，MN商购获得的“思高地毯胶带”(SCOTCH Rug and Carpet tape))施加到方块上，用2千克辊子滚压，然后用手以180°的角度剥离。可通过检查瓷砖和胶带来确定所移除方块的量，进而确定粘附力。如果粘附力是100％，则没有方块从瓷砖上被移除。一般来讲，本公开的底漆和反应性涂层组合物在测试时具有100％的粘附力或接近100％的粘附力。
另外还期望底漆易于从表面上移除或剥离。容易移除底漆层有助于底漆层上的固化涂层的移除。
一般来讲，任何适于移除底漆组合物的剥离剂都可是用于该用途的剥离剂。可用于移除底漆和固化涂层的剥离剂的例子包括可从3M Company，St.Paul，MN商购获得的“Twist’n Fill No 6H Speed剥离剂”(Twist’nFill No 6H Speed Stripper)或“3M Twist’n Fill No 22H，低臭剥离剂”(3M Twist’n Fill No 22H，Low Odor Stripper)、以及其他的苄醇/胺类剥离剂组合物。此外，也可以使用含碱金属盐的水性剥离剂。许多此类组合物都是已知并且可商购获得的，他们通常为浓缩型，使用前可进行稀释。剥离剂为充分移除经涂布的基底所需的保留时间取决于非水组分的即用浓度。
如上所述，本公开的反应性涂层组合物包含水分散性多异氰酸酯组分与环二元醇硬链段组分的反应混合物。一般来讲，多异氰酸酯组分和环二元醇硬链段组分保持分离状态直至进行混合，混合之后它们开始反应，然后就可以涂覆到表面上。混合这两种组分，优选地充分混合至均匀状态，以形成反应性涂层组合物。一般来讲，这两种组分一经接触就开始互相起反应。
混合之前，多异氰酸酯组分与环二元醇硬链段组分优选地分别储存在气密容器中，直到它们准备被混合为止。据信，储存期间减少在空气及水分中的暴露时间可保持各组分的反应性并可降低每种组分吸入空气和形成气泡的可能性，以及混合时出现上述情况的可能性。
涂层涂覆器系统可包括混合喷嘴或其他元件，以便在两种组分从其各自的容器中分配出来时进行掺混。例如，参见涂层涂覆器系统10，保持器20可具有两个隔室，一个用于多异氰酸酯组分，另一个用于环二元醇硬链段组分。从保持器20伸出的连接通道25可在其入口或长度的至少一部分上带有混合元件，以便当两种组分流向涂覆器装置30时被充分混合。但是，应对这样的系统小心地操作，以使得两种单独的组分以合适的比例混合。
优选的涂层涂覆器系统包括多隔室塑料袋或小袋，每个隔室用于一种组分，隔室带有内部密封件，其容易、并且可控制地进行破裂。要混合组分，使两个小袋之间的内部隔离壁破裂，并且通过(例如)捏合使各组分混合。混合的组分作为反应性组合物从小袋分配出来。
这两种组分的一种优选存储系统(也可作为分配单元)在PCT专利公开WO 2004/108404中有所描述，其全部公开内容以引用方式并入本文。该专利公开公开了多隔室塑料袋或小袋的多个实施例。
在一些实施例中，根据使用的具体多异氰酸酯组分和环二元醇硬链段组分，混合的组合物可能会因为两种组分之间的反应而发生颜色变化。例如，每种组分在单独存在时是透明的并且通常是无色的，而在混合后，所得的组合物具有浑浊或不透明的外观。这种颜色变化可有利地(例如)作为两种组分已充分混合的指示。清楚的条痕表明材料的某些区域尚未充分混合。
含有多异氰酸酯组分、环二元醇硬链段组分以及任何可任选的添加剂的反应性组合物通常具有至少约20％、但通常不超过约75％的固体含量。在一些实施例中，固体含量为约30-45％。
反应性涂层组合物的粘度通常为约0.08-0.19帕斯卡秒(80至190cps)，并且通常为约0.12-0.15帕斯卡秒(120-150cps)。涂层组合物通常容易涂覆并且易于流动，以使低凹处平坦。反应性组合物通常提供易处理的薄涂层。通常，只需要用涂覆器(如涂覆器装置30)通过表面一次，就可以获得平滑均匀的涂层。通过表面一次是优选的，以抑制在表面上生成气泡，采用涂覆器装置多次通过表面时经常会生成气泡。
使用涂覆系统(如系统10)易于将反应性组合物涂覆到表面(如地板)上。涂覆在表面上的反应性组合物涂层的厚度通常不超过5密耳(约127微米)。在一些实施例中，根据组合物和待涂覆的表面的不同，2密耳(约51微米)的涂覆涂层或者甚至约1密耳(约25微米)的涂覆涂层可形成满意的所得涂层。在固化并干燥后，所得涂层的厚度通常不超过约3密耳(约76微米)，并且常常不超过约2.5密耳(约63微米)。如果如上所述使用底漆组合物，通常期望底漆与固化并干燥的反应性涂层的总厚度为约25.6至约81.3微米(1.01-3.20密耳)。
涂层组合物的干燥和固化时间取决于组合物中使用的具体的各个组分、涂层厚度，当然还有表面的温度、周围空气的温度与湿度、以及所涂覆反应性组合物直接接触的区域的空气流通量。
在干燥和固化后，所得涂层具有高光泽度并且高度耐用。在许多实施例中，干燥涂层的光泽度在60°下为至少85，并且在一些实施例中，光泽度在60°下为至少90。在一些实施例中，在将含有环二元醇的干燥涂层与不含环二元醇的类似涂层相比时，前者在60°下的光泽度至少高7点。
现在讨论最终形成干燥涂层的反应性组合物的各个组分，两部分组合物的第一组分为多异氰酸酯，更具体地讲，是水分散性多异氰酸酯。已知当异氰酸酯与水混合时，其通常会失去至少一部分的反应性。但是，本公开得到这样一种含水反应性组合物，其含有保持足够反应性的异氰酸酯，以形成尤其适用于地板的、合适并且改善的反应性涂层组合物与固化涂层。
市售的水分散性异氰酸酯的例子为得自Bayer的BAYHYDUR 302。BAYHYDUR 302是基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的水分散性多异氰酸酯，其在用于粘合剂与涂层的含水反应性聚氨酯体系中适合用作硬化剂/交联剂。根据Bayer所述，它具有优异的耐候性与光泽保持性，并且不泛黄。NCO含量为17.3％±0.5，固体含量最低为99.8％，并且粘度为2,300±700mPa·s @ 25℃。可使用其他的水分散性异氰酸酯替代，如得自Rhodia的RHODOCOAT X-Ez-D 401或其他水分散性脂肪族异氰酸酯。
水分散性异氰酸酯通常是透明的，没有明显的不透明度或颜色。该第一组分可包含添加的可任选的添加剂和助剂，它们会改变第一组分的物理特性，但是，可任选的添加剂的存在通常是不优选的。
两部分组合物的水性一侧中的第一组分包含羟基官能化聚合物，即聚醚或聚酯。这些聚合物构成聚氨酯的软链段。存在多种不同的材料，并且它们是本领域内的技术人员所熟知的。多元醇通常以水分散体的形式提供，其固体含量在30至40％的范围内。优选的多元醇为可以以商品名BAYHYDUR XP 7093得自Bayer的聚酯。它可提供地板涂层所需的耐黄变性、高光泽度和耐化学品性。
两部分组合物的第二组分为脂肪族硬链段组分，在许多实施例中为环状脂肪族硬链段组分。硬链段为醇，并且在大多数实施例中为伯醇。
用于反应性组合物的优选环醇为环二元醇，如环己烷二甲醇(cyclohexanedimethanol)，有时也称为环己基二甲醇(cyclohexyldimethanol)或CHDM。在一些实施例中，环己烷二甲醇在室温下为固体。该固体(例如)在室温下可以溶解或分散于溶剂中，以形成稳定的混合物。环己烷二甲醇的大多数溶液为顺式和反式的混合物。
优选的环己烷二甲醇为1，4-环己烷二甲醇，其可以(例如)以商品名CHDM-D二醇(CHDM-D Glycol)从Eastman商购获得，它是对称的高分子量脂环族二醇。同样得自Eastman的CHDM-D90为90/10重量％的CHDM-D水溶液，并且在室温下为液体。
活性异氰酸酯和活性环二元醇的量通常近似，并且异氰酸酯与环二元醇的摩尔比通常为2:1至1:2。在一些实施例中，所述两种组分中的活性物质重量比为约1.5:1至1:1.5，在一些实施例中该活性物质重量比为约1.25:1至1:1.25。
本公开的由异氰酸酯和环二元醇组分混合而形成的反应性组合物通常具有约25至约50重量％的活性物质含量。在一些实施例中，以反应性组合物的重量计，活性物质为约30至45重量％，优选地为约40重量％。混合后不需要稀释反应性组合物，但是如果进行了稀释，活性物质通常会是反应性组合物的约10-25重量％。在此所用的术语“活性物质”或“活性成分”是指所述成分在单独或组合存在时对组合物的聚合反应有作用。本公开的组合物的活性成分为异氰酸酯和环二元醇。相反，“非活性物质”是指所述组分的加入主要起美化作用(如对气味、颜色等的美化作用)，或者该组分是除异氰酸酯或环二元醇之外的其他成分。
含有两种混合组分的反应性组合物的pH值通常在约6至约10.5的范围内。在一些实施例中，pH值在约7.5与约9.9之间。可在组合物中加入pH调节剂(如，酸或碱)以获得所需的pH值；通常，组合物本身为酸性，所以要提高pH值。可以用各种碱或缓冲剂来调节pH值。合适的碱或缓冲剂包括(例如)硼砂、氢氧化钠、碱性磷酸盐、碱性硅酸盐、碱性碳酸盐、氨、和胺(如二乙醇胺或三乙醇胺)。
尽管本文没有界定，但据推测，环二元醇硬链段与异氰酸酯反应后，其会形成对氨基甲酸酯键扩链的链段。还认为环己烷环硬链段在室温下会翻转而在薄膜中形成杆状空隙。这使得聚合物链在固化时扭曲并吸收冲击，继而耐抗磨损。当使用更多的线性体系(如1，4-丁二醇(BDO))时，耐磨性会降低；这为环状结构会翻转的理论提供了支持。
当用其他的二醇硬链段扩链剂代替环己烷二甲醇时，还观察到固化涂层光泽度的降低。这进一步证明了环己烷二甲醇作为硬链段扩链剂的独特性。
除了异氰酸酯和环二元醇组分外，各组分还可分别包含其他成分，如多价金属化合物、碱溶性树脂、溶剂、蜡类、反应性或非反应性丙烯酸类组合物、反应性或非反应性聚酯组合物(如聚酯多元醇)、表面活性剂、耐久增塑剂和挥发性增塑剂、消泡剂、润湿剂、以及抗菌剂。除此之外或可供选择的是，在通过混合两种单独的组分而形成反应性组合物之后，还可加入可任选的成分。多价金属化合物使薄膜中的聚合物交联，并提高罩面层的耐洗涤剂性。可加入增塑剂或助成膜剂以降低成膜温度。碱溶性树脂可提高罩面层在重新涂覆新涂层之前从基底上剥离的能力。蜡类可改善罩面层的耐损伤性，并对罩面层进行抛光。可加入反应性或非反应性丙烯酸类组合物以有助于流平。可加入反应性或非反应性聚酯组合物以改善耐化学品性、耐磨性和/或光泽度。可加入表面活性剂以有助于流平和润湿。可添加溶剂以有助于改善反应性组合物的涂覆性能。抗菌剂有助于使涂层中真菌或霉菌的形成降至最低程度。止泡剂和消泡剂可使涂层中泡沫的形成降至最低程度。
除了以上所列的可任选添加剂外，组合物还可包含颗粒。具体地讲，PTFE(聚四氟乙烯)颗粒尤其可用。一般来讲，为了不降低最终涂层的光泽度，颗粒通常相对较小，例如小于0.5微米。这种颗粒通常以在水中的分散体的形式进行市售，以使得其易于掺混在反应性涂层组合物中。市售的可用颗粒分散体的例子包括得自Dyneon的DYNEON TF 5032；得自Shamrock的NANOFLON W 50C、Fluoro AQ-50、HYDROCERF 9174，以及得自Noveon的Lanco Gli dd3993。此外，PTFE分散体可包含蜡类或其他添加剂，如可得自Shamrock的HYDROCER 6099，其含有低分子量的聚乙烯蜡。
在两种组分混合后，所得的反应性组合物可被涂覆到多种表面上，所述表面例如为地板、墙壁、台面和搁架、家具、以及浴室表面。优选的是，基底为地板，但也可以是可将本公开的可涂布组合物涂覆于其上的任何表面。表面通常可以是任何材料，如乙烯基树脂、油布、瓷砖、陶瓷、木材、大理石等等。
在固化并干燥后(即，完全反应后)，所得的涂层是平滑的，显示具有增加的硬度和模量，并且具有高度的防划伤性和耐污性。所得涂层非常耐用。
实例 这些实例仅仅是用于示例性目的，并且无意于限制所附的权利要求书的范围。除非另外指明，否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分数、比例等均按重量计。除非另外指明，否则所用溶剂和其他试剂均得自Sigma-Aldrich Chemical Company；Milwaukee，Wisconsin。除非另外指明，否则所用的所有ASTM测试方法都是截止本公开提交日期时的最新版本。
缩写表 测试方法 光泽度测量 将反应性涂层组合物涂覆在乙烯基合成瓷砖上，让其反应并干燥，以形成2密耳(约51微米)厚的涂层。涂覆后24小时，采用ASTM D 1455(在60°下)的方法用BYK Gardner光泽计(BYK Gardner Gloss Meter)测量涂层的光泽度。将这些测量值记为初始光泽度。在一些实例中，对60°光泽度进行测量并按照1-5级进行评级，其中评级额定值如下 5 光泽度>95 4 光泽度为85-95 3 光泽度为70-84 2 光泽度为69-70 1 光泽度<60 磨损后的光泽度测试方法 如上文“光泽度测量”测试方法所述，将反应性涂层组合物涂覆到乙烯基合成瓷砖上，让其反应并干燥，以形成2密耳(约51微米)厚的涂层。摩擦涂覆后的乙烯基合成瓷砖，再次测量涂层的光泽度，并将其记为磨损后的光泽度。按照ASTM D3206-87所述的方法进行摩擦。通过添加20重量％的运动场用沙子(当地五金店有售)对使用的污垢进行改性。在120℃的鼓风烘箱中干燥沙子。用软的湿布擦拭瓷砖，然后如上文“光泽度测量”测试方法所述的那样在60°下用光泽计读取光泽度值。
可剥离性测试 采用测试方法ASTM D 1792的修改形式测试带涂层的乙烯基合成瓷砖的涂层与底漆的可移除性。用可从3M Company，St.Paul，MN商购获得的3M SPEED剥离剂(3M SPEED STRIPPER)、通过用剥离片来回摩擦20次以对瓷砖进行剥离。然后检查瓷砖以确定涂层是否移除，如果至少20％的涂层被移除，则被评为“通过”，如果被移除的涂层低于20％，则被评为“失败”。
合成实例 底漆1 用表A中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表A 底漆2 用表B中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表B 底漆3 用表C中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表C 底漆4 用表D中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表D 底漆5 用表E中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表E 底漆6 用表F中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表F 底漆7 用表G中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表G 底漆8 用表H中列出的成分制备底漆涂层组合物。
表H 实例1 通过提供水分散性多异氰酸酯组分(即下表1中的组分A)与环己二醇硬链段组分(即表2中的组分B)来制备实例1。按所列顺序将列出的成分以提供的量混合在一起来制备组分B，不同的是将DOWANOL表面活性剂首先混入水中。组分A与组分B单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法和“磨损后的光泽度测试方法”测试实例1。结果示于表3中。
表1-组分A 表2-组分B 比较例C1-C10 采用实例1中所述的配方来制备比较例C1-C9的反应性组合物，但用表3中给出的环二元醇代替环己烷二甲醇。对于比较例C10，使用了得自Ecolab的市售产品“GlossTek”。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法和“磨损测试方法”测试比较例C1-C10。结果示于表3中。
表3 磨损结果记为“NA”表示薄膜太粘，无法获得光泽度读数。
实例2-28 对于实例2-28，按照与实例1中所述的相同步骤制备和测试反应性涂层组合物，不同的是涂层组合物被涂布在预先上过底漆的瓷砖表面上。对于每个实例，均列出了所使用的底漆和反应性涂层组合物成分。
实例2 实例2通过提供下面表4中的组分A与表5中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例2，不同的是在涂覆实例2之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表4-组分A 表5-组分B 实例3 实例3通过提供下面表6中的组分A与表7中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例3，不同的是在涂覆实例3之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表6-组分A 表7-组分B 实例4 实例4通过提供下面表8中的组分A与表9中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例4，不同的是在涂覆实例4之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表8-组分A 表9-组分B 实例5 实例5通过提供下面表10中的组分A与表11中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例5，不同的是在涂覆实例5之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表10-组分A 表11-组分B 实例6 实例6通过提供下面表12中的组分A与表13中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例6，不同的是在涂覆实例6之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表12-组分A 表13-组分B 实例7 实例7通过提供下面表14中的组分A与表15中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例7，不同的是在涂覆实例7之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表14-组分A 表15-组分B 实例8 实例8通过提供下面表16中的组分A与表17中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例8，不同的是在涂覆实例8之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表16-组分A 表17-组分B 实例9 实例9通过提供下面表18中的组分A与表19中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例9，不同的是在涂覆实例9之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表18-组分A 表19-组分B 实例10 实例10通过提供下面表20中的组分A与表21中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例10，不同的是在涂覆实例10之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表20-组分A 表21-组分B 实例11 实例11通过提供下面表22中的组分A与表23中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例11，不同的是在涂覆实例11之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表22-组分A 表23-组分B 实例12 实例12通过提供下面表24中的组分A与表25中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例12，不同的是在涂覆实例12之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表24-组分A 表25-组分B 实例13 实例13通过提供下面表26中的组分A与表27中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例13，不同的是在涂覆实例13之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表26-组分A 表27-组分B 实例14 实例14通过提供下面表28中的组分A与表29中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例14，不同的是在涂覆实例14之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表28-组分A 表29-组分B 实例15 实例15通过提供下面表30中的组分A与表31中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例15，不同的是在涂覆实例15之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表30-组分A 表31-组分B 实例16 实例16通过提供下面表32中的组分A与表33中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例16，不同的是在涂覆实例16之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表32-组分A 表33-组分B 实例17 实例17通过提供下面表34中的组分A与表35中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例17，不同的是在涂覆实例17之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表34-组分A 表35-组分B 实例18 实例18通过提供下面表36中的组分A与表37中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例18，不同的是在涂覆实例18之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表36-组分A 表37-组分B 实例19 实例19通过提供下面表38中的组分A与表39中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例19，不同的是在涂覆实例19之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表38-组分A 表39-组分B 实例20 实例20通过提供下面表40中的组分A与表41中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例20，不同的是在涂覆实例20之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表40-组分A 表41-组分B 实例21 实例21通过提供下面表42中的组分A与表43中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例21，不同的是在涂覆实例21之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表42-组分A 表43-组分B 实例22 实例22通过提供下面表44中的组分A与表45中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例22，不同的是在涂覆实例22之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表44-组分A 表45-组分B 实例23 实例23通过提供下面表46中的组分A与表47中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例23，不同的是在涂覆实例23之前将底漆2涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表46-组分A 表47-组分B 实例24 实例24通过提供下面表48中的组分A与表49中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例24，不同的是在涂覆实例24之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表48-组分A 表49-组分B 实例25 实例25通过提供下面表50中的组分A与表51中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例25，不同的是在涂覆实例25之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表50-组分A 表51-组分B 实例26 实例26通过提供下面表52中的组分A与表53中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。根据上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例26，不同的是在涂覆实例26之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表52-组分A 表53-组分B 实例27 实例27通过提供下面表54中的组分A与表55中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例27，不同的是在涂覆实例27之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表54-组分A 表55-组分B 实例28 实例28通过提供下面表56中的组分A与表57中的组分B进行制备，步骤与实例1相类似。组分A与组分B在单独存在时都是透明的。在两种组分混合后，所得的反应性组合物为乳白色。按照上文所述的“光泽度测量”测试方法测试实例28，不同的是在涂覆实例28之前将底漆1涂覆在样品瓷砖上并干燥。结果示于表58中。
表56-组分A 表57-组分B 表58 实例29-34 对于实例29-34，先用底漆组合物涂覆乙烯基合成瓷砖，干燥后再涂覆上文所述实例之一中的测试用涂层配制物。然后用上文给出的可剥离性测试方法测试带涂层的瓷砖。数据列于表59中。
表59
权利要求
1.一种反应性组合物，其包含
含有水分散性异氰酸酯的第一组分；和
含有环己烷二甲醇和水的第二组分。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述环己烷二甲醇包括1，4-环己烷二甲醇。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一组分包含基于六亚甲基二异氰酸酯的水分散性多异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的组合物，其水分散性异氰酸酯活性物质与环己烷二甲醇活性物质之比为约2:1至约1:2。
5.根据权利要求1所述的组合物，其还包含选自多价金属化合物、碱溶性树脂、溶剂、蜡类、反应性或非反应性丙烯酸类组合物、反应性或非反应性聚酯组合物、表面活性剂、耐久增塑剂和挥发性增塑剂、消泡剂、润湿剂和抗菌剂中的至少一种其他成分。
6.根据权利要求1所述的组合物，其还包含水分散性聚酯多元醇。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中经采用测试方法ASTM D 1455并用光泽计测定，所述组合物的60°光泽度在固化后保持为90或更高。
8.一种制备反应性组合物的方法，其包括
在第一容器中提供含有水分散性异氰酸酯的第一组分；
在第二容器中提供含有环己烷二甲醇和水的第二组分；和
使所述第一组分与所述第二组分混合以形成所述反应性组合物，
并且其中所述第一容器与所述第二容器包括位于多隔室塑料袋或小袋中的相邻隔室，其中在所述相邻隔室之间具有至少一个可破裂的内部密封件，
并且其中混合步骤包括使所述相邻隔室之间的所述内部密封件破裂。
9.根据权利要求8所述的方法，其中混合步骤还包括通过捏合进行混合。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二组分包含1，4-环己烷二甲醇。
11.一种将反应性组合物涂覆到表面上的方法，其包括
将包含水分散性异氰酸酯的第一组分与包含环己烷二甲醇和水的第
二组分混合，以形成所述反应性组合物；以及
将所述组合物涂覆到表面上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述表面为地板。
13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述反应性组合物涂覆到地板上的步骤包括
将所述反应性组合物以不超过约127微米(5密耳)的厚度进行涂覆。
14.根据权利要求12所述的方法，其中涂覆所述反应性组合物的步骤包括
将所述反应性组合物以超过约51微米(2密耳)的厚度进行涂覆。
15.根据权利要求11所述的方法，其还包括在涂覆所述反应性组合物之前将底漆涂覆到所述表面上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述底漆包含丙烯酸乳胶和碱溶性树脂。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述底漆在干燥后具有约0.254至约5.08微米(0.01-0.2密耳)的厚度。
18.根据权利要求15所述的方法，其中在干燥后，底漆与反应性组合物的总厚度为约25.6至约81.3微米(1.01-3.2密耳)。
19.根据权利要求15所述的方法，其中将所述底漆涂覆为单一一层涂层。
20.一种剥离带涂层的表面的方法，包括
将剥离剂施加到所述带涂层的表面上；以及
移除所述表面涂层的至少一部分，
其中所述带涂层的表面包括
具有涂层的表面，所述涂层包括
底漆涂层以及位于所述底漆涂层之上的反应性组合物涂层，其中所述反应性组合物涂层包括由水分散性异氰酸酯与环己烷二甲醇反应形成的聚氨酯涂层。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述底漆涂层和反应性组合物涂层在干燥后具有约25.6至约81.3微米(1.01-3.20密耳)的总厚度。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述底漆涂层包含丙烯酸类聚合物和碱溶性树脂。
23.一种带涂层的表面，其包括表面、位于所述表面上的至少一层底漆组合物，以及位于所述底漆组合物上的至少一层反应性组合物，所述反应性组合物包含
含有水分散性异氰酸酯的第一组分；和
含有环己烷二甲醇和水的第二组分。
24.根据权利要求23所述的带涂层的表面，其中所述底漆包含丙烯酸乳胶和碱溶性树脂。
25.一种用于涂覆表面的套件，其包括
装有底漆的容器；和
装有反应性涂层组合物的容器，
其中所述底漆包含
丙烯酸乳胶和碱溶性树脂，
并且其中所述反应性涂层组合物包含
含有水分散性异氰酸酯的第一组分，和
含有环己烷二甲醇和水的第二组分。
26.根据权利要求25所述的套件，其中装有所述反应性涂层组合物的所述容器包括多隔室塑料袋或小袋，其中所述第一组分与所述第二组分分别位于相邻隔室内，其中所述相邻隔室之间具有至少一个可破裂的内部密封件。
27.根据权利要求25所述的套件，其还包括装有剥离剂的容器。
28.一种处理表面的方法，其包括
涂覆底漆组合物；
使所述底漆组合物干燥；
将反应性涂层组合物涂覆到所述干燥的底漆表面上；
使所述反应性涂层组合物反应并干燥；以及
用剥离剂剥离所述底漆层和所述涂层组合物层，其中所述反应性涂层组合物包含
水分散性异氰酸酯、环己烷二甲醇和水。
全文摘要
本发明公开了一种尤其适合用作地板涂层的水性涂层组合物。所述组合物为一种两部分或双组分的水性聚氨酯体系，其含有水分散性多异氰酸酯组分和环二元醇硬链段组分。所述组合物可被涂覆在底漆涂层上。所述组合物可被涂覆成非常薄的涂层，如，厚度小于127微米(5密耳)，而且其可以通过一次涂覆就形成一层合适的涂层。所述组合物在被涂覆到表面(如地板)上后，可在环境条件下固化。所得涂层会形成具有高光泽度的耐用涂层。
文档编号C08G18/08GK101472968SQ200780022298
公开日2009年7月1日 申请日期2007年6月6日 优先权日2006年6月8日
发明者米切尔·T·约翰逊, 希扎·L·马茨维 申请人:3M创新有限公司