多天冬氨酸涂料组合物的制作方法
【专利说明】多天冬氨酸涂料组合物
[0001] 本说明书涉及包含多天冬氨酸酯的涂料体系和组合物。本说明书还涉及改进包含 多天冬氨酸酯的涂料组合物的固化性质。
[0002] 发明背景 基于聚氨酯和/或聚脲的双组分涂料体系和组合物由于这些涂料化学表现出的许多 有利的性质而在工业上广泛使用。双组分涂料体系通常包含液体粘合剂组分和液体硬化剂 /交联剂组分。液体粘合剂组分可包含异氰酸酯反应性组分如多元醇和/或多胺，且液体交 联剂组分可包含多异氰酸酯组分。多异氰酸酯组分与异氰酸酯反应性组分的加成反应产生 高度交联的聚脲和/或聚氨酯网络，其在施加到基底上时形成涂膜。
[0003] 多异氰酸酯与多胺的反应产生表现出优异的耐机械和耐化学性质（例如耐磨性、 耐溶剂性和耐候性)的高度交联的聚脲涂料。但是，伯多胺和多异氰酸酯通常极快地一起反 应产生聚脲。因此，通常，双组分聚脲涂料组合物的典型适用期或胶凝时间仅为数秒至数分 钟。因此，聚脲涂料通常无法手工施加，而是必须使用在临喷施前准确计量和混合粘合剂和 交联剂组分的专业喷涂设备施加。
[0004] 因此，希望提供表现出相对较高的固含量(例如出于环境和成本原因)、良好的可 操作性(这是明显大于几分钟的适用期、相对较长的触干时间和相对较短的硬干时间的组 合）的双组分聚脲涂料组合物。还希望某些涂料是耐候的。
[0005] 发明概沐 在一些方面中，本发明涉及双组分涂料体系，其包含：(A)包含多异氰酸酯的第一组 分；和（B)包含（BI)多天冬氨酸酯和（B2)聚醚天冬氨酸酯的第二组分。该双组分涂料 体系在混合（A)和（B)时，（i)形成具有基于所述混合物的总重量的至少70重量％的固含 量的涂料组合物，（ii)具有至少25分钟的适用期，和（iii)在将所述混合物施加到基底 上后，所述混合物具有至少40分钟的触干时间和不大于130分钟的硬干时间。
[0006] 在另一些方面中，本发明涉及双组分涂料体系，其包含：(A)包含多异氰酸酯的第 一组分；和（B)第二组分，其包含：(Bla)具有下式的多天冬氨酸酯：
;(Blb)具有下式的多天冬氨酸酯：
其中X、y和Z独立地为1至5的整数且x+y+z是3至15的整数。该双组分涂料体系 在混合（A)和（B)时，（i)形成具有基于所述混合物的总重量的至少70重量％的固含量的 涂料组合物，（ii)具有至少25分钟的适用期；和（iii)在将所述混合物施加到基底上后， 所述混合物具有至少40分钟的触干时间和不大于130分钟的硬干时间。
[0007] 在再一些方面中，本发明涉及双组分涂料体系，其包含：(A)包含多异氰酸酯的第 一组分；和（B)第二组分，其包含：(Bla)基于（B)中的反应物总重量的0. 1至40重量％ 的具有下式的多天冬氨酸酯：
;(Blb)基于（B)中的反应物总重量的30至50重量％的具有下式的多天冬氨酸酯：
;和（B2)基于（B)中的反应物总重量的10至50重量％的具有下式的聚醚天冬氨酸 酯：
其中X、y和z独立地为1至5的整数且x+y+z是3至15的整数。
[0008] 要理解的是，本说明书中公开和描述的本发明不限于此"概述"中概括的实施方 案。读者在考虑根据本说明书的各种非限制性和非穷举性实施方案的下列详述时会理解上 述及其它细节。
[0009] 详沭 在本说明书中描述和例示了各种实施方案以提供所公开的涂料组合物和施加的涂层 的结构、功能、性质和用途的全面理解。要理解的是，本说明书中描述和例示的各种实施方 案是非限制性和非穷举性的。因此，本发明不受本说明书中公开的各种非限制性和非穷举 性实施方案的描述所限制。联系各种实施方案描述的要素和特征可以与其它实施方案的要 素和特征组合。这样的修改和变动意欲包括在本说明书的范围内。因此，可以修订权利要 求以列举本说明书中明确或固有描述的或本说明书以其它方式明确或固有支持的任何要 素或特征。此外，申请人保留修订权利要求以明确放弃现有技术中可能存在的要素或特征 的权利。因此，任何这样的修订都符合35U. S.C. § 112第一段和35U. S.C. § 132(a) 的要求。本说明书中公开和描述的各种实施方案可包含如本文中各式各样描述的要素和特 征、由这些要素和特征构成或基本由这些要素和特征构成。
[0010] 除非另行指明，本文中指定的任何专利、出版物或其它公开材料全文经此引用并 入本说明书，但仅在并入的材料不与本说明书中明确阐述的现有定义、陈述或其它公开材 料冲突的程度上。因此和在必要的程度上，如本说明书中阐述的明示公开内容取代经此引 用并入本文的任何冲突的材料。据称经此引用并入本说明书但与本文中阐述的现有定义、 陈述或其它公开材料冲突的任何材料或其部分仅在并入的材料与现有公开材料之间不发 生冲突的程度上并入。申请人保留修订本说明书以明确列举经此引用并入本文的任何主题 或其部分的权利。
[0011] 在本说明书中，除非另行指明，所有数值参数应被理解为在所有情况下都被术语 "大约"修饰，其中这些数值参数具有用于测定该参数的数值的基础测量技术特有的固有变 异性。至少而非试图限制对权利要求书的范围适用等同原则，应至少根据所报道的有效位 数和通过应用普通舍入技术来解释本说明书中描述的各数值参数。
[0012] 本文中列举的任何数值范围也意在包括所列范围内包含的具有相同数值精度的 所有子范围。例如，"1. 0至10. 0"的范围意在包括所列最小值1. 0和所列最大值10. 0之 间的所有子范围(并包括所列最小值1. 〇和所列最大值10. 〇)，即具有等于或大于1. 〇的最 小值和等于或小于10. 〇的最大值，例如2. 4至7. 6。本文中列举的任何最大数值界限意在 包括其中包含的所有更低的数值界限，且本说明书中列举的任何最小数值界限意在包括其 中包含的所有更高的数值界限。相应地，申请人保留修订本说明书(包括权利要求书）以明 确列举本文中明确列举的范围内包含的任何子范围的权利。所有这样的范围意在固有地描 述在本说明书中以致明确列举任何这样的子范围的修订符合35 U.S.C. § 112第一段和 35U. S. C. § 132(a)的要求。
[0013] 除非另行指明，本说明书中所用的语法冠词"一种"、"一个"、"一"和"该"意在包括 "至少一种"或"一种或多种"。因此，这些冠词在本说明书中用于表示一种或多于一种（即 "至少一种"）该冠词的语法对象。例如，"一种组分"是指一种或多种组分，因此在所述实施 方案的实施中可能考虑并可能采用或使用多于一种组分。此外，除非该用法的上下文另行 要求，单数名词的使用包括复数，且复数名词的使用包括单数。
[0014] 现有双组分聚脲涂料体系和组合物的一个问题在于，合并的液体涂料组合物可能 快速胶凝和固化，这严重限制适用期。例如，脂族伯多胺通常太快与多异氰酸酯反应以致无 法配制成具有可接受的商业价值的双组分涂料体系。但是，降低形成聚脲涂料的多异氰酸 酯和多胺的交联速率由此增加混合的涂料组合物的适用期的努力也倾向于同时增加施加 到基底上的涂膜的固化时间。本发明人意外地发现，包含一种或多种多天冬氨酸酯和一种 或多种聚醚天冬氨酸酯的某些混合物可以在同时表现出相对较长的适用期、相对较长的触 干时间和相对较短的固化时间的同时与多异氰酸酯交联。
[0015] 多天冬氨酸酯是相比伯多胺较慢地与多异氰酸酯反应的空间位阻仲多胺。多天冬 氨酸酯的受控反应性据信归因于位于相对于酯羰基的β位置的仲胺基团的空间位阻环境 和归因于仲胺基团与酯羰基之间的潜在氢键合。多天冬氨酸酯可通过多胺与马来酸二烷基 酯的迈克尔加成反应制备。类似于多天冬氨酸酯，聚醚天冬氨酸酯是空间位阻仲多胺。聚 醚天冬氨酸酯可通过聚醚胺与马来酸二烷基酯的迈克尔加成反应制备。
[0016] 本发明人意外地发现，将聚醚天冬氨酸酯添加到某些双组分聚脲涂料体系的粘合 剂组分(该粘合剂组分也包含多天冬氨酸酯）中在一些情况中可提供具有相对较高固含量 并同时表现出相对较长的适用期并在沉积在基底上时可表现出相对较长的触干时间和相 对较短的固化时间的涂料组合物。特别地，在本发明的实施方案中，该涂料组合物具有基于 该混合物的总重量计至少70重量％，如至少80重量％或在一些情况中至少90重量％或至 少99重量％的固含量（即不挥发物含量)，（ii)具有至少25分钟、至少30分钟、至少45分 钟或在一些情况中至少60分钟的适用期；和（iii)在将该混合物施加到基底上后，该混合 物具有至少40分钟，如至少45分钟或至少50分钟的触干时间和/或不大于130分钟，如 不大于120分钟或不大于110分钟的硬干时间。
[0017] 本文所用的术语"适用期"是指从涂料体系的两种或更多种相互反应性组分的最 初混合到所得涂料组合物在使用具有C50-1心轴的Brookf ield R/S流变仪根据ASTM标准 D 7395-07测量时具有2500 cps的在25°C下的粘度时的时间段。本文所用的"触干"和"硬 干"是指沉积在丙酮擦拭后的玻璃基底上的6密尔（干膜厚度）涂层根据ASTM D 5895-03 (2008)在 24°C和 50% 相对湿度下测得的 Gardner Circular Drytime。
[0018] 本文所用的术语"触干"是指达到如经此引用并入本说明书的ASTM D5895-03 (2008) - Standard Test Methods for Evaluating Drying or Curing During Film Formation of Organic Coatings Using Mechanical Recorderx