本申请要求保护的发明涉及包含聚氨酯聚合物和稀释剂的组合物,其用作涂料配制剂,特别是水性漆和涂料配制剂中的用于减少由加入着色剂/颜料膏引起的粘度损失的影响,由此改善着色漆和涂料配制剂中的粘度稳定性的添加剂。
发明背景
减少挥发性有机组分(voc)排放物的日益增长的需求正在逐渐淘汰有机溶剂的使用。由于该趋势,许多配制者已经用水代替有机溶剂作为基料、颜料和添加剂的液体介质。这些涂料称为水性涂料配制剂。
在水性涂料配制剂中,由于基料以分散的聚合物颗粒形式存在,因此无法通过改变基料的分子量来调节流动行为。因此,必须使用流变添加剂(增稠剂)来调节水性漆和涂料配制剂的流动性能。
现有技术使用缔合性增稠剂作为漆和涂料配制剂中的流变改性剂添加剂。
经疏水改性的氧化乙烯氨基甲酸酯(heur)聚合物为包含具有疏水端基的氧化乙烯链的缔合性增稠剂。它们在ph值范围内为非离子型和水溶性的。溶解度归因于聚合物的氧化乙烯主链。疏水基团的功能为与基料胶乳颗粒表面处的疏水基团、颜料以及来自其他流变改性剂聚合物的疏水基团缔合。该类缔合导致形成三维网络结构,该结构赋予涂料配制剂以粘度。
heur提供良好流动性和流平性、良好剪切稳定性且对水敏感性的影响最小。然而,heur对漆的组成非常敏感。
着色剂为限制heur在着色基础漆(tint-basepaint)中的使用的主要因素。已知具有heur的彩色基础漆在其着色(即与彩色浓缩物或着色剂组合物混合)后具有粘度不稳定性。着色剂组合物含有有机或无机颜料、溶剂(其可以包括水)和用于稳定着色剂中的颜料的表面活性剂。来自这些表面活性剂的疏水物竞争乳胶表面上的吸附位点,由此由该表面替换一些流变改性剂(缔合性增稠剂)。该竞争的净结果为吸附的流变改性剂疏水物更少,导致网络变弱,由此显著降低漆配制剂中的粘度。粘度的降低与表面活性剂和缔合性增稠剂的相互作用有关。表面活性剂还影响水溶液中缔合性增稠剂的相行为和网络形成。
含有缔合性增稠剂的漆中存在的问题为当将着色剂加入漆配制剂时,低剪切粘度会下降。
低剪切粘度为当施加的剪切速率在0.1s-1至400s-1的范围内时显现出的粘度。当漆在罐中时以及紧邻将其施加于壁后,漆通常会经历低剪切条件。在这些阶段过程中,需要足够低的剪切粘度来耐受颜料沉降和膜流挂,但提供所施加的漆膜的所需流平性。布氏粘度为漆的低剪切粘度的常见度量。
现有技术提供以下技术方案以减轻在水性漆和涂料配制剂中着色剂加料的影响。一个该方案为最小化缔合性增稠剂的使用,并且代替使用非缔合性增稠剂。当加入非缔合性增稠剂时,该方法往往会导致不良流动,存在胶乳颗粒絮凝,导致高胶乳浓度区域和低浓度区域。该絮凝在低剪切速率下产生高粘度,这导致涂料的不良流动性和流平性。减轻粘度损失问题的第二种方法为使未着色的基础漆增稠,使得在着色后,粘度降至所需的最终粘度。通常可在足以使加入其中的着色剂不会将粘度降低至不可接受的程度的高剪切粘度下配制浅色调色浆。在一些情况下,已经发现缔合性增稠剂的组合与单独的独立增稠剂相比对着色剂加料较不敏感。漆中通常使用两种或更多种缔合性增稠剂的组合以获得高剪切速率粘度和低剪切速率粘度的所需平衡。这些常见组合包括控制低至中剪切粘度的假塑性缔合性增稠剂和控制高剪切粘度的更牛顿缔合性增稠剂。us2007/0155880公开了通过选择两种具有较高分子量和较低分子量的缔合性增稠剂并以一定浓度比组合使用它们,可以获得着色时的增强粘度稳定性。usa5137571公开了将含环糊精的化合物与缔合性增稠剂用于多种用途的方法,包括用于减少将着色剂加入配制剂后的配制剂粘度下降。该方法增加了配制剂成本,会使制造和填充过程中未增稠的漆的处理更困难,并且取决于颜色配方,得到宽范围的最终着色粘度。
持续努力解决在水性漆和涂料配制剂中加入着色剂后粘度降低的问题。
us2009/0318595公开了用于制备基于氨基甲酸酯的非离子缔合性增稠剂的方法,该方法包括形成聚醚多元醇聚合物/疏水物熔体。疏水物包含芳族基团。将异氰脲酸酯三聚体和二异氰酸酯引入聚醚多元醇聚合物/疏水物熔体中。在引入异氰脲酸酯三聚体和二异氰酸酯组合物之后,将聚醚多元醇聚合物/疏水物熔体在足以制备用于包含大量颜料的水性组合物的增稠剂的温度下加热。
us2005/0150418a1公开了使用着色剂相容性合成增稠剂的漆组合物。更具体地,该发明涉及具有水溶性或水溶胀性聚合物主链的合成增稠剂在漆组合物中的用途,所述聚合物主链具有包含可聚合环状单体(即环氧化物、缩水甘油醚、环状氧化物、
随着有色漆市场持续增长,减轻粘度下降的当前可用方法均具有局限性。因此,持续需要提供可用作水性漆和涂料配制剂中的添加剂的组合物,其减少着色时的粘度损失。
因此,本申请所要求保护的发明的目的为提供一种稳定并在用作水性漆和涂料配制剂中的添加剂后减少着色时的粘度损失,由此在加入着色剂后提供更好的粘度稳定性的组合物。
发明概述
令人惊讶地,发现一种组合物,其包含:i)至少一种通过使至少一种多元醇、至少一种脂族醇(其为含有具有大于12个碳原子且小于24个碳原子的未取代烷基,即具有13-23个碳原子的烷基的格尔伯特醇)和至少一种双官能异氰酸酯反应而得到的聚氨酯聚合物;ii)至少一种基于具有含有7-11个碳原子的烷基和至少5个烷氧基的烷氧基化醇的稀释剂;和iii)水,其为稳定的并且适合用作漆配制剂的添加剂,并且当将组合物作为添加剂加入漆配制剂中时,显示出较少着色时的粘度损失。
发明人惊奇地发现使用衍生自双官能异氰酸酯、多元醇和含有具有大于12个碳原子且小于24个碳原子的未取代烷基的格尔伯特醇的疏水改性的聚氨酯聚合物与基于具有含有7-11个碳原子的烷基和至少5个烷氧基的烷氧基化醇的稀释剂和水的组合提供如下组合物,其为稳定的并当加入漆配制剂时,减少着色时的粘度损失,由此在加入着色剂后提供更好的粘度稳定性。本发明组合物可用于宽范围的应用,例如漆、大漆、水性涂料配制剂、建筑涂料、色调稳定的漆和涂料、工业涂料、清漆、纸张涂料、木材涂料,塑料、瓷砖、粘合剂、化妆品配制剂,洗涤剂配制剂,纺织品和钻探泥浆灰泥配制剂(drillingmudsplasterformulation),用于石膏板的配制剂,用于水硬粘结剂(hydraulicbinder)的配制剂如砂浆配制剂,用于陶瓷和皮革的配制剂。
在下文中描述了本发明的具体实施方案:
1.在一个实施方案中,本申请要求保护的发明提供包含如下的组合物:
(a)≥10重量%至≤50重量%至少一种可通过以下反应获得的聚氨酯聚合物:
(a)至少一种选自由聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组的多元醇,
(b)至少一种式(i)的脂族醇,
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中
r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,且r1和r2中的碳原子的总和为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21,和
(c)至少一种双官能异氰酸酯,
(b)≥12重量%至≤25重量%至少一种式(ii)的稀释剂:
r3-(or4)x(or5)y-oh(ii)
其中
r3为具有7、8、9、10或11个碳原子的直链或支化的未取代烷基,
r4为亚乙基,
r5为亚丙基,
x为≥5至≤25的整数,y为≥0至≤50的整数,x+y的总和为≥5至≤50的整数,以及
(c)≥30重量%至≤75重量%水,
其中重量%基于组合物的总重量。
2.根据实施方案1的组合物,其中至少一种多元醇(a)为式(iii)的聚亚烷基二醇,
h-(or6)m-oh
其中
r6为c2-c4亚烷基且m为≥15至≤500的整数。
3.根据实施方案2的组合物,其中在式(iii)的聚亚烷基二醇中,r6为亚乙基,并且m在≥50至≤500的范围内。
4.根据实施方案1-3中的一个或多个的组合物,其中在至少一种多元醇(a)中,聚亚烷基二醇的重均分子量mw根据din55672-1测定在≥3000g/mol至≤20000g/mol的范围内。
5.根据实施方案1-4中的一个或多个的组合物,其中在至少一种多元醇(a)中,聚乙烯醇的重均分子量mw根据din55672-1测定在≥6000g/mol至≤10000g/mol范围内。
6.根据实施方案1-5中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种多元醇(a)以基于聚氨酯聚合物(a)的总重量为≥50重量%至≤90重量%的量存在。
7.根据实施方案1-6中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种式(i)的脂族醇(b)为至少两种式(i)的脂族醇(b)。
8.根据实施方案1-7中的一个或多个的组合物,其中在式(i)的脂族醇(b)中,r1和r2彼此独立地选自由以下组成的组:正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,异丙基,异丁基,异戊基,异己基,异庚基,异辛基,异癸基,异十一烷基和异十二烷基。
9.根据实施方案1-8中的一个或多个的组合物,其中在式(i)的脂族醇(b)中,r1和r2彼此独立地选自由以下组成的组:正己基,正辛基,正癸基,异己基,异辛基和异癸基。
10.根据实施方案1-9中的一个或多个的组合物,其中在式(i)的脂族醇(b)中,r1和r2彼此独立地选自由以下组成的组:正己基,正辛基和正癸基。
11.根据实施方案1-10中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种式(i)的脂族醇(b)以基于聚氨酯聚合物(a)的总重量为≥5重量%至≤20重量%的量存在。
12.根据实施方案1-11中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种双官能多异氰酸酯(c)选自由以下组成的组:1,5-萘二异氰酸酯,4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi),氢化mdi(h12mdi),二甲苯二异氰酸酯(xdi),四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi),4,4-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯,二和四烷基二苯基甲烷二异氰酸酯,4,4-二苄基二异氰酸酯,1,3-亚苯基二异氰酸酯,1,4-亚苯基二异氰酸酯,甲苯二异氰酸酯(tdi)的异构体,1-甲基-2,4-二异氰酸酯基环己烷,1,6-二异氰酸酯基-2,2,4-三甲基己烷,1,6-二异氰酸酯基-2,4,4-三甲基己烷,4,4-二异氰酸酯基苯基全氟乙烷,四甲氧基丁烷1,4-二异氰酸酯,丁烷1,4-二异氰酸酯,二环己基甲烷二异氰酸酯,环己烷1,4-二异氰酸酯,亚乙基二异氰酸酯,双异氰酸酯基乙基邻苯二甲酸酯,1-氯甲基苯基2,4-二异氰酸酯,1-溴甲基苯基2,6-二异氰酸酯,3,3-二氯甲基醚4,4′-二苯基二异氰酸酯,三甲基六亚甲基二异氰酸酯或1,4-二异氰酸酯基丁烷,1,2-二异氰酸酯基十二烷和异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)。
13.根据实施方案1-12中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种双官能多异氰酸酯(c)选自由异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)和四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi)组成的组。
14.根据实施方案1-13中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种双官能异氰酸酯(c)以基于聚氨酯聚合物(a)的总重量为≥5重量%至≤10重量%的量存在。
15.根据实施方案1-14中的一个或多个的组合物,其中在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种多元醇(a)、至少一种脂族醇(b)和至少一种双官能异氰酸酯(c)的重量比为5:0.5:1至20:5:1。
16.根据实施方案1-15中的一个或多个的组合物,其中至少一种聚氨酯聚合物(a)的量基于组合物的总重量在≥10重量%至≤40重量%的范围内。
17.根据实施方案1-16中的一个或多个的组合物,其中至少一种式(ii)的稀释剂(b)的量基于组合物的总重量在≥10重量%至≤20重量%的范围内。
18.根据实施方案1-17中的一个或多个的组合物,其中在至少一种式(ii)的稀释剂(b)中,r3具有8、9或10个碳原子。
19.根据实施方案1-18中的一个或多个的组合物,其中在至少一种式(ii)的稀释剂(b)中,x在≥6至≤10的范围内。
20.根据实施方案1-19中的一个或多个的组合物,其中在至少一种式(ii)的稀释剂(b)中,y在≥0至≤10的范围内。
21.根据实施方案1-20中的一个或多个的组合物,其中水(c)的量基于组合物的总重量在≥40重量%至≤75重量%的范围内。
22.根据实施方案1-21中的一个或多个的组合物,其中所述组合物的粘度在23℃±0.2℃的温度下根据dineniso3219测定在≥0.01pa.s至≤100pa.s的范围内。
23.根据实施方案1-22中的一个或多个的组合物,其中所述组合物的粘度在23℃±0.2℃的温度下根据dineniso3219测定在≥0.1pa.s至≤50pa.s的范围内。
24.根据实施方案1-23中的一个或多个的组合物,其中所述组合物的粘度在23℃±0.2℃的温度下根据dineniso3219测定在≥1pa.s至≤10pa.s的范围内。
25.根据实施方案1-24中的一个或多个的组合物,其中该组合物包含生物杀伤剂、稳定剂和配位剂。
26.根据实施方案1-25中的一个或多个的组合物,其包含:
(a)≥10重量%至≤50重量%至少一种可通过以下反应获得的聚氨酯聚合物:
(a)≥50重量%至≤90重量%至少一种选自由式(iii)的聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组的多元醇,
h-(or6)m-oh
其中
r6为亚乙基,且m为≥15至≤250的整数,
(b)≥5重量%至≤20重量%至少一种式(i)的脂族醇:
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中
r1和r2彼此独立地选自由正己基、正辛基、正癸基、异己基、异辛基和异癸基组成的组,和
(c)≥5重量%至≤10重量%的至少一种选自由异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)和四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi)组成的组的双官能异氰酸酯,
(b)≥12重量%至≤25重量%至少一种式(ii)的稀释剂:
r3-(or4)x(or5)y-oh(ii)
其中
r3为8、9或10个碳原子,
r4为亚乙基,
r5为亚丙基,
x为≥6至≤10的整数,y为≥0至≤50的整数,x+y的总和为≥5至≤50的整数,以及
(c)≥30重量%至≤75重量%水,
其中重量%基于组合物的总重量。
27.一种制备根据实施方案1-26中的一个或多个的组合物的方法,包括:
i)通过使以下反应而得到≥10重量%至≤50重量%的至少一种聚氨酯聚合物(a):
(a)至少一种选自由聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组的多元醇,
(b)至少一种式(i)的脂族醇,
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中
r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,且r1和r2中的碳原子的总和为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21,和
(c)至少一种双官能异氰酸酯,
其中将聚亚丙基二醇和至少一种脂族醇(b)预干燥直至水含量在≥0重量%至≤0.1重量%的范围内,
ii)在至少一种催化剂的存在下将≥12重量%至≤25重量%至少一种式(ii)的稀释剂(b)和≥30重量%至≤75重量%水(c)加入步骤(i)中获得的至少一种聚氨酯聚合物(a),
r3-(or4)x(or5)y-oh(ii)
其中
r3为具有7、8、9或10或11个碳原子的直链或支化的未取代烷基,
r4为亚乙基,
r5为亚丙基,
x为≥5至≤25的整数,y为≥0至≤50的整数,x+y的总和为≥5至≤50的整数。
28.根据实施方案27的方法,其中所述至少一种催化剂选自由以下组成的组:金属碳酸盐,金属硼酸盐,金属羧酸盐,有机羧酸盐,有机金属磺酸盐,金属烷烃络合物,金属酰化物和金属氧化物,乙酸,甲烷磺酸,乙烷磺酸,1-丙烷磺酸,1-丁烷磺酸,三氟甲烷磺酸,苯磺酸,对甲苯磺酸,对二甲苯-2-磺酸,萘-1-磺酸,萘-2-磺酸,盐酸,硫酸,磷酸,三乙胺,吡啶,二甲基氨基吡啶,二甲基吡啶咪唑,1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu),1,5-二氮杂双环(4.3.0)壬-5-烯(dbn)和1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(dabco)。
29.根据实施方案28的方法,其中所述至少一种催化剂为1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)。
30.一种含水组合物,其包含基于含水组合物的总重量为≥0.01重量%至≤10重量%的根据实施方案1-26中的一个或多个的组合物或根据实施方案27-29中一个或多个的方法获得的组合物,和基于含水组合物的总重量为≥15重量%至99.9≤重量%的至少一种选自由以下组成的组的组分:颜料膏,基料,填料,溶剂,消泡剂,中和剂,润湿剂,颜料分散剂,防腐剂和水。
31.根据实施方案30的含水组合物,其中含水组合物中的根据实施方案1-26中的一个或多个的组合物或根据实施方案27-29中一个或多个的方法获得的组合物的活性物含量为15-50%。
32.根据一个实施方案30或31的含水组合物,其中组合物为漆、大漆、水性涂料配制剂、建筑涂料、色调稳定的漆和涂料,工业涂料,清漆,纸张涂料,木材涂料,塑料、瓷砖、粘合剂、化妆品配制剂,洗涤剂配制剂,纺织品和钻探泥浆灰泥配制剂,用于石膏板的配制剂,用于水硬粘结剂的配制剂如砂浆配制剂,用于陶瓷和皮革的配制剂。
33.根据实施方案1-26中的一个或多个的组合物或根据实施方案27-29中一个或多个的方法获得的组合物在含水组合物中作为涂料组合物用增稠剂以获得降低的着色时的粘度损失中的用途。
34.一种为含水组合物提供增稠性能的方法,包括以下步骤:
i)通过根据实施方案27-29中的一个或多个的方法制备根据实施方案1-26中的一个或多个的组合物;和
ii)将步骤i)的组合物分散于根据实施方案30或31的含水组合物,由此为含水组合物提供增稠作用。
35.一种漆组合物,包含:
i)基础漆,其包含≥15重量%至≤99.9重量%的至少一种选自由以下组成的组的组分:基料,填料,溶剂,消泡剂,中和剂,润湿剂,颜料分散剂,防腐剂和水;
ii)≥0.1重量%至≤15重量%颜料膏;和
iii)≥0.01重量%至≤10重量%根据实施方案1-26中的一个或多个的组合物或根据实施方案27-29中一个或多个的方法获得的组合物,
其中重量%基于组合物的总重量。
36.一种组合物,包含(a)≥10重量%至≤50重量%至少一种可通过以下反应获得的聚氨酯聚合物:
(a)至少一种选自由聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组的多元醇,
(b)至少一种式(i)的脂族醇,
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中
r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,且r1和r2中的碳原子的总和为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21,和
(c)至少一种双官能异氰酸酯,
(b)≥12重量%至≤25重量%至少一种式(ii)的稀释剂:
r3-(or4)x(or5)y-oh(ii)
其中
r3为具有7、8、9、10或11个碳原子的直链或支化的未取代烷基,
r4为亚乙基,
r5为亚丙基,
x为≥5至≤25的整数,y为≥0至≤50的整数,x+y的总和为≥5至≤50的整数,以及
(c)≥30重量%至≤75重量%水,
其中重量%基于组合物的总重量。
发明详述
在描述本发明的组合物和配制剂之前,应理解本发明不限于所描述的特定组合物和配制剂,因为该类组合物和配制剂当然可以变化。还应理解本文所用术语不旨在限制,因为本发明的范围将仅由所附权利要求书限制。
如果在下文中将组定义为包含至少一定数量的实施方案,则这意指还包括优选地仅由这些实施方案组成的组。此外,说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等用于区分相似要素,而不一定用于描述一定顺序或时间顺序。应理解如此使用的术语在适当情况下为可互换的,并且本文所述的本发明的实施方案能够以不同于本文所述或所示的其他顺序来操作。在术语“第一”、“第二”、“第三”或“(a)”、“(b)”和“(c)”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”、“i”、“ii”等涉及方法或用途或分析的步骤,步骤之间没有时间或时间间隔的连贯性,即这些步骤可以同时进行或在这些步骤之间可能存在数秒、数分钟、数小时、数天、数周、数月或甚至数年的时间间隔,除非在本文上文或下文所述的应用中另有说明。
在以下段落中,更详细地定义本发明的不同方面。如此定义的各方面可以与任何其他一个或多个方面组合,除非明确地相反指示。特别地,作为优选或有利所示的任何特征可与作为优选或有利所示的任何其他一个或多个特征组合。在整个说明书中,对“一个实施方案(oneembodiment或anembodiment)”的引用是指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此,在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施方案(inoneembodiment或inanembodiment)中”不一定均是指同一实施方案,而是可以指同一实施方案。此外,在一个或多个实施方案中,特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合,这对于本领域技术人员而言根据本公开将是显而易见的。此外,尽管本文描述的一些实施方案包括一些但不包括其他实施方案中包括的其他特征,但不同实施方案的特征的组合在处于本发明的范围内,并且形成不同的实施方案,如本领域技术人员将理解的。例如,在所附权利要求书中,任何要求保护的实施方案可以以任何组合使用。
本申请要求保护的发明涉及一种组合物,该组合物用作涂料配制剂,特别是水性漆和涂料配制剂中用于减少由向该漆和/或涂料配制剂中加入着色剂/颜料膏引起的粘度损失的影响,由此改善着色涂料配制剂中的粘度稳定性的添加剂。
所述组合物通过加入以下获得:i)至少一种通过使至少一种多元醇与至少一种脂族醇(其为含有具有大于12个碳原子且小于24个碳原子的未取代烷基,即具有13-23个碳原子的烷基的格尔伯特醇)和至少一种双官能异氰酸酯反应得到的聚氨酯聚合物;ii)至少一种基于具有含有7-11个碳原子的烷基和至少5个烷氧基的烷氧基化醇的稀释剂;和iii)水。该组合物为稳定的并且适合用作漆配制剂的添加剂,并且当将组合物作为添加剂加入漆配制剂中时,显示出较少着色时的粘度损失。
术语“水性涂料组合物”是指含有水作为主要挥发性组分并利用水稀释涂料以达到施用稠度的涂料。这些涂料包括但不限于树脂基料、颜料、水和有机溶剂或其混合物。水性涂料组合物的实例包括但不限于乳胶漆,建筑漆,塑料,木器涂料,用于汽车整饰的金属涂料,涂料,合成石膏,粘合剂,密封剂和油墨。
术语“缔合性增稠剂”是指能够在水溶液中与其本身以及与另外物质相互作用的任何经疏水改性的水溶性聚合物。包括疏水改性增强了水溶性聚合物增稠水或与其他疏水物质和表面相互作用的能力。这些其他疏水物质包括但不限于表面活性剂的疏水物、胶乳颗粒的表面、颜料的疏水表面或水性涂料组合物的任何其他组分。
术语“含水组合物”是指主要在水而非有机溶剂中提供的组合物。然而,预期组合物中可包含少量有机溶剂,并且尽管如此,该组合物将仍符合“含水组合物”的定义。
本文所用“基础漆”是指要着色的液体形式的未着色的漆。为了能够使未着色的漆以其最终形式进行不同程度的着色。在本发明的上下文中,基础漆不含本发明的组合物作为添加剂(增稠剂)。
术语“颜料”是指赋予另一物质或混合物以颜色的物质。颜料通常以有机或无机干粉形式存在。“着色剂”也是赋予另一物质或混合物以颜色的物质,并且通常包括至少一种颜料和其他添加剂。干颜料可能不溶于有机溶剂和水,这可能必需在分散可能发生之前润湿、分解和解聚,且能够在漆配制剂中制备稳定胶态颜料分散体。可以通过使用通常为表面活性剂的润湿剂来完成润湿过程。表面活性剂稳定颜料分散体。
术语“烷基”表示仅由碳和的氢原子组成的饱和结构部分。
本文所用术语“脂族醇”表示含有一个或多个连接至烷基的羟基的有机化合物。
本文所用“支化”表示其上连接有一个或多个侧链的原子链。通过用共价键合的脂族结构部分替换取代基如氢原子而发生支化。
在本发明中使用格尔伯特醇。格尔伯特醇为具有两个直链碳链且支化点始终处于第二个碳原子位置的支化单官能伯醇。格尔伯特醇在化学上被描述为2-烷基-1-链烷醇。例如参考“alcohols,aliphatic”,第10页,ullmann'sencyclopediaofindustrialchemistry,第7版,电子发行,2008,wiley-vch,weinheim,n.y.以及其中引用的文献。在格尔伯特反应的过程中,伯醇最终在合适催化剂存在下二聚为α-支化伯醇。根据该文献,由醇形成的初级产物为醛,其随后通过羟醛缩合并消除水并随后氢化而二聚为饱和醇。本发明的格尔伯特醇由下式表示:
(r1)(r2)-chch2-oh(i),
其中r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,且r1和r2中的碳原子的总和为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21。
术语“粘度稳定性”是指组合物在加入着色剂/颜料膏后经受粘度变化的能力。
术语“着色时的粘度损失”是指当将着色剂/颜料膏加入包含缔合性增稠剂作为添加剂的漆和涂料配制剂中时,所述漆和涂料配制剂的粘度下降。
术语“低剪切粘度”表示漆在罐中时以及在将其施加于壁后的漆粘度。在本发明的上下文中,当施加的剪切速率在0.1s-1至400s-1的范围内时,显现出低剪切粘度。粘度根据dineniso3219在23℃±0.2℃的温度下测定。
术语“自身粘度”是指包括聚氨酯聚合物、稀释剂和水的组合物的粘度。
术语组合物的“活性物含量”是指聚氨酯聚合物(其包括在多元醇、脂族醇和二异氰酸酯的反应过程中获得的产物)的含量(重量%)。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种多元醇(a)选自由聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种多元醇为式(iii)的聚亚烷基二醇:
h-(or6)m-oh(iii)
其中r6为c2-c4亚烷基且m为≥15至≤500的整数。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在式(iii)中,r6选自由亚乙基、亚丙基和亚丁基或其组合组成的组。例如,基团or6选自由亚乙氧基、1-亚丙氧基、2-亚丙氧基、1-亚丁氧基、2-亚丁氧基或其组合组成的组。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在式(iii)中,m为≥50至≤500或≥55至≤400,优选≥65至≤350,更优选≥75至≤300,进一步更优选≥75至≤250,最优选≥100至≤250的整数。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,至少一种多元醇为聚乙烯醇。
在本申请要求保护的发明的一个实施方案中,至少一种脂族醇(b)由式(i)表示:
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21。
在本申请要求保护的发明的一个实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有2、3、4、5、6、7、8或9个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为11。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8或9个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为12。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为13。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10或11个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为14。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为15。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为16。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为17。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为18。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为19。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为20。
在本申请要求保护的发明的另一实施方案中,r1和r2彼此独立地为具有9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,使得r1和r2中的碳原子的总和为21。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种式(i)的脂族醇(b)为至少两种式(i)的脂族醇(b)。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种式(i)的脂族醇(b)中,r1和r2彼此独立地选自由以下组成的组:正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,异丙基,异丁基,异戊基,异己基,异庚基,异辛基,异癸基,异十一烷基和异十二烷基,优选选自由以下组成的组:正己基,正辛基,正癸基,异己基,异辛基和异癸基,更优选选自由以下组成的组:正己基,正辛基和正癸基。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,至少一种脂族醇(b)选自由以下组成的组:2-戊基-1-壬醇,2-己基-1-癸醇,2-庚基-1-十一烷醇,2-辛基-1-十二烷醇和2-壬基-1-十三烷醇。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,在至少两种式(i)的脂族醇(b)中,r1和r2彼此独立地选自由以下组成的组:正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,异丙基,异丁基,异戊基,异己基,异庚基,异辛基,异癸基,异十一基和异十二烷基,优选选自由以下组成的组:正己基,正辛基,正癸基,异己基,异辛基和异癸基,更优选选自由以下组成的组:正己基,正辛基和正癸基。
在本申请要求保护的发明的一个实施方案中,至少一种双官能异氰酸酯选自由以下组成的组:1,5-萘二异氰酸酯,4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi),氢化mdi(h12mdi),二甲苯二异氰酸酯(xdi),四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi),4,4-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯,二和四烷基二苯基甲烷二异氰酸酯,4,4-二苄基二异氰酸酯,1,3-亚苯基二异氰酸酯,1,4-亚苯基二异氰酸酯,甲苯二异氰酸酯(tdi)的异构体,1-甲基-2,4-二异氰酸酯基环己烷,1,6-二异氰酸酯基-2,2,4-三甲基己烷,1,6-二异氰酸酯基-2,4,4-三甲基己烷,4,4-二异氰酸酯基苯基全氟乙烷,四甲氧基丁烷1,4-二异氰酸酯,丁烷1,4-二异氰酸酯,二环己基甲烷二异氰酸酯,环己烷1,4-二异氰酸酯,亚乙基二异氰酸酯,双异氰酸酯基乙基邻苯二甲酸酯,1-氯甲基苯基2,4-二异氰酸酯,1-溴甲基苯基2,6-二异氰酸酯,3,3-二氯甲基醚4,4′-二苯基二异氰酸酯,三甲基六亚甲基二异氰酸酯或1,4-二异氰酸酯基丁烷,1,2-二异氰酸酯基十二烷和异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)。
在本申请要求保护的发明的一个优选实施方案中,至少一种双官能异氰酸酯选自由如下组成的组:四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi),异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)和亚二甲苯基二异氰酸酯(xdi)。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种多元醇(a)以基于聚氨酯聚合物(a)的总重量为≥50重量%至≤90重量%,优选≥55重量%至≤85重量%,更优选≥60重量%至≤85重量%,甚至更优选≥65重量%至≤85重量%,进一步更优选≥70重量%至≤85重量%,最优选≥75重量%至≤85重量%的量存在。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种多元醇(a)中,聚亚烷基二醇的重均分子量mw根据din55672-1测定在≥3000g/mol至≤20000g/mol的范围内,优选在≥3500g/mol至≤15000g/mol的范围内,更优选在≥4000g/mol至≤10000g/mol的范围内,甚至更优选在≥4500g/mol至≤10000g/mol的范围内,进一步更优选在≥5000g/mol至≤10000g/mol的范围内或在≥6000g/mol至≤10000g/mol的范围内,最优选在≥7500g/mol至≤10000g/mol的范围内。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种式(i)的脂族醇(b)以基于聚氨酯聚合物(a)的总重量为≥5重量%至≤20重量%,优选≥6重量%至≤18重量%,更优选≥8重量%至≤16重量%,甚至更优选≥10重量%至≤15重量%,进一步更优选≥12重量%至≤15重量%的量存在。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种双官能异氰酸酯(c)以基于聚氨酯聚合物(a)的总重量为≥5重量%至≤10重量%,优选≥5重量%至≤9重量%,更优选≥6重量%至≤8重量%的量存在。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种聚氨酯聚合物(a)中,至少一种多元醇(a)、至少一种脂族醇(b)和至少一种双官能异氰酸酯(c)的重量比为5:0.5:1至20:5:1,优选5:0.5:1至15:3:1,更优选5:1:1至15:2.5:1,最优选7:2:1至10:2.5:1。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,至少一种聚氨酯聚合物(a)的量基于组合物的总重量为≥10重量%至≤50重量%,优选≥10重量%至≤40重量%,更优选≥12重量%至≤35重量%,甚至更优选≥12重量%至≤30重量%,进一步更优选≥15重量%至≤30重量%,最优选15重量%至≤20重量%。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,至少一种式(ii)的稀释剂(b)的量基于组合物的总重量为≥12重量%至≤25重量%,优选≥12重量%至≤22重量%,更优选≥10重量%至≤22重量%,最优选≥10重量%至≤20重量%。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种式(ii)的稀释剂中,r3为具有7、8、9、10或11个碳原子的直链或支化的未取代烷基,并且优选r3具有8、9或10个碳原子。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种式(ii)的稀释剂(b)中,x在≥5至≤25的范围内,优选在≥5至≤20的范围内,更优选在≥6至≤20的范围内,甚至更优选在≥6至≤15的范围内,最优选在≥6至≤10的范围内。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种式(ii)的稀释剂(b)中,y在≥0至≤50的范围内,优选在≥2至≤40的范围内,更优选在≥4至≤30的范围内,甚至更优选在≥5至≤20的范围内,进一步更优选在≥5至≤15的范围内,最优选在≥5至≤10的范围内。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,在至少一种式(ii)的稀释剂(b)中,x+y的总和在≥5至≤50的范围内,优选在≥6至≤40的范围内,更优选在≥6至≤30的范围内,甚至更优选在≥6至≤25的范围内,进一步更优选在≥6至≤20的范围内,最优选在≥6至≤10范围内的整数。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,水(c)的量基于组合物的总重量在≥30重量%至≤75重量%的范围内,优选在≥35重量%至≤75重量%的范围内,更优选在≥40重量%至≤75重量%的范围内,甚至更优选在≥50重量%至≤75重量%的范围内,最优选在≥55重量%至≤75重量%的范围内。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,组合物的粘度在23℃±0.2℃的温度下根据dineniso3219测定在≥0.01pa.s至≤100pa.s的范围内,优选在≥0.1pa.s至≤50pa.s的范围内,更优选在≥0.5pa.s至≤40pa.s的范围内,甚至更优选在≥1pa.s至≤20pa.s的范围内,进一步优选在≥1.5pa.s至≤10pa.s的范围内,最优选在≥1pa.s至≤10pa.s的范围内。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,组合物包含生物杀伤剂、稳定剂和配位剂。
在根据本申请要求保护的发明的一个实施方案中,组合物包含生物杀伤剂,所述生物杀伤剂选自由如下组成的组:甲基异噻唑啉酮(mit),苯并异噻唑啉酮(bit),2-巯基吡啶氧化钠,2-巯基吡啶氧化锌或其混合物。
在根据本申请要求保护的发明的一个优选实施方案中,生物杀伤剂的存在范围为≥0重量%至≤1重量%,优选≥0.001重量%至≤1重量%,更优选为≥0.01重量%至≤1重量%,甚至更优选≥0.1重量%至≤1重量%,最优选≥0.1重量%至≤0.5重量%。
在一个优选实施方案中,本申请要求保护的发明提供包含以下组分的组合物:
(a)≥15重量%至≤45重量%至少一种可通过以下反应获得的聚氨酯聚合物:
(a)≥55重量%至≤85重量%至少一种选自由式(iii)的聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组的多元醇,
h-(or6)m-oh
其中
r6为亚乙基,且m为≥15至≤250的整数,
(b)≥10重量%至≤15重量%至少一种式(i)的脂族醇:
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中
r1和r2彼此独立地选自由正己基、正辛基、正癸基、异己基、异辛基和异癸基组成的组,和
(c)≥5重量%至≤10重量%的至少一种选自由异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)和四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi)组成的组的双官能异氰酸酯,
(b)≥12重量%至≤25重量%至少一种式(ii)的稀释剂:
r3-(or4)x(or5)y-oh(ii)
其中
r3为8、9或10个碳原子,
r4为亚乙基,
r5为亚丙基,
x为≥6至≤10的整数,y为≥0至≤50的整数,x+y的总和为≥5至≤50的整数,以及
(c)≥50重量%至≤75重量%水,
其中重量%基于组合物的总重量。
在一个实施方案中,本申请要求保护的发明提供一种制备组合物的方法,包括:
i)通过使以下反应而得到≥15重量%至≤45重量%的至少一种聚氨酯聚合物(a):
(a)至少一种选自由聚亚烷基二醇和聚乙烯醇组成的组的多元醇,
(b)至少一种式(i)的脂族醇,
(r1)(r2)-chch2-oh(i)
其中
r1和r2彼此独立地为具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支化的未取代烷基,且r1和r2中的碳原子的总和为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21,和
(c)至少一种双官能异氰酸酯,
其中将聚亚丙基二醇和至少一种脂族醇(b)预干燥直到水含量在≥0重量%至≤0.1重量%的范围内,
ii)在至少一种催化剂的存在下将≥12重量%至≤25重量%至少一种式(ii)的稀释剂(b)和≥50重量%至≤75重量%水(c)加入步骤(i)中获得的至少一种聚氨酯聚合物(a),
r3-(or4)x(or5)y-oh(ii)
其中
r3为具有7、8、9、10或11个碳原子的直链或支化的未取代烷基,
r4为亚乙基,
r5为亚丙基,
x为≥5至≤25的整数,y为≥0至≤50的整数,x+y的总和为≥5至≤50的整数。
在一个实施方案中,本申请要求保护的发明提供一种含水组合物,其包含基于含水组合物的总重量为≥0.01重量%至≤10重量%,优选≥0.1重量%至≤10重量%,更优选≥0.1重量%至≤8重量%,甚至更优选≥0.5重量%至≤5重量%的根据本申请要求保护的组合物或根据本申请要求保护的方法得到的组合物和基于含水组合物的总重量为≥15重量%至99.9≤重量%,优选≥20重量%至≤95重量%,更优选≥30重量%至≤90重量%,甚至更优选≥40重量%至≤90重量%,最优选≥50重量%至≤85重量%的至少一种选自由以下组成的组的组分:颜料膏,基料,填料,溶剂,消泡剂,中和剂,润湿剂,颜料分散剂,防腐剂和水。
在本申请要求保护的发明的一个实施方案中,含水组合物中组合物的活性物含量为15%至50%,优选15%至45%,更优选15%至40%,甚至更优选20%至40%,最优选20%至30%。
在本申请要求保护的发明的一个实施方案中,组合物为漆、大漆、水性涂料配制剂、建筑涂料、色调稳定的漆和涂料,工业涂料,清漆,纸张涂料,木材涂料,塑料、瓷砖、粘合剂、化妆品配制剂,洗涤剂配制剂,纺织品和钻探泥浆灰泥配制剂,用于石膏板的配制剂,用于水硬粘结剂的配制剂如砂浆配制剂,用于陶瓷和皮革的配制剂,优选该组合物为水性涂料配制剂,建筑涂料,木材涂料,塑料,瓷砖,色调稳定的漆,涂料和工业涂料。
在一个实施方案中,本申请要求保护的发明提供组合物在含水组合物中作为涂料配制剂中的增稠剂以获得降低的着色时的粘度损失的用途。
在一个实施方案中,本申请要求保护的发明提供一种为含水组合物提供增稠性能的方法,该方法包括以下步骤:
i)制备根据本发明的组合物;和
ii)将步骤i)的组合物分散于含水组合物中,由此为含水组合物提供增稠作用。
在一个实施方案中,本申请要求保护的发明提供包含以下的漆组合物:
i)基础漆,其包含≥15重量%至≤99.9重量%,优选≥20重量%至≤95重量%,更优选≥30重量%至≤95重量%,甚至更优选≥35重量%至≤90重量%,最优选≥40重量%至≤90重量%至少一种选自由以下组成的组的组分:基料,填料,溶剂,消泡剂,中和剂,润湿剂,颜料分散剂,防腐剂和水;
ii)≥0.1重量%至≤15重量%,优选≥0.1重量%至≤10重量%,更优选≥0.1重量%至≤5重量%的颜料膏;和
iii)≥0.01重量%至≤10重量%,优选≥0.1重量%至≤10重量%,更优选≥0.1重量%至≤8重量%,甚至更优选≥0.5重量%至≤5重量%根据本申请要求保护的发明的组合物,其中重量%基于组合物的总重量。
颜料
水性涂料组合物可包含一种或多种颜料和/或一种或多种颜料组合物。颜料组合物可包括白色不透明颜料和/或有色颜料。有色颜料包括有机颜料和无机颜料。
白色不透明颜料包括但不限于金红石和锐钛矿型二氧化钛,锌钡白,硫化锌,钛酸铅,氧化锑,氧化锆,硫化钡,铅白,氧化锌,含铅氧化锌等,及其混合物。
黑色颜料包括但不限于各种炭黑(颜料黑7),槽法炭黑,炉法炭黑,灯黑或其混合物。炭黑可以名称
颜料还可选自宽范围的常规有色颜料。有色颜料可以为蓝色,黑色,褐色,青色,绿色,白色,紫色,洋红色,红色,橙色,黄色或其混合物。合适类别的有色颜料包括例如蒽醌,酞菁蓝,酞菁绿,重氮,单偶氮,皮蒽酮,苝,杂环黄,喹吖啶酮和(硫代)靛类。酞菁蓝的代表性实例包括但不限于铜酞菁蓝及其衍生物(颜料蓝15)。喹吖啶酮的实例包括但不限于颜料橙48,颜料橙49,颜料红122,颜料红192,颜料红202,颜料红206,颜料红207,颜料红209,颜料紫19和颜料紫42。蒽醌的实例包括但不限于:颜料红43,颜料红194(芘酮红),颜料红216(溴代皮蒽酮红)和颜料红226(皮蒽酮红)。苝的实例包括但不限于:颜料红123(vennillion),颜料红149(scarlet),颜料红179(maroon),颜料红190(red),颜料紫19,颜料红189(yellowshadered)和颜料红224。硫代靛类的实例包括但不限于:颜料红86,颜料红87,颜料红88,颜料红181,颜料红198,颜料紫36和颜料紫38。杂环黄的实例包括但不限于颜料黄1,颜料黄3,颜料黄12,颜料黄13,颜料黄14,颜料黄17,颜料黄65,颜料黄73,颜料黄74,颜料黄151,颜料黄117,颜料黄128和颜料黄138。该类颜料可以粉末或压饼的形式由许多来源商购,包括basfcorporation(德国)和sunchemicalcorporation(carlstadt,nj,美国)。其他合适有色颜料的实例描述于colourindex,第3版(thesocietyofdyersandcolourists,1982)。
颜料的其他实例包括但不限于
着色剂/颜料膏
着色剂/颜料膏优选包括润湿剂,分散剂,聚醚,水,中和剂,消泡剂,防腐剂等。聚醚所包括的化合物的种类包括聚亚烷基二醇,例如低至中等分子量的聚乙烯和聚丙二醇;和多羟基醚,例如由环氧化物聚合形成的那些;多糖化合物,例如聚脱水山梨糖醇和聚山梨糖醇;聚氧化烯,例如聚氧化乙烯和聚氧化丙烯。为了易于制备,可加入消泡剂。可用于实施本发明的消泡剂包括物质如矿物油,二氧化硅油(silicaoil)(drewl-474),有机改性的硅油(drewl-405)等。
稀释剂
优选用作制备本发明组合物的稀释剂的表面活性剂特别地选自非离子表面活性剂。可用于本发明的特别有效的非离子表面活性剂包括烷氧基化物醇,例如具有含有7-11个碳原子的烷基和至少5个烷氧基化单元的乙氧基化和丙氧基化的醇。一些代表性实例为来自basf的
催化剂
催化剂选自由以下组成的组:金属碳酸盐,金属硼酸盐,金属羧酸盐,有机羧酸盐,有机金属磺酸盐,金属烷烃络合物,金属酰化物和金属氧化物,乙酸,甲烷磺酸,乙烷磺酸,1-丙烷磺酸,1-丁烷磺酸,三氟甲烷磺酸,苯磺酸,对甲苯磺酸,对二甲苯-2-磺酸,萘-1-磺酸,萘-2-磺酸,盐酸,硫酸,磷酸,三乙胺,吡啶,二甲基氨基吡啶,二甲基吡啶咪唑,1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu),1,5-二氮杂双环(4.3.0)壬-5-烯(dbn)和1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(dabco)。
生物杀伤剂
将生物杀伤剂加入本发明的组合物中以消除或抑制微生物的生长。生物杀伤剂通常占组合物的0-1重量%。生物杀伤剂化学品包括氯化烃、有机金属、释放卤素的化合物、金属盐、有机硫化合物、季铵化合物和酚类。生物杀伤剂的有用商业实例为troysan192.kathonls,苯并异噻唑啉酮(bit)等。还可将杀真菌剂加入本发明的着色剂组合物中以消除或抑制微生物的生长。杀真菌剂的非限制性实例包括化合物如氨基甲酸3-碘-2-丙炔基丁酯(ipbc),百菌清,2-巯基吡啶氧化锌,2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮等。优选的杀真菌剂为2-巯基吡啶氧化锌和bit的混合物。优选地,生物杀伤剂选自由如下组成的组:甲基异噻唑啉酮(mit),苯并异噻唑啉酮(bit),2-巯基吡啶氧化钠,2-巯基吡啶氧化锌或其混合物。
配位剂
配位剂选自由以下组成的组:柠檬酸,edta(trilonb),trilonm(甲基甘氨酸二乙酸),trilona(此氮基三乙酸),葡糖酸。
稳定剂
稳定剂的实例为伯和仲抗氧化剂,减轻沉积物的化合物,受阻胺光稳定剂,紫外吸收剂,水解控制剂,猝灭剂和阻燃剂。更具体地,bht(丁基羟基甲苯),柠檬酸,葡糖酸或其盐。
填料
合适填料为例如有机或无机颗粒材料如碳酸钙和硅酸盐,以及无机纤维材料如玻璃纤维。例如还可以使用有机填料如碳纤维,以及有机和无机填料的混合物,例如玻璃纤维和碳纤维的混合物,或者碳纤维和无机填料的混合物。
基料
合适基料为通常使用的那些,例如在ullmann'sencyclopediaofindustrialchemistry,第5版,第a18卷,第368-426页,vch,weinheim1991,德国中描述的那些。通常,成膜基料基于热塑性或热固性树脂,主要基于热固性树脂。其实例为醇酸树脂,丙烯酸类树脂,聚酯树脂,酚醛树脂,三聚氰胺树脂,环氧树脂和聚氨酯树脂及其混合物。还可以使用可通过辐射或风干固化的树脂。粘合剂也可以衍生自聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛。基料包括通过乳液聚合制备的胶乳聚合物。对于建筑涂料,特别优选的胶乳聚合物基于丙烯酸类乳液聚合物,苯乙烯-丙烯酸类乳液聚合物,乙酸乙烯酯-丙烯酸类乳液聚合物或基于乙烯和乙酸乙烯酯的乳液聚合物。粘合剂以基于涂料组合物的重量为2-40重量%,更优选5-30重量%的量存在。
中和剂
合适中和剂为无机碱、有机碱及其组合。无机碱的实例包括但不限于碱金属氢氧化物(特别为锂、钠、钾、镁和铵),以及无机酸的碱金属盐,例如硼酸钠(硼砂)、磷酸钠、焦磷酸钠等;及其混合物。有机碱的实例包括但不限于三乙醇胺(tea),二异丙醇胺,三异丙醇胺,氨基甲基丙醇(2-氨基-2-甲基-1-丙醇),十二烷基胺,椰油胺(cocamine),油胺(oleamine),吗啉,三戊胺,三乙胺,四(羟丙基)乙二胺,l-精氨酸,甲基葡糖胺,异丙胺,氨基甲基丙醇,氨丁三醇(tromethamine)(2-氨基2-羟甲基-1,3-丙二醇)和peg-15椰油胺。作为替换,其他碱性材料可以单独使用或与上述无机和有机碱组合使用。
消泡剂
合适消泡剂选自宽范围的用于水基体系的消泡剂,例如基于聚硅氧烷的消泡剂、乳液消泡剂、基于星形聚合物的消泡剂、粉末消泡剂、油基消泡剂。
溶剂
溶剂选自任何通常用于制备涂料组合物的有机溶剂。有机溶剂可以包括两种或更多种溶剂的组合。优选地,有机溶剂为醇、二醇或丙酮。二醇溶剂有助于降低粘度,并可能有助于润湿或膜聚结。代表性二醇溶剂包括乙二醇,乙二醇甲基醚,乙二醇乙基醚,乙二醇单丁醚,乙二醇2-乙基己基醚,丙二醇,丙二醇甲基醚,丙二醇乙基醚,丙二醇单丁醚,丙二醇2-乙基己基醚,二甘醇,二甘醇甲基醚,二甘醇乙基醚,二甘醇单丁醚,二甘醇2-乙基己基醚,二丙二醇,二丙二醇甲基醚,二丙二醇乙基醚,二丙二醇单丁醚,二丙二醇2-乙基己基醚及其混合物。优选亲水二醇溶剂(例如丙二醇甲基醚或二丙二醇单甲基醚)。
其他流变改性剂
如组合不同流变改性剂的许多应用领域中常见的那样,本发明含水组合物如漆除了根据本申请要求保护的发明的本发明hase共聚物之外,还可含有非本发明的流变添加剂。
本申请要求保护的发明的组合物提供一个或多个以下优点:
1.稳定且适合加入不同的漆和涂料配制剂,
2.加入本申请要求保护的发明的组合物的漆和涂料配制剂在着色时,即在加入着色剂/颜料时,往往较少粘度损失,和
3.由于低挥发性有机含量(voc)而环境友好。
已经总体上描述了本发明,可以通过参考某些具体实施例来获得进一步的理解,所述实施例在本文中的提供仅出于说明的目的且不旨在限制,除非另有说明。
实施例
化合物
且可获自德国basfse。
硬脂醇;
2-丁基辛醇;
2-癸基-1-十四烷醇;
氨;
氢氧化钠溶液(25重量%);
异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi);
丁基卡必醇/丁基二甘醇(bdg);
dbu{1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳-7-烯};且
可购自sigmaaldrich。
方法
粘度
所报告的粘度通过流变仪在23℃±0.2℃的温度下根据依赖于dineniso3219的方法获得。
计算着色时的粘度下降
对于各组合物(添加剂),通过antonpaar流变仪测量空白漆配制剂和着色漆配制剂的流变性。为了计算着色时的粘度下降(vdot),由空白粘度η0减去着色样品的粘度(ηtint),然后除以η0。对两种不同的剪切速率(1秒-1,100秒-1)进行该分析。
组合物(添加剂)的制备
聚氨酯的合成使用本领域已知的标准程序进行。下文提供一个该非限制性实施例。
将
将混合物冷却至80℃,并以表6中提供的量加入稀释剂和水。
颜料膏的制备
在一个代表性实施例中,基于
表1
基于
在一个代表性实施例中,母料(基础漆)通过使用溶解器混合表2中提及的化合物,然后强力混合30分钟来制备。
表2
将母料(基础漆)分成几个样品,并使用溶解器在2000-3000rpm下将组合物(添加剂)掺入10分钟以形成基础漆。
空白漆配制剂的制备
空白漆配制剂通过混合来自母料的样品(即基础漆(根据表2基于
表3
着色漆配制剂的制备
使用溶解器将5份根据表1制备的基于
表4
漆配制剂中着色时的粘度损失
i)醇的影响
为了证实在包含本发明组合物作为添加剂的漆配制剂中着色时的粘度损失的降低,发明人进行了实验以证实用于制备如本发明组合物中所提供的聚氨酯聚合物的具有含有大于12个碳原子且小于24个碳原子的烷基,即具有13-23个碳原子的烷基的格尔伯特醇对如表3所提供的空白漆配制剂(无着色剂/颜料膏)和如表4所提供的着色漆配制剂(含有着色剂/颜料膏)的影响。
根据本发明的组合物根据如上所述的方法制备。表5提供了用于制备聚氨酯聚合物的化合物。
表5
*不在本发明的范围内
使用如表5中所提供的聚氨酯聚合物制备用作漆配制剂中的添加剂的本发明组合物。通过将表6中提及的化合物混合来制备根据本申请要求保护的发明的组合物。
表6
*不在本发明的范围内
将如表6中提供的本发明的组合物(添加剂)加入表3中提供的空白漆配制剂中,将该空白漆配制剂用作参照物并与根据表4制备的着色漆配制剂比较。研究空白(无着色剂/颜料膏)漆配制剂和着色漆配制剂(含有着色剂/颜料膏)在1秒-1和100秒-1的剪切速率下的粘度损失的降低百分比。考虑到空白漆配制剂和着色漆配制剂在1秒-1的剪切速率和在100秒-1下的粘度损失值得出关于着色时的粘度损失降低的结论。结果分别提供在表7和8中。
表7提供空白漆配制剂和着色漆配制剂在1秒-1的剪切速率下着色时的粘度损失的%。
表7
*不在本发明的范围内
在其中组合物(添加剂)包含基于硬脂醇(线性,c18)的聚氨酯聚合物的对比例6*中,发现该组合物为浑浊的并且在储存后发生相分离。因此,对比例6*的不稳定的组合物不适合加入漆配制剂中。此外,在其中组合物(添加剂)包含基于2-丁基辛醇(支化,c12)的聚氨酯聚合物的对比例7*中,测得在1s-1的剪切速率下在与空白漆配制剂相比时的着色时的粘度损失%为69%,这意指在将着色剂/颜料膏加入包含实施例7*的组合物(添加剂)的漆配制剂中时,测得与空白漆配制剂相比粘度损失为69%,其与空白漆配制剂相比,粘度显著降低。此外,在其中组合物(添加剂)包含基于2-癸基-1-十四烷醇(支化,c24)的聚氨酯聚合物的对比例10*中,组合物在加入漆配制剂中时产生不均匀漆配制剂。
然而,在其中根据本发明的组合物(添加剂)包含基于
此外,表8提供空白漆配制剂和着色漆配制剂在100秒-1的剪切速率下着色时的粘度损失%。
表8
*不在本发明的范围内
在其中组合物(添加剂)包含基于硬脂醇(线性,c18)的聚氨酯聚合物的对比例6*中,测得该组合物为浑浊的并且在储存后发生相分离。因此,对比例6*的不稳定的组合物不适用于制备漆配制剂。在其中组合物(添加剂)包含基于2-丁基辛醇(支化,c12)的聚氨酯聚合物的对比例7*中,测得在100s-1的剪切速率下在与空白漆配制剂相比时的着色时的粘度损失%为43%,这意指当将着色剂/颜料膏加入包含该组合物(添加剂)的空白漆配制剂中时,测得与空白漆配制剂相比的粘度损失为43%,其与空白漆配制剂相比粘度显著降低。此外,在其中组成(添加剂)包含基于2-癸基-1-十四烷醇(支化,c24)的聚氨酯聚合物的对比例10*中,组合物在加入漆配制剂中时产生不均匀的漆配制剂。
然而,在其中组合物(添加剂)包含基于
清楚显而易见的是包含基于较大的格尔伯特醇(具有13-23个碳原子的烷基)如
ii)稀释剂对组合物(添加剂)的稳定性和着色时的粘度损失的影响i)使用实施例4的聚氨酯聚合物(基于醇
需要稀释剂以获得根据本发明的含水组合物(添加剂)。为了满足市场需求,最终产品形式必须不含挥发性有机化合物(voc)。选择合适稀释剂确保储存后稳定的组合物(添加剂)并降低组合物的粘度,得到可倾倒的液体(自身粘度优选为0.1-10pa.s,更优选0.1-8pa.s)。
发明人惊奇地发现包含基于具有7-11个碳原子的烷基并且具有至少5个烷氧基的烷氧基化(即乙氧基化,丙氧基化)醇的稀释剂的组合物(添加剂)适合用作漆配制剂的添加剂,并且当将包含如上所述的稀释剂的组合物(添加剂)在漆配制剂中用作添加剂时,显示较少的着色时的粘度损失。
为了证实稀释剂对根据本发明的组合物(添加剂)的稳定性的影响以及对漆配制剂中着色时的粘度损失的影响,本发明人进行了实验,其结果在下文提供。考虑到在1秒-1的剪切速率和在100秒-1下的空白漆配制剂和着色漆配制剂的粘度损失值得出关于着色时的粘度损失降低的结论。
在对比例11*至16*中,使用实施例4的聚氨酯聚合物(基于醇
表9
*不在本发明的范围内
由对比例11*至16*显而易见的是发现使用具有含有小于7个碳原子的烷基如丁基二甘醇(烷基c4)且具有小于5个烷氧基,即eo2的烷氧基化(即乙氧基化)的醇的稀释剂制备的组合物(添加剂)浑浊且不稳定。同样,当将稀释剂
此外,在如表10中所提供的对比例17*至19*中,使用实施例4的聚氨酯聚合物(基于醇eutanolg,支化c20)制备用作漆配制剂中的添加剂的组合物并研究稀释剂
如表10中所提供的本发明实施例20和21的组合物使用实施例4的聚氨酯聚合物(基于醇eutanolg,支化c20)制备且研究稀释剂
通过混合表10中提及的化合物来制备组合物。
表10
*不在本发明的范围内
清楚显而易见的是发现使用具有乙氧基化醇,即含有具有大于7个碳原子的烷基但具有小于5个烷氧基单元,即eo3的
对于本发明实施例20和21,研究了着色时的粘度损失。研究结果提供于表11。
表11
在其中组合物(添加剂)包含具有乙氧基化醇,即含有具有大于7个碳原子的烷基且具有大于5个烷氧基单元,即eo6的
为了进一步证实根据本发明的组合物(添加剂)要求稀释剂基于具有7-11个碳原子的烷基并且具有至少5个烷氧基的烷氧基化(即乙氧基化,丙氧基化)醇,发明人测试了使用实施例4的聚氨酯聚合物(基于醇eutanolg,支化c20)和稀释剂
表12
*不在本发明的范围内
清楚显而易见的是发现组合物(添加剂),即使用具有含有具有大于11个碳原子的烷基的烷氧基化(即乙氧基化)醇的稀释剂制备的对比例22*至27*形成凝胶并且不稳定,且因此不适用作漆配制剂的添加剂(增稠剂)。
ii)使用实施例3的聚氨酯聚合物(基于醇
为了进一步证实根据本发明的组合物(添加剂)要求稀释剂基于具有7-11个碳原子的烷基并且具有至少5个烷氧基的烷氧基化醇,发明人使用实施例3的聚氨酯聚合物(基于醇
表13
*不在本发明的范围内
由表13中提供的结果清楚显而易见地,包含基于具有7-11个碳原子的烷基并且具有至少5个烷氧基的烷氧基化(即乙氧基化)醇的稀释剂的组合物(添加剂)为稳定的并且适合用作漆配制剂的添加剂。在对比例28*至30*和33*至38*中,包含稀释剂,即具有在7-11个范围之外的碳原子的烷基和/或具有小于5个烷氧基的烷氧基化醇的组合物(添加剂)不稳定且不能用作添加剂(增稠剂)。测得包含基于具有小于7个碳原子的烷基的烷氧基化醇如丁基二甘醇、
此外,发明人对本发明实施例31和32研究在100s-1的剪切速率下着色时的粘度损失。结果提供于表14中。
表14
测得具有烷氧基化醇,即含有具有大于7个碳原子的烷基且具有大于5个烷氧基单元,即eo6的