TWI338023B - Multi-component, waterborne coating compositions, related coatings and methods - Google Patents

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Description

1338023 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於多成份水基性塗料組合物，其中包含在將 5亥組合物塗覆至一基板之前已經混合在一起之第一成份及 第二成份。該第一成份包含⑴聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合 物及（Π)具有不大於5,0〇〇之數均分子量之丙烯酸多醇之水 性分散液。該第二成份包含具有可與該丙烯酸多醇及/或該 聚奴酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物之官能基起反應之官能基 之物質。本發明亦係針對自該等組合物形成之塗料及至少 部分經該等組合物塗佈之基板。 【先前技術】 近年來，降低塗料組合物對環境之衝擊（諸如與在其塗覆 過程中向空氣中排放揮發性有機物有關之環境影響）已成 為目前研究及發展之領域。因此，對於含有低含量揮發性 有機化合物之塗料組合物（"低V〇c塗料組合物"）之興趣增 加。 在諸如消費者電子市場之某些市場中，需要向諸如由丙 烯腈丁二烯苯乙烯及/或聚碳酸酯以及其他材料建構之基 板之塑膠基板塗覆保護性及裝飾塗料。然而，與該等塗料 塗覆至該等類型之基板有關之一問題係如何達成使該塗料 適當黏著於該基板。在-些情況下，藉由利用含有能將基 板予以化學"蝕刻"之溶劑之溶劑基性塗料，進而造成基板 之聚合物鏈與在塗料中之聚合物鏈之物理扭結來達成二當 之黏著力。然而，此等塗料組合物與達成對環境友好之低 114620.doc 1338023 VOC塗料組合物之需求相矛盾。 在適於塗覆至塑膠基板之塗料 了，且0物干所需之其他性質 為防潮性及硬度。防潮性為塗料在 付在暴路於水中後保持完整 及無疫之能力之量度，而較硬之塗料更能耐抗擦刻及損 壞。故企求能提供適於塗覆至塑膠基板之水基性塗料組合 物’其可展示與該等基板之良好黏著特性，同時具有足夠 防潮性及硬度性質。 【發明内容】
在一些態樣中，本發明係針對多成份水基性塗料組合 物。該等塗料組合物包含（&)包含水性分散液之第一成份， 其包含⑴聚碳酸酯·聚胺基甲酸酯聚合物，及（ii)具有不大 於5,000之數均分子量之丙烯酸多醇；及（b)第二成份其包 含具有可與該丙烯酸多醇及/或該聚碳酸酯_聚胺基甲酸酯 聚合物之官能基起反應之官能基之物質。
本發明亦係關於至少部分經自此組合物沈積之塗料所塗 覆之基板、至少部分以此組合物塗覆基板之方法，及至少 部分經包含至少一層自此組合物沈積之塗料層之多成份複 合塗料塗覆之基板。 在其他態樣中’本發明係針對包含聚碳酸酯-聚胺基甲酸 酉旨聚合物之水性分散液之多成份水基性塗料組合物，其中 當該組合物沈積於塑膠基板之至少一部分上且固化時，組 β物所產生之塗層若與習知含有聚胺基曱酸酯之多成份溶 劑基性塗料組合物在相同條件下塗覆於相同基板上所產生 之塗層相比較，能至少同樣良好地黏附於基板上。 U4620.doc 丄⑽023 【實施方式】 為以下詳細描述之目的，應了解除清楚地朗相反情況 之外，本發明可採取多種替代變化形式及步驟次序。而且， 除了在任何操作實例中或另外指示之處外，本專利說明書 及申請專利範圍中使用之表示(例如)成份之量之所有數字 在任何情況下應理解為由術語”約"修飾。因此，除非指示 反It /兄否則在包括申請專利範圍之本專利說明書中提 出之數值參數為可視藉由本發明待獲得之所純f而改變 ，近似值。無論如何且並非試圖限料效物之準則對於申 清專利範圍之範_的應用，應至少按照報導之有效數位之 數目且藉由應用普通舍入技術理解每一數值參數。 儘管提出本發明之寬泛範脅之數值範圍及參數為近似 值C在特疋實例中提出之該等數值係盡可能精確地報 導。然而’任何數值固有地含有必然由其個別測試量測中 發現之標準變化而導致之特定誤差。 同樣應瞭解在本文中引用之任何數值範圍意欲包括所 有其中包含之子範圍。例如，"之範圍意欲包括介於 (且包括）❹之最小值1㈣用之最大值1G之間之所有子範 圍’亦即，具有等於或大於1之最小值及等於或小於10之最 大值。 在本申。月案中’除非另外特定說明’否則所使用之單數 包括複數且複數涵蓋單數。例如，且並非限制，本申請案 提及包含”丙稀酸多醇"之塗料組合物。該等所提及之"丙烯 夕醇；t欲@蓋包含—種丙稀酸多醇之塗料組合物及包 114620.doc 1338023 含多於一種丙烯酸多醇之塗料組合物。另外，在本申請案 中，除非另外特定說明，否則所使用之"或"意謂"及/或"， 即使"及/或"可明確地用於特定情況中亦如此。 如先前所指示，本發明之特定實施例係針對"多成份"塗 料組合物。如本文令所使用，術語•，多成份"意謂塗料組合 物包括分別儲存或包裝且隨後在塗覆至基板之前混合在一 起之兩種或兩種以上成份。在本發明之特定實施例中多 成份塗料組令物由兩種成份組成。 如先前所指示，本發明之特定實施例係針對"水基性"塗 料組合物。如本文中所使用，術語"水基性"意謂用於塗料 組合物之溶劑或載體液體根本上或主要包含水。例如，在 特定實施例中，該載體液體為至少80重量百分比之水。 本發明之特定實施例係針對為”低v〇c"塗料組合物之塗 料組合物。如本文中所使用，術語"低v〇c組合物"意謂每 加侖之組合物含有不多於3磅之揮發性有機化合物的組合 物。在特定實施例中，本發明之塗料組合物包含每加侖之 塗料組合物不多於1磅之揮發性有機化合物。如本文中所使 用，術語”揮發性有機化合物"係指具有至少一個碳原子之 化σ物且其係在組合物乾燥及/或固化過程中自組合物釋 放。"揮發性有機化合物"之實例包括（但不限於）醇、苯、甲 笨、氣仿及環己烷。 如先前所指示，本發明之塗料組合物之特定實施例包含 水性分散液，其包含聚碳酸酯-聚胺基甲酸醋聚合物，在一 些情沉下脂族聚碳酸酯-聚胺基曱酸酯聚合物。如本文中所 114620.doc 使用，術語"水性分散液"係指其中有機成份係作為遍及連 續相（其包括水）分散之顆粒存在於分散相中之系統。如本文 所使用，術語”有機成份”意欲涵蓋存在於水性分散液中之 所有有機物質，其包括任何聚合物，及任何有機溶劑。如 本文中所使用’術語，，聚碳酸酯-聚胺基曱酸酯聚合物”意欲 0 、 1 HN 八 L括在聚合主鏈中包括重複胺基甲酸酯基團I 及重 複碳酸S旨基團一 〇—C—0—之聚合物。 熟習此項技術者應瞭解，該等聚合物可由含有經基官能 碳酸酯之物質與聚異氰酸酯之反應來製備。適合之含有經 基§能碳酸S旨之物質包括碳酸或其衍生物與二醇之反麻產 物。適合二醇之實例包括（但不限於）乙二醇、丙烷_丨，2_二醇 及丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,4-二醇及丁烷-1，3-二醇、己院·16_ 一醇、辛坑-1，8-二醇、新戊二醇、1,4-雙經曱基環己烧、2_ 曱基-丙烷-1,3-二醇、2,2,4-三甲基戊烷·1，3-二醇、二甘醇、 三乙二醇及四伸乙甘醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、 聚丁二醇、雙酚Α及四溴基雙紛Α。在特定實施例中，二醇 成份含有40至100重量％之己二醇，諸如己烷4,6·二醇，及 /或含有除末端經基外之喊或酯基團之例如藉由1莫耳之己 二醇與莫耳之己内酯之反應獲得之產物之己二醇衍生 物。 在特定實施例中，含有經基官能碳酸酯之物質大體上為 直鏈，儘管在一些情況下’（若需要）其可為併入多官能成份 114620.doc -10- 1338023 之支鏈，其中該等多官能成份諸如低分子量多酵，諸如甘 油、三羥甲基丙烷、己烷-1，2,6-三醇、丁烷-ΐ，2,4·三醇、三 羥甲基丙烷、異戊四醇、對環己二醇、甘露糖酵及山梨糖 醇、甲基糖苷及1，4,3,6-二脫水己糖醇。 任何多種適合聚異氰酸酯可用於形成在本發明之塗料組 合物中利用之聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物。適合聚異氣 酸酯包括（但不限於）二異氰酸1，4-四亞甲酯、二異氰酸丨，6· 六亞曱酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4’-亞甲基-雙_(異氛酸 環己酯）、二異氰酸對伸苯酯、二苯基甲烷-4,4-二異氰酸 酯、二異氰酸2,4-甲苯酯、二異氰酸2,6-甲苯酯、三苯基甲 烷-4,4、4”-三異氰酸酯、三異氰酸1，2,4-笨酯、聚亞甲基聚 苯基異氰酸酯、二異氰酸六亞甲酯之異三聚氛酸酯、二異 氛酸六亞甲酯之縮二腺、異佛爾酮二異氰酸酯之異三聚氰 酸6曰、間-〇1，〇1，(1，〇1-四甲基一-甲本二異氛酸酷、及對-α，α,α·，α'-四甲基二曱苯二異氰酸酯。 適用於本發明之塗料組合物中之該等聚碳酸酯·聚胺基 甲酸酯聚合物之水性分散液為市售的。該等產品之實例包 括獲自 Bayer MaterialScience AG，Pittsburgh，Pennsylvania
之以Bayhydrol®商標名稱之彼等物質，其包括Bayhydr〇1 12 1 (脂族聚碳酸醋_聚胺基甲酸醋於水及正甲基· 2 _ n比洛咬 中之陰離子分散液，其具有6700 pSi之拉伸強度及iso。/。之 斷裂伸長率）、Bayhydrol 123(脂族聚碳酸酯_聚胺基甲酸酯 聚合物於水及正甲基-2-吡咯啶十之陰離子分散液，其具有 6000 psi之拉伸強度及320%之斷裂伸長率），及Bayhydr〇I 114620.doc -11· 1338023 LS 2952(脂族聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物單獨於水中之 陰離子分散液，其具有5500 psi之拉伸強度及400%之斷裂 伸長率）。在一些情況下，該等水性分散液為大體上不含有 機溶劑’或在一些情況下（諸如在BayhydrolLS 2952之情況 下）’完全不含有機溶劑。如本文中所使用，術語"大體上 不含"意謂討論之物質（若實際存在）係作為偶然雜質存在6 換言之，該物質不影響組合物之性質β如本文中所使用， 術語"完全不含"意謂該物質根本不存在。 如先前所指示，本發明之塗料組合物之特定實施例包含 包含丙烯酸多醇之水性分散液。適用於本發明中之丙稀酸 多醇包括由不同不飽和可聚合物質之加成聚合製備之彼等 丙烯酸多醇’其中至少一者為含羥基之烯系不飽和可聚合 物質。適用於製備包括於本發明之塗料組合物中之丙稀酸 多醇之該等物質之實例為諸如丙稀酸經院基酯及甲基丙稀 酸經烧基酯之乙烯基單體，其包括乙二醇及丙二醇之丙稀 酸酯及甲基丙烯酸酯。該等丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯通常 在烷基中具有2至6個碳原子。諸如順丁烯二酸、反丁稀二 西文、衣康酸及其類似物之不飽和酸之含經基之酯及/或酿胺 亦為適合的。 在些實施例中，含經基之稀系不飽和可聚合物質包含 兩種或兩種以上之前述物質之混合物。在特定實施例中， 該等混合物包含諸如（甲基）丙烯酸羥基乙基酯及（甲基）丙 烯酸1-丁基酯之其中該等物質之至少一者包含第一羥基之 物質之混合物。如本文中所使用，術語··（曱基）丙烯酸酯" H4620.doc •12· 1338023 意欲包括丙烯酸酿及甲基丙烯酸醋兩者。在特定實施例 .巾’該等混合物包含以含羥基之烯系不飽和可聚合物質之 一 總重量計至少2重量％之包含第一羥基之物質。 在特疋實施例中，用於製備丙烯酸多醇之含羥基之烯系 不飽和可聚合物質之量在以用於製備丙烯酸多醇之全部單 體組合之重量計2至50重量〇/〇、諸如2〇至3〇重量％之範圍内。 在特定實施例中，存在於本發明之塗料組合物中之丙烯 酸多醇亦由大體上或在一些情況下完全不含羥基及羧酸基 團之烯系不飽和可聚合物質來製備。適用於製備在本發明 之塗料組合物中利用之丙烯酸多酵之該等物質之實例為乙 烯基單體，諸如在酯化基團中具有丨至6個碳原子之丙烯酸 烷基酯、丙烯酸環烷基酯或丙烯酸芳基酯及甲基丙烯酸烷 基醋、甲基丙烯酸環烷基酯或甲基丙烯酸芳基酯。特定實 例包括甲基丙烯酸甲酯及曱基丙烯酸正丁酯。其他適合物 質包括甲基丙烯酸月桂酯、曱基丙烯酸2_乙基己基酯、甲 基丙烯酸異冰片基酯及甲基丙烯酸環己基酯。通常包括之 务族乙稀基單體為苯乙烯。可使用之其他物質為諸如單稀 烴及一烯烴、有機酸及無機酸之不飽和酯、不飽和酸之酿 胺及酯、腈’及不飽和酸之烯系不飽和物質。該等單體之 實例不限制地包括1，3-丁二烯、丙烯醯胺、丙稀腈、α_甲基 苯乙烯、α-甲基氣苯乙烯、丁酸乙烯酯、乙酸乙稀醋、稀 丙基氣、二乙烯基苯、分解烏頭酸二烯丙酯、三聚氰酸三 烯丙酯及其混合物》在特定實施例中，用於製備丙稀酸多 醇之不含羥基及羧酸基團之烯系不飽和可聚合物質之量在 114620.doc •13- 1338023 以用於製備丙烯酸多醇之全部單體組合之重量計40至98重 量％、諸如60至80重量％之範圍内。 在特定實施例中’存在於本發明之塗料組合物中之丙稀 酸多醇亦係由包含羧酸基團之烯系不飽和可聚合物質來製 備。實質上可使用（例如）丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸，及 諸如順丁烯二酸之不飽和二羧酸之半酯之任何不飽和酸官 能單體。在特定實施例中，用於製備丙烯酸多醇之包含鼓 酸基圏之烯系不飽和可聚合物質之量在以用於製備丙烯酸 多醇之全部單體組合之重量計0.5至1〇重量％、諸如2至4重 量％之範圍内。 在特定實施例中，上述丙烯酸多醇可自不飽和可聚合物 質之組合來合成，其包含（a)2至50重量％，諸如2〇至30重量 /〇之含經基之稀系不飽和可聚合物質；（b)40至98重量0/〇， 諸如60至80重量〇/〇之不含羥基及羧酸基團之烯系不飽和可 聚合物質；及（c)〇.5至1〇重量％，諸如2至4重量％之包含羧 酸基團之烯系不飽和可聚合物質。 在特定實施例中’丙烯酸多醇具有藉由熟知之電位技術 測定之每公克之聚合物2至50、諸如20至30，或在一些情況 下，5至25 0 mg KOH之範圍之羥基數目。在特定實施例中， 丙烯酸多醇含有每公克之聚合物固體〇 〇7〇至1 4〇〇毫當量 酸’諸如每公克之聚合物固體〇 250至〇 55〇毫當量酸。 如先前所指示’在本發明之塗料組合物之特定實施例 中’丙稀酸多醇為相對低分子量’意即，其具有不大於 5,000’諸如500至4〇〇〇’或在一些情況下1〇〇〇至3〇〇〇之數 114620.doc •14- 句刀子量’②分子量係使用聚苯乙稀作為標準藉由凝膠渗 透層析法（GPC)測定。在特定實施例中，該等丙烯酸多醇亦 有1至7、諸如1至5，或在一些情況下〖至4之多分散性指 數如本文令所使用，術語"多分散性指數"係指如使用聚 苯乙烯標準藉由凝膠滲透層析法測定之由聚合物之數均分 子量（Μη)所除之重均分子量（Mw)。 在特定實施例中，形成包含丙烯酸多醇之水性分散液。 製造此水性分散液之適合方法係在本文中之實例中提出。 在特定實施例中’包含丙烯酸多醇之水性分散液係藉由首 先在有機溶劑中製備丙烯酸聚合物且隨後在分散於水中之 刖，以諸如胺之鹼性物質中和丙烯酸多醇上之酸基來製 備。可用於此目的之適合胺包括（但不限於）在烷醇、烷基及 芳基鏈中含有2至18個碳原子之二烷醇胺、三烷醇胺、烷基 烷醇胺及芳基烷醇胺。特定實例包括Ν·乙基乙醇胺、N-曱 基乙醇胺、二乙醇胺 '三乙醇胺、Ν-笨基乙醇胺及二異丙 醇胺。諸如三烷基胺、二胺及混合烷基_芳基胺之不含羥基 之胺亦為適合的且亦可使用其中取代基並非羥基之經取代 之胺。該等胺之特定實例為三乙胺、甲基乙基胺、2曱基 丙基胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二椰油胺、二苯胺、 Ν-甲基苯胺、二異丙胺、甲基笨胺及二環己胺。同樣，可 使用諸如嗎啉、哌啶、Ν-甲基哌嗪及Ν-羥基乙基哌嗪之具 有環結構之胺》氨亦可使用且為本申請案之目的經考慮作 為胺。 ^ 在特定實施例中，水性分散液之連續相僅包含水。然而， 114620.doc 1338023 在一些實施例中，有機溶劑亦可存在於水性分散液中（作為 分散相之部分），以（例如）輔助降低待分散之聚合物之黏 度例如’在特定實施例中，水性分散液包含高達2〇重量 %，諸如高達5重量％，或在一些情況下高達2重量％之有機 溶劑，其中重量百分比係以水性分散液之總重量計。可併 入水丨生为散液之有機成份中之適合溶劑之實例為二曱笨、 諸如曱基戊基酮、曱基異戊基酮及/或甲基異丁基酮之鲖， 及/或諸如乙酸正丁酯、乙酸第三丁酯及/或乙酸丁基卡必醇 酯之乙酸酯。 如先前所指示’本發明之塗料組合物包含包含水性分散 液之第一成份，該水性分散液包含前述聚碳酸酯-聚胺基甲 酸醋聚合物及前述丙稀酸多醇。本文中實例描述製備此分 散液之適合方法。在特定實施例中，水性分散液係藉由將 可按照上述製備之包含丙稀酸多醇之水性分散液與可包含 一或多種市售前述產品之包含聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚 合物之水性分散液混合來製備。在本發明之特定實施例 中’存在於第一成份中之聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯之量在以 第一成份之樹脂固體計5至50重量％、諸如15至30重量％之 範圍内。在本發明之特定實施例中，存在於第一成份中之 丙烯酸多醇之量在以第一成份之樹脂固體計3〇至95重量 %、諸如60至80重量％之範圍内。 如先刖所指示’本發明之多成份塗料組合物亦包含第二 成份’其包含具有可與丙稀酸多醇及/或聚碳酸酯-聚胺基甲 酸酯聚合物之官能基起反應之官能基之物質。此物質在本 114620.doc • 16- 1338023 文中可被稱作"固化劑"或"交聯劑"。 適合固化劑之非限制性實例包括（例如）經調適為水溶性 或水分散性之聚異氰酸酯。該等物質為市售的且包括（例如） 以二異氰酸六亞甲酯為基之脂族聚異氰酸酯樹脂 Desmodur® XP 2410，及水分散性脂族聚異氰酸酯樹脂 Bayhydrol® VP LS 23 19、以二異氰酸六亞曱酯為基之水分 散性聚異氰酸酯樹脂Bayhydur® 302、以異佛爾酮二異氰酸 画曰為基之水分散性聚異氰酸§旨Bayhydur® VP LS 2150，及 以二異氰酸六亞甲酯為基之不含溶劑之水分散性聚異氰酸 酯Bayhydur® XP 7165，其中所有均為商業獲自Bayer
MaterialScience AG。Rhodocoat® WT 1000、WT 2092、WT 2102、XWT 2104亦為適合的，其中所有均為商業獲自 Rhodia Corporation之以脂族聚異氰酸酯為基之水分散性聚 異氰酸酯樹脂。 在特定實施例中，具有可與丙烯酸多醇及/或聚碳酸酯_ 聚胺基甲酸酯聚合物之官能基起反應之官能基之物質係以 組合物中之樹脂固體之總重量計15至4〇重量％、諸如至 3 〇重量之置存在於塗料組合物中。 本發明之塗料組合物可含有除上述成份之外之多種其他 佐劑物質。若需要，其他樹脂狀物f可與前述樹脂聯合使 用。本發明之塗料組合物之特定實施例包括諸如已知陰離 子、陽離子或㈣子性界面活性劑或分散劑之任一者之表 面活性劑。 本發明之塗料組合物可進—步包括無機及/或無機-有機 114620.doc 17 1338023 ；，幻如矽石、包括經處理氧化鋁（例如被稱作α氧化 鋁之經矽石處理之氧化鋁)之氧化鋁、碳化矽、鑽石塵、立 方氮化删及碳化侧。 在特定實施例中，該等顆粒包含在併人塗料組合物之前 具有1至10微米、或！至5微米之範圍之平均顆粒尺寸之無機 顆粒。在其他實施财，㈣無制粒包含在併入成膜組 合物之前具有1至5微米之範圍之平均顆粒尺寸之氧化鋁。 在特定實施例中，該等無機顆粒在併入組合物中之前可 具有1至小於1000奈米、諸如1至100奈米，或在一些情況下 5至50奈米，或在其他情況下5至25奈米之範圍之平均顆粒 尺寸。在本發明之特定實施例中，該等物質可構成以塗料 組合物之總重量計高達30重量％，諸如〇 〇5至5重量％，或 在些情況下0.1至1重量％，或在其他情況下01至〇 5重量 % 〇 塗料組合物亦可含有加速（例如）固化劑與丙烯酸多醇及/ 或聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物之間之固化反應之催化 劑。適合催化劑之實例包括諸如二丁基錫二月桂酸酯、氧 化一丁基錫及二丁基錫二乙酸酯之有機錫化合物。在使用 時’催化劑通常係以存在於塗料組合物中之樹脂固體之總 重量汁0.1至5.0重量或在一些情況下〇 5至15重量％之範 圍之量存在。 例如增塑劑、界面活性劑、搖變減黏劑、抗氣劑、流動 控制劑 '抗氧化劑、UV光吸收劑及此項技術中習知之類似 添加劑之其他添加劑成份可包括於本發明之組合物中。在 114620.doc -18- 1338023 使用時，該等成份通常係以樹脂固體之總重量計高達約4〇 重量％之量存在。 在特定實施例中，本發明之塗料纽合物亦可經調配為包 括一或多種顏料或填料以提供顏色及/或光學效應，或不透 明度。該等有色塗料組合物可（例如）作為彩色且透明系統中 之底塗劑塗料或作為有色塗底膜組合物，或作為單塗層面 塗料，適用於以下討論之多成份複合塗料中。 本發明之塗料組合物之固體含量通常在以塗料組合物之 總重量計20至75重量％，或30至65重量％，或4〇至55重量0/〇 之範圍内。 製造本發明之塗料組合物之適合方法係在實例中提出。 在將塗料組合物塗覆至基板上之前，將第一成份與第二成 份混合在一起。在特定實施例中，本發明之塗料組合物具 有高達8小時，諸如高達4小時之適用期。如本文中所使用， 術語"適用期"係指塗料組合物保持足夠可流動性以使得可 塗覆之時間長度。 本發明之塗料組合物可塗覆至包括木、金屬、玻璃、紙、 砌築表面、發泡體及包括彈性體基板之塑膠，以及其他之 多種基板上。在一些情況下，本發明之塗料組合物尤其適 於塗覆至塑膠基板。如本文中所使用，術語"塑膠基板”意 欲包括諸如（例如）丙烯腈丁二烯苯乙烯（"ABS")、聚碳酸 Sg、熱塑性彈性體、聚胺基甲酸酯及熱塑性聚胺基甲酸酯 以及其他之用於藉以形成部件之注射或反應成型、薄片成 型或其他類似方法中之熱塑性或熱固性合成材料。因此， 114620.doc •19· 1338023 本發明亦係針對至少部分經自本發明之塗料組合物沈積之 塗料塗覆之基板。可藉由包括刷塗、浸潰、流動塗佈、喷 塗及其類似方法之習知方法塗覆組合物。可使用用於空氣 喷塗之常用噴塗技術及設備以及手動或自動方法。 本發月之塗料組合物塗覆至基板之後，使組合物聚結以 在基板上形成大體上連續之膜H膜厚度應為〇〇ι至 2〇 mn(約 〇·25 至 508 微米）、諸如 〇‘〇1 至 5 mU(0.25 至 127 微 米）’或在一些情況下厚度為(^至〗mn(2 54至5〇8微米）。 膜係藉由加熱或藉由空氣乾燥期驅動諸如水及/或揮發性 有機化合物（若存在）離開膜而形成於基板之表面上^在一些 情況下，加熱僅歷經一段足以確保任何隨後塗覆之塗料可 塗覆至膜上而不溶解組合物的較短時間。適合乾燥條件將 視特定組合物及基板而定，但通常，在約68卞至25〇卞（2〇它 至12Γ〇之溫度下約丨至5分鐘之乾燥時間係足夠的。可塗 覆多於一層之塗料組合物之塗層以得到最佳外觀。在塗層 之間，先前塗覆之塗層可經閃蒸，㈣，暴露於周圍條件 中約1至20分鐘。 本發明之塗料組合物可用作單一塗料、透明面塗料、兩 層系統中之塗底膜、包括透明面塗料組合物、著色劑層及 塗底膜組合物之多層系統之Ό層，或作為底塗劑層。 在特定實施例中，本發明之塗料組合物可用作諸如包括 至少一個有色或彩色塗底膜及至少一個透明面塗料之”彩 色且透明之塗料系統之多成份複合塗料之部分。因此，本 發明亦係針對多成份複合塗料，其中至少一塗料層係自包 114620.doc -20- 含本發明之塗料組合物之組合物沈積。在特定實施例中， 此多成份複合塗料之所有層係自包含本發明之塗料組合物 之組合物沈積。 例如’在特定實施例中，自其沈積有色塗底膜之塗料組 合物可包括本發明之塗料組合物。在該等實施例中，彩色 且透明系統中之透明面塗料之塗料組合物可包含塗料應用 中有用之任何組合物’諸如通常用於汽車OEM應用、汽車 表面整修應用、工業塗料應用、建築塗料應用、電塗裝應 用、粉末塗料應用、卷材塗料應用，及航空塗料應用，以 及其他之彼等應用。透明面塗料之塗料組合物通常包含樹 脂狀黏合劑。尤其有用之樹脂狀黏合劑包括（例如）丙烯酸聚 合物、包括酸醇之聚酯，及聚胺基曱酸酯，以及其他。 如先前所指示，本發明之塗料組合物之特定實施例可提 供展示與塑膠基板之有利黏著力之塗料。因此，自先前描 述應為顯而易見的’本發明亦係針對包含聚碳酸酯-聚胺基 甲酸醋聚合物之水性分散液之多成份水基性塗料組合物， 其中當組合物係沈積於塑膠基板之至少一部分上且固化 時’組合物產生至少與當在相同條件下塗覆時黏附於相同 基板之習知多成份溶劑基性含有聚胺基甲酸酯之塗料組合 物同樣良好地黏附於基板上之塗層。如本文中所使用，當 陳述塗料"與另一塗料至少同樣良好地黏附於基板上，，時， 其意謂塗料展示如本文中實例令所述量測之黏著特性等於 或優於由與其相比之塗料展示之黏著特性。如本文中所使 用，術語"習知多成份溶劑基性含聚胺基甲酸酯之塗料組合 114620.doc 1338023 物係指中等含固量（30_45重量％之含固量）之溶劑基性、兩 種成份之胺基甲酸酯單塗層’諸如商業獲自PPG Industries，
Inc” Pittsburgh，Pennsylvania 之 SPECTRACRON® SPU 5000 XPM系列塗料。如本文中所使用，當陳述塗料係在與 另一塗料"相同條件下，，經塗覆時，其意謂塗料組合物為⑴ 以與其相比較之組合物相同或相似之膜厚度沈積於基板 上’且（ii)在與其相比較之組合物相同或相似之諸如固化溫 度、濕度及時間之固化條件下固化。 以下實例係說明本發明，然而，不應將其理解為詳細地 限制本發明。除非另外說明，否則以下實例以及遍及專利 說明書中之所有份數及百分比係以重量計。 實例 實例1:製備丙烯睃多醇分散液 在一裝配有一回流冷凝器、一不銹鋼攪拌器及一 N2入口 之12 L之玻璃反應容器中’引入360 g之芳族100及180 g之 Dowanol PM且將其加熱至回流。在一第二容器中製備1416 g之甲基丙烯酸甲酯、661 g之苯乙烯、73 g之α-甲基苯乙稀 二聚體、165 g之甲基丙稀酸丁酯、518 g之丙稀酸丁酯及840 g之甲基丙烯酸羥基乙酯之第一單體混合物。在一第三容器 中製備 25 1 g Lupersol 270於 90 g Dowanol PnB 中之引發劑 溶液。以恆定速率將引發劑溶液抽吸入反應容器歷經3小時 及3 5分鐘。開始添加引發劑溶液五分鐘後，以恒定速率將 第一單體混合物抽吸入反應器中歷經2個小時。在一第四容 器中製備242 g之甲基丙烯酸甲酯、189 g之笨乙烯、340 g 114620.doc -22- 1338023 之甲基丙烯s文羥基乙酯及113 g之丙烯酸之第二單體混合 物。當第一單體溶液添加完成後，以恆定速率將第二單體 混合物抽吸入反應容器中歷經1個小時。在第二單體進料及 引發劑溶液完全添加之後，將反應在回流下保持3〇分鐘。 此保持時期之後，將反應冷卻至loot：。在100°c下，將136 g之一曱基乙醇胺、68 g之三乙醇胺及614公克之去離子水 之胺溶液自加料漏斗逐滴添加至反應容器中歷經20分鐘。 在胺溶液完全添加且混合15分鐘後，在高速攪拌下添加 4905 g之去離子水。將反應冷卻至4〇。〇且使其在此溫度下混 合隔仪。將樹脂分散液經由一 25微米之過濾器過濾。所得 丙烯酸分散液具有8·5之pH值、42 4%之固體含量、165〇埃 之平均顆粒尺寸及1 0 0厘泊之黏度。 實例2 :製備塗料組合物 使用表1中顯示之組份及量（以公克計）製備樣品丨及2。該 4樣。〇係製備如下。將第一成份組份—起稱重且在〜$⑽ rpms下處理〜5分鐘。將第二成份成份一起稱重且在〜5 〇〇 rpms下處理〜5分鐘。在塗覆前在搜拌下立即將兩種預混物 摻合在一起歷時2分鐘。 表1 m — 樣品1 樣品2 第一成份 色彩糊狀物1 112.37 150.20 自實例1之產物 116.99 134.21 Bayhydrol VP LS 2952 37.50 0.00 去離子水 24.83 20.98 ΒΫΚ-3335 0.07 0.08 Dowanol PNBJ 0.00 3.71 114620.doc •23- 1338023 物質 樣品1 樣品2 第二成份 Bayhyrol VPLS2319 12.77 15.02 Desmodur XP2410 12.77 15.02 乙酸丁基卡必醇醋4 10.90 12.82 以來自 Silberline Manufacturing Company 之市售銘片 Sparkle Silver 3500為基之色彩糊狀物。使用之糊狀物之量為使得成品塗 料之總顏料重量與黏合劑重量之比率為〇17:1.〇〇。 j由B YK Chemie供應之經聚醚改質之聚矽氧烷消泡劑。 3由Dow Chemical Company供應之正丁氧基丙醇。 4由Dow Chemical Company供應之二甘醇$基醚^酸酯。 實例3 :測試基板
將自實例2之樣品1及2及溶劑基性塗料塗覆至多種塑膠 基板上。溶劑基性塗料為商業獲自ppG Industries，1〇(：之 SPECTRACRON® XPM 60360S。使用商業獲自 itw industHai Finishing之習知Binks型號61喷搶塗覆塗料。將塗料塗覆為 〜20微米之膜厚度且使經塗之面扳在周圍溫度下脫水⑺分 鐘。隨後將該等面板在6〇°C下洪培3〇分鐘。隨後使面板在 周圍條件下調節7天。隨後測試面板，其結果顯示於表2中。
表2
物質 樣品1 樣品2 溶劑基性 硬度1 148 105 143 抗性 4 4 4 黏著^至： PC4 5B ^ _ 0B 0B ABS5 5B ^ 0B 4B PC/ABS6 一 5B 0B 5B PVC7 5B _ 〇B 5B 後濕度黏著8至： PC4 5B _ 〇B 0B ABS5 5B ] 0B 3B PC/ABS6 5B _ 〇B 5B _ PVC7 5B^ _ 〇B 5B 114620.doc -24· 1根據ASTM D4366使用一Konig Pendulum硬度測試儀量測硬度。 2根據ASTM D4752量測抗MEK性。 3根據ASTMD3359量測黏著力。 4商業獲自 GE Advanced Materials之LEXAN EXL 1414聚碳酸酯 樹脂。 5商業獲自 Dow Chemical Company之Dow Magnum 344丙缔腈-丁 二烯-苯乙烯樹脂。 6商業獲自 GE Advanced Materials之CYCOLOY IP 1000聚碳酸画旨/ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金。 3 7來自PolyOne Corporation之MP101麵DK2234聚乙稀基氣樹脂。 8根據ASTM D3359在黏著力測試之前已在98%之濕度及 調節4天之面板上量測後濕度黏著力。 如表2中可見，包含本發明之塗料組合物之樣品1在勒著 力、硬度及抗濕性方面與溶劑基性塗料表現至少相似。 熟習此項技術者應容易地理解可對本發明進行修改而不 悖離先前描述中揭示之概念。該等修改應理解為包括於以 下申請專利範圍中，除非該等申請專利範圍由其語言另夕卜 明確說明β因此，在本文中詳細描述之實施例僅為說明性 的且並非限制經賦予所附申請專利範圍及任何及所有其等 效物之完全寬度之本發明之範疇。 114620.doc 25-

Claims (1)

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第095134069號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年6月） ·' 十、申請專利範圍： “ 1. 一種多成份水基性塗料組合物，其包含： (a) 包含水性分散液之第一成份，其包含： (i)聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物，及 (Π)具有500至4000之數均分子量之丙烯酸多醇；及 (b) 第二成份，其包含具有可與該丙烯酸多醇及/或該聚 碳酸酯·聚胺基曱酸酯聚合物之官能基起反應之官能基之 . 物質。 .· 2.如請求項1之塗料組合物，其中該組合物為低VOC組合 物。 3 ·如請求項1之塗料組合物’其中該聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯 ^ 聚合物包含脂族聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物。 4·如請求項1之塗料組合物’其中該聚碳酸酯-聚胺基曱酸酯 聚合物係由含羥基官能碳酸酯之物質與聚異氰酸酯之反 應來製備，其中該含羥基官能碳酸酯之物質包含碳酸或 其衍生物與二醇之反應產物。 鲁5.如請求項4之塗料組合物，其中該二醇包含己院_丨，6_二 醇。 6. 如請求項1之塗料組合物’其中該第一成份包含具有55〇〇 Pd之拉伸強度及400%之斷裂伸長率之脂族聚碳酸酯-聚 胺基曱酸酯聚合物之水性分散液。 7. 如請求項1之塗料組合物，其中該丙烯酸多醇係由不飽和 可聚合物質之組合來製備，該組合包含： U)2至50重量％之含經基之烯系不飽和可聚合物質； 114620-990603.doc 1338023 (b) 40至98重量％之大體上不含羥基及羧酸基團之烯系 不飽和可聚合物質；及 (c) 0.5至1〇重量％之包含羧酸基團之烯系不飽和可聚 合物質。 8. 如請求項1之塗料組合物，其中該丙烯酸多醇具有每公克 之聚合物2至50 mg KOH之經基數目。 9. 如請求項1之塗料組合物，其中該丙烯酸多醇具有1，〇〇〇 至3,000之數均分子量。 1 0.如請求項1之塗料組合物，其中該丙烯酸多醇具有1至5之 多分散性指數。 11. 如請求項1之塗料組合物，其中該第一成份包含5至3 0重 量％之該聚碳酸酯-聚胺基曱酸酯聚合物及30至90重量％ 之該丙烯酸多醇，其中該童·量百分〖匕·係以在該第一成份 中樹脂固體之重量計。 12. 如請求項1之塗料組合物，其中該具有可與該丙烯酸多醇 及/或該聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物之該等官能基起 反應之官能基之物質包含可溶於水或分散於水中之聚異 氰酸醋。 13. 如請求項1之塗料組合物，其中該具有可與該丙烯酸多醇 及/或該聚碳酸酯-聚胺基甲酸酯聚合物之該等官能基起 反應之官能基之物質係以該組合物中之樹脂固體之總重 量計1 5至4 0重量％之量存在於該塗料組合物中。 14. 如請求項1之塗料組合物’其中該水性分散液進一步包含 有機溶劑。 114620-990603.doc 出8023 15·如請求項14之蜜料組合物，其中該有機溶劑包含乙酸丁 基卡必醇酯。 1 6·—種基板，其係至少部分經如請求項丨之塗料組合物塗 覆。 17. 18. 19. 如請求項16之基板，其中該基板包含一塑膠基板。 如印求項1 7之基板，其中該塑膠基板包含一選自丙烯腈 丁 一烯笨乙烯及/或聚碳酸酯之物質。
—種至少部分經多成份複合塗層所塗覆之基板，此塗層 為包含至少一層自如請求項1之塗料組合物沈積之塗料 層。 20.如請求項丨之塗料組合物，其中當該組合物係沈積於一塑 膠基板之至少一部分上且固化時’該组合物產生之塗層 若與習知含有聚胺基曱酸酯之多成份溶劑基性塗料組合 物在相同條件下塗覆於該相同基板時所產生之塗層相比 較 了至少同樣良好地黏附於該基板上。
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