含水樹脂組合物的製作方法
2023-06-04 06:37:41 1
專利名稱：含水樹脂組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及含水樹脂組合物，該含水樹脂組合物包含新型偶合溶劑並適用於建築或工業塗料組合物，例如油漆和保護性塗料配方。
眾所周知，需要在水性樹脂塗料組合物中加入合適的偶合溶劑，使其在用於基材時獲得滿意的成膜和其它性能。用於塗料組合物的樹脂通常不溶於水中。偶合溶劑增加了樹脂與水之間的互溶性，因而提高塗料組合物的均一性並改善其用作保護塗料時的性能。通常，必須加入足夠的偶合溶劑使任意水/樹脂比例時維持單一相態的樹脂/水混合物。因為用作偶合溶劑的化合物相對昂貴並且考慮到降低塗料組合物中揮發性有機溶劑的用量的需要，需要找到具有高偶合能力或偶合效率的溶劑，用最少量的溶劑獲得滿意的結果。偶合能力/效率可以用「偶合數」量化，該數表示確保任意水/樹脂比例下呈單一相態體系所需的最小溶劑摩爾百分數。
二醇醚已被認為是有效的偶合溶劑。在Proceedings of theESD/ASM，Advanced Coatings Technology Conference(1991年6月10-12日，Dearborn，密西根)上一篇題為「Fundamentals of GlycolEthers in Coupling Solvents」，D.K.Pollock和R.J.LaTulip，TheDow Chemical Company的文章中，從環氧乙烷和環氧丙烷製備的帶有1到4個碳原子的烷基的二醇醚的偶合效率在各種烴/水混合物中評估。發現乙二醇醚，特別是乙二醇丁醚，在低級烴，例如環己烷或癸烷與水的混合物中用作偶合溶劑時有滿意的效果。然而，發現所有所測試的基於環氧乙烷的乙二醇醚，包括乙二醇丁醚，都過於親水，以至在水與高級烴，例如十六烷的混合物中用作偶合溶劑時不能發揮滿意效果。
USP 5,753,738中描述了某些烷氧基乙氧基乙醇化合物，可用作偶合溶劑。這些二甘醇醚的偶合效率在庚烷與水的混合物和含水樹脂體系中測試，並與商業可得的偶合溶劑，例如乙二醇丁醚，乙二醇己醚和二甘醇丁醚比較。該專利表1-5的數據指出在所測的商業可得的偶合溶劑中，乙二醇丁醚具有最好的偶合效率，隨後是二甘醇丁醚，乙二醇己醚的效率最低。
含有至少90重量％的乙二醇正戊醚的乙二醇戊醚偶合溶劑組分可通過本領域已知的方法和技術製備。這種產品可以方便地通過含有至少90重量％的正戊醇的戊醇與環氧乙烷在鹼性或酸性催化劑存在下反應製備。含有至少90重量％的正戊醇的戊醇可以直接利用美國專利3,527,809；4,283,562；4,593,011；4,762,817；4,769,498；5,113,022；5,180,854和5,364,950中公開的氧合技術(oxotechnology)或通過已知技術對含有大於10％異構體的戊醇產品進行適當的精製製備。本發明使用的乙二醇正戊醚產品包含少量，即10％或更少的乙二醇2-甲基丁醚異構體，但基本不含包括高毒性種類，例如乙二醇3-甲基丁醚在內的異構體。
本發明的水性樹脂組合物中存在的乙二醇正戊醚的量依所存在的樹脂的種類和用量而定，最佳量易於由本領域熟練配方技師確定。典型地，乙二醇正戊醚組分的用量在約0.2到約50重量％之間(基於水性樹脂組合物總重量)。
本發明水性樹脂組合物除乙二醇正戊醚以外可以包含其它有機溶劑。可用作乙二醇正戊醚的共溶劑的合適化合物已被熟知，並可從醇、二醇、二醇醚、二醇醚酯、酮、酯、脂族和芳香族烴、滷代烴、腈、醯胺和碳酸酯中選擇。這些化合物的非限定性例子包括乙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二甘醇乙醚、二甘醇丁醚、丙二醇叔丁醚及其混合物。
適用於本發明組合物中的樹脂為憎水性，並可以是本領域已知的任何一種適用於油漆和保護性塗料的樹脂。這些樹脂的例子包括，但不局限於醇酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚氨酯、丙烯酸樹脂、乙烯基樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、醋酸乙烯酯樹脂及其混合物。典型地，本發明含水樹脂組合物中樹脂的用量範圍為大約10到大約75重量％(基於組合物的總重量)。乙二醇正戊醚偶合溶劑特別適用於醇酸樹脂。
當用於油漆和保護性塗料時，本發明的水性樹脂組合物可以包含任何熟知的和常規的添加劑，例如流動控制劑、附著力促進劑、潤溼劑、交聯劑、表面活性劑、增塑劑、乾燥抑制劑、生物殺傷劑、防泡劑、流變改性劑、顏料、填料等。這些添加劑的選擇與使用可依據熟練配方技師的能力而定。
本發明的水性樹脂組合物中水的用量取決於所存在的樹脂的種類與用量，以及該組合物的用途。典型地，組合物中水的用量範圍為大約5到大約75重量％(基於組合物的總重量)。水的合適用量的選擇以及組合各種組分製備本發明樹脂組合物的方式在熟練配方技師的能力範圍內。
為測定所測試的二醇醚的偶合數，從通過在25℃時對在恆溫浴中平衡至少24小時的相進行組成分析得到的相組成測量製成水-EGHE-十六烷和水-EGPE-十六烷的三元相圖。水組成通過Karl Fisher滴定測定；二醇醚和十六烷組成通過氣相色譜測定。通過連接三元相圖中的數據點，繪成三元體系的相邊界。特定二醇醚的偶合數，為確保任意水/十六烷比例下呈單一相態體系所需的最小二醇醚摩爾百分數，從相關三元相圖的相邊界曲線測定。
從十六烷三元相圖中得到的EGHE和EGPE的偶合數如表1所示，並且與前面所述題目為「Fundamentals of Glycol Ethers in CouplingSolvents」(記為「Dow文章」)的文章中公開的EGBE的偶合數相比較。
表1
*發明當高級烴，例如十六烷存在於含水混合物中時，可以預料含有較長烷基鏈的二醇醚比含有較短烷基鏈的二醇醚有較小的偶合數。事實上，這如表1中乙二醇丁醚和乙二醇己醚的偶合數所示的確如此。然而，表1所示本發明的乙二醇正戊醚化合物的偶合數與其它醚相比驚人地低。Dow文章和表1的數據表明乙二醇戊醚在十六烷混合物中的偶合數至少為50或更高。本發明的乙二醇戊醚的偶合數比預期的二醇戊醚的偶合數低至少20％。
權利要求
1.一種可用於油漆和保護性塗料的含水組合物，包括(a)樹脂，(b)包含含有至少大約90重量％的乙二醇正戊醚的乙二醇戊醚的偶合溶劑，和(c)水
2.權利要求1中所述組合物，其中所述樹脂選自醇酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚氨酯、丙烯酸樹脂、乙烯基樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、醋酸乙烯酯樹脂及其混合物。
3.權利要求2中所述組合物，其中樹脂是醇酸樹脂。
4.權利要求1中所述組合物，其中所述乙二醇戊醚含有至少大約95重量％的乙二醇正戊醚。
5.權利要求1中所述組合物，其中樹脂的含量為大約10到大約75重量％，基於組合物的總重量。
6.權利要求5中所述組合物，其中乙二醇戊醚的含量為大約0.2到大約50重量％。
7.一種建築或工業塗料組合物，包含權利要求1中所述含水樹脂組合物。
8.一種通過向其中加入有效量的權利要求1中所述含水樹脂組合物來改善建築塗料組合物的成膜性能的方法。
全文摘要
適用於建築或工業塗料的新型水性樹脂組合物,包含:(a)樹脂,(b)包含含有至少大約90重量%的乙二醇正戊醚的乙二醇戊醚的偶合溶劑,和(c)水。
文檔編號C09D5/02GK1339053SQ00803499
公開日2002年3月6日 申請日期2000年1月5日 優先權日1999年1月6日
發明者S·P·克裡斯坦森, B·T·基恩 申請人:聯合碳化物化學和塑料技術公司