具有螯合劑官能團的塗料組合物的製作方法

2023-04-24 00:44:01

具有螯合劑官能團的塗料組合物的製作方法
【專利摘要】本發明提供了地坪塗料組合物，其包含(A)水性溶劑；和(B)螯合聚合物，所述螯合聚合物包含源自於一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽、一種或多種其他可聚合單體、一種或多種烯鍵式不飽和單體和任選的一種或多種交聯單體的單元。例如，所述氨基羧酸化合物或它們的鹽可以是亞氨基二乙酸(IDA)、亞氨基二琥珀酸(IDS)、乙二胺三乙酸(ED3A)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)或它們的鹽的一種或多種。合適的可聚合單體可以是甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、烯丙基縮水甘油醚(AGE)、乙烯基苄基氯(VBC)、烯丙基溴和它們的衍生物的一種或多種。
【專利說明】具有螯合劑官能團的塗料組合物

【技術領域】
[0001]本發明涉及用作地坪塗料(floor coating)的組合物,其具有良好的耐劃和耐磨性，以及容易去除性，並且其包含水性溶劑和螯合聚合物，所述螯合聚合物包含源自於一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽、和一種或多種其他單體的單元。

【背景技術】
[0002]地坪塗料組合物(例如光亮劑)應用於地坪基材，例如乙烯樹脂、地磚或木材，以保持乾淨和清潔的外觀。它們通常計劃是犧牲型塗層，其形成膜，通過犧牲性地接受和抵抗在地坪基材的正常使用期間遇到的痕跡、汙物、磨損、擦傷和劃痕來保護所述底下的地坪基材。在它的使用壽命期間，所述保護膜必須經得起嚴格的維護程序，例如水性洗滌劑刷洗和磨料機械磨蝕，以在可能的情況下除去隨時間蓄積的汙物、磨損和劃痕。當所述防護膜的使用或美觀壽命期滿時，它從所述基材上除去並用新的塗料組合物代替。因此，容易去除性正如塗層抵抗痕跡、汙物、劃痕和洗滌劑的能力一樣重要。
[0003]過去的技術使用過渡金屬交聯，例如用鋅，來取得耐洗滌劑性和可去除性之間的平衡，同時保持所述塗料組合物的耐久性。近年來，對於環境安全的高度關注使得在地坪光亮劑組合物中利用鋅交聯技術較不可接受。鋅對溪流、河流和湖泊中的水生生物可以是毒性的。市政汙水管設施對於廢水中進入他們設施的鋅水平具有閾值限制。雖然地坪塗料(finish)行業對鋅的總輸入量的貢獻可能比較小，但它仍然是市政排汙當局的焦點。許多美國城市和學區，以及美國綠色建築委員會(United States Green Building Council),已經開始在他們的監管清潔產品和勞務合同中要求使用無鋅塗料。迄今為止開發的無鋅地板光亮劑組合物因未提供對抵抗磨損、汙物和劃痕的充分抗性，或因不能提供對用於修復所述塗層的洗滌劑和機械摩擦的可接受的耐受性，往往達不到期望的性能特性。例如，參見美國專利申請公布N0.2007/0254108，它公開了利用鈣代替鋅的地坪塗料組合物，但是未能符合行業要求。還有，參見美國專利N0.6，586，516，它公開了包含乙醯乙酸酯功能聚合物和二價金屬離子的水性塗料組合物，所述二價金屬離子可以是鋅，但是優選是鹼土金屬離子，例如鈣、鎂或其混合物。美國專利N0.6，586，516的組合物提供了對多種基材具有磨損痕跡抗性、抗擦傷性和抗衝擊性的表面塗料。最終使用的用戶會強烈偏好這樣的無鋅地坪光亮劑，它提供現行的含鋅現有技術地坪塗料期望達到的性能，包括對磨損、擦傷、印痕、沾汙等的抗性並且還提供有利的可去除性質。
[0004]當利用鋅以外的多價金屬例如鈣或鎂來實現地坪塗料組合物中的交聯時遇到的問題是，必須使用較高水平的這類其他金屬，而同時塗料穩定性變得難以保持。還希望摻入利用傳統的絡合單體(例如非環酸、甲基丙烯酸、衣康酸)通常不能實行的其他金屬例如招、錯和欽。
[0005]也已經嘗試其他解決方案。例如，美國專利N0.5，574，090描述了在水性塗料體系中金屬交聯的替代方案，其中塗料組合物包含可溶脹聚合物與含有將與溶脹劑相互作用的官能團的聚合物的組合，以促進塗料在它使用壽命結束時的剝離和去除。本專利還教導了酸-官能聚合物可以與胺溶脹劑一起使用和胺官能聚合物可以與酸溶脹劑一起使用。美國專利N0.5，574，090教導了最優選的是包含羧酸官能團的聚合物(作為所述可溶脹聚合物)與胺(例如氨)和低級烷基或低級烷醇胺的組合。
[0006]美國專利N0.5，426，142教導了成膜聚合物，其包含乙醯乙酸酯官能團並且還與氨基官能矽烷反應，以產生自交聯的、環境固化的成膜聚合物，所述聚合物適合於各種用途，包括用於木材、玻璃和混凝土的塗料和密封劑。
[0007]近年來，已經認識到具有螯合官能團的丙烯酸聚合物可用於在各種應用中結合金屬離子。例如，美國專利N0.3，331，773教導了具有螯合官能團的水溶性聚合物的製備，所述聚合物可用作抑制鈣和鎂結垢形成的水處理劑。這些聚合物通過將水溶性螯合單體接枝到具有脂族聚合主鏈的水溶性聚合物上而形成。二亞乙基三胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、和其他多亞烷基多胺多乙酸在美國專利N0.3，331，773中被確定為合適的螯合單體例子。
[0008]另外，美國專利號5，514，732也描述了由具有螯合官能團的水不溶性聚合物製成的隱形眼鏡。所述聚合物由具有可聚合烯烴基團的氨基多羧酸、以及親水單體和一種或多種交聯單體製成。
[0009]美國專利申請N0.2008/00262192描述了具有高螯合性能和粘土分散性的水溶性聚合物，它適合於用作洗滌劑、水處理劑和分散劑。這些聚合物通過聚合含氨基的烯丙基單體與其他可聚合單體(包括但不限於不飽和單羧酸單體)而製造，所述含氨基烯丙基單體源自於向烯丙基單體例如烯丙基縮水甘油醚(AGE)加成胺化合物例如亞氨基二乙酸(IDA)。
[0010]最近，已經發現乙烯基氨基羧酸鹽/酯單體可用於提供胺基螯合官能團。乙烯基氨基羧酸鹽/酯單體是具有胺基螯合官能團的整類可聚合丙烯酸單體，並且其與通常用於產生各種類型的丙烯酸單體的烯鍵式不飽和單體一起是可聚合的。這涉及在前述美國專利申請N0.2008/00262192中描述的技術，其中描述了 AGE-1DA乙烯基氨基羧酸鹽/酯單體並將其引入羧酸基共聚物中。包含源自於這樣的乙烯基氨基羧酸鹽/酯單體的聚合單元的聚合物已經確定為有效的螯合劑，並因此預期可用於各種可能的應用。美國專利申請公布
N0._(美國序號 61/553626，61/553，642，61/553，658)描述了其他乙烯基氨基羧酸鹽/酯單體，例如，包括從(IDA)、亞氨基二琥珀酸(IDS)或其鹽和乙烯基環氧基苯單體之間、或乙二胺三乙酸(ED3A)或其鹽和可聚合的乙烯基單體例如乙烯基環氧基苯、烯丙基縮水甘油醚、或縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯之間的反應產生的乙烯基氨基羧酸鹽/酯單體。還公開了具有螯合官能團的聚合物，其包含源自於從乙二胺二琥珀酸(EDDS)或其鹽和可聚合的乙烯基單體例如乙烯基環氧基苯、烯丙基縮水甘油醚或縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯之間的反應產生的氨基羧酸鹽/酯單體的聚合單元。
[0011]本發明解決了對無鋅地坪塗料組合物的需求，所述組合物提供了對痕跡、汙物、劃痕、磨損和洗滌劑的出色抗性，同時還提供優異的可去除特性以在所述塗料的使用壽命結束時促進剝離。這些地坪塗料組合物包含具有胺基螯合官能團的聚合物，並且能夠以高負荷水平結合金屬以作為用於固化保護膜的鋅基交聯方案的替代方案。


【發明內容】

[0012]本發明提供了地坪塗料組合物，其包含:(A)水性溶劑；和(B)螯合聚合物。所述螯合聚合物包含源自於以下物質的聚合單元:(1) 一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽；
(2)—種或多種包含乙烯基、烯丙基或二者和任選的環氧基團的可聚合單體；和(3) —種或多種烯鍵式不飽和單體。
[0013]源自於(B) (I) 一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽的聚合單元包括具有至少一種以下結構的氨基羧酸基團的那些聚合單元:
[0014]

【權利要求】
1.地坪塗料組合物，其包含: (A)水性溶劑；和 (B)螯合聚合物，其包含源自於以下物質的聚合單元: (1)一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽； (2)—種或多種包含乙烯基、烯丙基或二者和任選的環氧基團的可聚合單體；和 (3)一種或多種烯鍵式不飽和單體。
2.權利要求1的地坪塗料組合物，其中源自於(B)(I) 一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽的所
其中R1和R2各自獨立地是氫、COOX3或COOX4 ； X1、X2、X3和X4各自獨立地是氫、或者單或多價陽離子； R3是氫或源自於可聚合單體的單元；和 *是所述氨基羧酸基團在源自於可聚合單體的單元處、或源自於烯鍵式不飽和單體的單元處與所述螯合聚合物結合的位置。
3.權利要求1的地坪塗料組合物，其中所述(B)(I) 一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽選自:亞氨基二乙酸(IDA)、亞氨基二琥珀酸(IDS)、乙二胺三乙酸(ED3A)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)，和它們的鹽。
4.權利要求1的地坪塗料組合物，其中源自於(B)(2) 一種或多種包含乙烯基、烯丙基或二者和任選的環氧基團的可聚合單體的單元具有一種或多種以下結構:

其中，Y1和Y2各自獨立地並且在存在的情況下，是氫、COOX5或C00X6，並且X5和X6各自獨立地是氫或者單或多價陽離子，如上文定義。
5.權利要求4的地坪塗料組合物，其中所述(B)(2) 一種或多種可聚合單體選自:甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)，烯丙基縮水甘油醚(AGE)，乙烯基苄基氯(VBC)，烯丙基溴，和它們的衍生物。
6.權利要求1的地坪塗料組合物，其中衍生所述螯合聚合物的單元(B)(3)的一種或多種烯鍵式不飽和單體選自:羧酸類，羧酸的酯類，馬來酸類，苯乙烯類，磺酸類，及其組合。
7.權利要求1的地坪塗料組合物，其基於所述地坪塗料組合物的總重量，包含: (A)從I至95重量％的所述水性溶劑，和 (B)從5至80重量％的所述螯合聚合物。
8.權利要求1的地坪塗料組合物，其中所述(B)螯合聚合物還包含源自於以下物質的單元: (4)一種或多種交聯單體。
9.權利要求8的地坪塗料組合物，其中所述一種或多種交聯單體選自:二乙烯基芳族化合物；二、三和四(甲基)丙烯酸酯；二、三和四烯丙基醚化合物，三和四烯丙基酯化合物，(甲基)丙烯酸烯丙酯，及其組合。
10.保護具有表面的地坪基材的方法，所述方法包括向所述地坪基材的表面施加權利要求I的地坪塗料組合物。
11.權利要求10的方法，其中源自於(B)(I) 一種或多種氨基羧酸化合物或它們的鹽的所述聚合單元包括具有至少一種以下結構的氨基羧酸基團的那些聚合單元:
其中R1和R2各自獨立地是氫、COOX3或COOX4 ； X1、X2、X3和X4各自獨立地是氫、或者單或多價陽離子； R3是氫或源自於可聚合單體的單元；和 *是所述氨基羧酸基團在源自於可聚合單體的單元處、或源自於烯鍵式不飽和單體的單元處與所述螯合聚合物結合的位置。
【文檔編號】C09G1/00GK104136561SQ201380011186
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月22日 優先權日:2012年2月28日
【發明者】A·S·卡裡卡裡, T·泰薩科 申請人:羅門哈斯公司