CN1747906A - 水性涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有防雾效果的水性涂料组合物，其包含在水中溶解或分散的粘合剂A和选自多元醇的含羟基脂肪酸酯的化合物B，并涉及其用于防雾玻璃化的用途。

Description

水性涂料组合物
发明领域
本发明涉及水性涂料组合物。
发明背景
在窗户、镜子、透镜、眼镜片和面具或防护屏中使用的玻璃和透明塑料材料在低于露点、有大气湿度存在时会起雾。超细的小水滴沉积在表面上，极大地降低了透明性。
已有建议，用某种具有高羟基含量的聚合物涂布玻璃片。由US-A 5,075,133已经知道了聚乙烯醇涂料，其包括特殊的氧化铝粒子。这永久性地降低了透明性。已由US-A 5,578,378知道用丙烯酸单体的混合物涂布玻璃片并用紫外线辐照固化此混合物。只有在这些单体对其不会引起部分溶解或其它破坏，例如由应力龟裂的形成引起的破坏的那些基材的情况下，才能使用该种方法。由JP 01-0 69 688 A已知，向以98-50∶2-50的质量比的醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯或氯乙烯为基础的树脂的含水乳液和蜡乳液的混合物中添加作为防雾剂的添加剂，例如聚甘油脂肪酸酯、硬酯酰乳酸或链烷磺酸盐，其用量为使得上述混合物对添加剂的质量比为98-50∶2-50。将该混合物施用于塑料材料的表面，产生良好的防雾效果、粘合性、注射模塑性和低的粘连倾向。但是，由于其蜡含量，该种混合物会产生混浊，其在透明基材的情况下会产生干扰。由JP 53-018 641 A还可知的是一种用于聚烯烃膜的涂料组合物，其赋予聚烯烃膜良好的滑移特性而没有粘连，即虫胶漆和蔗糖与高级脂肪酸的酯的混合物。该种涂料组合物是疏水性的，不能被引入到水性涂料组合物中。JP 63 241 056 A公开了用于注射模塑PVC制品的防雾剂，它们是多元醇、烯化氧、高级脂肪酸和二元酸或(甲基)丙烯酸的共低聚物的反应产物。至于PVC，“雾化”是表示挥发性的增塑剂的渗出(发汗)及其沉积在邻近表面上，如在汽车内的挡风玻璃的内表面上。从该参考文献中无从知道超细水滴在较冷表面上的沉积的抑制。在JP 56 043 383 A中，描述了用作防雾剂并防止玻璃表面或透镜表面雾化的树脂组合物，其中一种每分子中含至少两个聚氧化烯链的物质与一种交联剂和表面活性剂混合。将该混合物施用于由玻璃或合成树脂制成的物体中，并通过加热剂50℃到200℃固化5分钟到6小时。在此情况下，对热敏基材的使用是严格的；同样，不可能处理大表面积的基材，因为它们不能被放置到其必需的加热装置中。由US 3,957,707可知，使用丙烯酸组合物用于生产不粘连和湿度作用下不起雾的膜，其中将40到80份(甲基)丙烯酸烷基酯与20到60份乙烯基腈共聚合，并使用包括山梨(糖)醇单脂肪酸酯和聚氧化乙烯单脂肪酸酯的配混剂的混合物。未提及该种混合物或相似的混合物用于水性涂料组合物的适宜性。最后JP 08 188 770公开了用于塑料膜的防雾剂，其包括含8到18个碳原子的脂肪酸和选自山梨(糖)醇、1，5-脱水山梨(糖)醇、1，4-脱水山梨(糖)醇和异山梨(糖)醇的多元醇的单酯与含8到18个碳原子的脂肪酸和至少一个选自山梨(糖)醇、1，5-脱水山梨(糖)醇、1，4-脱水山梨(糖)醇和异山梨(糖)醇的多元醇的二酯的混合物，其中单酯与二酯的质量比为3∶7到9∶1。引用的文献都没有指出此化合物作为添加剂用于水性涂料组合物的可能性，在该水性涂料组合物中使用了物理干燥、空气干燥和自交联的粘合剂。此外还知道(EP-A 1 041 105)用电晕放电处理膜，然后以某种亲水性添加剂如脂肪酸与乙氧基化多元醇(糖醇)的酯对其进行涂布。电晕处理很昂贵且不方便，对于连续技术实施仅限于膜形式的基材。
发明概述
因此，目的是提出一种简化的方法，以提供装配好的、透明的片材以及未成型的透明基材，例如具有防止雾化的涂层的片材，在此任何材料的基材都可以进行处理。
依照本发明，此目的通过使用具有防雾效果的水性涂料组合物完成，其包括在水中溶解或分散的粘合剂A和选自多元醇的含羟基脂肪酸酯的化合物B，其中粘合剂A选自物理干燥、空气干燥和自交联的粘合剂。
该涂料组合物可以通过一种常规施用方法直接施用于基材，无需首先生产包括相应改性剂的膜。
优选的实施方案的详述
在水中溶解或分散的粘合剂A优选是聚氨酯、聚酯、环氧树脂和聚丙烯酸酯的水分散体；尤其优选聚氨酯的水分散体。在水中的溶解性或在水中的分散性可以通过引入亲水基团(自乳化树脂)或通过添加外部乳化剂(外部乳化的树脂)获得。适宜于本发明的粘合剂是不加入交联剂，通过溶剂或分散剂的蒸发形成致密膜的那些粘合剂(物理干燥、空气干燥或自交联的粘合剂)。该粘合剂可以通过加入附加的交联剂如多官能度的异氰酸酯、氨基树脂、胺、聚羧酸或其酸酐进行固化，其中依据粘合剂的官能团选择合适的附加交联剂。优选使用仅含有不加入交联剂而通过溶剂或分散剂的蒸发形成致密膜的该种粘合剂(物理干燥、空气干燥或自交联的粘合剂)的涂料组合物。合适的自交联粘合剂可以通过将化合物，尤其是低摩尔质量的化合物加入到含合适官能团如羰基(以酮基或醛基的形式)的树脂中进行配制，其中加入的化合物优选是胺或肼的衍生物，尤其是优选含4到20个，更优选含6到12个碳原子的脂族二羧酸的二酰肼。当然，生成的膜必须不再是水溶的，与水或湿气接触时还应该没有局部溶胀，那样就成为力学敏感的或丧失其透明性。例如，对于由文献中所知的、包括蜡或蜡的乳液的混合物，会发生该透明性的损失。
化合物B是多元醇B1与脂肪酸B2的酯或酯的混合物，其中优选每分子多元醇B1中有平均至少0.2个羟基、更优选有至少0.4个羟基和尤其优选有至少0.6个羟基未酯化。多元醇B1每分子具有至少2个，优选至少3个和更优选至少4到6个羟基。它们包含2到40个碳原子，优选是脂肪族的线型的、支化的或环状的醇。优选的醇是乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、赤藓醇、threitol、季戊四醇、核糖醇、阿糖醇、木糖醇、山梨(糖)醇、己六醇和甘露醇，此外也可以使用这些最后提到的在糖的还原过程中得到的醇(糖醇)的混合物。在本发明的上下文中，也可能且优选通过与1，2-环氧化物如环氧乙烷、甲基环氧乙烷或其混合物的反应改性这些醇，其方式为它们可以带上至少两个连续的氧化烯单元。在此优选每个醇分子平均2到40个氧化烯单元。
合适的脂肪酸B2包括含8到40个碳原子的不饱和的以及饱和的脂肪酸，优选含10到30个碳原子的线型的脂肪族单羧酸。尤其合适作为饱和酸的是肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、二十二碳(烷)酸、二十四(烷)酸、二十六(烷)酸和三十(烷)酸。也可以使用脂族二羧酸(所谓的二聚体脂肪酸)，其可以通过将不饱和的脂肪酸进行二聚得到，并含有20到60个碳原子。合适的不饱和脂肪酸是棕榈油酸、油酸和芥酸、山梨酸和亚油酸及亚麻酸和桐酸。
特别合适的是上述酸B2与含3到6个碳原子的三元到六元醇的单酯，尤其由于与环氧乙烷反应而其每分子带有约5到20个氧乙烯单元的四元到五元醇与饱和的或单不饱和脂肪酸的那些。
优选本发明的涂料组合物包括0.1％到50％，更优选0.2％到10％，和尤其优选0.25％到5％质量分数的化合物B，2％到98％，更优选5％到80％，和尤其优选10％到70％质量分数的粘合剂A，如果需要直到20％，更优选直到10％质量分数的可水稀释的溶剂，0.1％到98％，更优选0.5％到80％，和尤其优选1％到70％质量分数的水。优选化合物B与粘合剂A的固体份额的质量比为0.1∶9.9到3∶7。
该涂层组合物可以进一步包括用于增强润湿的常用添加剂(基材湿润剂)，其特别优选从0.1％到5％，尤其从0.2％到1％的质量分数，和更优选从0.1％到2％，尤其从0.2％到1％质量分数的消泡剂。当然，在此情况下所述的质量分数合计为100％。
可以通过常用的施用方法如喷涂法、辊涂法、刷涂法和刮涂法将该涂料组合物施用于任何的透明基材如玻璃、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜和聚砜以及聚(甲基)丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酰亚胺如聚甲基甲基丙烯酰亚胺(polymethylmethacrylimide)及其它丙烯酸酯玻璃，并固化成透明膜。当将以此处理的表面与空气湿度接触和将其置于低于露点的温度经受湿空气时，它不起雾。以此生产的膜不会受到湿气的浸蚀；尤其，当延长与空气湿度接触时，由于通过洗去改性剂B，在此不会降低预期效果。尤其当聚氨酯用作粘合剂时，已经发现通过涂布生产的膜中的改性剂的粘合有效地抑制了浸析。如此处理过的透明基材可以极为有利地用于各种玻璃体。
下列实施例说明本发明。
实施例1
依据下表，使用聚氨酯分散体，由粘合剂A和化合物B(防雾剂)制备发明的涂料组合物。其中示出了涂料组合物中的各固体的质量分数。
表  以％表示的涂料组合物的组成(g/100g)
聚氨酯4                    62.25％
防雾剂1                    1.99％
甲氧基丙醇                  1.99％
湿润剂2                    0.33％
消泡剂3                    0.33％
总计                        66.89％
水                          33.11％
1油酸单酯化的乙氧基化的山梨(糖)醇(20mol氧乙烯单元/1mol山梨(糖)醇)
2Byk 346，湿润剂
3Additol XW 376，消泡剂
4Daotan VTW 6462，含36％固体质量分数的水性聚酯-氨基甲酸酯分散体，Solutia Austria GmbH
所述的成分以高速搅拌机混合5分钟。
实施例2
将三条依据实施例1制备的、干燥膜厚度为7μm的涂料组合物彼此并排施用于聚碳酸酯片材(层厚为0.45mm)。将已涂层的片材在80℃下干燥30分钟。
实施例3
将如实施例2中的聚碳酸酯片材用电晕放电进行表面活化并用实施例1中所述的防雾剂的水溶液进行涂布。选择施用量以使得相对于聚碳酸酯片材的面积，防雾剂的质量是相同的。如实施例2干燥已涂层的片材。
实施例4
在室温(22℃)下，将实施例2和3的片材以60°角置于装有已加热到30℃的蒸馏水的槽上。仅在短时间后，在片材的未涂层的地方上就生成了冷凝液滴，在片材上平行于条流动。在已涂布的条上，在每种情况下都仅在较低的区域内，有一个大液滴生成。两天后，观察到即使在实施例3的片材的已涂层地方上也有小的冷凝液滴生成。再过两天后，实施例3的片材均匀地覆盖上了冷凝液滴。在实施例2的片材上，仅在片材上涂层条纹间的未涂层地方上可以看到冷凝液滴。即使观察20天后，在涂层条纹上也看不到液滴生成；正如实验起始，在较低区域内形成一个大液滴。此后，停止该实验。
尽管该涂层作为防雾涂层是有效的，但是与湿空气接触的涂层条纹仍然是透明的。显然实施例3中的片材的涂层是通过冷凝水逐渐洗涤掉的，同时根据本发明束缚在粘合剂膜中的防雾剂的活性保持不变。

Claims (12)

1、一种具有防雾效果的水性涂料组合物，包括在水中溶解或分散的粘合剂A和选自多元醇的含羟基脂肪酸酯的化合物B。
2、权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于化合物B与粘合剂A的固体份额的质量比是从0.1∶9.9到3∶7。
3、权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于粘合剂A包括选自聚氨酯、聚酯、环氧树脂和聚丙烯酸酯的树脂的水分散体。
4、权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于粘合剂A是物理干燥、空气干燥或自交联性的。
5、权利要求4的水性涂料组合物，其特征在于粘合剂A包括在水中溶解或分散的含有羰基的树脂和脂肪族二羧酸的二酰肼。
6、权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于化合物B是多元醇B1与脂肪酸B2的酯，其中每分子多元醇B1平均至少0.2个羟基保持未酯化。
7、权利要求6的水性涂料组合物，其特征在于多元醇B1每分子具有2到6个羟基。
8、权利要求6的水性涂料组合物，其特征在于多元醇B1通过与1，2-环氧化物的反应进行改性。
9、权利要求6的水性涂料组合物，其特征在于脂肪酸B2选自含10到30个碳原子的饱和的和单不饱和的线型脂肪族单羧酸。
10、权利要求6的水性涂料组合物，其特征在于化合物B是含3到6个碳原子的乙氧化脂肪族三元到六元醇B1的单酯，每分子中有5到20个氧乙烯单元。
11、用于生产包括透明基材和沉积在其上的膜的防雾玻璃体的方法，其特征在于将权利要求1的水性涂料组合物施用于透明基材上，和通过交联在基材上生成一层膜。
12、可由权利要求11的方法得到的防雾玻璃体。
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