Термоотверждающая композиция и многослойный композит на ее основе с улучшенной адгезией

Термоотверждающая композиция и многослойный композит на ее основе с улучшенной адгезией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к многослойным композитам, включающим два и более полимерных слоя, по меньшей мере, один из которых получен из термоотверждающейся композиции. При этом композит включает, по меньшей мере, один первый полимерный слой, полученный на подложке, и один второй полимерный слой, полученный, по меньшей мере, на части первого полимерного слоя. Настоящее изобретение также относится к термоотверждающимся композициям покрытий, использованным для получения многослойных композитов и улучшающим межслоевую адгезию в многослойных композитах.

Уровень техники

Все более популярными в качестве средств первоначальной чистовой отделки поверхностей ряда продуктов широкого потребления, включающих, например, механические транспортные средства, становятся системы покрытий «окрашенное покрытие плюс прозрачное покрытие», включающие продукт нанесения на подложку окрашенного или пигментированного покрытия основы с последующим нанесением поверх покрытия основы светопропускающего или прозрачного покрытия. Системы покрытий «окрашенное покрытие плюс прозрачное покрытие» демонстрируют выдающиеся характеристики внешнего вида, такие как блеск и индивидуальность имиджа, в значительной степени благодаря прозрачному покрытию. Такие системы покрытий «окрашенное покрытие плюс прозрачное покрытие» стали популярными для использования в сферах механических транспортных средств, аэрокосмических областей применения, напольных покрытий, таких как керамическая плитка и деревянный настил пола, упаковочных покрытий и тому подобного.

Обычная система автомобильного покрытия может включать продукт последовательного нанесения электроосажденной грунтовки, шпаклевки, придающего окраску покрытия основы и светопропускающего покровного покрытия. Кроме того, на отвержденные покровные покрытия иногда наносят клеевые покрытия или слои, например клеи для ветрового стекла, клеи для элементов отделки салона и накладных панелей и конструкционные клеи. При изготовлении данных многослойных композитных покрытий необходима демонстрация различными слоями приемлемой межслоевой адгезии.

В коммерческих технологических линиях по нанесению автомобильных покрытий во время нанесения системы покрытия на определенных участках технологической линии могут возникать эпизодические технологические проблемы, например, в случае неправильного функционирования устройства для нанесения окрашенного покрытия или неисправности печи для отверждения, когда температуры выйдут за рамки, установленные техническими условиями. В тех случаях, когда система нанесения прозрачного покрытия будет функционировать неправильно, некоторые производители автомобилей могут предпочесть полное отверждение нанесенного окрашенного покрытия, а после этого - перед нанесением прозрачного покрытия - повторное нанесение окрашенного покрытия поверх полностью отвержденного окрашенного покрытия. В таких ситуациях полностью отвержденное окрашенное покрытие может характеризоваться неудовлетворительной адгезией к покрытиям, реализуемой по отношению к наносимому впоследствии окрашенному покрытию даже несмотря на возможную идентичность композиций.

Кроме того, во время процесса сборки нанесенная система покрытия «окрашенное покрытие плюс бесцветное покрытие» может включать поверхностные дефекты, находящиеся на поверхности прозрачного покрытия, что потребует проведения ремонта. Некоторые производители автомобилей могут предпочесть устранение дефекта и повторное нанесение на область ремонта той же самой композиции прозрачного покрытия. В данном случае отвержденное прозрачное покрытие должно характеризоваться превосходной адгезией к покрытиям, реализуемой по отношению к наносимому впоследствии прозрачному покрытию. Однако, как известно, некоторые прозрачные покрытия, будучи отвержденными, характеризуются неудовлетворительной адгезией к покрытиям, реализуемой по отношению к наносимому впоследствии ремонтному прозрачному покрытию.

Кроме того, ветровые стекла и другие позиции, такие как накладные панели элементов отделки салона, обычно прикрепляют к кузову транспортного средства при помощи материала клея, обычно влагоотверждаемого материала, содержащего полимеры, имеющие изоцианатные группы. Документы Motor Vehicle Safety Standards (MVSS) требуют демонстрации данными клеями полной адгезии как к ветровому стеклу, так и к подложке с нанесенным покрытием, на которые их наносят. Данные клеевые продукты хорошо пристают к множеству композиций отвержденных покровных покрытий, используемых для нанесения покрытий на транспортные средства, такие как автомобили. Однако, как известно, данные клеевые материалы зачастую полностью не пристают к некоторым покровным покрытиям, например, к тем из них, которые получают из композиций покрытий на основе карбамат- и/или мочевиносодержащих полимеров. Для обеспечения соответствия вышеупомянутым документам Motor Vehicle Safety Standards это делает необходимым нанесение на отвержденные покровные покрытия на карбаматной и/или мочевиновой основе грунтовочного покрытия перед нанесением клея для ветрового стекла. Использование таких грунтовочных покрытий доказало свою эффективность, но нанесение грунтовочного покрытия добавляет в способы установки ветрового стекла и/или элементов отделки салона дополнительную и дорогостоящую стадию.

С учетом вышеизложенного можно сказать то, что в лакокрасочной промышленности существует потребность в композициях покрытий, которые демонстрируют улучшенные характеристики адгезии к покрытиям или межслоевой адгезии.

В настоящее время были найдены определенные промоторы адгезии, которые обладают поверхностно-активными свойствами, такими, что параметр растворимости у композиции покрытия, содержащей промотор адгезии, будет достаточно сильно отличаться от соответствующего параметра у аналогичной композиции покрытия, которая не содержит промотора адгезии; промотор адгезии перераспределяется в поверхностную область получающегося в результате покрытия. В результате это может привести к получению в поверхностной области концентрации промотора адгезии, которая является большей, чем концентрация во внутренней области или области объема слоя покрытия. Данный эффект перераспределения промотора адгезии может значительно увеличить действие промотора адгезии при промотировании адгезии между слоем покрытия, который содержит промотор адгезии, и наносимым впоследствии слоем покрытия, а также подложкой, на которую его наносят.

Краткое изложение изобретения

Настоящее изобретение относится к многослойному композиту, включающему два и более полимерных слоя, по меньшей мере, один из которых получают из термоотверждающейся композиции. Композит включает, по меньшей мере, первый полимерный слой, полученный на подложке, и второй полимерный слой поверх, по меньшей мере, части первого полимерного слоя, где в отсутствие борсодержащего соединения первый полимерный слой и второй полимерный слой характеризуются неудовлетворительной межслоевой адгезией. Улучшение включает введение промотора адгезии в один или оба слоя, выбираемые из первого и второго полимерных слоев, в количестве, достаточном для улучшения межслоевой адгезии между первым полимерным слоем и вторым полимерным слоем. Промотор адгезии получают из:

(i) борной кислоты или ее эквивалента,

(ii) сложного эфира, имеющего две и более концевые гидроксильные группы, которые получают, по меньшей мере, отчасти из 1,3-полиола, при этом отношение эквивалентов борной кислоты или ее эквивалента и гидроксила является большим чем 0,1: 1, а отношение эквивалентов 1,3-полиола и кислоты является большим чем 2:1.

Настоящее изобретение также относится к термоотверждающейся композиции, содержащей (А) пленкообразующий полимер, имеющий реакционно-способные функциональные группы; (В) отвердитель, имеющий функциональные группы, которые вступают в реакцию с функциональными группами полимера (А); и (С) описанный ранее промотор адгезии.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

В отличие от рабочих примеров или случаев, в которых указано другое, все числа, выражающие количества ингредиентов, условия проведения реакций и тому подобное, что использовано в описании и формуле изобретения, во всех случаях должны восприниматься как модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано противоположного, то численные параметры, приведенные в последующем описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, представляют собой приближенные величины, которые могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, получения которых добиваются в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в попытке ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен восприниматься, по меньшей мере, в свете количества приведенных значащих численных разрядов и в соответствии с использованием обычных методик округления.

Несмотря на то что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, представляют собой приближенные величины, численные величины, приведенные в конкретных примерах, представлены по возможности наиболее точно. Однако любым численным величинам внутренне присущи определенные погрешности, необходимым образом возникающие в результате включения среднеквадратичного отклонения в соответствующие результаты их измерения при испытаниях.

Кроме того, необходимо понимать то, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, охватываемых им. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов от и с включением приведенного минимального значения 1 до и с включением приведенного максимального значения 10, то есть поддиапазонов, имеющих минимальное значение, равное или большее 1, и максимальное значение, равное или меньшее 10.

В соответствии с использованием в настоящем документе в описании и формуле изобретения под «эквивалентами борной кислоты» подразумевается любое из многочисленных борсодержащих соединений, которые могут подвергаться гидролизу в водных средах с образованием борной кислоты. Конкретные, но не ограничивающие примеры эквивалентов борной кислоты включают оксиды бора, например В₂О₃; сложные эфиры борной кислоты, такие как те из них, которые получают в результате проведения реакции между борной кислотой и спиртом или фенолом, например триметилборат, триэтилборат и трифенилборат.

Дополнительные неограничивающие примеры эквивалентов борной кислоты могут включать другие аминосодержащие бораты и соли, полученные из третичных аминов и борной кислоты. Такие борсодержащие соединения включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: 2-(бета-диметиламиноизопропокси)-4,5-диметил-1,3,2-диоксаборолан и 2-(бета-диэтиламиноэтокси)-1,1,6-триметил-1,3,2-диоксаборинан.

Эквиваленты борной кислоты также могут включать и металлические соли борной кислоты (то есть бораты металлов) при том условии, что такие бораты металлов могут легко диссоциироваться в водных средах с образованием борной кислоты. Подходящие для использования примеры боратов металлов включают, например, борат кальция, бораты калия, такие как метаборат калия и тетраборат калия.

Сложный эфир, предназначенный для использования в настоящем изобретении, является материалом, содержащим, по меньшей мере, одно сложноэфирное соединительное звено, и может представлять собой сложный моноэфир или сложный полиэфир, имеющие две и более концевые гидроксильные группы, которые получают в результате проведения реакции между моно- или поликислотой и полиолом, по меньшей мере, частью которого является 1,3-полиол. В число монокарбоновых кислот, которые можно использовать, входят те из них, которые содержат, по меньшей мере, шесть смежных атомов углерода или от 7 до 18 смежных атомов углерода.

Неограничивающие примеры подходящих для использования монокарбоновых кислот включают гептановую кислоту, каприловую кислоту, пеларгоновую кислоту, каприновую кислоту, н-ундециловую кислоту, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, маргариновую кислоту, стеариновую кислоту, изостеариновую кислоту, арахидиновую кислоту, бегеновую кислоту, лигноцериновую кислоту, церотиновую кислоту, олеиновую кислоту, элаидиновую кислоту, линолевую кислоту, линоленовую кислоту, дигидроксистеариновую кислоту, рицинолевую кислоту и их изомеры и смеси.

В неограничивающем варианте реализации материалом, содержащим сложный эфир, является сложный полиэфир. Сложные полиэфиры можно получать известным образом в результате проведения конденсации между многоатомными спиртами и поликарбоновыми кислотами. Подходящие для использования поликарбоновые кислоты включают те из них, которые содержат от 4 до 40 смежных атомов углерода и имеют от 2 до 3 групп карбоновой кислоты. Неограничивающие примеры включают янтарную кислоту, адипиновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, циклогександикарбоновую кислоту, фталевую кислоту, тетрагидрофталевую кислоту, гексагидрофталевую кислоту и тримеллитовую кислоту и жирные карбоновые кислоты, такие как те из них, которые доступны под наименованиями EMPOL 1008, EMPOL 1010 и PRIPOL 1013. В дополнение к вышеупомянутым поликарбоновым кислотам могут быть использованы функциональные эквиваленты кислот, такие как ангидриды, в случае их существования, или низшие алкиловые эфиры кислот, такие как метиловые эфиры.

Полиолы, которые можно использовать в настоящем изобретении, могут включать алкиленполиолы, содержащие 2-16 атомов углерода, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: этиленгликоль, диэтиленгликоль, неопентилгликоль, 1,4-бутандиол и 1,6-гександиол. По меньшей мере, частью полиола является 1,3-полиол, такой как триметилолпропан, пентаэритрит, дитриметилолпропан и дипентаэритрит.

Реакцию этерификации проводят в соответствии с методиками, которые хорошо известны специалистам в соответствующей области техники химии полимеров, и подробное обсуждение не представляется необходимым. В общем случае реакцию можно проводить в результате объединения ингредиентов и проведения нагревания до температуры в диапазоне от приблизительно 160°С до приблизительно 230°С. Дополнительные подробности в отношении способа этерификации описываются в патенте США №5468802, в колонке 3, в строках 4-20 и 39-45.

Сложный эфир и борную кислоту или ее эквивалент можно ввести в реакцию в условиях проведения реакции конденсации, хорошо известных на современном уровне техники, например, проводя перемешивание борной кислоты или эквивалента борной кислоты и гидроксилфункционального сложного полиэфира и удаление воды в результате перегонки либо непосредственно, либо в комбинации с растворителем. Другие способы получения сложных эфиров борной кислоты можно отыскать в работе Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology", 4th edition, Vol.4, p.416; John Wiley and sons; 1992.

Кроме того, необходимо понимать то, что борсодержащий сложный эфир можно получать «по месту». То есть, композиция, из которой получают один или оба слоя, выбираемые из первого и второго полимерных слоев, в виде отдельных компонентов может содержать борную кислоту и/или ее эквивалент и в качестве отдельных гидроксилфункциональных групп материал, содержащий сложный эфир, такой как гидроксилфункциональный сложный полиэфир. После этого промотор адгезии может образовываться в результате формирования в композиции продукта реакции при температуре окружающей среды или при проведении в композиции реакции отверждения при повышенных температурах. В данном случае композиция в виде отдельных компонентов может содержать продукт реакции и борную кислоту или ее эквивалент и материал, содержащий сложный эфир.

Количества борной кислоты или ее эквивалента и гидроксилфункционального сложного эфира, которые используют в промоторе адгезии, могут варьироваться. В альтернативных неограничивающих вариантах реализации величина соотношения между количествами борной кислоты или ее эквивалента и гидроксила, при расчете через эквиваленты, может быть большей чем 0,1:1 или равной, по меньшей мере, 0,2:1 или находящейся в диапазоне от 0,3 до 1,25:1. Отношения эквивалентов, меньшие чем 0,2:1, в результате могут привести к получению неудовлетворительной адгезии к покрытиям. Отношения, большие чем 1,25:1, использовать можно, но при таких повышенных отношениях каких-либо дополнительных преимуществ не наблюдалось.

Относительные количества полиола и кислоты, которые используют для получения сложного эфира, могут варьироваться. В неограничивающем варианте реализации количество полиола и кислоты при расчете через отношение эквивалентов гидроксила и кислоты может соответствовать более чем 1:1. В дополнительном варианте реализации отношение эквивалентов между 1,3-полиолом и кислотой может быть большим чем 2:1 или равным, по меньшей мере, 3:1. Если отношение эквивалентов между 1,3-полиолом и кислотой будет равным 2:1 и менее, то тогда адгезия к покрытиям может оказаться неудовлетворительной.

Хотя связывание себя какой-либо теорией не предполагается, представляется то, что сложный полиэфир является поверхностно-активным веществом, стимулирующим миграцию бора в поверхностные области полимерного слоя, в которых содержится промотор адгезии, и где промотор адгезии является наиболее эффективным при промотировании межслоевой адгезии. Дополнительно предполагается то, что использование борной кислоты в отсутствие сложного полиэфира не является настолько эффективным при промотировании адгезии.

В одном варианте реализации настоящее изобретение относится к многослойному композиту, включающему два и более полимерных слоя, по меньшей мере, один из которых получают из термоотверждающейся композиции. Композит включает первый полимерный слой, полученный на подложке, и второй полимерный слой поверх, по меньшей мере, части упомянутого первого полимерного слоя, где в отсутствие промотора адгезии первый полимерный слой и второй полимерный слой характеризуются неудовлетворительной межслоевой адгезией. Включение промотора адгезии в один или оба слоя, выбираемые из первого и второго полимерных слоев, в достаточной степени улучшает межслоевую адгезию между первым и вторым полимерными слоями.

В неограничивающем варианте реализации первый полимерный слой может включать шпаклевочное покрытие, а второй полимерный слой может включать придающее окраску покрытие основы, на которое впоследствии наносят светопропускающее покровное покрытие. В еще одном варианте реализации первый полимерный слой может включать электроосаждаемое грунтовочное покрытие, а второй полимерный слой может включать шпаклевочное покрытие, на которое впоследствии наносят однослойное покрытие, улучшающее внешний вид, или систему покрытия «окрашенное покрытие плюс прозрачное покрытие». В дополнительном варианте реализации первый полимерный слой может включать светопропускающее прозрачное покрытие (такое как прозрачное покрытие в системе покрытия «окрашенное покрытие плюс прозрачное покрытие»), а второй полимерный слой может включать ремонтное прозрачное покрытие или может включать клеевой слой, такой как нижеследующие, но неограничивающиеся только этими: клей для ветрового стекла, клей для элементов отделки салона, который наносят на часть (такую как периметр) прозрачного покрытия.

Подложка, на которой получали первый полимерный слой, может включать широкий ассортимент известных материалов. Неограничивающие примеры могут включать металлическую или эластомерную подложку. В одном варианте реализации настоящего изобретения первый полимерный слой может включать электроосаждаемое грунтовочное покрытие, нанесенное на металлическую подложку. В еще одном варианте реализации подложка может включать металлическую подложку, имеющую осажденный на нее слой электроосаждаемой грунтовки и необязательно шпаклевочное покрытие, осажденное поверх электроосаждаемой грунтовки. В данном случае первый полимерный слой может включать, например, пигментированное покрытие основы, осажденное поверх электроосаждаемой грунтовки или шпаклевки, а второй полимерный слой может включать по существу лишенное пигмента прозрачное покрытие, полученное поверх пигментированного покрытия основы.

В одном варианте реализации настоящего изобретения подложка может включать металлическую подложку. Примеры подходящих для использования металлических подложек могут включать черные металлы и цветные металлы. Подходящие для использования черные металлы включают железо, сталь и их сплавы. Неограничивающие примеры подходящих для использования материалов стали включают холоднокатаную сталь, гальванизированную (оцинкованную) сталь, электрогальванизированную сталь, нержавеющую сталь, плакированную сталь, цинкоалюминиевые сплавы GALVANNEAL®, GALVALUME® и GALVAN®, нанесенные на сталь в виде покрытия, и их комбинации. Подходящие для использования цветные металлы включают алюминий, цинк, магний и их сплавы. Также могут быть использованы и комбинации или композиты из черных и цветных металлов.

В еще одном варианте реализации настоящего изобретения подложка может включать эластомерную подложку. Подходящие для использования эластомерные подложки могут включать любые термопластичные или термоотверждающиеся синтетические материалы, хорошо известные на современном уровне техники. Не ограничивающие примеры подходящих для использования материалов гибких эластомерных подложек включают полиэтилен, полипропилен, термопластичный полиолефин («ТПО»), сополимеры акрилонитрила-бутадиена-стирола («АБС»), этилен-пропилен-диеновый терполимерный каучук («EPDM»), полиуретан, полученный по способу реакционно-литьевого формования, («RIM») и термопластичный полиуретан («ТПУ»).

В случае использования подложек в качестве компонентов при изготовлении механических транспортных средств (включающих нижеследующие, но не ограничивающихся только этими: легковые автомобили, грузовые автомобили и трактора) подложки могут иметь любую форму и могут быть выбраны из описанных ранее металлических и/или гибких подложек. Обычные формы компонентов автомобильных кузовов могут включать накладные панели на боковине кузова, крылья, бамперы, капоты и элементы отделки салона для механических транспортных средств.

В отсутствие промотора адгезии первый полимерный слой и упомянутый второй полимерный слой могут характеризоваться неудовлетворительной межслоевой адгезией. То есть, в отсутствие борсодержащего соединения, присутствующего в любом из слоев, выбираемых из первого полимерного слоя или второго полимерного слоя, два слоя характеризуются неудовлетворительной межслоевой адгезией (то есть адгезией к покрытиям). В соответствии с использованием в настоящем документе под «неудовлетворительной межслоевой адгезией» подразумевается то, что второй полимерный слой будет демонстрировать отслаивание или потерю адгезии по отношению к первому полимерному слою, достаточные для получения рейтинга, равного 3 и менее, согласно определению в соответствии с документом ASTM-D 3359-97, method В при использовании шкалы рейтинга, приведенной в данном документе.

В одном варианте реализации настоящего изобретения промотор адгезии в один или оба слоя, выбираемые из первого полимерного слоя и второго полимерного слоя, можно включать в количестве, достаточном для улучшения межслоевой адгезии между первым полимерным слоем и вторым полимерным слоем. Промотор адгезии может присутствовать только в первом полимерном слое, только во втором полимерном слое или в альтернативном варианте как в первом полимерном слое, так и во втором полимерном слое.

В дополнительных вариантах реализации промотор адгезии, например борсодержащее соединение, может присутствовать в любом из полимерных слоев, включающих подложку, поверх, по меньшей мере, части которой получают первый полимерный слой, а также любой из полимерных слоев, которые впоследствии можно получать поверх, по меньшей мере, части второго полимерного слоя.

По меньшей мере, один слой, выбираемый из первого и второго полимерных слоев, получают из термоотверждающейся композиции.

В одном варианте реализации настоящего изобретения как первый полимерный слой, так и второй полимерный слой получают из термоотверждающейся композиции. В еще одном варианте реализации термоотверждающаяся композиция включает описанную далее композицию отверждаемого покрытия.

В соответствии с использованием в настоящем документе под «термоотверждающейся композицией» подразумевается композиция, которая необратимо схватывается при отверждении или сшивании, где полимерные цепи полимерных компонентов соединяются друг с другом при помощи ковалентных связей. Данное свойство обычно ассоциируется с реакцией сшивания компонентов композиции, зачастую индуцируемой действием тепла или излучения.

В настоящем изобретении термоотверждающиеся композиции, например композиции отверждаемых покрытий, содержат (А) пленкообразующий полимер, имеющий реакционно-способные функциональные группы, (В) отвердитель, имеющий функциональные группы, вступающие в реакцию с функциональными группами (А), и (С) промотор адгезии.

В альтернативных неограничивающих вариантах реализации промотор адгезии в композиции может присутствовать в количестве, достаточном для получения уровня содержания бора, равного, по меньшей мере, 0,001 мас.%, или, по меньшей мере, 0,025 мас.%, или, по меньшей мере, 0,05 мас.%, или, по меньшей мере, 0,10 мас.%, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы, присутствующего в композиции. В дополнительных вариантах реализации промотор адгезии присутствует в количествах, равных 30 мас.% и менее, или в количествах, меньших чем 25 мас.% или меньших чем 15 мас.%, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы.

Пленкообразующий полимер можно выбирать из полимерных простых полиэфиров, полимерных сложных полиэфиров, акриловых полимеров, кремнийсодержащих полимеров, полимерных полиэпоксидов, полимерных полиуретанов и их комбинаций.

Пленкообразующий полимер имеет реакционно-способную функциональную группу, которую можно выбирать из групп гидроксила, карбоновой кислоты, изоцианата, блокированного изоцианата, первичного амина, вторичного амина, амида, карбамата, мочевины, эпоксида и их совместимых смесей.

Под «их совместимыми смесями» подразумеваются функциональные группы, которые не будут вступать в реакцию друг с другом при комнатной температуре. Например, гидроксильные и свободные изоцинатные группы не будут составлять совместимой смеси. Однако гидроксил и карбамат совместимую смесь составят.

Пленкообразующие полимеры, подходящие для использования в настоящем изобретении в качестве пленкообразующего полимера, имеющего реакционно-способные функциональные группы, (А), могут включать любого из широкого ассортимента функциональных полимеров, известных на современном уровне техники. Неограничивающие примеры могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: полимеры, имеющие гидроксильные группы, такие как акриловые полиолы, полиэфирполиолы на основе сложных эфиров, полиуретанполиолы, полиэфирполиолы на основе простых эфиров и их смеси. В одном варианте реализации настоящего изобретения пленкообразующим полимером может являться акриловый полиол, имеющий эквивалентную массу гидроксила в диапазоне от 100 до 1000 граммов на один эквивалент твердого вещества или от 150 до 500 граммов на один эквивалент твердого вещества.

Подходящие для использования акриловые полимеры, имеющие гидроксильные группы и/или карбоксильные группы, можно получать при использовании обычных способов, известных на современном уровне техники. В одном варианте реализации данные полимеры могут быть получены из полимеризуемых мономеров, включающих ненасыщенность этиленового типа, и могут представлять собой сополимеры (мет)акриловой кислоты и/или гидроксиалкиловых сложных эфиров (мет)акриловой кислоты с одним или несколькими другими полимеризуемыми мономерами, включающими ненасыщенность этиленового типа, такие как алкиловые эфиры (мет)акриловой кислоты, в том числе метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат и 2-этилгексилакрилат, и винилароматические соединения, такие как стирол, альфа-метилстирол и винилтолуол. В соответствии с использованием в настоящем документе «(мет)акрилат» и тому подобные термины предполагают включение как акрилатов, так и метакрилатов.

В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения акриловый полимер можно получать из мономеров, включающих ненасыщенность этиленового типа и функциональность сложного бета-гидроксиэфира. Такие мономеры можно получать в результате проведения реакции между мономером, включающим ненасыщенность этиленового типа и функциональность кислоты, таким как монокарбоновые кислоты, например акриловая кислота, и эпокси-соединением, которое не вступает в инициируемую свободными радикалами полимеризацию с участием мономера ненасыщенной кислоты. Неограничивающие примеры таких эпокси-соединений могут включать глицидиловые простые и сложные эфиры. Подходящие для использования глицидиловые простые эфиры могут включать глицидиловые эфиры спиртов и фенолов, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: бутилглицидиловый эфир, октилглицидиловый эфир, фенилглицидиловый эфир и их смеси. Подходящие для использования глицидиловые сложные эфиры могут включать те из них, которые коммерчески доступны в компании Shell Chemical Company под торговым наименованием CARDURA Е; и в компании Exxon Chemical Company под торговым наименованием GLYDEXX-10. Мономеры, включающие функциональность сложного бета-гидроксиэфира, можно получать из эпоксифункционального мономера, включающего ненасыщенность этиленового типа, например глицидилметакрилата и аллилглицидилового эфира, и насыщенной карбоновой кислоты, такой как насыщенная монокарбоновая кислота, например изостеариновая кислота.

Эпоксифункциональные группы в полимер, полученный из полимеризуемых мономеров, включающих насыщенность этиленового типа, можно вводить в результате проведения сополимеризации мономеров, имеющих оксирановую группу, например глицидил(мет)акрилата и аллилтглицидилового эфира, с другими полимеризуемыми мономерами, включающими ненасыщенность этиленового типа, такими как те из них, которые обсуждались ранее. Получение таких эпоксифункциональных акриловых полимеров подробно описывается в патенте США №4001156, в колонках от 3 до 6.

Карбаматфункциональные группы в полимер, полученный из полимеризуемых мономеров, включающих ненасыщенность этиленового типа, можно вводить в результате проведения сополимеризации, например, описанных ранее мономеров, включающих ненасыщенность этиленового типа, с карбаматфункциональным винильным мономером, таким как карбаматфункциональный алкиловый эфир метакриловой кислоты. Подходящие для использования карбаматфункциональные алкиловые сложные эфиры можно получать в результате проведения реакции между, например, гидроксиалкилкарбаматом, таким как продукт реакции между аммиаком и этиленкарбонатом или пропиленкарбонатом, и ангидридом метакриловой кислоты. Другие подходящие для использования карбаматфункциональные винильные мономеры включают, например, продукт реакции между гидроксиэтилметакрилатом, изофорондиизоцианатом и гидроксипропилкарбаматом; или продукт реакции между гидроксипропилметакрилатом, изофорондиизоцианатом и метанолом. Могут быть использованы еще и другие карбаматфункциональные винильные мономеры, такие как продукт реакции между изоциановой кислотой (HNCO) и гидроксилфункциональным акриловым или метакриловым мономером, таким как гидроксиэтилакрилат, и те из них, которые описываются в патенте США №3479328.

Карбаматфункциональные группы также можно вводить в акриловый полимер в результате проведения реакции между гидроксилфункциональным акриловым полимером и низкомолекулярным алкилкарбаматом, таким как метилкарбамат. Боковые карбаматные группы в акриловый полимер также можно вводить и в результате проведения реакции «транскарбамоилирования», при которой гидроксилфункциональный акриловый полимер вводят в реакцию с низкомолекулярным карбаматом, полученным из спирта или простого гликолевого эфира. Карбаматные группы обмениваются с гидроксильными группами с образованием карбаматфункционального акрилового полимера и первоначальных спирта или простого гликолевого эфира. Кроме того, для получения боковых карбаматных групп гидроксилфункциональные акриловые полимеры можно вводить в реакцию с изоциановой кислотой. Подобным же образом, для получения боковых карбаматных групп гидроксилфункциональные акриловые полимеры можно вводить в реакцию с мочевиной.

Полимеры, полученные из полимеризуемых мономеров, включающих ненасыщенность этиленового типа, можно получать по методикам проведения растворной полимеризации, которые хорошо известны специалистам в соответствующей области техники, в присутствии подходящих для использования катализаторов, таких как органические пероксиды или азо-соединения, например бензоилпероксид или N,N-азобис(изобутиронитрил). Полимеризацию можно проводить по методикам, обычно использующимся на современном уровне техники, в органическом растворе, в котором мономеры растворимы. В других вариантах реализации данные полимеры можно получать по методикам проведения водной эмульсионной или дисперсионной полимеризации, которые хорошо известны на современном уровне техники. Соотношение между количествами реагентов и условиями проведения реакции выбирают таким образом, чтобы в результате получить акриловый полимер, включающий желательную боковую функциональность.

В одном варианте реализации настоящего изобретения в композициях покрытий изобретения в качестве пленкообразующего полимера можно использовать полимерный сложный полиэфир. Подходящие для использования полимерные сложные полиэфиры могут включать продукты конденсации между многоатомными спиртами и поликарбоновыми кислотами. Неограничивающие примеры многоатомных спиртов могут включать этиленгликоль, неопентилгликоль, триметилолпропан, пентаэритрит и их смеси. Неограничивающие примеры поликарбоновых кислот могут включать адипиновую кислоту, 1,4-циклогексилдикарбоновую кислоту, гексагидрофталевую кислоту и их смеси. В дополнение к вышеупомянутым поликарбоновым кислотам могут быть использованы функциональные эквиваленты кислот, такие как ангидриды, в случае существования таковых, или низшие алкиловые эфиры кислот, такие как метиловые эфиры. Кроме того, могут быть использованы небольшие количества монокарбоновых кислот, таких как стеариновая кислота. Соотношение между количествами реагентов и условиями проведения реакции выбирают таким образом, чтобы в результате получить полимерный сложный полиэфир, включающий желательную боковую функциональность, то есть карбоксильную или гидроксильную функциональность.

В неограничивающем варианте реализации сложные полиэфиры, имеющие гидроксильные группы, можно получать в результате проведения реакции между ангидридом дикарбоновой кислоты, таким как гексагидрофталевый ангидрид, и диолом, таким как неопентилгликоль, при молярном соотношении 1:2. В случае желательности интенсифицирования высушивания на воздухе можно применить подходящие для использования жирные кислоты быстровысыхающего масла, которые включают те из них, которые получают из льняного масла, соевого масла, таллового масла, дегидратированного касторового масла или тунгового масла.

Карбаматфункциональные сложные полиэфиры можно получать при использовании обычных способов, известных на современном уровне техники. В одном варианте реализации данные сложные полиэфиры можно получать в результате получения сначала гидроксиалкилк