Однокомпонентная, отверждаемая в условиях окружающей среды, композиция покрытия на водной основе, способы ее использования и подложки с покрытием

Однокомпонентная, отверждаемая в условиях окружающей среды, композиция покрытия на водной основе, способы ее использования и подложки с покрытием

Реферат

Область техники, к которой относится изобретения

Настоящее изобретение относится к композициям покрытий. В частности, настоящее изобретение относится к однокомпонентным, отверждаемым при окружающих условиях, композициям покрытий на водной основе. Настоящее изобретение также относится к способам использования таких композиций и подложкам, по меньшей мере, частично покрытым покрытиями, осажденными из таких композиций.

Уровень техники

Композиции покрытия, в которых все компоненты хранятся вместе в одном контейнере, часто называемые 1-К композиции, являются желательными во многих случаях с точки зрения, например, удобства для конечного пользователя. Среди свойств, которыми должны обладать такие композиции покрытия, это стабильность при хранении. Другими словами, вязкость композиции не должна существенно увеличиваться с течением времени до момента, с которого композиция не является пригодной для использования для нанесения покрытий.

Во многих случаях желательно использовать жидкие композиции покрытия на водной основе в отличие от органических растворителей. Это требование связано в первую очередь с экологическими проблемами из-за выделения летучих органических соединений ("VOC") во время покраски.

Кроме того, часто желательно создать композиции покрытия, которые отверждаются в условиях окружающей среды при атмосферном давлении и температуре. Такие композиции во многих случаях предпочтительнее, например, термически отверждаемых или радиационно отверждаемых композиций покрытий, потому что (i) необходимо немного или отсутствует необходимость в энергии для отверждения композиции (ii), материалы, из которых выполнены некоторые подложки, не выдерживают повышенную температуру в условиях отверждения и/или (iii) большие или сложные изделия, на которые наносят покрытие, могут не подходить для обработки на оборудовании для термического или радиационного отверждения.

Одним из возможных решений для получения композиции покрытия 1-К на водной основе, отверждаемой при окружающих условиях, является использование эмульсии полимера, содержащего карбонильную группу, включающей сшивающее полигидразидное соединение. При испарении воды из эмульсии после нанесения эмульсии на подложку гидразидная группа и карбонильная группа сшиваются в результате конденсации-дегидратации для формирования отвержденной пленки. Хотя различные улучшения 1-К композиций покрытия на водной основе с использованием взаимодействия карбонил-гидразид были сделаны за эти годы, по-прежнему желательно обеспечить дальнейшее совершенствование композиций.

Например, в некоторых применениях покрытия должны быть пригодны для нанесения на различные подложки, включая различные пластмассы и металлы, и должны обладать отличной адгезией к каждой из них. Кроме того, в некоторых применениях, например, когда композицию покрытия наносят на медицинское оборудование (среди прочего), покрытие должно быть особенно устойчивым к воде и спирту. В результате, было бы желательно создать 1-К композиции покрытия на водной основе, отверждаемые при окружающих условиях, на основе взаимодействия карбонил-гидразид, которые обладают отличной адгезией к пластиковой и металлической подложке и которые обладают превосходной стойкостью к воде и спирту.

Раскрытие изобретения

В некоторых отношениях настоящее изобретение относится к композициям покрытия на водной основе, таким как 1-К, отверждаемым при окружающих условиях композициям покрытия. Эти композиции покрытия содержат: (а) частицы смолы акрилового сополимера, содержащие боковые карбонильные функциональные группы, и (b) сшивающий агент, включающий, по меньшей мере, две функциональные группы реакционно-способные относительно карбонильной функциональной группы акрилового сополимера. В этих композициях расчетная температура стеклования ("Tg") частиц смолы акрилового сополимера составляет по меньшей мере 40°С, и они включают продукт реакции реагентов, содержащих: (i) по меньшей мере 50% мас. от общей массы реагентов, гидрофобных акриловых мономеров и (ii) акриловый мономер, содержащий альдегидную и/или кетонную функциональную группу. Кроме того, гидрофобные акриловые мономеры содержат: (А) по меньшей мере 60% мас. общей массы гидрофобных акриловых мономеров, стирольных мономеров; и (В) алкил(мет)акрилатный эфир спирта, в котором алкильная часть спирта является линейной или разветвленной и содержит по меньшей мере 4 атома углерода.

Настоящее изобретение также относится, в частности, к способам использования таких композиций покрытия и подложкам, по меньшей мере, частично покрытых покрытием, нанесенным из таких композиций.

Осуществление изобретения

Для целей последующего детального описания следует понимать, что изобретение может допускать различные альтернативные варианты и последовательность стадий, за исключением случаев, когда прямо указано иное. Кроме того, помимо любых операционных примеров, или где оговорено иное, все числа, выражающие, например, количества компонентов, используемые в описании и формуле изобретения, должны пониматься как изменяемые во всех случаях термином "около". Соответственно, если не оговорено иное, числовые параметры, указанные в последующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближениями, которые могут быть изменены в зависимости от искомых свойств, получаемых в соответствии с настоящим изобретением. По меньшей мере, но не как попытка ограничить применение теории эквивалентов к объему притязаний, каждый числовой параметр, по меньшей мере, следует рассматривать в свете указанного числа значащих цифр и применяя обычные методы округления.

Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, определяющие широкий объем притязаний изобретения, являются приближениями, числовые значения, приведенные в конкретных примерах, указаны настолько точно, насколько возможно. Однако любое числовое значение неотъемлемо содержит определенные ошибки, обязательно следующие из стандартного отклонения, обнаруживаемого при их соответствующих измерениях при тестировании.

Кроме того, следует понимать, что любой числовой диапазон, указанный в описании, означает включение всех поддиапазонов, включенных в него. Например, диапазон "1-10" включает поддиапазоны между (и включая) указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10, то есть с минимальным значением, равным или более 1 и максимальным значением равным или менее 10.

В этом описании использование единственного числа включает множественное и множественное число включает единственное, если определенно не оговорено иное. Кроме того, в этом описании использование "или" означает "и/или", если определенно не оговорено иное, хотя "и/или" может быть явно использовано в определенных случаях.

Как указано выше, определенные осуществления настоящего изобретения относятся к композициям покрытия, таким как композиции покрытия 1-К на водной основе, отверждаемые при окружающих условиях. В соответствии с использованием в описании термин "1-К" относится к хранению стабильных композиций покрытия, в которых все компоненты композиции хранятся вместе в одном контейнере и вязкость композиции существенно не возрастает во времени до момента, когда композиция больше не будет подходить для нанесения покрытия. Действительно, в определенных осуществлениях срок годности композиции покрытия настоящего изобретения составляет, по меньшей мере, 1 год, что определяется по отсутствию значительного увеличения вязкости при хранении в закрытой таре при температуре 140°F.

В соответствии с использованием в описании, "на водной основе" относится к композициям покрытия, в которых растворитель или жидкость-носитель композиции покрытия главным образом или в основном включает воду. Например, в некоторых осуществлениях жидкость-носитель, по меньшей мере, на 80% мас. является водой относительно общей массы жидкости-носителя. Кроме того, некоторые из композиций покрытия настоящего изобретения являются "композициями покрытия с низким VOC (содержание летучих органических соединений)". Используемый в описании термин "композиция с низким VOC" означает, что композиция содержит не более трех (3) фунтов VOC на галлон композиции покрытия. Используемый в описании термин "VOC" относится к соединениям, которые имеют, по меньшей мере, один атом углерода и которые выделяются из композиции во время ее сушки и/или отверждения. Примеры "VOC" включают, но не ограничены спиртами, бензолами, толуолами, хлороформами и циклогексанами.

В соответствии с использованием в описании, термин "отверждаемый при окружающих условиях" относится к композициям покрытия, которые после нанесения на подложку способны отверждаться в присутствии окружающего воздуха, с относительной влажностью 10-100%, например 25-80%, и температурой от -10 до 120°С, например 5-80°С, в некоторых случаях 10-60°С и в других случаях 15-40°С. В соответствии с использованием в описании термин "отверждение" относится к покрытию, в котором любые сшиваемые компоненты композиции являются, по меньшей мере, частично сшитыми. В некоторых осуществлениях плотность сшивки сшиваемых компонентов, то есть степень сшивки, колеблется в диапазоне 5-100%, например 35-85% или в некоторых случаях 50-85% от полной сшивки. Специалисты в данной области техники должны понимать, что наличие и степень сшивки, т.е. плотность сшивки, может быть определена различными способами, такими как динамический механический термический анализ (DMTA) с использованием анализатора МК Polymer Laboratories МК III DMTA, проводимый в азоте.

Как указано выше, композиции покрытия настоящего изобретения включают частицы смолы акрилового сополимера, содержащего боковые карбонильные функциональные группы. В соответствии с использованием в описании термин "сополимер" относится к полимерам, которые являются продуктом реакции двух или нескольких различных реагентов, например двух или нескольких различных мономеров. В соответствии с использованием в описании "полимер" охватывает олигомеры и форполимеры, приставка "поли", относится в описании к "два или более". В соответствии с использованием в описании термин "акриловый сополимер" относится к сополимеру двух или более акриловых реагентов, например двух или более различных акриловых мономеров, то есть двух или более различных полимеризуемых реагентов, ненасыщенных по типу этилена. В соответствии с использованием в описании "карбонил" относится к функциональной группе, включающей атом углерода, связанный двойной связью с атомом кислорода (С=O).

В композициях покрытия настоящего изобретения смола акрилового сополимера присутствует в виде частиц, которые находятся в дисперсной фазе эмульсии, в которой вода является основным компонентом, в некоторых случаях единственным компонентом дисперсионной фазы. В некоторых осуществлениях размер этих частиц смолы является равномерно небольшим, т.е. после полимеризации размер менее 20% частиц смолы составляет более 5 микрон, в некоторых случаях более 1 микрона. В некоторых осуществлениях средний диаметр частиц смолы составляет не более 500 нанометров, например, не более 400 нанометров, не более 300 нанометров или, в некоторых случаях, не более 200 нанометров. Кроме того, в некоторых осуществлениях средний размер этих частиц смолы составляет по меньшей мере 1 нанометр, например, по меньшей мере, 5 нанометров, по меньшей мере, 10 нанометров, по меньшей мере, 50 нанометров или, в некоторых случаях, по меньшей мере, 100 нанометров. Размер частиц может быть измерен с помощью фотон-корреляционной спектроскопии, как описано в международном стандарте ISO 13321. Средний размер частиц, представленный в описании, измерен фотон-корреляционной спектроскопией с помощью Malvern Zetasizer 3000HSa по следующей методике. Около 10 мл ультрафильтрованной деионизированной воды и 1 каплю гомогенного образца добавляют в чистый 20 мл флакон и затем смешивают.Очищают кювету и примерно наполовину заполняют ультрафильтрованной деионизированной водой, к которой добавляют около 3 - 6 капель разбавленного образца. После удаления всех пузырьков воздуха кювету помещают в Zetasizer 3000HSa, чтобы определить, корректной ли является концентрация образца с использованием Correlator Control window в Zetasizer Software (100-200 Кимп/сек). Затем проводят измерение размера частиц с использованием 3000HSa Zetasizer.

В некоторых осуществлениях частицы смолы акрилового сополимера являются преобладающим или, в некоторых случаях, по существу единственным источником твердой смолы в композициях покрытия настоящего изобретения. В результате, в некоторых осуществлениях такие частицы смолы присутствуют в композициях покрытия настоящего изобретения в количестве, по меньшей мере, 50% мас., например, по меньшей мере, 70% мас., по меньшей мере, 80% мас., по меньшей мере, 90% мас. или, в некоторых случаях, по меньшей мере, 92% мас. от общей массы твердой смолы в композиции покрытия.

В некоторых осуществлениях композиции покрытия настоящего изобретения по существу или, в некоторых случаях, полностью свободны от частиц любой другой смолы, например полимерных частиц со средним диаметром 1-50 нанометров. В этом контексте "по существу свободный" означает, что другие частицы смолы присутствуют в композиции в количестве менее 1% мас., например, не более 0,5% мас. или не более 0,1% мас. относительно общей массы твердой смолы в композиции покрытия. "Полностью свободный" означает, что другие полимерные частицы в композиции полностью отсутствуют.

Частицы смолы акрилового сополимера, включенные в композиции покрытия настоящего изобретения, являются продуктом реакции реагентов, включающих: (i) по меньшей мере, 50% мас. от общей массы реагентов гидрофобных акриловых мономеров и (ii) акриловый мономер, содержащей альдегидную и/или кетонную функциональную группу.

Акриловые мономеры, содержащие альдегидную и/или кетонную функциональную группу, в соответствии с использованием в заявке, относится к акриловым мономерам, содержащим, по меньшей мере, одну группу, представленную структурой:

где R представляет собой одновалентную углеводородную группу и R' представляет собой водород или одновалентную углеводородную группу. Конкретные примеры таких подходящих мономеров, включают, но не ограничены перечисленными в US 4,786,676 в кол. 3, строки 39-56; US 4,959,428 в кол. 2, строки 29-56 и US 5,447,970 от кол. 2, строка 59 до кол. 3 строка 15, цитированная часть которых включена в описание ссылкой. Такие мономеры могут быть использованы отдельно или в смеси. Фактически неожиданно было установлено, что использование мономера, включающего альдегидную и/или кетонную функциональную группу, имеет решающее значение для получения 1-К композиции покрытия на водной основе с хорошей адгезией к различным пластиковым и металлическим подложкам.

В некоторых осуществлениях акриловый мономер, содержащий альдегидную и/или кетонную функциональную группу, присутствует в количестве 0,1-20% мас., например 1-20% мас. или, в некоторых случаях, 1-10% мас. от общей массы реагентов, используемых для получения частиц смолы акрилового сополимера.

В соответствии с использованием в описании, термин "гидрофобный акриловый мономер" относится к акриловым мономерам, нерастворимым в воде. Примерами гидрофобных акриловых мономеров, оба из которых используются в композициях настоящего изобретения, являются (i) алкил(мет)акрилатный эфир спирта, в котором алкильная часть спирта является линейной или разветвленной и содержит, по меньшей мере, 4 атома углерода, и (ii) стирольный мономер. В некоторых случаях гидрофобные акриловые мономеры, используемые в настоящем изобретении, состоят по существу из, или, в некоторых случаях, исключительно из стирольных мономеров и алкил(мет)акрилатных эфиров спирта, в которых алкильная часть спирта является линейной или разветвленной и содержит, по меньшей мере, 4 атома углерода.

В композициях покрытия настоящего изобретения гидрофобные акриловые мономеры присутствуют в количестве, по меньшей мере, 50% мас., например, по меньшей мере, 60% мас., по меньшей мере, 70% мас., по меньшей мере, 80% мас., по меньшей мере, 85% мас или, в некоторых случаях, по меньшей мере, 90% мас. от общей массы реагентов, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера. В некоторых осуществлениях гидрофобные акриловые мономеры присутствуют в количестве не более 99% мас., например, не более 95% мас. от общей массы реагентов, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера.

В соответствии с использованием в описании термин "стирольный мономер" обычно относится к ароматическим соединениям (не ограничивающие примеры включают бензол, толуол и нафталин), содержащим винильную группу в качестве заместителя. Не ограничивающие примеры стирольных мономеров включают те, которые содержат 8-18 атомов углерода в молекуле, например 8-12 атомов углерода. Конкретные примеры включают, но не ограничены стиролом, р-метилстиролом, альфа-метилстиролом, трет-бутилстиролом, диметилстиролом, 3-метилстиролом, 2-этилстиролом, 3-этилстиролом, 4-этилстиролом, 4-n-пропилстиролом, 4-циклогексилстролом, 4-децилстиролом, 2-этил-4-бензилстиролом, 4-(4-фенил-n-бутил)стиролом, 1-винилнафталином, 2-винилнафталином, производными с бромированным или хлорированным циклом и их комбинациями.

В композициях покрытия настоящего изобретения стирольный мономер присутствует в количестве, по меньшей мере 60% мас., например, по меньшей мере, 70% мас. от общей массы гидрофобных акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера. В некоторых осуществлениях стирольный мономер присутствует в количестве не более 90% мас., например, не более 80% мас. от общей массы гидрофобных акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера.

Используемый в описании "(мет)акрилат" и подобные термины направлены на включение и акрилатов, и метакрилатов. Как было указано, гидрофобные акриловые мономеры, использованные для получения частиц смолы акрилового сополимера, присутствующие в композициях покрытия настоящего изобретения, включают алкил(мет)акрилатный эфир спирта, в котором алкильная часть спирта является линейной или разветвленной и содержит, по меньшей мере, 4 атома углерода, например, 4-14 атомов углерода, 4-10 атомов углерода, или, в некоторых случаях, 4-8 или 6-8 атомов углерода. Конкретные примеры таких мономеров, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничены изооктилакрилатом, 4-метил-2-пентилакрилатом, 2-метил бутил акрил атом, изоамилакрилатом, втор-бутилакрилатом, n-бутилакрилатом, 2-этилгексилакрилатом, изодецилметакрилатом, изононилакрилатом, изодецилакрилатом и т.п., в том числе их смесями.

В некоторых осуществлениях композиции покрытия настоящего изобретения гидрофобный эфир алкил(мет)акрилата, описанный выше, представлен в количестве, по меньшей мере, 10% мас., например, по меньшей мере, 20% мас. от общей массы гидрофобных акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера. В некоторых осуществлениях, гидрофобный алкил(мет)акрилатный эфир, описанный выше, присутствует в количестве не более 40% мас., например, не более 30% мас. от общей массы гидрофобных акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера.

В некоторых осуществлениях частицы смолы акрилового сополимера, включенные в композиции покрытия настоящего изобретения, являются продуктом реакции дополнительных к вышеописанным реагентов. Например, в некоторых осуществлениях реагенты дополнительно включают мономер с фосфатной функциональной группой, т.е. акриловый мономер с фосфатной функциональной группой. Примеры таких мономеров включают фосфоэтил(мет)акрилат и полимеризуемые соединения эфиров фосфата формулы:

R¹-C(O)-R²-OPO₃H₂

которые описаны в US 6,534,597, кол. 2, строки 30-46, цитированная часть которых включена в описание ссылкой.

Подходящие мономеры с фосфатной функциональной группой также коммерчески доступны и включают те, которые продаются Rhodia как SIPOMER РАМ-100.

В некоторых осуществлениях композиции покрытия настоящего изобретения мономер с фосфатной функциональной группой присутствует в количестве, по меньшей мере, 0,1% мас., например, по меньшей мере, 0,5% мас. от общей массы акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера. В некоторых осуществлениях мономер с фосфатной функциональной группой присутствует в количестве не более 5% мас., например, не более 2% мас. от общей массы акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера.

Другие подходящие мономеры для использования при получении частиц смолы акрилового сополимера включают гидрофильные мономеры, например, мономеры, которые растворяются в воде, а также частично гидрофильные мономеры. Конкретные примеры включают, но не ограничены акриловой кислотой, метакриловой кислотой, фумаровой кислотой, малеиновой кислотой, итаконовой кислотой, кротоновой кислотой, олигомерной акриловой кислотой, 2-гидроксиэтилакрилатом, алкил(мет)акрилатными эфирами спирта, в которых алкильная часть спирта содержит 1-2 атома углерода, такие как метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, N-винил-2-пирролидон и их смеси.

При использовании количество вышеуказанных гидрофильного и/или частично гидрофильного мономера, использованного для получения частиц смолы акрилового сополимера, часто не более 2% мас., например, не более 1% мас. Или, в некоторых случаях, не более 0,5% мас. от общей массы акриловых мономеров, использованных для получения частиц смолы акрилового сополимера.

В некоторых осуществлениях средневесовая молекулярная масса (Mw) частиц акрилового сополимера составляет, например, 10000-1000000 грамм на моль, например, 50000-500000, или, в некоторых случаях, 50000-200000 грамм на моль по определению гельпроникающей хроматографией с использованием полистирольного стандарта.

В некоторых осуществлениях рассчитанная Tg частиц акрилового сополимера составляет, по меньшей мере, 40°C или в некоторых случаях, по меньшей мере, 45°C. В некоторых осуществлениях Tg частиц акрилового сополимера составляет не более 70°C, например, не более 60°С или в некоторых случаях, не более 55°C. В некоторых осуществлениях кислотное число частиц акрилового сополимера составляет менее 5, например менее 4. В соответствии с использованием в описании "рассчитанная Tg" полимера относится к Tg теоретического полимера, сформированного из выбранных мономеров, в выбранных количествах, рассчитанной, как описано в "The chemistry of Organic Film Former (Химия органических пленкообразующих)" D.H.Solomon, J.Wiley & Sons, New York, 1967, p.29.

Если в частицах акрилового сополимера присутствуют кислотные функциональные группы, они могут быть нейтрализованы с помощью, например, аминов, таких как диметилэтаноламин, аммиак, триэтаноламин, диметилэтилэтаноламин или N',N'-диметиламинопропиламин, или солей щелочных металлов, таких как гидроксид натрия или калия.

Эмульсии, включающие вышеуказанные частицы акрилового сополимера, диспергированные в водной дисперсионной фазе, могут быть получены, например, латексной эмульсионной полимеризацией вышеуказанных полимеризуемых реагентов. В некоторых осуществлениях поверхностно-активное вещество может быть добавлено к водной дисперсионной фазе для стабилизации или предотвращения коагуляции или агломерации капель мономера, особенно во время полимеризации.

Поверхностно-активное вещество может присутствовать в латексной эмульсии в любой концентрации, которая стабилизирует эмульсию. Поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 0,001% мас., обычно, по меньшей мере, 0,005% мас., по меньшей мере, 0,01% мас. или, по меньшей мере, 0,05% мас. от общей массы латексной эмульсии. Поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве до 10% мас., обычно до 7,5% мас., до 5% мас. или в некоторых случаях до 3% мас. от общей массы латекса. Содержание используемого поверхностно-активного вещества определяется количеством, необходимым для стабилизации латексной эмульсии.

Поверхностно-активное вещество может быть анионным, катионным или неионогенным поверхностно-активным веществом, или диспергирующей добавкой, или их совместимыми смесями, например смесь анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ. Подходящие катионные диспергирующие добавки, которые могут быть использованы, включают, но не ограничены хлоридом лаурилпиридиния, ацетатом цетилдиметиламина и хлоридом алкилдиметилбензиламмония, в котором в алкиле 8-18 атомов углерода.

Подходящие анионные диспергирующие добавки включают, но не ограничены солями щелочных металлов сульфатов жирных спиртов, например лаурилсульфат натрия и т.п.; арилалкилсульфонатами, например изопропилбензолсульфонат калия и т.п.; солями щелочных металлов алкилсульфосукцинатов, например октилсульфосукцинат натрий и т.п., и солями щелочных металлов сульфатов или сульфонатов арилалкиполиэтоксиэтанола, такими как октилфеноксиполиэтоксиэтилсульфат натрия с 1-5 оксиэтиленовыми звеньями и т.п..

Конкретные примеры подходящих анионных поверхностно-активных веществ включают лаурилсульфат натрия (Duponol С или QC от Du Pont), сульфаты смешанных длинноцепочечных спиртов натрия, поставляемых Du Pont под маркой WN Duponol, октилсульфат натрия, поставляемый Alcolac, Ltd под маркой Sipex OLS, эфир тридецилсульфат натрия (Sipex EST), эфир лаурилсульфат натрия (Sipon ES), лаурилсульфат магния (Sipon LM), аммонийную соль лаурилсульфата (Sipon L-22), диэтаноламинолаурилсульфата (Sipon LD), додецилбензолсульфонат натрия (SIPONATE® DS), лаурет сульфат натрия, лаурет сульфат магния, лаурет-8 сульфат натрия, смесь лаурет-8 сульфат магния, продаваемая под маркой Texapon ASV от Cognis, эфир лаурилсульфат натрия (C_12-14 70/30) (2.2 ЕО), продаваемый под названиями Sipon AOS 225 или Texapon N702 Paste от Cognis; эфир лаурилсульфат аммония (C_12-14 70/30) (3 ЕО), продаваемый под маркой Sipon Lea 370 от Cognis и (C_12-14) алкильный эфир (9 ЕО) сульфата аммония, продаваемый под маркой Rhodapex AB/20 от Rhodia Chimie.

Для использования пригодны реакционно-способные поверхностно-активные вещества, часто в сочетании с одним или несколькими из вышеупомянутых анионных поверхностно-активных веществ. Примеры таких реакционно-способных эмульгаторов включают, но не ограничены реакционно-способными анионными поверхностно-активными веществами, сульфосукцинатными реакционно-способными анионными поверхностно-активными веществами, и алкенилсукцинатными реакционно-способными анионными поверхностно-активными веществами, такими как коммерчески доступные сульфосукцинатные реакционно-способные анионные поверхностно-активные вещества LATEMUL S-120, S-120A, S-180 и S-180A (продукты Као Corporation) и ELEMINOL JS-2 (продукт Sanyo Chemical Industries, Ltd) и коммерчески доступные алкенилсукцинатные реакционно-способные анионные поверхностно-активные вещества LATEMUL ASK (продукт Као Corp.)

Другими подходящими реакционно-способными анионными поверхностно-активными веществами являются сульфоалкильные (содержащие 1-4 атома углерода) эфиры C_3-5 алифатических ненасыщенных карбоновых кислот, например поверхностно-активные вещества: соль сульфоалкильного эфира (мет)акриловой кислоты, такие как натриевая соль 2-сульфоэтил(мет)акрилата и аммонийная соль 3-сульфопропил (мет)акрилата и соли алкилсульфоалкильного диэфира ненасыщенных алифатических дикарбоновых кислот, такие как натриевая соль алкильного эфира сульфопропилмаленовой кислоты, аммонийная соль полиоксиэтиленалкильного эфира сульфопропилмаленовой кислоты, эфир и аммонийная соль полиоксиэтиленалкильного эфира сульфоэтилфумаровой кислоты; диполиэтиленгликолевый эфир малеиновой кислоты сульфатов простых эфиров алкилфенола; дигидроксиэтиловый эфир фталевой кислоты (мет)акрилатсульфатов, 1-аллилокси-3-алкилфенокси-2-полиоксиэтилен сульфаты (ADEKA REASOAP SE-10H, продукт ADEKA Corp.), полиоксиэтиленалкилалкиленфенолсульфаты (Aqualon, продукт Dai-Ichi KOGYO SEIYAKU Co. LTD) и ADEKA-REASOAP SR-10 (ЭО число молей=10, продукт ADEKA Corp.), SR-20 (ЭО число молей=20, продукт ADEKA Corp.) и SR-30 (ЭО число молей=30, продукт ADEKA Corp.)

Свободно-радикальные инициаторы часто используются в процессе латексной полимеризации. Подходящие свободно-радикальные инициаторы включают, но не ограничены термическими инициаторами, фотоинициаторами и окислительно-восстановительными инициаторами, которые могут быть классифицированы иначе, как водорастворимые инициаторы или нерастворимые в воде инициаторы.

Примеры термических инициаторов включают, но не ограничены азосоединениями, пероксидами и персульфатами. Подходящие персульфаты включают, но не ограничены персульфатом натрия и персульфатом аммония. Окислительно-восстановительные инициаторы могут включать в качестве не ограничивающих примеров системы персульфат-сульфит, а также системы, использующие термические инициаторы в сочетании с соответствующими ионами металлов, такими как железо или медь.

Подходящие азосоединения включают, но не ограничены нерастворимыми в воде азосоединениями, такими как 1-1'-азобисциклогексанкабонитрил, 2-2'-азобисизобутиронитрил, 2-2'-азобис(2-метилбутиронитрил), 2-2'-азобис(пропионитрил), 2-2'-азобис(2,4-диметилвалеронитрил), 2-2'-азобис(валеронитрил), 2-(карбамоилазо)изобутиронитрил и их смеси, и водорастворимые азосоединения, такие как азобис третичные алкильные соединения, включая 4-4'-азобис(4-циановалериановая кислота), дигидрохлорид 2-2'-азобис(2-метилпроионамидина), 2,2'-азобис[2-метил-N-(2-гидроксиэтил)пропионамид], 4,4'-азобис(4-цианопентановая кислота), 2,2'-азобис(N,N-диметиленизобутирамидин), дигидрохлорид 2,2'-азобис(2-амидинопропана), дигидрохлорид 2,2'-азобис(N,N-диметиленизобутирамидина) и их смеси.

Подходящие пероксиды включают, но не ограничены пероксидом водорода, пероксидом метилэтилкетона, бензоилпероксидом, ди-трет-бутилпероксидом, ди-трет-амилпероксидом, дикумилпероксидом, диацилпероксидами, деканолпероксидом, лауроилпероксидом, пероксидикарбанатами, сложными пероксиэфирами, диалкилпероксидами, гидропероксидами, пероксикеталями и их смесями.

Примеры в описании также иллюстрируют подходящие условия получения эмульсии, включающей частицы смолы акрилового сополимера, описанной в заявке.

Как было отмечено, композиции покрытия настоящего изобретения также включают сшивающий агент, содержащий, по меньшей мере, две функциональные группы реакционно-способные относительно карбонильной функциональной группы акрилового сополимера. В некоторых осуществлениях сшивающий агент добавляют к эмульсии во время или после формирования вышеуказанных частиц смолы акрилового сополимера.

Любое азотсодержащее соединение, по меньшей мере, с двумя азотами амина, реакционно-способными относительно карбонильной группы, может быть использовано в качестве сшивающего агента. Такие сшивающие агенты могут быть алифатическими или ароматическими, полимерными или не полимерными и могут быть использованы отдельно и в комбинации двух или большего числа. Не ограничивающие примеры подходящих сшивающих агентов включают соединения, содержащие, по меньшей мере, две гидразидные, то есть NH₂, группы. Конкретные примеры таких соединений приведены в US 7,115,682 от кол. 10, строка 12 до кол. 11, строка 26, приведенная часть которого включена в описание ссылкой.

В некоторых осуществлениях сшивающий агент присутствует в композиции в таком количестве, что количество функциональных групп, реакционно-способных относительно карбонильной функциональной группы акрилового полимера, например гидразидных групп, составляет 0,02-5 эквивалентов, например 0,1-3 эквивалентов или, в некоторых случаях, 0,5-2 эквивалентов на один эквивалент карбонильной группы, содержащейся в частицах смолы акрилового сополимера.

В некоторых осуществлениях вышеуказанные эмульсии, которые содержат частицы смолы акрилового сополимера и сшивающий агент, являются материалами с относительно низкой вязкостью. Эмульсии могут быть приготовлены непосредственно с общим содержанием твердого вещества 20-70%, например 30-50%. В некоторых осуществлениях вязкость по Гарднеру-Хольдту таких эмульсий составляют "А"-"Н".

В композициях покрытия настоящего изобретения после нанесения на подложку и испарения воды из эмульсии гидразидные группы и карбонильные группы сшиваются в результате конденсации-дегидратации для образования отвержденной пленки.

В некоторых осуществлениях композиции покрытия настоящего изобретения также включают краситель. Используемый в описании термин "краситель" означает любое вещество, которое придает композиции цвет и/или другую непрозрачность и/или другой визуальный эффект. Краситель может быть добавлен в покрытие в любой приемлемой форме, например дискретных частиц, дисперсий, растворов и/или хлопьев. В композициях покрытия настоящего изобретения могут быть использованы отдельный краситель или смесь двух или более красителей.

Примеры красителей включают пигменты, краски и оттенки (колеры), такие как перечисленные Ассоциацией изготовителей сухих красителей (DCMA), так же как композиции специальных эффектов. Краситель может включать, например, тонко размолотый твердый порошок, который не растворяется, но смачивается в условиях использования. Краситель может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или не агломерированным. Красители могут быть введены в покрытия с использованием размолотого связующего, такого как акриловое размолотое связующее, использование которого известно специалисту в данной области техники.

Примеры пигментов и/или композиции пигментов включают, но не ограничены: карбазолдиоксазиновой сырой пигмент, азо, моноазо, дисазо, нафтол AS, краплак (лаки), бензинмидазолон, конденсационные, комплексы металлов, изоиндолиноновые, изоиндолиновые и полициклические фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые, периноновые, дикетопирроло пирроловые, тиоиндиговые, антрахиноновые, индантроновые, антрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые, хинофталоновые пигменты, дикетопирроло пирроловый красный ("DPPBO красный"), диоксид титана, сажу и их смеси. Термины "пигмент" и "цветной наполнитель" могут быть использованы как взаимозаменяемые.

Примеры красителей включают, но не ограничены, красителями на основе растворителя и/или воды, такими как фтало зеленый или синий, оксид железа, ванадат висмута, антрахиноновый, периленовый, алюминий и хинакридоновый.

Примеры оттенков включают, но не ограничены пигментами, диспергированными в водорастворимом носителе или носителе на водной основе, такими как AQUA-CHEM 896 коммерчески поставляемые Degussa, Inc., CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, коммерчески поставляемые отделением Accurate Dispersions Eastman Chemical, Inc.

Как указано выше, краситель может быть в форме дисперсии, включая, но без ограничения дисперсии наночастиц. Дисперсии наночастиц могут включать высокодисперсные наночастицы одного или большего количества красителей и/или частицы красителя, которые производят желательный эффект цветовой, и/или непрозрачности, и/или визуальный. Дисперсии наночастиц могут включать красители, такие как пигменты или красители с размером частиц менее 150 нм, например менее 70 нм или менее 30 нм. Наночастицы могут быть получены размолом органических или неорганических пигментов абразивной средой с размером частиц менее 0,5 мм. Пример дисперсий наночастиц и способы их получения приведены в US 6,875,800 B2, который включен в заявку ссылкой. Дисперсии наночастиц также могут быть получены кристаллизацией, осаждением, конденсацией из газовой фазы и химическим травлением (то есть частичным растворением). Для минимизации повторной агломерации наночастиц с покрытием может быть использована дисперсия наночастиц, покрытых смолой. В соответствии с использованием в описании "дисперсия наночастиц, покрытых смолой" относится к дисперсионной среде, в которой диспергированы дискретные "композитные микрочастицы", которые включают наночастицы, покрытые смолой. Пример дисперсий наночастиц, покрытых смолой, и способы их получения приведены в US 2005-0287348 A1, поданной 24 июня 2004 года, US No 60/482, 167, поданной 24 июня 2003 года и US No 11/337, 062, поданной 20 января 2006 года, которые также включены в настоящее описание ссылкой.

При