双组分聚氨酯涂料组合物、由其形成的涂层及涂布制品的制作方法

1.本技术涉及一种双组分聚氨酯涂料组合物及涂布制品。具体地，本技术涉及包含水性分散体和非亲水性固化剂的涂料组合物，以及包含由该涂料组合物形成的涂层的涂布制品。


背景技术：

2.传统的油性双组分聚氨酯涂料以良好的耐酸性、高光泽、耐沾污性和耐划伤性使其应用广泛。然而，随着人们对环境保护的关注和新环保法规的实施，传统的油性双组分聚氨酯涂料由于其高voc含量而受到限制。
3.为了替代传统的油性双组分聚氨酯涂料，水性双组分聚氨酯涂料越来越受到关注。目前的水性双组分聚氨酯涂料采用经改性的亲水性固化剂来使固化剂与成膜树脂形成稳定的分散体。然而，这种经改性的亲水性固化剂通常涉及复杂的合成工艺和原料，使得涂料的成本大幅提升，影响水性涂料的推广应用。而且，由目前的水性双组分聚氨酯涂料形成的涂层通常表现出较差的涂层性能，例如光泽度降低。


技术实现要素：

4.鉴于此，涂料工业仍然需要一种双组分聚氨酯涂料组合物，其具有较低的成本，而且固化后形成的涂层表现出优异的涂层性能，尤其是光泽或透明度。
5.通过本文中所描述的涂料组合物，能够实现上述目标。
6.本技术的第一方面提供一种双组分聚氨酯涂料组合物，包含：a组分，包含羟基官能树脂的水性分散体；以及b组分，包含非亲水性异氰酸酯固化剂和稀释剂，其中，所述稀释剂包含烷基二元醇酯、环状碳酸酯或其组合，所述烷基二元醇酯不包含醚键。
7.本技术的第二方面是由本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物所形成的涂层。
8.本技术的第三方面提供一种涂布制品，包含基材以及涂布于基材上的由本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物形成的涂层或固化涂层。
9.在本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物中，采用烷基二元醇酯、环状碳酸酯或其组合作为稀释剂，并且采用低成本的非亲水性异氰酸酯固化剂。发明人发现，固化后形成的涂层表现出优异的涂层性能，尤其是光泽或透明度。在一些优选的实施方式中，同时获得了优异的光泽和透明度。
10.而且，本技术的涂料组合物在应用时，采用手工搅拌a组分与b组分即可形成稳定的分散体，不需要强力分散工艺(例如高速搅拌)。这是非常令人惊奇的。因为一般来说，非亲水性固化剂与水性分散体的相容性较差，容易产生相分离，必须采用强力分散工艺(例如高速搅拌)，才能与水性分散体成功分散。
11.此外，本技术的一些实施方式还表现出更快的干燥速度，以及优选地改善的适用期。
12.本技术的一个或多个实施方案的细节在以下的说明书中阐明。根据说明书和权利
要求，本技术其它特征、目的和优点将变得清楚。
13.定义
14.在本文中使用时，除非另有说明，“一种”、“这种”、“至少一种”和“一种或多种”以及不使用数量词的情形可以互换使用。因此，例如包含“一种”添加剂的涂料组合物可以被解释为表示该涂料组合物中包含“一种或更多种”添加剂。除本文中另有说明外，本文中单数形式的使用还意在包括复数形式。
15.在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，预计该组合物中并不排除本发明未涉及的可选组分，并且预计该组合物可由所涉及的组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计该方法中并不排除本发明未涉及的可选工艺步骤，并且预计该方法可由所涉及的工艺步骤构成或组成。
16.为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。但是应当理解，任意下限与任何上限组合形成的范围均属于本技术所明确公开的内容；任意下限与其它下限组合形成的范围也属于本技术所明确公开的内容，同样地，任意上限与其它上限组合形成的范围也属于本技术所明确公开的内容。
17.除另有说明外，范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。例如，1到5的范围涵盖了数值1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等。而且，公开的数值范围包括在该较宽范围内的所有子集范围，例如1到5的范围包括了子范围1到4、1.5到4.5、1到2等。因而，每个点或单个数值可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合，所得到的范围属于本技术所明确公开的内容。
18.本文中使用时，术语“或(or)”是包括性的。也就是说，短语“a或(or)b”表示“a，b，或a和b两者”，也可简写为“a和/或b”。更具体地，以下任一条件均满足条件“a或b”：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)而b为真(或存在)；或a和b都为真(或存在)。相比之下，排它性的“或(or)”在本文中例如由诸如“要么a要么b”和“a或b中的一个”之类的术语来表示。
19.在描述组合物不含某种成分的上下文中，术语“不含”是指该组合物不含故意添加的该种成分。考虑到实际配制过程中各组分的具体组成的复杂性，短语“不含某种成分”可以理解为组合物包含基于组合物的总重量小于1重量％的该种成分，更优选地小于0.5重量％，甚至更优选地小于0.2重量％，最优选地小于0.1重量％。
20.在本文中，术语“分散体”符合iupac化学术语总目录(iupac compendium of chemical terminology)(2007)中的定义，其将分散体定义为包含多于一种相的材料，其中至少一种相由通常在胶态的粒度范围内的分布于整个连续相域中的细分的相域组成。
21.本文中使用时，术语“水性分散体”是指分散体中的分散介质(溶剂或载体流体)主要或首要地包含水。例如，在一些实施方案中，基于分散介质的总重量，分散介质包含至少约50重量％、优选地至少约60重量％、更优选地至少70重量％且至多约99重量％、至多约100重量％的水。例如，基于分散介质的总重量，分散介质包含约80重量％、约85重量％或约95重量％的水。
22.当在本文中使用时，术语“树脂的水性分散体”是指树脂(即聚合物)以微粒形式在水性液体介质中的稳定分散体，任选地可以借助合适的分散助剂诸如表面活性剂、助溶剂。因此，在本技术中当针对聚合物使用时，除非另有声明，术语“水性乳胶”和“水性分散体”可
以交替使用。制备水性乳胶的方法是本领域已知的，例如可以利用本领域技术人员已知的乳液聚合工艺进行制备。水性分散体也可以商业购得。
23.在本文中使用时，术语“羟基官能”意指含有至少一个未反应的羟基官能团。
24.在本文中使用时，术语“亲水性固化剂”和“非亲水性固化剂”具有本领域中公知的含义。通常，非亲水性固化剂(也被称为疏水性固化剂或油性固化剂)难以与水或含水的a组分均匀混合，容易发生相分离。例如，非亲水性固化剂包括大多数未改性的多异氰酸酯。亲水性固化剂通常是通过对固化剂进行亲水改性获得的。亲水性固化剂可以是例如非离子型亲水改性的(例如科思创公司的bayhydur 3100)、离子型改性的、非离子型和离子型复合改性的。
25.可施工时间或适用期或活化期(pot life)是这样的时间，在其间一旦将涂料组合物的相互反应的组分加以混合，仍可对该涂料组合物进行恰当地处理或施用且可以获得品质不受损害的涂层。在双组分涂料组合物的处理中，通常需要在施用前不久将反应性组分混合在一起以避免反应性组分过早反应。术语"在施用前不久"是从事双组分涂料组合物工作的本领域技术人员公知的。在其间可在实际使用或施用之前制备该即可使用的涂料组合物(ready-to-use coating composition)的时间段取决于例如该涂料组合物的适用期。因此，为了具有充裕的时间窗口用于制备、混合并施用双组分涂料组合物，需要足够长的适用期。因此，可施工时间也可定义为，在该时间内，涂刷形成的漆膜具有满足要求的性能。一般情况下，在可施工时间结束时，涂料的粘度会翻倍。除此之外，由于水性树脂与油性树脂不同，不能以单一的粘度作为判断可施工时间的标准。对于水性分散体来说，在可施工时间结束时，漆膜成膜后透明度、丰满度、光泽、硬度都不能有明显下降。
26.如本文所用的术语“固化的”意谓在液体组合物的状态下如astm d5895-standardtest methods for evaluating drying or curing during film formation of organic coatings using mechanical recorder(用于使用机械记录仪在有机涂层的成膜期间评价干燥或固化的标准测试方法)所定义将组合物的施用膜至少固化至能够碰触(set-to-touch)，此文献也并入本说明书中作为参考。本文所用术语“固化(cure)”以及“进行固化(curing)”意谓施用的液体组合物由液态转变为固化态的过程。术语“固化的(cured)”、“固化(cure)”以及“进行固化(curing)”涵盖组合物经由溶剂挥发以及组合物中成分的化学交联的干燥过程。
27.术语“包括”、“具有”、“包含”、“含有”及其变型不具有限制意义，反而当这些术语出现在说明书和权利要求书中时其旨在是开放式的。
28.术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本技术实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本技术范围外。
具体实施方式
29.根据本技术的第一方面提供一种双组分聚氨酯涂料组合物。本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物通常包含a组分(即树脂组分)和b组分(即固化剂组分)。
30.a组分包含具有对固化剂反应性的官能团的化合物，该官能团具有活性氢。在本申
请的涂料组合物中，a组分包含羟基官能树脂的水性分散体。在一些实施方式中，羟基官能树脂的羟基含量(基于固体树脂计算)为约2wt％或更高，优选地3wt％或更高。羟基官能树脂的羟基含量(基于固体树脂计算)可以为6wt％或更低，优选地5wt％或更低。
31.羟基官能树脂包括例如羟基官能丙烯酸树脂、羟基官能聚氨酯树脂、羟基官能醇酸树脂、羟基官能聚酯树脂、羟基官能聚醚树脂或者羟基官能环氧树脂等。
32.羟基官能丙烯酸树脂可以由可聚合的烯不饱和单体可选地在低聚或聚合的聚酯或聚氨酯树脂存在下通过自由基聚合而制备。可使用的自由基可聚合的烯不饱和单体是除了至少一个烯烃双键之外还包含其它官能团的单体，以及除了至少一个烯烃双键之外不包含其它官能团的单体。其它官能团例如可以是脲基、羟基、羧基、磺酸基团、硅烷基团、胺基团、酰胺基团、乙酰乙酸基团、磷酸基团、膦酸基团、杂环或环氧基团。在羟基官能丙烯酸树脂的制备中，合适地组合那些不倾向于自交联的官能团。
33.使用具有羟基的烯不饱和单体将羟基引入该(甲基)丙烯酸系共聚物中。适合的羟基官能的不饱和单体是例如具有伯羟基或仲羟基的α,β-烯不饱和一元羧酸的羟烷基酯。羟基官能的不饱和单体可以例如包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、异巴豆酸的羟烷基酯或其任意组合。优选(甲基)丙烯酸的羟烷基酯。当然也可使用具有羟基的其它烯不饱和单体或其组合。
34.使用羧基官能的烯不饱和单体将羧基引入该(甲基)丙烯酸系共聚物中。适合的烯不饱和羧酸的示例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸和异巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及这些双官能酸的半酯。优选丙烯酸和甲基丙烯酸。
35.除至少一个烯烃双键之外不包含其它官能团的不饱和单体是例如烯不饱和羧酸(诸如(甲基)丙烯酸)的脂肪族酯、乙烯基酯、乙烯基芳香烃(诸如苯乙烯)或其任意组合。
36.而且，可以使用除烯烃双键之外包含其它官能团的其它额外的不饱和单体。
37.可使用的合适的羟基官能聚氨酯树脂例如是通过对于异氰酸酯基团具有反应性的化合物与每个分子具有至少2个游离异氰酸酯基团的多异氰酸酯反应而制备的。可以使用高分子量的多元醇作为对于异氰酸酯基团具有反应性的化合物。多元醇的示例可以包括聚丙烯酸酯多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚氨酯多元醇。优选地，使用具有例如500g/mol-6000g/mol的分子量的聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇或其任意组合。有用的多异氰酸酯的示例包括对苯二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯。
38.其他可用的羟基官能醇酸树脂、羟基官能聚酯树脂、羟基官能聚醚树脂和羟基官能环氧树脂是本领域中已知的。本领域技术人员能够合理地确定在a组分中可使用的合适的树脂。
39.尤其优选地，a组分包含羟基丙烯酸分散体。合适的羟基丙烯酸分散体也可以是商业购得的，例如从科思创公司购得的系列产品。
40.基于a组分的总重量，a组分可以包含例如30-70重量％的水，例如约45重量％、约50重量或约60重量％的水。可选地，a组分还可以进一步包含至少一种助溶剂。如果存在的话，可选的助溶剂的量较低。例如，a组分可以包含最高15重量％、优选地最高10重量％的助溶剂。
41.助溶剂可以是本领域中常用的有机溶剂。例如，助溶剂可以是一元醇或多元醇，例如丙醇、丁醇、己醇；二醇醚或酯，例如各自具有c1-c6烷基的二乙二醇二烷基醚、二丙二醇二烷基醚、乙氧基丙醇、丁基乙二醇；二醇，例如乙二醇、丙二醇；和酮，例如甲基乙基酮、丙酮、环己酮；n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮；芳香族或脂肪族烃，例如甲苯、二甲苯或者直链或支化的脂肪族c6-c12烃。优选地，助溶剂为水混溶性的。助溶剂的示例包括，但不限于，乙醇、异丙醇、丁醇、丁氧基双甘醇、丁基乙二醇、二丙二醇甲醚(dpm)、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚(dpnb)、乙二醇乙醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单己醚、乙二醇单正丁基醚、二甘醇单甲醚、甘二醇单正丁基醚、三丙二醇单甲醚、乙二甲醇单异丁醚、二乙二醇单异丁醚、丙二醇单异丁醚、乙二醇单苯基醚、丙二醇单苯基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、三甲苯、100#溶剂石脑油、150#溶剂石脑油、180#溶剂石脑油、200#溶剂石脑油、2-甲基丙醇乙酸酯和乙酸正丁酯以及它们的任意组合。
42.基于涂料组合物的总重量，助溶剂的量可以为约4-10重量％，优选地约5-9重量％，更优选地约6-8重量％。例如，基于涂料组合物的总重量，助溶剂的量可以为甚至更优选地约6.5、7、7.5或8重量％。
43.本技术的涂料组合物还可以任选地包含颜料、其他添加剂或其任意组合。
44.在一些优选的实施方式中，颜料可以是具有微米乃至纳米尺寸的球状、纤维状、片状或其它规则或不规则形状的材料。颜料的实例包括金属氧化物，诸如二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化锆、氧化铝；两种或更多种金属的混杂金属氧化物，所述金属包括锰、镍、钛、铬、锑、镁、钴、铁或铝；含氧金属酸盐(oxymetallic compound)，诸如钒酸铋、铝酸钴、锌酸钴、铬酸锌；具有金属效应的颜料，诸如铝片、铜和铜锌合金；珠光颜料，诸如碳酸铅和氧氯化铋；滑石；及其任意组合。优选地，颜料是二氧化钛，更优选地粉末形式的二氧化钛。尤其优选地，颜料包含金红石钛白粉。所有类型的增稠剂都是可商购的商品。例如，作为颜料的实例，可以使用购自百利联的blr-688钛白粉。
45.基于涂料组合物的总重量，颜料的总量可以是0重量％至50重量％，例如1重量％至45重量％、2重量％至40重量％、3重量％至35重量％、4重量％至30重量％、5重量％至25重量％、10重量％至20重量％。进一步优选地，基于涂料组合物的总重量，每种颜料的用量独立地是0重量％至50重量％、1重量％至40重量％、2重量％至30重量％、3重量％至20重量％、4重量％至15重量％。
46.在涂料组合物中，任选的其他添加剂可以是常用在涂料组合物中的那些。这些添加剂不会不利地影响涂层组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂层组合物或由其得到的固化组合物的特定功能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。根据具体的需要，可以包含在涂料组合物中的添加剂例如但不限于填料、防结皮剂、催干剂、乳化剂、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、润滑剂、润湿剂、生物杀灭剂、增塑剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、防冻剂、流变助剂、增稠剂、分散剂、ph调节剂、粘着促进剂、uv稳定剂、ph调节剂、流平剂或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂层组合物或由其得到的固化涂层。
47.进一步优选地，基于涂料组合物的总重量，涂料组合物还包括0.1-1重量％的其他
添加剂，所述其他添加包括消泡剂、流平剂、增稠剂和润湿剂中的一种或多种。
48.作为流平剂的实例，可以使用购自byk公司的byk 358。作为消泡剂的实例，可以使用购自byk公司的byk-071。
49.适当的增稠剂包括纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂、聚氨酯型增稠剂、疏水改性的聚氨酯型增稠剂和无机增稠剂中的一种或多种。所有类型的增稠剂都是可商购的商品。例如，作为纤维素类增稠剂的实例，可以使用购自美国ashland的甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂hec 250h4br。作为碱溶胀型增稠剂的实例，可以使用购自美国陶氏化学dow的ase60。作为聚氨酯性增稠剂的实例，可以使用购自美国陶氏化学dow的rm-2050d，或者购自万华化学的u902和u903。作为无机增稠剂的实例，可以使用膨润土。
50.根据本技术的涂料组合物可选包含消泡剂。适当的消泡剂包括有机硅氧烷类消泡剂、油脂类消泡剂、聚醚类消泡剂和聚醚改性的有机硅类消泡剂中的一种或多种。优选地，可以采用非离子型矿物油。所有类型的消泡剂都是可商购的商品。作为消泡剂的实例，可以使用购自布莱克本的cf-246。
51.在本技术的双组分聚氨酯涂料组合物中，b组分包含非亲水性异氰酸酯固化剂。在本技术一些实施例中，所述非亲水性异氰酸酯固化剂包含脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、环脂族二异氰酸酯或其任意组合。优选地，非亲水性异氰酸酯固化剂包含脂肪族二异氰酸酯。
52.优选地，非亲水性异氰酸酯固化剂的nco含量在10wt％至30wt％范围内。优选地，nco含量在15wt％至25wt％范围内。例如，nco含量可以为18wt％、21wt％、22wt％、23wt％或24wt％。nco含量根据din en iso 11 909测定。
53.优选地，使用低粘度的非亲水性异氰酸酯固化剂。例如，非亲水性异氰酸酯固化剂在23℃下的粘度低于4000mpa
·
s。更优选地，非亲水性异氰酸酯固化剂在23℃下的粘度在600至低于3800mpa
·
s之间。例如，非亲水性异氰酸酯固化剂在23℃下的粘度可以为730、1000、1500、2000或3000mpa
·
s。上述粘度根据din en iso 3219/a.3来测定。
54.非亲水性异氰酸酯固化剂可以是低聚物或均聚物形式。低聚物或均聚物可以是包含2-8个单体单元的低聚物或均聚物。例如，非亲水性异氰酸酯固化剂可以是三聚体。
55.非亲水性异氰酸酯固化剂的示例包括基于六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(hmdi)、苯二亚甲基二异氰酸酯(xdi)或四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(tmxdi)的异氰酸酯固化剂。
56.在一些优选的实施方式中，脂肪族二异氰酸酯是基于六亚甲基二异氰酸酯(hdi)的脂肪族二异氰酸酯，尤其优选地hdi三聚体。优选地，脂肪族二异氰酸酯可以包含基于hdi的不对称三聚体、对称三聚体和均聚物中的一种或多种。可以使用商业购买的异氰酸酯固化剂，例如desmodur n 3300、3600和3900。
57.各非亲水性异氰酸酯固化剂可以单独使用，也可以组合使用。在一些实施方式中，非亲水性异氰酸酯固化剂也可以包含两种或多种上文所述固化剂的组合。例如，在一个示例性实施方式中，可以使用以1:1:1重量比的desmodur n 3300、3600和3900作为非亲水性异氰酸酯固化剂。
58.b组分可以包含亲水性异氰酸酯固化剂，也可以不包含亲水性异氰酸酯固化剂。
59.在一些实施方式中，b组分包含亲水性异氰酸酯固化剂。亲水性异氰酸酯固化剂可
以是通过现有技术中已知的方式改性来制备的。亲水性异氰酸酯的示例包括但不限于基于异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)和hdi类型的亲水性异氰酸酯。
60.在一些实施方式中，非亲水性异氰酸酯固化剂与亲水性异氰酸酯固化剂的重量比在99:1至5:95的范围内。优选地，非亲水性异氰酸酯固化剂与亲水性异氰酸酯固化剂的重量比在90:10至10:90，更优选地80:20至20：80的范围内。例如，非亲水性异氰酸酯固化剂与亲水性异氰酸酯固化剂的重量比为90:10、70:30、50:50、30:70或10:90。
61.在本文所描述的双组分聚氨酯涂料组合物，b组分包含稀释剂。稀释剂包括烷基二元醇酯、环状碳酸酯或二者的组合。在一些优选的实施方式中，稀释剂包含烷基二元醇酯。
62.值得注意的是，烷基二元醇酯不包含醚键。不期望受理论限制，但按照本领域的公知常识，由于形成潜在的氢键，醚氧能够促进化合物与水的相容性。然而，发明人惊奇地发现，在本技术的双组分聚氨酯涂料组合物中，如果单独采用含醚氧键的有机溶剂作为稀释剂，反而不利于水性分散体与固化剂的稳定分散，使得获得的涂层光泽或透明度降低。
63.在一些优选的实施方式中，稀释剂与非亲水固化剂的重量比在30:70至90:10之间。更优选地，稀释剂与非亲水固化剂的重量比在40:60至85:15之间。例如，稀释剂与非亲水固化剂的重量比可以为45:65、50:50、55:45、60:40、70:30或者80:20。
64.在b组分中，烷基二元醇酯、环状碳酸酯或二者的组合可用作稀释剂来对非亲水性固化剂进行开稀。在一些优选的实施方式中，烷基二元醇酯、环状碳酸脂或其组合(当二者均存在时)与非亲水固化剂的重量比在30:70至90:10之间。更优选地，烷基二元醇酯、环状碳酸脂或其组合(当二者均存在时)与非亲水固化剂的重量比在40:60至85:15之间。例如，烷基二元醇酯、环状碳酸脂或其组合(当二者均存在时)与非亲水固化剂的重量比可以为45:65、50:50、55:45、60:40、70:30或者80:20。
65.发明人发现，通过改变稀释剂与非亲水固化剂的相对用量并在合适的范围内进行选择，能够进一步改善固化涂层的透明度和光泽。
66.优选地，烷基二元醇酯具有较低的分子量，例如小于250g/mol。更优选地，烷基二元醇酯具有200g/mol或更低的分子量。烷基二元醇酯尤其包含烷基二元醇的二羧酸酯。在一些优选的实施方式中，烷基二元醇酯包括丙二醇二乙酸酯(pgda)、乙二醇二乙酸酯(egda)和乙二醇二丙酸酯(egdp)中的一种或多种。尤其优选地，烷基二元醇酯包括丙二醇二乙酸酯(pgda)、乙二醇二乙酸酯(egda)或二者的组合。在一些优选的实施方式中，烷基二元醇酯是丙二醇二乙酸酯。在另一些优选的实施方式中，烷基二元醇酯是乙二醇二乙酸酯。
67.在另一些优选的实施方式中，稀释剂包含环状碳酸酯。一般来说，环状碳酸酯是与线性碳酸酯相对的一类化合物。环状碳酸酯具有碳酸酯环，优选地五元环。在一些实施方式中，环状碳酸酯具有低于200g/mol的分子量，例如低于180g/mol、低于150g/mol或低于120g/mol的分子量。在一些实施方式中，环状碳酸酯不包含醚键。优选地，环状碳酸酯包括碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸1,2-亚丁酯和碳酸2,3-亚丁酯中的一种或多种。
68.稀释剂可以由烷基二元醇酯、环状碳酸脂或其组合组成。例如，稀释剂可以由本文中所述的任意一种或多种烷基二元醇酯组成。例如，稀释剂也可以由本文中所述的任意一种或多种环状碳酸脂组成。
69.在一些实施方式中，稀释剂还可以包含至少一种低沸点溶剂。在本文中，沸点具有本领域普通技术人员所理解的一般含义。“沸点”被理解为在常压(即1巴)下液体沸腾的温
度，即液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。可以通过科技文献或工具书来获得化合物的沸点值。
70.发明人还惊奇地发现，在包含烷基二元醇酯、环状碳酸酯或其组合的稀释剂中添加低沸点溶剂后，能够缩短涂料组合物的固化时间，同时保持良好的光泽。例如，与不包含额外的低沸点溶剂的稀释剂相比，采用包含低沸点溶剂的稀释剂能够使触干时间缩短25％左右，甚至缩短一半。这在需要更快速干燥的应用中是非常期望的。
71.优选地，低沸点溶剂的沸点为160℃或更低。例如，低沸点溶剂包含丙二醇单甲醚乙酸酯(pma)、二丙二醇二甲醚(dmm)、甲基乙基酮(mek)、丙酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、三甲苯、100#溶剂石脑油、2-甲基丙醇乙酸酯(mpa)和乙酸正丁酯(bac)中的一种或多种。更优选地，低沸点溶剂是pma、mek或二者的组合。
72.在一些实施方式中，烷基二元醇酯和环状碳酸酯(如果存在的话)的总量为基于稀释剂的重量的大约10-100重量％，优选地大约20-90重量％，更优选地大约30-80重量％。例如，烷基二元醇酯和环状碳酸酯(如果存在的话)的总量为基于稀释剂的重量的大约25重量％、40重量％、50重量％、60重量％或70重量％。
73.为了获得优异的漆膜光泽度或透明度，a组分与b组分混合后得到的组合物的粒径在10-1000nm范围内。优选地，a组分与b组分混合后得到的组合物的粒径低于800nm范围内。所述粒径是指通过动态光散射测试得到的流体动力学直径。发明人发现，当a组分与b组分混合后得到的组合物中颗粒在动态光散射下的粒度分布中出现大于1微米的峰时，可能会造成不良分散，影响漆膜光泽度、透明度。
74.在一些实施方式中，在施工时，将a组分与b组分在低速搅拌(例如手工搅拌)下混合能够得到可施工涂料组合物。例如，将a组分与b组分在10-104s-1
的剪切速率下搅拌混合能够得到可施工涂料组合物，优选地，在10
2-103s-1
的剪切速率下搅拌混合得到可施工涂料组合物。
75.一般来说，非亲水性固化剂与水性分散体的相容性较差，容易产生相分离。在传统的一些将非亲水性固化剂与水性分散体组成双组分涂料组合物的研究中，明确要求必须采用强力分散工艺(例如高速搅拌)，才可能暂时获得非亲水性固化剂与水性分散体的稳定分散。然而，发明人惊奇地发现，本技术的涂料组合物在应用时，采用手工搅拌即可形成稳定的分散体，不需要强力分散工艺(例如高速搅拌)。
76.而且，在施工时，采用本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物，可以获得较长的可施工时间。例如，可施工涂料组合物具有至少4小时的可施工时间。在一些实施例中，所述双组分聚氨酯涂料组合物具有4-6小时的可施工时间。这通常是非常期望的，尤其是对木器涂料来说，因为涂装人员在施工时具有充裕的时间窗口，从而能够更从容地安排合理的施工过程，以获得最优的涂装效果和涂装效率。
77.根据实际需要，双组分聚氨酯涂料组合物或a组分还可以包含添加剂例如但不限于颜料、填料、防结皮剂、催干剂、乳化剂、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、润滑剂、润湿剂、生物杀灭剂、增塑剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、防冻剂、流变助剂、增稠剂、分散剂、ph调节剂、粘着促进剂、uv稳定剂、ph调节剂、流平剂或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂层组合物或由其得到的固化涂层。
78.本技术的第二方面还涉及由本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物所形成的涂层。优选地，本文所述的涂层的透明度为95％或更高。例如，涂层的透明度可以高达96％、97％、98％或100％。甚至，在一些尤其优选的实施方式中，涂层的透明度可以超过100％。即，在基材上形成本文所述的涂层后，基材与涂层的整体透明度优于基材本身的透明度。这可能是因为本文所述的涂料组合物可以进一步弥补基材本身表面上的一些微小的缺陷，使得基材与涂层更紧密地粘合在一起，减小了由基材本身表面上的缺陷引起的透明度的下降。透明度通过将在基材上涂布涂层后的透光率相对于在涂布之前基材本身的透光率的百分比来表示。
79.本文所述的涂层的光泽可以通过20
°
光泽、60
°
光泽或者二者来表征。优选地，60
°
光泽大于88，更优选地为89或更高，甚至更优选地为90或更高。光泽可以通过本领域中已知的方法和仪器来测得。
80.另外，需要注意的是，当透明度达到95％或以上时或者光泽达到80以上时，实验仪器测得的数值之间的差异相对于人眼观察到的实际差异来说越来越小。换言之，当透明度达到95％或以上时或者光泽达到80以上时，实验仪器测得数值之间的微小差异也意味着实际上的涂层性能显著差异。因此，当透明度达到95％或以上时或者光泽达到80以上时，实验仪器测得数值之间仅仅例如1％或者1的差异，在实际的人眼观察中也呈现出涂层的透明度或者光泽明显显著差异。例如，结果为87的60
°
光泽的涂层实际上在消费者眼中明显劣于结果为90的60
°
光泽的涂层；或者，透明度90％的涂层实际上远远劣于透明度95％的涂层。甚至，在一些应用中，87以下的60
°
光泽和93％以下的透明度是不可接受的。
81.本技术的第三方面提供一种涂布制品，包含基材以及涂布于基材上的由本文所述的双组分聚氨酯涂料组合物形成的涂层或固化涂层。作为示例，基材可以选自木材、金属、塑料、内墙、外墙和水泥板中的一种或多种。
82.尤其优选地，基材是木材。在应用于木材时，本文所描述的双组分聚氨酯涂料组合物尤其表现出优异的适用性。通常，与应用于金属基材的涂料组合物不同，应用于木材的涂料组合物要求具有较长的可施工时间。本文所描述的双组分聚氨酯涂料组合物由于具有长达4-6小时的可施工时间，因而特别适合应用于木材。
83.本技术的水性涂料组合物可以通过本领域普通技术人员已知的常规方法涂覆。优选地，涂料组合物通过刷涂、喷涂及本领域已知的其他涂覆方法进行涂覆。以这种方式，可由本技术的涂料组合物形成涂层，该涂层也落在本技术的保护范围内。因此，本技术还提供了可由本文所述的涂料组合物得到的涂层。
84.除另有说明外，本文中描述的各个特征以及相应的优选方式可以进行组合。
85.实施例
86.通过下文的实施例更具体地描述了本技术公开的内容。这些实施例仅仅用于示例性的说明。本技术的实施方式并不限于这些具体的实施例。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比和比值都是基于重量计。而且，实施例中使用的所有试剂都可商购并且可直接使用而无需进一步处理。例如，在以下实施例中，作为示例性羟基官能树脂的水性分散体的bayhydrol a xp 2770是可从科思创公司商购的。本领域技术人员能够容易地购得或制备实施例中所使用的原料。
87.测试方法
88.透明度：将样品涂覆在2mm厚度的透明玻璃基材上。通过透明度仪测试漆膜在550nm、430nm和395nm处的透过率，并记录相对于无漆膜时基材本身的透过率的百分数。对每个样品，平行测定三个部位。取平均值以百分数表示。
89.光泽度：采用德国byk公司生产的光泽度仪测量20
°
和60
°
光泽。
90.触干时间：涂层从液态变到表面在手指轻压时不出现压痕或不感到粘滞的状态的时间。
91.实施例1
92.采用bayhydrol a xp 2770作为基础树脂的水性分散体，即a组分。将desmodur n3600作为固化剂，并采用下表1中所示的稀释剂以及固化剂与稀释剂的重量比来稀释固化剂，得到固化剂组分，即b组分。将a组分和b组分按nco/oh摩尔比＝1.5:1混合，采用手工搅拌(大约10
2-103s-1
的剪切速率)，得到稳定的分散体。加入水调节粘度至40s(涂4杯)左右，即可进行施工。
93.干膜厚度约为40μm。干膜的性能(包括60
°
光泽度、透明度和触干时间)如表1所示。
94.表1
95.[0096][0097]
从表1可以看出，单独采用pgda作为稀释剂，获得了优异的透明度和光泽度，尤其是透明度高达100％。从样品3-10可以看出，在涂料组合物中常用的其他溶剂单独作为稀释剂时，光泽度较低。甚至，样品7-10形成了哑光的涂层，
[0098]
在样品11-14中，采用pgda与其他溶剂的混合物，也获得了优异的光泽，而且透明度仍然保持在大于95。更重要的是，样品11-12和14表现出明显更短的触干时间。
[0099]
实施例2
[0100]
采用与实施例1中样品2类似的方式，制备双组分聚氨酯涂料组合物，不同之处在于：采用下表2中所示的稀释剂。
[0101]
表2
[0102][0103]
从表2中可以看出，采用egda和pc获得了与pgda相当的光泽，而且甚至获得了更优的透明度。可见，采用本文中所限定的烷基二元醇酯、环状碳酸酯或其组合作为稀释剂，能够获得具有优异透明度和光泽的涂层。
[0104]
实施例3
[0105]
为了进一步优化稀释剂占b组分的比例，分别采用40％pgda和30％pgda对固化剂进行稀释，其他参数和实验条件与实施例1类似。结果如下表所示：
[0106][0107]
采用40％的pgda稀释(即稀释剂与固化剂的重量比为40:60)时，涂层的透明度和光泽都明显优于采用30％的pgda稀释时的涂层。而且，发明人还注意到，采用40％的pgda稀释时，涂层的丰满度也明显优于采用30％的pgda稀释时的涂层。可见，采用较高量(例如40:60或更高)的本文所述的稀释剂，涂层的透明度和光泽得到进一步改善。
[0108]
尽管本技术参照大量实施方式和实施例进行描述，但是本领域技术人员容易看出，可以在不背离前述说明书中公开的原理的情况下对本技术作出变动。例如，在不背离前述说明书中公开的原理的情况下，将本文中描述的多个特征或优选方式进行组合，得到的技术方案应该被理解为属于本文记载的内容。这类变动被认为包括在下列权利要求中，除非权利要求明确地另行指明。相应地，本文详述的实施方案仅是示例性的而不是要限制本技术的范围，其是所附权利要求及其任何和所有同等物的完整范围。