【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及親水性共聚物和包含所述共聚物的涂料組合物。特別地，所述親水性共聚物包含衍生自硅氧基官能化的單體和親水性有機單體的重復單元。所述共聚物和所述涂料組合物向塑料基材或制品賦予防霧和/或耐刮擦性。本專利技術還涉及包含由所述涂料組合物形成的涂膜的制品。
技術介紹
1、透明塑料基材例如由聚碳酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯制成的那些廣泛用于汽車和建筑應用中，例如用作安全玻璃、防護罩等等。當這類透明基材的表面溫度低于環境水分的露點時，所述基材可由于液滴在其表面上的凝結而遭受起霧和變得渾濁。
2、解決起霧問題的常規方案是在透明基材的表面上涂覆親水性涂膜。用于防霧目的的常用親水性涂覆液基于具有親水性基團的低分子分散劑或表面活性劑。由這類涂覆液形成的親水性涂膜通常在耐刮擦性方面差。為了改善耐刮擦性，由交聯反應(例如，使用多異氰酸酯作為交聯劑與聚合物中的羥基基團反應)形成的聚合物基涂膜是令人關注的。由于所得的交聯體系，耐刮擦性在一定程度上得以改善，但仍不足以用于實際應用。環氧基團的交聯反應也可以改善耐刮擦性。然而，環氧基團往往引起黃變，從而降低涂膜的透明性和耐久性。
3、此外，由于涂膜中存在親水性基團，來自周圍環境的水分可被吸收到親水性涂層中，使涂膜的性能隨時間降低。而且，涂膜對基材的粘附性也可受到負面影響。
4、因此，仍然需要提供一種防霧涂膜，其具有對于實際使用足夠的耐刮擦性、對基材的強粘附性以及不隨時間劣化的性能。
技術實現思路
1、在一個方面中，本專利技術
2、由通式(1)表示的第一重復單元：
3、和
4、由通式(2)表示的第二重復單元：
5、
6、和任選地，
7、由通式(3)表示的第三重復單元：
8、
9、其中
10、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9各自獨立地選自氫原子或具有1至約16個碳原子且任選地包含雜原子的一價烴基團；
11、x為由-(lf)m-l1-si(or11)a(r12)3-a表示的含硅氧基的一價基團，
12、y為由-(lf)m-(l2)n-c(o)-n(r21)(r22)表示的一價親水性基團，和
13、z為由-(lf)m-(l3)n-c(o)-l4-r31表示的一價有機基團，
14、其中
15、lf每次出現時獨立地表示選自如下的二價有機基團：-o-、-n(r)-、-c(o)-、-oc(o)-、-c(o)o-、-n(r)c(o)-、-c(o)n(r)-、-n(r)c(o)o-或-oc(o)n(r)-，其中r表示氫原子或具有1至約6個碳原子的烷基基團；
16、l1、l2和l3每次出現時獨立地表示具有1至約20個碳原子且任選地包含雜原子的取代或未取代的二價烴基團；
17、l4選自氧原子或硫原子；
18、r11各自獨立地為具有1至約12個碳原子的烷基基團；
19、r12各自獨立地為具有1至約16個碳原子且任選地包含雜原子的一價烴基團；
20、r21和r22各自獨立地選自氫原子或具有1至約16個碳原子且任選地包含雜原子的一價烴基團；
21、r31選自氫原子或具有1至約16個碳原子的一價烴基團，其任選地含有一個或多個選自如下的官能團：羥基、巰基、醚、酯、胺或羧基基團；
22、下標m和n每次出現時獨立地為0或1；和
23、下標a為1、2或3。
24、在另一個方面中，本專利技術涉及用于制備根據以上方面的親水性共聚物的方法，其中使式c(r1)(r2)＝c(r3)x的第一單體、式c(r4)(r5)＝c(r6)y的第二單體和任選地式c(r7)(r8)＝c(r9)z的第三單體在引發劑的存在下經歷自由基聚合，其中r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、x、y和z為如以上所定義的。
25、在另一個方面中，本專利技術涉及涂料組合物，其包含根據以上方面的親水性共聚物。在一種實施方式中，所述涂料組合物為可固化的涂料組合物。
26、在另一個方面中，本專利技術涉及二包裝或多包裝涂料體系，其至少包含第一包裝組合物和第二包裝組合物，以及任選地第三包裝組合物，其中所述第一包裝組合物包含根據以上方面的親水性共聚物；和所述第二包裝組合物包含催化劑。
27、在又一個方面中，本專利技術涉及用于制備涂料組合物的方法，其包含將根據以上方面的親水性共聚物與催化劑和任選的組合共混，所述任選的組分選自：表面活性劑、溶劑、交聯劑、粘附促進劑或者其兩者或更多者的任意組合。
28、在又一個方面中，本專利技術涉及由根據以上方面的可固化的涂料組合物形成的固化的組合物。在一些實施方式中，所述固化的組合物在沒有交聯劑的存在下形成。
29、在再一個方面中，本專利技術涉及制品，其包含基材，其中所述基材的表面的至少一部分包含由根據以上方面的涂料組合物形成的涂膜。在一些實施方式中，所述制品選自安全玻璃、防護罩、汽車前燈、擋風玻璃、眼鏡、護目鏡、鏡子、透明容器、窗戶或照相機鏡頭。
30、在又再一個方面中，本專利技術涉及賦予基材或制品防霧和/或耐刮擦性質的方法，其包括將根據以上方面的任意者的親水性共聚物、涂料組合物、二包裝或多包裝涂料體系或固化的組合物施加至基材或制品。
31、根據本專利技術，本文的包含親水性共聚物的涂料組合物可以形成這樣的涂膜，其是透明的，呈現優異的防霧性質，對透明基材如聚碳酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯具有強的粘附性，并提供對實際使用足夠的良好的耐刮擦性。在一些優選的實施方式中，根據本專利技術的涂膜顯示出優異的耐久性：其即使浸在40℃的水中1小時、然后在80℃干燥30分鐘后，仍能保持防霧和粘附性能。
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1.親水性共聚物，其包含：
2.根據權利要求1所述的親水性共聚物，其中LF每次出現時獨立地選自-OC(O)-、-C(O)O-、-N(R)C(O)-、-C(O)N(R)-、-N(R)C(O)O-,或-OC(O)N(R)-；優選地-C(O)O-或-C(O)N(R)-。
3.根據權利要求1或2所述的親水性共聚物，其中X為-L1-Si(OR11)a(R12)3-a或-LF-L1-Si(OR11)a(R12)3-a，優選地-LF-L1-Si(OR11)a(R12)3-a，其中LF選自-OC(O)-、-C(O)O-、-N(R)C(O)-、-C(O)N(R)-、-N(R)C(O)O-或-OC(O)N(R)-；L1為具有1至約20個碳原子的二價烴基團，其任選地含有一個或多個選自如下的官能團：羥基、巰基、醚、酯、胺、酰胺或羧基基團；R11各自獨立地為具有1至約8個碳原子的烷基基團；R12各自獨立地選自具有1至約12個碳原子的烷基基團、具有約6至約16個碳原子的芳基基團,具有約7至約16個碳原子的芳烷基基團或具有約7至約16個碳原子的烷芳基基團；和a為2或3。
4
5.根據權利要求1至4任一項所述的親水性共聚物，其中所述共聚物包含第三重復單元，其中一價有機基團Z選自：
6.根據權利要求1至5任一項所述的親水性共聚物，其中所述第一重復單元為所述親水性共聚物的約1mol％至約40mol％，優選地約2mol％至約35mol％，和更優選地約5mol％至約30mol％；所述第二重復單元為所述親水性共聚物的約25mol％至約85mol％，優選地約30mol％至約80mol％，和更優選地約35mol％至約75mol％；和第三重復單元為所述親水性共聚物的約0mol％至約50mol％，優選地約5mol％至約45mol％，和更優選地約10mol％至約40mol％。
7.根據權利要求1至6任一項所述的親水性共聚物，其中所述共聚物為第一重復單元和第二重復單元的共聚物；或者為第一重復單元、第二重復單元和第三重復單元的三元共聚物。
8.根據權利要求1至7任一項所述的親水性共聚物，其中所述共聚物具有約50,000至50,0000、優選地約60,000至40,0000、和更優選地70,000至30,0000的重均分子量(Mw)；以及5,000至12,0000、優選地約6,000至9,0000、和更優選地7,000至60,0000的數均分子量(Mn)，如通過凝膠滲透色譜法(GPC)使用聚苯乙烯標準所測量的。
9.用于制備根據權利要求1至8任一項所述的親水性共聚物的方法，其中使式C(R1)(R2)＝C(R3)X的第一單體、式C(R4)(R5)＝C(R6)Y的第二單體和任選地式C(R7)(R8)＝C(R9)Z的第三單體在引發劑的存在下經歷自由基聚合，其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、X、Y和Z為如權利要求1中所定義的，所述引發劑選自偶氮引發劑、無機過氧化物引發劑或有機過氧化物引發劑，優選地偶氮引發劑，更優選地2,2’-偶氮二-(2-甲基丙腈)、2,2’-偶氮二-(2-甲基丁腈)或2,2’-偶氮二-(2,4-二甲基戊腈)。
10.包含根據權利要求1至8任一項所述的親水性共聚物或根據權利要求9所述的方法制備的親水性共聚物的涂料組合物。
11.根據權利要求10所述的涂料組合物，其中所述組合物進一步包含催化劑、表面活性劑、溶劑、交聯劑、粘附促進劑或者其兩者或更多者的任意組合，
12.根據權利要求10或11所述的涂料組合物，其中所述親水性共聚物以基于組合物的總固體含量約30wt％至約99.9wt％的量存在。
13.二包裝或多包裝涂料體系，其至少包含第一包裝組合物和第二包裝組合物，以及任選地第三包裝組合物，其中所述第一包裝組合物包含根據權利要求1至8任一項所述的親水性共聚物或根據權利要求9所述的方法制備的親水性共聚物；和所述第二包裝組合物包含催化劑。
14.根據權利要求13所述的二包裝或多包裝涂料體系，其進一步包含表面活性劑，溶劑，交聯劑、優選地烷氧基硅烷化合物，粘附促進劑或者其兩者或更多者的任意組合，其任一者可存在于第一包裝組合物、第二包裝組合物和存在時的第三包裝組合物的至少之一中。
15.用于制備涂料組合物的方法，其包含將根據權利要求1至8任一項所述的親水性共聚物或根據權利要求9所述的方法制備的親水性共聚物與催化劑和任選的組合共混，所述任選的組分選自：表面活性劑、溶劑、交聯劑、粘附促進劑或者其兩者或更多者的任意組合。
16.固化...
【技術特征摘要】
1.親水性共聚物，其包含：
2.根據權利要求1所述的親水性共聚物，其中lf每次出現時獨立地選自-oc(o)-、-c(o)o-、-n(r)c(o)-、-c(o)n(r)-、-n(r)c(o)o-,或-oc(o)n(r)-；優選地-c(o)o-或-c(o)n(r)-。
3.根據權利要求1或2所述的親水性共聚物，其中x為-l1-si(or11)a(r12)3-a或-lf-l1-si(or11)a(r12)3-a，優選地-lf-l1-si(or11)a(r12)3-a，其中lf選自-oc(o)-、-c(o)o-、-n(r)c(o)-、-c(o)n(r)-、-n(r)c(o)o-或-oc(o)n(r)-；l1為具有1至約20個碳原子的二價烴基團，其任選地含有一個或多個選自如下的官能團：羥基、巰基、醚、酯、胺、酰胺或羧基基團；r11各自獨立地為具有1至約8個碳原子的烷基基團；r12各自獨立地選自具有1至約12個碳原子的烷基基團、具有約6至約16個碳原子的芳基基團,具有約7至約16個碳原子的芳烷基基團或具有約7至約16個碳原子的烷芳基基團；和a為2或3。
4.根據權利要求1至3任一項所述的親水性共聚物，其中y選自：
5.根據權利要求1至4任一項所述的親水性共聚物，其中所述共聚物包含第三重復單元，其中一價有機基團z選自：
6.根據權利要求1至5任一項所述的親水性共聚物，其中所述第一重復單元為所述親水性共聚物的約1mol％至約40mol％，優選地約2mol％至約35mol％，和更優選地約5mol％至約30mol％；所述第二重復單元為所述親水性共聚物的約25mol％至約85mol％，優選地約30mol％至約80mol％，和更優選地約35mol％至約75mol％；和第三重復單元為所述親水性共聚物的約0mol％至約50mol％，優選地約5mol％至約45mol％，和更優選地約10mol％至約40mol％。
7.根據權利要求1至6任一項所述的親水性共聚物，其中所述共聚物為第一重復單元和第二重復單元的共聚物；或者為第一重復單元、第二重復單元和第三重復單元的三元共聚物。
8.根據權利要求1至7任一項所述的親水性共聚物，其中所述共聚物具有約50,000至50,0000、優選地約60,000至40,0000、和更優選地70,000至30,0000的重均分子量(mw)；以及5,000至12,0000、優選地約6,000至9,0000、和更優選地7,000至60,0000的數均分子量(mn)，如通過凝膠滲透色譜法(gpc)使用聚苯乙烯標準所測量的。
9.用于制備根據權利要求1至8任一項所述的親水性共聚物的方法，其中使式c(r1)(r2)＝c(r3)x的第一單體、式c(r4)(r5)＝c(r6)y的第二單體和任選地式c(r7)(r8)＝c(r9)z的第三單體在引發劑的存在下經歷自由基聚合，其中r1、r2、r3、r4...
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪正軍，J·G·P·德利斯，李建篷，徐愷君，
申請(專利權)人：邁圖高新材料公司，
類型：發明
國別省市：
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