CN101589084A - (甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂以及包含其的涂料和制品 - Google Patents
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Abstract
公开的是(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂，其包含多胺、马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯和(甲基)丙烯酸酯的反应产物，以及其制备方法。另外公开的是包含丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂与异氰酸酯的反应产物的聚脲，以及包含上述聚脲的涂料和用它涂布的基材。
Description
发明领域
[0001]本发明涉及(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂((meth)acrylate/aspartate amine curative)，其包含a)多胺；b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯；和c)(甲基)丙烯酸酯的反应产物。本发明进一步涉及由该(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂和异氰酸酯的反应形成的聚脲。本发明进一步涉及至少部分地用涂料涂布的基材。
背景技术
[0002]包含聚脲的涂料组合物被用于众多工业领域，诸如汽车、船舶、航空器、工业、建筑、军事、包括运动器材的娱乐设备等等。在这些工业领域中，已经付出了相当大的努力来开发将赋予被涂布的基材或制品所需性能的涂料组合物。例如，将涂料用于防护由腐蚀、磨损、冲击、化学品、紫外光、火焰、和/或其它环境暴露引起的损害。除了这些功能性质中的任一种之外，涂料还可以用于装饰目的。
[0003]一般通过使胺和异氰酸酯反应而形成聚脲。使用诸如多胺之类的胺作为交联剂或“固化剂(curative)”是公知的。例如，已知胺与异氰酸酯交联而形成脲化合物。另外已知胺对以下基团呈反应性并且因此与它们一起使用：活化不饱和基团、环氧基团、芳族活化醛基团、环状碳酸酯基团、以及酸和酸酐和酯基团。具有伯氨基的多胺交联剂可以在环境或低温条件下(即低于100℃)对这些官能团中的一些呈相当大的反应性。这种高反应性会导致过短的适用期或施涂中、例如在高压碰撞喷涂(high pressure impingement spraying)中的其它困难。然而，某些脂族仲胺对这些不同官能团的反应性不够。因此希望提供反应性充分、但是提供足够适用期的胺固化剂。进一步希望提供为其中使用它们的最终组合物赋予所需特性的所述胺固化剂。
发明概述
[0004]本发明涉及(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂，其包含以下组分的反应产物：
a)多胺，
b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯，和
c)(甲基)丙烯酸酯。
[0005]本发明进一步涉及制备(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂的方法，其包括使以下组分反应：
a)多胺，
b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯，和
c)(甲基)丙烯酸酯。
[0006]本发明进一步涉及包含(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂和异氰酸酯的反应产物的聚脲，其中所述(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂包含以下组分的反应产物：
a)多胺，
b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯，和
c)(甲基)丙烯酸酯。
发明详述
[0007]本发明涉及(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂，其包含a)多胺、b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯、和c)(甲基)丙烯酸酯的反应产物。术语“(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂”和“(甲基)丙烯酸酯天冬氨酸酯胺”在本文中可互换使用。术语“(甲基)丙烯酸酯”，如同本领域技术人员将理解的，表示丙烯酸酯和相应的甲基丙烯酸酯两者。在某些实施方案中，所述固化剂基本上由该反应产物组成，在某些其它的实施方案中，所述反应产物基本上由一种或多种多胺、一种或多种马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯和一种或多种(甲基)丙烯酸酯组成。
[0008]根据本发明可以使用任何合适的多胺。“多胺”是具有至少2个伯氨基的胺。在某些实施方案中，所述多胺是二胺，而且该二胺上的胺氮原子是同等反应性的；即所有的胺氮原子同等地可能与另一官能团反应。在某些其它实施方案中，二胺的胺氮原子在对于例如(甲基)丙烯酸酯和/或马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯的反应性上可能是不同的。合适的二胺的实例包括但不限于乙二胺、1，2-二氨基丙烷、1，5-二氨基-2-甲基戊烷(DYTEK A，Invista)、1，3-二氨基戊烷(DYTEK EP，Invista)、1，2-二氨基环己烷(DCH-99，Invista)、1，6-二氨基己烷、1，11-二氨基十一烷、1，12-二氨基十二烷、3-(环己基氨基)丙胺、1-氨基-3，3，5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺(″IPDA″))、4，4’-二氨基二环己基甲烷(PACM-20，Air Products；DICYKAN，BASF)、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二环己基甲烷(DIMETHYLDICYKAN或LAROMIN C260，BASF；ANCAMINE 2049，Air Products)、3，3’-[1，4-丁烷二基双-(氧基)双]-1-丙胺、孟烷二胺、以及具有脂族地键合的伯氨基的二氨基官能聚醚多胺，其实例包括HuntsmanCorporation的JEFFAMINE D-230、JEFFAMINE D-400、JEFFAMINED-2000和JEFFAMINE D-4000。将理解的是，当胺受阻时，(甲基)丙烯酸酯化胺与异氰酸酯之间的反应时间将会较慢。这在期望较长加工时间的那些情形下提供较长的适用期或处理-加工时间。
[0009]在某些实施方案中所述多胺为三胺。合适的三胺的实例包括但不限于二亚乙基三胺、二亚丙基三胺、双(六亚甲基)三胺以及具有脂族地键合的伯氨基的三氨基官能聚醚多胺(JEFFAMINE T-403、T-3000、T-5000，Huntsman Corporation)。在其它实施方案中所述胺可以是四胺或其它更高级官能胺。
[0010]根据本发明可以使用任何马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯。合适的马来酸二烷基酯和富马酸二烷基酯的实例包括但不限于马来酸和富马酸与一元醇的酯，例如马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二正丙酯、马来酸二异丙酯、马来酸二正丁酯、马来酸二仲丁酯、马来酸二叔丁酯、马来酸二异丁酯、马来酸二戊酯、马来酸二叔戊酯、马来酸二己酯、马来酸环己酯和马来酸二-2-乙基己酯或相应的富马酸酯。在某些实施方案中，可以使用具有两个不同烷基的马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯，和/或马来酸二烷基酯和富马酸二烷基酯的混合物。马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯的烷基可以包含附加官能团例如羟基，例如马来酸酐、醇和环氧化物(epoxy)的反应产物，马来酸或富马酸与醇和环氧化物的反应产物，或者马来酸或富马酸与环氧化物的反应产物。合适的醇包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、各种异构体戊醇类、各种异构体己醇类、环己醇、2-乙基己醇等。合适的环氧化物包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷和新癸酸缩水甘油酯(实例为CARDURA E10P，Hexion Speciality Chemicals，Inc.)。
[0011]所述(甲基)丙烯酸酯可以是任何合适的单或多(甲基)丙烯酸酯。在某些实施方案中，多丙烯酸酯包括二(甲基)丙烯酸酯，在某些实施方案中多丙烯酸酯包括三(甲基)丙烯酸酯，在某些实施方案中多丙烯酸酯包括四(甲基)丙烯酸酯。合适的单丙烯酸酯包括但不限于具有下式的那些：
其中R为H或甲基以及R1可以不限制地是烷基或羟基烷基，例如甲基、乙基、2-羟基乙基、1-甲基-2-羟基乙基、2-羟基丙基、丙基、异丙基、正丁基、2-羟基丁基、4-羟基丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、己基、2-乙基己基、环己基、甲基环己基、三甲基环己基、异冰片基、月桂基、硬脂基等。单(甲基)丙烯酸酯的非限制性实例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、以及羟基(甲基)丙烯酸酯与内酯的加合物、例如(甲基)丙烯酸羟基乙酯与ε-己内酯的加合物。合适的二丙烯酸酯包括但不限于乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、2，3-二甲基丙烷1，3-二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯二(甲基)丙烯酸酯、硫代二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、及其混合物。三(甲基)丙烯酸酯和更高级(甲基)丙烯酸酯的非限制性实例包括甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、和二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。其它合适的(甲基)丙烯酸酯低聚物包括环氧化豆油的(甲基)丙烯酸酯、多异氰酸酯和(甲基)丙烯酸羟基烷基酯的聚氨酯丙烯酸酯(uretheane acrylates)以及聚酯丙烯酸酯。还可以使用(甲基)丙烯酸酯单体的混合物，包括单、二、三和/或四(甲基)丙烯酸酯的混合物。
[0012]其它合适的多(甲基)丙烯酸酯包括聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(urethane(meth)acrylates)，例如由羟基官能(甲基)丙烯酸酯与多异氰酸酯或者与多异氰酸酯和多元醇或多胺的NCO官能加合物的反应形成的那些。合适的羟基官能(甲基)丙烯酸酯包括本文列出的那些中的任一种。合适的多异氰酸酯不限制地包括本文列举的单体或低聚异氰酸酯或者异氰酸酯预聚物中的任一种。
[0013]取决于使用者的需要，根据本发明可以改变多胺∶马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯∶(甲基)丙烯酸酯的当量比。在某些实施方案中，胺与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯和(甲基)丙烯酸酯基团(一起考虑)的当量比为化学计量比，在另外的某些实施方案中，使用略微过量的胺，例如每一马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯和/或(甲基)丙烯酸酯基团至多1.05、或者小于1.03个氨基。选择这些比例以使残余的马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯、和(甲基)丙烯酸酯最小化，以及使最终产物中未反应的伯胺的量最小化。在某些实施方案中，所述反应产物基本上不含未反应的伯氨基，另外的实施方案中，本发明的涂料组合物基本上不含伯胺基团。使所述(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂中的残余伯胺的量最小化减缓其与异氰酸酯的反应速率；从而可以根据在所得的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂中期望的反应性水平，改变多胺∶马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯∶(甲基)丙烯酸酯的比例。
[0014]在某些实施方案中，氨基与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯的当量比为1∶0.1-1∶0.3和氨基与(甲基)丙烯酸酯的当量比为1∶0.9-1∶0.7。
[0015]上述反应产物可以包含添加剂例如自由基聚合抑制剂例如氢醌、4-甲氧基苯酚、2，6-二叔丁基对甲酚和酚噻嗪，包括但不限于锡化合物(二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡)、Zn化合物、Ti化合物、叔胺的催化剂，包括但不限于醇类的溶剂。本发明的反应产物可以稀释而降低其粘度，例如用其它胺固化剂稀释；由多胺、马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯、和/或(甲基)丙烯酸酯的不同组合得到的反应产物的组合也可以用于实现期望的性能。
[0016]本发明进一步涉及制备(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂的方法，其包括使a)多胺、b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯和c)(甲基)丙烯酸酯反应。可以按上述比例或其它比例，使用上述的多胺、马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯、和(甲基)丙烯酸酯中的任一种。可以使多胺首先与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯反应、然后与(甲基)丙烯酸酯反应，首先与(甲基)丙烯酸酯反应然后与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯反应，或者同时与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯和(甲基)丙烯酸酯反应。可以使用任何合适的制备该固化剂的方法，包括下面在实施例中所述的那些方法。在某些实施方案中，马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯不进行与二元醇、三元醇或四元醇的酯化(酯交换)。因而，从某些实施方案中明确排除通过马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯与二元醇、三元醇或四元醇的酯化(酯交换)而制成的不饱和低聚酯，通过马来酸和富马酸与二元醇、三元醇或四元醇的酯化而制成的不饱和低聚酯也一样。
[0017]本发明进一步涉及包含一种或多种上述的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂和异氰酸酯的聚脲。在形成本发明的聚脲时可以使用上述(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺中的任一种或其组合。本领域已知的其它胺固化剂也可以与本发明的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺组合使用。
[0018]适合用于本发明的异氰酸酯可以包括但不限于异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，它是3，3，5-三甲基-5-异氰酸基-甲基-环己基异氰酸酯；氢化的物质例如亚环己基二异氰酸酯、4，4’-亚甲基二环己基二异氰酸酯(H12MDI)；混合芳烷基二异氰酸酯例如四甲基二甲苯基二异氰酸酯、OCN-C(CH3)2-C6H4C(CH3)2-NCO；多亚甲基异氰酸酯例如1，4-四亚甲基二异氰酸酯、1，5-五亚甲基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)、1，7-七亚甲基二异氰酸酯、2，2，4-和2，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1，10-十亚甲基二异氰酸酯和2-甲基-1，5-五亚甲基二异氰酸酯；及其混合物。
[0019]用于本发明的芳族异氰酸酯的实例可以包括但不限于亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二甲苯二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、氯代亚苯基2，4-二异氰酸酯、双甲苯二异氰酸酯、联甲氧基苯胺二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、烷基化苯二异氰酸酯、亚甲基间隔的芳族二异氰酸酯类例如亚甲基二苯基二异氰酸酯、包括烷基化类似物的4，4′-异构体(MDI)例如3，3′-二甲基-4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合亚甲基二苯基二异氰酸酯；及其混合物。
[0020]在某些实施方案中，可以使用过量的多异氰酸酯单体(即来自预聚物制备中的残余游离单体)以降低聚脲组合物的粘度，从而提高其流动性，而且当用于涂料中时，可以提供该聚脲涂料对预先施涂的涂层和/或未涂布的基材的改善附着力。例如，预先施涂于基材上的涂层可以包含对异氰酸酯呈反应性的官能团(例如羟基)，从而提高该涂层对施涂在该涂层之上的聚脲组合物的附着力。与具有较高粘度的可比较组合物相比，较低粘度的聚脲组合物还可以保持在“可流动”状态下达更长的时间。在本发明的可供选择的实施方案中，至少1wt％、或者至少2wt％、或者至少4wt％的异氰酸酯组分包含至少一种多异氰酸酯单体(即残余的游离多异氰酸酯单体)。
[0021]在本发明的另一实施方案中，所述异氰酸酯可以包括低聚多异氰酸酯，其包括但不限于二聚体、例如1，6-六亚甲基二异氰酸酯的脲二酮，三聚体、例如1，6-己烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯和缩二脲以及异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯，和聚合低聚物。还可以使用改性多异氰酸酯，包括但不限于碳二亚胺类和脲酮-亚胺类(uretone-imines)及其混合物。合适的物质不限制地包括以名称DESMODUR从Bayer Corporation of Pittsburgh，PA可得到的那些，包括DESMODUR N 3200、DESMODUR N 3300、DESMODUR N 3400、DESMODURXP 2410和DESMODUR XP 2580。
[0022]在某些实施方案中，所述异氰酸酯呈预聚物的形式。本文使用的“预聚物”是指与多胺和/或其它异氰酸酯反应性类物质诸如多元醇预先反应的多异氰酸酯。合适的多异氰酸酯包括本文公开的那些。合适的多胺有许多而且选自本领域已知的众多种类。合适的多胺的实例包括但不限于伯胺和仲胺、及其混合物，例如上面列举的那些中的任一种。可以使用包含叔胺官能团的胺，条件是该胺进一步包含至少两个伯氨基和/或仲氨基。合适的多元醇有许多而且选自本领域已知的众多种类。合适的多元醇的实例可以包括但不限于聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚脲多元醇(例如氨基官能聚脲与羟基官能(甲基)丙烯酸酯的迈克尔反应产物)、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚氨酯多元醇、聚乙烯醇、具有侧挂羟基的不饱和单体(例如含有羟基官能(甲基)丙烯酸酯、烯丙醇及其混合物的那些)的加聚物。
[0023]包含本发明(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂和异氰酸酯的聚脲可以附加地包括其它胺类，例如本领域已知的那些，其包括但不限于本文列举的任何多胺或其组合。其它胺包括脂环族仲二胺例如JEFFLINK 754(Huntsman Corporation，Houston，TX)和CLEARLINK 1000(Dorf-Ketal Chemicals，LLC)，天冬氨酸酯官能胺，例如以名称DESMOPHEN可得的那些，例如DESMOPHEN NH 1220、DESMOPHEN NH 1420和DESMOPHEN NH 1520(Bayer Corporation)，其它天冬氨酸酯官能物质，例如在反应之前包含至少一个仲氨基的三胺与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯的反应产物，其包括但不限于二亚乙基三胺、二亚丙基三胺和双-六亚甲基三胺与如本文所述的马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯的反应产物；所述物质的实例包括二亚丙基三胺和马来酸二乙酯的加合物、二亚丙基三胺和马来酸二丁酯的加合物、双-六亚甲基三胺和马来酸二乙酯的加合物、以及双-六亚甲基三胺和马来酸二丁酯的加合物。聚氧化烯胺也是合适的。聚氧化烯胺包含与例如来源于环氧丙烷、环氧乙烷、环氧丁烷或其混合物的主链相连的两个或更多个伯氨基或仲氨基。这类胺的实例包括以名称JEFFAMINE可得的那些，其不限制地例如JEFFAMINE D-230、D-400、D-2000、HK-511、ED-600、ED-900、ED-2003、T-403、T-3000、T-5000、SD-231、SD-401、SD-2001和ST-404(Huntsman Corporation)。这些胺具有200-7500的近似分子量。
[0024]在本发明组合物中可以包含的其它仲胺为(甲基)丙烯酸酯改性的胺。“(甲基)丙烯酸酯改性的胺”是指胺与单(甲基)丙烯酸酯和/或多(甲基)丙烯酸酯的反应产物以及单胺和/或多胺与(甲基)丙烯酸酯的反应产物。合适的胺的实例包括本文前面列举的所有含伯氨基官能团的胺，以及单胺。合适的单胺包括但不限于式R2-NH2的伯胺，其中R2为可以以直链或支化烷基、芳基-烷基、羟基烷基或烷氧基烷基为代表的烃基。合适的(甲基)丙烯酸酯包括所有(甲基)丙烯酸酯，其包括但不限于本文列举的那些。
[0025]可以包含在本发明组合物中的其它合适的仲胺为包含伯胺(primary amine)官能团的物质与丙烯腈的反应产物。合适的胺包括本文列举的包含伯氨基(primary amino)官能团的任何多胺。这类物质的一个实例为4，4’-二氨基二环己基甲烷和丙烯腈的加合物。市售可得物质的一个实例为异佛尔酮二胺和丙烯腈的加合物，其以名称POLYCLEAR 136销售(Hansen Group LLC)。
[0026]本发明组合物中还可以包含多元醇，例如本文前面列举的那些。
[0027]本发明进一步涉及包含聚脲的涂料组合物，所述聚脲由包含异氰酸酯和胺的反应混合物形成，其中所述胺包括(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂，例如上述(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂中的任何一种或多种。在某些实施方案中，所述聚脲中的异氰酸酯基的当量与胺基的当量之比大于1，以及所述异氰酸酯和所述胺可以以1∶1的体积混合比被施涂于基材上。
[0028]本文使用的术语“聚脲”包括异氰酸酯与胺、例如本文所述的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺的反应产物。本领域技术人员将会意识到，聚氨酯可以作为本发明反应中的副产物形成。因此，本文使用的术语“聚脲”包括聚脲和聚脲与聚氨酯的共混物。
[0029]本发明的涂料组合物可以用本领域已知的各种技术配制和施涂。在一种实施方案中，可以使用常规喷涂技术。在某些实施方案中，可以合并所述异氰酸酯和包括(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂在内的胺，以使得异氰酸酯基的当量与胺基的当量之比大于1以及所述异氰酸酯和所述胺可以以1∶1的体积混合比被施涂于基材上；可以将该反应混合物施涂于未涂布或涂布过的基材上从而在未涂布基材上形成第一涂层或在涂布过的基材上形成后续涂层。
[0030]在一种实施方案中，可以用双组分混合装置制备可喷涂的涂料组合物。在该实施方案中，将异氰酸酯组分和胺组分加入到高压碰撞混合装置中。例如，将异氰酸酯加入到“A侧”而将胺加入到“B侧”。使A侧和B侧料流相互碰撞并立即喷涂至未涂布或涂布过的基材的至少一部分上。异氰酸酯和胺反应以产生在施涂至未涂布或涂布过的基材上之后固化的涂料组合物。还可以在施涂之前加热A侧和/或B侧，例如加热到140°F。加热可以促进更好的混合。
[0031]据信在某些实施方案中，可以选择异氰酸酯基与胺基的当量比从而控制本发明涂料组合物的固化速率。已经发现当以1∶1体积比施涂该涂料，其中异氰酸酯基的当量与胺基的当量之比(也称为反应指数(reaction index))大于1、例如1.01-1.10∶1、或者1.03-1.10∶1、或者1.05-1.08∶1、或者1.01-1.4∶1、或者1.01-1.5∶1时，可以产生固化和附着优势。例如，当在固化后具有低表面官能度的透明涂层上、例如聚氨酯三聚氰胺(urethane melamine)、羟基三聚氰胺、2K聚氨酯和含硅烷的透明涂层之上，以这些比例使用本发明的涂料时，已观察到良好的附着。术语“1∶1体积比”是指对于每种组分而言体积比变化至多20％，或者至多10％或至多5％。
[0032]在一种非限制性的实施方案中，可以使用配备GUSMER GX-7型喷枪的以名称GUSMER VR-H-3000比例调节器可购得的市售混合装置。在该装置中，从两个分开的室输送A侧组分和B侧组分的加压料流并且以高速相互碰撞或冲击从而混合两种组分并形成涂料组合物，它可以用喷枪施涂至未涂布或涂布过的基材上。组分料流经受的混合力可以取决于每单位时间进入混合室的每种料流的体积以及输送组分料流的压力。每单位时间异氰酸酯和胺的1∶1体积比可以使得这些力均衡。
[0033]工业上已知的另一种合适的施涂装置包括“静态混合管”施涂器。在该装置中，异氰酸酯和胺各自被储存在分开的室内。当施加压力时，使得组分各自以1∶1体积比进入混合管中。通过该管内的弯曲或螺旋状(cork screw)通道实现各组分的混合。管的出口端可以具有可用于喷涂反应混合物的雾化能力。作为选择，可以将流体反应混合物作为珠状物施涂于基材上。静态混合管施涂器可从CammdaCorporation购得。可以使用其它施涂方法和其它异氰酸酯∶胺比例。
[0034]本发明的涂料组合物可以施涂于众多基材上。合适的基材的非限制性实例可以包括但不限于金属、天然和/或合成石材、陶瓷、玻璃、砖、水泥、混凝土、煤渣砌块、木材及其复合材料和层压材料；墙板、干式墙、石膏纤维板、水泥板、塑料、纸、PVC、泡沫聚苯乙烯、塑料复合材料、丙烯酸类复合材料、沥青、玻璃纤维、土壤、砾石等。“金属基材”可以包括但不限于铝、冷轧钢、电镀锌钢、热浸镀锌钢、钛和合金；塑料可以包括但不限于TPO、SMC、TPU、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)。基材可以是经打底的金属和/或塑料；也就是将有机层或无机层施涂于其上。此外，本发明的涂料组合物可以被施涂至所述基材上以赋予众多性能中的一种或多种，例如但不限于耐腐蚀性、耐磨损性、耐冲击损害性、耐火性和/或耐热性、耐化学品性、耐UV光性、结构完整性、防弹缓冲(ballistic mitigation)、防爆缓冲(blast mitigation)、消音、装饰等。在非限制性的实例中，本发明的涂料组合物可以被施涂至以下基材的至少一部分上：制品但不限于交通工具。“交通工具”包括但不限于陆地、水上和空中交通工具，包括民用、商务和军用交通工具，例如汽车、载重车、小船、海船、潜艇、飞机、直升机、悍马和坦克。制品可以是建筑结构。“建筑结构”包括但不限于包括住宅、商务和军用结构在内的结构体的至少一部分，例如屋顶、地板、支撑梁、墙壁等。本文使用的术语“基材”可以指制品的至少一部分上的表面(外表面或内表面)、制品本身。在一种实施方案中，基材为车厢(truck bed)。
[0035]在一种实施方案中，本发明的涂料组合物可以被施涂至载体膜(carrier film)上。载体膜可以选自众多本领域已知的这类材料。合适的载体膜的非限制性实例包括但不限于热塑性材料、热固性材料、金属箔、纤维素纸、合成纸、及其混合物。本文使用的术语“热塑性材料”是指加热时能够软化或熔融而冷却时能够再次凝固(硬化)的任何材料。合适的热塑性材料的非限制性实例可以包括聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚脲、丙烯酸类树脂、及其混合物。本文使用的术语“热固性材料”是指在加热和/或固化之后变成永久刚性的任何材料。非限制性实例包括聚氨酯聚合物、聚酯聚合物、聚酰胺聚合物、聚脲聚合物、聚碳酸酯聚合物、丙烯酸类聚合物、树脂、其共聚物、氨基塑料、异氰酸酯、环氧化物、及其混合物。
[0036]如上所述，在某些实施方案中，可以将本发明的涂料组合物施涂于裸露(例如未处理、未涂布的)基材、预处理的基材和/或具有至少一种其它涂层的涂布的基材上。在一种非限制性实施方案中，可以将本发明的涂料组合物作为多层涂料复合体的一部分施涂。施涂于基材上的第一种涂料可以选自表面涂布基材领域中已知的多种涂料组合物。非限制性实例可以包括但不限于可电沉积的成膜组合物、底漆组合物、着色或未着色的单涂层(monocoat)组合物、着色或未着色的底涂层组合物、透明面涂层组合物、工业涂料组合物等。在另一非限制性实施方案中，可以将本发明的涂料组合物作为多层涂料复合体的一部分施涂，该复合体包括预处理的基材和诸如但不限于电涂层、底漆、底涂层、透明涂层和/或其组合的涂层。在一种实施方案中，透明涂层在交联和固化之前或之后包含硅烷官能团。
[0037]在另一实施方案中，本发明的涂料组合物可以用于在基材上产生纹理表面(textured surface)的双涂层应用中。第一涂层被施涂到未涂布或涂布过的基材上从而产生平滑的、基本上不发粘的层。将“不发粘方法(Tack-Free method)”用于确定该层是否基本上不发粘。该不发粘方法包括将涂料组合物以一个涂层喷涂至非附着性塑料片上至厚度为10-15密尔(254-381微米)。当喷涂结束时，操作者使用宽松式一次性乙烯基手套、例如可由Marigold Industrial，Norcross GA以AMBIDEX Disposable Vinyl Glove购得的手套，轻轻触摸该涂层表面。可以用不同指尖多于一次地触摸该涂层。当手套尖端不再粘住该层的表面，或者不再必须从该层的表面上拉开时，称该层是基本上不发粘的。从喷涂结束直到涂层基本上不发粘的时间被称为不粘时间(tack-free time)。在一种非限制性实施方案中，可以通过平衡各种组合物组分的含量、例如伯胺与仲胺的比例来控制不粘时间和固化时间；仲胺包括本发明的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂。
[0038]然后可以将第二涂层施涂于第一涂层上作为纹理层或“浮尘涂层(dust coating)”。可以通过增加施涂/混合装置与涂布过的基材之间的距离以便在接触涂布过的基材之前形成不连续的涂料组合物液滴而施涂第二涂层，由此在第二层的表面上形成受控制的不均匀性。所述涂料的基本上不发粘的第一层至少部分地耐受第二层；即，至少部分地耐受作为第二层或浮尘涂层喷涂在其上的涂料组合物液滴的聚结，以使得液滴附着于在先的层，但不与在先的层聚结，从而产生表面纹理。最后的涂层通常显示出比第一或在先的涂层更多的表面纹理。涂层的总厚度可以是20-1000密尔，或40-150密尔，或60-100密尔(1524-2540微米)，或500-750密尔。在一种非限制性实施方案中，第一层可以占总厚度的大部分而浮尘涂层可以是15-50密尔(381-1270微米)。
[0039]在本发明的多种实施方案中，“第一”涂层可以包含一个、两个、三个或更多的层；以及“第二”涂层可以是施涂在其之上的一个或多个后续层。例如，可以施涂四个聚脲层，其中第四层是浮尘涂层，每一层具有15-25密尔(381-635微米)的厚度。将意识到这些涂层是相对“厚”的。本发明的涂料组合物也可以作为薄得多的层施涂，例如0.1-小于15密尔，例如0.1-10、0.5-3或1-2密尔。这些层可以单独使用或者连同其它涂层一起使用，例如本领域已知的或本文所述那些中的任一种。
[0040]在可供选择的实施方案中，所述涂层可以包含相同或不同的聚脲涂料组合物。例如，第一层可以是包含脂族和/或芳族胺和/或脂族和/或芳族多异氰酸酯的聚脲组合物；和第二层可以包含脂族和/或芳族胺和/或脂族和/或芳族多异氰酸酯的相同或不同的组合。第一层和/或第二层的胺可以包括本文所述的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂。在另一实施方案中，最外涂层可以包括提供期望耐久性的涂料组合物。该期望耐久性可以取决于本发明涂料组合物的使用和/或所述涂料可以施涂的基材。在一种实施方案中，可以选择脂族和/或芳族胺和/或多异氰酸酯的组合以使得最外层的组合物具有显著的耐久性。例如，当按照SAE J1960方法用老化试验机(Atlas MaterialTesting Solutions)测试时，最外涂层可以具有1000kJ-6000kJ或800小时-4000小时的耐久性。在该实施方案中，第一层可以是包含多异氰酸酯和胺的聚脲组合物，其中所述胺和/或多异氰酸酯中的至少一种可以包含芳族部分，以及第二层可以是其中芳香性很小或没有芳香性的主要包含脂族胺和脂族多异氰酸酯的聚脲组合物。
[0041]本发明的涂料组合物可以任选地包含本领域中标准的物质，其包括但不限于填料、阻燃剂、玻璃纤维、稳定剂、增稠剂、附着促进剂、催化剂、着色剂、抗氧化剂、UV吸收剂、受阻胺光稳定剂、流变学改性剂、流动添加剂、抗静电剂和表面涂料领域中已知的其它性能或性质改性剂、及其混合物。在可供选择的实施方案中，这些添加剂可以与异氰酸酯、胺或这二者组合。
[0042]本文使用的术语“着色剂”是指赋予所述组合物以颜色和/或其它不透明性和/或其它视觉效果的任何物质。可以将着色剂以任何合适的形式加入到涂料中，例如离散颗粒、分散体、溶液和/或片状物。在本发明的涂料中可以使用单一着色剂或两种或更多种着色剂的混合物。
[0043]着色剂的实例包括颜料、染料和调色料(tints)，例如在涂料工业中使用和/或在Dry Color Manufacturers Association(DCMA)中列出的那些，以及特殊效果组合物。着色剂可以包括例如在使用条件下不可溶但可润湿的细粒状固体粉末。着色剂可以是有机或无机的并且可以是聚集或非聚集的。可以使用研磨载体、例如丙烯酸类研磨载体通过研磨到涂料中而将着色剂引入涂料中，该研磨载体的使用将是本领域技术人员所熟悉的。研磨载体还可以包括单独地或者与本文所述的任何其它胺和多元醇组合的本发明的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂。
[0044]颜料和/或颜料组合物的实例包括但不限于咔唑二噁嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、双偶氮、萘酚AS、盐类(色淀)、苯并咪唑酮、金属络合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹吖啶酮、苝、紫环酮、二酮基吡咯并吡咯、硫靛、蒽醌、靛蒽醌、蒽素嘧啶、黄烷士酮、皮蒽酮、蒽嵌蒽醌、二噁嗪、三芳基碳鎓、喹酞酮颜料、二酮基吡咯并吡咯红(“DPPBO红”)、二氧化钛、炭黑、碳纤维、石墨、其它导电颜料和/或填料、及其混合物。术语“颜料”和“着色填料”可以互换使用。
[0045]染料的实例包括但不限于溶剂基的那些，例如酞菁绿或酞菁蓝、氧化铁、钒酸铋、蒽醌、苝、铝和喹吖啶酮。
[0046]调色料的实例包括，但不限于，分散在水基或可水混溶的载体中的颜料例如可从Degussa，Inc.商购获得的AQUA-CHEM 896和可从Accurate Dispersions division of Eastman Chemical，Inc.商购获得的CHARISMA COLORANTS和MAXITONER INDUSTRIALCOLORANTS。
[0047]如上所述，着色剂可以呈分散体形式，包括但不限于呈纳米颗粒分散体形式。纳米颗粒分散体可以包括一种或多种高度分散的纳米颗粒着色剂和/或着色剂颗粒，其产生所需的可见颜色和/或不透明性和/或视觉效果。纳米颗粒分散体可以包括粒径小于150nm例如小于70nm或小于30nm的着色剂例如颜料或染料。可以通过将原料有机或无机颜料与粒径小于0.5mm的研磨介质一起碾磨而产生纳米颗粒。纳米颗粒分散体实例和它们的制造方法在美国专利号6,875,800B2中进行了描述，该文献通过引用并入本文。纳米颗粒分散体也可以通过结晶、沉淀、气相冷凝和化学磨损(即，部分溶解)而产生。为了使纳米颗粒在涂料中的再聚集最小化，可以使用树脂涂覆的纳米颗粒的分散体。本文所使用的“树脂涂覆的纳米颗粒的分散体”是指其中分散有离散“复合微粒”的连续相，该“复合微粒”包含纳米颗粒和在该纳米颗粒上的树脂涂层。树脂涂覆的纳米颗粒的分散体实例和它们的制造方法在2004年6月24日提交的美国申请No.10/876031，所述文献通过引用并入本文，和2003年6月24日提交的美国临时申请号60/482,167中进行了描述，所述文献通过引用并入本文。
[0048]可以用于本发明的涂料中的特殊效果组合物的实例包括产生一种或多种外观效应例如反射、珠光、金属光泽、磷光、荧光、光致变色、感光性、热致变色、随角异色(goniochromism)和/或颜色变化的颜料和/或组合物。另外的特殊效果组合物可以提供其它的可察觉性能例如不透明性或纹理。在非限定性实施方案中，特殊效果组合物可以产生色移，以致当在不同角度观察涂层时涂层的颜色改变。颜色效果组合物的实例描述于美国专利No.6,894,086中，其通过引用并入本文。另外的颜色效果组合物可以包括透明涂覆的云母和/或合成云母、涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化铝、透明液晶颜料、液晶涂料和/或其中干涉由材料内的折射指数差异引起而不归因于材料表面和空气之间的折射指数差异的任何组合物。
[0049]在某些非限制性的实施方案中，可以将当暴露于一种或多种光源时可逆地改变其颜色的光敏组合物和/或光致变色组合物用于本发明的涂料中。可以通过暴露于特定波长的辐射而使光致变色和/或光敏组合物活化。当组合物受到激发时，分子结构被改变并且该改变的结构显示与该组合物的原始颜色不同的新颜色。当除去对辐射的暴露时，该光致变色和/或光敏组合物可以恢复到静态，其中恢复组合物的原始颜色。在一种非限制性的实施方案中，光致变色和/或光敏组合物可以在非激发态下是无色的而在激发态下显示颜色。完全的变色可以在数毫秒至若干分钟内出现，例如20秒至60秒。示例性的光致变色和/或光敏组合物包括光致变色染料。
[0050]在一种非限制性的实施方案中，可以使光敏组合物和/或光致变色组合物与聚合物和/或可聚合组分的聚合材料关联和/或至少部分地结合，例如通过共价键合。与其中光敏组合物可能迁移出涂料并且结晶到基材中的一些涂料相反，根据本发明的非限制性实施方案与聚合物和/或可聚合组分关联和/或至少部分地结合的光敏组合物和/或光致变色组合物具有最小程度的迁移出涂料的作用。示例性的光敏组合物和/或光致变色组合物及其制备方法描述于2004年7月16日提交的美国申请No.10/892,919中，其通过引用并入本文。
[0051]通常，着色剂可以在涂料组合物中以足够赋予所期望的视觉和/或颜色效果的任何量存在。着色剂可以占本发明组合物的1-65wt％，例如3-40wt％或5-35wt％，该重量百分比按所述组合物的总重量计。
[0052]在一种实施方案中，本发明的聚脲涂料组合物包含一种或多种着色剂以使得涂料的颜色与周围基材的颜色基本上匹配。本文使用的术语“匹配”或类似术语当涉及颜色匹配时，是指本发明涂料组合物的颜色基本上对应于期望的颜色或相关基材的颜色。例如，当聚脲涂料组合物施涂的基材是交通工具的一部分、例如车厢时，该涂料的颜色与相关交通工具主体的颜色基本上匹配。这可以目测观察，或者用光谱设备确认。
[0053]用于本文时，除非另有明确说明，所有数字例如表示值、范围、量或百分比的那些数字可以像前面有措辞“约”修饰一样来理解，即使该术语没有明确出现也一样。另外，本文列出的任何数值范围希望包括其中所含的所有子范围。单数形式包括复数形式，反之亦然。例如，尽管在包括权利要求在内的本文中以“一种(a)”多胺、“一种(a)”马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯、“一种(a)”(甲基)丙烯酸酯、“一种(a)”(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺、“一种(a)”异氰酸酯等等描述本发明，但是可以使用这些对象的混合物。本文使用的术语“聚合物”意思是指低聚物以及均聚物和共聚物，前缀“多“是指两个或更多。
实施例
[0054]下列实施例希望说明本发明，而且无论如何不应解释为限制本发明。如同本领域技术人员将理解的，MW是指平均分子量，Mw指重均分子量和Mn指数均分子量。
实施例A
[0055]由下列成分制备丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂(acrylate/aspartate amine curative)：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 2982.0
2，6-二叔丁基对甲酚 3.5
进料2
马来酸二丁酯 1995.0
进料3
2，6-二叔丁基对甲酚 3.5
进料4
丙烯酸丁酯 3270.4
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在21℃的温度下开始，用5.75小时将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热。该进料添加过程中观察到最高温度35℃。进料完成时，反应混合物的温度为33℃。用外部热源将反应混合物加热到35-37℃并保持在该温度3小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二丁酯的消耗(1646cm-1处的峰消失)。向反应器中加入进料3，并将反应混合物加热到43℃。用3.6小时向反应混合物中加入进料4；观察到温和的放热。进料4添加过程中反应混合物的温度范围是43-50℃；进料4加入完成时温度为45℃。然后将反应混合物的温度升高到50℃并保持3小时。反应混合物的红外光谱检验显示未反应的丙烯酸酯的存在(1621、1635cm-1处的峰)。将反应混合物的温度升高到70℃并保持10.9小时。反应混合物的红外光谱检验显示归为丙烯酸酯的上述峰无法从基线噪声中辨别；此时判断反应完全。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为98.9％，按Gardner-Holt等级的粘度为D，密度为8.17lb/gal，总胺含量为4.21meq/g，残余伯胺含量为0.230meq/g，仲胺含量为3.985meq/g，叔胺含量为0.000meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为450和Mn为406。
实施例B
[0056]由下列成分制备丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 383.4
2，6-二叔丁基对甲酚 0.45
进料2
马来酸二乙酯 193.5
进料3
2，6-二叔丁基对甲酚 0.45
进料4
丙烯酸乙酯 328.5
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在23℃的温度下开始，用20分钟将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热，其通过采用冰浴进行控制。该进料添加过程中观察到最高温度33℃。进料完成时，反应混合物的温度为28℃。用外部热源将反应混合物加热到35-38℃并保持在该温度2.2小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二乙酯的存在(1646cm-1处的峰)。将温度升高到50-51℃并将反应混合物保持7.6小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二乙酯的消耗。使反应混合物的温度达到41℃并向反应器中加入进料3。用25分钟向反应混合物中加入进料4；进料4完成时温度为39℃。然后将反应混合物的温度升高到50℃并保持3小时。反应混合物的红外光谱检验显示未反应的丙烯酸酯的存在(1621、1635cm-1处的峰)。将反应混合物的温度升高到70℃并保持7.5小时，然后升高到80℃并保持3.75小时。反应混合物的红外光谱检验显示归为丙烯酸酯的上述峰不存在；此时判断反应完全。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为95.5％，按Gardner-Holt等级的粘度为B，密度为8.34lb/gal，总胺含量为5.096meq/g，残余伯胺含量为0.003meq/g，仲胺含量为5.093meq/g，叔胺含量为0.000meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为356和Mn为321。
实施例C
[0057]由下列成分制备甲基丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 173.4
甲基丙烯酸甲酯 163.2
2，6-二叔丁基对甲酚 2.2
甲醇 54.9
二月桂酸二丁基锡 1.68
进料2
马来酸二乙酯 49.4
进料3
4-甲氧基苯酚 0.7
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和喷射管(sparge tube)的合适烧瓶中。将进料置于约0.5SCFH的轻柔空气喷射下。将反应混合物加热到80℃并在该温度保持约27小时。通过测量固体(110℃，1hr)监视反应进展。将反应混合物保持到测量的固体为77.9％。将反应混合物调节到49℃。用5分钟将进料2加入到反应器中；该添加结束时，温度为52℃。将反应混合物加热到60℃并保持4.75小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二乙酯的存在(1646cm-1处的峰)。将反应温度升高到70℃并保持3.9小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二乙酯的消耗。使反应混合物的温度降到50℃。加入进料3并配置反应器用于真空蒸馏。向反应混合物施加真空达1.25小时以除去任何挥发物；温度范围为45-61℃以及达到的最大真空为75mm Hg。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为95.8％，按Gardner-Holt等级的粘度为Z1-，密度为8.41lb/gal，总胺含量为4.945meq/g，残余伯胺含量为0.118meq/g，仲胺含量为4.827meq/g，叔胺含量为0.000meq/g，通过气相色谱法测定的甲基丙烯酸甲酯、甲醇和马来酸二乙酯含量为0.15、0.19和0.11％，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为389和Mn为330。
实施例D
[0058]由下列成分制备羟基丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 165.3
2，6-二叔丁基对甲酚 0.2
进料2
马来酸二丁酯 110.6
进料3
2，6-二叔丁基对甲酚 0.2
进料4
丙烯酸羟基乙酯 164.3
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在23℃的温度下开始，用13分钟将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热，其通过采用冰浴进行控制。该进料添加过程中观察到最高温度32℃。进料完成时，反应混合物的温度为25℃。用外部热源将反应混合物加热到34-35℃并保持在该温度3.6小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二丁酯的存在(1646cm-1处的峰)。将温度升高到48-50℃并将反应混合物保持6.6小时。此时反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二丁酯的消耗。向反应器中加入进料3并使反应混合物的温度达到39℃。用24分钟向反应混合物中加入进料4。添加过程中观察到最高温度48℃。进料4完成时温度为44℃。然后将反应混合物的温度升高到50℃并保持3.1小时。反应混合物的红外光谱检验显示未反应的丙烯酸酯的存在(1621、1635cm-1处的峰)。将反应混合物的温度升高到70℃并保持4.75小时。反应混合物的红外光谱检验显示归为丙烯酸酯的上述峰不存在；此时判断反应完成。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为94.4％，按Gardner-Holt等级的粘度为Z6+，密度为8.86lb/gal，总胺含量为4.266meq/g，残余伯胺含量为0.000meq/g，仲胺含量为4.266meq/g，叔胺含量为0.000meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为669和Mn为498。
实施例E
[0059]由下列成分制备羟基官能马来酸酯：
成分 Wt(g)
进料1
马来酸酐 294.2
进料2
1-丙醇 189.0
进料3
三苯基膦 1.45
亚磷酸三苯酯 1.45
进料4
1，2-环氧丁烷 237.7
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、干冰冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。用水浴加热进料直到所有的马来酸酐块熔融为止(最高温度67℃)。然后将加热转换成加热套并使进料达到80℃。用28分钟将进料2加入到反应混合物中。该进料完成时反应混合物的温度为89℃。将反应混合物在该温度保持1.5小时，然后在90℃保持0.8小时。此时通过反应混合物的红外光谱检验确定马来酸酐与1-丙醇的反应完全。向反应器中加入进料3，接着用大约1.75小时加入进料4。进料期间的最高温度为101℃。将材料在90℃保持20.75小时。发现反应混合物的酸值为26.0，环氧当量为无穷大。向反应器中加入附加的1，2-环氧丁烷(30.6g)，并将反应混合物在90℃保持又11小时。发现此时反应混合物的酸值为7.85，环氧当量测定为9259。将反应混合物又保持2.3小时，然后使反应混合物的温度升高到100℃，并在该温度保持7.6小时。此时测定酸值为4.77，环氧当量为18868。在50℃的温度下，对反应混合物施加真空(40mm Hg)达1.9小时以除去挥发物。最终反应产物按Gardner-Holt等级的粘度为A，酸值为4.0，环氧当量为19608。
实施例F
[0060]由下列成分制备丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 149.1
2，6-二叔丁基对甲酚 0.18
进料2
实施例E的马来酸酐/1-丙醇/1，2-环氧丁烷马来酸酯加合物 201.3
进料3
2，6-二叔丁基对甲酚 0.18
进料4
丙烯酸丁酯 107.5
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在24℃的温度下开始，用28分钟将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热，其通过采用冰浴进行控制。该进料添加过程中观察到最高温度37℃。进料完成时，反应混合物的温度为31℃。用外部热源将反应混合物加热到35℃并保持在该温度3.8小时。反应混合物的红外光谱检验显示实施例E加合物的存在(1646cm-1处的峰)。将温度升高到40℃并将反应混合物保持又4.75小时。此时反应混合物的红外光谱检验显示实施例E加合物的消耗。在29℃的温度下向反应器中加入进料3。用7分钟向反应混合物中加入进料4；进料4加入过程中反应混合物的温度范围是29-31℃。然后将反应混合物的温度升高到49℃并保持16.8小时。反应混合物的红外光谱检验显示丙烯酸酯的消耗(不存在1621、1635cm-1处的峰)。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为95.7％，按Gardner-Holt等级的粘度为Z2，密度为8.47lb/gal，总胺含量为3.719meq/g，残余伯胺含量为0.022meq/g，仲胺含量为3.697meq/g，叔胺含量为0.000meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为692和Mn为501。
实施例G
[0061]由下列成分制备部分天冬氨酸酯官能胺：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 596.4
2，6-二叔丁基对甲酚 0.7
进料2
马来酸二丁酯 798.0
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在22℃的温度下开始，用2.7小时将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热，其通过采用冰浴进行控制。该进料的添加过程中观察到最高温度32℃。进料完成时，反应混合物的温度为31℃。用外部热源将反应混合物加热到35℃并保持在该温度3.8小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二丁酯的存在(1646cm-1处的峰)。然后将反应混合物加热又4.9小时。此时反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二丁酯的消耗。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为89.0％，按Gardner-Holt等级的粘度为D，密度为8.18lb/gal，总胺含量为4.926meq/g，伯胺含量为2.541meq/g，仲胺含量为2.385meq/g，叔胺含量为0.000meq/g。
实施例H
[0062]由下列成分制备丙烯酸酯封端的胺加合物：
成分 Wt(g)
进料1
1，6-六亚甲基二丙烯酸酯 684.8
4-甲氧基苯酚 0.5
进料2
2，2’-二甲基-4，4’-亚甲基双环己胺 361.2
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和空气入口的合适烧瓶中。将进料置于空气保护下并加热到37℃。在该温度用40分钟添加进料2到烧瓶中。在进料2完成后立即通过衰减全反射(ATR)红外光谱法对试样进行检验。用接下来的1.5小时将反应混合物的温度逐渐升高到77℃。此时再次对反应混合物取样用于ATR红外光谱法。将反应混合物在74-77℃保持12.1小时，并定期取样用于ATR红外光谱法。当1621和1635cm-1处的峰不再变化时确定反应完全。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为87.6％，按Gardner-Holt等级的粘度为Z1，总胺含量为2.882meq/g，伯胺含量为0.007meq/g，仲胺含量为2.875meq/g，叔胺含量为0.000meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为2070、Mn为891和Mz为3079。
实施例I
[0063]由下列成分制备低聚天冬氨酸酯/丙烯酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
实施例G的部分天冬氨酸酯官能胺 246.3
2，6-二叔丁基对甲酚 0.4
进料2
实施例H的丙烯酸酯封端胺加合物 207.5
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和空气入口的合适烧瓶中。将进料置于空气保护下并加热到40℃。用75分钟在40-41℃将进料2加入到反应混合物中。将反应温度升高到75℃并保持6.1小时。反应混合物的红外光谱检验显示未反应的丙烯酸酯的存在(1621、1635cm-1处的峰)。将反应混合物的温度升高到85℃并保持4.8小时。反应混合物的红外光谱检验仍然显示丙烯酸酯的存在。向反应混合物中加入附加的5.6g进料1并且保持反应又4.8小时。此时，混合物的红外光谱显示丙烯酸酯已经被消耗掉。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为99.9％，密度为8.52lb/gal，按Gardner-Holt等级的粘度为Z6，总胺含量为3.967meq/g，伯胺含量为0.021meq/g，仲胺含量为3.855meq/g，叔胺含量为0.091meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为2424，Mn为825和Mz为3896。
实施例J
[0064]由下列成分制备丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 170.4
2，6-二叔丁基对甲酚 0.2
进料2
马来酸二丁酯 114.0
丙烯酸丁酯 179.2
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在22℃的温度下开始，用50min将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热。进料完成时，反应混合物的温度为41℃。用外部热源将反应混合物加热到50℃并保持在该温度6.7小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二丁酯和丙烯酸丁酯的存在(1621、1635、1646cm-1处的峰)。将反应混合物的温度升高到70℃并保持4.25小时。反应混合物的红外光谱检验显示反应完全。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为97.2％，按Gardner-Holt等级的粘度为A-B，密度为8.13lb/gal，总胺含量为4.35meq/g，残余伯胺含量为0.432meq/g，仲胺含量为3.773meq/g，叔胺含量为0.154meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为468和Mn为438。
实施例K
[0065]由下列成分制备丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
异佛尔酮二胺 170.4
2，6-二叔丁基对甲酚 0.2
进料2
丙烯酸丁酯 179.2
进料3
2，6-二叔丁基对甲酚 0.2
进料4
马来酸二丁酯 114.0
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在22℃的温度下开始，用1小时将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到温和的放热。进料完成时，反应混合物的温度为28℃。用外部热源将反应混合物加热到35℃并保持在该温度3小时。反应混合物的红外光谱检验显示丙烯酸丁酯的存在(1621、1635cm-1处的峰)。将反应混合物加热到50℃并保持3.25小时，然后加热到70℃并保持4.25小时，然后加热到80℃并保持1.25小时。反应混合物的红外光谱检验显示丙烯酸酯的消耗。将反应混合物冷却；在38℃的温度下，向反应混合物中加入进料3。在35℃的温度下，用50分钟开始加入进料4。添加结束时反应混合物的温度为38℃。将反应混合物的温度升高到50℃并保持2.9小时。反应混合物的红外光谱检验显示反应完全(不存在1646cm-1处的峰)。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为95.9％，按Gardner-Holt等级的粘度为A-B，密度为8.14lb/gal，总胺含量为4.328meq/g，残余伯胺含量为0.445meq/g，仲胺含量为3.691meq/g，叔胺含量为0.192meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为458和Mn为421。
实施例L
[0066]由下列成分制备丙烯酸酯改性胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
JEFFAMINE D20001 3490.5
2，6-二叔丁基对甲酚 7.77
二月桂酸二丁基锡 19.4
进料2
丙烯酸丁酯 437.9
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和空气入口的合适烧瓶中。将进料置于空气保护下。在22℃的温度下开始，用18分钟将进料2添加到烧瓶中。没有观察到放热。将反应温度升高到70℃并保持2.9小时。反应混合物的红外光谱检验显示未反应的丙烯酸酯的存在(1621、1635cm-1处的峰)。将反应混合物的温度升高到90℃并保持8.8小时。此时，混合物的红外光谱显示丙烯酸酯已经被消耗掉。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为95.4％，按Gardner-Holt等级的粘度为G-，总胺含量为0.884meq/g，伯胺含量为0.155meq/g，仲胺含量为0.702meq/g，叔胺含量为0.022meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为2180，Mn为769和Mz为2993。
1分子量约2000的双官能聚氧化烯胺，出自Huntsman Corporation。
实施例M
[0067]由下列成分制备具有非天冬氨酸酯仲氨基(secondarynon-aspartate amino group)的天冬氨酸酯改性胺固化剂：
成分 Wt(g)
进料1
二亚丙基三胺 2292.5
2，6-二叔丁基对甲酚 10.5
进料2
马来酸二乙酯 5779.2
将进料1加入到配备顶部搅拌器、热电偶、冷凝器和N2入口的合适烧瓶中。将进料置于N2保护下。在22℃的温度下开始，用6小时将进料2加入到烧瓶中。添加期间观察到放热。该进料的添加过程中观察到最高温度49℃。在48℃的温度下(3.75小时向进料中)，以空气流的形式对反应器施加冷却。在49℃的温度下(4.5小时向进料中)，对反应器施加冰浴。进料完成时，反应混合物的温度为41℃。用外部热源将反应混合物加热到50℃并保持在该温度3.6小时。反应混合物的红外光谱检验显示马来酸二乙酯的消耗(1646cm-1处的峰消失)。发现所得的物质的测量固含量(110℃，1hr)为97.4％，按Gardner-Holt等级的粘度为E，密度为8.93lb/gal，总胺含量为6.303meq/g，残余伯胺含量为0.298meq/g，仲胺含量为6.011meq/g，叔胺含量为0.044meq/g，通过凝胶渗透色谱法相对聚苯乙烯标准物测定的Mw为248和Mn为178。
实施例1
[0068]由下列成分制备异氰酸酯官能“A”侧配制物：
成分 ％ by wt
TERATHANE 6502 21.0
1，2-丁二醇 1.2
新戊二醇 1.2
异佛尔酮二异氰酸酯 27.1
DESMODUR N 34003 49.4
2聚四氢呋喃，出自Invista。
3基于六亚甲基二异氰酸酯的脂族多异氰酸酯树脂，出自BayerCorporation。
将TERATHANE 650、新戊二醇、1，2-丁二醇和催化量的二月桂酸二丁基锡(三种二元醇的0.013wt％)在氮气下供入合适反应器中。用105分钟在36-37℃的温度范围内将异佛尔酮二异氰酸酯加入到反应器中。用50分钟将混合物的温度升到52℃。用60分钟将温度升到最高125℃。在又60分钟之后，发现所得预聚物当量重量在规格内。将所得的预聚物冷却到71℃并倒入87.9％的DESMODUR N3400中而且搅拌30分钟。加入剩余的DESMODUR N 3400以调节至最终264.9的异氰酸酯当量重量。
实施例2-4
[0069]根据表1中的配方制备颜料研磨料
表1
4约3000MW的聚氧化烯三胺，出自Huntsman Corporation。
5脂环族仲二胺，出自Dorf Ketal Chemicals，LLC。
6脂族仲胺，出自Huntsman Corporation。
7天冬氨酸酯胺，出自Bayer Corporation。
8受阻胺光稳定剂，出自Ciba Speciality ChemicalsCorporation。
9炭黑颜料，出自Cabot Corporation。
10有机粘土流变学添加剂，出自Elementis Specialities，Inc.
在每一个实施例中，合并各成分并供入具有188mL Zirconox 1.0mm球珠(Jyoti Ceramic Industries Pvt.Ltd.)的M250型球磨机(Eiger Machinery，Inc.)中并在3500rpm的研磨速度下研磨。当在研磨细度计上刮涂时发现粒径为7.5 Hegman时，判断研磨完成。
实施例5-8
[0070]如表2所述制备下列“B”侧配制物：
表2
[0071]将上述表2的B侧配制物和实施例1的A侧配制物供入分开的容器中并且在喷涂之前在烘箱中加热至140°F达4-6hrs。通过在出自Cammda Corporation的静态混合管施涂器中混合1∶1体积比的A侧组分与每种B侧组分而制成聚脲涂料组合物。将该涂料组合物施涂于用电沉积底漆和环氧酸透明涂层(出自ACT Laboratories，Inc.的APR 26241)涂布过的冷轧钢板上。通过如前所述定期用戴手套的手触摸钢板确定涂层的发粘次数，当手套不再粘住涂层时判断为不发粘的。
[0072]通过如下测定硬度值：将A侧和B侧组分供入配备静态混合管和“气动施涂器”(PC Cox Limited)的双管注射器，并且以1∶1比例将组分注入模具中以形成直径约6cm厚0.2cm的“圆盘(puck)”。施涂后1天按肖氏D等级用212型铅笔式数字硬度计(PacificTransducer Corp.)测定环境温度下该聚脲涂层圆盘的硬度。然后将圆盘在140°F“加温室”中放置1天并在圆盘置于加温室中测定涂层的肖氏D硬度以防止冷却。从加温室中取出圆盘至环境温度下并在环境温度下1天之后再次测定硬度。
[0073]计算异氰酸酯与胺的当量比，包含实施例5的B侧组分的聚脲配制物为1.059，包含实施例6的B侧组分的聚脲配制物为1.072，包含实施例7的B侧组分的聚脲配制物为1.092，包含实施例8的B侧组分的聚脲配制物为1.082。
[0074]测定聚脲涂料的下列性能：
表3
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 不粘时间(sec) | 28 | 31 | 44 | 15 |
| 硬度(肖氏D)固化后1天，环境温度 | 72 | 68 | 64 | 66 |
| 硬度(肖氏D)140°F下1天后 | 35 | 35 | 28 | 34 |
[0075]尽管上面出于说明目的已经描述了本发明的特定实施方案，但是对本领域技术人员而言将会显然的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的情况下，可以进行本发明细节的许多变化。
Claims (31)
1.包含如下组分的反应产物的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂：
a)多胺，
b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯，和
c)(甲基)丙烯酸酯。
2.权利要求1的胺固化剂，其中所述马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯包括马来酸二乙酯或马来酸二丁酯。
3.权利要求1的胺固化剂，其中所述马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯包含羟基。
4.权利要求1的胺固化剂，其中所述(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸甲酯。
5.权利要求1的胺固化剂，其中所述多胺包括异佛尔酮二胺。
6.权利要求1的胺固化剂，其中所述多胺包括2，2’-二甲基-4-4’-亚甲基双环己胺。
7.权利要求1的胺固化剂，其中所述多胺包括聚醚二胺。
8.权利要求1的胺固化剂，其中多胺∶马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯的当量比为1∶0.1-1∶0.3和多胺∶(甲基)丙烯酸酯的当量比为1∶0.9-1∶0.7。
9.权利要求1的胺固化剂，其中所述反应产物不包括通过马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯与二元醇、三元醇或四元醇的酯化(酯交换)而制成的不饱和低聚酯，或通过马来酸或富马酸与二元醇、三元醇或四元醇的直接酯化而制成的不饱和低聚酯。
10.制备丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂的方法，其包括使如下组分反应：
a)多胺
b)马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯，和
c)(甲基)丙烯酸酯。
11.权利要求10的方法，其中所述多胺首先与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯反应，然后与(甲基)丙烯酸酯反应。
12.权利要求10的方法，其中所述多胺首先与(甲基)丙烯酸酯反应，然后与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯反应。
13.权利要求10的方法，其中所述胺同时与马来酸二烷基酯和/或富马酸二烷基酯以及(甲基)丙烯酸酯反应。
14.包含权利要求1的(甲基)丙烯酸酯/天冬氨酸酯胺固化剂和异氰酸酯的反应产物的聚脲。
15.权利要求14的聚脲，其中所述异氰酸酯包括预聚物。
16.权利要求15的聚脲，其中所述异氰酸酯预聚物包含异氰酸酯和聚醚多元醇。
17.权利要求15的聚脲，其中所述异氰酸酯预聚物包含异氰酸酯和聚醚胺。
18.权利要求14的聚脲，其中所述反应产物不包括通过马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯与二元醇、三元醇或四元醇的酯化(酯交换)而制成的不饱和低聚酯，或通过马来酸或富马酸与二元醇、三元醇或四元醇的直接酯化而制成的不饱和低聚酯。
19.权利要求14的聚脲，其进一步包含一种或多种附加胺。
20.权利要求19的聚脲，其中所述附加胺包括
a.如下结构的二胺
其中R3-R6独立地为C1-C10烷基；
b.如下结构的二胺
其中R7-R10独立地为C1-C10烷基；
c.包含伯氨基和/或仲氨基的聚氧化烯二胺和/或聚氧化烯三胺；
d.不具有其它对异氰酸酯呈反应性的官能团的天冬氨酸酯官能二胺；和/或
e.二亚丙基三胺与马来酸二乙酯和/或马来酸二丁酯的反应产物。
21.包含权利要求14的聚脲的涂料组合物。
22.包含权利要求18的聚脲的涂料组合物。
23.至少部分地用权利要求21的涂料组合物涂布的基材。
24.权利要求23的基材，其中所述基材包括交通工具的至少一部分。
25.权利要求24的基材，其中所述交通工具为载重车和该交通工具的所述部分包括车厢。
26.权利要求23的基材，其中所述基材包括建筑结构体的至少一部分。
27.权利要求14的聚脲，其中异氰酸酯基的当量与胺基的当量之比大于1，以及所述异氰酸酯和胺可以以1∶1的体积混合比被施涂于基材上。
28.权利要求19的聚脲，其中所述附加胺包括
和所述聚脲在140°F测定时的肖氏D硬度为至少30。
29.权利要求25的基材，其中所述车厢在施涂聚脲之前已经至少部分地用固化后具有低表面官能度的透明涂层涂布。
30.包含权利要求19的聚脲的涂料组合物。
31.权利要求30的涂料，其中胺与异氰酸酯的反应指数为1.01-1.5∶1，所述指数基于所述胺固化剂和一种或多种附加胺的总当量计算。
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