本發(fā)明涉及一種制備水性底漆組合物，尤其是水性單組分組合物的方法，該組合物適合作為玻璃和陶瓷基材的粘附促進(jìn)底漆，以及該組合物本身及其用途。

背景技術(shù)：

0、現(xiàn)有技術(shù)

1、使用粘合劑如聚氨酯的基材的粘合粘結(jié)是建筑和制造中廣泛使用的技術(shù)。然而，一些基材(粘結(jié)基材)在這方面可能是有問(wèn)題的，因?yàn)樗鼈儾荒芘c某些粘合劑建立足夠的初始粘附性，或者隨著時(shí)間的推移粘附性損失，特別是在苛刻的環(huán)境條件如熱或濕度下。出于該原因，在粘合劑之前施加到這種有問(wèn)題的基材上以在基材和粘合劑之間形成中間層的粘附促進(jìn)劑組合物長(zhǎng)期以來(lái)一直被使用，目的是改善粘合性或在粘合性粘結(jié)的制品的壽命期間保持適當(dāng)?shù)恼澈闲?。粘附促進(jìn)劑組合物的一個(gè)特別重要的應(yīng)用領(lǐng)域是車輛構(gòu)造和組裝，因?yàn)檫@些應(yīng)用涉及難以粘結(jié)基材如涂覆的金屬、陶瓷或塑料。特別是在直接裝配玻璃(glazing)應(yīng)用或?qū)⒉ＡТ鞍?panes)粘合到車輛車身上時(shí)，粘附促進(jìn)劑通常用于改善粘合粘結(jié)并確保其長(zhǎng)久。

2、典型地，這樣的組合物是含有分散或溶解的有機(jī)硅烷的有機(jī)或水性溶液，一旦玻璃和其它材料在基材表面上沉積和交聯(lián)，它們就能夠形成理想的中間層用于粘結(jié)玻璃和其它材料。更具體地，這樣的粘附促進(jìn)劑組合物用作底漆和活化劑，即作為粘附促進(jìn)底涂層。這樣的組合物通常含有惰性的、易揮發(fā)的溶劑，以確?？焖匍W蒸(溶劑的蒸發(fā))。然而，有機(jī)溶劑的含量在環(huán)境相容性和職業(yè)安全方面是不利的。

3、已知基于有機(jī)硅烷并含有水作為溶劑的水性粘附促進(jìn)劑組合物是ehs友好的替代物。然而，它們具有一些缺點(diǎn)。硅烷基水性粘附促進(jìn)劑組合物的一個(gè)問(wèn)題是它們或者具有較低的儲(chǔ)存穩(wěn)定性(貯存期限)以及足夠的反應(yīng)性，或者具有不足夠的反應(yīng)性以及足夠的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。這是因?yàn)樗玫墓柰榫哂锌伤獾墓倌軋F(tuán)，該官能團(tuán)在與水混合時(shí)水解形成硅烷醇基團(tuán)(s?i-oh)。這種硅烷醇基團(tuán)通常是反應(yīng)性的，并且在形成相對(duì)高分子量的縮合產(chǎn)物的情況下彼此自發(fā)縮合，這導(dǎo)致粘附促進(jìn)劑組合物中的不溶性沉淀并損害它們的功能。

4、此外，在這種水性粘附促進(jìn)劑組合物中使用氨基硅烷和/或巰基硅烷是已知的。巰基硅烷或低聚硅烷-巰基硅烷混合物在水中的乳化特別困難，因?yàn)閹€基硅烷在硅烷基團(tuán)水解之前不是水溶性的。為了在水解之前將這些硅烷帶入水中，必須確保完全均勻的分布。此外，必須用酸(例如乙酸)調(diào)節(jié)ph，使得作為進(jìn)一步反應(yīng)發(fā)生的縮合盡可能慢。因此，硅烷和水必須快速均勻混合，這需要特殊的混合裝置。

5、例如，us2009/240072公開(kāi)了一種用于可含有有機(jī)硅烷和/或有機(jī)鈦酸酯的至少兩種液體水性組分的特殊計(jì)量加料和混合裝置。然而，該裝置相當(dāng)復(fù)雜并且在水性粘附促進(jìn)劑組合物的生產(chǎn)中引起額外的成本。

6、這樣做的效果是水性粘附促進(jìn)劑組合物通常以雙組分體系(例如s?ika?schwe?izag的s?ika-100)出售，并且在使用前需要在現(xiàn)場(chǎng)混合兩種組分的混合方法。重要的是兩種組分在非常顯著的湍流下非常快速地均勻混合。為此需要專門開(kāi)發(fā)的設(shè)備(“振蕩器”)。配制后，預(yù)混合的產(chǎn)品具有不超過(guò)30天的儲(chǔ)存穩(wěn)定性(“適用期”)。

7、然而，該問(wèn)題通過(guò)特殊的基于有機(jī)硅烷的配制劑解決，例如ep?2951244中所教導(dǎo)的。其中公開(kāi)的水性粘附促進(jìn)劑組合物即使作為單組分配制劑也具有非常好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。然而，它需要添加特定的乳化劑以確保持久的均勻性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，這在配制成本和與粘合劑或基材的潛在不希望的相互作用方面是不利的。

8、在wo2013/116004中公開(kāi)了另一種水性底漆組合物。該組合物組合了有機(jī)硅烷和有機(jī)鈦酸酯兩者，與僅基于硅烷的組合物相比，其進(jìn)一步改善了在某些基材上的粘附促進(jìn)性能。然而，在單組分水性組合物中有機(jī)硅烷和有機(jī)鈦酸酯的組合產(chǎn)生了關(guān)于溶液儲(chǔ)存穩(wěn)定性的特別苛刻的條件，因?yàn)槿菀子^察到硅烷和鈦酸酯或其反應(yīng)產(chǎn)物的不可逆沉淀和附聚。僅通過(guò)使用顯著量的穩(wěn)定性表面活性劑，如wo2013/116004中教導(dǎo)的，可以獲得具有持久透明度且沒(méi)有沉淀的穩(wěn)定溶液。然而，這種高量的表面活性劑通常導(dǎo)致其它問(wèn)題，類似于上文進(jìn)一步描述的乳化劑，例如這些物質(zhì)遷移到基材表面上或遷移到基材表面中，干擾粘合過(guò)程或粘合劑本身，或通過(guò)粘合劑內(nèi)或與基材的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生隨后的粘附損失。

9、作為另一個(gè)實(shí)例的us2010/323203主要公開(kāi)了含有特定有機(jī)硅烷或其反應(yīng)產(chǎn)物的溶劑基粘附促進(jìn)劑。在該文獻(xiàn)中也簡(jiǎn)要考慮了添加有機(jī)鈦酸酯和水性粘附促進(jìn)劑組合物，但沒(méi)有詳細(xì)闡述或?qū)嶒?yàn)顯示。

10、到目前為止，在不需要使用乳化劑或表面活性劑的情況下生產(chǎn)基于有機(jī)硅烷和有機(jī)鈦酸酯的高度儲(chǔ)存穩(wěn)定、持久透明的單組分水性底漆組合物的嘗試尚未成功，并且仍然是本領(lǐng)域所期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、發(fā)明概述

1、因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制備水性的、基于硅烷和鈦酸酯的粘附促進(jìn)底漆組合物的方法，該組合物具有優(yōu)異的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，使得該含水組合物也可以作為即用型單組分水性粘附促進(jìn)劑體系出售，以簡(jiǎn)單的制備方法是可能的而無(wú)需特殊的混合設(shè)備，并且無(wú)需添加表面活性劑或乳化劑以獲得持久儲(chǔ)存穩(wěn)定和透明的溶液而沒(méi)有沉淀。

2、現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)一種限定的逐步加入所需成分的方法可以實(shí)現(xiàn)該目的，從而產(chǎn)生一種儲(chǔ)存穩(wěn)定的單組分水性底漆組合物，該組合物即使在不加入乳化劑或表面活性劑時(shí)也不顯示沉淀或其它劣化，并且在長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月或更長(zhǎng)的長(zhǎng)期儲(chǔ)存后保持其組合物穩(wěn)定性和其粘附促進(jìn)性能。本發(fā)明的簡(jiǎn)單且成本有效的方法不需要特殊設(shè)備，并且可以使用廉價(jià)且廣泛可得的原料成功地進(jìn)行。

3、用本發(fā)明的方法獲得的水性組合物是用于粘合粘結(jié)操作的高效的粘附促進(jìn)底漆，特別是當(dāng)使用基于聚氨酯聚合物或具有反應(yīng)性硅烷基團(tuán)的聚合物的粘合劑時(shí)，特別是在包括玻璃或陶瓷的基材上，以及在油漆、金屬和塑料上。

4、令人驚訝的是，通過(guò)本發(fā)明的方法制備的底漆組合物在粘附促進(jìn)能力方面甚至超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的水基底漆，尤其是當(dāng)用其處理的粘合粘結(jié)體暴露于連續(xù)的熱氣候時(shí)。

5、甚至更令人驚訝的是，盡管制備方法簡(jiǎn)單而不需要添加表面活性劑或乳化劑，但所獲得的底漆組合物是高度儲(chǔ)存穩(wěn)定的，并且即使在作為單組分組合物儲(chǔ)存數(shù)月后也不會(huì)劣化或失去其性能。

6、因此，本發(fā)明涉及一種制備水性底漆組合物的方法，其包含以連續(xù)順序進(jìn)行的如下步驟：

7、a)優(yōu)選在攪拌和任選冷卻的同時(shí)將至少一種有機(jī)鈦酸酯ot溶解在濃酸a中；

8、b)加入水，其量使得所得的(有機(jī)鈦酸酯ot和酸a)與水的體積比在1：2和1：8之間和/或所得ph在2和5之間，并且任選地在攪拌的同時(shí)等待直到獲得均勻透明的溶液；

9、c)加入至少一種有機(jī)硅烷os；

10、d)用另外的水稀釋所得混合物，直至所得溶液的(有機(jī)鈦酸酯ot加酸a加有機(jī)硅烷os)重量含量基于總組合物計(jì)為1重量％至5重量％，和/或所得溶液的ph為2.5至4.5。

11、已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，令人驚奇的是，用本發(fā)明的簡(jiǎn)單方法可以制備在水基組合物中的有機(jī)硅烷和有機(jī)鈦酸酯的穩(wěn)定、持久透明的溶液，該溶液非常適合作為粘合粘結(jié)操作的底漆。通過(guò)本發(fā)明的方法獲得的組合物結(jié)合了硅烷-鈦酸酯基的此類底漆組合物的所有優(yōu)點(diǎn)，但不會(huì)遭受已知的遷移或由于使用乳化劑或表面活性劑而引起的不希望的相互作用問(wèn)題。另外的令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是反應(yīng)性組分在水中的混溶性改善，這明顯簡(jiǎn)化了混合過(guò)程并且能夠在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器中進(jìn)行成本有效、無(wú)問(wèn)題的生產(chǎn)。本發(fā)明還能夠在應(yīng)用時(shí)更容易地處理，因?yàn)楫a(chǎn)品可以作為單組分體系供應(yīng)，并且不再是更復(fù)雜的使用雙組分體系。因此，本發(fā)明滿足了供應(yīng)具有優(yōu)異儲(chǔ)存穩(wěn)定性和持久性能的水性單組分體系的需求。

12、本發(fā)明的水性組合物通常非常適合作為基材(尤其是玻璃和玻璃陶瓷)的反應(yīng)性、不可見(jiàn)的粘結(jié)預(yù)處理劑，或者作為用于粘結(jié)的預(yù)處理劑用于汽車構(gòu)造中的直接裝配玻璃，尤其是用聚氨酯粘合劑或基于硅烷官能聚合物(包括rtv有機(jī)硅和有機(jī)硅烷官能聚合物)的粘合劑，優(yōu)選單組分聚氨酯或硅烷固化粘合劑。