Polymer, water dispersion of polymer, and their use in coating compositions

Abstract

Disclosed is a polymer comprising a carbamate linkage and a phosphate functional group, wherein the phosphate functional group comprises a covalent bond to the polymer via a phosphate-containing monomer. Also disclosed a water dispersion of polymer. Further disclosed is a coating composition comprising the polymer or the water dispersion of polymer. Further disclosed is use of the polymer or the water dispersion of polymer in a coating composition for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value. Still further disclosed is a substrate coated with the coating composition, or a coated substrate with a coating comprising the polymer or the water dispersion of polymer. Yet further disclosed is use of covalently binding a phosphate functional group into a polymer for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value in a coating composition comprising the polymer.

Description

POLYMER, WATER DISPERSION OF POLYMER, AND THEIR USE IN COATING COMPOSITIONSINVENTION FIELD

[0001] The present invention relates to a polymer, a water dispersion of the polymer, and their use in coating compositions.BACKGROUND

[0002] Consumers have an increasingly demand on the appearance of coatings. Flip-flop effect refers to an optical effect that a coating containing an effect pigment, such as metallic flake pigments, such as aluminum powder, can exhibit colors with various lightness and hue at different viewing angles. Coatings with a high flip-flop effect show strong metallic texture under an irradiation of light source, and show rich changes in light-and-shade and hue with the viewing angle change, giving a luxurious and gorgeous visual impact. Therefore, how to improve the flip-flop effect of coatings is a research hotspot, which has an urgent practical need and potential commercial value.SUMMARY

[0003] The present inventors have conducted a lot of research and developed a polymer and a water dispersion of the polymer, which can be used in a coating composition for improving the flip-flop effect of coating and / or improving the orientation of aluminum powder in coating.

[0004] The present invention provides a polymer comprising a carbamate linkage and a phosphate functional group, wherein the phosphate functional group comprises a covalent bond to the polymer via a phosphate-containing monomer.

[0005] The present invention further provides a water dispersion of polymer comprising the above polymer.

[0006] The present invention further provides a coating composition comprising the above polymer or the above water dispersion of polymer.

[0007] The present invention also provides use of the polymer or the water dispersion of polymer in a coating composition for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI (flip-flop index) value.

[0008] Further, the present invention also provides a coated substrate comprising a substrate and the coating composition applied on at least a part of the substrate.

[0009] Further, the present invention also provides a coated substrate having a coating comprising the above polymer or the above water dispersion of polymer.

[0010] Still further, the present invention also provides use of covalently binding a phosphate functional group into a polymer for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value in a coating composition comprising the polymer.

[0011] The features and advantages of the present invention will be particularly presented in detail in the following description of the embodiments.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0012] FIG. 1 illustratively shows the generation of an intermediate compound by the addition reaction of a phosphate-containing monomer and a polyamine.DETAILED DESCRIPTION

[0013] As used herein, unless expressly stated otherwise, it should be understood that the numbers used in the description and claims, such as, those representing values, ranges, contents, or percentages, can be varied in all substances by the term “about” , even if this term is not clearly specified. Thus, unless indicated to the contrary, the numerical parameters listed in the description and claims herein are all approximations, and can be varied depending upon desired properties to be obtained by the present invention.

[0014] Although the numerical ranges and parameters listing the broad scope of the present invention are approximations, the numerical records listed in the particular examples should be reported as precisely as possible. However, any numerical value inherently has a certain error. The error is an inevitable consequence of standard deviation found in its corresponding measurement method.

[0015] In addition, it should be understood that any numerical range described herein is intended to encompass all the sub-ranges subsumed therein. For example, a range of “1 to 10” is intended to include all the sub-ranges between (inclusive) the minimum value of 1 and the maximum value of 10, namely, it has a minimum value equal to or great than 1 and a maximum value equal to or less than 10.

[0016] In the present application, unless expressly stated otherwise, the use of singular includes a plural and the use of a plural includes a singular. Moreover, in the present application, unless expressly stated otherwise, the use of “or” means “and / or” , even though “and / or” can be expressly used in some cases. In addition, in the present application, unless expressly stated otherwise, the use of “a” or “an” means “at least a / an” . For example, “a” polymer, “a” coating, or the like refers to one or more of any of these items. Also, as those skilled in the art will recognize, feature (s) of one embodiment can be used together with other embodiments, even if it is not explicitly stated.

[0017] In the present application, “comprise” and similar terms mean comprising but not limited to, which does not exclude any variation or addition. Furthermore, although the present invention has described the coating composition and / or method with the term “comprising” or similar terms, the coating composition or the like can also be described as “consisting essentially of” or “consisting of” .

[0018] Herein, the term “polymer” refers to an oligomer and homopolymer, copolymer and grafted polymer. The term “resin” may be interchangeably used with “polymer. ” The polymer as described herein may be used as a component of a coating composition to form a coating film.

[0019] As used herein, the term “water dispersion” refers to a stable dispersion system formed by dispersing solid material (s) in water, wherein the volume averaged particle size in the dispersion doesn’ t increase >30%of the original size after 6 month storage at 25℃ as measured by Zetasizer from Malvern.

[0020] As described above, the polymer according to the present invention comprises a carbamate linkage and a phosphate functional group, wherein the phosphate functional group comprises a covalent bond to the polymer via a phosphate-containing monomer. The “carbamate linkage” refers to a carbamate group represented by -O-C (=O) -NH-, which is formed between two molecules or groups. The “phosphate” functional group refers to a functional group represented by P (=O) (-O-) 3, wherein one oxygen atom (O) is attached to the phosphorus atom (P) via a double bond, while the other three oxygen atoms (O) are attached to the phosphorus atom (P) via a single bond. The phosphate functional group may comprise a phosphate functional group in esters.

[0021] The phosphate-containing monomer may comprise at least one phosphate functional group. Suitably, the phosphate-containing monomer may comprise a phosphate-containing monomer with a double bond, that is, the phosphate-containing monomer may further comprise at least one double bond. For example, the phosphate-containing monomer may comprise one or more of the following: bis (methacryloyloxyethyl) hydrogen phosphate, monomethacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, bis (acryloyloxyethyl) hydrogen phosphate, monoacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, bis (methacryloyloxypropyl) hydrogen phosphate, monomethacryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, bis (acryloyloxypropyl) hydrogen phosphate, monoacryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, bis (methacryloyloxybutyl) hydrogen phosphate, monomethacryloyloxybutyl dihydrogen phosphate, bis (acryloyloxybutyl) hydrogen phosphate, and monoacryloyloxybutyl dihydrogen phosphate.

[0022] The phosphate group may be incorporated into a polymer by means of reacting with a functional group in the polymer to form a covalent bond. Suitably, the phosphate group may be incorporated into a polymer by means of reacting a phosphate-containing monomer or a reaction product of the phosphate-containing monomer with an isocyanate group in the polymer. For example, the phosphate-containing monomer may first react with a polyamine via an addition reaction to form an intermediate compound, and then performing a chain extension on an isocyanate-terminated compound with the resulting intermediate compound. Suitably, the polyamine may comprise one or more of the following: 2-methylpentylenediamine, m-xylylenediamine, diethylenetriamine, and ethylenediamine. Suitably, the intermediate compound may comprise a secondary amine intermediate compound. The “secondary amine” refers to a compound represented by R2NH, where R may be alkyl, aryl, or alkylaryl. As used herein, the “alkyl” refers to a linear, branched, and / or cyclic, monovalent, saturated hydrocarbon radical. The “linear” refers to a structure having a linear hydrocarbon chain. The “branched” refers to a structure in which a hydrogen in the hydrocarbon chain is replaced with a substituent, such as alkyl, to branch or extend from a linear chain. The “cyclic” refers to a closed-ring structure. As used herein, the “aryl” refers to an aromatic, cyclic, monovalent hydrocarbon radical. As used herein, the “alkylaryl” refers to an aryl attached to an alkyl. FIG. 1 illustratively shows the generation of an intermediate compound by the addition reaction of a phosphate-containing monomer and a polyamine.

[0023] The solid weight percentage of phosphorus (i.e., P element) incorporated from the phosphate-containing monomer into the polymer may comprise no more than 0.6 wt%of the polymer. For example, based on the solid weight of the polymer, the content of phosphorus may be at least 0.02 wt%, suitably at least 0.03 wt%, such as at least 0.04 wt%, and / or not more than 0.6 wt%, suitably not more than 0.5 wt%, such as not more than 0.4 wt%. Based on the solid weight of the polymer, the content of phosphorus may be 0.02-0.6 wt%, 0.03-0.5 wt%, 0.04-0.4 wt%, or within any range between any two of the above values as endpoints.

[0024] In the polymer of the present invention, the carbamate linkage may be obtained by the reaction of a hydroxy group from a polyol with an isocyanate group. The polyol may comprise a macromolecular diol, such as, polycarbonate diol, polyester diol, polyether diol, and / or a small molecular diol, such as, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, neopentyl glycol, propylene glycol, ethylene glycol, 1, 4-cyclohexanedimethanol, hexanediol, etc. The isocyanate group may be provided by one or more of the following: isophorone diisocyanate, methylene dicyclohexyl diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and methylene diphenyl diisocyanate. In the polymer according to the present invention, the carbamate linkage may connect at least 50 wt%of organic units in the polymer. In other words, the polymer may comprise a polyurethane.

[0025] The polymer according to the present invention may further comprise an acrylate moiety. The acrylate moiety is derived from an acrylic monomer and / or methacrylic monomer. Based on the solid weight of the polymer, the content of the acrylate moiety may be at least 20 wt%, and / or not more than 70 wt%, such as not more than 50 wt%. In other words, the weight of monomers containing a (meth) acrylate group per the total weight of monomers used for forming the polymer may be at least 20 wt%, and / or not more than 70 wt%, such as not more than 50 wt%. That is, the polymer may comprise a polyurethane acrylate.

[0026] Suitably, the phosphate-containing monomer may react with the acrylate group in the polymer to form a covalent bond so that the phosphate functional group in the polymer according to the present invention comprises a covalent bond to the acrylate group. For example, the phosphate-containing monomer may undergo a copolymerization directly with the acrylate functional group in the polymer.

[0027] In addition to the phosphate functional group, the polymer according to the present invention may further comprise an another anionic functional group. The another anionic functional group may comprise a carboxylic acid and / or sulfonic acid functional group. The “carboxylic acid” functional group refers to a functional group represented by -COOH, excluding the carboxylic acid functional group in the acrylate monomer and the methacrylate monomer. The “sulfonic acid” functional group refers to a functional group represented by -SO3H. Suitably, the anionic functional group may comprise a carboxylic acid functional group derived from dimethylolpropionic acid and / or dimethylolbutyric acid structures, and / or a sulfonic acid functional group derived from aminobenzene sulfonate, 2- [ (2-aminoethyl) amino] ethane sulfonate structures, neutralized with an amine.

[0028] The present invention further provides a water dispersion of polymer comprising the above polymer.

[0029] The water dispersion according to the present invention may have a solid content of 30-45 wt%. The “solid content” refers to a weight percent of the solid (i.e., the polymer) in the water dispersion, based on the total weight of the water dispersion.

[0030] The polymer in the water dispersion according to the present invention may have a particle size of 50-200 nm. The particle size refers to a volume averaged diameter of particles as measured by a dynamic light scatterometer, e.g., Zetasizer from Malvern. For example, the water dispersion according to the present invention may have a particle size of 80 nm, 100 nm, 120 nm, 140 nm, 160 nm, or 180 nm. Suitably, the water dispersion according to the present invention may have a particle size of 50 nm or higher, 80 nm or higher, 100 nm or higher, 120 nm or higher, 140 nm or higher, 160 nm or higher, or 180 nm or higher. Suitably, the water dispersion according to the present invention may have a particle size of 200 nm or lower, 180 nm or lower, 160 nm or lower, 140 nm or lower, 120 nm or lower, 100 nm or lower, or 80 nm or lower. Suitably, the water dispersion according to the present invention may have a particle size of 80-160 nm, or within any range between any two of the above values as endpoints.

[0031] In the water dispersion, the polymer may have an acid value of at least 10 mgKOH / g, such as 10-30 mgKOH / g. The acid value may be determined according to the method A of the EN ISO 2114 standard.

[0032] The polymer or the water dispersion of polymer as the base material of the coating composition may improve the flip-flop effect of the coating formed from the coating composition. That is to say, in comparison with other polymer base materials, the coating composition comprising the polymer or the water dispersion of polymer may produce a higher FI value (flip-flop index) . The FI value is used to characterize the flip-flop effect of the coating. The higher the FI value, the more significant the flip-flop effect.

[0033] In another aspect, the present invention further provides a coating composition comprising the above polymer or the above water dispersion of polymer. The coating formed from the coating composition has an excellent metallic appearance, e.g., an improved flip-flop effect. Suitably, the coating composition may be a waterborne coating composition. As used herein, the term “waterborne” means that the solvent of the coating composition comprises at least 50 wt%of water based on the total weight of the solvent.

[0034] In the coating composition, the polymer may have an acid value of at least 10 mgKOH / g, such as 10-30 mgKOH / g. The acid value may be determined according to the method A of the EN ISO 2114 standard.

[0035] In another aspect, the present invention also provides use of the above polymer or the above water dispersion of polymer in a coating composition for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value. Herein, the improvement of the orientation of aluminum may be determined in comparison to the same coating composition except that the polymer does not comprise phosphate-containing groups, and may be reflected by higher FI value.

[0036] Further, the present invention also provides a coated substrate comprising a substrate and the coating composition applied on at least a part of the substrate. The coating composition may be a thermosetting composition. Alternatively, the coating composition may be a thermoplastic composition.

[0037] As used herein, the “substrate” refers to a material having a coarse or smooth surface with or without undercoat. The substrate may comprise metal and / or non-metal. Suitably, the substrate may comprise PC, PC+ABS, ABS, aluminum substrate, phosphated steel plate, and / or PP substrates with epoxy primer.

[0038] The coating composition may be applied onto the substrate by any established method in the art. For example, the coating composition may be applied onto the substrate by spraying, spin coating and / or dip coating. Then, the coating composition may be curable under heating, such as, at 50-140℃, or curable under UV radiation.

[0039] Still further, the present invention provides a coated substrate having a coating comprising the above polymer or the above water dispersion of polymer. The coating may be uncured or cured / crosslinked. The coating may comprise at least 0.01 wt%of phosphorus, based on the solid weight of the cured coating. Suitably, the coating may comprise no more than 0.4 wt%of phosphorus, e.g., 0.01-0.4 wt%of phosphorus, based on the solid weight of the cured coating. The content of phosphorus may be determined by means of elemental analysis.

[0040] Still further, the present invention also provides use of covalently binding a phosphate functional group into a polymer for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value in a coating composition comprising the polymer. The phosphate functional group is covalently bonded into the polymer via a phosphate-containing monomer. The phosphate-containing monomer may comprise at least one phosphate functional group. Suitably, the phosphate-containing monomer may comprise a phosphate-containing monomer with a double bond, that is, the phosphate-containing monomer may further comprise at least one double bond. For example, the phosphate-containing monomer may comprise one or more of the following: bis (methacryloyloxyethyl) hydrogen phosphate, monomethacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, bis (acryloyloxyethyl) hydrogen phosphate, monoacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, bis (methacryloyloxypropyl) hydrogen phosphate, monomethacryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, bis (acryloyloxypropyl) hydrogen phosphate, monoacryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, bis (methacryloyloxybutyl) hydrogen phosphate, monomethacryloyloxybutyl dihydrogen phosphate, bis (acryloyloxybutyl) hydrogen phosphate, and monoacryloyloxybutyl dihydrogen phosphate.

[0041] The phosphate-containing monomer may be incorporated into a polymer by means of reacting with a functional group in the polymer to form a covalent bond. The polymer further comprises a carbamate linkage. It may be obtained by the reaction of a hydroxy group from a polyol with an isocyanate group. Suitably, the carbamate linkage may connect at least 50 wt%of organic units in the polymer. Suitably, the phosphate group may be incorporated into a polymer by means of reacting a phosphate-containing monomer or a reaction product of the phosphate-containing monomer with an isocyanate group in the polymer. For example, the phosphate-containing monomer may first react with a polyamine via an addition reaction to form an intermediate compound, and then performing a chain extension on an isocyanate-terminated structure with the resulting intermediate compound. Suitably, the polyamine may comprise one or more of the following: 2-methylpentylenediamine, m-xylylenediamine, diethylenetriamine, and ethylenediamine. Suitably, the intermediate compound may comprise a secondary amine intermediate compound.

[0042] The polymer may further comprise an acrylate moiety. The acrylate moiety is derived from an acrylic monomer and / or an methacrylatic monomer. Based on the solid weight of the polymer, the content of the acrylate moiety may be at least 20 wt%, and / or not more than 70 wt%, such as not more than 50 wt%. In other words, the weight of monomers containing a (meth) acrylate group per the total weight of monomers used for forming the polymer may be at least 20 wt%, and / or not more than 70 wt%, such as not more than 50 wt%. Suitably, the phosphate-containing monomer may react with the acrylate group in the polymer directly to form a covalent bond. For example, the phosphate-containing monomer may undergo a copolymerization directly with the acrylate functional group in the polymer. EXAMPLES

[0043] The following examples are provided to further illustrate the invention, but it should not be construed as limiting the invention to the details described in the examples. All parts and percentages in the following examples are by weight, unless otherwise stated.

[0044] In accordance with the following steps, the water dispersions of polymer according to the present invention, EX1 to EX3, were prepared.EXAMPLE 1

[0045] Part A: 232 g of polycarbonatediol with a molecular weight of 2000, 20.4 g of dimethylolpropionic acid, 1.44 g of trimethylolpropane, 95 g of butanone, and 7.20 g of triethylamine were sequentially added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a disperser, and a condensing tube, and the mixture was heated to 50℃ until dissolved. 15 min later, 110.4 g of isophorone diisocyanate was then added into the flask. After the temperature was stabilized, the mixture was heated to 85℃, and monitored for the isocyanate equivalent in the reactor, until the theoretical isocyanate equivalent of 1316g  / eq was reached. Then, 5.10 g of triethylamine was added into the reactor, and dispersed for 15 min for subsequent use.

[0046] Part B: 450 g of deionized water, 4.5 g of 2-hydroxylethyl 2-methyl-2-acrylate phosphate, 1.34 g of 2-methyl pentylenediamine, and 8.04 g of adipic acid dihydrazide were added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a dispenser, and a condensing tube, and mixed well. 300 g of the previously prepared Part A was poured into the four-neck flask, and dispersed for 30 min. The butanone was extracted by a vacuum pump to finally obtain a phosphate-containing polyurethane dispersion with a solid content of 35.7%. By calculation, the phosphorus comprises 0.19 wt%of the solid weight of the polymer.EXAMPLE 2

[0047] Part A: 232 g of polycarbonatediol with a molecular weight of 2000, 20.4 g of dimethylolpropionic acid, 1.44 g of trimethylolpropane, 95 g of butanone, and 7.20 g of triethylamine were sequentially added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a disperser, and a condensing tube, and the mixture was heated to 50℃ until dissolved. 15 min later, 110.4 g of isophorone diisocyanate was then added into the flask. After the temperature was stabilized, the mixture was heated to 85℃, and monitored for the isocyanate equivalent in the reactor, until the theoretical isocyanate equivalent of 1316g  / eq was reached. Then, 5.10 g of triethylamine was added into the reactor, and dispersed for 15 min for subsequent use.

[0048] Part B: 450 g of deionized water, 11.22 g of 2-hydroxylethyl 2-methyl-2-acrylate phosphate, 3.35 g of 2-methyl pentylenediamine, and 5.03 g of adipic acid dihydrazide were added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a dispenser, and a condensing tube, and mixed well. 300 g of the previously prepared Part A was poured into the four-neck flask, and dispersed for 30 min. The butanone was extracted by a vacuum pump to finally obtain a phosphate-containing polyurethane dispersion with a solid content of 35.5%. By calculation, the phosphorus comprises 0.50 wt%of the solid weight of the polymer.EXAMPLE 3:

[0049] Part A: 182 g of polycarbonatediol with a molecular weight of 2000, 24 g of dimethylolpropionic acid, 60 g of isobutyl methacrylate, 60 g of styrene, 0.6 g of 2, 6-di-tert-butyl-p-cresol and 10 g of triethylamine were sequentially added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a disperser, and a condensing tube, and the mixture was heated to 50℃ until dissolved. 15 min later, 125 g of isophorone diisocyanate was then added into the flask. After the temperature was stabilized, the mixture was heated to 90℃, and monitored for the isocyanate equivalent in the reactor, until the theoretical isocyanate equivalent of 1530 g  / eq was reached. Then, 4.47 g of triethylamine was added into the reactor, and dispersed for 15 min for subsequent use.

[0050] Part B: 500 g of deionized water, 1.52 g of 2-hydroxylethyl 2-methyl-2-acrylate phosphate, 0.48 g of triethylamine, 12.13g of adipic acid dihydrazide, 4 g of allyloxy isomer alcohol ether sulfate ammonium salt, and 16.8 g of hydroxylethyl methacrylate were added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a dispenser, and a condensing tube, and mixed well. 420 g of the previously prepared Part A was poured into the four-neck flask, heated to 70℃, and dispersed under N2 atmosphere for 30 min. A mixture composed of 1.0 g of tert-butyl peroxide, 0.5 g of ammonium persulfate, and 20 g of deionized water was added. After the temperature was stabilized, a mixture composed of 0.002 g of ammonium ferrous sulfate, 1.0 g of sodium pyrosulfate, and 50 g of deionized water was then added dropwise. After the exothermic peak was reached, the mixture was kept at 60℃ for 1 h for reaction to finally obtain a phosphate-containing polyurethane acrylate dispersion with a solid content of 35.7%By calculation, the phosphorus comprises 0.04 wt%of the solid weight of the polymer.

[0051] In accordance with the following steps, the water dispersions of polymer, CE1-CE2, were prepared. The water dispersions of the polymer CE1-CE2 do not comprise a covalently bonded phosphate functional group.COMPARATIVE EXAMPLE 1

[0052] Part A: 232 g of polycarbonatediol with a molecular weight of 2000, 20.4 g of dimethylolpropionic acid, 1.44 g of trimethylolpropane, 95 g of butanone, and 7.20 g of triethylamine were sequentially added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a disperser, and a condensing tube, and the mixture was heated to 50℃ until dissolved. 15 min later, 110.4 g of isophorone diisocyanate was then added into the flask. After the temperature was stabilized, the mixture was heated to 85℃, and monitored for the isocyanate equivalent in the reactor, until the theoretical isocyanate equivalent of 1316g  / eq was reached. Then, 5.10 g of triethylamine was added into the reactor, and dispersed for 15 min for subsequent use.

[0053] Part B: 450 g of deionized water and 19.08 g of adipic acid dihydrazide*were added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a dispenser, and a condensing tube, and mixed well. 300 g of the previously prepared Part A was poured into the four-neck flask, and dispersed for 30 min. The butanone was extracted by a vacuum pump to finally obtain a polyurethane dispersion with a solid content of 35.7%. *The amount of adipic acid dihydrazide is greater in the comparative example  compared to the above examples for curing stochiometry to react with isocyanate group.COMPARATIVE EXAMPLE 2

[0054] Part A: 182 g of polycarbonatediol with a molecular weight of 2000, 24 g of dimethylolpropionic acid, 60 g of isobutyl methacrylate, 60 g of styrene, 0.6 g of 2, 6-di-tert-butyl-p-cresol and 10 g of triethylamine were sequentially added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a disperser, and a condensing tube, and the mixture was heated to 50℃ until dissolved. 15 min later, 125 g of isophorone diisocyanate was then added into the flask. After the temperature was stabilized, the mixture was heated to 90℃, and monitored for the isocyanate equivalent in the reactor, until the theoretical isocyanate equivalent of 1530 g  / eq was reached. Then, 4.47 g of triethylamine was added into the reactor, and dispersed for 15 min for subsequent use.

[0055] Part B: 500 g of deionized water, 12.13g of adipic acid dihydrazide, 4 g of allyloxy isomer alcohol ether sulfate ammonium salt, and 16.8 g of hydroxylethyl methacrylate were added into a four-neck flask filled with N2 and connected with a thermocouple, a dispenser, and a condensing tube, and mixed well. 420 g of the previously prepared Part A was poured into the four-neck flask, heated to 70℃, and dispersed under N2 atmosphere for 30 min. A mixture composed of 1.0 g of tert-butyl peroxide, 0.5 g of ammonium persulfate, and 20 g of deionized water was added, and stirred for 10 min, and then a mixture composed of 0.002 g of ammonium ferrous sulfate, 1.0 g of sodium pyrosulfate, and 50 g of deionized water was added dropwise. After the exothermic peak was reached, the mixture was kept at 60℃ for 1 h for reaction to finally obtain a polyurethane acrylate dispersion with a solid content of 35.7%

[0056] The obtained water dispersions of polymer EX 1 to EX 3, and CE1-CE2 were mixed with the components listed in Table 1 below to prepare the basecoat compositions 1 to 5. Table 1. Basecoat Compositions Comprising the Water Dispersions of Polymer EX 1  to EX 3 and CE1-CE2 Performance Tests:

[0057] The basecoat compositions as prepared above were applied onto a PC substrate under the following conditions: the working environment kept at a temperature of 25℃and a humidity of 50-60%; spraying with an air gun; and a coating thickness finally controlled at 10-15 microns. Then, the sprayed coating was first flash dried at the ambient temperature for 5 min, and then baked at 60℃ for 30 min. The cured coating was subject to the following performance tests. 1. Flip-Flop Effect--FI value

[0058] L15, L45 and L115 were measured using a BYK multi-angle colorimeter, and then the FI value was calculated in accordance with the following equation. FI=2.69 (L15-L110) 1.11 /  (L45) 0.86

[0059] The FI values of the basecoat compositions 1-5 are shown in the following table:

[0060] As can be seen from the above table, compositions 1-3 comprise a polymer with covalently bonded phosphate group incorporated, compositions 4-5 comprise a polymer without phosphate group incorporated, and compositions 1-3 have higher FI value than compositions 4-5. Compositions 1, 2, and 4 comprise a polyurethane with relatively low content of phosphate group incorporated, a polyurethane with relatively high content of phosphate group incorporated, and a polyurethane without phosphate group incorporated, respectively. The formed coatings have significantly increasing FI values with the incorporation of phosphate group, and the high content of phosphate group corresponds to a higher FI value. Compositions 3 and 5 comprise a polyurethane acrylate with phosphate group incorporated and a polyurethane acrylate without phosphate group incorporated, respectively. The formed coatings have significantly increasing FI values with the incorporation of phosphate group.

[0061] Although specific aspects of the invention have been illustrated and described, it will be apparent to those skilled in the art that various other variations and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Thus, the accompanying claims are intended to encompass all of these variations and modifications falling within the scope of the present invention.

Claims

1.A polymer comprising a carbamate linkage and a phosphate functional group, wherein the phosphate functional group comprises a covalent bond to the polymer via a phosphate-containing monomer.2.The polymer according to claim 1, wherein a solid weight percentage of phosphorus in the polymer is not more than 0.6 wt%based on the weight of the polymer.3.The polymer according to claim 1 or 2, wherein the phosphate functional group comprises a covalent bond formed from reacting with an isocyanate group.4.The polymer according to any one of claims 1-3, further comprising an acrylate group.5.The polymer according to claim 4, wherein the phosphate functional group comprises a covalent bond to the acrylate group.6.The polymer according to any one of claims 1-5, further comprising an another anionic functional group, wherein the another anionic functional group comprises a carboxylic acid and / or sulfonic acid functional group.7.The polymer according to claim 6, wherein the another anionic functional group comprises a carboxylic acid functional group derived from dimethylolpropionic acid and / or dimethylolbutyric acid structures, and / or a sulfonic acid functional group derived from aminobenzene sulfonate, 2- [ (2-aminoethyl) amino] ethane sulfonate structures, neutralized with an amine.8.The polymer according to any one of claims 1-7, wherein the covalent bond to the polymer via the phosphate-containing monomer is obtained by steps of: reacting the phosphate-containing monomer with a polyamine via an addition reaction to form an intermediate compound, and then performing a chain extension on an isocyanate-terminated compound with the formed intermediate compound.9.The polymer according to any one of claims 1-8, wherein the phosphate-containing monomer comprises a phosphate-containing monomer having a double bond.10.The polymer according to any one of claims 4-9, wherein the covalent bond to the polymer via the phosphate-containing polymer is obtained by step of: copolymerizing the phosphate-containing monomer with an acrylate functional group.11.A water dispersion of polymer, comprising the polymer according to any one of claims 1-10.12.The water dispersion of polymer according to claim 11, wherein the polymer in the water dispersion has a particle size of 50-200 nm.13.A coating composition, comprising the polymer according to any one claims 1-10, or the water dispersion of polymer according to claim 11 or 12.14.Use of the polymer according to any one of claims 1-10 or the water dispersion of polymer according to claims 11 or 12 in a coating composition for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value.15.The coating composition according to claim 13 or the use according to claim 14, wherein the coating composition is waterborne.16.A coated substrate, comprising a substrate and the coating composition according to claim 13 or 15 applied on at least a part of the substrate.17.A coated substrate having a coating comprising the polymer according to any one of claims 1-10, or the water dispersion of polymer according to claim 11 or 12.18.The coated substrate according to claim 16 or 17, wherein the substrate comprises metal and / or non-metal.19.The coated substrate according to any one of claims 16-18, wherein the coated substrate has a coating having no more than 0.4 wt%of phosphorus based on the solid weight of the coating.20.Use of covalently bonding a phosphate functional group to a polymer for improving the orientation of aluminum powder and / or increasing the FI value of a coating composition comprising the polymer.

Images