高固体涂料和涂覆方法

文档序号:3676465阅读:334来源:国知局
高固体涂料和涂覆方法
【专利摘要】具有优异流变性能和外观的高固体涂料组合物包含:(a)热固性基料,(b)基于基料固体约0.1至约10重量%固体聚脲颗粒,所述固体聚脲颗粒通过多异氰酸酯和氨基反应物的混合物反应而制备,所述氨基反应物包含任选具有羟基或醚基团或二者的伯或仲单胺,和(c)基于树脂固体约2至约25重量%丙烯酸类聚合物,所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120℃的玻璃化转变温度。
【专利说明】高固体涂料和涂覆方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及涂料组合物和涂覆方法,更特别地涉及提供良好外观的汽车和工业高固体热固性涂料组合物,和施涂这些涂料组合物并控制所施涂涂料组合物的流变以提供良好外观的方法。
[0002]公开内容引言
[0003]这一部分的论述仅提供涉及本公开内容的背景信息,且可能不构成现有技术。
[0004]“高固体”为工业和汽车涂料领域中给出的名称,其指为溶剂型组合物且具有更高非挥发物含量,例如大于约40重量% (重量%)的非挥发物含量的涂料组合物或油漆。非挥发物含量根据ASTM试验方法D2369测定,其中将试样在110°C (230 °F )下加热60分钟。几十年来,涂料厂商努力降低工业和汽车涂料组合物的溶剂含量并在这些年开发了各种更高固体技术。对于特定涂料组合物,可实现的固体含量一定程度上取决于它为什么类型的涂料和它在基质上必须具有的性能。通常应当理解,尽管非常低分子量树脂容许加入更少的溶剂,技术人员可能不能够使用这类低分子量树脂实现所需应用和经固化涂层的性能。作为另一实例,技术人员通常能够制备具有比可喷雾有色涂料组合物更高固体含量的可喷雾透明涂层涂料组合物。分散的颜料倾向于提高涂料的粘度,使得必须加入更多的溶剂以得到合适的喷雾粘 度(即通过将涂料喷雾在基质上的合适施涂粘度)。
[0005]涂层的颜色和外观可具有主要重要性,如例如对汽车顶涂层(topcoat)涂料而言是真实的。这些顶涂层的颜色通过单涂层顶涂层涂料提供,其为单层顶涂层,或通过底涂层(basecoat)涂料提供,其在复合两层顶涂层中用作透明涂层下的有色涂层。特殊效果颜料,例如金属光泽和珠光色料和具有可变色颜料的涂料提出对这些顶涂层涂料而言增加的挑战。特殊效果片状颜料。特殊效果颜料为可在涂层中产生随角异色(gonioapparent)效应的那些。例如,the American Society of Testing Methods (ASTM)文件 F284 将金属光泽的定义为“涉及含有金属片的随角异色材料的外观”。金属光泽底涂层颜色可使用金属光泽片状颜料如铝片状颜料(包括有色铝片状颜料)、铜片状颜料、锌片状颜料、不锈钢片状颜料和青铜片状颜料和/或使用珠光片状颜料(包括经处理云母如经二氧化钛涂覆的云母颜料和经氧化铁涂覆的云母颜料)产生以赋予涂层在不同角度下看时不同的外观或颜色。在这些涂料组合物的施涂期间需要流变控制以容许微片平行于膜面取向获得最佳随角异色效应。产生金属光泽和珠光颜色的片状颜料和随着视角改变的颜色在所施涂涂层的干燥期间必须实现基本平行于基质取向以提供最佳的所需金属光泽、珠光或可变色效应。具有这些颜料的高固体涂料组合物,通常归类为“金属光泽”涂料组合物,没有提供低固体高溶剂含量涂料可实现的正视(正面看)亮度与掠射角亮度(在斜角下看)之间明显的亮度差。在有色高固体顶涂层的施涂和固化期间,尤其是在使用高固体金属顶涂层组合物时得到合适的流变控制,同时继续满足这类涂料的严格性能要求依然是所需任务。
[0006]未着色透明涂层顶涂层涂料需要一些种类的流变控制剂以容许极高表面平滑度实现图像的高清晰度(D0I)。对于外观和保护,透明涂层和单涂层顶涂层通常是相对厚的,通常为1.5-3密耳(约38至约76iim)厚。在涂覆汽车车体中,将顶涂层施涂于水平和垂直表面上。生产经济约束条件要求该相对厚透明涂层或单涂层顶涂层在最小的时间和生产占地面积中施涂;因此,将透明涂层或单涂层涂料组合物浓厚地施涂于基质上,在涂层中留下显著量的溶剂,所述溶剂必须在烘焙以前、在溶剂蒸发的“闪蒸”阶段期间以及在顶涂层的烘焙期间蒸发掉。尽管随着施涂相当厚涂层,同时在层中留下显著的溶剂含量,在水平表面上存在较少的问题,但是在垂直表面上具有仍显著溶剂含量的顶涂层会太多地流动,导致松垂在涂层中发展。松垂也会在基质不是水平平坦的其它面积,例如沿着汽车车体的特征线、沟或通道发生。因此,为此,流变控制也是重要的。
[0007]公开内容概述
[0008]我们发现具有优异流变性能的金属光泽涂料组合物和其它高固体涂料组合物以及在金属光泽涂料组合物和其它高固体涂料组合物中得到更好的流变控制的方法,以及制备和施涂这种高固体涂料组合物以生产具有优异外观的金属光泽涂层或其它涂层的方法。
[0009]我们公开了高固体涂料组合物,所述组合物包含(a)热固性基料(binder), (b)基于基料固体约0.1至约10重量%的通过多异氰酸酯和包含单胺的氨基反应物反应而制备的固体聚脲颗粒,和(c)基于基料固体约2至约25重量%的丙烯酸类聚合物,所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120°C的玻璃化转变温度。通过多异氰酸酯和包含单胺的氨基反应物反应而制备的固体聚脲颗粒称为“固体聚脲颗粒”。具有这些特征的丙烯酸类聚合物称为“低分子量高Tg丙烯酸类聚合物”。
[0010]在多个实 施方案中,高固体涂料组合物为顶涂层组合物。在多个实施方案中,高固体涂料组合物进一步包含颜料,特别是底涂层和单涂层顶涂层组合物。其中,进一步包含颜料的实施方案为包含片状颜料的高固体涂料组合物,特别是底涂层和单涂层顶涂层组合物。
[0011]另一方面,公开了将包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物以层喷雾施涂于基质上,然后将施涂的涂料组合物固化以在基质上产生经固化涂层的方法。
[0012]还公开了涂覆基质的方法,所述方法包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层,至少一种底涂层组合物以形成底涂层,和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层;其中底涂层组合物在底漆层未固化时施涂;其中底涂层组合物为包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高1;丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物。在多个实施方案中,底涂层组合物包含片状颜料或片状颜料的组合。
[0013]进一步公开涂覆基质的方法,所述方法包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层,至少一种底涂层组合物以形成底涂层,和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层;其中透明涂料组合物在底涂层未固化时施涂;且其中底涂层组合物为包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物。在多个实施方案中,底涂层组合物包含片状颜料或片状颜料的组合。
[0014]又进一步公开涂覆基质的方法,所述方法包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层、至少一种底涂层组合物以形成底涂层,和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层;其中底涂层组合物在底漆层未固化时施涂,且透明涂料组合物在底涂层未固化时施涂;且其中底涂层组合物为包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物。在多个实施方案中,底涂层组合物包含片状颜料或片状颜料的组合。
[0015]另外,公开了在金属光泽涂料组合物和其它高固体涂料组合物中得到更好的流变控制的方法,其中有效量的流变控制添加剂包包含在高固体涂料组合物中,所述添加剂包包含固体聚脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物。
[0016]在制备高固体涂料组合物的方法中,将包含固体聚脲颗粒的基料树脂与低分子量高Tg丙烯酸类聚合物结合。基料为热固性。在多个实施方案中,片状颜料或片状颜料的组合包含在高固体涂料组合物中。将高固体涂料组合物以顶涂层施涂于基质上(作为单涂层顶涂层或者作为底涂层-透明涂层复合顶涂层的底涂层)并固化以在基质上提供具有优异外观的涂层。将包含片状颜料的高固体涂料组合物以层施涂于基质上并固化以在基质上提供具有优异效果外观的效果涂层,其中效果在使用金属光泽颜料时为金属效果,在使用珠光颜料时为珠光效果,以及在使用可变色颜料时为可变色效果。
[0017]在多个实施方案中,除固体聚脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物外,高固体涂料组合物包含流变控制剂。在多个实施方案中,高固体涂料组合物包含选自如下的其它流变控制剂:不同于低分子量纤维素混合酯的纤维素混合酯、微凝胶流变控制剂如交联丙烯酸类聚合物微粒、蜡流变控制剂、无机页硅酸盐和火成二氧化硅。在多个实施方案中,高固体涂料组合物进一步包含基于粘合剂重量约0.1至约3重量%的其它流变控制剂,所述其它流变控制剂选自纤维素混合酯、交联丙烯酸类聚合物微粒、无机页硅酸盐和火成二氧化硅。
[0018]所公开的组合物和方法对包含片状颜料的涂料而言,提供具有增强外观,特别是增强特殊效果外观的涂层。所公开的组合物在通过两种流变控制剂、固体聚脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合 物组合提供的涂料组合物的施涂期间具有优秀的流变性能。流变控制剂的这一组合提供出乎意料的协同增效,在高固体底涂层和顶涂层中产生优异的颜色一致性和金属光泽外观,同时容许涂料组合物的固体含量保持为高的。鉴于现有技术,令人惊讶且不可预见的是本发明公开的涂料组合物和方法可提供有色高固体顶涂层改进的流变控制和金属光泽外观而不发生稳定性、耐久性、非挥发物含量和其它性能要求的任何降低。基于两种单独的流变控制剂或者鉴于先前已知的流变控制剂组合的性能,不能预测颜色一致性和金属光泽外观的协同改进。
[0019]在描述这些涂料组合物和方法中,使用具有以下含义的某些术语。
[0020]为了方便,“树脂”在本公开内容中用于包括树脂、低聚物和聚合物。“基料”指涂料组合物的成膜组分。因此,树脂、交联剂和其它成膜剂为基料的一部分,但溶剂、颜料、添加剂如抗氧化剂、HALS、UV吸收剂、均染剂等不是基料的一部分。“热固性”基料指可固化或可交联基料。
[0021]数均分子量和重均分子量使用聚苯乙烯或聚(甲基丙烯酸甲酯)标准通过溶于四氢呋喃中的试样的凝胶渗透色谱法测定。“多分散性”为重均分子量与数均分子量的比。
[0022]玻璃化转变温度通过差示扫描量热法测量或者使用Fox方程式计算,其中共聚物的玻璃化转变温度(以K氏温度表示)的倒数为对于所有不同单体,各单体的均聚物的玻璃化转变温度(以K氏温度表示)的倒数乘以共聚物中该单体的重量分数,然后相加的总和(参见T.G.Fox,Bull.Am.Phys.Soc.1 (1956) 123)。为此,均聚物的玻璃化转变温度报告于文献,特别是“Polymer Handbook”,J.Brandrup 等人编辑,Wiley-1nterscience,(目前在2003年再版的第四版中)中,或者如果文献中得不到的话,均聚物的Tg可通过差示扫描量热法(DSC)测量。
[0023]“颜料”指不溶于涂料组合物中的着色剂。“片状颜料”指微片或薄片形式的颜料,例如云母基颜料和金属片状颜料如铝颜料。
[0024]“金属行程”和“行程”都指当在正面(“正面”)看时与在斜角(“掠射角”)看时涂层亮度的差。行程可以以不同的方法测量。一种方法是金属光泽随角异色指数MFI,其用分光光度计根据以下公式测定:
[0025]MFI = 50X (L25_L75)/L75
[0026]其中L25和L75分别是在与涂层平面成25°和75°的角度下测量的亮度L。较高的金属光泽随角异色指数值表示更多的行程。
[0027]“不定冠词(a/an) ”、“定冠词(the) ”、“至少一”和“一或多”互换地用于表示存在条目中的至少一个;可存在这类条目中的多个。除在详细描述结尾时提供的工作实施例中外,在该说明书,包括所附权利要求书中,所有参数(例如量和条件)数值应当理解为在所有情况下被术语“约”修饰,无论“约”实际上是否出现在该数值之前。“约”表示所述数值容许一些轻微不精确性(值精确性的一些路线;大约或合理地接近该值;几乎)。如果通过“约”提供的不精确性在本领域中另外不理解为该普通含义,则如本文所用“约”表示至少会由测量和使用这类参数的普通方法而产生的变化。另外,范围的公开内容包括在整个范围内的所有值和其它分隔范围的公开内容。
[0028]适用的其它领域会从本文提供的说明中获悉。应当理解说明书和具体实施例仅意欲用于阐述且不意欲 限制本公开内容的范围。
[0029]详述
[0030]以下说明在性质上仅为示例性的,且不意欲限制本公开内容、应用或用途。上面关于本发明的任何特定一个或多个所述方面所提供的以及下面关于本发明的一个或多个任何特定所述方面描述和例示的细节、实施例和优选同样适用于本发明的所有方面。
[0031]高固体涂料组合物包含热固性基料、固体聚脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物。固体聚脲颗粒不溶于基料中且为包含多异氰酸酯和单胺的反应产物的反应产物。
[0032]固体聚脲颗粒可以为例如美国专利公开N0.US2004/0158022、美国专利Nos.4,311,622 和 4,888,373、欧洲专利公开 N0.EP0198519 和 EP0192304 所述那些。单胺可以为伯胺或仲胺且可包含羟基或醚基团。涂料组合物可包含基于总基料重量0.1-10重量%的固体聚脲颗粒。固体聚脲颗粒可具有0.01-50 iim的平均粒度。
[0033]通常,固体聚脲颗粒可通过包含多异氰酸酯化合物或多异氰酸酯化合物与单胺的组合或单胺组合并可包含其它任选反应物的混合物反应而制备。单胺可以为可包含羟基或醚基团的伯或仲单胺。反应混合物可进一步包含水、多胺、单异氰酸酯,或者这些任选其它反应物的组合。在多个实施方案中,具有伯和/或仲胺基团的多胺或者这类多胺和/或水的组合连同根据具有多异氰酸酯或多异氰酸酯组合的反应混合物中所述单胺或单胺组合一起包含在内。在多个实施方案中,固体聚脲颗粒可通过使包含多异氰酸酯化合物、单异氰酸酯化合物、单胺和多胺的混合物反应而制备。
[0034]多异氰酸酯可选自每分子具有至少两个异氰酸酯基团的任何有机化合物,不仅包括其中异氰酸酯基团连接在烃基团上的那些,而且包括其中异氰酸酯基团连接在包含杂原子如氧或氮的基团上的那些,例如作为酯基团、醚基团、叔胺基团、脲基团、氨基甲酸酯基团、缩二脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯基团、脲二酮基团等的一部分,以及这些的组合。任何合适的二异氰酸酯可用于制备固体聚脲颗粒,例如脂族或芳脂族或脂环族或芳族二异氰酸酯。二异氰酸酯通常包含3-40个碳原子,在多个实施方案中,二异氰酸酯可包含4-20、5-24或6-18个碳原子。在某些实施方案中,优选使用对称脂族或脂环族二异氰酸酯。合适二异氰酸酯的非限定性实例包括三亚甲基-1,3- 二异氰酸酯、四亚甲基-1,4- 二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、《,二丙醚二异氰酸酯、环己基-1,4-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,5_ 二甲基-2,4-双(异氰酸甲酯基)苯、1,5_ 二甲基-2,4-双(异氰酸根合乙基)苯、1,3,5-三甲基-2,4-双(异氰酸甲酯基)苯、1,3,5-三乙基-2,4-双(异氰酸甲酯基)苯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基二甲基甲烷_4,4’-二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷_4,4’ - 二异氰酸酯、间_四甲基二甲苯二异氰酸酯、萘-1,5- 二异氰酸酯、对_苯二异氰酸酯、甲基_2,6- 二异氰酸根合己酸酯;这些的异氰脲酸酯、缩二脲、脲基甲酸酯和脲二酮;和这些中任何多种的组合。在多个实施方案中,有利地使用包含6-9个碳原子的脂族或同素环二异氰酸酯,例如环己基-1,4- 二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯、这些化合物的异氰脲酸酯,及这些的组合。
[0035]任选地,混合物可包含单异氰酸酯,例如异氰酸辛酯、异氰酸环己酯、异氰酸丁酯、异氰酸己酯、异氰酸癸酯、异氰酸十一烷基酯和这些的组合。
[0036]用于制备固体聚脲颗粒中的反应混合物的第二组分为可具有羟基或醚基团的单胺。在多个实施方案中,单胺可具有不多于约24个碳原子,更特别地不多于约12个碳原子。可使用的不具有羟基或醚基团的合适单胺的具体非限定性实例包括苄胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、正戊胺、1-甲基丁胺、2-甲基丁胺、1-乙基丙胺、N-乙基丁胺、N-甲基丁胺 、正己胺、正辛胺、异壬基胺、异十三烷胺、正癸胺、硬脂基胺及这些的组合。在多个实施方案中,使用具有1-4个脂族碳原子的单胺如苄胺、丙胺和叔丁胺。可使用的具有羟基的合适单胺的具体非限定性实例包括2-氨基乙醇、1-氨基乙醇、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、1_氨基_2_丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-氨基丁醇、5-氨基戍醇、3-氨基-2,2-二甲基-1-丙醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇,和多羟基单胺,例如2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、二乙醇胺及这些的组合。单胺还可包含醚键。这类烷氧基胺的具体非限定性实例包括2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基-1-丙胺、1-甲氧基甲基丙胺、1,1- 二甲氧基-2丙胺、3-乙氧基_1_丙胺、3- 丁氧基_1-丙胺、3-(2-乙基己氧基)-1-丙胺、3-十二烷氧基丙胺、3-硬脂基氧基丙胺、对_甲氧基苄胺、3,4- 二甲氧基苄胺、对-甲氧基苯基乙胺、3,4- 二甲氧基苯基_乙胺、9-苯氧基-4,7- 二氧杂环己酮-1-胺、2-甲基-4-甲氧基苯胺、2,5- 二甲氧基-苯胺、糠基胺、四氢糠基胺、2_ (4-吗啉基)乙胺、4-(3-氨基丙基)吗啉、2,2’-氨基乙氧基乙醇及这些的组合。一种或多种具有和不具有羟基或醚基团的单胺的混合物可以以任何组合使用。在某些实施方案中,单胺为或者包括伯单胺,例如具有1至约6个碳原子的脂族单胺。在某些实施方案中,单胺可选自苄胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、2-氨基乙醇、1-氨基乙醇、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基-1-丙胺、1-甲氧基甲基丙胺及这些的组口 o
[0037]在其它实施方案中,多胺可包含在形成固体聚脲颗粒的反应混合物中。在某些实施方案中,多胺为其中胺基团可以为伯胺基团的二胺。合适多胺的非限定性实例包括脂族、脂环族、芳族、脂族_芳族、脂环族_芳族和脂族_脂环族多胺,其中命名以这样的方式使用以致“脂族-芳族多胺”表示其中至少一个氨基连接在脂族基团上且至少一个氨基连接在芳族基团上的多胺,因此,该命名适用于所述其它类型的多胺。
[0038]可使用的其它固体聚脲颗粒的其它实例包括Baumgart等人,美国专利申请公开N0.2004/0158022和Lenges等人,美国专利N0.7,741,510所述那些,通过引用将其二者的相关内容并入本文中。
[0039]在某些实施方案中,反应混合物为或者包含选自苄胺、丙胺和叔丁胺、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基-1-丙胺、1-甲氧基甲基丙胺、2-氨基乙醇、1-氨基乙醇、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-氨基丁醇、对_甲氧基节胺、3,4- 二甲氧基苄胺和这些的组合的单胺,以及选自环己基-1,4- 二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯、这些化合物的异氰脲酸酯、及这些化合物的组合。
[0040]在二异氰酸酯与单胺的反应中,通常二异氰酸酯或单胺可以以相对于化学计量过量使用。当然,单胺和任何任选多胺和水的氨基的当量与多异氰酸酯和任何任选单异氰酸酯的异氰酸酯基团的当量之比可以为约0.7至约1.5当量胺每当量异氰酸酯,或约0.9至约1.2当量胺每当量异氰酸酯,或约0.95至约1.1当量胺每当量异氰酸酯,或者甚至更接近1:1。在多个实施方案中,单胺或单胺组合可与多异氰酸酯或多异氰酸酯组合反应,其中按比例分配反应物使得氨基与异氰酸酯基团之间的当量比为约1.2至约0.4。在多个实施方案中,氨基与异氰 酸酯基团之间的当量比为约1.0至约0.8。当固体聚脲颗粒用于某些涂料组合物中时,可优选脂族单胺和多异氰酸酯。
[0041]当包含多胺时,可按比例分配反应物使得氨基与异氰酸酯基团之间的当量比为约1:2至约2:1,在多个实施方案中,其可以为约1:1.8至约1.8:1、1:1.6至约1.6:1、1:1.4至约1.4:1或1:1.2至约1.2:1。在形成固体聚脲颗粒的反应中,来自多胺(当包含时)的胺基团与来自单胺的胺基团的当量比可以为约4:1至约1:2 ;在多个特定实施方案中,来自多胺的胺基团与来自单胺的胺基团的当量比可以为约3:1至约1:1、约2:1至约1:1、约1.5:1至约1:1或约1.2:1至约1:1。
[0042]二异氰酸酯与单胺之间的反应通常可以以任何方式通过将反应组分结合而进行,任选在升高的温度下。例如,反应可在惰性气氛中在约10-150°C或20-80°C的温度下进行。通常,应将二异氰酸酯加入单胺中,如果需要的话,这可在几个步骤中进行。
[0043]反应可任选在惰性有机溶剂如丙酮、甲基异丁基酮、苯、甲苯、二甲苯或脂族烃如石油醚的存在下进行,或者可任选在基料树脂的存在下进行。基料可以为适于顶涂层或底涂层涂料组合物的任何基料。可提到的非限定性合适实例包括聚酯、聚氨酯,包括使用聚酯二醇或聚醚二醇作为单体制备的那些,丙烯酸类树脂和其它聚乙烯基树脂、环氧树脂、醇酸树脂、不饱和低聚物和树脂、氨基塑料、聚环氧化物以及聚羧酸或酐低聚物和聚合物。在多个实施方案中,固体聚脲颗粒在聚酯、聚氨酯或丙烯酸类树脂或这类树脂的组合中形成。当在有机溶剂的存在下进行时,该程序可用于将胺组分加入一种或多于一种有机溶剂的混合物中,然后尽可能快且随着非常强的搅拌加入多异氰酸酯组分。当在基料树脂的存在下进行时,可将基料树脂和多异氰酸酯的混合物与基料树脂和单胺的混合物混合。混合操作可以以任何方便的方式进行,同时将反应物强力搅拌。在该方法的一个实施方案中,将基料以这样量的多异氰酸酯和单胺混合,以使得反应结束时得到用作固体聚脲颗粒的母料的混合物,所述混合物具有基于基料和固体聚脲颗粒的组合重量约1至约20重量%固体聚脲颗粒和约80至约99重量%基料树脂或约1至约10重量%固体聚脲颗粒和约90至约99重量%基料。这些重量比可导致得到非常容易与待用于制备涂料组合物中的基料均匀混合的混合物。涂料组合物和固体聚脲颗粒母料中的基料可具有相同或不同的组成。在该“原位”制备中,反应优选在惰性气体气氛中在20-80°C的温度下进行,在这种情况下,首先将单胺加入基料中,在混合物均化以后,将多异氰酸酯缓慢地加入混合物中,同时搅拌。
[0044]在某些实施方案中,如果固体聚脲颗粒不是在基料中原位制备,则触变涂料组合物的两种组分可通过使固体聚脲颗粒在80-200°C的温度下在基料的存在下熔融而混合,因此得到均匀混合物。在将混合物冷却至室温以后,固体聚脲颗粒在基料中形成分散体。
[0045]在多个实施方案中,涂料组合物包含基于总基料重量至多约10%,或约0.1至约5%,或约0.2至约5重量%固体聚脲颗粒。固体聚脲颗粒可以以基料树脂和在基料树脂中制备的固体聚脲颗粒的组合重量的约15至约50重量%或约20至约40重量%加入组合物中。
[0046]涂料组合物中的固体聚脲颗 粒通常具有约0.01至约50 u m,或者在某些实施方案中,约0.1至约20iim或约3至约17iim的平均粒度。平均粒度可以以各种方法,例如使用库尔特计数器、激光衍射(也称为激光散射)或者甚至在更一般意义上,使用Hegman研磨细度计测定。
[0047]所公开的高固体涂料组合物还包含低分子量高1;丙烯酸类聚合物。高固体涂料组合物包含基于总基料重量约2至约25重量%低分子量高Tg丙烯酸类聚合物。在多个实施方案中,高固体涂料组合物包含基于总基料重量约5至约20重量%,或约5至约13重量%,或约6至约10重量%低分子量高Tg丙烯酸类聚合物。
[0048]低分子量高1;丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量。在多个实施方案中,低分子量高Tg丙烯酸类聚合物可具有约4000至约8000的数均分子量,且各涂料组合物可使用具有约5500至约7500的数均分子量的低分子量高Tg丙烯酸类聚合物。在多个实施方案中,低分子量高Tg丙烯酸类聚合物可具有约5000至约25,000,特别是约10,000至约22,000的重均分子量,和约2.0至约4,特别是约2.5至约3.5的多分散性。
[0049]低分子量高Tg丙烯酸类聚合物具有约50至约120°C的玻璃化转变温度。在多个实施方案中,低分子量高1丙烯酸类聚合物具有约60至约110°C、约65至约100°C或约70至约90°C的玻璃化转变温度。Tg可通过差示扫描量热法测量或者使用Fox方程式计算,其中共聚物的玻璃化转变温度(以K氏温度表示)的倒数为对于所有不同共聚单体,各单体的均聚物的玻璃化转变温度(以K氏温度表示)倒数乘以共聚物中该单体的重量分数,然后相加的总和。尽管通过这两种方法测定的低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的玻璃化转变温度之间可能存在小的变化,但这类小变化对低分子量高1丙烯酸类聚合物在所公开的高固体涂料和所公开的方法中的用途而言是不明显的。
[0050]低分子量高Tg丙烯酸类聚合物可具有在涂层固化期间对高固体涂料组合物的另一组分呈反应性的官能团。优选丙烯酸类聚合物低分子量高Tg丙烯酸类聚合物具有活性氢官能。该活性氢官能的非限定性实例包括羟基和氨基甲酸酯基团和这些的组合。术语“氨
基甲酸酯”指具有以下结构的基团:
[0051]
【权利要求】
1.高固体涂料组合物,其包含: (a)热固性基料, (b)基于基料固体约0.1至约10重量%固体聚脲颗粒,所述固体聚脲颗粒通过多异氰酸酯和氨基反应物的混合物反应而制备,所述氨基反应物包含任选具有羟基或醚基团或二者的伯或仲单胺,和 (c)基于树脂固体约2至约25重量%丙烯酸类聚合物,所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120°C的玻璃化转变温度。
2.根据权利要求1的高固体涂料组合物,其包含片状颜料。
3.根据权利要求1或权利要求2的高固体涂料组合物,其包含不同于低分子量纤维素混合酯的其它纤维素混合酯、交联丙烯酸类聚合物微粒、无机页硅酸盐、火成二氧化硅或这些的组合。
4.根据权利要求1-3中任一项的高固体涂料组合物,其中(b-1)氨基反应物包含水、多胺或二者,或者其中(b-2)混合物包含单异氰酸酯,或者(b-1)和(b-2)的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项的高固体涂料组合物,其中多异氰酸酯包含含有6-9个碳原子的脂族或同素 环二异氰酸酯,或者其中多异氰酸酯选自环己基-1,4- 二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、这些的异氰脲酸酯、及这些的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项的高固体涂料组合物,其中氨基反应物包含选自如下的一员:苄胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、2-氨基乙醇、1-氨基乙醇、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、1_氨基_2_丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基-1-丙胺、1-甲氧基甲基丙胺、及这些的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项的高固体涂料组合物,其中固体聚脲颗粒通过混合物在丙烯酸类树脂、聚酯或聚氨酯树脂中的至少一种中反应而制备。
8.根据权利要求1-7中任一项的高固体涂料组合物,其中丙烯酸类聚合物具有约5000至约25,000的重均分子量和约2.0至约4的多分散性,或二者。
9.根据权利要求1-8中任一项的高固体涂料组合物,其中丙烯酸类聚合物具有活性氢官能。
10.根据权利要求1-9中任一项的高固体涂料组合物,其中丙烯酸类聚合物包含脂环族单体单元。
11.根据权利要求10的高固体涂料组合物,其中脂环族单体单元以基于丙烯酸类聚合物重量约45至约85重量%的量包含在丙烯酸类聚合物中。
12.根据权利要求1-11中任一项的高固体涂料组合物,其具有至少约40重量%非挥发物含量。
13.涂覆基质的方法,其包括将根据权利要求1-11中任一项的高固体涂料组合物以层喷雾施涂于基质上,然后将施涂的涂料组合物固化以在基质上产生固化涂层。
14.涂覆基质的方法,其包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层,至少一种底涂层组合物以形成底涂层,和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层;其中底涂层组合物在底漆层未固化时施涂;其中底涂层组合物为根据权利要求1-11中任一项的高固体涂料组合物。
15.涂覆基质的方法,其包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层,至少一种底涂层组合物以形成底涂层,和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层;其中透明涂料组合物在底涂层未固化时施涂;其中底涂层组合物为根据权利要求1-11中任一项的高固体涂料组合物。
16.涂覆基质的方法,其包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层,至少一种底涂层组合物以形成底涂层,和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层;其中底涂层组合物在底漆层未固化时施涂且透明涂料组合物在底涂层未固化时施涂;且其中底涂层组合物为根据权利要求1-11中任一项的高固体涂料组合物。
17.涂覆基质的方法,其包括将根据权利要求1-11中任一项的高固体涂料组合物作为单涂层顶涂层施涂于基质上。
18.在将高固体涂料组合物以层施涂于基质上并将所施涂层固化的方法期间改进流变控制的方法,其包括高固体涂料组合物中包含基于基料固体约0.1至约10重量%固体聚脲颗粒,所述固体聚脲颗粒通过多异氰酸酯和氨基反应物的混合物反应而制备,所述氨基反应物包含任选具有羟基或醚基团或二者的伯或仲单胺,和基于树脂固体约2至约25重量%丙烯酸类聚合物,所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120°C的玻璃化转变温度。
19.根据权利要求18的方法,其中选自如下的一员包含在高固体涂料组合物中:不同于低分子量纤维素混合酯的其它纤维素混合酯、交联丙烯酸类聚合物微粒、无机页硅酸盐、火成二氧化硅和这些的组合。
【文档编号】C08L33/06GK103998513SQ201280059845
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】T·S·德桑布尔, J·G·帕提卡, D·H·坎贝尔 申请人:巴斯夫涂料有限公司
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