环境固化耐候性涂层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适用于涂布应用的可固化环氧树脂组合物，如制备适用于维持和保护 性涂层应用的耐候性涂层。本发明可固化环氧树脂组合物宜在环境温度条件下固化。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂为最重要的热固性聚合物类别之一，其中大于（>)约50百分比（％ ) 是用于保护性涂层，如用于维持和保护性涂层（M&PC)应用的耐候性涂层。适用于涂布应用 的已知环氧树脂包括例如双酚A二缩水甘油醚（BADGE)，其在行业内流行（例如树脂销售量 的> 75% )，这是因为BADGE容易在行业内获得并且因为BADGE呈现良好的特性平衡。
[0003] 然而，基于BADGE的物品呈现不良紫外（UV)光抗性；且基于BADGE的物品的不良 UV光抗性特性在外部应用中导致变黄和粉化。基于BADGE的物品的不良紫外（UV)光抗性 是归因于BADGE的化学结构中存在的芳香族醚基团，这是因为BADGE的化学结构中存在的 芳香族醚基团倾向于吸收UV辐射，导致光氧化降解。出于此原因，由BADGE制成的环氧树 脂涂层通常外涂由例如聚氨酯、醇酸树脂或丙烯酸组合物制成的耐久面漆以便在涂布后对 环氧基赋予保护。
[0004] 保护性涂层系统的成本的约80%来自制备表面且施加涂层的工作。如果环氧涂层 可制备为具有耐候特性且适用于如防腐蚀涂布系统的应用而无需面漆，则所述环氧涂层可 在材料成本和工作效率方面提供显著系统节省。
[0005] 一些非芳香族环氧树脂化合物本身具有UV抗性，这是因为所述环氧树脂化合物 不具有芳香族醚键。举例来说，1，4_环己烷二甲醇（CHDM)环氧树脂和Unoxol?(环氧树脂， 其为1，3和1，4顺式和反式环己烷二甲醇环氧树脂的混合物）均为脂肪族环氧树脂；且所 述树脂不具有芳香族醚键，而是含有脂肪族键。因此，所述脂肪族环氧树脂化合物本身比芳 香族环氧树脂更具UV抗性。
[0006] 然而，脂肪族环氧化物无法在环境温度下（例如在约25°C下）与常规亲核环氧基 固化剂有效地反应。在环境温度下的较低反应性是因为（i)所述脂肪族环氧化物由于脂环 族环相对于标准环氧树脂中的芳环具有较低电负性而不易受亲核攻击；和（ii)常规胺固 化剂不具有与脂环族环氧树脂的相容性而产生。
[0007] 此外，与脂环族环氧树脂一起使用的固化剂通常需要额外促进剂，如DMP-30或水 杨酸以实现环境固化。所述促进剂通常通过将芳香族基团，尤其具有直接结合于芳环的杂 原子的芳香族基团引入涂布调配物中而不利地影响涂布性能。所述固化剂构成障碍，其历 来防止脂环族环氧树脂用于环境温度固化M&PC应用中。
[0008] 举例来说，美国专利第5, 310, 770号揭露由环己烷二甲醇的二缩水甘油醚和二胺 制成的用于环氧树脂的水可还原固化剂，所述二胺选自由以下组成的群组：间亚二甲苯二 胺、异佛尔酮二胺、二氨基环己烷和1，3_双氨基甲基环己烷。这些固化剂可溶于水中且适 用于固化环氧树脂组合物。美国专利第5, 310, 770号揭露在环氧基：胺化学计量比率为 1 : 2下制得的硬化剂水溶液。美国专利第5, 310, 770号未揭露涂布调配物或固化的涂布 组合物。此外，美国专利第5, 310, 770号也未教示使用胺加合物来改进所述加合物与脂环 族环氧树脂的相容性和反应性。此外，美国专利第5, 310, 770号中也未提到固化促进剂或 稳定剂。美国专利第5, 310, 770号未教示使用基于耐候性固化剂和脂环族环氧树脂的加合 物来进行耐候性涂布应用。
[0009] W02009142898(A1)揭露来自 UNOXOL 环氧树脂的加合物。W02009142898(A1)中无 需具有环氧树脂的加合物的均质性。此外，环境温度固化未在W02009142898(A1)中证实。 [0010] 所属领域中已知其它环氧基-胺加合物，包括W02009142898(A1);美国专利第 4, 310, 695号、美国专利第3, 629, 181号、美国专利第5, 246, 984号、美国专利第3, 496, 130 号、美国专利第3, 639, 344号和美国专利第4, 113, 684号。以上参考文献均未教示适用于 固化环氧树脂的加合物，其中所述加合物是通过使环氧树脂与胺反应来制备且所述加合物 用于耐候性涂布应用中。
[0011] 此外，通过使脂肪族和脂环族二醇与路易斯酸反应所制备的环氧树脂典型地由于 表氯醇寡聚到醇官能团上而产生含有大量氯的环氧树脂。这种结合的氯提供在加合物制备 期间与胺反应的不必要位点且引起氯化物释放到组合物中。这些富含氯的加合物具有非所 要的高粘度和低反应性。例如美国专利第4, 310, 695号教示通过利用水解将加合物转化为 羟基官能团而从加合物去除氯以便在氯存在于加合物中时避免出现问题。当富含氯的加合 物随后用环氧基固化以产生涂层时，这些富含氯的加合物提供低涂布性能特性，如光泽、防 水性和防腐蚀性。
【发明内容】
[0012] 现有技术的上述问题由本发明解决。可固化环氧树脂组合物使用加合的脂环族胺 固化剂和脂环族环氧树脂来制备，其在固化时显示良好耐候性。所述环氧基-胺加合物呈 现与脂环族环氧树脂的良好相容性和良好反应性。
[0013] 本发明的一个实施例是针对包括以下各物的反应产物的加合物：(a)至少第一脂 环族胺化合物；(b)至少第二脂环族胺化合物；和（c)至少一种脂环族环氧树脂化合物。 [0014] 本发明的另一实施例是针对包括以下各物的掺合物的加合物：
[0015] (I)至少第一加合物，其包括：（a)至少第一脂环族胺化合物；和（b)至少一种脂 环族环氧树脂化合物；和
[0016] (II)至少第二加合物，其包括：（a)至少第二脂环族胺化合物；和（b)至少一种脂 环族环氧树脂化合物。
[0017] 本发明的另一实施例是针对一种可固化环氧树脂组合物，其包含（i)上述加合物 中的任何一或多者，和（ii)至少一种热固性环氧树脂化合物；所述可固化组合物在环境温 度下可固化。
[0018] 又一实施例是针对一种可固化环氧树脂组合物，其包括（i)上述加合物中的任何 一或多者；（ii)至少一种热固性环氧树脂化合物；和（iii)至少一种促进剂化合物，（iv) 至少一种稳定剂化合物，或（iii)和（iv)两者；所述可固化组合物在环境温度下可固化。
[0019] 本发明的另一实施例是针对一种由以上可固化组合物制备的固化的环氧基热固 性耐候性涂层，其适用于例如维持和保护性涂层（M&PC)应用中。
[0020] 本发明的其它实施例是针对用于制造上述加合物、上述可固化组合物和上述耐候 性涂层的方法。
[0021] 由本发明的可固化涂布调配物或组合物形成的耐候性涂层宜显示卓越的UV抗 性和平衡的涂布特性。例如，含有CHDM环氧树脂与异佛尔酮二胺（IPDA)和双（2-(哌 嗪-1-基）乙胺（BPEA)的加合物的可固化组合物提供涂布特性的卓越平衡。
【附图说明】
[0022] 出于说明本发明的目的，图式显示本发明的目前优选形式。然而，应了解本发明不 限于图式中所示的实施例。
[0023] 图1是显示本发明涂层的优良保光性相对比较实例的图解说明。
[0024] 图2是显示本发明涂层的优良保光性相对比较实例的图解说明。
【具体实施方式】
[0025] 在可固化组合物的一种组分包括热固性树脂化合物（如环氧树脂化合物）且所述 可固化组合物的另一组分为用于固化所述热固性树脂化合物以形成热固性树脂基质的固 化剂（也称为硬化剂或交联剂）时，可调配所述可固化组合物。
[0026] 在本发明中，用作本发明的可固化组合物中的固化剂的组分是加合物组合物。因 此，本发明的一个宽泛实施例是针对提供用作固化剂的加合物组合物；且本发明的另一宽 泛实施例是针对提供含有所述加合物作为固化剂的可固化环氧树脂组合物。本发明的另一 宽泛实施例是针对由含有所述加合物作为固化剂的可固化环氧树脂组合物制备的耐候性 涂层。
[0027] 如前述，所述加合物可包括以下各物的反应产物：（a)至少第一脂环族胺化合物； (b)至少第二脂环族胺化合物；和（c)至少一种脂环族环氧树脂化合物。替代加合物可包 括以下各物的掺合物：（1)至少第一加合物，其包括：(a)至少第一脂环族胺化合物；和（b) 至少一种脂环族环氧树脂化合物；和（II)至少第二加合物，其包括：（a)至少第二脂环族胺 化合物；和（b)至少一种脂环族环氧树脂化合物。
[0028] 适用于制备本发明的加合物的第一脂环族胺化合物可包括所属领域中已知的任 何一或多种脂环族胺化合物。举例来说，适用于制备本发明的加合物的第一脂环族胺化合 物可包括双（2-(哌嗪-1-基）乙胺（BPEA);高分子量BPEA寡聚物；二胺，如1，3_双氨基 甲基环己烷、异佛尔酮二胺；双（4-氨基环己基）甲烷；1，3_双