多层涂料系统、透明涂层涂料组合物及用于在基材上产生多层涂层的方法
【专利说明】多层涂料系统、透明涂层涂料组合物及用于在基材上产生 多层涂层的方法 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求2013年12月19日提交的美国申请US 14/134,819的优先权，该申请 通过参考全部并入此处。
技术领域
[0002] 本发明设及可固化的组合物，更特别地设及适用于汽车OEM(原始设备制造）和修 补应用的低V0C(挥发性有机组分）的低赔烧温度可固化的涂料组合物W及在低赔烧温度 制备涂层的方法。
【背景技术】
[0003] 在通常是溶剂基的各种涂层（例如底漆涂层（primer coat)、底涂层化asecoat) 和透明涂层（clearcoat))中使用了多种透明涂层和着色涂料组合物。
[0004] 开发了多涂层系统W满足提高经涂布的基材的美观性的需求。多涂层系统通常包 括底漆涂层、随后的底涂层（其通常是着色的）和然后最后的透明涂层，其引入了有深度的 光泽外观（glossy appearance of depth),其通常称作"湿亮外观（wet look)"。
[0005] 为了提高制造效率并降低生产成本，在多涂层系统中重要的是在较低的赔烧温度 (由此降低生产成本）下快速干燥（由此降低生产循环时间）和/或固化中间层（例如夹 在底漆和透明涂层之间的底涂层），由此能够施加随后的层而不会对涂层性质（例如光泽 度）产生不利影响或者不会使底涂层渗色到随后施加的透明涂层。确保前述过程的一种方 式是改进（即提高）涂料组合物（尤其用于中间底涂层所用的涂料组合物）的抗流挂性 (sag resistance)。抗流挂性是在施用于倾斜或竖直的基材表面上时涂料组合物的底涂层 的层对流挂的抗性。
[0006] 在共同受让的美国申请US 20060047051 A1中已经公开了一种改进抗流挂性的方 案。该方案是在涂料组合物中包括无定形二氧化娃。然而，仍需要提供能够在低赔烧温度 条件下在缩短的循环时间赔烧的低V0C涂料组合物。
【发明内容】
[0007] 在示例的实施方案中，一种多层涂料系统包括： 低赔烧温度可固化的底涂层涂料组合物，该组合物包括： 可交联组分，该组分包括酸官能的丙締酸系共聚物，该共聚物是由包括2%- 12%的 一种或多种含駿酸基团的单体的单体混合物聚合而成的，该百分比是基于该酸官能的丙締 酸系共聚物的总重量计的， 交联组分，和 低赔烧温度控制剂，其包括；选自无定形二氧化娃、粘±或其组合的流变组分，该流变 组分W约0.1 wt%-约lOwt%的量存在；和约0.1 wt%-约lOwt%的聚脈，该百分比都是基 于该可交联组分和交联组分的总重量计的；w及 透明涂层涂料组合物，该组合物包括包含一种或多种丙締酸系聚合物的丙締酸系共聚 物，其中该透明涂层涂料组合物包括比例为约30:70至约80:20的伯哲基基团和仲哲基基 团，所述比例诸如约35:65至约75:25,诸如约40:60至约70:30,诸如约45:55至约70:30， 诸如约50:50至约70:30,并且其中该透明涂层涂料组合物覆盖于低赔烧温度可固化的底 涂层涂料组合物之上并与之接触。
[000引在另一示例的实施方案中，一种透明涂层涂料组合物包括丙締酸系共聚物组分， 该丙締酸系共聚物组分包括一种或多种丙締酸系聚合物，其中该透明涂层涂料组合物包 括比例为约30:70至约80:20的伯哲基基团和仲哲基基团，所述比例诸如约35:65至约 75:25,诸如约40:60至约70:30,诸如约45:55至约70:30,诸如约50:50至约70:30。
[0009] 在另一示例的实施方案中，用于在基材上产生多层涂层的方法，该方法包括： (a)将可交联组分、交联组分和赔烧温度控制剂混合W形成底涂层罐混物，该可交联组 分包括酸官能的丙締酸系共聚物，该共聚物是由包括约2wt%-约12wt%含駿酸基团单体 的单体混合物聚合而成的，该百分比是基于该酸官能的丙締酸系共聚物的总重量计的，且 其中该赔烧温度控制剂包括；选自无定形二氧化娃、粘±或它们的组合的流变组分，该流变 组分W约0.1 wt%-约lOwt%的量存在；和约0.1 wt%-约lOwt%的聚脈，该百分比都是基 于该可交联组分和交联组分的总重量计的； 化）在该基材上施加该底涂层罐混物的层； (C)施加该透明涂层涂料组合物的层使之布置在底涂层罐混物的层上并接触底涂层罐 混物的层W形成多层涂料组合物，其中该透明涂层涂料组合物包括包含一种或多种丙締酸 系聚合物的丙締酸系共聚物，其中该透明涂层涂料组合物包括比例为约30:70至约80:20 的伯哲基基团和仲哲基基团，所述比例诸如约35:65至约75:25,诸如约40:60至约70:30， 诸如约45:55至约70:30,诸如约50:50至约70:30 ;和 (d)固化在该基材上的所述多层涂料组合物。
【具体实施方式】
[0010] 本领域普通技术人员从阅读W下详细描述中将更容易理解本发明的特征和优点。 应当认识到为清楚起见在不同实施方案的内容中上下文描述的本发明的某些特征也可W 组合地提供在单个实施方案中。相反，为清楚起见在单个实施方案的内容中描述的本发明 的多个特征也可W分别提供或W任何子组合的方式提供。此外，除非上下文中另有明确声 明，单数形式的述及物也可W包括复数形式（例如"一"和"一种"可W表示一个或一个或 多个）。
[0011] 除非另有明确声明，在本申请中特定的多个范围中所使用的数值就如同所指出的 范围内的最小值和最大值都被词语"约"修饰的那样是作为近似值表示的。W该种方式，在 所指出的范围上下微小的变化能够用于基本实现如该范围内的数值相同的结果。而且，该 些范围的公开意于作为包括最小和最大值之间每个数值的连续范围。
[001引此处所用的；
[0013]"双包装涂料组合物"表示具有两种储存在分开的容器中的组分的热固性涂料组 合物。通常将该包含两种组分的容器密封W提高其储存寿命。该组分仅在使用之前才混合 W形成罐混物（pot mix),其具有有限的适用寿命（pot life),通常在几分钟（15分钟一45 分钟）到几小时（4小时一8小时）范围内。将该罐混物作为具有所需厚度的层施用在基 材表面（例如汽车车身）上。在施用之后，将该层在低赔烧固化温度干燥和固化W在该基 材表面上形成具有所需涂层性质（例如高光泽度、抗擦伤性和抗环境侵蚀性）的涂层。适 用于此处的低赔烧固化温度在约60° F(15°C)-约200° F(9：rC)范围内。在一种实施 例中，该低赔烧固化温度在约60° F(15°C)-约110° F(43°C)范围内，该低赔烧固化温 度被称作环境温度或环境条件。在另一实施例中，该低赔烧固化温度在约60° F(15°C) -约140° F(60°C)范围内。在另一实施例中，该低赔烧固化温度在约140° F(60°C)-约160° F(71°C)范围内。在另一实施例中，该低赔烧固化温度在约160° F(71°C)-约 200。F(93°C)范围内。
[0014]"低V0C涂料组合物"表示包括在约0. 1千克（1. 0磅/加仑）一约0. 72千克化.0 磅/加仑），优选约0.3千克（2.6磅/加仑）一约0.6千克巧.0磅/加仑），更优选约0.34 千克（2. 8磅/加仑）一约0. 53千克（4. 4磅/加仑）溶剂/升的涂料组合物范围内的涂 料组合物。所有V0C都是依照ASTMD3960中提供的程序测定的。
[0015]"高固含量组合物"表示具有高于约30% (优选在约35%-约90%范围内，更优 选在约40%-约80%范围内）的固体组分的涂料组合物，所有都W基于该组合物的总重量 的重量百分比计。
[0016] "GPC重均分子量"表示通过使用凝胶渗透色谱法（gel permeation c虹omatography)测定的重均分子量。此处述及的测量是使用加利福巧亚州帕罗奥多的惠 普公司化ewlett -化ckard,化1〇 Alto, California)提供的高效液相色谱（HPLC)进行的。 除非另有指明，所用的液相是四氨快喃，标准样是聚甲基丙締酸甲醋或聚苯己締。
[0017] 此处述及的"Tg"(玻璃态转变温度）是由DSC(差分扫描量热法）测定的，单位 为V。
[001引"多分散度"表示GPC重均分子量除WGPC数均分子量。多分散度越低（越接近 1)，该分子量分布将越窄，该是适于需要的。
[0019]"(甲基）丙締酸醋"表示丙締酸醋和甲基丙締酸醋。
[0020] "聚合物固体"表示干态的聚合物。
[0021] "可交联组分"表示包括具有官能团的化合物、聚合物或共聚物的组分，该官能团 位于聚合物的主链中、从该聚合物主链侧接的、位于该聚合物的主链端部，或在该些位置的 组合。
[0022] "交联组分"是包括具有基团的化合物、聚合物或共聚物的组分，该基团位于聚合 物的主链中、从该聚合物主链侧接的、位于该聚合物的主链端部，或在该些位置的组合，其 中该些基团能够与可交联组分上的官能团（在固化步骤过程中）交联W制备交联结构形式 的涂料。
[0023] 在涂布应用中，尤其是在汽车修补或OEM应用中，关键的驱动力是生产能力，即涂 料组合物的层快速干燥到抗侵混状态（str化e-in resistant state)使得随后涂布的层 (例如由透明涂层涂料组合物形成的层））不会不利影响下面的层的能力。一旦施用了面漆 层（top layer)之后，该多涂层系统应当随后足够快速地固化W不会不利影响颜色和外观 的均匀性。本发明通过使用独特的交联技术和添加剂解决了前述问题。因此，本发明的涂 料组合物包括可交联组分和交联组分。
[0024] 该可交联组分包括约2wt%-约25wt%，优选约3wt%-约20wt%，更优选约 5wt%-约15wt%的一种或多种酸官能的丙締酸系共聚物，所有百分比都基于该可交联组 分的总重量计。如果该组合物包含超过上限的酸官能的丙締酸系共聚物，所得到的组合物 容易具