涂料组合物以及形成多层涂膜的方法_3

文档序号:8547563阅读:来源:国知局
/ g,特别优选为80mgKOH/g至150mgKOH/g,且进一步特别优选为100mgKOH/g至140mg KOH/g,以实现透明涂膜的除优异成品外观以外的耐候性等方面的优异涂膜性能。
[0100] 从涂膜的固化性等的角度,含羧基的化合物(A)和聚环氧化物(B)在本涂料组合 物中的比例优选如下,含羧基的化合物(A)中的羧基与聚环氧化物(B)中的环氧基的当量 比通常为1/0. 5至0.5/1,特别为1/0. 7至0.7/1,且进一步特别为1/0. 8至0.8/1。
[0101] 多元醇(C)
[0102] 多元醇(C)为选自含聚氧化烯的多元醇(C1)和聚碳酸酯多元醇(C2)中的至少一 种。
[0103] 为了取得平滑度和鲜映性方面的优异成品外观以及耐候性等方面的优异涂膜性 能,多元醇(C)的数均分子量为300至1,500,优选为350至1,000,且更优选为400至800。 [0104] 此外,为了取得平滑度和鲜映性方面的优异成品外观以及耐候性等方面的优异涂 膜性能,多元醇(C)的轻值优选为60mgKOH/g至400mgKOH/g,更优选为100mgKOH/g至 350mgKOH/g,且特别优选为 150mgKOH/g至 300mgKOH/g。
[0105] 含聚氧化烯的多元醇(Cl)的实例包括通过向含活性氢的化合物加入烯化氧而 获得的化合物,例如多元醇、多元酚或多羧酸。含活性氢的化合物的实例包括水、多元醇 (乙二醇、二乙二醇、亚丙基二醇、丙二醇、1,4_ 丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-二羟 甲基环己烷、亚环己基二醇等二元醇;甘油、三氧异丁烷、1,2, 3- 丁三醇、1,2, 3-戊三醇、 2-甲基-1,2, 3-丙三醇、2-甲基-2, 3, 4-丁三醇、2-乙基-1,2, 3-丁三醇、2, 3, 4-戊三 醇、2, 3, 4-己三醇、4-丙基-3, 4, 5-庚三醇、2, 4-二甲基-2, 3, 4-戊三醇、五甲基甘油、五 聚甘油、1,2, 4- 丁三醇、1,2, 4-戊三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷等三元醇;季戊四醇、 1,2, 3, 4-戊四醇、2, 3, 4, 5-己四醇、1,2, 4, 5-戊四醇、1,3, 4, 5-己四醇、双甘油、脱水山梨 醇等四元醇;核糖醇、阿糖醇、木糖醇、三甘油等五元醇;二季戊四醇、山梨醇、甘露醇、艾杜 醇、肌醇、卫矛醇、塔罗糖、阿洛糖等六元醇;蔗糖等八元醇;聚甘油等);多元酚[多元酚 (焦没食子酚、对苯二酚、间苯三酚等)、双酚(双酚A、双酚砜等)];多羧酸[脂肪族多元羧 酸(琥珀酸、己二酸等)、芳香族多羧酸(邻苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三甲酸等)];等等。
[0106] 其中,从反应性的角度,多元醇优选作为含活性氢的化合物。具体地,含活性氢的 化合物优选为包含具有3个以上碳原子的亚烷基的多元醇,且特别优选为包含具有3或4 个碳原子的亚烷基的多元醇。
[0107] 此外,在多元醇中,鉴于所得的多层涂膜的平滑度和鲜映性,二元醇为特别优选 的。
[0108] 具体地,在上述多元醇中,乙二醇、二乙二醇、亚丙基二醇、丙二醇和1,4_ 丁二醇 为优选的,且亚丙基二醇、丙二醇和1,4- 丁二醇为特别优选的。
[0109] 通常可以通过在碱性催化剂的存在下、在60°C至160°C的温度下、在常压或加压 下经由常用方法使烯化氧与含活性氢的化合物进行加成反应,从而获得含聚氧化烯的多元 醇(C1)。烯化氧的实例包括氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯等烯化氧。其中,可优选使用氧 化丙烯和氧化丁烯,且可特别优选使用氧化丙烯。这些可单独使用或以两种以上的组合形 式使用。如果将它们中的两种以上以组合形式使用,则可以以嵌段方式或无规方式进行加 成。
[0110] 作为含聚氧化烯的多元醇(C1),可优选使用聚氧化烯二醇。
[0111] 作为聚氧化烯二醇,市售产品是可用的。其实例包括:作为聚乙二醇的#300、 #400 和 #600(均由Dai-ichiKogyoSeiyakuCo.,Ltd?生产);作为聚丙二醇的Hyprox MP_600(由DainipponInkandChemicals生产)、PrimepolPX-1000、SannixSP-750、 SannixPP_400、SannixPP-600 和SannixPP-1000(均由SanyoChemicalIndustries, Ltd?生产)、Diol-400、Diol-700 和Diol-1000 (均由MitsuiChemicals,Inc?生产);作 为聚丁二醇的PTMG-650、PTMG-850 和PTMG-1000 (均由MitsubishiChemicalCorporation 生广);等等。
[0112] 可用的聚碳酸酯多元醇(C2)的实例包括常用的具有1,6-己二醇作为基础骨架的 化合物,和由已知方法生产的聚碳酸酯多元醇。其实例包括通过使碳酸酯组分(例如碳酸 亚烷基酯、碳酸二芳基酯、或碳酸二烷基酯、或光气)与以下所描述的脂肪族多元醇组分反 应而获得的聚碳酸酯多元醇。该脂肪族多元醇组分的实例包括1,3-丙二醇、1,4- 丁二醇、 1,6-己二醇等直链二醇;1,2-丙二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、乙基丁基丙二醇等 支化二醇;二乙二醇、三甘醇等醚二醇。
[0113] 从加热固化期间的热流动性的角度,聚碳酸酯多元醇(C2)优选是在其分子结构 中不具有环结构(例如芳香族环或脂肪族环)的聚碳酸酯多元醇。
[0114] 作为聚碳酸酯多元醇,市售产品是可用的。其实例包括UH-50、UH-100和 UM-90 (1/3)(均由UbeIndustries,Ltd?生产);C-1100 和C-XP-2716(两者均由Bayer生 广);等等。
[0115] 基于含羧基的化合物(A)和聚环氧化物(B)的总固体成分,多元醇(C)的用量优 选为1质量%至20质量%,特别优选为2质量%至10质量%,且进一步特别优选为3质 量%至7质量%。
[0116] 使用上述范围的多元醇(C)提高了多层涂膜在固化过程中的热流动性,因此能够 充分遮盖被涂物的表面状态(不规则性)。这抑制了被涂物的表面状态的影响,从而获得具 有在平滑度和鲜映性方面的优异成品外观以及在耐候性等方面的优异涂膜性能的多层涂 膜。
[0117] 如有必要,本涂料组合物可包含固化催化剂。可用的固化催化剂的实例包括对含 羧基的化合物(A)中的羧基与聚环氧化物(B)中的环氧基之间的开环酯化反应有效的固化 催化剂。实例包括四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、四乙基氯化铵、四丁基溴化鱗、三苯基苄基 氯化鱗等季盐催化剂;大致等量的季盐与酸性磷酸化合物(例如二丁基磷酸)的混合物; 三乙胺、三丁胺等胺化合物;等等。其中,季盐催化剂和大致等量的季盐与酸性磷酸化合物 (例如二丁基磷酸)的混合物是优选的。大致等量的季盐与酸性磷酸化合物(例如二丁基 磷酸)的混合物是特别优选的,因为此类混合物提高了涂料组合物的储存稳定性,并阻止 由涂料组合物的电阻降低引起的喷涂适用性减小,同时保留了催化作用。
[0118]当使用固化催化剂时,优选的是,基于含羧基的化合物(A)和聚环氧化物(B)的总 固体成分,固化催化剂的量通常为约〇. 01质量%至约5质量%。
[0119] 此外,如有必要,本涂料组合物可以以不使涂料组合物的透明度受损的量包含着 色颜料、效应颜料、染料等,且还可以包含体质颜料、UV吸收剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、表 面控制剂、有机溶剂等。
[0120] 通常本涂料组合物的固体浓度优选为45质量%至60质量%,更优选为50质量% 至60质量%,且甚至更优选为50质量%至55质量%。
[0121] 含羧基的化合物(A)和聚环氧化物(B)在涂料组合物中的总浓度通常优选为30 质量%至58质量%,且更优选为40质量%至58质量%。
[0122] 可通过已知方法涂装本涂料组合物,例如无气喷涂、空气喷涂或旋转雾化涂装。在 涂装期间可施加静电荷。通常优选的是,当固化时,涂膜厚度为10ym至60ym,且更优选为 25ym至 50ym〇
[0123] 形成多层涂腊的方法
[0124] 被涂物
[0125] 本发明的被涂物(可向其上涂装水性第一着色涂料组合物(X))不受特别限制。被 涂物的实例包括:车体(例如客车、卡车、摩托车和公交车)的外板部件;汽车组件;家用电 器(例如移动电话和视听装置)的外板部件;等等。其中,车体的外板部件和汽车组件是优 选的。
[0126] 此类被涂物的材料不受特别限制。其实例包括:金属材料,例如铁、铝、黄铜、铜、马 口铁、不锈钢、镀锌钢和镀锌合金(Zn-Al、Zn-Ni、Zn-Fe等)的钢板;塑料材料,例如聚乙烯 树脂、聚丙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、偏二氯 乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等树脂,和多种类型的FRP;无机材料,例 如玻璃、水泥和混凝土;木材;纤维材料,例如纸和布;等等。其中,金属材料和塑料材料是 优选的。
[0127] 被涂物可为上述金属材料或由其形成的材料,例如其金属表面已经历表面处理 (例如磷酸盐处理、铬酸盐处理或复合氧化物处理)的车体。此外,被涂物还可为在其上已 形成多种电沉积涂料组合物的底涂涂膜的上述金属材料、车体等。其中,在其上已用阳离子 电沉积涂料组合物形成底涂涂膜的车体是特别优选的。
[0128] 步骤⑴
[0129] 在此步骤中,向被涂物涂装水性第一着色涂料组合物(X)以形成第一着色涂膜。
[0130] 水件第一着色涂料组合物(X)
[0131] 向被涂物涂装的水性第一着色涂料组合物(X)可以是水性液体涂料组合物,其包 含热固性树脂组分和水,且如有必要,其包含有机溶剂、着色颜料、体质颜料、效应颜料、表 面控制剂、抗沉降剂等。在本说明书中,水性涂料组合物是指含有水作为溶剂的主要组分的 涂料组合物。
[0132] 热固性树脂组分可以是已知的包含基体树脂(I)和交联剂(II)的涂料树脂组合 物。基体树脂(I)的实例包括聚酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂。此 类基体树脂具有可交联的官能团(例如羟基)和亲水性官能团(例如羧基)。交联剂(II) 的实例包括三聚氰胺树脂和封端或未封端的聚异氰酸酯化合物。
[0133] 其中,优选使用含羟基的丙烯酸树脂(1-1)和/或含羟基的聚酯树脂(1-2)作为 基体树脂(I),并且使用氨基树脂(II-1)和/或封端的聚异氰酸酯化合物(II-2)作为交联 剂(II)。
[0134] 例如,含羟基的丙烯酸树脂(1-1)可通过在常规条件下(共)聚合至少一种不饱 和单体组分而制备,所述不饱和单体组分包括含羟基的不饱和单体且还任选地包括一种或 多种可与含羟基的不饱和单体共聚合的其他不饱和单体。
[0135] 含羟基的不饱和单体是每分子具有至少一个羟基和至少一个可聚合不饱和键的 化合物。其实例包括:(甲基)丙烯酸与具有2至8个碳原子的二羟醇的单酯化产物,例如 (甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯和(甲 基)丙烯酸-4-羟丁酯;(甲基)丙烯酸与具有2至8个碳原子的二元醇的单酯化产物的 e-己内酯-改性产物;烯丙醇;具有羟基末端的聚氧乙烯链的(甲基)丙烯酸酯;等等。
[0136] 可与含羟基的不饱和单体共聚合的其他不饱和单体的实例包括:(甲基)丙烯酸 烷基或环烷基酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、 (甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸 叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲 基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三酯、(甲基)丙烯酸十八酯、 "IsostearylAcrylate"(商品名,由OsakaOrganicChemicalIndustryLtd?生产)、 (甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲基环己酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯和(甲 基)丙烯酸环十二酯;含异冰片基的不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸异冰片酯;含金刚烷 基的不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸金刚烷酯;含芳香族环的不饱和单体,例如苯乙烯、 a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和(甲基)丙烯酸苯酯;含烷氧基甲硅烷基的不饱和单体,例 如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、y-(甲 基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和y-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷;(甲基) 丙烯酸全氟烷基酯,例如(甲基)丙烯酸全氟丁基乙酯和(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯;含 氟化烷基的不饱和单体,例如氟烯烃;具有可光聚合的官能团的不饱和单体,例如马来酰亚 胺;乙烯基化合物,例如N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯、丁二烯、氯丁二烯、丙酸乙烯醋和醋酸乙 烯酯;含羧基的不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸、马来酸、巴豆酸和丙烯酸_羧乙酯; 含氮的不饱和单体,例如(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨丙基(甲基)丙烯 酰胺、(甲基)丙烯酸二甲基氨乙酯、以及(甲基)丙烯酸缩水甘油酯与胺的加合物;含环 氧基的不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸-0-甲基缩水甘油 酯、(甲基)丙烯酸-3, 4-环氧环己基甲酯、
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