超低固化粉末涂料的制作方法_2

文档序号:9264452阅读:来源:国知局
物。这种类型的固化剂或交联剂包括但不限于,环氧官能化化合物、酰胺、 经取代的烷基酰胺、双酰胺等等。在一个优选的方面,固化剂或交联剂化合物是环氧官能化 化合物。典型的环氧官能化固化剂是多环氧化合物,其环氧当量为优选地至少约10、更优选 地50-500、最优选地约80-300。在一个方面,选择固化剂以使羧基官能化聚酯树脂中每当 量羧基基团具有优选地0. 1-5、更优选地0. 5-1. 5、最优选地0. 8-1. 2个环氧基团。环氧官 能化固化剂包括但不限于,异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)、偏苯三酸三缩水甘油酯、对苯二 甲酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸二缩水甘油酯、缩水甘油基官能化丙烯酸类树脂等等。
[0026] 在一个优选的实施方式中,粉末组合物的聚合物粘结剂包含TGIC作为环氧官能 化固化剂或交联剂。TGIC是具有反应性环氧官能团的三嗪化合物,其在本领域被认为是酸 官能化树脂(例如,丙烯酸类树脂、聚酯树脂等等)的固化剂。已知这些TGIC反应性树脂具 有高硬度和良好的耐化学性。如果聚合物粘结剂是主要衍生自间苯二甲酸的聚酯树脂,则 如此固化的膜通常提供最佳的耐气候性,但具有差的柔韧性和抗冲击性。基于树脂和交联 剂的总重量,粉末组合物的TGIC含量通常在约3-9重量%的范围内。不局限于理论,可以 认为:较高量的TGIC倾向于使涂料组合物塑化,因此本领域传统上不赞成较大量的TGIC。 因此,如果需要在降低的固化温度下良好的流动和调平,常规的粉末涂料组合物通常包括 少量TGIC(即,少于约10重量% ),以及具有低酸值和相对低的树脂Tg的树脂。出乎意料 地,基于树脂和交联剂的总重量,本文所述的组合物包括优选地至少约10重量%、更优选 地10-15重量%的TGIC,以及具有高酸值(即,至少约40或更高)和高树脂Tg ( 即,至少约 50 °C或更高)的树脂。
[0027] 不局限于理论,可以认为:可通过使用增强涂料组合物的抗冲击性的添加剂来进 一步改善粉末涂料的机械性能。因此,在一种实施方式中,第一粉末组合物任选地包含至少 一种冲击改性剂。按照惯例,冲击改性剂是交联的(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶与其它(甲 基)丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯腈等等的接枝共聚物,并具有两层或更多层。在一个方面, 冲击改性剂的各层具有核壳结构,其中核优选地包括但不限于,丁二烯、苯乙烯、(甲基)丙 烯酸类单体的均聚物或共聚物,丁二烯和(甲基)丙烯酸的共聚物,丁二烯、(甲基)丙烯 酸类单体、乙烯基酯单体、乙烯基卤代物单体等等的共聚物,或者它们的组合。壳优选地包 括但不限于,(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶的聚合物或接枝共聚物等等。在一个优选的方面, 冲击改性剂具有丁二烯或(甲基)丙烯酸酯核,和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳。在一种实 施方式中,基于粉末组合物的总重量,本文所述的粉末组合物包括约高达10重量%、优选 地约0重量% -5重量%、更优选地约2重量% -4重量%的冲击改性剂。
[0028] 在一种实施方式中,本文所述的粉末组合物能够在约120°C -135°C的温度下固 化。因此,所述组合物包含有助于获得低固化温度的添加剂,例如催化剂。在一个方面,催 化剂是阳离子化合物,优选地是鑰离子化合物的盐,包括例如,季铵盐、鱗离子盐、氧鑰离子 盐等等。在一个优选的方面,鑰离子盐是鱗离子盐,包括例如,溴化鱗、乙基三苯基溴化鱗、 乙基三苯基碘化鱗、甲酰基亚甲基三苯基正膦、甲酰基甲基三苯基氯化鱗、苯甲酰基亚甲基 三苯基正膦、苯基三乙基溴化鱗、甲氧基羰基甲基溴化鱗、三苯基亚正膦基乙酸乙酯(ethyl triphenyl phosphoranylidene acetate)、三苯基亚正勝基乙酸甲醋(methyl triphenyl phosphoranylidene acetate)、乙氧基羰基甲基三苯基溴化鱗、三苯基鱗乙酸乙醋-乙酸络 合物、和它们的组合。
[0029] 在一种实施方式中,本文所述组合物中催化剂的量取决于使用的反应物和期望的 固化温度。鑰离子盐催化剂以足以允许粉末组合物在约120°C -135°C的低温下固化的量 被包含在内。在一个方面,基于粉末组合物的总重量,鑰离子催化剂以优选地约0. 01-1重 量%、更优选地〇. 05-0. 5重量%、最优选地0. 1-0. 5重量%的量存在。
[0030] 按照惯例,低固化温度与差的机械性能和不均匀或差的成膜有关,因为涂料组合 物在固化之前(例如,在挤出期间)提早反应并部分交联。为了避免粉末涂料在贮存期间 的固结问题,组合物的Tg通常维持在高于50°C。然而,这么高的Tg值通常与高粘度有关, 这阻碍了在降低的固化温度下形成光滑、均匀的膜。出乎意料地,在本文所述的方法和组合 物中,利用Tg为至少50°C、优选地至少60°C的树脂获得了约120°C _135°C的低固化温度, 同时维持在150°C下约300-500泊的相对低粘度并产生具有最佳的表面平滑度和机械性能 的涂层。
[0031] 粉末组合物可包含其它添加剂。这些其它添加剂可改善涂料组合物的涂覆、涂 料的熔融和/或固化、或最终涂层的性能或外观。可用于粉末中的任选添加剂的实例包 括:固化催化剂、抗氧化剂、颜色稳定剂、滑动和损伤添加剂(slip and mar additive)、UV 吸收剂、受阻胺光稳定剂、传导性添加剂、摩擦带电添加剂、防腐蚀添加剂、填充剂、纹理剂 (texture agent)、脱气添加剂、流控剂、触变胶和边角覆盖添加剂。
[0032] 通过本领域已知的常规方法制备本文所述的粉末涂料组合物。将聚合物粘结剂与 添加剂干混在一起,然后通常经由通过挤出机来熔融共混。通过冷却使产生的挤出物凝固, 然后研磨或粉碎以形成粉末。在一种实施方式中,将羧基官能化树脂、TGIC和冲击改性剂 干混在一起并熔融共混,且在挤出之前向熔融共混物中加入鑰离子催化剂。也可以使用其 它方法。例如,一种替代方法使用可溶于液态二氧化碳中的粘结剂。在该方法中,将干燥的 成分混合到液态二氧化碳中,然后进行喷涂以形成粉末颗粒。如果期望,可将粉末分级或筛 分以获得期望的粒度和/或粒度分布。
[0033] 所得粉末具有通过涂覆方法能够有效使用的尺寸。实际上,尺寸小于10 ym的颗 粒难以使用常规静电喷涂方法进行有效涂覆。因此,中值粒度小于约25 μπι的粉末难以进 行静电喷涂,因为这些粉末通常具有较大比例的小颗粒。优选地,调节研磨(或进行筛分或 分级)以达到约25-150 μ m、更优选地30-70 μ m、最优选地30-50 μ m的粉末中值粒度。
[0034] 任选地,其它添加剂可用于本发明中。如上所述,这些任选的添加剂可在挤出之前 加入并成为基础粉末的一部分,或可在挤出之后加入。在挤出后加入的合适添加剂包括:如 果在挤出之前加入将不能良好地起作用的材料、将会挤出设备造成额外磨损的材料、或其 它添加剂。
[0035] 此外,任选的添加剂包括可在挤出过程中加入但也可以之后加入的材料。添加剂 可单独加入或与其它添加剂组合加入,以对粉末饰面或粉末组合物提供期望的效果。这 些其它添加剂可改善粉末的涂覆、熔融和/或固化、或最终性能或外观。可使用的任选添 加剂的实例包括:固化催化剂、抗氧化剂、颜色稳定剂、滑动和损伤添加剂(slip and mar additive)、UV吸收剂、受阻胺光稳定剂、传导性添加剂、摩擦带电添加剂、防腐蚀添加剂、填 充剂、纹理剂(texture agent)、脱气添加剂、流控剂、触变胶和边角覆盖添加剂。
[0036] 其它优选的添加剂包括性能添加剂,例如橡胶化剂、降阻剂和微胶囊。此外,添加 剂可为研磨剂、热敏催化剂或有助于产生多孔最终涂层的试剂或改善粉末润湿的试剂。
[0037] 用于制备粉末组合物的技术是本领域技术人员已知的。混合可通过任何可用的机 械混合器或通过人工混合进行。可能的混合器的一些实例包括Henschel混合器(例如可 购自威斯康辛州格林湾的Henschel Mixing Technology)、Mixaco混合器(例如可购自德 国诺伊恩拉德的Triad Sales,Greer,SC或Dr. Herfeld GmbH)、Marion混合器(例如可购 自 Marion Mixers,Inc.,35753rd Avenue,Marion,ΙΑ)、可倒转混合器、Littleford 混合器 (购自Littleford Day,Inc.)、水平轴混合器和球磨机。优选的混合器将包括最容易清洁 的那些。
[0038] 粉末涂料通常以多步工艺制备。将各种成分(可包括树脂、固化剂、颜料、添加剂 和填充剂)进行干混以形成预混物。然后将该预混物送入挤出机中,挤出机采用热、压力和 剪切的组合来使可熔性成分熔融并使所有成分充分混合。使挤出物冷却为脆性固体,然后 将其研磨成粉末。根据期望的涂料最终用途,通常调节研磨条件来达到约25-150 μ m的粉 末中值粒度。
[0039] 然后,可通过各种方式(包括使用流化床和喷雾涂覆器)将最终粉末涂覆于制品 上。最常见的是,采用静电喷涂工艺,其中使颗粒带静电并将
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