流挂控制组合物、其制备方法和使用其形成涂层系统的方法
【技术领域】
[0001] 本发明的技术领域总体上涉及流挂控制组合物、其制备方法和使用其形成涂层系 统的方法。更特别地，该技术领域涉及包括脲晶体和非聚合有机溶剂的流挂控制组合物、其 制备方法和使用其形成涂层系统的方法。
【背景技术】
[0002] 布置在基材上的典型的涂层系统包括以下层中的一些或全部：（1) 一个或多个底 漆（primer)层，其提供粘合和基本的保护，还覆盖基材上轻微的表面不平整处；（2) -个 或多个底色漆（basecoat)层，其通常是着色的，其提供耐久性和颜色；和（3) -个或多个 清漆（clearcoat)层，其提供附加的耐久性和改善的外观。可以使用有色面漆（colored topcoat)层代替底色漆层和清漆层。
[0003] 在一些工业应用（例如涂装金属管、卡车和其他工业设备）中，通常需要在短时期 内完成该涂装过程，同时仍实现良好的粘合、保护、耐久性和外观。常规涂料组合物典型地 生成薄的经干燥和固化的涂层，如果仅使用单一层，其不可能具有足以覆盖基材的不平整 处的厚度。涂层的不平整将会导致不好的外观。在以高涂层厚度施涂常规涂料时，可能会 产生表面涂层缺陷，例如产生微小气泡和低光泽度。此外，厚的涂层会容易产生流挂缺陷， 对于施涂在竖直表面上的涂层尤其如此。
[0004] 由于在施涂涂料组合物时已知的流挂问题，通常添加流挂控制组合物以形成光滑 的无流挂表面。典型的流挂控制组合物是通过含胺化合物与含异氰酸酯的化合物在涂料用 树脂（例如丙烯酸系树脂）存在下反应制成的。所得到的流挂控制组合物包括脲颗粒，其 包含该含胺化合物和该含异氰酸酯化合物的反应产物以及涂料用树脂。
[0005] 然而，这种流挂控制组合物呈现出多种缺点。常规的流挂控制组合物专用于特定 的涂料组合物，该特定的涂料组合物包括形成该流挂控制组合物所用的涂料用树脂，且使 用具有不同涂料用树脂的涂料组合物的设施通常必须使用对每一种不同的涂料组合物专 用的流挂控制组合物。进一步地，这种流挂控制组合物还通常需要由外部供应商专门异地 配制以形成该流挂控制组合物，因此提高了成本和生产低效性。
[0006] 此外，一些流挂控制组合物是通过含胺化合物与含异氰酸酯化合物在各种溶剂存 在下反应制备的。然而，由于粘度的考虑以及高粘度对使用难易程度的影响，该流挂控制组 合物通常是以低于约4wt%脲颗粒的低浓度制备，该低浓度基于该流挂控制组合物的总重 量计。这种流挂控制组合物呈现出较差的稳定性，脲颗粒快速从溶液中分离出来，因此并未 用于常规涂层系统中。
[0007] 因此，需要提供能够用于包含不同涂料用树脂的各种涂料组合物中且呈现出优良 稳定性的流挂控制组合物。此外，需要提供制备该流挂控制组合物的方法。此外，需要提供 形成包括包含该流挂控制组合物的脲晶体的至少一个涂层的涂层系统的方法。进一步地， 从随后的详细描述和后附权利要求中，结合附图和【背景技术】，本发明的其他期望的特点和 特征将变得清楚。
【发明内容】
[0008] 本文提供了流挂控制组合物、制备流挂控制组合物的方法和形成包括包含该流挂 控制组合物的脲晶体的至少一个涂层的涂层系统的方法。在一种实施方案中，流挂控制组 合物包括脲晶体和非聚合有机溶剂。该脲晶体包括多异氰酸酯和一元胺的反应产物。该流 挂控制组合物是稳定的混合物，根据在该混合物形成之后至少10分钟的时期内的目测观 察，其在约21°C的温度具有单一相。
[0009] 在另一实施方案中，制备流挂控制组合物的方法包括将一元胺与非聚合有机溶剂 相结合以形成流挂控制预混物。在选自乳化器设备或分散机的混合设备中对该流挂控制预 混物施加剪切力。在混合设备中对该流挂控制预混物施加剪切力的同时，将多异氰酸酯与 该流挂控制预混物相结合以形成反应性组合物。在该混合设备中对该反应性组合物继续施 加剪切力一段时期，该段时期足以形成具有约1微米至约5微米的D50粒度分布的包含脲 晶体的流挂控制组合物。
[0010] 在另一实施方案中，提供了形成涂层系统的方法，该涂层系统包括至少一个包含 脲晶体的涂层。该方法包括提供包括涂层用树脂的粘合剂组合物。将该粘合剂组合物和流 挂控制组合物混合以形成涂料组合物。该流挂控制组合物包括脲晶体和非聚合有机溶剂。 该脲晶体包括多异氰酸酯和一元胺的反应产物。基于该流挂控制组合物的总重量计，该脲 晶体以至少约8wt %的量存在。基于该涂料组合物中的涂料用树脂的总重量计，该涂料组合 物包括约lwt%至约5wt%的脲晶体。将该涂料组合物施涂到基材上形成具有干厚度的涂 层。基于该流挂控制组合物的总重量计，具有大于该涂层的干厚度的尺寸的脲晶体的含量 小于约3wt%。
【附图说明】
[0011] 下文将结合以下附图描述各种实施方案，其中类似的编号指代类似的要素，且其 中：
[0012] 图1是显示基于流挂控制组合物的总重量计具有3wt%脲晶体的分相的流挂控制 组合物和依照本发明示例实施方案的基于流挂控制组合物的总重量计具有13wt%脲晶体 的单一相流挂控制组合物的照片；
[0013] 图2是显示对于使用不同溶剂的各种流挂控制组合物的粘度与剪切速率对比的 图表；和
[0014] 图3是显示对于由不同流挂控制组合物制备的各种分散体的粘度与剪切速率对 比的图表。
【具体实施方式】
[0015] 以下详细描述仅是示例性的，并不意于限制本发明或本发明的应用和用途。进一 步地，并不意图受到上述【背景技术】和下述详细描述中呈现的任何理论的束缚。
[0016] 本文提供了流挂控制组合物、制备流挂控制组合物的方法和形成包括包含该流挂 控制组合物的脲晶体的至少一个涂层的涂层系统的方法。该流挂控制组合物包括脲晶体和 非聚合有机溶剂，由此使该流挂控制组合物能够应用于包含不同涂料用树脂的各种涂料组 合物中。本文所称的脲晶体包括多异氰酸酯和一元胺的反应产物，且包括以具有晶体结构 而非无定形结构的颗粒形式的立体的聚脲网络。进一步地，基于该流挂控制组合物的总重 量计，该脲晶体以至少约8wt%的量存在。该流挂控制组合物是非牛顿流体，且呈现出非牛 顿性质，在流挂控制组合物的粘度和施加的剪切力之间存在逆相关关系，由此使得甚至当 该脲晶体是在作为替代涂料用树脂的非聚合有机溶剂的存在下形成时，该流挂控制组合物 也能呈现出优良的稳定性。不被任何特定理论所束缚，相信该脲晶体的晶体形态和流挂控 制组合物中脲晶体的较高含量导致了此处所述的流挂控制组合物的所观察到的非牛顿性 质以及优良的稳定性，甚至当使用非聚合有机溶剂代替涂料用树脂时亦如此。同样地，本文 所述的流挂控制组合物可以理想地应用于包含不同涂料用树脂的各种涂料组合物中且避 免了与使用有机溶剂代替涂料用树脂的现有流挂控制组合物相关的较差稳定性。
[0017] 如上所述，本文所述的流挂控制组合物包括脲晶体和非聚合有机溶剂。该脲晶体 包括多异氰酸酯和一元胺的反应产物，该反应物能够实现该晶体结构。在实施方案中，选 择多异氰酸酯和一元胺以制备基本对称的分子，相信所得到的脲的对称性影响了实现晶体 结构的能力。在实施方案中，适合的多异氰酸酯（即包含多于一个封闭型或非封闭型异氰 酸酯基团的含异氰酸酯化合物）选自封闭型或非封闭型的脂肪族、环脂族、