低温固化粉末涂料和其使用方法

专利名称：低温固化粉末涂料和其使用方法
技术领域：
本发明涉及粉末涂料组合物；更具体地，本发明涉及低温固化热固粉末涂料组合物。该组合物当其固化时能够始终如一地生成具有所需性能的涂层，当未固化时它们是稳定的。
背景技术：
涂料组合物长久以来已经用来为制品表面提供某些所需的物理特性，如颜色、光泽和耐用性。许多涂料组合物依赖于液体载体，它在该组合物涂敷之后挥发。最近几年来，粉末涂料正在日益变得流行；因为这些涂料本身具有低的挥发性有机质含量(VOC)，它们的使用与液体涂料相比能降低涂敷和固化工艺过程中空气散发(airemission)。
粉末涂料典型地通过加热涂敷的基底到提高的温度而被固化。这些温度常常超过125℃，一般地达到约190-205℃。在固化工艺中，粉末颗粒熔化并展开并且粉末涂料的各种成分进行反应。除了在涂敷或固化工艺中不会放出VOC到环境中之外，粉末涂料体系由于它基本上没有废物因而极其有效(即涂敷效率大约为100％)。由于多数粉末涂料具有相对高的(即大于125℃)固化温度，基于实用目的，它们的使用经常限于能够承受这类高温或可长时间被加热到合适温度以便发生固化的基底。
尽管低温固化粉末组合物是受人欢迎的，但是，有两个问题阻碍了它们的广泛生产和使用—它们的机械稳定性和它们的化学稳定性。使用具有玻璃化转变温度(“Tg”)低于60℃树脂的粉末通常遇到包装稳定性问题，尤其是长期处于受热的情形，并会在数天内变得熔化、烧结或成块。相似地，如果它含有在低于约170℃温度进行反应的交联剂，长时间的受热会破坏粉末的化学稳定性；如果使用具有更低固化温度的交联剂，则在贮存过程中甚至在该薄膜还没有形成时固化就可会被引发。在这些粉末配方中发生的过早凝胶化会导致涂料具有缩短的胶凝时间。对于低温固化粉末来说由于凝胶化而损失＞50％它们胶凝时间不是异常的。
当粉末损失机械或化学稳定性时遇到的问题会是严重的。差的机械稳定性会引起明显的处理、涂敷和外观问题。差的化学稳定性会引起较轻的问题。例如，具有差的化学稳定性的(virgin)粉末将会象新制(virgin)粉末一样流化和涂敷，但是，由于它的反应性提前(即进行部分过早凝胶化)，已证实在固化过程中有限流动或没有流动。该结果是具有“橙皮”外观，粗糙质地或凝胶体的外观。
理想地，粉末在提高的温度的贮存中不应损失其处理性质，胶凝时间应该保持与新制材料的相同。为了实现此目的，粉末典型地采用具有Tg大于约60℃的树脂和/或在约170℃或更高温度能够反应的交联剂配制而成。但是，这类粉末不是低温固化的。具更低Tg树脂或更低温度交联剂的低温固化粉末需要在冷冻和空调应用设备下的昂贵贮存以克服本身稳定性的缺乏，或必须使用专门技术进行制备。
因此，在涂料领域需要具有广泛适用的低温固化粉末涂料，当它被固化到最终产品上时还具有可接受水平的耐久性和良好的室温稳定性。
发明概述本发明目的在于粉末涂料组合物，通常含有叔氨基脲化合物、叔氨基脲烷化合物或它们混合物、和成膜聚环氧化物树脂。已经惊奇地发现，聚环氧化物树脂当与本发明叔氨基脲和/或氨基脲烷组合物使用时，可固化形成合适的涂料，而不需要交联剂、促进剂、或其它本领域经常认为固化聚环氧化物树脂所需要的添加剂的帮助。由本发明组合物得到的该固化涂料具有的性能至少与采用相同聚环氧化物和常规固化剂但缺少此处所述叔氨基脲或氨基脲烷所制得的粉末涂料组合物一样好。值得注意地，这种受人欢迎的结果可通过使用较常规产品所用低得多的固化温度实现。因此，本发明组合物是低温固化的。此处所用的“低温固化”表示可在约80-125℃之间温度进行固化的粉末涂料组合物。但是，本发明不局限于此温度范围，它还提供在高达和甚至大于190℃的温度的固化薄膜。
由于是低温固化的，本发明组合物可用在不适用于暴露在大于约125℃温度的基底上。实例包括(但不限于)塑料如热固性和热塑性组合物、木材和由于其尺寸不能被加热到约95℃之上的厚金属。包括多种基底的制造制品也是合适的；例如，含有金属和橡胶元件的马达可以使用本发明低温固化粉末组合物合适地涂敷。
本发明还克服了在其它粉末涂料组合物中已经发现的问题，特别是其它低温固化粉末存在的问题。例如，本发明粉末组合物贮存稳定，而且能够降低(倘若不能消除的话)在其它低温固化粉末组合物中发现的化学和机械稳定性问题。本发明组合物可在室温贮存，而且它们在除去热量之后不会继续催化该聚环氧化物分子的反应。此外，本发明粉末组合物可通过使用本领域已知用于制备粉末涂料组合物的标准方法进行制备；不再需要专门的加工或处理。因此，本发明组合物在低温固化粉末涂料领域提供了显著的改进。
使用本发明粉末组合物涂敷基底的方法和由此涂敷的基底也在本发明的范围之内。多种不同的低温固化催化剂也包括在本发明之中。
发明的详细说明本发明目的在于粉末涂料组合物，它含有(a)具有通式I结构的物质 其中，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 和和n是1-4；和(b)聚环氧化物。很明显，当Z是氧时，表示叔氨基脲烷化合物，当Z是氮时，通式I表示叔氨基脲化合物。很明显，当R5是 时，将存在两个R2、R3和R4。每个R2、每个R3和每个R4与另一个R2、R3或R4可以相同或不同。例如，一个R2可具有一个碳原子，另一个具有两个碳原子，等等。
通式I的物质可为低聚物，其中，R1是一价、二价、三价或四价有机基团；二价基团特别合适。该R1基团可以是脂族如六亚甲基、脂环族如环亚己基、取代脂环族如1，1，3，3-四甲基环亚己基、或芳族如亚苯基。取代的脂环族特别合适，尤其是1，1，3，3-四甲基环亚己基。合适的R2部分实例包括亚乙基、正亚丙基、和异和正亚丁基。在特别合适的组合物中，Z是氮，R1是1，1，3，3-四甲基环亚己基，R2是亚丙基，R3和R4都是甲基，R5是氢，且n为2。
成分(a)物质可通过使有机多异氰酸酯特别是二异氰酸酯与含伯或仲胺基团和叔胺基团的胺反应(对于氨基脲实施方案而言)或与含叔胺的醇或多元醇反应(对于氨基脲烷实施方式而言)而制得。合适的多异氰酸酯包括脂族、脂环族、或芳族多异氰酸酯。二异氰酸酯是特别合适的，虽然更高的多异氰酸酯也可使用。合适的芳族二异氰酸酯实例是4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，3-二(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯和它们的衍生物、和甲苯二异氰酸酯。合适的脂族二异氰酸酯实例是直链脂族二异氰酸酯如1，6-六亚甲基二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯和4，4’-亚甲基-二-(环己基异氰酸酯)。合适的更高多异氰酸酯实例是1，2，4-苯基三异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯。异佛尔酮二异氰酸酯是尤其合适的。
含伯或仲胺基团和叔胺基团的胺实例是二甲基氨基丙胺、二(二甲基氨基)丙胺和2-氨基-5-二乙基氨基戊烷。含叔胺的醇实例是二甲基氨基丙醇。二甲基氨基丙胺是特别合适的。
二胺或氨基醇和多异氰酸酯以约1∶1的当量比进行结合。该二胺被加热到约50℃，该多异氰酸酯在约1-2小时的时间内添加到其中，通常是约2小时。该氨基醇典型地在添加该多异氰酸酯之前应该被加热到约80℃。反应混合物温度一般提高并保持在如130-170℃的提高的温度，直到该多异氰酸酯完全反应。
本发明还涉及一种可固化粉末组合物，含有聚环氧化物、和多异氰酸酯与含伯或仲胺基团和叔胺基团的胺、或与含叔胺的醇或多元醇的反应产物。合适的胺和醇/多元醇、和用于制备这类反应产物的方法如上所述。
在一种实施方式中，成分(a)的材料还包括酸性含氢化合物；例如，成分(a)可包括(i)具有通式I的化合物和(ii)酸性含氢化合物的反应产物。该酸性含氢化合物(ii)可为羧酸、酚类化合物、聚酯、聚氨酯或丙烯酸聚合物。酚类化合物尤其多酚，是特别合适的。合适酸性含氢化合物实例包括苯甲酸、十二烷二酸、壬二酸、衣康酸、癸二酸、和己二酸。合适的酚类包括苯酚自身和多酚如间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、二(4-羟苯基)-2，2-丙烷(双酚A)、二(4-羟苯基)-1，1-异丁烷、二(4-羟苯基)-1，1-乙烷、二(2-羟苯基)-甲烷、4，4-二羟基二苯甲酮、和1，5-二羟基萘。双酚A是尤其合适的。
用于本发明涂料中的该反应产物可通过以约1∶1-1∶2的当量比混合具有通式1物质(i)与该酸性含氢化合物(ii)而制得，例如以约1∶1.87。物质(i)典型地被加热到约140-180℃的温度并添加该酸性含氢化合物(ii)。该反应混合物接着通常保持在该提高的温度，直到它变为澄清，表示该反应混合物已经均化。该反应混合物接着冷却。
在本发明组合物中的成分(a)，无论是否存在该酸性含氢化合物，用作催化剂并典型地具有约23-150℃例如50-100℃的熔点。此熔点范围有助于在施加热量之前避免在该组合物中发生任何固化。这将改善其中使用了成分(a)的可固化组合物的长期稳定性。但是，该催化剂的熔点通常没有这么高，而不会使本发明组合物损失了它们的“低温固化”特性。因此，希望用于本发明组合物中的催化剂具有在约23-150℃之间的熔点；如果该熔点远高于此数值，则组合物可能不会以理想的方式进行固化，如果熔点处于远低于此温度的温度，则该组合物可能就不会这么稳定。
用于本发明的聚环氧化物是那些适合用于粉末涂料的聚环氧化物，例如那些每分子中含有至少两个1，2-环氧化物基团的物质。一般地，环氧当量重量以该聚环氧化物固体计，可在约180-4000内，例如在约500-1000之间。该聚环氧化物可以是饱和或不饱和的，且可为脂族、脂环族、芳族、或杂环的。它们可含有取代基如卤素、羟基、和醚基。
聚环氧化物的合适类别包括环氧醚，可通过使表卤代醇如表氯代醇与多酚在碱存在下进行反应而制得。合适的多酚包括间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、二(4-羟苯基)-2，2-丙烷(双酚A)、二(4-羟苯基)-1，1-异丁烷、二(4-羟苯基)-1，1-乙烷、二(2-羟苯基)-甲烷、4，4-二羟基二苯甲酮、和1，5-二羟基萘。双酚A的二缩水甘油醚是尤其合适的。
其它合适的环氧化物包括多元醇的多缩水甘油醚。这些化合物可自多元醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、和季戊四醇制得。这些化合物也可自聚合多元醇如聚丙二醇制得。
其它合适聚环氧化物实例包括多羧酸的聚缩水甘油基酯。这些化合物可通过使表氯代醇或另外环氧物质与脂族或芳族多羧酸如琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、2，6-萘二酸、富马酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、或偏苯三酸反应形成。含约36个碳原子的二聚不饱和脂肪酸(二聚酸)和聚合的多羧酸，例如羧基封端的丙烯腈-丁二烯橡胶可用于形成这些多羧酸的聚缩水甘油酯。
衍生自烯属不饱和脂环族化合物的聚环氧化物也适合用于本发明之中。这些聚环氧化物是非酚类的且它们可通过脂环烯烃与例如氧、过苯甲酸、酸-醛单过乙酸酯、或过乙酸的环氧化反应制得。这类聚环氧化物包括本领域已知的环氧脂环醚和酯。
其它合适聚环氧化物包括环氧酚醛清漆树脂。这些树脂是通过使表卤代醇、与醛和一元或多元酚的缩合产物进行反应制得。典型实例是表氯代醇与苯酚-甲醛缩合物的反应产物。
本发明的可固化组合物，可含有一种聚环氧化物或聚环氧化物的混合物。
典型地，该聚环氧化物在本发明可固化组合物中存在的量，占该可固化组合物总重量的约20-90％，例如约30-60％。该催化剂或反应产物典型地在本发明可固化组合物中存在的量，为0.5-10重量％，例如3-5重量％。可以预期，固化速率随着催化剂浓度提高而提高，且这些提高是成正比的。但是，令人惊奇的是，当使用更高催化剂水平时，没有观察到化学或机械稳定性的降低；稳定性通常与活性成反比，因为活性提高，稳定性降低。这种在提高的反应性时仍保持稳定性是本发明的又一个优点。
本发明的粉末涂料组合物任选地含有添加剂，如用于流动和润湿的蜡、流动控制剂如聚(2-乙基己基)丙烯酸酯、脱气添加剂如苯偶姻和MicroWax C、用来改善和优化涂料性能的辅助树脂、抗氧剂等。这些任选添加剂(当被使用时)可以多达该涂料组合物总重量的10重量％的量存在，如果使用的话，它们典型地占约1-5重量％。也可以包括在粉末涂料领域中标准使用的任何不同颜料。颜料重量可多达全部涂料重量的80％，通常约为该涂料的35重量％。该组合物还包括大量颗粒如有机或无机颗粒、或它们的混合物，它们对于涂料的耐损伤和/或擦伤有贡献。这类颗粒公开在2001年12月5日提议的序列号10/007149中，可结合到本文，供作参考。为此目的，呈纳米颗粒形式的颜料或固化添加剂也可包括在本发明组合物内。
一个重要和令人惊奇的发现是，本发明组合物将在没有任何附加成分例如经常与聚环氧化物树脂一起使用并被认为是必需的交联剂和/或促进剂的情形下于低温下进行固化。在某些情形中，使用交联剂和促进剂实际上能提高固化聚环氧化物所需要的温度，所以，它们的使用对于低温固化产物来说可能是不受欢迎的。虽然发明人不希望受任何机理的约束，但是据信用于本发明组合物中的反应产物或催化剂能催化聚环氧化物分子与它们自身的反应。这与标准的作用机理相反，其中这类催化剂应该预期用来促进环氧化物与交联剂之间的反应。因此，本发明还涉及一种通过添加任何本文所述催化剂到含聚环氧化物的组合物之中引发聚环氧化物自身固化的方法。
虽然缺乏交联剂，但是本发明涂料组合物的交联密度仍可控制到很大程度。这可通过控制添加到该组合物中催化剂的量而实现。更高量的催化剂通常会更快地胶凝该薄膜并更有效地交联该薄膜。而且，由于清除交联剂和促进剂因而节省费用且能够在更低温度进行固化。重要地，本发明不含交联剂和不含促进剂的组合物在固化时导致了具有至少等于常规粉末涂料(其中，使用聚环氧化物和常规交联剂)性能的涂料组合物。这涉及保持外观的能力，可由与固化涂料的多种性质来表示，如耐溶剂性、铅笔硬度和耐冲击和耐腐蚀性。
本发明组合物可通过本领域已知的标准方法制得。例如，各种成分首先彻底混合以保证各组分的空间均匀。该组合物接着在挤出机中密切地熔融捏合。在挤出中典型的区域温度范围在40-125℃，例如45-100℃。流出的挤出物快速冷却以终止聚合。得到的小片接着被微粉化为平均颗粒尺寸为0.1-200微米的粉末，例如1-100微米。粉碎方法是公知的。粉碎可例如通过气流分级细粉磨、冲击研磨机、球磨机、或其它导致破碎的机械而实现。能够改善粉末物质流化和/或改善冲击熔融性的后添加剂也可在微粉化之前或之后结合到最终产物之中。正如所述的，标准粉末涂料制备方法的用途是本发明的另一个优点。
因此，本发明还涉及在80-125℃之间温度进行固化的粉末涂料组合物，它含有树脂和固化剂，而且，其中基本全部固化剂都与该树脂一起挤出。“基本全部”表示完全固化该树脂所需要的固化剂量。本发明还涉及象许多商购可得的低温产品那样的不会在低于约70℃温度(例如室温)进行固化的组合物。
典型地，本发明粉末涂料将具有范围在15-200微米如约25-50微米之间的平均颗粒尺寸。
本发明的粉末涂料组合物可以以任何数目的方法涂敷到基底之上，大多数通常是通过静电喷涂进行的。该粉末涂料可以以单次或多个步骤进行涂敷，以提供在固化后厚度约1-10mil(25-250微米)的薄膜，通常约2-4mil(50-100微米)。其它用于涂料涂敷的标准方法也可采用。
在涂敷之后，本发明组合物可通过加热到约80-190℃优选约80-125℃之间的温度、持续约3-30分钟例如15-20分钟的时间而得到固化。加热可通过任何本领域已知方法进行，典型地是通过将该涂敷基底放入烘箱中进行的。IR照射也可用来加热固化该涂敷基底。
因此，本发明还涉及一种涂敷基底的方法，包括涂敷一或多种本文所述涂料组合物到基底上并在约80-190℃如80-125℃或105-120℃之间的温度固化该涂料。在该方法中，该聚环氧化物将自身固化、或通过均聚与自身进行反应；这种反应被存在的叔氨基脲或叔氨基脲烷组合物所催化。因此，本发明还涉及一种固化涂料层，包括聚环氧化物和一种或多种本文所述催化剂，在其中，该聚环氧化物进行自身固化。
大量基底适合用于本发明所述方法的涂敷，包括塑料如热固塑料或热塑塑料、纸板、纸、木材、金属、碎料板和中密度纤维板或它们的混合物。按照本发明方法涂敷的基底也包括在本发明范围之内。
本发明还涉及一种催化剂组合物，它是下述成分的反应产物
(i)具有通式II结构的物质和(ii)酸性含氢化合物 对于通式II来说，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 和n是1-4，但是当Z是氮时，R2是具有1-4个碳原子的亚烷基且R3和R4都是具有1-4个碳原子的烷基。R5不是氢。
本发明还涉及另一种催化剂组合物，包括如前所述通式I化合物，在该组合物中不含有酸性含氢化合物。惊奇地发现，具有通式I的化合物即使在没有酸性含氢化合物存在下也能起低温固化催化剂的作用。
除非另外有特别规定，本文所用的所有数字如表示数值、范围、数量或百分数的数字，都可理解为之前有词语“约”，即使该词语没有明确表述。而且，本文所引用的所有数字范围都应当包括包含在其中的所有子范围。本文所用术语“聚合物”表示低聚物和均聚物和共聚物；前缀“聚”表示二个或多个。
实施例下述实施例是用来示例性说明本发明，但是无论如何不能理解为是对本发明的限制。
实施例1使用下述组分来制备通式I的催化剂，在其中使用了酸性含氢化合物。
组分 重量，g当量 重量％二甲基氨基丙胺204.4 1.00023.95％异佛尔酮二异氰酸酯222.2 1.00026.05％(“IPDI”)1双酚A(“BPA”)2426.6 3.74 50.00％1可自Hüls America，Inc.获得24，4-异亚丙基二酚，可自Dow Chemical Co.获得将二甲基氨基丙胺加料到一个合适反应器中并加热到50℃。通过加料漏斗在2小时时间内加入该IPDI。在添加过程中允许反应混合物温度提高到90℃。在添加完成之后，加热该反应混合物到130℃，并保持在该温度直到红外分析表明异氰酸酯已经消耗尽。接着提高该反应混合物到160℃，添加该双酚A。保持该反应混合物在160℃，直到该溶液变为澄清，表明该双酚A已经完成熔化。倾倒出热反应混合物、冷却并固化。最终固体产物具有的固含量约98％和数均分子量为336(使用聚苯乙烯为标准，通过凝胶渗透色谱测得)。
实施例2使用下述组分来制备通式I的催化剂，在其中没有使用酸性含氢化合物。
组分 重量，g当量 重量％二甲基氨基丙胺204.4 1.00047.9％
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)222.21.00052.1％将二甲基氨基丙胺加料到一个合适反应器中并加热到50℃。通过加料漏斗在2小时时间内加入该IPDI。在添加过程中允许反应混合物温度提高到90℃。在添加完成之后，加热该反应混合物到130℃，并保持在该温度直到红外分析表明异氰酸酯已经消耗尽。倾倒出热反应混合物、冷却并固化。最终固体产物具有的固含量约98％和数均分子量为336(使用聚苯乙烯为标准，通过凝胶渗透色谱测得)。
实施例3使用如表1所示成分和数量，制备样品1-4，包括实施例1和2制得的产物。涂料是通过在以3500rpm转速旋转的三叶混合器中预混合这些成分而制得的。该预混合物接着在80℃运转的19mm双螺杆挤出机中被挤出。挤出物被快速冷却并压制成小片。使用Hosokawa气流分级细粉磨(ACM)将小片微粉化为平均颗粒尺寸为35微米。
表1
3EPON 1001是BPA环氧化物，标准混杂型，EW＝550，自ResolutionPerformance Products。
4EPON 2002是BPA环氧化物，标准混杂型，EW＝750，自ResolutionPerformance Products。
5DER 642是NOVALAC树脂，自Dow Chemical。
6PD 9060是GMA丙烯酸树脂，自Anderson Development。
7作为脱气剂添加。
8一种丙烯酸共聚物流动添加剂、防缩孔剂，自Solutia，Inc。
9氧化硅颗粒，平均颗粒尺寸为2微米，最大颗粒尺寸为10微米，自CED Process Minerals，Inc。
将涂料喷涂到Bonderite 1000钢板上，并在115.6℃固化25分钟。在固化之后，该钢板经过多种本行业标准试验以测试涂料。测试和结果如表2所示。
表2
10粉末涂料协会(“PCI”)#8推荐方法。(“没有擦伤”表示涂料全部固化)。
11ASTM D2794(范围＜20-160 in*lbs；160 in*lbs＝完全柔性)。
12ASTM D4587结果以在400小时的QUV暴露后开始读取的20°光泽读数表示。在20°光泽没有变化＝没有影响。
13PCI目测标准(范围为1-10，10为最平滑的)。
14PCI#6推荐方法，以分钟:秒表示的胶凝时间。
15ASTM B117(＜1mm＝没有盐雾影响)。
16ASTM D1735(＜1mm蔓延＝没有湿度影响)。
17PCI#1推荐方法，在32℃；以分钟:秒表示的稳定性。
表2中结果证实，按照本发明，各种聚环氧化物树脂可在低温进行固化。丙烯酸样品(样品1)在耐冲击和QUV测试方面表现得与预期一样，即在前者表现得很差，但在后者表现得很好。双酚A环氧化物(样品3和4)非常好地对本发明起作用，能够提供最高水平的耐冲击性、耐湿度和盐雾性和耐化学性，但是，QUV结果则是很低的，正如对这类树脂所预期的。本领域技术人员能够根据该固化涂料所需质量，选择合适树脂，使用本发明催化剂在低温实现固化。
实施例4如上所述制得的样品3，使用如下所述标准技术测试其稳定性。样品3稳定性还与样品5(它是按与样品3相同方法制得的，不同之处在于使用3克2-甲基咪唑作为催化剂取代按实施例1制得的催化剂)的稳定性进行比较。也与采用酸性聚酯固化的标准聚环氧化物树脂比较进行(PCF 80147，可自PPG Industries，Inc.商购得到)。按实施例2所述方式涂敷这些涂料。但是，该商购得到产品是在较高温度(162.8℃)进行固化，而样品3和样品5是在115.6℃。
表3
化学稳定性和机械稳定性试验是相同的，它们是通过放置新制的、自由流动粉末到一个密封罐中并将该罐放入到加热的水浴中(PCI#1推荐方法，如表2所述)。在一周之后，使用目测分级法评价其机械稳定性。自由流动粉末是优异的；标准地用于本行业的等级如下优异＞良好＞成块的＞多块的＞熔化的＞烧结的。全部样品都具有优异机械稳定性。
在目测分级机械稳定性后，按照PCI#6推荐方法读取老化粉末的胶凝时间，以评价该粉末涂料的化学稳定性。较慢胶凝时间体现为分子量的提前(advancement)。粉末涂料在此贮存期间不应该有分子量提前。如表3所示，仅有样品5(2-甲基咪唑催化剂)表现出提前；该商购产品和本发明产物都没有随着时间而提前。
溶剂固化(100MEK往复摩擦-PCI#8推荐方法)用来表示薄膜固化的标识。当一种薄膜具有优异耐溶剂性时，就是一个完全固化已经发生的良好标识。本发明样品3就象其它测试样品一样进行了完全固化。
因此，本发明的低温固化组合物表现出等于使用常规交联剂的商购可得高温固化产品，并且较使用本发明范围之外的低温固化剂的样品表现更好。
尽管本发明特定实施方式是为说明目的而进行描述的，但是，对本领域技术人员来说是很显然的，可以对本发明的细节作多种改变，而不会背离如随后权利要求书所定义的本发明范围。
权利要求
1.一种可固化粉末组合物，它含有(a)具有下述结构的物质 其中，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 且当R5是 时，每个R2、每个R3和每个R4相同或不同；和n是1-4；和(b)聚环氧化物；其中，所述粉末组合物是在没有任何添加成分存在下进行固化。
2.权利要求1所述粉末组合物，其中，所述组合物在80-125℃之间温度进行固化。
3.权利要求2所述粉末组合物，其中，所述组合物在105-120℃之间温度进行固化。
4.权利要求1所述粉末组合物，其中，所述组合物在大于125℃温度进行固化。
5.权利要求1所述粉末组合物，其中，Z是氮，且R5是氢。
6.权利要求5所述组合物，其中，R1是1，1，3，3-四甲基环亚己基。
7.权利要求5所述组合物，其中，R2是正亚丙基。
8.权利要求5所述组合物，其中，R3和R4是甲基。
9.权利要求1所述组合物，其中，成分(a)还包括酸性含氢化合物。
10.权利要求9所述组合物，其中，所述酸性含氢化合物是酚类化合物。
11.权利要求10所述组合物，其中，所述酚类化合物是多酚。
12.权利要求11所述组合物，其中，所述多酚是二(4-羟苯基)-2，2-丙烷。
13.权利要求1所述组合物，其中，以所述组合物总重量的重量百分数计，(a)存在量是在约0.5-10重量％，(b)存在量是在约20-90重量％。
14.权利要求12所述组合物，其中，以所述组合物总重量的重量百分数计，(a)存在量是在约3-5重量％，(b)存在量是在约30-60重量％。
15.一种用于涂敷基底的方法，包括(a)涂敷权利要求1所述粉末组合物到所述基底上；和(b)固化所述组合物。
16.权利要求15所述方法，其中，所述组合物在80-125℃之间温度进行固化。
17.权利要求15所述方法涂敷的基底。
18.权利要求17所述基底，其中，所述基底由热塑聚合物、热固聚合物、纸板、纸、木材、碎木板、中密度纤维板和/或金属构成。
19.一种在80-125℃之间温度进行固化的粉末涂料组合物，包括树脂和其固化剂，其中，基本全部的所述固化剂与所述树脂一起被挤出。
20.权利要求19所述粉末涂料组合物，其中，所述组合物在低于70℃温度时不固化。
21.一种催化剂组合物，它含有下述物质的反应产物(i)具有下述结构的物质 其中，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 且当R5是 时，每个R2、每个R3和每个R4相同或不同，和n是1-4，但是当Z是氮时，R2是具有1-4个碳原子的亚烷基，R3和R4都是具有1-4个碳原子的烷基；R5不是氢；和(ii)酸性含氢化合物。
22.含有权利要求21所述催化剂的粉末组合物。
23.一种催化剂组合物，它含有具有下述结构的物质 其中，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 且当R5是 时，每个R2、每个R3和每个R4相同或不同；和n是1-4；其中，所述组合物不包括酸性含氢化合物。
24.含有权利要求23所述催化剂的粉末组合物，其中，所述粉末组合物不包括酸性含氢化合物。
25.一种固化涂料层，它含有(a)具有下述结构的物质 其中，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 且当R5是 时，每个R2、每个R3和每个R4相同或不同；和n是1-4；和(b)聚环氧化物；其中，所述聚环氧化物在固化过程中与其自身进行反应。
26.一种用于引发聚环氧化物树脂自身固化的方法，包括添加具有下述结构的催化剂到含所述树脂的组合物之中 其中，R1是具有6-25个碳原子的有机基团，R2是具有1-20个碳原子的有机基团，R3和R4独立地是具有1-8个碳原子的烷基或苯基；Z是氧或氮，且当Z是氧时，R5不存在，当Z是氮时，R5是氢或 且当R5是 时，每个R2、每个R3和每个R4相同或不同；和n是1-4。
27.权利要求26所述方法，其中，所述催化剂还含有酸性含氢化合物。
28.权利要求1所述组合物，其中，R2是亚烷基。
29.权利要求1所述组合物，其中，R3和R4是烷基。
30.一种可固化粉末组合物，它含有(a)聚环氧化物；和(b)多异氰酸酯和含伯或仲胺基团和叔胺的胺或含叔胺的醇或多元醇的反应产物。
31.权利要求30所述组合物，其中，所述反应产物是由多异氰酸酯和含伯或仲胺基团和叔胺的胺形成的。
32.权利要求31所述组合物，其中，所述多异氰酸酯是二异氰酸酯。
33.权利要求30所述组合物，其中，(b)与酸性含氢化合物进行混合。
全文摘要
公开了低温固化粉末涂料组合物。该组合物含有聚环氧化物和具有通式(I)结构的物质其中，R
文档编号C08G18/28GK1662575SQ03814555
公开日2005年8月31日 申请日期2003年5月6日 优先权日2002年5月31日
发明者A·M·查瑟尔, S·P·杜菲, R·R·安布罗斯 申请人:Ppg工业俄亥俄公司