专利名称：新的环氧－胺涂料组合物的制作方法
在现今旨在降低挥发性有机化合物(或VOC)在大气中的释放量的环境管理条例下，很难配出能够满足各种条例限制，而又不会在涂覆后出现某种交联机制的涂料组合物。由于VOC条例要求较多地使用非挥发物，因此，为了达到合适的喷涂粘度(20-30秒，#4福特粘度杯于20℃)，必须使用具有较低分子量和通常较低Tg的树脂。这些变化通常会延长所涂涂料的干燥时间，因为达到“手触干燥”状态所需的交联反应数目明显增加。环氧/胺涂料体系是本领域所熟知的一种可用作底漆的涂料。低VOC环氧/胺体系可通过使用低分子量环氧树脂和任意选用低分子量多胺、聚酮亚胺或聚醛亚胺而得到。在考虑使用低分子量环氧树脂时，会出现健康问题，因此根据实际情况，这可能会妨碍其应用。本发明可有效地较低环氧/胺涂料体系的VOC，而不必使用低分子量环氧化物。
本发明还涉及一种通过提高油漆组合物的固体含量来降低油漆组合物的挥发性有机化合物含量(VOC)，同时不会对油漆的喷涂粘度产生不利影响，而且也不会明显降低所得油漆成品膜的耐久性或性能的方法。
因此，本文所述的发明涉及使用以下基本组分的低VOC环氧基涂料1．环氧官能树脂组分，其中平均环氧化物官能度＞1。
2．脂族胺或脂族保护的(blocked)胺官能组分，其中胺官能度＞1。其中包括多氨基胺、多胺、酮亚胺和醛亚胺。
3．乙酰丙酮酸酯或乙酰乙酸酯官能低聚物，其中分子量＜1000且乙酰丙酮酸酯或乙酰乙酸酯官能度≥1。
4．可任选的常用于组成完整涂料体系的其它组分，如颜料、催化剂、添加剂、增塑剂等。
该体系通常是三包装的，但它可改进成双包装体系。
低分子量聚乙酰丙酮酸酯或聚乙酰乙酸酯组分可通过各种方法来制备，其中，优选的方法是将多元醇，如乙二醇，优选甘油与叔丁基乙酰乙酸酯(对于制备聚乙酰乙酸酯)或叔丁基乙酰丙酮酸酯(对于制备聚乙酰丙酮酸酯)进行酯基转移反应，然后蒸馏掉副产物叔丁醇。
因此，本文所述的发明涉及使用以下基本组分的低VOC环氧基涂料1．环氧官能树脂组分，其中平均环氧化物官能度＞1。
2．脂族胺或脂族保护的胺官能组分，其中胺官能度＞1。其中包括多氨基胺、多胺、酮亚胺和醛亚胺。
3．乙酰丙酮酸酯或乙酰乙酸酯官能低聚物，其中分子量＜1000且乙酰乙酸酯官能度≥1。
4．可选的常用于组成完整涂料体系的其它组分，如颜料、催化剂、添加剂、增塑剂等。
该体系通常是三包装的，但它可改进成双包装体系。
低分子量聚乙酰丙酮酸酯或聚乙酰乙酸酯组分可通过各种方法来制备，其中，优选的方法是将多元醇，如乙二醇，优选甘油与叔丁基乙酰乙酸酯(对于制备聚乙酰乙酸酯)或叔丁基乙酰丙酮酸酯(对于制备聚乙酰丙酮酸酯)进行酯基转移反应，然后蒸馏掉副产物叔丁醇。
据发现，流动和流变调节剂可用于本发明涂料，其中包括，但不限于合成无定形憎水硅土如Degussa Aerosil R972、合成无定形亲水硅土如Degussa Aerosil 200、有机粘土、聚乙烯蜡分散体、聚丙烯蜡分散体、聚酰胺蜡分散体、乙烯-乙酸乙烯酯蜡分散体；试剂如BykAnti-terra202、Byk Anti-terra204、Byk Anti-terra V、Byk W-960、Byk R-405、Byk-P104、Byk P-104s；Troy Chemical Troythix Antisag4、Troy Chemical Troythix Antisettle；Raybo Chemical Raybo 6、Raybo Chemical Raybo 94、和Tego Chemie ZFS460。
还发现颜料润湿剂和分散助剂也是有用的，其中包括，但不限于ICI Solsperse超级分散剂，如Solsperse5000、Solsperse12000、Solsperse22000和Solsperse24000；Troy Chemical Troysol CD1、Troy Chemical Troysol CD2和Troy Chemical Troysol 98C；DanielProducts Dispers Ayd 9100；Raybo Chemical Raybo63；BykAnti-terra U、Byk Anti-terra202、Byk W-960、Bykp104、Disperbyk160、Disperbyk162、Disperbyk163；Nuodex Nuosperse657；NuodexNuosperse700。还发现紫外线吸收剂和稳定剂也可用于这些涂料，其中包括，但不限于Sandoz Chemicals Sanduvor 3206、SanduvorVSU,Sanduvor3050；Ciba Geigy Corp.Tinuvin123、Tinuvin292、Tinuvin328、Tinuvin440、Tinuvin900、Tinuvin1130。
还发现本领域各种常见颜料也可用于这些涂料，其中包括，但不限于二氧化钛、石墨、炭黑、氧化锌、硫化镉、氧化铬、硫化锌、铬酸锌、铬酸锶、铬酸钡、铬酸铅、氰氨化铅、硅铬酸铅、氧化铬、硫化锌、镍钛黄、铬钛黄、氧化铁红、透明氧化铁红、氧化铁黄、透明氧化铁黄、氧化铁黑、萘酚红和萘酚棕、蒽醌、二噁嗪紫、异吲哚啉黄、芳基化物黄和芳基化物橙、群青蓝、酞菁络合物、苋菜红、喹吖啶酮、卤化硫靛颜料、体质颜料，如硅酸镁、硅酸铝、硅酸钙、碳酸钙、熏制硅土、硫酸钡。
该涂料组合物可通过常规的喷涂设备或高体积压力喷涂设备进行涂布，得到高质量罩面漆。其它涂布方式为辊涂、刷涂、洒涂、浇涂、浸渍、静电喷涂、或电泳。金属基质的例子包括，诸如钢、铜、锌、镁及其合金之类的各种物质。非金属基质的例子包括本领域常用的各种刚性或非刚性塑料。可以改变组合物中的各组分以适应基材的温度耐受性。例如，通过调整各组分，可进行环境温度或室温干燥(如，低于100°F)、强制干燥或低温烘烤(如，100-180°F)、或高温烘烤(如，180°F以上)。通过调配，这些涂料可满足涂覆时所用设备的各种要求。
通过常规的颜料分散技术，如砂磨、球磨、立式球磨、双辊研磨等，可加入各种颜料，这样可首先与常用于组合物的树脂或与其它相容聚合物形成研磨基质。然后将研磨基质与以下实施例所示的其它成膜组分进行混合。
本发明所描述的涂料组合物可用于环境温度或室温干燥(如，低于100°F)、强制干燥或低温烘烤(如，100-180°F)、或高温烘烤(如，180°F以上)。本发明的涂料固化过程可通过使用本领域已知的辐射加热设备或红外发射设备来加速。
以下实施例用于说明本发明。除非另有说明，所给出的所有数量都是以重量计的。
实施例1由乙二醇制备乙酰乙酸酯-官能低聚物(EGDAA)将2升3颈烧瓶装配上加热套、搅拌器、热电偶、氮气入口、带温度计的蒸馏头、冷凝器和收集器。将173.9克乙二醇和930.2克乙酰乙酸叔丁基酯加入烧瓶中。在氮气清洗条件下，慢慢加热至140℃。当温度达到约140℃时，开始在约90℃的蒸馏头温度下蒸馏出副产物叔丁醇。将反应温度慢慢升至180℃，这时可去除98％的计算量的叔丁醇副产物。二乙酰乙酸乙二醇酯(EGDAA)的产量为680克。该产物是浅色液体，其Brookfield粘度为18厘泊，分子量为230，且乙酰乙酸酯当量为115.1。
实施例2由甘油制备乙酰乙酸酯-官能低聚物(GTAA)向实施例1所述进行安装的2升3颈烧瓶中，加入138.1克甘油和759.4克乙酰乙酸叔丁基酯。在氮气流下，将烧瓶逐步加热至175℃。当蒸馏头温度为95℃时，开始蒸馏副产物叔丁醇，直至收集到约97％的理论量的叔丁醇。纯度约98％的三乙酰乙酸甘油酯(GTAA)的产量为537克。该产物是浅色流动液体，其粘度为85-90厘泊(Brookfield)，分子量约344，且乙酰乙酸酯当量为114.8。
按照类似步骤，制备出季戊四醇、三羟甲基丙烷、Tone301和其它几种低分子量多元醇的低分子量乙酰乙酰基衍生物。它们是MEK* 019.5 19.5 19.5PA16硬化剂 67.0 0 0 0AEP 04.5 4.8 4.8CE4072醛亚胺 044.8 17.5 23.6*甲乙酮性能粘度(#4粘度杯) 17.5sec 18sec 19.5sec 19.5sec重量(磅/加仑) 11.1 11.1 11.6 11.6VOC(磅/加仑)4.7 3.1 3.48 3.24对比涂料和实验涂料的贮存期分别至少为1小时。所有涂料都是在裸钢板上进行或在这些板上进行喷涂，然后比较不粘尘和指压干时间。对比涂料和实验组合物在30分钟之内不粘尘，在2小时之内指压干。作为底漆，所有体系可用白色底漆腻子在30分钟之内进行再涂，且底漆腻子表现出足够的不下渗性，这样可防止白色底漆腻子有任何减少。
值得注意的是，在保持合适的底漆涂料性能的同时，所有实验底漆涂料的挥发性有机化合物含量(VOC)比对比例要低至少25％。
这些低分子量(＜1000)乙酰乙酸酯或乙酰丙酮酸酯可降低粘度性能，因此可加入作为活性稀释剂或冲淡剂。而分子量较高的乙酰乙酸酯或乙酰丙酮酸酯官能化合物不会产生低粘度，因此不能作为环氧涂料体系的调节剂进行实际应用。
权利要求
1．一种环氧-胺涂料组合物，其特征在于低VOC含量，它包含(a)环氧官能树脂组分，其中平均环氧化物官能度＞1；(b)脂族胺或脂族保护的胺官能组分，其中胺官能度＞1；和(c)乙酰乙酸酯官能低聚物，其中分子量＜1000且乙酰乙酸酯官能度≥1。
2．根据权利要求1的涂料组合物，其特征在于胺组分选自多氨基胺、多胺、酮亚胺和醛亚胺。
3．根据权利要求1的涂料组合物，其特征在于它还含有颜料。
4．根据权利要求1的涂料组合物，其特征在于它还含有催化剂。
5．根据权利要求1的涂料组合物，其特征在于它还含有增塑剂。
6．一种环氧-胺涂料组合物，其特征在于低VOC含量，它包含(a)环氧官能树脂组分，其中平均环氧化物官能度＞1；(b)脂族胺或脂族保护的胺官能组分，其中胺官能度＞1；(c)乙酰乙酸酯或乙酰丙酮酸酯官能低聚物，其中分子量＜1000且乙酰乙酸酯或乙酰丙酮酸酯官能度≥1；和(c)可选的常用于组成完整涂料体系的其它组分。
全文摘要
公开了一种新的环氧－胺涂料组合物，其特征在于低VOC含量，它包含环氧官能树脂组分，其中平均环氧化物官能度> 1；脂族胺或脂族保护的胺官能组分，其中胺官能度> 1；和乙酰丙酮酸酯或乙酰乙酸酯官能低聚物，其中分子量< 1000且乙酰乙酸酯官能度≥1。
文档编号C08G59/00GK1238362SQ9910694
公开日1999年12月15日 申请日期1999年5月28日 优先权日1998年6月5日
发明者A·J·泰伊, J·C·格恩 申请人:巴斯福公司