包含与载体相连的催化剂的可固化成膜组合物以及涂覆基材的方法
【专利摘要】公开了包含成膜树脂和与载体相连的催化剂的涂料组合物，其中在施加剪切力之后至少一些的催化剂可从载体中释放。还公开了涂覆一种或多种至少部分用这类涂料涂覆的基材的方法。
【专利说明】包含与载体相连的催化剂的可固化成膜组合物以及涂覆基材 的方法 发明领域
[0001 ]本发明涉及包含成膜树脂和与载体相连的催化剂的涂料组合物，以及涂覆基材和 经涂覆的基材的方法。
[0002] 背景信息
[0003] 涂料已经在不同的工业中用于广范围的金属和非金属基材。某些涂料，特别是在 修补漆(refinish)工业中，必须作为两种或者更多种组分来提供，所述组分分开保持，直到 即将施用之前，因为所述组分在接触后会开始反应。在需要环境或者适度固化温度的情况 下，将涂料作为两种或更多种分开的组分来供应的实践是常规的。例子包括多异氰酸酯和 多元醇，多环氧化物和多胺，以及多酸酐和多元醇。在汽车修补漆工业中，例如多元醇和催 化剂典型地是作为一种涂料组分来提供的，和多异氰酸酯是作为其他涂料组分来提供的。 这些组分然后称重，混合，喷涂到汽车上和允许固化以形成聚氨酯涂层。
[0004] 当施涂涂料时，双组分方案具有几个挑战。一个是需要精确称重每种组分，以使得 反应性基团例如异氰酸酯基和羟基处于可接受的比率。另一种是需要以及时方式操作 (work)，以使得该混合的组分保持用于喷涂的足够低的粘度。涂料准备好施涂且仍然具有 足够低的粘度以被施涂的时间跨度通常被称作"适用期"。
[0005] 典型地，适用期必须与所施涂的涂料的固化速度相平衡。例如，在使用催化剂的多 组分涂料体系中，适用期和固化速度主要是通过催化剂的存在量来控制的。因此，如果需要 快速的固化速度，则可以使用更多的催化剂，但是其也将导致更短的适用期。相反，如果需 要较长的适用期，则可以使用较少的催化剂，但是固化速度也将减慢。
[0006] 还重要的是所施涂的涂料组合物快速干燥和硬化，以使得玷污性(dirt pickup) 最小化，并且有价值的车间空间不被经涂覆的基材例如汽车在它干燥时占据。当涂料施涂 到基材上时和当涂层已经充分干燥或者固化(落到经涂覆的基材上的灰尘不会粘附到经涂 覆的基材上)时之间的时长被称作"无尘时间"，并且是固化速度的指示。一种加快组合物的 干燥和固化的方式是加入另外的催化剂，但是这缩短了可用于喷涂的时间，因为较高的催 化剂水平还导致了组合物粘度更快的增加。
[0007] 因此，令人期望的是具有一种在环境温度使用的涂料体系，在该涂料体系中可以 更好地控制适用期和固化速度。
[0008] 发明概述
[0009] 各种实施方式中，本发明涉及包含成膜树脂和与载体相连的催化剂的涂料组合 物，其中至少一些的催化剂，在施加剪切力之后，可从载体中释放。
[0010] 在各种实施方式中，本发明进一步涂覆基材的方法。在实施方式中，该方法包括将 涂料组合物施涂至基材的至少一部分上，其中该施涂将剪切力给予载体从而将催化剂从载 体中释放。在其他实施方式中，该方法包括将剪切力施加至涂料组合物和随后将涂料组合 物施涂至基材的至少一部分上。
[0011] 本发明还涉及至少部分用涂料组合物涂覆的基材。
【具体实施方式】
[0012] 在实施方式中，本发明涉及包含成膜树脂和与载体相连的催化剂的涂料组合物， 其中在将剪切力施加至载体之后，至少一些的催化剂可从载体中释放。
[0013] 作为此处使用的，术语"成膜树脂"表示任何这样的多种树脂，其经设计以在适当 的条件下例如氧化，热或者合适的共反应物，催化剂或者交联剂存在下进行化学反应。该树 脂可以具有这样的官能团，其是与自身或者另一反应性组分例如交联剂，或者二者有反应 性的。该成膜树脂可以是水基或者溶剂基液体组合物。
[0014] 适用于本发明的成膜树脂的非限定性例子包括（甲基)丙烯酸类聚合物，聚酯聚合 物，聚氨酯聚合物，聚酰胺聚合物，聚醚聚合物，聚硅氧烷聚合物，聚环氧聚合物，环氧树脂， 乙烯基类树脂，其共聚物及其混合物。通常，这些聚合物可以是通过本领域技术人员已知的 任何方法制造的这些类型的任何聚合物。这样的聚合物可以是溶剂性的，水性的或者水可 分散的，可乳化的，或者有限水溶解度的。该成膜树脂上的官能团可以选自任何的多种反应 性官能团，包括例如羧酸基团，胺基，环氧基团，羟基，硫醇（thiol)基团，氨基甲酸酯基团， 酰胺基团，脲基，异氰酸酯基团（包括封端的异氰酸酯基团），硫醇(mercaptan)基团及其组 合。成膜聚合物或者树脂的适当的混合物也可以用于制备本发明的涂料组合物。例如该涂 料组合物可以包含本领域已知的任何多种的可固化组合物。
[0015] 该树脂可包含交联剂。交联剂或者交联树脂或者试剂可以是本领域已知的任何合 适的交联剂或者交联树脂，并且将选择为是与成膜树脂上的一个或多个官能团有反应性 的。合适的交联剂的非限定性的例子包括酚醛树脂，氨基树脂，氨基甲酸酯树脂，氨基塑料， 多异氰酸酯(包括封端的异氰酸酯），多环氧化物，羟烷基酰胺，多元酸，酸酐，有机金属酸 官能材料，多胺，聚酰胺和前述任意的混合物。在某些实施方式中，该交联剂是基于六亚甲 基二异氰酸酯的多异氰酸酯。这样的交联剂是作为Desmodur N 3400或者3600市售自Bayer Materialscience 的。
[0016] 如上所提到的，本发明的涂料组合物包括催化剂。作为此处使用的，术语"催化剂" 指的是增加固化反应的速率的物质。该催化剂可以包括金属催化剂，胺催化剂，酸催化剂， 离子液体催化剂或者其组合，以及本领域已知的其他催化剂。适用于本发明的催化剂的非 限定性例子包括由以下形成的那些：锡，钴，钙，铯，锌，锆，铋和铝以及羧酸的金属盐，二有 机金属氧化物，单-和二有机金属羧酸盐等。在实施方式中，该金属催化剂包括环烷酸钙 (calcium naphthanate)，环烧酸铯，环烧酸钴，二月桂酸二丁基锡，二乙酸二丁基锡，二辛 酸二丁基锡和环烷酸二丁基锡。合适的胺催化剂包括例如叔胺催化剂，包括但不限于三乙 胺，1，4-二氮杂双环[2.2.2 ]辛烷，1，8-二氮杂双环[5.4.0 ] ^碳_7_烯和N-乙基吗啉。
[0017] 该催化剂是与载体相连的。作为此处使用的，提及载体的术语"与……相连"指的 是任何催化剂涂覆到其上的物质，或任何这样的物质，在其中全部或者部分的催化剂是包 含的，被包封的，氢键合的，或者以其他方式非共价键连接的。在实施方式中，该载体包括微 胶囊壳或者包封剂，其在它的核(core)中含有催化剂。作为此处使用的，术语"微胶囊壳"和 "包封剂"表示任何形状和纹理的小结构，其含有包纳在该结构中的核或者内部空间。在实 施方式中，该催化剂可以部分地包封在该结构中，以使得该结构没有完全将催化剂包纳在 核内。在其他实施方式中，该载体包括固体基质类型胶囊，其中催化剂完全或部分地包含在 其中。
[0018] 载体包含材料会保护或分离催化剂，从而使该催化剂不引发与成膜树脂的固化反 应，并且在暴露于或施加剪切力后会释放一些或全部的催化剂。催化剂被有效保护的程度 可以基于相连的载体材料的选择来调整。与催化剂相连的载体的粒度也可被调整以改变在 给定剪切力下的释放程度。例如，在实施方式中，在相同剪切力下较大的粒度比较小的颗粒 可更容易地释放催化剂。该载体也经选择以与成膜树脂相容。作为此处使用的，术语"相容 性"表示当与成膜树脂组合时，载体分散在其中并保持稳定;它是不可溶于树脂或者是与其 没有反应性。另外地，该载体不是由成膜树脂或其组分形成的，而是包含不是用于成膜树脂 的那些的材料。在本发明的实施方式中，该载体包含交联聚合物和/或共聚物，和/或具有亲 水和疏水性质共聚物。在某些实施方式中，该载体可由明胶，聚甲醛脲甲醛，三聚氰胺甲醛， 或聚氨酯制成。在其他实施方式中，载体包含二氧化硅，例如将二氧化硅用作包封剂。在某 些实施方式中，该载体是由明胶或聚甲醛脲(PMU)甲醛壳制成的包封剂，和包含由二月桂酸 二丁基锡(DBTDL)催化剂组成的核材料。这样的包封剂市售自Lipo Technologies，Inc。在 实施方式中，该载体不是由芳族多异氰酸酯形成的。
[0019] 在实施方式中，该催化剂占催化剂和载体的总固体含量的1-99重量％，或在其他 例子中，该催化剂占40-90重量％。
[0020] 在本发明的实施方式中，涂料组合物包含多余一种类型的催化剂。该催化剂可与 相同类型的载体或多种不同类型的载体相连。
[0021] 如果期望，则该涂料组合物可以包含配制涂料领域所知的其他任选的材料，例如 增塑剂，抗氧化剂，受阻胺光稳定剂，UV光吸收剂和稳定剂，表面活性剂，流动控制剂，触变 剂(例如膨润土），颜料，填料，有机助溶剂，反应性稀释剂，催化剂(包括膦酸），阻滞剂，掩蔽 剂，研磨载体，着色剂，耐磨颗粒和其他常规助剂。
[0022] 作为此处使用的，术语"着色剂"表示任何这样的物质，其赋予了组合物以颜色和/ 或其他不透明性和/或其他视觉效果。着色剂可以以任何形式加入涂料中，例如离散颗粒， 分散体，溶液和/或薄片。单种着色剂或者两种或者更多种着色剂的混合物可以用于本发明 的涂料中。"填料"，在另一方面，不必须将任何色彩和/或不透明性和/或视觉效果赋予组合 物。
[0023]示例性的着色剂包括颜料，染料和调色剂，例如用于油漆工业和/或列于Dry Color Manufacturers Association(DCMA)中的那些，以及特效组合物。着色剂可以包括例 如细微分散的固体粉末，其是不溶的，但是在使用条件下可润湿。着色剂可以是有机或者无 机的，并且可以是聚集的或者非聚集的。着色剂可以通过研磨或简单混合而并入涂料中。着 色剂可以通过使用研磨载体例如丙烯酸类研磨载体而并入涂料中，其的使用是本领域技术 人员熟知的。
[0024]示例性的颜料和/或颜料组合物包括但不限于咔唑二噁嗪粗颜料，偶氮，单偶氮， 双偶氮，萘酸AS，盐类型（色淀），苯并咪唑酮，缩合物(condensation )，金属络合物，异Π 引噪 啉酮，异11引噪啉和多环酞菁，喹吖啶酮，花，紫环酮(perinone)，二酮P比略并P比略，硫靛，蒽 醌，阴丹酮，蒽嘧啶，黄烷士酮，皮蒽酮，蒽嵌蒽醌，二噁嗪，三芳基碳鑰，喹酞酮 (quinophthalone)颜料，二酮吡略并吡略红（"DPPB0红"），二氧化钛，炭黑，碳纤维，石墨，其 他导电颜料和/或填料及其混合物。术语"颜料"和"着色填料"可以互换使用。
[0025] 示例性的染料包括但不限于是溶剂基和/或水基的那些，例如酸性染料，偶氮型染 料，碱性染料，直接染料，分散染料，反应性染料，溶剂染料，硫化染料，媒染料，例如钒酸铋， 蒽醌，花错，喹吖啶酮，噻挫，噻嗪，偶氮，靛蓝，硝基染料(nitro)，亚硝基染料(nitroso)，P,惡 嗪，酞菁，喹啉，芪和三芳基甲烷。
[0026] 示例性的调色剂包括但不限于分散在水基或者水混溶载体中的颜料，例如市售自 Degussa，Inc ·的AQUA-CHEM896，市售自Eastman Chemical，Inc ·的Accurate Dispersions 分公司的CHARISMA COLORANTS和MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS。
[0027] 如上所述，该着色剂可以处于分散体的形式，包括但不限于纳米颗粒分散体。纳米 颗粒分散体可以包括一种或多种高度分散的纳米颗粒着色剂和/或着色剂颗粒，其产生了 期望的可见颜色和/或不透明度和/或视觉效果。纳米颗粒分散体可以包括着色剂例如粒度 小于150nm，例如小于70nm，或者小于30nm的颜料或染料。纳米颗粒可以通过用粒度小于 0.5mm的研磨介质研磨储备的有机或者无机颜料来生产。示例性的纳米颗粒分散体以及它 们的制造方法在美国专利号6875800B2中给出，其在此通过引用并入。纳米颗粒分散体也可 以通过结晶，沉淀，气相冷凝和化学摩擦(即，部分溶解)来生产。
[0028] 为了使得涂料中纳米颗粒的再聚集最小化，可以使用树脂包覆的纳米颗粒分散 体。作为此处使用的，"树脂包覆的纳米颗粒分散体"指的是其中分散着离散的"复合微粒" 的连续相，该复合微粒包含纳米颗粒和该纳米颗粒上的树脂涂层。示例性的树脂包覆的纳 米颗粒分散体和它们的制造方法描述在例如美国专利号7,605,194第3栏，第56行至第16 栏，第25栏，其引述部分在此通过引用并入。
[0029] 可以使用的示例性的特效组合物包括这样的颜料和/或组合物，其产生了一种或 多种的外观效应例如反射，珠光，金属光泽，磷光，荧光，光致变色，光敏性，热致变色，随角 异色(goniochromism)和/或变色。另外的特效组合物可以提供其他可感知的性能，例如不 透明性或纹理。在一非限定性的实施方式，特效组合物可以产生颜色偏移，以使得当在不同 角度观察涂层时，该涂层的颜色发生变化。示例性的颜色效应组合物在美国专利号6894086 中给出，在此通过引用并入。另外的颜色效果组合物可以包括透明的包覆的云母和/或合成 云母，包覆的二氧化硅，包覆的氧化铝，透明的液晶颜料，液晶涂层，和/或任何这样的组合 物，其中干涉是由材料内折射率差异(refractive index differential)产生的，而不是因 为材料表面和空气之间的折射率差异产生的。
[0030] 在某些非限定性实施方式，光敏组合物和/或光致变色组合物(其当暴露于一种或 多种光源时可逆地改变了其颜色)可以用于本发明的涂料中。光致变色和/或光敏组合物可 以通过暴露于特定波长的辐射而活化。当该组合物变成激发态时，分子结构改变，并且该改 变的结构表现出不同于组合物初始颜色的新颜色。当移除辐射暴露时，光致变色和/或光敏 组合物可以返回到休眠态，其中返回到组合物的初始颜色。在一种非限定性实施方式中，该 光致变色和/或光敏组合物可以在非激发态时是无色的，并且在激发态时表现出颜色。完全 的颜色变化会在几毫秒到几分钟，例如20秒-60秒内发生。示例性的光致变色和/或光敏组 合物包括光致变色染料。
[0031] 在一种非限定性实施方式，该光敏组合物和/或光致变色组合物可以与可聚合组 分的聚合物和/或聚合物型材料相连和/或至少部分地键合(例如通过共价键合)到其上。与 一些涂层(在其中光敏组合物会从涂层中迀出和结晶到基材中）相反，根据本发明的一种非 限定性实施方式，与聚合物和/或可聚合组分相连和/或至少部分地键合到其上的光敏组合 物和/或光致变色组合物具有从涂层中最小的迀出。示例性的光敏组合物和/或光致变色组 合物和用于制造它们的方法在美国专利号8，153,344B2中给出，并且在此通过引用并入。
[0032] 通常，着色剂可以以足以赋予期望的视觉和/或颜色效果的任何量存在。该着色剂 可以占本发明组合物的1-65重量％，例如3-40重量％或者5-35重量％，并且重量百分比基 于该组合物的总重量。
[0033] "耐磨颗粒"是这样的颗粒，其当用于涂层中时，与缺少该颗粒的相同的涂层相比， 将赋予涂层一些耐磨水平。合适的耐磨颗粒包括有机和/或无机颗粒。合适的有机颗粒的颗 粒包括但不限于金刚石颗粒，例如金刚砂颗粒，和由碳化物材料形成的颗粒;碳化物颗粒的 例子包括但不限于碳化钛，碳化硅和碳化硼。合适的无机颗粒的例子包括但不限于二氧化 硅;氧化铝;氧化铝硅酸盐;二氧化硅氧化铝;碱性铝硅酸盐;硼硅酸盐玻璃;氮化物(包括氮 化硼和氮化硅）；氧化物(包括二氧化钛和氧化锌）；石英;霞石正长岩;锆石例如处于氧化锆 的形式;斜锆石(buddeluyite);和异性石。可以使用任何尺寸的颗粒，也可以使用不同的颗 粒和/或不同尺寸的颗粒的混合物。例如该颗粒可以是微粒，其平均粒度是0.1-50,0.1-20， 1-12,1-10或者3-6微米或者处于任何这些范围内的任意组合。该颗粒可以是纳米颗粒，平 均粒度小于〇 . 1微米，例如〇. 8-500，10-100或者100-500纳米，或者处于这些范围内的任意 组合。
[0034] 包含成膜树脂和与载体相连的催化剂的涂料的独特本质会使得它们能够在使用 前作为单组分组合物来提供和储存，因为一些或者全部的催化剂可以与反应隔离，直到期 望时(在施加剪切力后）。单组分组合物将被理解为指的是这样的组合物，其中全部涂料组 分在制造后，储存过程中等保持在同一容器内。典型的单组分涂料可以施涂到基材上和通 过任何常规手段固化，例如通过加热，强制通风(forced air)，福射固化等。对于一些涂料 例如环境固化涂料，将它们作为单组分来储存是不实际的，而是它们必须作为多组分涂料 来储存，以防止个组分在使用前固化。术语"多组分涂料"表示这样的涂料，其中不同的组分 分开保持，直到即将施用之前。本发明的涂料还可以是多组分涂料，例如【背景技术】部分所述 的双组分涂料。
[0035] 本发明进一步涉及用会展现出期望的可加工型(workability)和/或性能的涂料 组合物涂覆基材的方法。该方法包括将此处所述的组合物施涂于基材的至少一部分上。该 组合物可以液体形式施涂。该组合物可以通过本领域任何会将剪切力赋予载体的标准手段 以超过足以将一些或全部的催化剂从载体中释放的载体材料的剪切强度的量来施涂，例如 喷涂或静电喷涂。例如，剪切可以通过雾化器，喷枪，气溶胶，或旋杯施涂器（bell applicator)等或其他赋予剪切的施涂方法来赋予。可选择地，剪切力可施加至涂料组合物 和随后涂料组合物可施涂至基材的一部分。在实施方式中，剪切力可使用高剪切混合设备 施涂(作为施涂装置或工艺的完整部分，或作为施涂前的工艺）。可以使用现存施涂方法提 供的剪切力，并且可以支持使用许多期望的粘合剂体系中的任一种而无需另外的特定工艺 来在施涂后释放催化剂。
[0036]当暴露于足够的剪切力时，载体释放了一些或全部的催化剂。一旦释放，催化剂可 用于引发，加速和/或以其他方式促进固化。通过将该催化剂与载体相连，该催化剂可以混 入或者分散到该组合物中，并且将不明显地反应或固化，直到它有目的地从载体中释放。催 化剂的在施加剪切力后的这种释放可以延长可固化成膜组合物的适用期超过通过消除或 者至少减少适用期和固化速度的通常相反的关系本来可能获得的适用期。因此，固化速度 通过调整与载体相连的催化剂的量来改变，同时与传统的游离(freely)加入的催化剂相 比，对适用期没有影响或具有最小的影响。如例子中所示的，来自简单混合或流延膜的剪切 不会导致催化剂的期望的释放，但是当喷涂时，施加足够的剪切力以将催化剂从载体中释 放。另外地，此概念在实施例中进一步示例，其中剪切力的增加导致催化剂从载体中更多的 释放。
[0037]被认为是足够的剪切力会是依赖于体系的。载体和可固化制剂(载体并入其中）的 物理性质会显著地控制引起期望的释放所需的剪切力。例如，在某种程度上，整个体系可经 设计以允许低剪切混合以并入期望的组分，同时对造成释放的高剪切情形(event)是敏感 的。
[0038]本发明的涂料可以施涂到本领域已知的任何基材上，例如汽车基材，工业基材，包 装基材，木地板和家具，服饰，电子件(包括外壳和电路板），玻璃和透明物，运动装备(包括 高尔夫球)等。这些基材可以例如是金属或者非金属的。金属基材包括锡，钢，镀锡钢，铬钝 化的钢，镀锌钢，错，错箱，卷带钢(coiled steel)或者其他卷带金属。非金属基材包括聚合 物型材料，塑料，聚酯，聚烯烃，聚酰胺，纤维素类材料(cellulosic)，聚苯乙烯，聚丙烯类物 质，聚（萘甲酸乙二醇酯），聚丙烯，聚乙烯，尼龙，EV0H，聚乳酸，其他"生坯(green)"聚合物 型基材，聚（对苯二甲酸乙二醇酯）（PET)，聚碳酸酯，聚碳酸酯丙烯腈丁二烯苯乙烯（PC/ ABS)，聚酰胺，聚合物复合材料，木材，胶合板，木材复合物，颗粒板，中密度纤维板，水泥，石 头，玻璃，纸，纸板，纺织品，合成和天然皮革二者等。该基材可以是已经以一些方式进行处 理的基材，例如来赋予视觉和/或颜色效应。
[0039] 在实施方式中，干膜厚度可以根据期望变化。例如和不限于，本发明的涂料组合物 可以以0.1密耳-50密耳，例如0.5-10或者1-4密耳的干膜厚度施涂到基材上。在其他实施方 式中，该涂料可以施涂成2密耳或者更大，4密耳或者更大，6密耳或者更大，8密耳或者更大， 20密耳或者更大，或者甚至更厚的干膜厚度。
[0040] 在本发明的实施方式中，该涂料组合物是通过这样的适用期来表征的，其是从小 于1小时的适用期(其可以由使用游离催化剂而产生)到4小时和更长的适用期(基于游离催 化剂，与载体相连的催化剂的存在，和分离相连催化剂时载体的效力）可调的。因此通过加 入与载体相连的催化剂，所观察的适用期可被延长超过使用等价量的传统加入的一种或多 种游离催化剂(其没有与载体相连)会实现的适用期。
[0041] 本发明的涂料组合物可作为单涂层涂料体系单独使用。在单涂层涂料体系中，将 单个涂层施用到基材(其可以是预处理的或者非预处理的）上，其可以包含一个或多个下面 的层:可电沉积涂层或者底漆-二道底漆涂层。可选择地，它们可用作涂料体系的一部分，该 涂料体系可以沉积到此处所述的不同的基材上。这样的涂料体系典型地包含许多涂层，例 如两个或更多个。当沉积到基材上的涂料组合物基本上固化时，通常形成涂层。上述涂料组 合物可以用于此处所述的涂层的一个或多个中。该涂料可以包含着色剂可以包含或不包含 着色剂和可以用作底漆，底涂层和/或面漆，或者单涂层。因此，本发明进一步涉及至少部分 用此处所述的任意涂料组合物涂覆的基材。
[0042]在某些实施方式中，该涂层是透明涂层。透明涂层被理解为是基本上澄清或透明 的涂层。透明涂层因此可以具有一些程度的颜色，条件是它不使得该透明涂层不透明或者 以其他方式以任何明显的程度影响看见下面的基材的能力。本发明的透明涂层可以例如与 着色的底涂层一起使用。透明涂层可以如涂料领域中已知的那样来配制。
[0043] 在某些实施方式中，该涂层是底漆。通常，底漆促进了随后施涂的涂层对于基材的 附着性，保护该基材例如不受腐蚀或者UV曝露，改进表面光滑度和经常设计成可砂磨的 (sandable)。根据本发明的底漆可包含一些着色剂且会典型地与一种或多种另外的涂层一 起使用，例如在电涂层之后或在二道底漆层(primer surface layer)，着色的底涂层，透明 涂层等之前。
[0044] 在某些实施方式中，该涂层是底涂层。底涂层通常是着色的；即，它将赋予它施涂 到其上的基材以一些种类的颜色和/或其他视觉效应。
[0045] 在涂料体系的某些实施方式中，透明涂料沉积到底涂涂层的至少一部分上。在这 样的实施方式中，基本上透明的涂料组合物可以包含着色剂，但是其的量例如不能在透明 涂料组合物固化后赋予透明涂料组合物以不透明性(不是基本上透明的）。在某些情况中， 固化的组合物的BYK雾度值小于50,可以小于35,和经常小于20,其是使用获自BYK Chemie USA的BYK雾度光泽度计测量的。
[0046] 在某些其他实施方式中，涂料包含着色剂，例如与透明涂层结合使用的着色的底 涂层或作为着色的单涂层。这样的涂层被用于，例如，汽车工业中以将装饰性和/或保护性 精整(finish)赋予经涂覆的基材。因此，本发明进一步涉及用本发明的涂料至少部分涂覆 的基材，其中该基材包括车辆的一部分。"车辆"在此处以其最宽的含义使用并且包括所有 类型的车辆，例如但不限于轿车，卡车，公共汽车，货车，高尔夫球车，摩托车，自行车，铁路 车辆等。应领会根据本发明涂覆的车辆的一部分可变化，这取决于为什么使用该涂料。例 如，抗石击(anti-chip)底漆可施涂至如上所述的车辆的各部分的一些上。当用作着色的底 涂层或单涂层时，本发明的涂料通常会施涂至车辆的可见的那些部分，例如车顶(roof)，弓丨 擎盖(hood)，门后背箱盖等，但也可施涂至其他区域例如后备箱(trunk)内，车门内等。透明 涂层通常施涂至车辆的外部。
[0047] 本发明的涂料组合物可以用于任何适于可固化涂料组合物的应用。它们可以用于 这样的应用，其中期望环境可固化组合物表现出更长的适用期。例如，该涂料特别适用于汽 车工业。在用于车辆修补漆工业的常规涂料体系中，许多涂料是作为多组分来提供的，因为 一旦混合，反应进行，并且反应性涂料具有有限的适用期。本发明的可固化涂料(其使用了 与载体相连的催化剂)允许涂料具有更长的适用期，因此导致涂料应用中增加的生产率。这 可以进一步提供改进的涂料物理性能和/或外观。在实施方式中，该催化剂是与其余涂料分 离的，直到在施涂过程中或者之后需要它时。然而，虽然预期的是本发明的可固化涂料组合 物可以具有多种不同用途，但是它不是粘结剂，并且将预期不能在将两个基材结合在一起 中作用，以形成结构连接或者结合。
[0048]出于以上详细描述的目的，应当理解本发明可以赋予不同的可选择的变化和步骤 次序，除了其中有明确的相反规定之处。此外，除了任何操作实施例或者其中另有指示，表 示说明书和权利要求中所用的范围、量或百分比例如成分的量的全部数字被理解为在全部 的情况中是用术语"约"修正的。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书和所附的权利 要求中阐述的数字参数是约数，其可以根据本发明所寻求获得的期望的性能而变化。最起 码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告 的有效数字的位数和通过使用通常的四舍五入技术来解释。
[0049] 虽然阐述本发明宽范围的数字范围和参数是约数，但是在具体实施例中所述的数 值是尽可能精确来报告的。然而，任何数值本质上包含了由它们各自的测试测量中存在的 标准偏差所必然形成的某些误差。
[0050] 同样，应当理解这里所述的任何数字范围目的是包括那些范围的端点和包含在其 中的全部的子范围。例如范围"1-10"目的是包括在所述的最小值1和所述的最大值10之间 (并包括端值)的全部子范围，即，具有最小值等于或者大于1和最大值等于或者小于10。
[0051] 作为本说明书和所附的权利要求中所用的，冠词"一个"、"一种"和"该"包括复数 指代物，除非明确和不含糊地限定到一个指代物。例如，虽然在此提及"一种"催化剂，"一 种"成膜树脂等，但是可以使用每个的这些组分中的一种或多种，和任何其他组分中的一种 或多种。单数的使用包括复数，且反之亦然，除非另有明确规定。另外，在本申请中，使用"或 者"表示"和/或"，除非另有明确规定，即使在某些情况中可以明确使用"和/或"。作为此处 使用的，术语"聚合物"指的是低聚物以及均聚物和共聚物二者，并且前缀"聚"指的是两个 或更多个。"包括"、"例如"、"诸如"和类似术语表示包括例如诸如，但不限于。
[0052]此处呈现的本发明的不同实施方式和实施例各自被理解为对于本发明的范围是 非限定性的。
[0053] 本发明将参考下面的实施例来进一步描述。下面的实施例仅仅是本发明的示例， 且并非打算是限制性的。
[0054] 实施例
[0055] 提出下面的实施例来证实本发明的一般原理。该实施例描述了根据本发明实施方 式的涂料组合物的制备，并且将它们与类似的组合物(其不包含所述材料和/或不满足所述 组合物的参数)进行了比较。所列的全部量是以重量份来描述的，除非另有指示。本发明不 应当解释为局限于所提出的具体实施例。
[0056] 制备含有明胶催化剂胶囊的涂料组合物(制剂A):
[0057] 将以下成分加入到混合杯(mixing cup)中：将52.8g ECW8186水性透明涂料和 21.15g EHW8224水性透明涂料硬化剂(均市售自PPG Industries，Inc.)-起加入并用手充 分混合。然后，加入21 · 15g T494水性稀释剂（thinner)(市售自PPG Industries，Inc ·)，和 作为含水衆体提供的3.3g明胶催化剂胶囊（由Lipo Technologies，Inc.供应)并用手充分 混合。明胶胶囊是20wt %固体和二月桂酸二丁基锡(DBTDL)占总固体含量的72.7wt %。 [0058]制备含有PMU催化剂胶囊的涂料组合物(制剂B):
[0059] 将以下成分加入到混合杯中：将52.8g ECW8186水性透明涂料和21.15g EHW8224 水性透明涂料硬化剂(两者均市售自PPG Industries，Inc.)-起加入并用手充分混合。然 后，加入21.15g T494水性稀释剂（市售自PPG Industries，Inc .)，和作为含水浆体提供的 3.65g聚甲醛脲(PMU)甲醛胶囊（由Lipo Technologies，Inc.供应)并用手充分混合。胶囊是 23wt %固体和DBTDL占总固体含量的57 · Iwt %。
[0060] 还制备了类似的制剂(没有催化剂或游离的DBTDL)并且作为如表1中所概述的对 比实施例评估。
[0061] 表1.涂料制剂(质量，以克计）。
[0063] 1 来自于Lipo Technologies，Inc〇
[0064] 2来自于Lipo Technologies，Inc〇
[0065] 为了评估包封的催化剂对适用期的影响，随着时间测量涂料粘度。在涂料施涂之 后测量Konig摆测硬度和无尘时间以评估包封的催化剂对施涂到基材上的涂层的固化的影 响。
[0066 ]将实施例的制剂喷涂至电涂的钢板上。使用的板是具有得自ACT Lab〇ra t 〇r i e s， Inc的ED6060电涂层的ACT冷乳钢板（10.16cm乘以30.48cm)。使用具有0.3mm和I .Imm喷嘴的 HVLP喷枪在环境温度下以两个涂层将涂料组合物各自手动喷涂，且在施涂之间具有环境闪 蒸。透明涂层的目标是1-2密耳(约25-51微米)干膜厚度。
[0067] 组合物的一些物理性质总结在下表2中：
[0068]表 2
[0070] 1在Brookfield CAP 2000粘度计上测量，且#1锭子处于900RPM。
[0071] 2在将棉球置于表面后，没有棉纤维粘附至涂层表面的时间。以15min间隔测量。
[0072] 3没有测试使用0.3mm喷嘴的对比实施例。
[0073] 从随着时间的粘度测量可以看出制剂A和B的包封的催化剂与对比2制剂的传统的 游离催化剂相比，显著延长了制剂的适用期。实际上，制剂A和B的适用期与没有添加催化剂 的对比1是非常类似的。在喷涂之后，与无催化剂的对比1相比，制剂A和B中的无尘时间更短 和硬度更高，表明催化剂在喷涂期间释放。尽管无尘时间比对比2的游离催化剂体系长，但 是与没有催化剂相比有明显的益处。包封的催化剂允许延长的适用期（如无催化剂所见 的），与无尘时间和硬度(这更像是传统的催化体系所实现)的新颖组合。通过施涂释放的包 封的催化剂的使用避免或减小了通常观察到的适用期和固化时间之间的妥协。
[0074] 另外地，可以看出用较小的喷嘴尺寸施涂，有效地增加了剪切力，导致较短的无尘 时间。降低的无尘时间表明催化剂从载体中的增强的释放，这证实了剪切力的作用和催化 剂从载体中释放。
[0075] 虽然上面出于说明的目的已经描述了本发明的特定方面，但是对本领域技术人员 来说显然的是可以对本发明的细节进行众多的变化，而不背离所附的权利要求所限定的本 发明。因此，应当理解本发明不限于所公开的特定方面，而是它打算覆盖处于所附的权利要 求所限定的本发明的精神和范围内的变体。
【主权项】
1. 涂料组合物，包含： (a) 成膜树脂;和 (b) 与载体相连的催化剂，其中至少一些的催化剂，在施加剪切力之后，可从载体中释 放，和其中该载体不是由成膜树脂形成的。2. 权利要求1的涂料组合物，其中该成膜树脂包括水性组合物。3. 权利要求1的涂料组合物，其中该催化剂包含在该载体内或被该载体包封。4. 权利要求1的涂料组合物，其中该载体包含： 交联聚合物和/或共聚物。5. 权利要求1的涂料组合物，其中该载体包含： (a) 明胶，或 (b) 聚甲醛脲甲醛。6. 权利要求1的涂料组合物，其中该催化剂包括包含金属盐的催化剂，或有机金属催化 剂。7. 权利要求1的涂料组合物，其中该催化剂包括二月桂酸二丁基锡。8. 权利要求1的涂料组合物，其中该催化剂占催化剂和载体的总固体含量的40-90wt% 〇9. 权利要求1的涂料组合物，其中该剪切力是由雾化器或喷枪给予的。10. 权利要求1的涂料组合物，其中该涂料组合物进一步包含交联剂。11. 基材，其至少部分地用权利要求1所述的涂料组合物涂覆。12. 权利要求11的基材，其中该基材是车辆的一部分。13. 涂覆基材的方法，包括： 将权利要求1的涂料组合物施涂到基材的至少一部分上，其中进行所述施涂以将剪切 力给予载体从而将催化剂从载体中释放。14. 权利要求13的方法，其中增加施加到载体的剪切力增加了释放的催化剂的量。15. 权利要求13的方法，其中该剪切力是由雾化器或喷枪引起的。16. 涂覆基材的方法，包括： 将剪切力施加到权利要求1的涂料组合物，和 随后将该涂料组合物施涂到基材的至少一部分上。17. 权利要求16的方法，其中该基材是车辆的一部分。
【文档编号】C08J3/24GK105829407SQ201480070253
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月5日
【发明人】S·J·莫拉维克, J·N·瓦伦塔, D·J·施沃茨米勒
【申请人】Ppg工业俄亥俄公司