专利名称：包含烷氧基硅烷，聚硅氧烷和多种颗粒的涂料组合物的制作方法
包含烷氧基硅烷，聚硅氧烷和多种颗粒的涂料组合物发明背景发明领域本发明一般地涉及包含烷氧基硅烷，聚硅氧烷和多种颗粒的涂料组合物。背景信息颜色-加-澄清(Color-plus-clear)涂料体系,其涉及施加着色或有色的底涂层到基底上，接着在底涂层上施加透明或者澄清的表层涂层(清漆涂层)，典型地用作在机动车OEM工业中制造的机动车的最初的罩面漆(finishes)。这些颜色-加-澄清体系大部分由于清漆涂层而具有突出的外观性能，例如光泽和图像的清楚性。由于清漆涂层是在这种涂料体系上的最外的涂层，因此，它易于受到许多环境因素的破坏。这些因素包括酸性沉淀，暴露于来自太阳光的紫外辐射，高的相对湿度和温度， 以及因被小的硬物冲击造成的缺陷，从而导致涂层表面出现破片和擦划。典型地，具有较硬的、交联度较高的膜的清漆涂层可显示出改进的抗划伤性，但它更容易受到破片和/或热裂化的影响，这是因为由高交联密度导致的膜发脆。比较软质的、 交联度较低的膜，尽管不易于出现破片或热裂化，但它易受到擦划，水斑和酸蚀的影响，这是因为固化膜的低交联密度。因此，需要改进的清漆涂层。发明概述在一个实施方案中，本发明涉及含下述物质的涂料组合物(a)含下述结构(I)的反应性基团的化合物(I)-X-SiR" X(0R, )3_z其中X是烃链；其中x = 0-2，和z = 0-2 ;其中每一 R'和R"独立地包括氢，卤素，酰胺，烃链，羧基，烷氧基，含杂原子的烃链，和/或含羰基的烃链；和其中若X为2，则每一 R"可以相同或不同；和其中若z为O或1，则每一 R'可以相同或不同；(b)含反应性官能团的聚硅氧烷，其包括至少一个下述结构单元(II)(II)R1nR2fflSiO(^ffl)72其中R1是氢，羟基，烃基，或硅氧烷链；R2包括官能团；和其中m与η满足下述要求0<n<4，0<m<4和2< (m+n) < 4 ;和其中gn > 1，则每一 R1可以相同或不同； 和其中若m> 1，则每一 R2可以相同或不同；(C)含对组分(b)具有反应性的官能团的反应物；和(d)选自无机颗粒，复合颗粒及其混合物的多种颗粒。发明详述除非另外具体地说明，本发明所使用的所有数，例如表达数值，范围，用量或百分数的那些数可以被视为在前具有措辞“约”，即使该术语没有明确地出现。当提到数值的任何数值范围时，这些范围要理解为包括在所述范围的最小值和最大值之间的每一个数和/ 或分数(fraction) 0例如，范围“ 1_10”拟包括在所引证的最小值I和所引证的最大值10 之间(并且含端值)的所有子范围，也就是说，最小值大于或等于I和最大值小于或等于10。本发明所使用的术语“数”是指I或大于I的整数。本发明所使用的复数形式措辞或术语囊括其单数个的对应物，和反之亦然，除非另外具体地说明。作为例举，且没有限制，尽管本发明提到“一种”聚硅氧烷，“一种”烷氧基硅烷，“一种”含官能团的反应物；但可在本发明中使用多种这些材料。本发明所使用的“多种”是指两种或更多种。本发明所使用的“包括”和类似术语是指“没有限制地包括”。本发明所使用的“或”是指“和/或”，除非另外具体地说明，尽管在一些情况下，可能明确地使用“和/或”。本发明所使用的“分子量”是指通过凝胶渗透色谱法测定的重均分子量(Mw)。除非另外说明，本发明所使用的“基本上不含”是指组合物包括< lwt%，例如 (O. (λ(λ 05wt%*< (λ 005wt%的特定材料(例如，有机溶剂，填料
等)，基于组合物的总重量。除非另外说明，本发明所使用的“完全不含”或“不含”是指组合物没有包括特定材料(例如，有机溶剂，填料等)。也就是说，该组合物包括0wt%的这种材料。本发明所使用的术语“固化”是指其中涂层中的可交联组分至少部分交联的过程。在一些实施方案中，可交联组分的交联密度(即，交联程度)范围为完全交联的 5% -100%，例如35%至85%，或在一些情况下，50% -85%。本领域的技术人员要理解，可通过各种方法，例如，动态机械热分析(DMTA),使用在氮气下进行的Polymer Laboratories MKIII DMTA分析仪，测定交联的存在和程度，即交联密度。本发明提到任何单体一般地是指可以与另一可聚合组分，例如另一单体或聚合物聚合的单体。除非另外说明，应当理解，一旦单体组分彼此反应形成化合物，则该化合物包括这种单体组分的残基。涂料组合物本发明涉及可单独使用或者作为涂料体系，例如以下所述的那些的一部分使用的涂料组合物。在一些实施方案中，本发明公开的涂料组合物在颜色-加-澄清涂料体系中使用。在一些实施方案中，本发明的涂料组合物在这一体系中用作清漆涂层涂料组合物。正如以下更加详细地描述的，涂料组合物可显示出一种或更多种增加的物理性能，例如抗划伤性，当与不含本发明公开的组分的类似涂料组合物相比时。组分(a)本发明的涂料组合物包括含下述结构(I)的反应性基团的化合物(I) -X-SiR" X(0R' )3_z其中X包括烃链；其中X = 0-2和z = 0-2 ;其中V和R"包括氢，卤素，酰胺，卤素，酰胺，齒素，烃链，羧基(例如，乙酰氧基)，烷氧基(例如，乙氧基，甲氧基)，含杂原子的烃链，和/或含羰基的烃链；和其中若X为2，则每一 R"可以相同或不同；和其中若Z为O 或1，则每一 V可以相同或不同。本发明所使用的“烃链”(烃基)是指含基于碳和氢的主链重复单元的链。烃链可以是支链或非支链，无环或者环状，饱和或者不饱和，或者芳族的，且可含有1-24个碳原子，或者在芳基的情况下，含有3-24个碳原子。这种烃链的非限定性实例包括烷基，烷氧基，芳基，烷芳基，烷氧基芳基，芳烷基，或其结合。低级烷基链的非限定性实例包括例如甲基，乙基，丙基和丁基链。本发明所使用的“低级烷基”是指具有1-6个碳原子的烷基链。烃链中氢原子和/或碳原子的一个或更多个可被杂原子取代。本发明所使用的“杂原子”是指除了碳以外的元素，例如氧，氮，硫，卤素原子，或其结合。在一些实施方案中，烃链包括杂原子，例如以上所述的那些。因此，在一些实施方案中，式(I)中的 V 可以是-CH2-CH2-CH2-0-CH2-CH3。如上所述，烃链也可包括羰基。因此，在一些实施方案中，式(I)中的V可以是-C (O) -CH2-CH2-O-CH2-CH3O在一些实施方案中，结构⑴中的R'和R"可以相同或不同，包括C1-C6碳的烷基。在一些实施方案中，结构⑴中的X包括C2-C6的烷基。在一些实施方案中，该化合物是含(聚)酯，(聚)氨酯，异氰脲酸酯，(聚)脲， (聚)环氧基，酸酐，丙烯酸类物，(聚)醚，(聚)硫化物，(聚)胺或其结合物的烷氧基硅烷化合物。在一些实施方案中，异氰脲酸酯包括结构(Ia)，(Ib)，(Ic)或其结合。(Ia)
O其中X包括烃链；其中X = 0-2和z = 0-2;其中V和R"包括氢，卤素，酰胺，烃链，羧基(例如，乙酰氧基)，烷氧基(例如，乙氧基，甲氧基)，含杂原子的烃链，和/或含羰基的烃链；和其中若X为2，则每一 R"可以相同或不同；和其中若Z为O或1，则每一 R'可以相同或不同。(Ib)
其中R包括氢，烃链，含杂原子的烃链，和/或含羰基的烃链，其中R"'和R"" 中的至少一个是一X-SiR" X(0R' )3_z(如上所定义)，以及其中R" /和R""，它们可以相同或不同，也可包括氢，烃链，含杂原子的烃链，含羰基的烃链，(聚)酯，(聚)氨酯，异氰脲酸酯，(聚)脲，(聚)环氧基，酸酐，丙烯酸类物，(聚)醚，(聚)硫化物，(聚)胺， 或其结合物；其中X"烃链，(聚)酯，(聚)氨酯，异氰脲酸酯，(聚)脲，(聚)环氧基，酸酐，丙烯酸类物，(聚)醚，(聚)硫化物，和/或(聚)胺；和其中η是> 1，例如> 2。(Ic)
权利要求
1.一种涂料组合物，它包括(a)含通式(I)的反应性基团的化合物(I)-X-SiR" X(0R' )3_z其中X是烃链；其中X = 0-2和z = 0-2 ;其中每一 V和R"独立地包括氢、卤素、酰胺、烃链、羧基、烷氧基、含杂原子的烃链、和/或含羰基的烃链；和其中若X为2，则每一 R" 可以相同或不同；和其中若z为O或1，则每一 R'可以相同或不同；和其中R"和R'可以相同或不同；(b)含反应性官能团的聚硅氧烷，其包括至少一个下述结构单元(II)(II)R nR mSi0(4_n_m)/2其中R1是氢、羟基、烃基、或硅氧烷链；R2包括官能团；和其中m和η满足下述要求0 <n<4，0<m<4和2< (m+n) <4;和其中若11> 1，则每一 R1可以相同或不同；和其中若m> 1，则每一 R2可以相同或不同；(c)含对组分(b)具有反应性的官能团的反应物；和(d)包括无机颗粒、复合颗粒、或其混合物的多种颗粒。
2.权利要求I的涂料组合物，其中V和R"各自包括1-6个碳的烷基，和其中V和R"。
3. 权利要求I的涂料组合物，其中X包括2-6个碳原子。
4.权利要求I的涂料组合物，其中组分(a)包括(聚)酯、(聚)氨酯、异氰脲酸酯、 (聚)脲、(聚)环氧基、酸酐、丙烯酸类物、(聚)醚、(聚)硫化物、(聚)胺、或其结合物。
5.权利要求I的涂料组合物，其中组分(a)包括结构(la)、(lb)、(Ic)、或其结合物 (Ia)
6.权利要求5的涂料组合物，其中组分(a)包括(Ia)。
7.权利要求I的涂料组合物，其中涂料组合物包括I.0￥1:%至50wt%的组分(a),基于涂料组合物的总树脂固体。
8.权利要求I的涂料组合物，其中组分(b)中每一R2的官能团包括羟基、羧基、异氰酸酯、封端(多)异氰酸酯、伯胺、仲胺、酰胺、氨基甲酸酯、脲、尿烷、乙烯基、不饱和酯、马来酰亚胺、富马酸酯、酸酐、羟烷基酰胺、环氧基、或其结合物。
9.权利要求I的涂料组合物，其中组分(b)中的至少R2基团包括含羟基、氨基甲酸酯基或其结合的聚硅氧烷。
10.权利要求I的涂料组合物，其中组分(d)的颗粒包括二氧化硅、无定形二氧化硅、胶体二氧化硅、氧化铝、胶体氧化铝、氧化钛、氧化铯、氧化钇、胶体氧化钇、氧化锆、胶体氧化锆、或其结合物。
11.权利要求I的涂料组合物,其中组分(d)的颗粒的平均粒度小于1000纳米。
12.权利要求I的涂料组合物，其中组分(d)的颗粒的平均粒度小于100纳米。
13.权利要求I的涂料组合物，其中组分(c)包括固化剂。
14.权利要求13的涂料组合物，其中固化剂包括氨基塑料、多异氰酸酯、封端的多异氰酸酯、聚环氧化物、多元酸、多元醇、或其结合物。
15.权利要求I的涂料组合物，进一步包括(e)成膜材料，该成膜材料包括丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、聚氨酯聚合物、聚酰胺聚合物、聚醚聚合物、双酚A基环氧聚合物、聚硅氧烷聚合物、其共聚物、或它们的混合物；其中该成膜材料不同于(b);和其中该成膜材料包括对组分(C)具有反应性的反应性官能团。
16.权利要求15的涂料组合物，进一步包括对(e)成膜材料的反应性官能团具有反应性的固化剂；和其中该固化剂与组分(C)相同或不同。
17.权利要求16的涂料组合物，其中固化剂包括氨基塑料树脂、异氰酸酯、聚环氧化物、多元酸、酸酐、胺、多元醇、或其结合物。
18.权利要求I的涂料组合物，其中在施加到基底上并固化之后，当经历擦划测试方法 I时，固化的涂层显示出至少70%的20°光泽保留率。
19.权利要求I的涂料组合物，其中在施加到基底上并固化之后，当经历擦划测试方法 2时，固化的涂层显示出至少70%的20°光泽保留率。
20.权利要求I的涂料组合物，其中在施加到基底上并固化之后，当经历干磨耗测试方法I时，固化的涂层显示出至少80%的20°光泽保留率。
全文摘要
本发明涉及一种涂料组合物，例如基本上澄清的涂料组合物，它包括(1)烷氧基硅烷，(2)聚硅氧烷，(3)多种颗粒；和(4)对聚硅氧烷具有反应性的固化剂。当与不含本发明公开的组分的类似涂料组合物相比时，本发明的涂料组合物可显示出增加的物理性能，例如抗划伤性。
文档编号C09D183/08GK102597140SQ201080049005
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年10月28日
发明者D·A·辛普森, F·C·威廉姆斯, J·E·施温德曼, K·C·奥尔森, K·G·奥尔森, R·施梅尔策, S·F·唐纳森 申请人:Ppg工业俄亥俄公司