流动性粉末淤浆涂料组合物的生产方法

专利名称：流动性粉末淤浆涂料组合物的生产方法
技术领域：
本发明涉及粉末淤浆涂料组合物。更具体地说，本发明涉及在粉末淤浆涂料组合物中减少起泡而形成一种平滑、流动性粉末淤浆涂料组合物。
特别感兴趣的是在汽车涂装中使用粉末淤浆涂料组合物。这些涂料是非常需要的，因为此类淤浆使用粉末涂料，使液体涂料获得良好的施工性能，同时具有十分低的VOC含量。工业上需要具有较低VOC含量的涂料，以符合有关环境法规。目前，已开发出多种粉末基透明涂料组合物，用作汽车涂装的粉末淤浆涂料。
在配制粉末淤浆涂料组合物时常遇到的问题是，在粉末涂料与水混合形成淤浆时粉末淤浆会起泡。起泡的原因与用于淤浆的聚合物树脂或树脂的合成方法、用于淤浆的聚合物树脂的配方或用于淤浆的粉末涂料的粉末粒度有关。有人认为起泡与在水和用于粉末涂料的树脂之间的氢键有因果关系。某些树脂配方趋向于形成较多的氢键。例如，一种含羟基官能团和不含酸官能团的丙烯酸树脂会引起淤浆起泡，而同样的丙烯酸树脂，只是包含酸官能团，却不引起淤浆起泡。
通过真空或其它机械方法无法除去泡沫。试图通过抽真空除去泡沫，结果加剧了泡沫的形成。同样，使用消泡剂并不能减少起泡。
因此，本发明针对一种通过在淤浆组合物中减少或消除泡沫的形成，制成平滑性粉末淤浆涂料配制物的方法。
在粉末淤浆组合物中减少或消除泡沫的方法包括以下步骤a)制成粉末淤浆涂料组合物，和b)向该粉末淤浆涂料中添加一种选自水溶性酸和具有酸官能团的水溶性化合物的化合物。
本发明是在粉末淤浆涂料组合物中大大减少或消除泡沫形成的方法。该方法包括首先形成粉末淤浆涂料组合物的步骤，随后，向该粉末淤浆涂料组合物中添加水溶性酸或含有酸官能团的其它水溶性化合物，以减少泡沫形成。
通过让粉末涂料组合物与水和表面活性剂混合，制成粉末淤浆。粉末涂料组合物可包括任何合适的聚合物树脂。这些树脂包括但不限于此丙烯酸树脂、环氧树脂、胺改性树脂、酚醛树脂、饱和和不饱和聚酯树脂、尿素树脂、聚氨酸树脂、嵌段的异氰酸酯树脂及其混合物。就本发明而言，减少泡沫的方法对于含有丙烯酸共聚物树脂的淤浆涂料是特别有用的，该树脂含有活性官能团羟基、羧基、异氰酸酯基、环氧基、胺基或酸酐或它们的混合物。
同样优选的是包括一种含有0.5-50％(重量)的缩水甘油基的单体和至少一种选自二元酸、多元酸和酸酐的单元的丙烯酸系共聚物的组合物。
对于本发明还优选的是具有羧基官能团的聚酯树脂。
为了制成粉末淤浆，从树脂制得粉末涂料，该树脂是从上述共聚物制得的并被挤出加工成片材。该片材被冷却，然后通过破碎机制成涂粉碎屑。碎屑由现有技术中已知的任何合适装置研磨到所需要的粉末尺寸，这些装置包括锤式磨、风力分级磨(ACM)或射流磨，按照在1993年11月9日申请的美国专利申请流水号08/149,425所讲述的方式研磨，该文献引入本文供参考。在一个实施方案中，平均粒径在3-5微米、最大粒径为10微米的粉末涂料包含在汾末淤浆中。
在本发明的方法中，粉末涂料组合物的添加量为至多40％(重量)，一般以在5.0％-40.0％(重量)之间的用量添加，以总涂料组合物重量为基础。
研磨包含粉末、表面活性剂和水的粉末涂粒制成淤浆。加入表面活性剂是为了减少水的表面张力，获得最佳颗粒润湿效果。合适表面活性剂的例子是联合碳化物(Union Carbide)公司(纽约)的TergitolTMN-6。表面活性剂的优选含量占总淤浆涂料重的0.05-4.0％(重量)。
在向水中加入粉末涂料之后，加入分散剂以防止润湿的粉末聚集。合适的分散剂包括阴离子型丙烯酸聚合物分散剂，如Tamol731或Tamol850(罗姆和哈斯公司的商品名，费城，宾夕法尼亚州)。分散剂加入量占总淤浆涂料重量的0.5-10.0％(重量)在该淤浆中还可包括其它物质，如酸官能团树脂(例如，由乳液聚合或悬浮聚合得到的那些树脂)，在这种情况下，任何所存在的表面活性剂是非离子型较合适。
当上述成分进行混合时，通常在制备粉末淤浆的这一阶段形成泡沫。加入脱泡剂不能有效地减少所有泡沫的形成。脱泡剂一般减少起泡程度至多50％。最大程度减少泡沫形成的其它尝试，如使用真空，会加剧泡沫形成。
加入水溶性酸或具有酸官能团的水溶性化合物，会消除绝大部分的或全部的泡沫。适宜的水溶性酸具有大于3的pH值，包括但不限于乙酸和乳酸。具有酸官能团的那些合适的水溶性化合物包括具有酸官能团的阴离子表面活性剂、增稠剂、流变控制剂和分散剂。在一优选的实施方案中，具有酸官能团的水溶性化合物是由酸官能化的增稠剂提供的，如罗姆和哈斯公司的AcrysolASE-60。水溶性酸或具有酸官能团的化合物的添加量足以在淤浆组合物中获得4-7的pH值。酸或具有酸官能团的化合物的添加量占总淤浆组合物重的0.5-5.％(重量)。
当将酸或具有酸官能团的水溶性合物加入到涂料组合物时，有必要使用非离子型增稠剂，因为阳离子型增稠剂需要添加胺来促进增稠效果。在本发明的情况下，添加胺是有害的，因为会引起淤浆混合物凝结。
可以设想通过向淤浆中添加酸能减少淤浆起泡，因为酸离子与树脂上的羟基发生作用，破坏树脂和水之间的氢键。
本发明的方法还包括向淤浆涂料组合物中添加其它合适的添加剂。这些添加剂包括附加的流变控制剂、分散剂、增稠剂和润湿剂。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明。
实施例实施例1A-1D用酸添加剂制备丙烯酸粉末淤浆按下表中所列的成分和用量制备涂料组合物1A-1D。所有用量是占总淤浆涂料组合物重量的重量百分数。
1Joncryl 587；S.C.Johnson and Son公司(Racine，Wisconsin 53403)出品的不带酸官能团的丙烯酸类产品。2Tamol731，罗姆和哈斯公司(Philadelphia，Pa.19105)出品。3TergitolTMN-6，联合碳化物公司(New York，N.Y.)出品。4AorysolASE-60，罗姆和哈斯公司(Philadelphia，Pa.19105)出品的pH值约3.5的产品。5消泡剂。
实施例1A混合水和表面活性剂。将平均粒度在3-5微米和最大粒度为10微米的粉末涂料分两阶段加入到水中。然后向混合物中加入分散剂，混合物出现起泡现象。添加酸官能化增稠剂，减少起泡。添加二乙基乙醇胺，加料后混合物显示出起泡作用，且变得粘稠和疏松。由脱泡剂无法充分地减少起泡。真空加剧起泡。
实施例1B按照实施例1A的方式混合各成分，并向混合物中添加酸官能化增稠剂。结果得到平滑的混合物，在添加增稠剂之后添加胺。在添加胺之后，疏松度增大。
实施例1C按照实施例1A的方式混合各成分，在该体系中使用非离子增稠剂。不添加胺。为减少起泡，添加酸官能化增稠剂，直到得到平滑、流动性混合物为止。没有发生凝结作用。实施例1D混合物在制成淤浆后出现起泡。添加ASE-60有所期望的减少泡沫的作用。
权利要求
1.在粉末淤浆组合物中减少泡沫的方法，其特征在于包括以下步骤a)制成粉末淤浆涂料组合物，b)向该粉末淤浆涂料组合物中添加具有酸官能团的水溶性化合物，其添加量足以保持pH值在4-7之间。
2.权利要求1的方法，其特征在于进一步包括下面一步骤在形成粉末淤浆组合物之前，将粉末涂料的平均粒度降低至3-5微米之间，其中最大粒度为10微米。
3.权利要求1的方法，其特征在于添加具有酸官能团的水溶性化合物的步骤包括添加选自增稠剂、分散剂、润滑剂和水溶性稀酸的化合物。
4.权利要求1的方法，其特征在于在形成粉末淤浆涂料组合物的步骤(a)中，添加水溶性、酸官能化树脂。
5.权利要求4的方法，其特征在于形成粉末淤浆涂料组合物的步骤包括向水中加入非离子型表面活性剂作为唯一的表面活性剂。
6.权利要求1、2、3、4或5的方法，进一步包括下面一步骤向粉末淤浆涂料组合物中添加至少一种选自流变控制剂、分散剂、增稠剂和润湿剂的添加剂。
7.权利要求1、2、3、4或5的方法，其特征在于具有酸官能团的化合物或水溶性酸的添加量占总淤浆组合物的0.5-5.0％(重量)。
8.权利要求1、2、3、4或5的方法，其特征在于粉末涂料组合物的添加量占总涂料组合物的至多40％(重量)。
9.权利要求1、2、3、4或5的方法，其特征在于通过混合表面活性剂、水和粉末涂料组合物而形成粉末淤浆涂料组合物，其中表面活性剂的添加量占总淤浆组合物的0.05-4.0％(重量)。
全文摘要
在粉末淤浆涂料组合物中减少或消除泡沫的方法，该方法包括形成粉末淤浆涂料组合物和添加水溶性酸或具有酸官能团的水溶性化合物将淤浆的pH值调节到4-7之间。
文档编号C09D5/00GK1151422SQ9512027
公开日1997年6月11日 申请日期1995年11月27日 优先权日1994年11月28日
发明者C·F·威廉斯 申请人:巴斯福公司