热固性粉末涂料和涂装品的制作方法_3

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醇、三羟甲基丙烷和三羟甲基乙烷)的各种聚缩 水甘油基醚、多元羧酸(例如,邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸、 甲基六氢化邻苯二甲酸、偏苯三酸和均苯四酸)的各种聚缩水甘油基酯、各种脂环族含环 氧基化合物(例如,双(3, 4-环氧基环己基)甲基己二酸酯)和羟基酰胺(例如,三缩水甘 油基异氰脲酸酯和β-羟基烷基酰胺)等。
[0104] 当热固性树脂的热固性反应基团是羟基时,热固化剂的具体实例包括:封端聚异 氰酸酯和氨基塑料等。封端聚异氰酸酯的实例包括:有机二异氰酸酯,如各种脂肪族二异氰 酸酯(例如,六亚甲基二异氰酸酯和三甲基六亚甲基二异氰酸酯)、各种脂环族二异氰酸酯 (例如,苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯)、各种芳族二异氰酸酯(例如,甲代 亚苯基二异氰酸酯和4, 4'-二苯基甲烷二异氰酸酯);有机二异氰酸酯和多元醇、低分子量 聚酯树脂(例如,聚酯多元醇)或水的加合物;有机二异氰酸酯的聚合物(包含异氰脲酸酯 型聚异氰酸酯化合物的聚合物);通过如异氰酸酯缩二脲产物等常用封端剂封端的各种聚 异氰酸酯化合物;和结构单元中具有脲二酮键的自封端型聚异氰酸酯化合物等。
[0105] 热固化剂可以单独使用,或其两种以上组合使用。
[0106] 相对于热固性树脂,热固化剂的含量优选为1重量%~30重量%,更优选为3重 量%~20重量%。
[0107] 在使用热固性树脂作为树脂被覆部的树脂时,热固化剂的含量是指相对于芯部和 树脂被覆部中的全部热固性树脂的含量。
[0108] 包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐
[0109] 包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐包括:具有长链脂肪族部分的疏水 部分,和具有与金属离子的离子键的亲水部分。当粉末中存在该化合物时,由于疏水部分的 贡献,可以改善与粉末中热固性树脂的亲和性,并且可以更均匀地将金属盐分散在粉末中。 同时,当存在具有与金属离子的离子键的亲水部分时,粉末涂料的带电性得到改善。
[0110] 包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐在合成热固性树脂时更有效地作 为催化剂使用,这是因为金属盐更加均匀地分散在该化合物的树脂中。
[0111] 热固性聚酯树脂用作在进行合成时可用作优异催化剂的一种树脂的实例。
[0112] 示例性实施方式中使用的包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐的脂肪 族基团的碳原子数优选为5~15,更优选为7~12。当脂肪族基团的碳原子数小于5时, 分散性不足,并且电荷更加不均匀地施加。相反,当脂肪族基团的碳原子数大于20时,在进 行树脂合成时酯化反应的催化剂效果开始下降,因此难以调整分子量,获得了分子量分布 较宽的聚酯树脂。
[0113] 碳原子数为5~20的脂肪族基团的具体实例包括戊基、己基、2, 2-二甲基丙基、 2-乙基己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十四烷基、十二烷基、月桂基和硬脂基等。
[0114] 碳原子数为5~20的脂肪族基团可包含取代基。可包含在碳原子数为5~20的 脂肪族基团中的取代基的实例包括羟基、羧基和卤原子等。
[0115] 包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐没有具体限制,但其实例包括:锡 化合物,所述锡化合物具有源自戊酸、己酸、2, 2-二甲基丙酸、2-乙基己酸、庚酸、辛酸、壬 酸、癸酸、十四烷酸、十二烷酸、月桂酸、硬脂酸或油酸的结构单元,具有如RC00-Sn (R :脂肪 族基团)表示的结构;脂肪族单羧酸钛,例如辛酸钛,脂肪族二羧酸钛,如癸二酸钛,脂族三 羧酸钛,如己烷三羧酸钛或异辛烷三羧酸钛,脂肪族多羧酸钛,例如辛烷四羧酸钛,或癸烷 四羧酸钛等。其实例还包括铝化合物,例如月硅酸铝或硬脂酸铝。其中,优选使用2-乙基 己酸锡、二辛酸锡和二硬脂酸锡。在示例性实施方式中,包含碳原子数为5~20的脂肪族 基团的金属盐可以单独使用,也可以将其中两种以上组合使用。
[0116] 在示例性实施方式中,作为包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐,优选 含有碳原子数为5~20的脂肪族基团的脂肪酸金属盐,以便进一步改善涂装效率。
[0117] 另外,在示例性实施方式中,包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐优选 包括Sn,以便改善作为合成催化剂的聚酯树脂的功能。
[0118] 相对于上述热固性树脂,包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐的优选为 0. 01重量%~2重量%,更优选为0. 05重量%~1重量%,进而更优选为0. 1重量%~0. 7 重量%。
[0119] 当使用包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐作为热固性聚酯树脂的合 成催化剂时,相对于总聚酯单元成分量,催化剂的添加量优选为〇. 01重量%~2重量%,更 优选为0.05重量%~1重量%,进而更优选为0. 1重量%~0.7重量%。当其量大于或等 于0.01重量%时,进行聚酯聚合的反应时间缩短,并且改善了电荷的均匀性。另外,获得了 聚酯树脂的窄分子量分布,并且容易以由此获得的颗粒获得具有优异平滑度的涂装膜。通 知,当其量小于或等于2重量%时,阻止了涂装膜中离子键部分的数量的增加,难以吸收大 气中的水分,涂装膜难以降解,并且改善了涂装膜的长期保持性。
[0120] 着色剂
[0121] 例如,使用颜料作为着色剂。可以组合使用颜料和染料作为着色剂。
[0122] 颜料的实例包括:无机颜料,如氧化铁(例如铁丹)、氧化钦、钦黄、梓白、铅白、硫 化锌、锌钡白、氧化锑、钴蓝和炭黑;有机颜料,如喹吖啶酮红、酞菁蓝、酞菁绿、永久红、汉莎 黄、阴丹士林蓝、亮浅胭脂红和苯并咪唑酮黄;等。
[0123] 另外,作为颜料,还可以使用发光颜料。发光颜料的实例包括:金属粉末,如珍珠颜 料、铝粉末、不锈钢粉末;金属薄片;玻璃珠;玻璃薄片;云母和鳞片状氧化铁(ΜΙ0)。
[0124] 着色剂可以单独使用,或其两种以上组合使用。
[0125] 根据颜料的类型、涂装膜所需的色度、亮度和深度确定着色剂的含量。例如,相对 于芯部和树脂被覆部中的全部树脂,着色剂的含量优选为1重量%~70重量%,更优选为 2重量%~60重量%。
[0126] 其他添加剂
[0127] 可以使用粉末涂料中采用的各种添加剂作为其他添加剂。其他添加剂的具体实例 包括表面调节剂(硅油或丙烯酸类低聚物)、发泡抑制剂(例如安息香或安息香衍生物)、 硬化促进剂(胺化合物、咪唑化合物或阳离子型聚合催化剂)、塑化剂、电荷控制剂、抗氧化 剂、颜料分散剂、阻燃剂和流动性赋予剂等。
[0128] 树脂被覆部
[0129] 树脂被覆部包含树脂。树脂被覆部可以仅由树脂构成,或者包含其他添加剂(关 于芯部所述的热固化剂或其他添加剂)。不过,树脂被覆部优选仅由树脂构成,从而进一步 降低粉末颗粒的渗出。即使在树脂被覆部包含其他添加剂时,相对于全部树脂被覆部,树脂 的含量也优选等于或大于90重量% (更优选等于或大于95重量% )。
[0130] 树脂被覆部的树脂可以是非固化性树脂,也可以是热固性树脂。不过,树脂被覆部 的树脂优选是热固性树脂,以提高涂装膜的固化密度(交联密度)。在使用热固性树脂作为 树脂被覆部的树脂时,作为该热固性树脂,可以使用与用于芯部的热固性树脂相同的热固 性树脂。特别是,当使用热固性树脂作为树脂被覆部的树脂时,热固性树脂优选为选自由热 固性(甲基)丙烯酸类树脂和热固性聚酯树脂组成的组中的至少一种。不过,树脂被覆部 的热固性树脂可以是与芯部的热固性树脂相同类型的树脂,也可以是不同的树脂。
[0131] 在使用非固化性树脂作为树脂被覆部的树脂时,非固化性树脂优选是选自由(甲 基)丙烯酸类树脂和聚酯树脂组成的组中的至少一种。
[0132] 为了防止渗出,树脂被覆部的被覆率优选为30 %~100 %,更优选为50 %~ 100%〇
[0133] 相对于粉末颗粒表面的树脂被覆部的被覆率是通过X射线光电子能谱(XPS)测量 获得的值。
[0134] 具体而言,在XPS测量中,使用JEOL Ltd.制造的JPS-9000MX作为测量设备,并使 用MgK α射线作为X射线源、将加速电压设定为l〇kV且发射电流为30mA来进行测量。
[0135] 相对于粉末颗粒表面的树脂被覆部的被覆率通过下述方法量化:从在上述条件下 获得的光谱中,对源于粉末颗粒表面上的芯部材料的成分和源于树脂被覆部材料的成分进 行峰分离。在峰分离中,使用经最小二乘法拟合的曲线,将所测得的光谱分离为各成分。
[0136] 作为分离基础的成分光谱,可使用通过单独测量粉末颗粒的制备中使用的热固性 树脂、热固化剂、颜料、添加剂、包含碳原子数为5~20的脂肪族基团的金属盐和涂装树脂 等而获得的光谱。另外,由源于涂装树脂的光谱强度与粉末颗粒获得的全部光谱强度的总 和之比获得被覆率。
[0137] 为了防止渗出,树脂被覆部的厚度优选为0. 2 μπι~4 μπι,更优选为0. 3 μπι~ 3 μ m〇
[0138] 树脂被覆部的厚度是通过下述方法获得的值。将粉末颗粒埋入环氧树脂等中,并 通过使用金刚石刀具进行切割来制备切片。使用透射电子显微镜(TEM)观察该切片,并拍 摄粉末颗粒的多个截面图像。从该粉末颗粒的截面图像中测量树脂被覆部的20个部分的 厚度,使用其平均值。在由于透明粉末材料所致而难以观察截面图像中的树脂被覆部时,可 以通过进行染色和观察而容易地进行测量。
[0139] 粉末颗粒的其他成分
[0140] 粉末颗粒优选包含二价以上的金属离子(下文也简称为"金属离子")。当粉末颗 粒具有包含芯部和被覆芯部表面的树脂被覆部的结构时,金属尚子是芯部和树脂被覆部中 所含的成分。当粉末颗粒包含二价以上的金属离子时,在粉末颗粒中由该金属离子形成离 子交联。例如,当使用聚酯树脂作为芯部树脂和树脂被覆部树脂的热固性树脂时,聚酯树脂 的羧基或羟基会与金属离子发生反应,并形成离子交联。借助此种离子交联,可以防止粉末 颗粒的渗出,并容易改善存储性。另外,在使用粉末涂料进行涂装后,离子交联的键会在热 固化时由于加热而断裂,由此降低粉末颗粒的熔融粘度,并容易形成高平滑度的涂膜。
[0141] 金属离子的实例包括二价至四价金属离子。具体而言,作为金属离子,例如可使用 由铝离子、镁离子、铁离子、锌离子和钙离子组成的组中的至少一种金属离子。
[0142] 作为金属离子的供给源(作为添加剂添加至粉末颗粒的化合物),例如可使用金 属盐、无机金属盐聚合物和金属络合物等。例如,在通过凝集合一法制备粉末颗粒时,金属 盐和无机金属盐聚合物可作为凝集剂添加至粉末颗粒。
[0143] 金属盐的实例包括硫酸铝、氯化铝、氯化镁、硫酸镁、氯化亚铁(II)、氯化锌、氯化 钙和硫酸钙等。
[0144] 无机金属盐聚合物的实例包括聚氯化铝、聚氢氧化铝、聚硫酸亚铁(II)和聚硫化 钙等。
[0145] 金属络合物的实例包括氨基羧酸的金属盐等。金属络合物的具体实例包括使用公 知螯合剂(如乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、三乙四胺六乙酸和二乙三胺五 乙酸等)作为基础的金属盐(例如,钙盐、镁盐、铁盐和铝盐)。
[0146] 此种金属离子的供给源不可用作凝集剂,但可以简单地作为添加剂添加。
[0147] 在金属离子的价态较高时容易形成网状离子交联,因而,考虑到涂装膜的平滑度 和粉末涂料的存储性,其是优选的。因此,金属离子优选是A1离子。也就是说,金属离子的 供给源优选是铝盐(例如硫酸铝或氯化铝)或铝盐聚合物(例如聚氯化铝或聚氢氧化铝)。 考虑到涂装膜的平滑度和粉末涂料的存储性,在金属离子的供给源中,与金属盐相比,优选 的是无机金属盐聚合物,即便其金属离子的价态彼此相同。因此,金属离子的供给源特别优 选是铝盐聚合物(例如聚氯化铝或聚氢氧化铝)。
[0148] 考虑到涂装膜的平滑度和粉末涂料的存储性,相对于全部粉末颗粒,金属离子的 含量优选为〇. 002重量%~0. 2重量%,更优选是0. 005重量%~0. 15重量%。
[0149] 当金属离子的含量等于或大于0. 002重量%时,金属离子可形成适当的离子交 联,防止粉末颗粒的渗出并容易改善粉末涂料的存储性。同时,当金属离子的含量等于或小 于0.2重量%时,可以防止金属离子形成过度离子交联,并容易改善涂装膜的平滑度。
[0150] 此处,当通过凝集合一法制备粉末颗粒时,作为凝集剂添加的金属离子的供给源 (金属盐或金属盐聚合物)可有助于控制粉末颗粒的粒径分布和形状。
[0151] 具体而言,优选金属离子具有高价态,从而获得较窄的粒径分布。另外,为了获得 较窄的粒径分布,与金属盐相比,优选的是金属盐聚合物,即便其金属离子的价态彼此相 同。因此,考虑到上述问题,金属离子的供给源优选是铝盐(例如,硫酸铝或氯化铝)和铝 盐聚合物(例如,聚氯化铝或聚氢氧化铝),特别优选为铝盐聚合物(例如,聚氯化铝或聚氢 氧化铝)。
[0152] 当凝集剂添加至使金属离子的含量等于或大于0. 002重量%时,树脂颗粒在水性 介质中进行凝集,这有助于实现较窄的粒径分布。构成树脂被覆部的树脂颗粒的凝集相对 于构成芯部的凝集颗粒进行,这有助于实现相对于芯部的整个表面形成树脂被覆部。同时, 当
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