專利名稱：無光粉末涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低光澤度的、具有紫外線耐久性的無光粉末涂料組合物以及這種無光粉末涂料組合物的制備方法，更具體地涉及包含酸值之差為約200至約350mgKOH/g的兩種羧基官能聚酯樹脂的無光粉末涂料組合物。
背景技術(shù)：
及概述粉末涂料因其在涂覆和固化期間向周圍環(huán)境中釋放出很少的揮發(fā)性物質(zhì)而變得日益重要。一般，這種排出物僅限于少量的固化反應副產(chǎn)物，如封閉劑或揮發(fā)性的縮合產(chǎn)物。
還強烈地需要一種表現(xiàn)出超低光澤度并具有紫外線耐久性的無光粉末涂料。粉末涂料形式的無光面漆一般可以這樣獲得使兩種環(huán)氧樹脂與一種固化劑交聯(lián)，所述的固化劑如多元羧酸的單鹽或二鹽以及環(huán)脒。這兩種樹脂采用不一致的固化機理，其中第一樹脂固化快，第二樹脂以較慢的速度固化而且具有不同于第一樹脂的收縮或膨脹系數(shù)。所產(chǎn)生的涂層表面的微粗糙度使光發(fā)生散射，從而形成了低光澤度表面。但這種涂層一般不具有紫外線耐久性或穩(wěn)定性，因而涂層中的成分在暴露于紫外線中時會發(fā)生降解。
其他已知的無光粉末涂料采用異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)在聚酯樹脂體系中作為交聯(lián)劑。降低這類涂層光澤度的最常用手段是擠出僅在反應性方面不同的兩種不同樹脂體系。這兩種樹脂體系被相互獨立地加工，并在研磨成粉末涂料后混合在一起。高反應性粉末與低反應性粉末的組合使體系中產(chǎn)生不一致性，從而降低了光澤度。但是這類粉末涂料僅限于60°角的光澤度低至30％的光澤度范圍。因此希望能生產(chǎn)出具有更低的光澤度范圍并且可以由單一擠出步驟加工而成的無光粉末涂料體系。
本發(fā)明提供了一種無光粉末涂料組合物，包含第一羧基官能聚酯樹脂、第二羧基官能聚酯樹脂以及環(huán)氧官能交聯(lián)劑，其中第一和第二羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/g。
本發(fā)明還提供了一種無光粉末涂料組合物，包含酸值為約30至約80mgKOH/g的第一羧基官能聚酯樹脂。該涂料還包含酸值為約300至約330mgKOH/g的第二羧基官能聚酯樹脂以及環(huán)氧官能交聯(lián)劑。用一步法將第一和第二羧基官能聚酯樹脂一起擠出。
本發(fā)明還提供了一種制備無光粉末涂料組合物的方法，包括以下步驟將兩種羧基官能聚酯樹脂和一種環(huán)氧官能交聯(lián)劑一起干混，產(chǎn)生一種基本均勻的混合物。接著，在擠出機中用一步法將該混合物熔融混合，產(chǎn)生一種擠出物。然后將擠出物粉碎。這兩種羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/g。
本發(fā)明還提供了一種經(jīng)涂覆的基材，是用包括將無光粉末涂料組合物涂覆到基材上的方法涂覆的。該無光粉末涂料組合物包含第一羧基官能聚酯樹脂、第二羧基官能聚酯樹脂以及環(huán)氧官能交聯(lián)劑，且第一和第二羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/g。所述方法還包括固化無光粉末涂料組合物。
發(fā)明詳述本發(fā)明的聚酯樹脂每分子平均具有兩個或更多個羧基。這種聚酯樹脂是由多官能酸組分與多元醇組分間的縮合反應得到的。酸當量是過量的，以便形成酸官能聚酯。根據(jù)本發(fā)明，至少有兩種羧基官能聚酯樹脂被用在粉末涂料組合物中。作為一種優(yōu)選方案，聚酯樹脂之間的酸值之差為約200至約350，更優(yōu)選為約265至約345。第一聚酯樹脂優(yōu)選的酸值為約30至約80mgKOH/g。作為一種優(yōu)選方案，第一聚酯樹脂的酸值約為35mgKOH/g。另外，該粉末涂料組合物包含一種酸值顯著高的第二聚酯樹脂，其酸值優(yōu)選為約280至約380mgKOH/g，更優(yōu)選為約300至約330mgKOH/g。作為一種更優(yōu)選的方案，第二聚酯樹脂的酸值約為320mgKOH/g。
用于制備每種聚酯樹脂的多官能酸組分包括具有兩個或更多個羧基的化合物或其酸酐。這種化合物可以是亞烷基化合物、亞芳烷基化合物或芳族化合物。二羧酸及二羧酸的酐是優(yōu)選的。當需要部分支化的聚酯時可以使用更高官能度的酸或酐。當使用三官能化合物或具有更高官能度的化合物時，也可以包含單官能羧酸或單羧酸的酸酐，如支鏈酸(versatic acid)、脂肪酸或新癸酸，只要多官能酸組分的平均官能度至少約為2即可。
具有兩個或更多個羧基的化合物或這種化合物的酸酐的實例包括(但不限于)鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸、對苯二甲酸、四氫化鄰苯二甲酸、六氫化鄰苯二甲酸、四氯化鄰苯二甲酸酐、六氫化鄰苯二甲酸酐、1，2，4，5-苯四酸酐、琥珀酸、壬二酸、己二酸、1，4-環(huán)己烷二羧酸、檸檬酸、草酸、馬來酸、丙二酸、馬來酐、戊二酸、庚二酸、1，2，4-苯三酸酐以及這些化合物的混合物。
用于制備聚酯樹脂的多元醇也具有至少約為2的平均官能度。多元醇組分可以包含單、雙及三官能醇，以及更高官能度的醇。優(yōu)選以二元醇作為多元醇組分。當需要部分支化的聚酯時可以使用更高官能度的醇，以二元醇和三元醇的混合物作為多元醇組分也是優(yōu)選的。
可采用的多元醇的實例包括(但不限于)乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、1，6-己二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、氫化雙酚A、羥烷基化雙酚以及這些化合物的混合物。
制備聚酯樹脂的方法是公知的。聚酯一般是這樣形成的在有或沒有催化劑的情況下將多元醇和多官能酸一起加熱，同時除去副產(chǎn)物水以推動反應至理想的完成程度?？梢约尤肷倭康娜軇┤缂妆揭酝ㄟ^共沸作用幫助除水。如果加入溶劑，最好在開始配制粉末涂料之前將這種溶劑從聚酯產(chǎn)物中除去。
本發(fā)明的無光粉末涂料組合物還包含一種環(huán)氧官能交聯(lián)劑。環(huán)氧官能團與聚酯樹脂中的羧基發(fā)生反應。交聯(lián)劑的實例可以是(但不限于)環(huán)氧官能化合物，如環(huán)氧官能的環(huán)氧樹脂和環(huán)氧官能的丙烯酸類樹脂。環(huán)氧官能的環(huán)氧樹脂的合適例子包括(但不限于)雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂和丙烯酸型環(huán)氧樹脂。作為一種優(yōu)選方案，是用異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)作為無光粉末涂料中的交聯(lián)劑。使用TGIC能產(chǎn)生具有紫外線耐久性的無光粉末涂料，因為當暴露在紫外線中時，TGIC不會分解和引起涂層表面粉化。
本發(fā)明涂料中的第一聚酯樹脂，即酸值為約30至約80mgKOH/g的聚酯樹脂的用量以固體漆料的重量計為約30％至約90％(重量)，優(yōu)選為約40％至約70％(重量)。第二聚酯樹脂，即酸值為約300至約330mgKOH/g的聚酯樹脂的用量以固體漆料的重量計為約1％至約30％(重量)，優(yōu)選為約15％至約25％(重量)。交聯(lián)劑的用量以固體漆料的重量計為約5％至約30％(重量)，優(yōu)選為約10％至約20％(重量)。
本發(fā)明的無光粉末涂料提供了約0.7％(60°角)至約30％(60°角)以及約3.8％(85°角)至約50％(80°角)的超低光澤度。盡管不希望受理論的束縛，但仍認為這種低光澤度是由涂料組合物中使用的兩種羧基官能聚酯樹脂之間的不一致性所造成的。我們認為，由于一種樹脂具有高得多的酸值，例如320，而另一種樹脂具有低的酸值，如35，因此樹脂以不同的速度固化。結(jié)果，樹脂體系不能完全流動，而是在樹脂與交聯(lián)劑交聯(lián)后據(jù)信形成了粗糙且不均勻的涂層表面。這樣，高反應性樹脂與低反應性樹脂的結(jié)合在體系中產(chǎn)生不一致性，并降低了涂層的光澤度。
另外，本發(fā)明涂料可以用一步法擠出，而不是必須擠出兩種不同的樹脂體系，它們被相互獨立地加工，并在研磨完成后混合在一起。因此本發(fā)明用單一擠出步驟生產(chǎn)出一種具有超低光澤度的無光粉末涂料。
除了聚酯和交聯(lián)劑外，可能還需要向粉末涂料組合物中摻入其他材料，這些材料如填料、顏料、幫助涂膜聚結(jié)的流平劑、增塑劑、流動調(diào)節(jié)劑、脫氣劑、位阻胺光穩(wěn)定劑、抗氧劑和/或催化劑。
顏料和/或填料的用量以涂料組合物的總重量計為0-60％(重量)?？梢允褂脽o機顏料或填料，包括金屬氧化物、鉻酸鹽、鉬酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽?？刹捎玫臒o機顏料的實例是(但不限于)二氧化鈦、硫酸鋇、炭黑、赭石、黃土顏料、棕土、赤鐵礦、褐鐵礦、氧化鐵紅、透明氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵棕、氧化鉻綠、鉻酸鍶、磷酸鋅、二氧化硅(如火成二氧化硅)、滑石、重晶石、亞鐵氰化鐵銨(普魯士藍)、群青、鉻酸鉛和鉬酸鉛。也可以使用有機顏料。可采用的有機顏料的實例是(但不限于)金屬化及非金屬化的偶氮紅、喹吖啶酮紅和喹吖啶酮紫，苝紅，銅酞菁藍和銅酞菁綠，咔唑紫，單芳基黃和二芳基黃，苯并咪唑黃，甲苯橙，萘酚橙等。
流動改性劑或流動調(diào)節(jié)劑可以通過降低表面張力來防止形成縮孔。一部分縮孔可能由涂層固化前落在其上的污物引起。流動調(diào)節(jié)劑通常是非官能化的低Tg聚合物，如丙烯酸類聚合物或硅氧烷聚合物或氟化聚酯。常用的流動調(diào)節(jié)劑的實例是聚丙烯酸月桂酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸-2-乙基己酯、聚甲基丙烯酸月桂酯、聚(二甲基硅氧烷)、聚乙二醇或聚丙二醇的酯、以及氟化脂肪酸。當使用流動調(diào)節(jié)劑時，其用量一般較低。
位阻胺光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑和抗氧劑可以按照該技術(shù)領(lǐng)域中公知的方法和用量添加，以增進所得涂層的耐久性，而且在所得涂層可能經(jīng)受戶外暴露的情況下是特別有用的。
熱固性粉末涂料組合物可以通過先將涂料組合物的各種成分熔融混合的方法來制備。這種方法通常包括在行星式混合器中將上述成分干混，然后在擠出機中在適當?shù)臏囟认聦⑺没旌衔锶廴诨旌?。擠出溫度最好選擇得足夠高，以使樹脂熔融至一種能實現(xiàn)良好混合和顏料潤濕的粘度，但是不能高到使樹脂與交聯(lián)劑之間發(fā)生任何明顯的共-反應。熔融混合通常在約80℃至約130℃的范圍內(nèi)進行。
然后將擠出物冷卻并粉碎?？梢詫D出物碾成細小的片或粒，然后研磨并通過篩分或其他方法分級。最大粒徑和粒徑分布在分級步驟中控制。對這些參數(shù)的要求取決于顆粒的用途及涂覆方法。
本發(fā)明的熱固性粉末涂料組合物可以涂覆到許多不同的基材上，包括金屬基材，如裸鋼、磷化了的鋼、鍍鋅的鋼、或鋁；以及非金屬基材，如塑料和復合材料?；囊部梢允侨魏我环N已經(jīng)帶有一層其他涂層的材料，所述的其他涂層如在涂覆粉末涂料組合物之前已固化或未固化的電沉積底漆層。作為一種優(yōu)選方案，待涂覆的基材是汽車零件、辦公用家具、管道、加強鋼筋、設備、建筑構(gòu)件、以及普通金屬件，如剪草機、草坪家具和自行車架。
可以用例如靜電噴涂法或流化床法來涂覆無光粉末涂料。靜電噴涂是優(yōu)選的方法。粉末涂料可以被涂覆一遍或多遍，從而使固化后的膜厚達到約25至約150微米。非必需地，也可以在涂覆粉末涂料組合物之前預加熱基材以促進更厚的粉末沉積。
將涂料組合物涂覆到基材上之后，使涂層固化，最好在足以引發(fā)能產(chǎn)生不溶性聚合網(wǎng)絡的反應的溫度和時間下進行固化。固化溫度通常為約150℃至約230℃，固化時間通常為約10分鐘至約60分鐘。優(yōu)選地，涂層在約180℃至約190℃固化約15至約25分鐘。
本發(fā)明將在以下實施例中被進一步闡述。這些實施例僅是為了說明，而不以任何方式限定本發(fā)明所闡述的和要求保護的范圍。除了另作說明的以外，份指的是重量份。
實施例實施例1-低光澤度粉末涂料A(重量份) B(重量份)Ruco 911(RUCO Polymer43.443.1Corp.)Ruco XP-5600(RUCO Polymer13.012.9Corp.)TGIC 11.211.1流動調(diào)節(jié)劑 0.650.65脫氣劑 0.500.50炭黑顏料 1.251.25分散劑 -- 0.50體質(zhì)顏料 30.030.0合計 100.0 100.0酸#當量重ABRuco 911 35 160243.4 43.1Ruco XP-5600 320 175.3 13.0 12.9TGIC 107 11.2 11.1合計 67.6 67.160°鏡面光澤度 0.7 0.8(％)85°鏡面光澤度 3.7 4.0(％)本發(fā)明已經(jīng)參照其優(yōu)選實施方案進行了詳細闡述。但應當認識到，在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)可以進行改變及改進。
權(quán)利要求
1.一種無光粉末涂料組合物，包含(a)第一羧基官能聚酯樹脂；(b)第二羧基官能聚酯樹脂；以及(c)環(huán)氧官能交聯(lián)劑；其中，所述第一和第二羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/g。
2.權(quán)利要求1的無光粉末涂料組合物，其中，所述的酸值之差為約265至約345mgKOH/g。
3.權(quán)利要求1的無光粉末涂料組合物，其中，所述第一羧基官能聚酯樹脂的酸值為約30至約80mgKOH/g。
4.權(quán)利要求3的無光粉末涂料組合物，其中，所述第一羧基官能聚酯樹脂的酸值為約35mgKOH/g。
5.權(quán)利要求1的無光粉末涂料組合物，其中，所述第二羧基官能聚酯樹脂的酸值為約280至約380mgKOH/g。
6.權(quán)利要求5的無光粉末涂料組合物，其中，所述第二羧基官能聚酯樹脂的酸值為約320mgKOH/g。
7.權(quán)利要求1的無光粉末涂料組合物，其中，所述涂料組合物形成了在60°角測量的光澤度值為約0.7％至約30％的涂層。
8.權(quán)利要求1的無光粉末涂料組合物，其中，所述交聯(lián)劑包含異氰酸脲三縮水甘油酯。
9.權(quán)利要求1的無光粉末涂料組合物，其中，所述涂料具有紫外線耐久性。
10.一種無光粉末涂料組合物，包含(a)酸值為約30至約80mgKOH/g的第一羧基官能聚酯樹脂；(b)酸值為約300至約330mgKOH/g的第二羧基官能聚酯樹脂；以及(c)環(huán)氧官能交聯(lián)劑；其中，所述第一和第二羧基官能聚酯樹脂用一步法一起擠出。
11.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述第一羧基官能聚酯樹脂的酸值為約35mgKOH/g。
12.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述第二羧基官能聚酯樹脂的酸值為約320mgKOH/g。
13.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述涂料組合物形成了在60°角測量的光澤度值為約0.7％至約30％的涂層。
14.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述交聯(lián)劑包含異氰酸脲三縮水甘油酯。
15.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述涂料具有紫外線耐久性。
16.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述第一羧基官能聚酯樹脂的存在量以所述第一和第二聚酯樹脂以及所述環(huán)氧官能交聯(lián)劑的總重量計為約30％至約90％。
17.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述第二羧基官能聚酯樹脂的存在量以所述第一和第二聚酯樹脂以及所述環(huán)氧官能交聯(lián)劑的總重量計為約1％至約30％。
18.權(quán)利要求10的無光粉末涂料組合物，其中，所述環(huán)氧官能交聯(lián)劑的存在量以所述第一和第二聚酯樹脂以及所述環(huán)氧官能交聯(lián)劑的總重量計為約1％至約30％。
19.一種制備無光粉末涂料組合物的方法，包括以下步驟(a)將兩種羧基官能聚酯樹脂和一種環(huán)氧官能交聯(lián)劑一起混合，產(chǎn)生一種基本均勻的混合物；以及(b)用一步法擠出所述混合物；其中，所述的兩種羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/％。
20.權(quán)利要求19的方法，其中，所述交聯(lián)劑包含異氰酸脲三縮水甘油酯。
21.權(quán)利要求19的方法，其中，所述的酸值之差為約265至約295mgKOH/g。
22.權(quán)利要求19的方法，其中，所述涂料具有紫外線耐久性。
23.權(quán)利要求19的方法，其中，所述涂料組合物形成了在60°角測量的光澤度值為約0.7％至約30％的涂層。
24.一種用以下方法涂覆的經(jīng)涂覆基材，所述方法包括以下步驟(a)將無光粉末涂料組合物涂覆到所述基材上，其中，所述無光粉末涂料組合物包含第一羧基官能聚酯樹脂、第二羧基官能聚酯樹脂以及環(huán)氧官能交聯(lián)劑，其中，第一和第二羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/g；以及(b)固化所述的無光粉末涂料組合物。
25.權(quán)利要求24的經(jīng)涂覆基材，其中，所述第一羧基官能聚酯樹脂的酸值為約30至約80mgKOH/g。
26.權(quán)利要求24的經(jīng)涂覆基材，其中，所述第二羧基官能聚酯樹脂的酸值為約280至約380mgKOH/g。
27.權(quán)利要求24的經(jīng)涂覆基材，其中，所述交聯(lián)劑包含異氰酸脲三縮水甘油酯。
28.權(quán)利要求24的經(jīng)涂覆基材，其中，所述基材帶有一層在60°角測量的光澤度值為約0.7％至約30％的涂層。
全文摘要
一種無光粉末涂料組合物,包含第一羧基官能聚酯樹脂、第二羧基官能聚酯樹脂以及環(huán)氧官能交聯(lián)劑,其中第一和第二羧基官能聚酯樹脂的酸值之差為約200至約350mgKOH/g。
文檔編號C09D163/00GK1358219SQ00809636
公開日2002年7月10日 申請日期2000年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月28日
發(fā)明者W·阿爾弗德 申請人:巴斯福公司