專利名稱：改進(jìn)涂覆表面抗刮性能并提高其滑動(dòng)性能的方法及改進(jìn)的涂層材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及例如木材及金屬的基材的涂層，具體而言涉及改進(jìn)涂覆表面抗刮性能及滑動(dòng)性能。
從另一方面考慮，本發(fā)明提供改進(jìn)的涂層材料，將該涂層材料在施用到基材上，會(huì)得到具有高滑動(dòng)性能的抗刮涂層。本發(fā)明中，術(shù)語“涂層”應(yīng)被視為是指漆(lacquer)、清漆(varnish)以及涂料，下文中統(tǒng)稱為“涂料”。
具有涂覆表面的物件的工業(yè)化生產(chǎn)中，對(duì)于剛經(jīng)過表面涂覆的物件，尤其是剛經(jīng)過表面熱涂覆的物件進(jìn)行運(yùn)作時(shí)會(huì)遇到困難。例如，在批量生產(chǎn)例如門扇、柜板(cabinet wall)、桌面等由源自木材的材料制成的物件時(shí)，將經(jīng)涂覆產(chǎn)品在涂料固化后從傳送帶取出并堆疊起來后，經(jīng)常會(huì)不可避免地在涂覆表面上造成損傷。類似的問題還會(huì)在涂覆金屬片時(shí)發(fā)生，例如，在所謂卷材涂覆(coil-coating)過程中。汽車工業(yè)中也有出現(xiàn)涂層表面損傷的問題，尤其是在運(yùn)輸及安裝經(jīng)涂覆的車身零件時(shí)。
背景技術(shù)：
此前，已嘗試了通過在施用步驟前或涂覆步驟后，向涂料中添加減摩添加劑，例如油或蠟，來改進(jìn)對(duì)剛經(jīng)過涂覆的物件的運(yùn)作。然而，添加這樣的蠟時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這些化合物與涂料體系的相容性問題。無缺陷涂料薄膜的形成過程也經(jīng)常會(huì)因添加這些物質(zhì)而被破壞或阻礙。在涂料層上隨后打蠟也不能令人滿意，因?yàn)樵摬襟E會(huì)增加制造成本，此外，必須在制造過程的最后階段施用這樣的保護(hù)層。
關(guān)于改進(jìn)經(jīng)涂覆表面的抗刮性能并提高經(jīng)涂覆表面的滑動(dòng)性能的研究此前未曾被公開。具體而言，尚無關(guān)于添加劑的作用類型，以及這些添加劑的性能與其結(jié)構(gòu)之間的函數(shù)關(guān)系(functional relationship)的系統(tǒng)性研究。實(shí)踐中使用的材料通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。
因此，在實(shí)踐中存在對(duì)涂料添加劑的需求，所述涂料添加劑可改進(jìn)對(duì)特別是在生產(chǎn)線上被涂覆的物件的運(yùn)作能力。具體而言，這些添加劑應(yīng)改進(jìn)剛經(jīng)涂覆的表面的抗刮性能力和經(jīng)涂覆表面的滑動(dòng)性能。同時(shí)，在為使前述性能得以改進(jìn)而添加至涂料之中時(shí)，這種添加劑應(yīng)基本不受涂料特性及其組成的影響，并且應(yīng)能廣泛使用。此外，添加劑應(yīng)在最低可能施用量下有效，并且不應(yīng)對(duì)涂料的施用性能有不利影響。具體而言，它們不應(yīng)影響表面薄膜的形成及涂料的固化。此外，它們不應(yīng)在顏料沉積或漂浮的方面影響涂料的穩(wěn)定性，并不應(yīng)不利地影響流動(dòng)性能。
發(fā)明目的本發(fā)明的首要目的在于提供符合前述要求、并在非常低的用量下有效的化合物。
本發(fā)明的目的還在于提供改進(jìn)涂層材料性能的一個(gè)簡(jiǎn)單方法，以使經(jīng)涂覆的表面具有優(yōu)異的抗刮性能及優(yōu)秀的滑動(dòng)性能。
總的來說，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)涂層材料及經(jīng)涂覆的表面的技術(shù)。
發(fā)明概述已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過在施用前向涂料中添加具有下述通式的化合物，會(huì)出色地實(shí)現(xiàn)上述目的， 其中，R1為具有1至8個(gè)碳原子的烷基，R2為-O-或-(CH2)pO-，其中p＝2、3或4，
R3為氫、具有1至4個(gè)碳原子的烷基或?；琻為40至60，m為0至3，選擇x和y的值以使聚氧化烯嵌段的分子量為1400至3000，摩爾比率x∶y為0.8至2.2，基于涂料的添加量為0.001至0.5重量％。
R1優(yōu)選為甲基。然而，R1還可以是最多具有8個(gè)碳原子的烷基。具有3至8個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)可以帶有支鏈；然而，優(yōu)選直鏈烷基基團(tuán)。
R2為將甲硅烷氧基單元連接到聚氧化烯嵌段上的一個(gè)二價(jià)基團(tuán)。甲硅氧烷基單元中的硅原子與聚氧化烯嵌段中的碳原子之間可通過一個(gè)氧原子或一個(gè)碳原子連接。
R3為氫、具有1至4個(gè)碳原子的烷基或?；?。R3優(yōu)選為氫。優(yōu)選作為?；鶊F(tuán)的是乙?；?br> 下標(biāo)n和m的數(shù)值對(duì)于化合物的性能來說是極其重要的。甲基烷基甲硅氧烷基單元的數(shù)量由n表示，n還決定嵌段共聚物的鏈長(zhǎng)。在本發(fā)明使用的化合物中，n的數(shù)值為40至60。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，這些化合物是以混合物的形式存在，所述混合物的分布基本由統(tǒng)計(jì)定律控制。因此，n值代表甲基烷基甲硅氧烷基單元數(shù)量的平均值。
m值的范圍為0至3，并且優(yōu)選0至2。如果m＝0，則化合物為具有末端聚氧化烯單元的直鏈硅氧烷。如果m＞0，則聚氧化烯單元還從側(cè)面與主鏈連接。已發(fā)現(xiàn)嵌段共聚物這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果具有決定性的重要意義。
聚氧化烯嵌段含有氧乙烯及氧丙烯單元，聚氧化烯嵌段的分子量各自為1400至3000。由x∶y的比率來表示的氧乙烯單元與氧丙烯單元的摩爾比率為0.8∶2.2，優(yōu)選0.9比1.6。
本發(fā)明所使用的化合物實(shí)例有
該化合物以基于涂料的0.001至0.5重量％的用量添加到涂料。在此，術(shù)語“涂料”應(yīng)被視為是指可供用于涂覆目的的涂料形式。
本發(fā)明使用的化合物在已固化的涂料系統(tǒng)的表面上積聚，并在那里產(chǎn)生改進(jìn)的抗刮性能及提高的滑動(dòng)性能。如上所述，這樣會(huì)在剛經(jīng)涂覆的表面上減少或避免表面缺陷。實(shí)質(zhì)上，表面性能的改進(jìn)是暫時(shí)的，因?yàn)樵摶衔飼?huì)隨時(shí)間從經(jīng)涂覆的表面上被洗掉或通過機(jī)械作用而脫落。
本發(fā)明的化合物可用已知的方法進(jìn)行合成，它通過使適宜的可任選地含有與硅原子連接的硫酸基團(tuán)的鹵代硅氧烷與聚亞氧烷基乙二醇、其單醚、或其單酯反應(yīng)制得，例如根據(jù)美國(guó)專利3,115,512。還可使合適的烷氧基硅氧烷與聚氧化烯單醚或聚氧化烯單酯進(jìn)行酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)。酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)由堿金屬氫氧化物或酸，例如三氟乙酸，進(jìn)行催化，酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)在德國(guó)專利1,012,602及1,040,251有記載。
嵌段共聚物還可通過不飽和烯醇的聚氧化烯醚，例如烯丙基聚氧化烯醚，與合適的氫硅氧烷的加成反應(yīng)來合成，其中聚氧化烯嵌段通過SiC鍵與甲硅烷氧基單元連接。該反應(yīng)以鉑化合物催化，并且，例如在德國(guó)專利1,165,028中有記載。
可允許有由于合成而存在于本發(fā)明的化合物中的任何量的游離聚亞氧烷基乙二醇、其單醚或單酯，且不必將其從產(chǎn)物中去除。
本發(fā)明所使用的不同化合物的施用性能如下所示選用以下涂料配方A)至F)以檢測(cè)施用性能(數(shù)量以重量百分比給出)A)丙烯酸酯樹脂(50％的溶液)1)54.50環(huán)氧化物樹脂(當(dāng)量約450)2)8.10TiO219.50乙酰丁酸纖維素(35％，乙二醇乙酸酯中)7.00二甲苯 2.85乙基己醇1.90四氫化萘1.40丁基纖維素 4.751)市售商品名為Paraloid AT 502)市售商品名為環(huán)氧化物樹脂DER 671B)中油醇酸樹脂(油含量約30％；60％，二甲苯中)3)60.00TiO220.00β-銅酞菁 4.00聚胺酰胺0.50環(huán)烷酸鈣0.50
乙基纖維素 3.00Solvesso1002.50辛酸鉛 2.00酮肟 0.30二甲苯 7.203)市售商品名為Jgalyd TH 58NC)醇酸樹脂(油含量約33％；60％，二甲苯中)4)51.20蜜胺樹脂(70％，丁醇中)5)14.60TiO224.60丁醇 0.80乙基乙二醇乙酸酯 1.60二甲苯 7.204)市售商品名Setal 126 XX 605)市售商品名Setamine US 132 BB 70D)硝基纖維素6)10.00乙酸乙酯 26.00乙酸丁酯 20.00異丙醇 10.00甲苯 15.00二甲苯 5.00“短油”醇酸樹脂(60％，二甲苯中) 10.00鄰苯二甲酸二辛酯 3.00硅酸鹽 1.006)市售商品名為Walsroder NC Chips E 520
7)市售商品名為Alkydal E 411E)丙烯酸酯樹脂(60％，二甲苯、乙基乙二醇乙酸酯中)8)51.10鉻酸鉛 13.50二甲苯 5.20乙酸丁酯5.20乙基乙二醇乙酸酯4.25二丁基二月桂酸錫0.15二乙享胺0.20異氰酸酯9)20.408)市售商品名為Desmophen 13009)市售商品名為Desmodur ILF)聚酯(75％，二甲苯中)10)28.40共聚物(PVC、PVAc、PVA；20％，乙基乙二醇乙酸酯中)10.00乙酸乙酯27.20甲基異丁基酮10.20甲苯6.50乙基乙二醇乙酸酯3.40異氰酸酯11)14.3010)市售商品名為Macrynal SM 510 N11)市售商品名為Desmodur N 75待測(cè)試的化合物1至7對(duì)應(yīng)于通式I。R1、R2、R3及下標(biāo)n和m，以及x/y的比率具有表1中給出的含義及數(shù)值。
表1

將化合物1至7以濃度0.05重量％至0.1重量％與配方A)的涂料混合。然后，使用醫(yī)用刮刀將涂料以層厚90mm施用到經(jīng)磷酸鹽化處理的金屬板(1401型)上，并在對(duì)應(yīng)于特定車輛的溫度下固化。為了測(cè)量涂覆表面的抗滑值(sliding resisance value)G，以恒定速率(12.8mm/sec)在水平涂覆表面上拉動(dòng)毛氈覆蓋的重石(500g)。表2中給出的G值(克力)為多次測(cè)試的平均值。
表2

本發(fā)明所使用的添加劑的特點(diǎn)在于其廣泛的適用性。這一點(diǎn)通過表3中的抗滑值G可以得以確認(rèn)。為了確定抗滑值G，將添加劑以濃度0.025重量％、0.05重量％以及0.1重量％混入至涂料A)至F)中。涂料通過空氣噴涂以層厚約100μ施用到經(jīng)磷酸鹽化處理的金屬板(1401型)上，并進(jìn)行固化。G值根據(jù)上述方式確定。
表3a

表3b

對(duì)比產(chǎn)品A市售商品名為Byk 300對(duì)比產(chǎn)品B市售商品名為Byk 320對(duì)比產(chǎn)品C市售商品名為Dow Corning PA11
對(duì)比產(chǎn)品D市售商品名為Wacker LO54對(duì)比產(chǎn)品E市售商品名為Borchers LAC 80。
權(quán)利要求
1.一種適于施用到例如木材或金屬的基材上以形成具有優(yōu)異的滑動(dòng)性能的抗刮涂層的涂覆組合物，例如涂料、漆或清漆，其特征在于，所述組合物含有有效量的下述通式的化合物， 其中，R1為具有1至8個(gè)碳原子的烷基，R2為-O-或-(CH2)pO-，其中p＝2、3或4，R3為氫、具有1至4個(gè)碳原子的烷基或?；?，n為40至60，且m為0至3，選擇x和y的值以使該聚氧化烯嵌段的分子量為1400至3000，且x∶y的摩爾比為0.8至2.2。
2.權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述有效量為基于該涂覆組合物的0.001至0.5重量％。
3.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，R1為甲基。
4.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，R1為鏈烷基。
5.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，R1為具有3至8個(gè)碳原子的支鏈烷基。
6.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，R2為將甲硅烷氧基連接到聚氧化烯嵌段上的一個(gè)二價(jià)基團(tuán)。
7.權(quán)利要求6所述的組合物，其特征在于，該甲硅烷氧基的硅原子與該聚氧化烯嵌段的碳原子之間通過一個(gè)氧或碳原子進(jìn)行連接。
8.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，R3為乙?；?。
9.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，m＝0至2。
10.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，式I的該聚氧化烯嵌段含有氧乙烯單元和氧丙烯單元。
11.權(quán)利要求10所述的組合物，其特征在于，氧乙烯單元與氧丙烯單元的比率為0.9∶1.6。
12.一種具有基材，且基材上具有固化的涂料、清漆或噴漆表面涂層的產(chǎn)品，其中所述涂層含有約0.001至0.5重量％的下述通式的一種化合物， 其中，R1為具有1至8個(gè)碳原子的烷基，R2為-O-或-(CH2)pO-，其中p＝2、3或4，R3為氫、具有1至4個(gè)碳原子的烷基或?；?，n為40至60，且m為0至3，選擇x和y的值以使聚氧化烯嵌段的分子量為1400至3000，且x∶y的摩爾比為0.8至2.2。
13.一種以例如涂料、漆或清漆的涂覆組合物涂覆例如木材或金屬的基材的方法，該方法包括將所述涂覆組合物施用到基材上以形成一個(gè)涂層，然后，使該涂層固化以形成一個(gè)固化的表面涂層，其特征在于，在將該涂覆組合物施用到該基材上之前，向該涂覆組合物中添加0.001至0.5重量％的下述通式的一種化合物， 其中，R1為具有1至8個(gè)碳原子的烷基，R2為-O-或-(CH2)pO-，其中p＝2、3或4，R3為氫、具有1至4個(gè)碳原子的烷基，或?；?，n為40至60，且m為0至3，選擇x和y的值以使該聚氧化烯嵌段的分子量為1400至3000，且x∶y的摩爾比為0.8至2.2，藉此加強(qiáng)該固化表面涂層的抗刮性能及滑動(dòng)性能。
全文摘要
將下述通式化合物以基于涂覆組合物的0.001至0.5重量％添加到例如涂料、漆或清漆的涂覆組合物中，其中，R
文檔編號(hào)C09D7/12GK101085900SQ20061008281
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者R·伯杰, H－F·芬克, W·海倫, P·馬斯 申請(qǐng)人:戈?duì)柕率┟滋毓煞莨?br>