本發(fā)明一般性地涉及涂料組合物、用于制備涂料組合物的方法和用于應(yīng)用涂料組合物的方法，并且更特別地，本發(fā)明涉及用于卷材涂覆的涂料組合物、用于制備用于卷材涂覆的涂料組合物的方法和卷材涂覆方法。

背景技術(shù)：

卷材涂覆是用于在制造成成品之前用底漆、底漆涂層或頂漆涂層涂覆金屬的連續(xù)的自動(dòng)化工藝。金屬基材(通常為鋼或鋁的金屬基材)以卷材形式從輥軋機(jī)傳送。金屬卷材被定位在涂覆線的開端，并且在一個(gè)連續(xù)過程中，將卷材退卷，預(yù)清潔，預(yù)處理，預(yù)涂底漆并預(yù)涂漆(通常使用輥涂)，之后在另一端重新卷繞并包裝用于運(yùn)輸。該過程可每秒進(jìn)行長達(dá)約213米(700英尺)。

常規(guī)的卷材涂覆漆(在本文中稱為“涂料組合物”)具有一些缺點(diǎn)。通常，基于涂料組合物的總重量，涂料組合物包含約20重量％至約30重量％的非揮發(fā)性顆粒，并且還包含揮發(fā)性溶劑。因此，為了符合政府的環(huán)境法規(guī)，要求在工藝爐上存在揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的收集器和氧化器以使釋放到大氣中的VOC最小化。另外，金屬在涂覆之后的腐蝕也是現(xiàn)有的問題。

因此，期望提供在卷材涂覆工藝之后展現(xiàn)出提高的抗腐蝕性的具有相對高固體含量的水基卷材涂料組合物。另外，期望提供用于制備這樣的涂料組合物的方法。還期望提供使用這樣的涂料組合物的卷材涂覆方法。此外，從后續(xù)對本發(fā)明的詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求書并結(jié)合附圖和本發(fā)明背景，本發(fā)明的其他期望特征和特性將變得明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了用于卷材涂覆的涂料組合物、這樣的涂料組合物的制備方法和卷材涂覆方法。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，涂料組合物包含水性載體和分散在水性載體中的成膜粘合劑。所述成膜粘合劑包含環(huán)氧樹脂-胺加合物和封閉聚異氰酸酯交聯(lián)劑。所述成膜粘合劑在經(jīng)受至少約165.5℃(330°F)的加熱之前具有締合的胺/酸基團(tuán)。所述涂料組合物還包含顏料和研磨樹脂?；谒鐾苛辖M合物的總重量，所述涂料組合物的固體含量為至少約40重量％。

在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，用于制備涂料組合物的方法包括將聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇合并以形成混合物并加熱該混合物。向該混合物添加交聯(lián)劑并向該混合物添加陽離子基團(tuán)形成劑。向該混合物添加酸以形成成膜粘合劑。將成膜粘合劑與顏料糊劑合并。基于涂料組合物的總重量，涂料組合物的固體含量為至少約40重量％。成膜粘合劑在經(jīng)受至少約165.5℃(330°F)的加熱之前具有締合的胺/酸基團(tuán)。

在還一個(gè)示例性實(shí)施方案中，用于卷材涂覆金屬卷材的方法包括將金屬卷材從卷材退卷成金屬帶。將金屬帶清潔并用涂料組合物涂覆金屬帶的至少一個(gè)表面以形成經(jīng)涂覆的金屬帶。所述涂料組合物包含水性載體和分散在水性載體中的成膜粘合劑。所述成膜粘合劑包含環(huán)氧樹脂-胺加合物和封閉聚異氰酸酯交聯(lián)劑。所述成膜粘合劑在經(jīng)受至少約165.5℃(330°F)的加熱之前具有締合的胺/酸基團(tuán)。所述成膜粘合劑還包含顏料和研磨樹脂?；谒鐾苛辖M合物的總重量，所述涂料組合物的固體含量為至少約40重量％。將經(jīng)涂覆的金屬帶加熱。

附圖簡述

在下文中，將結(jié)合以下附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元素，并且其中：

圖1是常規(guī)卷材涂覆工藝的側(cè)視圖。

發(fā)明詳述

以下詳細(xì)描述本質(zhì)上僅是示例性的，并非旨在限制本發(fā)明或者本發(fā)明的應(yīng)用或用途。此外，不旨在受前述背景技術(shù)或以下詳細(xì)描述中所示的任何理論的限制。

本文中設(shè)想的多個(gè)實(shí)施方案涉及用于卷材涂覆的涂料組合物。不同于用于卷材涂覆的常規(guī)涂料組合物，本文中設(shè)想的涂料組合物是非揮發(fā)性固體含量為基于涂料組合物的總重量的至少40重量百分比(重量％)的水基組合物。就此而言，本文中設(shè)想的涂料組合物表現(xiàn)出優(yōu)于常規(guī)涂料組合物的抗腐蝕性。本文中設(shè)想的涂料組合物的更高的固體含量還導(dǎo)致比常規(guī)涂料組合物更低的VOC含量。盡管本文中所示的涂料組合物被描述為可用于卷材涂覆工藝，但是應(yīng)當(dāng)理解，所述涂料組合物不局限于此并且可用于在任何涂漆工藝(例如，噴涂、浸涂、輥涂、刷涂等)中涂覆和/或涂漆大部分(如果不是全部的話)金屬結(jié)構(gòu)，例如沖壓金屬部件，例如汽車工業(yè)中制造并使用的那些，擠出金屬部件、模制金屬部件等。

圖1中示出了常規(guī)卷材涂覆工藝10的側(cè)視圖。卷材涂覆工藝是卷材的金屬帶被輸送通過整個(gè)涂覆工藝的連續(xù)輸送操作。金屬帶可以是鋼帶、鋁帶、鑄鐵帶或其他金屬帶或者金屬合金帶。卷材12被首先輸送到入口聚集器塔14中并且在涂覆之后被輸送到出口聚集器塔16，聚集器塔14，16允許以恒定速度持續(xù)進(jìn)行涂覆操作，甚至當(dāng)卷材的金屬帶的進(jìn)入延遲(例如開始新的卷)或者金屬帶在涂覆后的卷繞延遲(例如切割金屬以結(jié)束一卷并開始新卷)時(shí)也如此。一般將卷材清潔以除去油或碎屑，在預(yù)處理站18處進(jìn)行預(yù)處理并在干燥器20中進(jìn)行干燥。然后，用底漆22在帶的一側(cè)或兩側(cè)上對金屬帶涂底漆，并在固化爐24中烘烤以固化底漆。隨后，

用頂涂層組合物26在至少一側(cè)上對金屬帶進(jìn)行涂覆。通常通過輥涂對金屬帶進(jìn)行涂覆，但是也可通過刷涂、噴涂、浸涂等來進(jìn)行涂覆。由于安全性問題頂涂料在卷材涂覆工藝中一般不通過電沉積來施加?？稍诹硪粋?cè)上施加單獨(dú)的背襯或不同的頂涂層。將頂涂層沉積至厚度為約15.24微米(μm)(0.6密耳)至約25.4μm(1密耳)。將頂涂層在整理爐(finishing oven)28中在約204.4℃(400°F)至約537.8℃(1000°F)的溫度下烘烤并在水淬30中淬火。然后，將金屬帶輸送到出口聚集器塔16中并在此重新卷繞。

根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案，用于卷材涂覆工藝的涂料組合物(即，頂涂層組合物26)包含成膜粘合劑、水性載體、顏料和研磨樹脂。用于形成涂料組合物的主要乳劑的成膜粘合劑是環(huán)氧樹脂胺加合物和封閉聚異氰酸酯交聯(lián)劑并且分散在水性介質(zhì)中。所述粘合劑的存在量為按固體重量計(jì)的約30％至50％。本文中設(shè)想的涂料組合物中的成膜粘合劑如下形成：使聚環(huán)氧化物與聚合物多元醇(在下文進(jìn)行描述)接觸并一起加熱，對其反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行擴(kuò)鏈，隨后與陽離子堿基團(tuán)形成劑反應(yīng)，所述形成劑也在下文進(jìn)行描述。然后，將得到的反應(yīng)產(chǎn)物與交聯(lián)劑合并。

用于形成成膜粘合劑的聚環(huán)氧化物是1，2-環(huán)氧當(dāng)量大于1(例如，為約2)的聚合物，即平均每個(gè)分子具有兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的聚環(huán)氧化物。示例性的聚環(huán)氧化物是環(huán)狀多元醇的聚縮水甘油醚。特別合適的是多元酚(例如雙酚A)的聚縮水甘油醚。這些聚環(huán)氧化物可通過多元酚與表氯醇或二氯丙醇在堿存在下的醚化來產(chǎn)生。多元酚的實(shí)例是2，2-雙-(4-羥基苯基)丙烷、1，1-雙-(4-羥基苯基)乙烷、2-甲基-1，1-雙-(4-羥基苯基)丙烷、2，2-雙-(4-羥基-3-叔丁基苯基)丙烷、雙-(2-羥基萘基)甲烷、1，5-二羥基-3-萘等。其他環(huán)狀多元醇的實(shí)例包括脂環(huán)族多元醇，特別是環(huán)脂族多元醇，例如1，2-環(huán)己二醇、1，4-環(huán)己二醇、1，2-雙(羥基甲基)環(huán)己烷、1，3-雙(羥基甲基)環(huán)己烷和氫化雙酚A。

其他聚環(huán)氧化物的實(shí)例是多元醇的聚縮水甘油醚，所述多元醇例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇等。聚環(huán)氧化物的分子量為至少約200，例如約200至2000，例如約340至約2000。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，與聚環(huán)氧化物接觸并加熱的聚合物多元醇是由使環(huán)狀多元醇與環(huán)氧乙烷反應(yīng)形成的聚醚多元醇。任選地，聚醚多元醇可通過使環(huán)狀多元醇與環(huán)氧乙烷和亞烷基鏈中具有3至4個(gè)碳原子的環(huán)氧烷烴的混合物反應(yīng)而形成。

聚醚多元醇通過本領(lǐng)域中已知的技術(shù)來制備。典型的反應(yīng)條件如下：將環(huán)狀多元醇裝到能夠維持壓力的反應(yīng)器中。如果該環(huán)狀多元醇是液體或低熔點(diǎn)固體(例如環(huán)己烷二甲醇)，則將其以純的形式添加到反應(yīng)器中。如果該環(huán)狀多元醇是固體或高粘度液體，則可將其溶解于合適的溶劑中。例如，可將雙酚A溶解為甲基異丁酮中的50％溶液?？蓪㈤g苯二酚溶解在水中。基于反應(yīng)混合物的總重量，通常向反應(yīng)混合物添加約0.5重量％至2重量％的催化劑，例如叔胺，例如N，N’-二甲基環(huán)己胺，或者堿金屬氫氧化物，例如氫氧化鈉或氫氧化鉀。將環(huán)狀多元醇加熱到約82℃(180°F)至約104℃(219°F)，并將反應(yīng)器用氮加壓到約2.8至約4.2千克/平方厘米(kg/cm²)(約40至約60磅/平方英寸(psi))。

將環(huán)氧乙烷也在壓力下(通常在約5.6至約7.0kg/cm²(約80至約100psi)下)隨冷卻以增量方式緩慢地進(jìn)料到反應(yīng)器中以除去當(dāng)環(huán)氧乙烷與環(huán)狀多元醇反應(yīng)時(shí)獲得的放熱熱量。在持續(xù)約3至4小時(shí)的添加期間，使反應(yīng)容器的溫度保持在約82℃(180°F)至約121℃(250°F)。在完成環(huán)氧乙烷添加時(shí)，使反應(yīng)混合物在約93℃(199°F)至121℃(250°F)下保持約1至2小時(shí)以完成反應(yīng)。如果存在溶劑的話，則將其汽提出，并且如果使用氫氧化鈉或氫氧化鉀的話，則可用酸(例如磷酸)將其中和并過濾掉鹽。如果使用環(huán)氧乙烷和高級環(huán)氧烷烴的混合物的話，則在一個(gè)實(shí)施方案中，首先用高級環(huán)氧烷烴進(jìn)行反應(yīng)，然后用環(huán)氧乙烷進(jìn)行反應(yīng)。

可使用的環(huán)狀多元醇的實(shí)例是多元酚和環(huán)脂族多元醇，例如上文結(jié)合聚環(huán)氧化物的制備提及的那些。此外，可使用環(huán)狀多元醇，例如芳族二醇、間苯二酚、芳基-烷基二醇(例如多種異構(gòu)的二甲苯二醇)和雜環(huán)二醇，例如1，4-哌嗪二乙醇。

如上所述，除環(huán)氧乙烷之外，還可使用環(huán)氧乙烷和在亞烷基鏈中包含3至6，例如3至4個(gè)碳原子的環(huán)氧烷烴的混合物。這樣的環(huán)氧烷烴的實(shí)例是1-2-環(huán)氧丙烷、1-甲基-1，2-環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷、單環(huán)氧丁烷、表氯醇、縮水甘油、環(huán)己烷氧化物和苯乙烯氧化物，其中優(yōu)選1，2-環(huán)氧丙烷。

在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)狀多元醇-環(huán)氧烷烴縮合物是二官能的或三官能的，即其平均每分子包含2至3個(gè)羥基?？刹捎酶吖倌艿木勖?，但是膠凝化可提出挑戰(zhàn)。更高官能度聚醚的一個(gè)實(shí)例是環(huán)狀多元醇(例如蔗糖)與環(huán)氧乙烷的反應(yīng)產(chǎn)物。

環(huán)狀多元醇與環(huán)氧烷烴的當(dāng)量比應(yīng)為1∶3至20，例如1∶3至15。當(dāng)該比小于1∶3時(shí)，所得涂料的柔性不足。當(dāng)該比率大于1∶20時(shí)，固化膜將具有更差的抗鹽霧腐蝕性。用于本文中設(shè)想的涂料組合物的示例性環(huán)狀多元醇-環(huán)氧烷烴縮合物被認(rèn)為具有以下結(jié)構(gòu)式：

R-((OX)_m(OC2H4)_n-OH)_z

其中R是環(huán)狀基團(tuán)，m等于0至18，n等于1至15，n加m等于1至20，X是3至8個(gè)碳原子的亞烷基，并且Z等于2至3。

聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇可通過將二者簡單地混合在一起來接觸，任選地在溶劑存在下混合，所述溶劑例如芳族烴，例如甲苯、二甲苯和酮，例如甲基乙基酮和甲基異丁基酮。將聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇一起加熱，例如在至少75℃(167°F)，例如至少90℃(194°F)，例如100℃(212°F)至180℃(356°F)的溫度下加熱，通常在催化劑(例如0.05重量％至2重量％的叔胺或季銨堿)存在下加熱。聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇一起加熱的時(shí)間根據(jù)接觸量、其如何接觸、攪拌程度、溫度和催化劑的存在而變化。通常，當(dāng)使聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇在攪拌反應(yīng)器中接觸時(shí)，則將其加熱足以增加反應(yīng)混合物的環(huán)氧當(dāng)量的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)氧當(dāng)量應(yīng)增加超過其原始值的至少25％，例如至少50％，例如約75％至150％，所述環(huán)氧當(dāng)量根據(jù)ASTM D-1652來確定(包含1克當(dāng)量環(huán)氧化物的樹脂固體的克數(shù))。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚醚多元醇中活性氫(例如，羥基)的當(dāng)量與聚環(huán)氧化物中1，2-環(huán)氧的當(dāng)量的比應(yīng)為約小于1，例如為約0.1至約0.8∶1，例如約0.3至約0.6∶1。

使聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇接觸并一起加熱以形成樹脂性反應(yīng)產(chǎn)物或樹脂。盡管樹脂性反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)尚未完全了解，但是認(rèn)為其是約15重量％至45重量％的擴(kuò)鏈聚環(huán)氧化物(即，與聚醚多元醇分子連接在一起的聚環(huán)氧化物分子)以及約55重量％至約85重量％的未反應(yīng)聚醚多元醇和未反應(yīng)聚環(huán)氧化物或與自身反應(yīng)的聚環(huán)氧化物的混合物。

在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，用于形成成膜粘合劑的聚合物多元醇是聚酯多元醇。聚酯多元醇可通過有機(jī)多元羧酸或其酸酐與含有伯羥基或仲羥基的有機(jī)多元醇的聚酯化來制備。通常來說，所述多元羧酸和多元醇是脂族或芳族二元酸和二醇。通常用于制備聚酯的二醇包括亞烷基二醇，例如乙二醇和丁二醇；新戊二醇以及其他二醇，例如環(huán)己烷二甲醇。

聚酯的酸組分主要由每分子具有2至28個(gè)碳原子的單體羧酸或酸酐組成。可用的酸有酞酸、異酞酸、對苯二甲酸、四氫酞酸、六氫酞酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、馬來酸、戊二酸、氯菌酸、四氯酞酸等。當(dāng)提及上文的酸時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，可使用形成酸酐的這些酸的酸酐來代替酸。

除由多元醇的多元酸形成的聚酯多元醇之外，還可使用內(nèi)酯聚酯。這些產(chǎn)物由內(nèi)酯(例如ε-己內(nèi)酯)與多元醇的反應(yīng)來形成。由該反應(yīng)獲得的聚內(nèi)酯多元醇特征在于存在端羥基和由內(nèi)酯衍生的再現(xiàn)聚酯部分，即：

其中n至少為4，例如4至6，并且至少n+2R是氫且其余的R取代基選自氫、烷基、環(huán)烷基和烷氧基，取代基均不包含多于12個(gè)碳原子，并且內(nèi)酯環(huán)中取代基的碳原子總數(shù)不超過12。

用作起始材料的內(nèi)酯可以是在環(huán)中具有至少6個(gè)碳原子，例如6至8個(gè)碳原子，并且環(huán)中與氧基連接的碳原子上具有至少兩個(gè)氫取代基的任何內(nèi)酯或內(nèi)酯組合。用作起始材料的內(nèi)酯可由以下通式來表示：

其中n和R具有上文提及的含義。

本文中可用的內(nèi)酯是其中上述結(jié)構(gòu)中n等于4的ε-己內(nèi)酯。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述內(nèi)酯是未經(jīng)取代的ε-己內(nèi)酯，其中n等于4并且上述結(jié)構(gòu)中的所有R均為氫。ε-己內(nèi)酯是特別有用的，因?yàn)槠淇扇菀椎匾陨虡I(yè)量獲得并且提供優(yōu)異的涂料特性?？蓡为?dú)或組合地利用多種內(nèi)酯。適用于本文的聚己內(nèi)酯多元醇的分子量為530至2000道爾頓。

合適的脂族二醇的實(shí)例包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，10-癸二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇。合適的脂族三醇的實(shí)例是三羥甲基丙烷。合適的聚己內(nèi)酯多元醇的分子量為530至2000。

己內(nèi)酯的聚合通過與含有伯羥基的有機(jī)多元醇反應(yīng)來引發(fā)。特別適用于本文的有機(jī)多元醇是脂族二醇和三醇，例如含有2至10個(gè)碳原子的亞烷基二醇。

使聚環(huán)氧化物和聚合物多元醇的樹脂性反應(yīng)產(chǎn)物與陽離子基團(tuán)形成劑(例如，胺)反應(yīng)，然后用酸中和。用于加合環(huán)氧樹脂的胺是單胺，特別是具有伯羥基的仲胺。當(dāng)使含有伯羥基的仲胺與聚環(huán)氧化物中的端環(huán)氧化物基團(tuán)反應(yīng)時(shí)，所得物是其中胺已變成叔胺并且含有伯羥基的胺/環(huán)氧加合物。可用的伯胺和仲胺的實(shí)例包括二乙胺、甲基乙基胺、甲基乙醇胺、乙基乙醇胺、單乙醇胺、乙胺、二甲基胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、異丙胺、二異丙胺、丁胺、二丁胺等。特別可用的是烷醇胺，例如甲基乙醇胺。

除上文公開的胺之外，與聚環(huán)氧化物-多元醇產(chǎn)物反應(yīng)的胺部分可以是多胺的酮亞胺。酮亞胺基團(tuán)在胺-環(huán)氧樹脂反應(yīng)產(chǎn)物分散于水中之后將分解，產(chǎn)生可與固化劑反應(yīng)的游離伯胺基團(tuán)。本文中可用的酮亞胺由酮和伯胺制備而來。將形成的水除去，例如通過共沸蒸餾來除去?？捎玫耐ň哂?至13個(gè)碳原子的二烷基酮、二芳基酮和烷基芳基酮。具體實(shí)例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基正丁基酮、甲基異丁基酮、甲基異戊基酮、甲基芳基酮、乙基異戊基酮、乙基戊基酮、苯乙酮和二苯基酮。合適的二胺是乙二胺、1，3-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁烷、1，6-二氨基己烷、4，9-二氧雜十二烷、1，12-二胺等。特別可用的酮亞胺是二酮亞胺，其是二亞乙基三胺和甲基異丁基酮的酮亞胺。還可使用多種胺的混合物。

仲胺與聚環(huán)氧化物和聚合物多元醇的樹脂性反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)經(jīng)將胺與聚環(huán)氧化物混合而發(fā)生。該反應(yīng)可以以純的形式進(jìn)行或者任選地在合適的溶劑存在下進(jìn)行。該反應(yīng)可為放熱的并且可期望冷卻。然而，可利用加熱至適度溫度(即50℃(122°F)至150℃(302°F))以加快反應(yīng)。

胺與聚環(huán)氧化物/多元醇反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)產(chǎn)物通過用酸至少部分地中和來實(shí)現(xiàn)其陽離子特征。合適酸的實(shí)例包括有機(jī)酸和無機(jī)酸，例如甲酸、乙酸、乳酸和磷酸。中和的程度將取決于所涉及的具體產(chǎn)物。僅需要使用足夠的酸以使產(chǎn)物分散在水中。通常來說，酸的使用量將足以提供總理論中和的至少約30％。還可使用超過100％總理論中和所需要的過量酸。在使涂料組合物經(jīng)受至少約165.5℃(330°F)的加熱之前胺/酸基團(tuán)與涂料組合物中的成膜粘合劑保持締合。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，對樹脂的陽離子基團(tuán)形成的程度進(jìn)行選擇使得當(dāng)將樹脂與水性介質(zhì)混合時(shí)，將形成穩(wěn)定的分散體。穩(wěn)定的分散體是不會(huì)沉淀的分散體或者如果發(fā)生一定程度的沉積的話是容易可重新分散的分散體。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，根據(jù)本文中設(shè)想的方法制備的陽離子樹脂每一百克樹脂固體包含約10至約300，例如約30至約100毫當(dāng)量的陽離子基團(tuán)。

如上所述，用于形成本文中設(shè)想的涂料組合物的主要乳劑中的成膜粘合劑是分散在水性介質(zhì)中的環(huán)氧樹脂胺加合物和封閉聚異氰酸酯交聯(lián)劑。適用于成膜粘合劑的聚異氰酸酯交聯(lián)劑的實(shí)例是脂族異氰酸酯、環(huán)脂族異氰酸酯和芳族異氰酸酯，例如六亞甲基二異氰酸酯、環(huán)六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯等。使這些異氰酸酯與封閉異氰酸酯官能性(即，交聯(lián)官能性)的封閉劑(例如肟、醇或己內(nèi)酰胺)預(yù)反應(yīng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，封閉劑的混合物是甲醇、乙醇和二乙二醇單丁醚。經(jīng)加熱，封閉劑分離，從而提供反應(yīng)性異氰酸酯基團(tuán)，并且發(fā)生交聯(lián)。電涂料組合物的成膜粘合劑通常包含約40重量％至60重量％環(huán)氧樹脂胺加合物和約60重量％至40重量％封閉異氰酸酯，并且是涂料組合物中的主要樹脂性成分。

除上述成膜粘合劑之外，本文中設(shè)想的涂料組合物還包含以顏料糊劑的形式并入到組合物中的顏料。所述顏料糊劑通過將顏料和任選成分(例如濕潤劑、表面活性劑和消泡劑)在研磨樹脂中研磨或者分散到研磨樹脂中來制備?？墒褂帽绢I(lǐng)域中公知的任何顏料研磨樹脂。在周研磨樹脂研磨之后，顏料的顆粒尺寸應(yīng)與實(shí)際一樣小，例如使用Hegman研磨量規(guī)，顆粒尺寸為約6至8。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，顏料糊劑的非揮發(fā)性固體含量為基于涂料組合物總重量的至少30重量％，例如基于涂料組合物的總重量的40重量％。

可用于本文中設(shè)想的涂料組合物的顏料包括鈦二氧化物、堿性鉛硅酸鹽、鍶鉻酸鹽、炭黑、氧化鐵、鋅羥基亞磷酸鹽、鉛、鉍、錫、粘土等。應(yīng)謹(jǐn)慎地使用具有高表面積和吸油性的顏料，因?yàn)檫@些可對涂料組合物的聚結(jié)和流動(dòng)具有不期望的效果。

顏料與成膜粘合劑的重量比為例如小于0.5∶1，例如小于0.4∶1，例如為約0.2至0.4∶1。已發(fā)現(xiàn)，更高的顏料與成膜粘合劑重量比對聚結(jié)和流動(dòng)產(chǎn)生不利影響。

本文中設(shè)想的涂料組合物可包含任選成分，例如，例如濕潤劑、表面活性劑、消泡劑、抗縮孔添加劑等。表面活性劑和濕潤劑的實(shí)例包括烷基咪唑啉；可以以“104”從Air Products and Chemicals有限公司，艾倫鎮(zhèn)，賓夕法尼亞獲得的炔醇；以及可從Milliken Chemical，斯帕坦堡，南卡羅來納獲得的乙氧基化苯乙烯化苯酚，例如“Syn8334”。這些任選成分(當(dāng)存在時(shí))構(gòu)成按涂料組合物中成膜粘合劑的重量計(jì)的約0.1％至20％。

任選地，可使用增塑劑來促進(jìn)流動(dòng)。可用增塑劑的實(shí)例是高沸點(diǎn)水不混溶性材料，例如壬基酚或雙酚A的環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷加合物。增塑劑通常以按涂料組合物中成膜粘合劑的重量計(jì)的約0.1％至15％的水平來使用。

本文中設(shè)想的涂料組合物是水性分散體。本文中使用的術(shù)語“分散體”是其中粘合劑在分散相中且水在連續(xù)相中的兩相半透明或不透明含水樹脂性粘合劑體系。粘合劑相的平均顆粒尺寸直徑為約0.1至約10微米，例如小于5微米。含水介質(zhì)中粘合劑的濃度一般不關(guān)鍵，但是水性分散體的主要部分一般是水。水性分散體通常包含約3重量％至約50重量％，例如5重量％至40重量％的粘合劑固體。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，基于所述涂料組合物的總重量，所述涂料組合物的非揮發(fā)性固體含量為至少40重量百分比(重量％)，例如約40重量％至約60重量％非揮發(fā)性固體，例如45重量％非揮發(fā)性固體，例如50重量％非揮發(fā)性固體。就此而言，本文中設(shè)想的涂料組合物表現(xiàn)出優(yōu)于常規(guī)涂料組合物的抗腐蝕性。本文中設(shè)想的涂料組合物的更高的固體含量還導(dǎo)致比常規(guī)涂料組合物更低的VOC含量。所述涂料組合物的重均分子量(Mw)為約2,000至約6,000Mw，例如4000Mw。

除水之外，水性介質(zhì)還可包含聚結(jié)溶劑?？捎玫木劢Y(jié)溶劑包括烴、醇(特別是多元醇)、酯、醚和酮。具體的聚結(jié)溶劑包括乙二醇的單丁基醚和單己基醚以及丙二醇的苯基醚。聚結(jié)溶劑的量并不非常關(guān)鍵，并且為例如基于成膜粘合劑固體的總重量的約0重量％至約15重量％，例如0.5重量％至約5重量％。

根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案并且如上所述，用于制備本文中設(shè)想的涂料組合物的方法包括任選地在溶劑存在下合并聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇，所述溶劑例如芳族烴，例如甲苯、二甲苯和酮，例如甲基乙基酮和甲基異丁基酮。將聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇一起加熱，例如在至少75℃(167°F)，例如至少90℃(194°F)，例如100℃(212°F)至180℃(356°F)的溫度下加熱，通常在催化劑(例如0.05重量％至2重量％的叔胺或季銨堿)存在下加熱。聚環(huán)氧化物和聚醚多元醇一起加熱的時(shí)間根據(jù)接觸量、其如何接觸、攪拌程度、溫度和催化劑的存在而變化。使反應(yīng)達(dá)到放熱溫度的最高值。將爐冷卻至約149℃(300°F)至約177℃(350°F)的范圍，例如160℃(320°F)，在此維持約1小時(shí)。調(diào)節(jié)爐的溫度，并且當(dāng)批料冷卻至約135℃(275°F)至約163℃(325°F)的范圍，例如149℃(300°F)的溫度時(shí)，將交聯(lián)劑共混到批料中持續(xù)足以獲得均勻混合物的時(shí)間。將批料進(jìn)一步冷卻至約93℃(200°F)至約121℃(250°F)的范圍，例如至107℃(225°F)的溫度，并且添加陽離子基團(tuán)形成劑，例如胺。使批料的溫度升高至約50℃(122°F)至150℃(302°F)的范圍，例如121℃(250°F)的溫度。

將固化催化劑、水和酸的預(yù)混合物混合直至得到澄清的溶液。將預(yù)混合物與額外的水和額外的酸混合。該額外的酸可以是用于形成原始預(yù)混合物的相同酸或不同酸。將最終的預(yù)混合物添加至樹脂性批料中并攪拌，直至獲得均勻混合物，例如約3天?？稍诖藭r(shí)添加任何添加劑和聚結(jié)溶劑。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，接下來配制顏料糊劑。將研磨樹脂與水和非表面活性劑合并以得到均勻混合物。向該混合物添加顏料并繼續(xù)共混?？稍偬砑铀⒒旌衔镌?7℃(80°F)至38℃(100°F)的范圍，例如32℃(90°F)的溫度下研磨直至實(shí)現(xiàn)大于7的Hegman讀數(shù)。如上所述，然后將顏料糊劑和成膜粘合劑以例如小于約0.5∶1，例如小于約0.4∶1，例如約0.2至0.4∶1的顏料與成膜粘合劑的重量比合并。

以下是用于根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案的涂料組合物的制備方法。提供該實(shí)施例僅用于舉例說明目的，且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案。

實(shí)施例

成膜粘合劑

將約159.6克(g)EPON^TM樹脂828(從哥倫布，俄亥俄州的Momentive Specialty Chemicals有限公司獲得的未經(jīng)稀釋的澄清二官能雙酚A/表氯醇衍生的液體環(huán)氧樹脂)、79.7g雙酚A、11.84g二甲苯和0.15g作為催化劑的烴鹵化物裝入到其中具有氮?dú)饬鞯牟Ａ萜髦?。將容器加熱?43.3℃(290°F)，并使批料達(dá)到約226.7℃(440°F)的放熱溫度的最高值。使容器溫度在160℃(320°F)下保持1小時(shí)。然后，將容器的溫度調(diào)節(jié)至107℃(225°F)。

當(dāng)批料已被冷卻至149℃(300°F)時(shí)，添加41.42g聚氧烷基化雙酚A和經(jīng)醇封閉的芳族聚異氰酸酯交聯(lián)劑。將批料混合20分鐘。

繼續(xù)批料的冷卻，直至批料溫度達(dá)到107℃(225°F)。添加11.11g酮亞胺。5分鐘后，向批料中共混9.28g 2-甲基氨基乙醇。使容器的溫度升高至121℃(250°F)并在此保持1小時(shí)。

將5.66g三氧化二鉍、13.64g去離子水和9.26g甲磺酸一起在燒杯中共混，直至出現(xiàn)澄清的溶液。然后，將該溶液添加至8.13g乳酸和426.2去離子水，將整個(gè)預(yù)混合物添加至批料。

研磨樹脂

一種示例性的研磨載劑通過將21.68g環(huán)氧樹脂(其是雙酚A的二縮水甘油醚)、0.02g烴鹵化物催化劑和8.98g雙酚A在玻璃容器中合并并加熱至約143℃(290°F)來制備。使組分放熱反應(yīng)。將混合物冷卻至138℃(280°F)，并添加12.77g聚異氰酸酯樹脂。使混合物在121℃(250°F)下保持2小時(shí)。兩小時(shí)之后，隨混合向批料添加34.31g乙二醇單丁基醚并將批料冷卻至88℃(190°F)。隨后，向批料添加17.41g聚氨酯并使批料的溫度在88℃(190°F)下保持6小時(shí)。然后，向批料添加4.84g 2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇，并混合30分鐘。

紅色顏料糊劑

以250轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)的混合速度將約22.6g的上述研磨樹脂與33.1g去離子水和1.1g來自Milliken Chemical的Syn8334合并。將混合物共混15分鐘。使混合器的速度升高至1000RPM并向混合物添加5.4g二丁基氧化錫、0.6g炭黑、10.1g二氧化鈦、1.2g酞菁藍(lán)和18.4g氧化鐵。將混合物共混30分鐘。添加額外的7.4g水并在1000RPM下繼續(xù)混合30分鐘。然后，將糊劑在32℃(90°F)下研磨直至實(shí)現(xiàn)大于7的Hegman讀數(shù)。

灰色顏料糊劑

以200RPM的混合速度將約18.6g的上述研磨樹脂與34.6g去離子水、1.0g Syn8334和0.3g乳酸合并。將混合物共混15分鐘。使混合器的速度升高至1500RPM并向混合物添加0.7g三氧化二鉍、4.0g二丁基氧化錫、12.0g二氧化鈦、16.3g硫酸鋇的體質(zhì)顏料、0.4g炭黑和4.9g水合硅酸鋁。將混合物共混30分鐘。添加額外的7.4g水并在1500RPM下繼續(xù)混合30分鐘。然后，將糊劑在32℃(90°F)下研磨直至實(shí)現(xiàn)大于7的Hegman讀數(shù)。

紅色涂料組合物1

將約548g成膜粘合劑和約500g紅色顏料糊劑合并以形成紅色涂料組合物。

紅色涂料組合物2

將約381.5g成膜粘合劑、3g的戊二酸二甲酯和二甲酯己二酸的分別10/90重量/％共混物、2g乙二醇單丁基醚和109.3g紅色顏料糊劑合并以形成紅色涂料組合物。

灰色涂料組合物

將約155g成膜粘合劑和約112g灰色顏料糊劑合并以形成灰色涂料組合物。

因此，提供了卷材涂料組合物。所述卷材涂料組合物包含水性載體和分散在水性載體中的成膜粘合劑。所述成膜粘合劑包含環(huán)氧樹脂-胺加合物和封閉聚異氰酸酯交聯(lián)劑。所述成膜粘合劑在經(jīng)受至少165.5℃(330°F)的加熱之前具有締合的胺/酸基團(tuán)。另外，所述卷材涂料組合物包含顏料和研磨樹脂?；谒鐾苛辖M合物的總重量，所述卷材涂料組合物的固體含量為至少約40重量％。就此而言，與常規(guī)的卷材涂料組合物相比，所述卷材涂料組合物提供更好的抗腐蝕性和更低的VOC含量。

盡管在本發(fā)明的前述詳細(xì)描述中已示出了至少一個(gè)示例性實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，存在大量的變化方案。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施方案僅僅是實(shí)例，且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或結(jié)構(gòu)。而且，前述詳細(xì)說明將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的方便路線圖。應(yīng)當(dāng)理解，可對一個(gè)示例性實(shí)施方案中所描述的元素的功能和布置進(jìn)行多種變化而不背離所附權(quán)利要求書中提出的本發(fā)明的范圍。