專利名稱：用于熱敏性基質(zhì)的粉末組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型的熱固性粉末涂料組合物。具體地說，本發(fā)明涉及新型的含酸性官能團(tuán)的丙烯酸/聚環(huán)氧粉末涂料組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及在熱敏性基質(zhì)如木材基質(zhì)上，通過低溫固化或在較高溫度下的快速固化，在其上產(chǎn)生高硬度和/或可控光澤漆面(finish)的涂層用的新型的含酸性官能團(tuán)的丙烯酸/聚環(huán)氧粉末涂料組合物。
最近，已嘗試向非金屬基質(zhì)(亦稱為熱敏基質(zhì)，如塑料、預(yù)裝配的產(chǎn)品和木材產(chǎn)品)上涂敷粉末涂料。木材產(chǎn)品的實(shí)例包括家用家具、辦公家具和建筑組件如門、旁軌、窗戶框架、擱板和模制件。盡管一些塑料制品可用適當(dāng)?shù)纳蕘碇圃烨铱梢圆恍枰繉?，但是一些其它塑料產(chǎn)品和特別是許多木材產(chǎn)品為了裝潢或保護(hù)目的或者二者兼而有之必須進(jìn)行涂布。盡管在涂布非金屬基質(zhì)方面取得一些成功，但由于金屬基質(zhì)與木材基質(zhì)之間顯著的特性差別導(dǎo)致特別是在木材基質(zhì)上的涂層仍存在一些問題。
自然地，木材基質(zhì)含有較多的濕氣和揮發(fā)性化合物。在與在金屬基質(zhì)上的傳統(tǒng)粉末涂料有關(guān)的高溫下，在相對長的固化過程中，濕氣和揮發(fā)性化合物可容易地以氣體形式釋放。這種放氣破壞了涂層材料的表面，導(dǎo)致在涂層表面上產(chǎn)生針孔和其它缺陷，從而損害涂層的外觀。因此，在高溫下，經(jīng)歷相對長時(shí)間的常規(guī)固化不適用于在木材基質(zhì)上的涂料粉末。目前，避免在涂層表面上產(chǎn)生針孔和其它缺陷的一種方法是提供具有例如木紋狀紋理的織構(gòu)涂層，或提供有橘皮外觀的涂層，該涂層可掩飾基質(zhì)的底層不均勻性。消除放氣的另一方法是開發(fā)低溫固化涂料粉末體系，以降低固化溫度和/或縮短固化時(shí)間。然而，固化溫度越低和/或固化時(shí)間越短，越難實(shí)現(xiàn)高性能。同樣，固化溫度越低和/或固化時(shí)間越短，越難控制光澤，特別是越難實(shí)現(xiàn)美學(xué)所要求的低光澤。此外，固化溫度越低和/或固化時(shí)間越短，當(dāng)常規(guī)的加工溫度與目標(biāo)固化溫度在相同的范圍內(nèi)時(shí)，越難加工粉末涂料。在高溫下固化較長時(shí)間的常規(guī)涂料粉末可能難以得到高性能涂層，而涂層的性能是通過韌度和耐用性，如硬度、抗刮痕、抗劃痕、抗化學(xué)性和沖擊而定義的。隨著固化溫度降低或固化時(shí)間縮短，這種挑戰(zhàn)再次變得更大。
在專利文獻(xiàn)中公開了在金屬和木材基質(zhì)二者或之一上使用的各種粉末涂料組合物。
美國專利No.6022927公開了一種在金屬和木材基質(zhì)上使用的丙烯酸粉末涂料組合物。該組合物主要含有含酸性官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、含酸性官能團(tuán)的聚酯與聚環(huán)氧(如異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC))的加成化合物以及固化劑，該固化劑還是TGIC，該組合物在金屬和木材基質(zhì)二者上均提供橘皮紋理的表面。該文獻(xiàn)特別教導(dǎo)，通過簡單混合含羧基官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、固化劑(TGIC)和聚酯而制備的涂料粉末不能提供具有所需性能的涂層。只有固化劑(TGIC)和聚酯在形成涂料粉末之前發(fā)生加合，才能制備具有所需性能的涂層。一旦加入固化催化劑，固化溫度可降低到300°F或低于300°F。在金屬基質(zhì)上測試的60°光澤值高于75。在金屬板上測試的涂層表面的鉛筆硬度為F-2H。
美國專利No.5907020公開了一種熱固性粉末涂料體系，其以催化的自固化環(huán)氧樹脂的擠出物與低溫固化劑的混合物為基礎(chǔ)。環(huán)氧樹脂首先與催化劑一起擠出，然后將擠出物與低溫固化劑一起混合，形成涂料粉末。低溫固化劑是在金屬和木材基質(zhì)上提供低光澤涂層的咪唑催化劑的環(huán)氧加合物，或脂族多胺的環(huán)氧加合物。固化溫度可以是290°F或低于290°F。在鋼板上測試的60°光澤值在15-80間變化。
美國專利No.5721052公開了一種熱固性粉末涂料體系，其以雙酚A型環(huán)氧化物、咪唑催化劑和結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑為基礎(chǔ)，用于在金屬和木材基質(zhì)二者上形成木紋狀結(jié)構(gòu)漆面。固化溫度可以是350°F或低于350°F。在金屬板上測試的60°光澤值低于6。在金屬板上測試的涂層表面的鉛筆硬度為H-2H。
然而所公開的所有粉末涂料組合物沒有提供低溫固化或快速固化、可控光澤和高硬度這些優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的在熱敏基質(zhì)上的涂層，特別是在木材基質(zhì)上的涂層。
因此，需要一種新型的粉末涂料組合物，其可通過常規(guī)的粉末涂料涂敷方法在熱敏基質(zhì)上，特別是在木材基質(zhì)上涂布，并在相對較低的溫度和相對較長的時(shí)間下或者在相對較高的溫度和相對較短的時(shí)間下固化，從而產(chǎn)生具有可控光澤和非常高性能如硬度而不損害基質(zhì)的漆面。
另一方面，本發(fā)明提供了一種新型的粉末涂料組合物，其中包括a)約10wt％-90wt％含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，相對于(a)+(b)；
b)約10wt％-90wt％聚環(huán)氧樹脂，相對于(a)+(b)；和c)用量足以在約300°F或低于300°F下，經(jīng)約30分鐘或更少的時(shí)間固化組合物的催化劑；其中該組合物提供具有至少3H鉛筆硬度的漆面。
再一方面，本發(fā)明提供了一種新型的粉末涂料組合物，其中包括a)約10wt％-90wt％含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，相對于(a)+(b)；b)約10wt％-90wt％聚環(huán)氧樹脂，相對于(a)+(b)；c)主要充當(dāng)環(huán)氧均聚催化劑的第一種催化劑；和d)主要充當(dāng)環(huán)氧/羧酸反應(yīng)催化劑的第二種催化劑。
再一方面，本發(fā)明提供了一種粉末涂料組合物，其中包括A)約50wt％-99wt％的第一種組分，該組分包括a-1)至少一種聚環(huán)氧樹脂；和a-2)至少一種催化劑；和B)約1wt％-50wt％與所述第一種組分(A)干混的第二種組分，該組分包括至少一種含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。
再一方面，本發(fā)明提供了一種新型的粉末涂料組合物，其中包括a)約1wt％-50wt％至少一種含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂；b)約50wt％-99wt％不止一種聚環(huán)氧樹脂，其中基于總的環(huán)氧樹脂，約2wt％-15wt％為至少一種結(jié)晶的聚環(huán)氧樹脂；和c)用量足以有效固化所述組合物的催化劑。
本發(fā)明的新型粉末涂料組合物可容易地例如通過靜電沉積或流化床方法涂敷到各種基質(zhì)上，特別是涂敷到熱敏性基質(zhì)，如塑料或木材基質(zhì)上，從而提供具有可控光澤和包括非常高硬度在內(nèi)的高性能的漆面。
本發(fā)明的涂料可在不高于約300°F下，經(jīng)不大于約30分鐘的時(shí)間固化，在基質(zhì)上，特別是在木材基質(zhì)上形成涂層膜，從而在沒有損壞基質(zhì)的情況下，減少基質(zhì)的放氣。本發(fā)明固化的涂層可產(chǎn)生約2-95的60°光澤值和大于F，優(yōu)選大于3H的鉛筆硬度。
特別地，可容易地通過靜電噴涂來涂布本發(fā)明的粉末涂料組合物，并在熱敏性基質(zhì)上，特別是在木材基質(zhì)上，在約280°F或低于280°F的溫度下，經(jīng)約20分鐘或更少的時(shí)間固化，產(chǎn)生約5-60，優(yōu)選約10-40的美學(xué)上可接受的60°低光澤值，和大于H，優(yōu)選大于3H的鉛筆硬度。
也可在高于約300°F，優(yōu)選高于約325°F的快速固化溫度下，經(jīng)不大于約10分鐘，優(yōu)選不大于約5分鐘的時(shí)間段固化本發(fā)明的涂料，在基質(zhì)上，特別是在木材基質(zhì)上，形成涂層膜，同時(shí)顯示出所要求的物理性能和特性參數(shù)如可控的光澤值和/或鉛筆硬度。
再一方面，本發(fā)明提供了一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布本發(fā)明前述的任何新型粉末涂料組合物，并在不大于300°F的溫度下，經(jīng)不大于約30分鐘的時(shí)間段，或者在大于300°F，優(yōu)選大于325°F的溫度下，經(jīng)不大于約10分鐘的時(shí)間段，固化該粉末涂料組合物，產(chǎn)生具有約2-95的可控的60°光澤值和涉及抗化學(xué)性、硬度等可控性能(取決于應(yīng)用)的裝潢和/或保護(hù)漆面。
特別地，本發(fā)明的制品包括木材基質(zhì)，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布本發(fā)明前述的任何新型粉末涂料組合物，并在約300°F的溫度下，經(jīng)約30分鐘或更少的時(shí)間，或者在大于300°F，優(yōu)選大于約325°F的溫度下，經(jīng)不大于約10分鐘的時(shí)間段，固化該粉末涂料組合物，產(chǎn)生具有約5-60，優(yōu)選約10-40的60°光澤值，和大于F，優(yōu)選大于H，和更優(yōu)選不小于3H的鉛筆硬度的漆面。發(fā)明詳述為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“木材”的定義是包括天然木材和工程木材如膠合板、刨花板、取向線材板、硬質(zhì)纖維板、中密度纖維板等在內(nèi)。刨花板可以是標(biāo)準(zhǔn)的，或者可處理刨花板以增強(qiáng)其導(dǎo)電性。用導(dǎo)電的液體涂料組合物預(yù)涂布并固化的木材也可用作本發(fā)明目的的基質(zhì)。優(yōu)選含濕量為約3wt％-10wt％的木材。
為了本發(fā)明的目的，“降低的或低的固化溫度”是指約300°F或低于300°F的基質(zhì)表面溫度，亦稱為部件溫度，與高于300°F到約450°F的常規(guī)高固化溫度相比，該固化溫度可實(shí)現(xiàn)所需的性能。
為了本發(fā)明的目的，“快速固化”是指在快速固化溫度下進(jìn)行的固化，所述快速固化溫度是指基質(zhì)的表面溫度，亦稱為部件溫度，該溫度可與常規(guī)的固化溫度一樣高，但為了實(shí)現(xiàn)所需的物理性能，其固化時(shí)間短于常規(guī)的粉末涂料體系固化所要求的時(shí)間。
本發(fā)明的熱固性粉末涂料組合物包括含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。可在本發(fā)明中使用的含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂是由本領(lǐng)域已知的典型的丙烯酸單體形成的，所述單體為丙烯酸或甲基丙烯酸；丙烯酸衍生物如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸硬脂醇酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸芐酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、1，4-丁二醇單丙烯酸酯和丙烯酸二甲氨基乙酯；甲基丙烯酸衍生物如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸硬脂醇酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯、1，4-丁二醇單甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯等?？蓡为?dú)使用或以兩種或多種的結(jié)合形式使用各種這些單體。也可摻入其它單體如苯乙烯、取代的苯乙烯或乙烯基甲苯等。含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂的商購實(shí)例包括，例如S.C.Johnson銷售的商品牌號為SCXTM丙烯酸樹脂的那些。
根據(jù)本發(fā)明，在本發(fā)明的粉末涂料組合物中，可單獨(dú)使用或以兩種或多種的結(jié)合形式使用含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。在一些實(shí)施方案中，組合物可含有約10wt％-90wt％，優(yōu)選約10wt％-60wt％，和最優(yōu)選約10wt％-40wt％含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，基于在本發(fā)明的粉末涂料組合物中所使用的樹脂的總重。在其中含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂與其它組分干混的一些實(shí)施方案中，含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂的用量優(yōu)選約1wt％-50wt％，更優(yōu)選約2wt％-20wt％，基于在本發(fā)明的粉末涂料組合物中所使用的樹脂的總重。
本發(fā)明的粉末涂料組合物也可包括聚環(huán)氧樹脂?？稍诒景l(fā)明的粉末涂料組合物中使用包括非晶聚環(huán)氧樹脂和結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂在內(nèi)的各種聚環(huán)氧樹脂。典型地，聚環(huán)氧樹脂應(yīng)當(dāng)具有至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)/分子，其包括飽和或不飽和、脂族、脂環(huán)族或雜環(huán)化合物，且可用取代基如鹵原子、烷基、醚基等進(jìn)行取代。適合的聚環(huán)氧樹脂包括芳族和脂族多元醇的縮水甘油醚、脂環(huán)族聚環(huán)氧化物、含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、雜環(huán)聚環(huán)氧化物、芳族和脂族多元羧酸的縮水甘油酯、縮水甘油基多胺和醚胺及其混合物。例如，聚環(huán)氧樹脂可以是基于雙酚A(2，2’-雙(對羥基苯基)丙烷)和表氯醇，即雙酚A的二環(huán)氧甘油醚及其高級加成產(chǎn)物的固體環(huán)氧樹脂。聚環(huán)氧樹脂可包括基于雙酚F(4，4’-二羥基二苯甲烷)、飽和雙酚A(2，2′-雙(4-羥基環(huán)己基)丙烷)和表氯醇及其高級加成產(chǎn)物的固體環(huán)氧樹脂。也包括通過表氯醇與線型酚醛樹脂反應(yīng)而制造的環(huán)氧樹脂。線型酚醛樹脂是酚類化合物與甲醛在酸催化劑存在下的縮合物。酚類化合物可以是苯酚本身或諸如甲酚、二甲苯酚、間苯二酚、萘酚等的化合物。環(huán)氧樹脂可以獲自各種商業(yè)來源，例如以商品名EPONTM或EpikoteTM獲自Resolution PerformanceProducts(Houston，TX)、以商品名AralditeTM獲自Vantico(Hawthorne，NY)和以商品名DER獲自Dow Chemical Company(Midland，MI)。可商購的環(huán)氧樹脂包括獲自Resolution Performance Products的EpikoteTM1001、EpikoteTM1002、EpikoteTM1004、EpikoteTM1007和EpikoteTM1009；獲自KUKDO Chemical Ind.Co.Ltd.的Epo-ThotoYD-012；獲自Dow Chemical Company的DERTM642和DERTM672；獲自Vantico的AralditeTM7220、AralditeTMECN 1235、AralditeTMECN1273和AralditeTMECN 1280。其它有用的環(huán)氧樹脂包括雙酚S環(huán)氧樹脂；氫化的雙酚A環(huán)氧樹脂。在芳族多元醇的聚縮水甘油醚當(dāng)中，優(yōu)選基于雙酚A的聚環(huán)氧樹脂。有用的雜環(huán)聚環(huán)氧化物包括稱為異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)的1，3，5-三(2，3-縮水甘油基-丙基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮、1，3，5-三(2，3-縮水甘油基-2-甲基丙基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮、對苯二酸的二環(huán)氧甘油酯和偏苯三酸的三縮水甘油酯?？缮藤彽碾s環(huán)聚環(huán)氧化物包括獲自Vantico的AralditeTMPT-810和獲自Nissan Chemical的MT-239；縮水甘油酯包括獲自Vantico的PT-910。其它有用的結(jié)晶聚環(huán)氧化物包括四甲基雙酚二環(huán)氧甘油醚、雙酚S二環(huán)氧甘油醚、2，5-二叔丁基苯-1，4-二環(huán)氧甘油醚、氫醌二環(huán)氧甘油醚、2，5-二叔丁基氫醌二環(huán)氧甘油醚、間苯二酸二環(huán)氧甘油酯和環(huán)氧基丙氧基二甲基芐基丙烯酰胺?？缮藤彽慕Y(jié)晶聚環(huán)氧樹脂包括獲自Resolution Performance Products的Epoxy ResearchResin RSS-1407、獲自KUKDO Chemical Ind.Co.Ltd.的EPO-THOTOYDC-1312。可通過使單獨(dú)的含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸酯或其與此前所詳舉的其它乙烯基單體(包括其他的丙烯酸酯、苯乙烯和取代的苯乙烯)的混合物聚合，制備合適的含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸酯單體的實(shí)例包括丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸β-甲基縮水甘油酯、甲基丙烯酸β-甲基縮水甘油酯、N-縮水甘油基丙烯酰胺等，其中優(yōu)選丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯?？缮藤彽暮h(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸酯樹脂的實(shí)例包括獲自Reichhold的FinecladTMA-244-A、獲自Anderson Co.的AlmatexTMPD7690和獲自Estron Chemical Company的GMA 300TM。
在本發(fā)明的粉末涂料組合物中，可單獨(dú)或以兩種或多種結(jié)合的形式使用聚環(huán)氧樹脂。例如，可單獨(dú)使用一種雙酚A型聚環(huán)氧樹脂，或?qū)⑵渑c其它雙酚A型聚環(huán)氧樹脂或與線型酚醛型聚環(huán)氧樹脂結(jié)合使用。同樣，可將雙酚A型聚環(huán)氧樹脂與異氰脲酸三縮水甘油酯和/或與含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂結(jié)合使用。此外，非晶聚環(huán)氧樹脂可與結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂結(jié)合使用。
本發(fā)明的粉末涂料組合物可包括約10wt％-90wt％，優(yōu)選約40wt％-90wt％，和更優(yōu)選約60wt％-90wt％的聚環(huán)氧樹脂，基于在本發(fā)明的粉末涂料組合物中所使用的樹脂的總重。在其中聚環(huán)氧樹脂與其它組分干混的一些實(shí)施方案中，聚環(huán)氧樹脂的用量優(yōu)選約50wt％-99wt％，更優(yōu)選約80wt％-98wt％。在其中結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂與非晶聚環(huán)氧樹脂結(jié)合使用的一些實(shí)施方案中，結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂的存在量為約2wt％-15wt％，基于聚環(huán)氧樹脂的總重。
本發(fā)明的粉末涂料組合物也可包括催化劑，催化劑使粉末涂料在不大于約300°F，優(yōu)選不大于約280°F的低固化溫度下固化，或者在快速固化溫度下，經(jīng)盡可能短的時(shí)間固化，從而使在基質(zhì)內(nèi)累積的溫度最小。有用的催化劑的實(shí)例包括咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物、叔胺、咪唑啉、單或二羧酸的咪唑啉鹽、四烷基銨鹽、鏻鹽、錫催化劑如辛酸錫、及其混合物。咪唑的實(shí)例可包括取代的和未被取代的咪唑，如咪唑、2-甲基咪唑和2-苯基咪唑。咪唑/環(huán)氧加合物的實(shí)例可包括商購于ResolutionPerformance Products的商品EPON P-101和商購于Vantico的XU HT261。四烷基銨鹽的實(shí)例可包括四甲基溴化銨、四甲基碘化銨、四甲基氯化銨、三甲基十四烷基(myrystyl)溴化銨、三甲基十四烷基碘化銨、三甲基十四烷基氯化銨等。鏻鹽的實(shí)例可包括乙基三苯基溴化鏻、乙基三苯基碘化鏻和乙基三苯基氯化鏻等。叔胺的實(shí)例可包括N，N-二甲基環(huán)己胺、N，N-二甲基苯胺、N-甲基嗎啉、N，N’-二甲基哌嗪、2，2，6，6-四甲基-4-二甲基氨基哌啶、N，N-二甲基十八烷胺、N，N-二甲基十六烷胺、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯、N，N，N’，N’-四甲基六亞甲基二胺、N，N，N’，N’，N”-五甲基二亞乙基三胺、三亞乙基二胺和芐基二甲胺。咪唑啉的實(shí)例包括取代的和未被取代的咪唑啉，如2-苯基咪唑啉。單或二羧酸的咪唑啉鹽衍生于咪唑啉基化合物與單或二羧酸。合適的單羧酸和二羧酸每分子分別具有一個(gè)或兩個(gè)羧酸基團(tuán)(-COOH)。它們包括芳族和脂族(飽和與不飽和的)酸及其結(jié)合物(即芳脂族)。典型的單羧酸或二羧酸包括，但不限于對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、苯甲酸、壬二酸、己二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、乙酸、2-乙基己酸和馬來酸。優(yōu)選的單和二羧酸是己二酸、癸二酸和十二烷二羧酸。
可用下述通式結(jié)構(gòu)表示咪唑啉基化合物如2-咪唑啉化合物 其中R1是氫、芳基、脂族基(飽和或不飽和)、脂環(huán)族或芳脂族基，其中優(yōu)選具有約1-12個(gè)碳原子的基團(tuán)。R1的實(shí)例包括苯基、2-氯苯基、2-羥苯基、4-氯苯基、4-甲基苯基等、烷基如甲基、十一烷基等、芳烷基如芐基等，或氫。R2是氫或烷基，其中優(yōu)選具有約1-12個(gè)碳原子的基團(tuán)，如甲基等。
典型地，2-咪唑啉包括2-苯基-2-咪唑啉、2-(2-羥苯基)-2-咪唑啉、2-(2-氯苯基)-2-咪唑啉、2-(4-氯苯基)-2-咪唑啉、2-(4-甲基苯基)-2-咪唑啉、2-正十一烷基-2-咪唑啉、2-芐基-2-咪唑啉、4，4-二甲基-2-咪唑啉和2-甲基-2-咪唑啉。例如在GB2312897(此處引入其作為參考)中公開了單或二羧酸的咪唑啉鹽及其制備。
可配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以便包括用量足以固化該組合物的至少一種催化劑。優(yōu)選催化劑的存在量足以在不大于約300°F的低固化溫度下，經(jīng)相對較長的時(shí)間，如約30分鐘或更少的時(shí)間，或者在高于約300°F，優(yōu)選高于約325°F的快速固化溫度下，經(jīng)不大于約10分鐘的時(shí)間段，或者在高于約350°F下，經(jīng)不大于約5分鐘的時(shí)間段，或者在高于約400°F下，經(jīng)不大于約3分鐘的時(shí)間段使組合物固化。優(yōu)選催化劑的存在量為約0.1-10.0pphr(每100份樹脂的份數(shù))，更優(yōu)選約0.5-5pphr，最優(yōu)選約1.0-4.0pphr。
在本發(fā)明的另一方面中，粉末涂料組合物可包括主要充當(dāng)環(huán)氧均聚催化劑的第一種催化劑和主要充當(dāng)環(huán)氧/羧酸反應(yīng)催化劑的第二種催化劑。有用的第一種催化劑的實(shí)例包括咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物、叔胺及其混合物。有用的第二種催化劑的實(shí)例包括咪唑啉、單或二羧酸的咪唑啉鹽、叔胺、四烷基銨鹽、鏻鹽及其混合物。
盡管不受任何理論的束縛，但認(rèn)為咪唑通過使環(huán)氧環(huán)開環(huán)加合到環(huán)氧樹脂上。加合的咪唑充當(dāng)催化劑，進(jìn)一步加速環(huán)氧環(huán)開環(huán)，從而促進(jìn)環(huán)氧化物基團(tuán)的均聚。另一方面，咪唑啉基催化劑可促進(jìn)環(huán)氧化物基團(tuán)與羧酸基團(tuán)之間的加成反應(yīng)，從而進(jìn)一步降低固化溫度。
可通過調(diào)節(jié)催化劑的用量與比例來配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，使得可在約300°F或低于300°F，優(yōu)選約280°F或低于280°F的低固化溫度下，或者在例如高于約300°F，優(yōu)選不小于約350°F的快速固化溫度下，經(jīng)盡可能短的時(shí)間固化該涂料，以達(dá)到所需的光澤和高性能，如高硬度。
任選地，本發(fā)明的粉末涂料組合物可含有粉末涂料所共有的其它添加劑。這些添加劑包括，但不限于填料、滑爽添加劑、顏料、染料、UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑、流化劑、流動調(diào)節(jié)劑、脫氣劑、增韌劑、結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑等及其混合物。例如，流動調(diào)節(jié)劑如丙烯酸化合物，如Modaflow2000或Resiflow P-67或硅化合物是涂料或粉末涂料領(lǐng)域中已知的，可將它們摻入到本發(fā)明的粉末涂料組合物中，以改進(jìn)表面張力，從而便于聚合物的流動，當(dāng)它們?nèi)刍瘯r(shí)，可提供最終的固體涂層的更光滑的漆面。可使用增韌劑如固體增塑劑、核/殼材料、橡膠、含羥基或酸官能團(tuán)的聚酯、苯乙烯/馬來酸酐和聚酸酐樹脂，以提供更好韌度的漆面。有用的增塑劑的實(shí)例可包括蔗糖苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯和環(huán)己烷二甲醇二苯甲酸酯。有用的橡膠的實(shí)例可包括天然和大多數(shù)合成橡膠，如苯乙烯-丁二烯和丙烯腈-丁二烯聚合物。有用的聚酯的實(shí)例可包括通過脂族多元醇(包括脂環(huán)族多元醇)與脂族和/或芳族多元羧酸和酸酐的縮合反應(yīng)形成的那些。合適的脂族多元醇的實(shí)例可包括1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、環(huán)己烷二甲醇、三羥甲基丙烷等。合適的多元羧酸和酸酐的實(shí)例可包括琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、四氫苯二甲酸、六氫苯二甲酸、偏苯三酸以及這些酸的酸酐。視需要，在組合物中，增韌劑的存在量可以至多50wt％，優(yōu)選約2wt％-30wt％?？杉尤腩伭?，使粉末涂料著色。顏料的實(shí)例包括，但不限于二氧化鈦、炭黑，和任何可獲得色彩的有機(jī)與無機(jī)顏料(這取決于應(yīng)用)。也可加入特殊效果的添加劑，以產(chǎn)生例如木紋、皺褶等外觀。這些其余的添加劑的用量取決于所需的最終涂料的特殊性能。
可通過粉末涂料領(lǐng)域中所使用的常規(guī)技術(shù)制備本發(fā)明的粉末涂料組合物。典型地，使粉末涂料組合物的各組分復(fù)合，并完全在一起混合，然后熔融共混并在單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)中擠出。迅速冷卻擠出物，然后在研磨機(jī)(如Brinkman研磨機(jī)、Bantam錘磨機(jī)、Alpine研磨機(jī)或ACM研磨機(jī))中研碎，并篩分，以獲得合適粒徑的粉末(這取決于應(yīng)用)。盡管大范圍的粒徑可用于本發(fā)明的目的，但典型地，平均粒徑為約5-250微米，本發(fā)明的粉末涂料組合物的平均粒徑優(yōu)選約10-80微米，和更優(yōu)選約20-40微米。
在本發(fā)明的再一方面中，粉末涂料組合物包括第一種組分(A)與第二種組分(B)的干混物。第一種組分(A)是含至少一種聚環(huán)氧樹脂和至少一種催化劑的擠出混合物。第二種組分(B)包括至少一種含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。聚環(huán)氧樹脂在本發(fā)明的粉末涂料組合物中的存在量可以是約50-99wt％，優(yōu)選約80-98wt％，含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂的存在量可以是約1-50wt％，優(yōu)選約2-20wt％，基于第一種與第二種組分(A)和(B)的總重。
任選地，第二種組分(B)也可包括一種催化劑或不止一種催化劑的混合物。另外，組分(A)和/或組分(B)也可含有至少一種含酸官能團(tuán)的聚酯和/或粉末涂料共有的其它添加劑。這些添加劑包括，但不限于填料、滑爽添加劑、顏料、染料、UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑、流化劑、流動調(diào)節(jié)劑、脫氣劑、增韌劑、結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑等及其混合物。
在再一方面中，本發(fā)明提供了一種制備本發(fā)明干混的粉末涂料組合物的方法。該方法包括熔融混合成分(a-1)，(a-2)和其它任選的成分，以獲得第一種組分(A)，然后將第一種組分(A)與第二種組分(B)干混，獲得本發(fā)明干混的粉末涂料組合物。第二種組分(B)可以是不必?cái)D出的含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，因此可將其以粉末形式直接加入到第一種組分(A)中，獲得干混的粉末涂料組合物?；蛘撸稍诘诙N組分(B)加入到第一種組分(A)中之前，通過獨(dú)立地熔融混合含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂與其它任選的成分制備第二種組分(B)。
第一種組分(A)和第二種組分(B)二者在一起干混之前，可以是任何形式如粉末、薄片、碎片、粒狀等。
可在干混之前或之后進(jìn)行研碎和篩分步驟，以獲得適當(dāng)粒徑的干混的粉末涂料組合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過復(fù)合成分(a-1)，(a-2)和其它任選的成分(若存在的話)，并將其充分混合，制備第一種組分(A)。然后在擠出機(jī)，如單或雙螺桿擠出機(jī)中擠出該混合物。迅速冷卻擠出物，并在研磨機(jī)(如Brinkman研磨機(jī)、Bantam錘磨機(jī)、Alpine研磨機(jī)或ACM研磨機(jī))中研碎，并篩分，以獲得合適粒徑的粉末(這取決于應(yīng)用)。然后，第二種組分(B)(其為不必?cái)D出的含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂)可以獨(dú)立地加入到組分(A)中，并與組分(A)徹底混合，獲得本發(fā)明干混的粉末涂料組合物。
在另一實(shí)施方案中，通過熔融共混含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂與其它任選的成分(包括例如催化劑、交聯(lián)劑、含酸官能團(tuán)的聚酯和/或其它添加劑)，若存在的話，制備第二種組分(B)。研碎擠出物并篩分，獲得約0.1微米-250微米，優(yōu)選約1微米-100微米，和更優(yōu)選約5微米-60微米的適當(dāng)粒徑的粉末。然后將各自呈粉末形式的兩種組分干混在一起，即將一種組分，例如第二種組分(B)獨(dú)立地加入到第一種組分(A)中或與第一種組分(A)一起混合，或反之亦然，獲得本發(fā)明干混的粉末涂料組合物。
在另一實(shí)施方案中，通過獨(dú)立地將各組分與任何其它任選的成分一起擠出，制備第一種組分(A)和第二種組分(B)。然后將兩種組分的擠出物混合在一起，研碎并篩分，獲得適當(dāng)粒徑的粉末組合物。
在另一實(shí)施方案中，第二種組分(B)不必?cái)D出，但需要研碎。組分(B)可以獨(dú)立地加入到第一種組分(A)的擠出物中。然后研碎兩種組分并篩分，獲得干混的粉末組合物。
盡管大范圍的粒徑可用于本發(fā)明的目的，但典型地，本發(fā)明的粉末涂料組合物的平均粒徑為約5-250微米，平均粒徑優(yōu)選約10-80微米，和更優(yōu)選約20-55微米。
可使用任何常規(guī)的粉末涂料沉積技術(shù)，如靜電噴涂，將本發(fā)明的粉末涂料組合物涂敷到基質(zhì)的至少一個(gè)表面上，以獲得光滑和均勻的涂層。通過在一定溫度下，經(jīng)足以固化組合物的時(shí)間，加熱被涂布的基質(zhì)實(shí)現(xiàn)固化。通過加入催化劑，可將本發(fā)明的粉末涂料組合物的固化溫度調(diào)節(jié)到低溫或調(diào)節(jié)到較高溫度下經(jīng)短的時(shí)間。低的固化溫度或較高溫度下經(jīng)較短的固化時(shí)間二者均限制基質(zhì)的熱暴露時(shí)間，從而減少從木材基質(zhì)中的放氣，而放氣可降低或損壞基質(zhì)的完整性以及最終漆面的連續(xù)均勻度。本發(fā)明的粉末涂料組合物的固化溫度優(yōu)選約300°F或低于300°F，更優(yōu)選約280°F或低于280°F，或在較高溫度下經(jīng)較短的時(shí)間段。固化時(shí)間隨固化溫度、基質(zhì)的特性和厚度的變化而變化。在低的固化溫度下，固化時(shí)間優(yōu)選小于30分鐘，更優(yōu)選小于約20分鐘。在較高的固化溫度下，如高于325°F或350°F下，固化時(shí)間優(yōu)選小于約10分鐘，更優(yōu)選小于約5分鐘。
本發(fā)明固化涂層的厚度隨應(yīng)用和性能要求的變化而變化，但優(yōu)選介于約1.5mil到約8.0mil。
本發(fā)明的粉末涂料組合物可涂敷到各種常規(guī)的基質(zhì)如金屬，例如鋼或鋁、玻璃、陶瓷、碳纖維和石墨上。特別地，本發(fā)明的粉末涂料組合物可涂敷到熱敏性基質(zhì)如塑料或纖維增強(qiáng)的塑料基質(zhì)上，和特別是木材基質(zhì)上。
典型地，固化溫度越低和/或固化時(shí)間越短，越難實(shí)現(xiàn)高的性能。同樣，固化溫度越低和/或固化時(shí)間越短，越難控制光澤，特別是越難實(shí)現(xiàn)美學(xué)所要求的低光澤。此外，固化溫度越低和/或固化時(shí)間越短，當(dāng)常規(guī)的加工溫度與目標(biāo)固化溫度在相同的范圍內(nèi)時(shí)，越難加工粉末涂料。在高溫下，用常規(guī)的涂料粉末可能難以得到高性能涂層，而涂層的性能是通過韌度和耐用性測試，如硬度、抗刮痕、抗劃痕、抗化學(xué)性和沖擊而定義的。隨著固化溫度降低或固化時(shí)間縮短，這種挑戰(zhàn)再次變得更大。
令人驚奇地，可配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以提供制品被涂布的表面所需的高性能和其它特征，同時(shí)在低溫下或在較高溫度經(jīng)較短的時(shí)間段進(jìn)行固化。例如，可配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以提供漆面或高或低的大范圍的60°光澤值(這取決于應(yīng)用)。令人驚奇地，通過干混組合物中的各組分，可容易得多地調(diào)節(jié)光澤值。對于美學(xué)所需的低光澤值來說，可通過例如選擇具有低相容性的樹脂或通過使用干混技術(shù)制備組合物，從而配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以便提供涂層約5-60，優(yōu)選約10-40的可控的60°光澤值。
此外，可例如通過改變交聯(lián)密度或固化度，或通過選擇具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的樹脂，從而配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以便提供漆面各種硬度(這取決于應(yīng)用)。例如，當(dāng)需要高硬度(如通過測量鉛筆硬度而得)時(shí)，可使用Tg增高的樹脂，配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，或配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以便增加交聯(lián)密度或固化度?；蛘撸诘偷墓袒瘻囟认略黾庸袒瘯r(shí)間或者提高固化溫度可增加固化度。典型地，可配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以便提供涂層不小于約2H，和優(yōu)選不小于約3H的鉛筆硬度(這取決于應(yīng)用)。
另外，可配制本發(fā)明的粉末涂料組合物，以便在基質(zhì)上，特別是在木材基質(zhì)上提供具有美學(xué)上可接受的光滑外觀以及橘皮或木紋狀外觀(這取決于應(yīng)用)的涂層。例如通過在組合物中摻入少量結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂，可改進(jìn)所得漆面的光滑度。另外，顯著拓寬了加工窗口(window)。
再一方面，本發(fā)明提供了一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布本發(fā)明前述的任何新型粉末涂料組合物，并在低固化溫度下，或者在較高固化溫度下，經(jīng)較短的時(shí)間，固化該粉末涂料組合物，產(chǎn)生具有可控光澤值，特別是具有美學(xué)上所需的低光澤和/或高硬度的漆面。
特別地，本發(fā)明的制品包括熱敏性基質(zhì)，特別是木材基質(zhì)，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布本發(fā)明前述的任何新型粉末涂料組合物，并在約300°F或低于300°F的溫度下，或者在較高的固化溫度下，如高于約325°F下，經(jīng)較短的時(shí)間段，固化該粉末涂料組合物，產(chǎn)生具有約2-95，優(yōu)選約5-60，和更優(yōu)選約10-40的60°光澤值，和不小于F，優(yōu)選不小于H，和更優(yōu)選不小于3H的鉛筆硬度的漆面。
通過下述非限制性實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可作出許多變化和改性，同時(shí)仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。以份的形式測量所有組分。此處列舉的所有份數(shù)、比例和百分比均以重量為單位，除非另有說明。本發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)說明測試方法光澤度根據(jù)ASTM D523鏡面光澤度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，測量本發(fā)明固化的粉末涂料組合物的光澤度。
鉛筆硬度根據(jù)膜硬度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，利用ASTM D3363鉛筆試驗(yàn)，測量本發(fā)明固化的粉末涂料組合物的鉛筆硬度。
MEK抗性根據(jù)測量MEK抗性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，利用ASTM(試驗(yàn)方法)D4752-98的溶劑磨損，測量本發(fā)明固化的粉末涂料組合物的MEK抗性。
然后使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在約275°F的烘箱中固化約10分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，測試結(jié)果見表I。
實(shí)施例2根據(jù)實(shí)施例1制備粉末涂料組合物，所不同的是使用10.0份SCX843。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表I。
實(shí)施例3根據(jù)實(shí)施例1制備粉末涂料組合物，所不同的是使用15.0份SCX843。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表I。
實(shí)施例4根據(jù)實(shí)施例1制備粉末涂料組合物，所不同的是使用20.0份SCX843。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表I。
實(shí)施例5根據(jù)實(shí)施例1制備粉末涂料組合物，所不同的是使用25.0份SCX843。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表I。
表I
實(shí)施例6-10根據(jù)實(shí)施例1制備粉末涂料組合物，所不同的是在各實(shí)施例中分別使用5.0份、10.0份、15.0份和25.0份SCX 848。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表II。
表II
實(shí)施例11通過預(yù)混合14.4份SCX 848、85.6份YD012、1.0份2-甲基咪唑、1.5份Resiflow P-67和25份RCL-2(白色顏料)，制備粉末涂料組合物。然后在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合該混合物、擠出、冷卻、研碎，然后通過100目篩網(wǎng)篩分，獲得涂料粉末。
然后使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在約280°F的烘箱中固化約15分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表III。
實(shí)施例12根據(jù)實(shí)施例11制備粉末涂料組合物，所不同的是預(yù)混合15.6份SCX848、31.8份SCX 822、52.6份GT7220(線型酚醛環(huán)氧樹脂，Vantico)、1.25份2-苯基咪唑啉、1.5份Modaflow 2000和30份RCL-2。然后在約275°F的烘箱中，經(jīng)約10分鐘，固化被涂布的中密度纖維板。測試固化的粉末涂料的60°光澤值和MEK抗性，和測試結(jié)果見表III。
實(shí)施例13根據(jù)實(shí)施例12制備粉末涂料組合物，所不同的是預(yù)混合28.0份SCX843、72.0份GT7220、1.5份2-苯基咪唑啉、1.5份Modaflow 2000和30份RCL-2。測試固化的粉末涂料的60°光澤值和MEK抗性，和測試結(jié)果見表III。
實(shí)施例14根據(jù)實(shí)施例12制備粉末涂料組合物，所不同的是預(yù)混合28.7份SCX848、71.3份YD012、2.0份2-苯基咪唑、1.5份Modaflow 2000和1.0份BP120(炭黑顏料)。測試固化的粉末涂料的60°光澤值和MEK抗性，和測試結(jié)果見表III。
實(shí)施例15根據(jù)實(shí)施例12制備粉末涂料組合物，所不同的是預(yù)混合41.1份SCX848、51.0份YD012、7.7份TGIC、2.5份2-苯基-2-咪唑啉/十二烷二酸的雙鹽、1.5份Modaflow 2000、1.0份Lanco 1780(蠟)和1.0份Taber Tiger5512(抗蝕添加劑)。測試固化的粉末涂料的60°光澤值和MEK抗性，和測試結(jié)果見表III。
表III
實(shí)施例16通過預(yù)混合19.0份SCX 848、39.3份YD012、3.0份PT-810、38.7份GMA 300、0.5份2-苯基-2-咪唑啉/十二烷二酸的雙鹽、2.0份2-苯基咪唑、1.5份Resiflow P-67和30份RCL-2，制備粉末涂料組合物。然后在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合該混合物、擠出、冷卻、研碎，然后通過100目篩網(wǎng)篩分，獲得涂料粉末。
然后使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在約280°F的烘箱中固化約15分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表IV。
實(shí)施例17根據(jù)實(shí)施例16制備粉末涂料組合物，所不同的是使用1.0份2-苯基-2-咪唑啉/十二烷二酸的雙鹽。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表IV。
實(shí)施例18根據(jù)實(shí)施例16制備粉末涂料組合物，所不同的是使用2.0份2-苯基-2-咪唑啉/十二烷二酸的雙鹽。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表IV。
實(shí)施例19根據(jù)實(shí)施例18制備粉末涂料組合物，所不同的是使用1.0份2-苯基咪唑。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表IV。
實(shí)施例20根據(jù)實(shí)施例19制備粉末涂料組合物，所不同的是沒有使用PT-810。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表IV。
實(shí)施例21根據(jù)實(shí)施例19制備粉末涂料組合物，所不同的是使用1.0份PT-810。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表IV。
表IV
實(shí)施例22通過預(yù)混合28.7份SCX 848、71.3份YD012、2.0份2-苯基咪唑、1.0份Lanco 1780、1.0份Taber Tiger 5512(蠟)、1.0份Ultranox 626(抗氧化劑)和30份RCL-2，制備粉末涂料組合物。然后在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合該混合物、擠出、冷卻、研碎，然后通過100目篩網(wǎng)篩分，獲得涂料粉末。
然后使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在約275°F的烘箱中固化約10分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表V。
實(shí)施例23通過預(yù)混合83.8份SCX 835、16.5份Epo-Thoto YDCN-500-90P(鄰甲酚線型酚醛環(huán)氧樹脂)、2.2份2-苯基咪唑、1.5份Modarez MFPA-25-P(流動調(diào)節(jié)添加劑，Synthron Inc.，Morganton，WC)、0.29份Cab-O-Sil CT111G(煅制二氧化硅，Cabot Corp，Tuscola，IL)和30份RCL-2，制備粉末涂料組合物。然后在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合該混合物、擠出、冷卻、研碎，然后通過100目篩網(wǎng)篩分，獲得涂料粉末。
然后使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在約275°F的烘箱中固化約10分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表V。
表V
實(shí)施例24和實(shí)施例25通過預(yù)混合46.3份Epo-Thoto YD-012、28.7份GMA 300、10.0份Uniplex 280(蔗糖苯甲酸酯)、1.5份Resiflow P-67、1.5份2-苯基咪唑和30份RCL-2，制備粉末涂料組合物。然后在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合該混合物、擠出、冷卻、研碎，然后通過100目篩網(wǎng)篩分，獲得組分(A)。
在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合100份SCX 843、30份RCL-2和30份Nyad325(硅灰石)的預(yù)混合物、冷卻并通過140目篩網(wǎng)篩分，獲得組分(B)。
然后分別以100/10和100/15的w/w之比干混組分(A)和組分(B)，獲得兩種粉末涂料組合物。
使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在烘箱中，在約350°F的部件溫度下固化約3分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表VI。
實(shí)施例26通過預(yù)混合62.3份Epo-Thoto YD-012、 5.2份EPO-THOTOYDC-1312、20.5份GMA 300、12.0份SCX 843、2.0份DYHARD PI、1.0份Resflow P-67、30份RCL-2和0.266份氧化鋁C。然后在雙螺桿擠出機(jī)中，在500rpm下，熔融混合該混合物、擠出、冷卻、研碎，然后通過140目篩網(wǎng)篩分，獲得涂料粉末。
使用靜電噴涂方法，將以上制備的涂料粉末噴涂到中密度纖維板上，并在烘箱中，在約350°F的部件溫度下固化約3分鐘。測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表VI。
實(shí)施例27根據(jù)實(shí)施例26制備粉末涂料組合物，所不同的是使用EpoxyResearch Resin RSS-1407替代EPO-THOTO YDC-1312。
測試固化的粉末涂料的60°光澤值、鉛筆硬度和MEK抗性，和測試結(jié)果見表VI。
表VI
權(quán)利要求
1.一種粉末涂料組合物，其中包括a)約10wt％-90wt％含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，相對于(a)+(b)；b)約10wt％-90wt％聚環(huán)氧樹脂，相對于(a)+(b)；c)主要充當(dāng)環(huán)氧均聚催化劑的第一種催化劑；和d)主要充當(dāng)環(huán)氧/羧酸反應(yīng)催化劑的第二種催化劑。
2.權(quán)利要求1的粉末涂料組合物，其中聚環(huán)氧樹脂選自芳族和脂族多元醇的縮水甘油醚、脂環(huán)族聚環(huán)氧化物、含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、雜環(huán)聚環(huán)氧化物、芳族和脂族多元羧酸的縮水甘油醚、縮水甘油基多胺和醚胺及其混合物。
3.權(quán)利要求2的粉末涂料組合物，其中聚環(huán)氧樹脂選自芳族多元醇的縮水甘油醚、含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、雜環(huán)聚環(huán)氧化物、芳族和脂族多元羧酸的縮水甘油酯及其混合物。
4.權(quán)利要求3的粉末涂料組合物，其中聚環(huán)氧樹脂選自芳族多元醇的縮水甘油醚、含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、雜環(huán)聚環(huán)氧化物及其混合物。
5.權(quán)利要求3的粉末涂料組合物，其中聚環(huán)氧樹脂選自芳族多元醇的縮水甘油醚、含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、芳族和脂族多元羧酸的縮水甘油酯及其混合物。
6.權(quán)利要求4的粉末涂料組合物，其中雜環(huán)聚環(huán)氧化物是異氰脲酸三縮水甘油酯。
7.權(quán)利要求4的粉末涂料組合物，其中聚環(huán)氧樹脂是基于甲基丙烯酸縮水甘油酯的含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。
8.權(quán)利要求5的粉末涂料組合物，其中芳族和脂族多元羧酸的縮水甘油酯是二或三羧酸的縮水甘油酯。
9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中第一種催化劑選自咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物、叔胺及其混合物。
10.權(quán)利要求9的粉末涂料組合物，其中第一種催化劑選自2-苯基咪唑、2-甲基咪唑及其混合物。
11.權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中第二種催化劑選自叔胺、取代的和未被取代的咪唑啉、單或二羧酸的咪唑啉鹽、四烷基銨鹽、鏻鹽及其混合物。
12.權(quán)利要求11的粉末涂料組合物，其中第二種催化劑是2-苯基咪唑啉。
13.權(quán)利要求11和12之一的粉末涂料組合物，其中單或二羧酸選自對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、苯甲酸、壬二酸、己二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、乙酸、2-乙基己酸、馬來酸及其混合物。
14.權(quán)利要求13的粉末涂料組合物，其中單或二羧酸選自己二酸、癸二酸、十二烷二羧酸及其混合物。
15.權(quán)利要求1-14任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中第二種催化劑是2-苯基-2-咪唑啉和十二烷二羧酸的鹽。
16.權(quán)利要求1-15任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約2-95的60°光澤值。
17.權(quán)利要求16的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約5-60的60°光澤值。
18.權(quán)利要求17的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約10-40的60°光澤值。
19.權(quán)利要求1-18任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層從F到9H的鉛筆硬度。
20.一種粉末涂料組合物，其中包括a)約10wt％-90wt％含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，相對于(a)+(b)；b)約10wt％-90wt％聚環(huán)氧樹脂，相對于(a)+(b)；c)用量足以在約300°F或低于300°F下，經(jīng)約30分鐘或更少的時(shí)間固化組合物的催化劑；其中該組合物提供具有至少3H鉛筆硬度的漆面。
21.權(quán)利要求20的粉末涂料組合物，其中催化劑選自咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物、叔胺、咪唑啉、單或二羧酸的咪唑啉鹽、四烷基銨鹽、鏻鹽及其混合物。
22.權(quán)利要求20和21之一的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約2-95的60°光澤值。
23.權(quán)利要求22的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約5-60的60°光澤值。
24.權(quán)利要求23的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約10-40的60°光澤值。
25.權(quán)利要求20-24任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層高于4H的鉛筆硬度。
26.一種以粒狀形式存在的粉末涂料組合物，其基本上由下述物質(zhì)的混合物組成a)約10wt％-90wt％含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂，相對于(a)+(b)；b)約10wt％-90wt％聚環(huán)氧樹脂，相對于(a)+(b)；c)用量足以在約300°F或低于300°F下，經(jīng)約30分鐘或更少的時(shí)間固化組合物的催化劑；和d)任選地，增韌劑。
27.權(quán)利要求26的粉末涂料組合物，其中含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂的用量為約10wt％-60wt％，和聚環(huán)氧樹脂的用量為約40wt％-90wt％，相對于(a)+(b)。
28.權(quán)利要求26和27之一的粉末涂料組合物，其中增韌劑選自聚酯、苯乙烯馬來酸酐和聚酸酐樹脂。
29.權(quán)利要求26-28任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中催化劑選自咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物、叔胺、咪唑啉、單或二羧酸的咪唑啉鹽、四烷基銨鹽、鏻鹽及其混合物。
30.權(quán)利要求26-29任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約2-95的60°光澤值。
31.權(quán)利要求30的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約5-60的60°光澤值。
32.權(quán)利要求31的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約10-40的60°光澤值。
33.權(quán)利要求26-32任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約F-9H的鉛筆硬度。
34.一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布權(quán)利要求1-19任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，并在其上固化，產(chǎn)生漆面。
35.權(quán)利要求34的制品，其中熱敏性基質(zhì)是木材基質(zhì)或塑料基質(zhì)。
36.權(quán)利要求34的制品，其中木材基質(zhì)選自刨花板、取向線材板、膠合板和中密度纖維板。
37.一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布權(quán)利要求20-25任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，并在其上固化，產(chǎn)生漆面。
38.權(quán)利要求37的制品，其中熱敏性基質(zhì)是木材基質(zhì)或塑料基質(zhì)。
39.一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布權(quán)利要求26-33任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，并在其上固化，產(chǎn)生漆面。
40.權(quán)利要求39的制品，其中熱敏性基質(zhì)是木材基質(zhì)或塑料基質(zhì)。
41.一種粉末涂料組合物，其中包括A)約50wt％-99wt％含a-1)至少一種聚環(huán)氧樹脂；和a-2)至少一種催化劑的第一種組分，和B)約1wt％-50wt％與所述第一種組分(A)干混的第二種組分，該組分包括至少一種含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂。
42.權(quán)利要求41的粉末涂料組合物，其中所述聚環(huán)氧樹脂選自非晶聚環(huán)氧樹脂、結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂及其混合物。
43.權(quán)利要求42的粉末涂料組合物，其中所述聚環(huán)氧樹脂是至少一種非晶聚環(huán)氧樹脂和至少一種結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂的混合物。
44.權(quán)利要求42和43之一的粉末涂料組合物，其中所述非晶聚環(huán)氧樹脂選自芳族多元醇的縮水甘油醚、含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸樹脂及其混合物。
45.權(quán)利要求42-44任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中所述結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂選自異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)、對苯二甲酸的二環(huán)氧甘油酯和偏苯三酸的三縮水甘油酯、四甲基雙酚二環(huán)氧甘油醚、雙酚S二環(huán)氧甘油醚、2，5-二叔丁基苯-1，4-二環(huán)氧甘油醚、2，5-二叔丁基氫醌二環(huán)氧甘油醚、間苯二甲酸二環(huán)氧甘油酯和環(huán)氧基丙氧基二甲基芐基丙烯酰胺及其混合物。
46.權(quán)利要求41-45任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中所述催化劑選自咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物及其混合物。
47.權(quán)利要求41-46任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中所述第二種催化劑組分進(jìn)一步包括至少一種催化劑。
48.權(quán)利要求41-47任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中所述第一種催化劑組分或第二種催化劑組分進(jìn)一步包括至少一種選自含酸官能團(tuán)聚酯、填料、滑爽添加劑、顏料、染料、UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑、流化劑、流動調(diào)節(jié)劑、脫氣劑、增韌劑、結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑及其混合物的成分。
49.權(quán)利要求41-48任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約2-95的60°光澤值。
50.權(quán)利要求49的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層約5-60的60°光澤值。
51.權(quán)利要求41-50任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層大于約F的鉛筆硬度。
52.權(quán)利要求51的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層大于約3H的鉛筆硬度。
53.一種粉末涂料組合物，其中包括a)約1wt％-50wt％至少一種含羧酸官能團(tuán)的丙烯酸樹脂；b)約50wt％-99wt％聚環(huán)氧樹脂，其中基于總的環(huán)氧樹脂，約2％-15wt％為至少一種結(jié)晶的聚環(huán)氧樹脂；和c)用量足以有效固化所述組合物的催化劑。
54.權(quán)利要求53的粉末涂料組合物，其中所述催化劑選自咪唑、咪唑/環(huán)氧加合物、叔胺、咪唑啉、單或二羧酸的咪唑啉鹽、四烷基銨鹽、鏻鹽及其混合物。
55.權(quán)利要求53和54之一的粉末涂料組合物，其中所述組合物提供涂層約2-95的60°光澤值。
56.權(quán)利要求53-54任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中所述組合物提供涂層約5-60的60°光澤值。
57.權(quán)利要求53-56任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中組合物提供涂層大于約3H的鉛筆硬度。
58.權(quán)利要求53-57任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物，其中所述結(jié)晶聚環(huán)氧樹脂選自異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)、對苯二甲酸的二環(huán)氧甘油酯、偏苯三酸的三縮水甘油酯、四甲基雙酚二環(huán)氧甘油醚、雙酚S二環(huán)氧甘油醚、2，5-二叔丁基苯-1，4-二環(huán)氧甘油醚、2，5-二叔丁基氫醌二環(huán)氧甘油醚、間苯二甲酸二環(huán)氧甘油酯和環(huán)氧基丙氧基二甲基芐基丙烯酰胺及其混合物。
59.一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中使用權(quán)利要求41-52任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布并固化。
60.一種含熱敏性基質(zhì)的制品，其中使用權(quán)利要求53-58任意一項(xiàng)的粉末涂料組合物在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布并固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及新型的熱固性粉末涂料組合物，其中包括含酸性官能團(tuán)的丙烯酸樹脂、聚環(huán)氧樹脂和催化劑。可將該粉末涂料組合物施加到基質(zhì)上，特別是熱敏性基質(zhì)如木材基質(zhì)，并在低溫下或在較高溫度下經(jīng)較短的時(shí)間固化，從而提供可控光澤和/或高硬度的漆面。本發(fā)明還涉及包括熱敏性基質(zhì)如木材基質(zhì)，和在該基質(zhì)的至少一個(gè)表面上涂布并固化本發(fā)明的粉末涂料組合物的制品。
文檔編號C08G59/18GK1430636SQ01810050
公開日2003年7月16日 申請日期2001年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月26日
發(fā)明者S·C·哈特, J·G·施邁爾, B·W·卡爾森, S·C·拉森 申請人:H·B·富勒許可和金融公司