專利名稱：涂料添加劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料添加劑的制備方法，更具體地說涉及用于液體涂料組合物的被樹脂密封的添加劑的制備方法。
涂料工業(yè)一直在尋找高效低成本地改善涂料性能如涂料的耐腐蝕性或顏料在涂料組合物中分散性的方法。常規(guī)的涂料組合物含有用于均勻分散基質(zhì)樹脂和顏料的有機溶劑。在噴鍍過程中，溶劑揮發(fā)到環(huán)境中。涂料工業(yè)試圖滿足這種對使用較少溶劑的對環(huán)境有益的(environmentally friendly)涂料的需求。
需要有一種改善液體涂料耐腐蝕性的添加劑。也需要有一種改善顏料在涂料組合物中分散性的添加劑，這樣可以節(jié)省時間、勞動力和資源。同樣需要有一種制備這種涂料添加劑的方法。最后需要有一種含添加劑的對環(huán)境有益的涂料組合物，以減少使用涂料顏料和溶劑，這樣不僅節(jié)省了資源，而且顯著降低了揮發(fā)性有機溶劑的揮發(fā)和有助于進一步執(zhí)行要求減少揮發(fā)性物質(zhì)的行政命令。
本發(fā)明的目的是克服上述的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個方面是公開一種用于液體涂料的樹脂添加劑的制備方法，這種方法包括如下步驟選擇熱固性有機樹脂，使上述樹脂固化并形成已固化的熱固樹脂；并將上述已固化的樹脂制成粒度不大于20微米的顆粒。
本發(fā)明的另一個方面是公開一種用于液體涂料的樹脂添加劑。這種樹脂添加劑包括已固化的熱固性有機樹脂。已固化的熱固性有機樹脂的粒度不大于20微米。
本發(fā)明的還一個方面是公開一種含樹脂添加劑的涂料組合物。該涂料組合物包括液體涂料和分散在液體涂料中的已固化熱固性有機樹脂。上述已固化熱固性有機樹脂的粒度不大于20微米。本發(fā)明特別適用于制備對環(huán)境有益的涂料組合物。
在本發(fā)明的方法中，熱固性有機樹脂宜選自醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯及它們的混合物之一。重要的是，所選擇的樹脂是熱固樹脂，而不是熱塑樹脂。固化時，熱固樹脂變成固化的熱固樹脂，因此能結(jié)合到含有樹脂添加劑的涂料“基質(zhì)樹脂”中，而不象熱塑樹脂那樣加熱時會流動?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，熱固樹脂的特性可被用來提高涂料的耐腐蝕性和韌性及提高涂料性能。從在涂料組合物中的分散性和涂料工業(yè)中最常用的溶劑方面來看，上述所有的樹脂適于涂料涂布且混溶性很好。這種溶劑對本行業(yè)中熟練技術(shù)人員來說是熟知的。熱固性有機樹脂較好是聚酯樹脂。因為這種樹脂最適于涂料涂布，所以它比其它的樹脂更優(yōu)選。所選的有機樹脂最好是醇酸樹脂。醇酸樹脂可以是短鏈、中長鏈或長鏈的醇酸樹脂。因為短鏈醇酸樹脂提供壽命長、硬度高、質(zhì)量好的涂層，所以它是優(yōu)選的醇酸樹脂。這種樹脂特別適用于本行業(yè)中熟練技術(shù)人員所熟知的底漆和面漆。
在本發(fā)明的方法中，將樹脂固化成已固化的熱固樹脂。視所選擇的樹脂而異，可用各種方法進行固化，包括微波固化法。當所選擇的樹脂是聚酯樹脂時，該樹脂可用異氰酸酯催化聚合固化。其它的樹脂如醇酸樹脂和丙烯酸樹脂也可被化學聚合。這種聚合反應對本行業(yè)中熟練技術(shù)人員來說是熟知的，在這里無需進行討論。當選擇的樹脂是醇酸樹脂時，該樹脂可在空氣中，即在氧氣的氮氣存在下于200°F干燥固化。用空氣干燥固化對本行業(yè)中熟練技術(shù)人員來說是熟知的。當選擇的樹脂是丙烯酸樹脂時，它可在溫度宜在550-600°F，最好在約600°F的烘箱中烘烤固化。必須注意的是，甚至醇酸樹脂和聚酯也可烘烤固化。當聚酯樹脂被烘烤固化時，它可以先與密胺反應而被化學催化。這種固化方法對本行業(yè)中熟練技術(shù)人員來說是熟知的。
在本發(fā)明的方法中，將固化的樹脂制成粒度不宜大于20微米，最好不大于15微米的顆粒。將固化的熱固樹脂造粒在本發(fā)明的方法中是一個重量的步驟。粒度大于20微米的樹脂顆粒是不合需要的，因為它不能很好地分散到液體涂料中，且當涂料涂布在表面時，所得涂料層的光澤很差。發(fā)生這種情況的原因是，樹脂添加劑顆粒沒有很好地“聚集”，而有害地無規(guī)分散在涂料中。當將樹脂添加劑加入用作“保護膜”的涂料組合物中時，粒度不大于約15微米的樹脂顆粒是優(yōu)選的。當樹脂添加劑被分散到“高級保護膜”級的涂料組合物中時，粒度不大于約8微米的樹脂顆粒是優(yōu)選的。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案中，樹脂固化前，將可被樹脂密封的顆粒分散到熱固性有機樹脂中。這些顆粒的粒度最好不大于20微米。這些可被密封的顆粒宜為顏料。樹脂固化時，將顏料顆粒分散到熱固樹脂中，并被樹脂密封。這些顆粒可以是碳酸鈣顆粒，同樣可被樹脂密封。碳酸鈣可用作著色涂料組合物中的高效低成本(cost effective)的填料，因此可減少涂料的粉化及揮發(fā)到環(huán)境中的揮發(fā)性有機溶劑的量。可被樹脂密封的顆粒的用量宜不大于樹脂的50重量％。大于50重量％的用量需要加入太多的熱固樹脂，并有害地造成顆粒的不良密封?？杀粯渲芊獾念w粒的用量較好不大于樹脂的25重量％，更好不大于10重量％，尤其在“保護膜”組合物中。
在本發(fā)明的另一個實施方案，用于液體涂料的樹脂添加劑含有粒度不大于約20微米的已固化熱固樹脂。在該實施方案的最佳方式中，樹脂添加劑最好包括分散在其中的可被樹脂密封的顆粒。顆粒的至少50％表面積被熱固樹脂密封。
在本發(fā)明的還一個實施方案中，涂料組合物含有液體涂料和分散在該液體涂料中的已固化熱固性有機樹脂。已固化的熱固性有機樹脂的粒度宜不大于約20微米，較好不大于約15微米，最好不大于8微米。在本實施方案的最佳方式中，涂料組合物包括分散在熱固樹脂中并被樹脂密封的顆粒，最好是顏料。它的用量宜不超過樹脂的約50重量％，最好不超過約25重量％。顏料的粒度最好不超過8微米。樹脂添加劑在液體涂料中的用量最好不超過約50重量％。超過50重量％的用量需要加入太多的液體涂料基質(zhì)樹脂，并有害地造成差的涂料質(zhì)量。樹脂添加劑的用量較好不超過液體涂料的約25重量％，最好不超過約10重量％，尤其在“保護膜”組合物中。
在如下的實施例A中，按如下方法制備含用于液體涂料的樹脂添加劑的涂料組合物，以描述本發(fā)明的一個實施方案。實施例A在200°F的溫度下將短鏈熱固醇酸樹脂空氣干燥固化。所用醇酸樹脂的商品名為“13C-119A”，由Moline涂料制造公司生產(chǎn)。將所得的已固化熱固醇酸樹脂在錘式粉碎機中粉碎成粒度在約80-100微米的顆粒，然后在噴射粉碎機(jet mill)進一步粉碎成粒度約為8微米的顆粒，得到用于本發(fā)明的樹脂添加劑。將樹脂添加劑分散在含丙烯酸基質(zhì)樹脂的液體涂料中。試樣1代表不含樹脂添加劑的液體涂料。試樣2和3代表液體涂料中樹脂添加劑含量為5重量％和10重量％的涂料組合物。測量試樣2和3中樹脂添加劑在涂料中的分散質(zhì)量。然后將試樣1-3的涂料組合物涂布在金屬表面，并測量其耐腐蝕性。
樹脂添加劑在液體涂料中的分散質(zhì)量按ASTM測量方法D1210-79進行測量。該方法的標題是“顏料載體體系分散精度的標準測量方法。
涂料組合物的耐腐蝕性按ASTM測量方法D1654-79a進行測量，該方法的標題是“腐蝕性環(huán)境中被涂試樣的評估方法”。當從常規(guī)精細度標準量度圖來看，含粒度約為8微米的樹脂添加劑的試樣2和3具有約為7或更高的Hegman刻度值。
表1表示腐蝕試驗的結(jié)果表1
從中可以看出，在涂料中加入本發(fā)明的樹脂添加劑，提高了耐腐蝕性。
通過使用本發(fā)明方法可以非常顯著地節(jié)約時間、勞動力和資源，可以制造用于“對環(huán)境有利的”涂料中的添加劑。使用本發(fā)明的樹脂添加劑可以減少使用涂料顏料和有機溶劑，不僅可節(jié)約資源，而且可以顯著地降低揮發(fā)性有機溶劑對環(huán)境的揮發(fā)。
本發(fā)明的方法特別適用于制備用于各種用途，尤其是用于涂料組合物中的涂料添加劑。
通過研究本說明書和所附的權(quán)利要求書，可以獲知本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.用于液體涂料的樹脂添加劑的制備方法，它包括如下步驟選擇熱固性有機樹脂，使上述樹脂固化并形成已固化的熱固樹脂；將上述已固化的樹脂制成粒度不大于20微米的顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它包括將可被樹脂密封的顆粒分散在上述的熱固性有機樹脂中的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于它包括用上述熱固性有機樹脂使上述顆粒密封的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的熱固性有機樹脂是醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯及它們的混合物之一。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的熱固性有機樹脂是醇酸樹脂。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于固化步驟包括在氧氣和氮氣的存在下使上述樹脂干燥固化。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的熱固性有機樹脂是聚酯樹脂。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于固化步驟包括用異氰酸酯使上述樹脂催化聚合固化。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于上述可被樹脂密封的顆粒在上述熱固樹脂中的用量不大于上述樹脂的50重量％。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于上述的顆粒是顏料。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于上述的顆粒是碳酸鈣顆粒。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述的粒度不大于15微米。
13.用于液體涂料的樹脂添加劑，它包括固化的熱固性有機樹脂，且上述固化的熱固性有機樹脂的粒度不大于20微米。
14.如權(quán)利要求13所述的用于液體涂料的樹脂添加劑，其特征在于包括分散在上述熱固樹脂中可被樹脂密封的顆粒，上述可被樹脂密封的顆粒被上述熱固樹脂密封。
15.如權(quán)利要求13所述的用于液體涂料的樹脂添加劑，其特征在于上述可被樹脂密封的顆粒的至少50％表面積被上述樹脂密封。
16.如權(quán)利要求13所述的用于液體涂料的樹脂添加劑，其特征在于上述可被樹脂密封的顆粒在上述熱固樹脂中的用量不大于上述樹脂的50重量％。
17.如權(quán)利要求13所述的用于液體涂料的樹脂添加劑，其特征在于上述的熱固性有機樹脂是醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯及它們的混合物之一。
18.如權(quán)利要求13所述的用于液體涂料的樹脂添加劑，其特征在于上述可被樹脂密封的顆粒是顏料。
19.如權(quán)利要求13所述的用于液體涂料的樹脂添加劑，其特征在于上述樹脂添加劑的粒度不大于15微米。
20.含樹脂添加劑的涂料組合物，它包括液體涂料，分散在上述的液體涂料中的已固化的熱固性有機樹脂，且上述已固化熱固性有機樹脂的粒度不大于20微米。
21.如權(quán)利要求20所述的含樹脂添加劑的涂料組合物，其特征在于包括分散在上述熱固樹脂中可被樹脂密封的顆粒，上述可被樹脂密封的顆粒被上述熱固樹脂密封。
22.如權(quán)利要求20所述的含樹脂添加劑的涂料組合物，其特征在于上述樹脂添加劑在上述涂料中的用量不大于上述涂料的50重量％。
23.如權(quán)利要求20所述的含樹脂添加劑的涂料組合物，其特征在于上述可被樹脂密封的顆粒在上述熱固樹脂中的用量不大于上述樹脂的50重量％。
24.如權(quán)利要求20所述的含樹脂添加劑的涂料組合物，其特征在于上述可被樹脂密封的顆粒是顏料。
25.如權(quán)利要求20所述的含樹脂添加劑的涂料組合物，其特征在于上述的粒度不大于15微米。
全文摘要
公開一種用于液體涂料的樹脂添加劑的制備方法，該方法包括如下步驟選擇熱固性有機樹脂，使上述樹脂固化并形成已固化的熱固樹脂；將上述已固化的樹脂制成粒度不大于20微米的顆粒。本發(fā)明對制備對環(huán)境有益的涂料組合物特別有用。
文檔編號C09D7/12GK1150960SQ96112508
公開日1997年6月4日 申請日期1996年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月31日
發(fā)明者G·M·米切爾, J·M·斯潘格勒 申請人:履帶拖拉機股份有限公司