具有聚脲流變控制劑的低固體涂料組合物及其制備方法和制備系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有聚脲流變控制劑的低固體涂料組合物及其制備方法和 制備系統(tǒng) 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0001] 本申請(qǐng)要求享有2013年10月10日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/889, 338號(hào)的優(yōu)先權(quán) 權(quán)益，其通過參考整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 該技術(shù)領(lǐng)域總體上涉及涂料組合物、涂料組合物的制備方法和涂料組合物的制備 系統(tǒng)，更特別地涉及具有聚脲流變控制劑的低固體涂料組合物、該涂料組合物的制備方法 和該涂料組合物的制備系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003] 油漆和涂料工業(yè)在開發(fā)同時(shí)滿足政府規(guī)范和用戶偏好的適合的涂料組合物時(shí)面 臨著許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)之一是滿足用戶對(duì)涂料組合物的改良的外觀的需求，特別是關(guān)于 效果涂料的需求。通常，使用鋁薄片作為顏料為涂料提供金屬效果，盡管也使用云母薄片。 這些薄片（flake)與其厚度相比具有較大的直徑，且通常應(yīng)當(dāng)彼此平靠放置以提供閃亮的 外觀。薄片的亂取向（disorientation)產(chǎn)生光散射，導(dǎo)致暗淡的和/或斑點(diǎn)狀的外觀。薄 片的亂取向在全色壓印中會(huì)造成亮度變化的不規(guī)則區(qū)域。對(duì)于在大主體面板上的亮金屬 色，這更為顯著。在涂料工業(yè)中，這種不期望的外觀稱作色斑（mottling)。
[0004] 薄片取向受到底涂層本身的施用參數(shù)和流變性質(zhì)的影響。熟練的噴涂人員能夠通 過改變霧化空氣壓力、改變噴漆槍噴嘴的尺寸、改變距基材的噴涂距離等而控制薄片的取 向。需要具有良好的薄片控制能力（即適合的流變性和粘度性質(zhì)）的涂料組合物，以使油 漆噴涂人員能夠容易地施用該涂料組合物，而不需要調(diào)節(jié)薄片取向。
[0005] 另一個(gè)挑戰(zhàn)在環(huán)境規(guī)范方面。對(duì)環(huán)境的關(guān)心導(dǎo)致了政府對(duì)油漆和涂料中的揮發(fā)性 有機(jī)化合物（VOC，volatile organic compound)的限制。例如，在美國(guó)，很多州都已經(jīng)通 過了或正在考慮通過將修補(bǔ)底涂層中的VOC限制到不超過0.42千克（kg) VOC/升油漆（3. 5 磅VOC/加侖油漆）的法律。其他國(guó)家也已經(jīng)仿效了或?qū)⒁滦г摲?。目前可以通過使 用"豁免的"溶劑（其是不包括在VOC的計(jì)算中的溶劑）以遵守這些規(guī)范。依照環(huán)境化學(xué) 研究者，VOC豁免溶劑不會(huì)導(dǎo)致形成地面臭氧（煙霧）。幾種在商業(yè)上更有用的VOC豁免溶 劑包括丙酮、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯（TBAc)和對(duì)氯三氟甲苯（P-chlorobenzotriflouride， PCBTF)。水也被認(rèn)為是豁免溶劑。
[0006] 對(duì)于低固體涂料組合物，需要顯著量的豁免溶劑來實(shí)現(xiàn)特定的VOC目標(biāo)。由于溶 劑和非豁免但優(yōu)選的溶劑的量的選擇的限制，配制既具有提供合適的合適的流變性的低 VOC又具有提供良好效果顏色外觀的粘度性質(zhì)的涂料組合物變得更具挑戰(zhàn)。
[0007] 因此，需要提供具有聚脲流變控制劑的低固體涂料組合物，該聚脲流變控制劑改 進(jìn)涂料組合物的外觀，尤其是改進(jìn)效果顏料的取向。此外，需要提供制備這種低固體涂料組 合物的方法和系統(tǒng)。而且將下述的詳細(xì)描述和本申請(qǐng)的權(quán)利要求與【背景技術(shù)】相結(jié)合，其它 期望的特征和特性將會(huì)變得明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了具有聚脲流變控制劑的低固體涂料組合物、該涂料組合物的制備方 法和該涂料組合物的制備系統(tǒng)。依照示例的實(shí)施方案，具有不超過30%重量百分比的非揮 發(fā)份含量的涂料組合物包括染色劑、聚脲流變控制劑、粘合劑溶液和溶劑。
[0009] 依照另一示例的實(shí)施方案，具有不超過30%重量百分比的非揮發(fā)份含量的低固體 涂料組合物的制備系統(tǒng)包括染色劑、粘合劑溶液、聚脲流變控制劑和減粘劑。將該染色劑、 粘合劑溶液、聚脲流變控制劑和減粘劑在一起包裝和/或作為產(chǎn)品銷售。
[0010] 依照另一示例的實(shí)施方案，低固體涂料組合物的制備方法包括將染色劑、粘合劑 溶液、聚脲流變控制劑和減粘劑按量混合，以使得該低固體涂料組合物基于該低固體涂料 組合物的總重量計(jì)具有不超過30%重量百分比的非揮發(fā)份含量。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下詳述本身本質(zhì)上僅是示例性的，并不意圖對(duì)各種實(shí)施方案或其應(yīng)用和用途進(jìn) 行限制。進(jìn)一步地，并不意圖被前述【背景技術(shù)】或后面的詳細(xì)描述中呈現(xiàn)的任何理論所束縛。
[0012] 本文描述了具有聚脲流變控制劑的低固體涂料組合物以及該低固體涂料組合物 的制備方法和制備系統(tǒng)的各種實(shí)施方案。該低固體涂料組合物具有不超過30%重量百分比 的非揮發(fā)份含量且包含聚脲流變控制劑。該聚脲流變控制劑有助于控制該低固體涂料組合 物的流變性和粘度，由此有利于控制該組合物中鋁薄片的取向。因此，在存在聚脲流變控制 劑時(shí)，該低固體涂料組合物由于薄片的有序取向而展現(xiàn)為更亮和更有光澤。
[0013] 在示例的實(shí)施方案中，本文預(yù)期的涂料組合物是"低固體"涂料組合物。本文所用 的術(shù)語"涂料組合物"用于表示施用到基材上的任何類型的涂料。該基材可以由金屬、塑 料或其他聚合物材料、木材、陶瓷、粘土、混凝土、石材或其他人造或天然材料制成。適合的 基材的示例包括但不限于：車輛（例如汽車或卡車）、家用器具（例如電冰箱、洗衣機(jī)、洗碗 機(jī)、微波爐、烹飪和烘培烤爐）、電子器具（例如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、電子游戲機(jī)、音頻和視頻設(shè) 備）、娛樂設(shè)備（例如自行車、滑雪設(shè)備和全地形車輛）和家用或辦公家具（例如桌子和文 件柜）。該基材還可以具有一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有的涂層。該涂料組合物可以包括底漆、封底層 (sealer)、外涂層、透明涂層、底涂層、單級(jí)和雙級(jí)涂層等。在車輛涂料的上下文中，該涂料 組合物可以用于車輛原始設(shè)備制造（OEM)的涂層和用于修復(fù)或整修車輛和車輛部件的涂 層。本文所用的術(shù)語"固體"表示該涂料組合物中的非揮發(fā)組分。術(shù)語"低固體"表示該涂料 組合物中的非揮發(fā)組分總重量百分比不超過30% (例如不超過25%，例如不超過20% )。
[0014] 在示例的實(shí)施方案中，本文預(yù)期的該涂料組合物包括染色劑。本文所用的術(shù)語"染 色劑"表示在添加到涂料中時(shí)造成顏色變化的任何材料。通常，染色劑可以是染料或顏料或 染料的混合物或顏料的混合物，或者也可以使用其組合。也可以使用金屬薄片（例如鋁薄 片）、效果顏料（例如涂覆云母薄片、涂覆鋁薄片）或其組合。該染色劑可以通過將顏料與 樹脂和溶劑相結(jié)合而生成。該樹脂可以是具有普通等級(jí)的丙烯酸樹脂、聚酯、醇酸樹脂等， 并提供潤(rùn)濕顏料、幫助研磨或混合及有利于油漆相容性的功能。本文所用的術(shù)語"油漆"表 示具有或不具有顏料的組合物。該染色劑也可以包括具有極性、離子、芳香族、堿性或酸性 官能團(tuán)的丙烯酸類和/或聚酯類型的分散劑聚合物。選擇分散劑聚合物以用于各種功能， 例如潤(rùn)濕和/或穩(wěn)定染色劑中的顏料。該染色劑可以進(jìn)一步包括用作提供流變性的材料的 添加劑，例如膨潤(rùn)土粘土或疏水煅制氧化硅，從而防止沉淀以及改善顏料的懸浮性。
[0015] 依照實(shí)施方案，該低固體涂料組合物進(jìn)一步包括溶劑。本文所用的術(shù)語"溶劑"表 示該涂料組合物中的揮發(fā)性組分。該溶劑可以是VOC豁免溶劑的或非豁免的溶劑。適合的 溶劑可以包括酮（例如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基戊基酮、甲基異戊基酮和二 異丁基酮）、酯（例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸異丁酯、乙酸戊酯和3-乙氧 基丙酸乙酯）、醇（例如乙醇、異丙醇、丁醇、戊醇）、二醇醚（例如丙二醇甲基醚、丙二醇單 甲醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯）、芳香族烴（例如甲苯、二甲苯和芳香族100)或脂肪族 烴（例如庚烷、石腦油以及清漆制造和油漆用石腦油（VM&P naptha))。VOC豁免溶劑可以是 丙酮、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯、對(duì)氯三氟甲苯（PCBTF)或其組合。水也是VOC豁免溶劑。在 溶劑基涂料組合物中，基于該涂料組合物的總重量計(jì)，水含量應(yīng)當(dāng)小于5wt %，更優(yōu)選小于 2wt % 〇
[0016] 在另一示例的實(shí)施方案中，該涂料組合物包括包含成膜粘合劑樹脂和溶劑的粘合 劑溶液。本文所用的術(shù)語"樹脂"表示任意類型的可以由作為滲出物直接由特定植物得到 的天然油的無定形混合物構(gòu)成的非揮發(fā)性的、固體或半固體有機(jī)物質(zhì)，或者是由單分子的 聚合反應(yīng)制備的樹脂。適用于粘合劑溶液中的樹脂包括但不限于：本領(lǐng)域中常用的丙烯酸 類樹脂、聚酯樹脂和纖維素樹脂。特別適用的包含羥基的丙烯酸類聚合物由各自在烷基中 具有1 一 12個(gè)碳原子的甲基丙烯酸烷基酯和丙烯酸烷基酯（例如甲基丙烯酸異冰片酯、丙 烯酸異冰片酯）、各自在烷基中具有1 一 4個(gè)碳原子的甲基丙烯酸羥基烷基酯和丙烯酸羥 基烷基酯、苯乙烯，或任意上述單體的任意混合物的聚合單體構(gòu)成。這些丙烯酸類聚合物具 有2, 000-50, 000的重均分子量和從-20°C到100°C的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（Tg)。適用的聚酯 是一種或多種脂肪族或芳香族多元羧酸和一種或多種脂肪族多元醇的酯化產(chǎn)物，但也可以 包括酸酐、一元酸、一元醇或內(nèi)酯。適用的羧酸或酸酐組分包括在酸基團(tuán)之間具有〇 - 12 個(gè)碳原子的脂肪族二元羧酸、酞酸酐、異酞酸、對(duì)酞酸、六氫鄰苯二甲酸酐、苯甲酸和椰油脂 肪酸。適用的羥基組分包括在羥基之間具有〇 - 6個(gè)碳原子的脂肪族二醇、甘油、三羥甲基 丙烷、季戊四醇、二羥甲基丙酸、環(huán)己醇和ε-己內(nèi)酯。適合的聚酯具有在1，500 - 20, 000 范圍內(nèi)的重均分子量和在_50°C到KKTC范圍內(nèi)的Tg。適用的纖維素樹脂包括纖維素乙酸 丁酸酯類型（cellulose acetate butyrate type)和纖維素乙酸丙酸酯類型（cellulos