粉末涂层制造技术

本发明专利技术涉及至少双层保护性涂层体系，其包括：(a)熔融结合环氧树脂层，和(b)设置在所述熔融结合环氧树脂层(a)的顶表面的至少一部分上的经喷雾干燥的保护性粉末涂层，所述粉末涂层在所述熔融结合环氧树脂层的至少一部分上经固化形成保护性涂层；制备上述双层保护性涂层体系的方法；涂装有上述双层保护性涂层体系的基材，例如金属管；以及使用上述双层保护性涂层体系制造例如涂装金属管的涂装制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涂层和将涂层施加到基材(例如熔融结合环氧树脂)上的方法。更具体地，本专利技术涉及聚烯烃分散体保护性粉末涂层和将此类涂层施加到熔融结合环氧树脂上的方法。本专利技术的保护性粉末涂层可用于(例如)金属基材(例如钢管)的腐蚀保护。
技术介绍
众所周知，在涂装工业中将保护性涂层施加到金属基材(例如管或其它结构)上。涂层通常施加在管上以保护管免受腐蚀，以减少管的磨损和/或减少产物污染，即，产物自管内逃逸到环境中或管内的产物被从环境进入管内的物质污染。有时将涂层施加到材料基材上以减少液体或气体产物与基材发生反应和由于冲蚀磨损和化学反应引起的杂质的污染。在将涂层施加到基材期间，由于涂层施加过程或人为失误或二者皆有，可能会产生不同类型的缺陷。基材材料表面上的涂层中的不连续性通常称为“漏涂”。漏涂也可包括缺陷，例如结合不足、涂层中出现小孔、空隙、裂纹，和/或膜厚度不足或过多。保护性涂层的漏涂(例如不连续性、小孔、裂纹以及结合缺陷)通常非常微小，并且如果不使用复杂的设备和精密的电测量法就不容易检测到。因此，用没有漏涂的保护性涂层来涂装基材是有利的。迄今为止，在已知方法中，使用聚烯烃来制造保护性涂层并将其施加到熔融结合环氧树脂(FBE)防腐底漆上以防止在涂装有FBE的管的运输或安装期间损坏FBE。通常，在FBE上提供保护性涂层的已知方法可以分为以下两种：(1)在FBE完全固化之前，将粘性官能化的烯烃连接层施加到FBE底漆的顶表面，然后将顶涂层施加到烯烃连接层的表面。顶涂层通常由聚烯烃(例如聚乙烯或聚丙烯)制成，其作为挤出膜或以粉末形式施加到顶涂层，如加拿大标准协会在标准Z245.21-10中所描述的工业用钢管外部聚乙烯涂层体系B1和B2。(2)在挤出机中对聚烯烃、官能化烯烃、环氧树脂以及硬化剂的组合进行熔融共混以形成熔融共混组合物；然后：(i)将熔融共混组合物作为膜挤出，并将膜施加在FBE的表面上，或者(ii)将熔融共混组合物低温研磨成粉末形式，然后将粉末施加到FBE底漆表面上。“低温研磨”(也称为低温粉碎(cryogenicgrinding)、冷冻研磨(freezermilling)或冷冻粉碎(freezergrinding))是在低温介质(例如干冰、液态二氧化碳或液氮)中合成粉末的机械研磨过程。低温研磨过程包括冷却或激冷材料，然后将材料捣碎成小的粒度。当材料被激冷时，材料可以细磨成适于粉末工艺的粉末。举例来说，WO2009143602A公开了通过在挤出机中对烯烃、官能化烯烃、FBE环氧树脂以及胺硬化剂进行熔融共混来制造挤出树脂的挤出方法。在挤出机中将上述组分熔融共混后，所得熔融共混的树脂组合物以颗粒的形式从挤出机中挤出。然后对颗粒进行以下操作：(1)将颗粒研磨成粉末形式，然后将粉末作为粉末涂层施加到FBE上，或(2)作为膜挤出，然后将膜在高温(例如，大于200℃)下施加到FBE上。在WO2009143602A的挤出工艺中，环氧树脂组分的所有环氧树脂基团与胺硬化剂或官能化烯烃发生反应。因此，该方法在挤出层上极少留下或不留下官能团以与FBE层上的官能团产生共价键或与其发生反应。挤出层与FBE层之间没有结合可能会导致两层的分层。WO2009143602A工艺的另一个缺点包括(例如)使用低温工艺将产物捣碎成粉末，因为低温工艺大量耗能并且会使产物比当前的解决方案更昂贵。此外，低温工艺还产生具有宽的粒度分布的粉末，这降低了粉末涂装工艺的转移效率。此外，使用挤出机将顶涂层作为膜施加到FBE底漆上与当前三层体系(或由Z245.21-10定义的体系B1)面临相同的挑战，例如残余应力的累积，其可以使FBE底漆与金属基材分层；因此，不能达到使用FBE作为防腐底漆的目的。WO92/03234公开了通过在金属管上施加若干层涂层来涂装金属管的方法。例如，施加到管的层包括环氧树脂基层，随后是官能化聚烯烃层，然后是聚烯烃顶涂层。WO92/03234工艺的缺点包括(例如)在连续工艺中施加热塑性硬质粘合剂时难以达到适当的环氧树脂底漆交联程度。如果没有达到适当的交联程度，则热塑性硬质粘合剂可与FBE底漆脱离，特别是在涂装应用开始时或当更换大量FBE底漆时。另外，当使用推荐施加厚度(1.8mm至3.7mm)的聚烯烃包覆层或顶涂层材料时，可能会产生常常使FBE底漆与金属分层的残余应力；因此，失去对金属的保护。此外，分层创造了可引起金属基材(例如钢)氢脆以及应力腐蚀的环境。美国专利申请公开案第2007/0036982号公开了用于产生环氧树脂和聚烯烃的互穿网络作为FBE涂层的顶涂层的工艺。上述美国公开案公开了使用官能化烯烃、聚丙烯/聚乙烯以及环氧树脂作为顶涂层。使用电子束辐照使聚烯烃交联。上述美国公开案的工艺不需要环氧树脂硬化剂，且所得涂层不需要额外的粘合剂层将顶涂层粘合到环氧树脂基材上。该工艺需要以下步骤：混合上述材料共混物；使用挤出机将挤出材料的共混物造粒，以及例如通过低温研磨将挤出的材料粉碎成粉末。该公开案的工艺的缺点包括(例如)使用昂贵的设备来递送电子束辐照以使聚烯烃交联。另外，用于将产物捣碎成粉末的低温工艺大量耗能并且可能会使产物比当前的解决方案更昂贵。此外，低温工艺还产生具有宽的粒度分布的粉末，这降低了粉末涂装工艺的转移效率。EP0366168公开了“就地”涂装管的方法，即使用含有具有琥珀酸基团或酸酐基团的粘性烯烃共聚物的微粒聚烯烃树脂在现场中的管位置涂装管(现场涂装)。在环氧树脂完全固化之前，将微粒聚烯烃树脂施加在环氧树脂底漆涂层上，即在EP0366168的工艺中，在将熔融结合环氧树脂施加到管之后立即将微粒聚烯烃树脂顶涂层施加到熔融结合环氧树脂上。EP0366168工艺的缺点之一包括(例如)该工艺会产生不可接受粒度的烯烃聚合物树脂。烯烃聚合物树脂的粒度范围为0.25毫米至0.30毫米，并且此类粒度不适用于粉末涂层应用。
技术实现思路
本专利技术涉及涂层体系，其包括：(a)适于设置在金属基材的顶表面的至少一部分上的熔融结合环氧树脂底漆层，和(b)设置在熔融结合环氧树脂层(a)的顶表面的至少一部分上的经喷雾干燥的保护性粉末涂层，所述经喷雾干燥的保护性粉末涂层在熔融结合环氧树脂层的顶表面的至少一部分上经固化形成保护性涂层。本专利技术的一个实施例涉及用于熔融结合环氧树脂(FBE)的保护性粉末涂层；和用于制造所述保护性涂层的方法。保护性涂层呈干燥粉末形式，其通过使用用于粉末涂装应用的标准常规喷涂枪将可喷涂的保护性涂层组合物喷涂至FBE的表面上来施加到FBE的表面上。然后，将设置在FBE表面的至少一部分上的“经喷雾干燥的粉末”在至少170℃的温度下固化以在FBE上形成保护性涂层。本专利技术的另一个实施例涉及适于施加到FBE表面的至少一部分的可喷涂保护性涂层组合物；和制备所述可喷涂保护性涂层组合物的方法。在优选实施例中，呈可喷涂干燥粉末形式的可喷涂保护性涂层组合物可由例如以下各项制备：(i)单独水性聚烯烃分散体(POD)，(ii)由包覆在聚烯烃中的TiO2组成的水性分散体，(iii)共混有环氧树脂的水性聚烯烃分散体，或(iv)共混有水性分散体环氧树脂的水性聚烯烃分散体。本专利技术的又一实施例涉及将可喷涂保护性涂层组合物施加到FBE以在FBE的至少一部分上形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备粉末涂层的水性聚烯烃分散体制剂，其包含(i)基础聚合物，(ii)聚合偶合剂；(iii)中和剂；(iv)流体介质；以及(v)任选地，聚合性能改进剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 US 62/0113491.一种用于制备粉末涂层的水性聚烯烃分散体制剂，其包含(i)基础聚合物，(ii)聚合偶合剂；(iii)中和剂；(iv)流体介质；以及(v)任选地，聚合性能改进剂。2.一种制备用于制备粉末涂层的水性聚烯烃分散体制剂的方法，其包含混合以下各项：(i)基础聚合物，(ii)聚合偶合剂；(iii)中和剂；(iv)流体介质；及(v)任选地，聚合性能改进剂。3.一种具有均匀粒度分布的可喷涂粉末涂层组合物，其包含由根据权利要求1所述的制剂制成的微粒材料，其中所述微粒材料的粒度分布为约20微米至约300微米。4.一种涂层体系，其包含：(a)熔融结合环氧树脂层，和(b)设置在所述熔融结合环氧树脂层(a)顶表面的至少一部分上的经喷雾干燥的保护性粉末涂层，所述粉末涂层在所述熔融结合环氧树脂层的至少一部分上经固化形成保护性涂层；且其中所述经喷雾干燥的保护性粉末涂层由水性聚烯烃分散体制备，其包含：(i)基础聚合物，(ii)聚合偶合剂；(iii)中和剂；(iv)流体介质；以及(v)任选地，聚合性能改进剂。5.一种涂装基材，其包含金属基材，所述基材的顶表面的至少一部分经根据权利要求4所述的涂层体系涂装。6.根据权利要求4所述的涂层体系，其中所述水性聚烯烃分散体包括环氧树脂或在水性分散体中的环氧树脂。7.根据权利要求6所述的涂层体系，其中所述环氧树脂分散体包含(i)环氧树脂和(ii)稳定剂。8.根据权利要求4所述的涂层体系，其中所述涂层体系具有如在32密耳(mil)钢板上所测...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·罗米克，D·L·马洛特基，R·A·伦德加德，陈亮，F·阿吉雷瓦尔加斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US