高固体含量的环氧化物、蜜胺和异氰酸酯组合物制造技术

低ＶＯＣ透明涂料组合物，它包括环氧化合物、蜜胺组分和具有平均２－６个异氰酸酯官能团的脂肪族多异氰酸酯，和任选含有催化剂（例如，有机锡催化剂，酸催化剂和混合物）；多羟基官能化合物（例如，聚碳酸酯多元醇）；或其它添加剂（例如，吸光剂和光稳定剂）。还公开的是用该透明涂料组合物涂过的制品，制造该组合物的方法，和将组合物施涂于例如汽车车身上的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及高固体含量、低VOC(挥发性的有机组分)涂料组合物和更具体地涉及适合于在汽车OEM和整修应用中使用的多层涂层的低VOC透明涂料组合物。第一道涂层-透明涂料体系在过去数十年中在汽车面漆市场中已广泛使用。人们针对这类涂料组合物继续努力的目的是为了改进总体外观，面漆的透明度，和耐性能恶化的性能。此外还努力开发具有低挥发性有机物含量(VOC)的涂料组合物。仍然需求在施涂之后提供各项性能特征(尤其耐溶剂性和耐划伤性和耐腐蚀性)的突出平衡的透明涂料配制剂。用于形成防护涂层的组合物的例子包括描述在US专利No.4,533,716(Okoshi等人)中公开的那些。这些组合物是通过使用三嗪型树脂制备的，该树脂是由甲醛、多元醇和根据需要的一元醇的共缩合反应形成的。在缩合反应中使用的多元醇可通过在高级脂肪酸和数均分子量在174到4,000之间的环氧化合物之间的酯化反应制备。在专利技术4,533,716中使用的多元醇不包括环氧化合物。4,533,716所公开的涂料组合物包括三嗪型树脂和多异氰酸酯。本专利技术涉及包含异氰酸酯、蜜胺和环氧化合物组分的透明涂料组合物，其中异氰酸酯组分包括具有平均2-6个异氰酸酯官能团的脂肪族多异氰酸酯。本专利技术还涉及在基材上制备透明涂层的方法，包括施涂一层包含异氰酸酯、蜜胺和环氧化合物组分的透明涂料组合物，其中异氰酸酯组分包含具有平均2-6个异氰酸酯官能团的脂肪族多异氰酸酯，将该层固化成透明涂层。本专利技术的众多优点中的一个是它的低VOC，它明显低于美国环境保护署(EPA)目前的指导标准。另一个优点是从本专利技术的涂料组合物形成的涂层的耐腐蚀性和耐划伤性。再一个优点是从本专利技术的涂料组合物形成的涂层的透明度。在本文中使用的“双包装涂料组合物”是指包含分别贮存在单独的两容器中的两组分的热固性涂料组合物。这些容器典型地在密封之后可延长该涂料组合物的各组分的贮存时间。两组分在使用之前被混合成罐混物。该罐混物具有典型为几分钟(5分钟到45分钟)到几个小时(4小时到6小时)的有限贮放时间。该罐混物在基材表面如汽车车身上施涂成所需厚度的涂层。在施涂之后，该层在环境条件下固化或在升高的温度下固化-烘烤而在基材表面上形成了具有所需涂层性能的涂层，这些性能例如有高光泽，耐划伤性和耐环境腐蚀性。“低VOC涂料组合物”是指包含低于0.48千克有机溶剂/升(4磅/加仑)组合物的涂料组合物，根据ASTM D3960中提供的方法测定。“高固含量组合物”是指固体组分含量在65-100％范围内和优选大于70％的涂料组合物，所有这些值是基于组合物总重量的重量百分数。“透明涂料组合物”是指在固化后得到了具有DOI(影象清晰度)和20°光泽高于70的透明涂层的一种透明涂料组合物。“聚合物固体”或“组合物固体”是指其干燥状态的聚合物或组合物。这里使用的“脂族”包括脂肪族和脂环族物质。“可交联的”是指含有官能团的加合物的独立组分，它在本专利技术的组合物内反应得到具有良好外观、耐久性、硬度和耐划伤性的涂层。申请人已经出乎意料地发现，与在典型的热固性涂料组合物(即使用聚合物和交联组分的那些)中使用的常规方法相反，非常可行的路线在于将一种在传统上可能被认为是交联剂的一种混合物能够用于产生了独特的低VOC、高固含量的透明涂料组合物，该组合物产生具有优异涂层性能如透明度和耐划伤性及耐腐蚀性的涂层。该透明涂料组合物包括异氰酸酯，蜜胺和环氧化合物组分。该异氰酸酯组分包括具有平均2到6个、优选2.5到6个和更优选3到4个异氰酸酯官能团的脂族多异氰酸酯。该涂料组合物包括35％-70％，优选40％-65％和更优选45％-60％的脂肪族多异氰酸酯，该百分数是以组合物固体的总重量为基础计的重量百分数。合适的脂肪族多异氰酸酯的例子包括脂肪族或脂环族二、三或四-异氰酸酯，它可以是或不是烯属不饱和的，如1，2-亚丙基二异氰酸酯，三亚甲基二异氰酸酯，四亚甲基二异氰酸酯，2，3-亚丁基二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，八亚甲基二异氰酸酯，2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯，十二亚甲基二异氰酸酯，1，3-环戊烷二异氰酸酯，1，2-环己烷二异氰酸酯，1，4-环己烷二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，4-甲基-1，3-二异氰酸根环己烷，反式-亚乙烯基二异氰酸酯，二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯，3，3’-二甲基二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯，间-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯，具有异氰脲酸酯结构单元的多异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯，2摩尔的二异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的脲啶二酮(uretidiones)、异佛尔酮二异氰酸酯的脲啶二酮或异佛尔酮二异氰酸酯与1摩尔的二醇如乙二醇的加合物，3摩尔的六亚甲基二异氰酸酯和1摩尔的水的加合物(以商标Desmodur N购自宾夕法尼亚州匹兹堡市的Bayer公司或以Tolonate HDT-LV购自Rhodia Co.，Cranbury，NJ.)。如果需要，聚合物异氰酸酯的异氰酸酯官能团能够用单体醇、异丙醇或异丁醇封闭，以防止在单包装组合物中过早交联。一些合适的单体醇类包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和己醇。其它合适的封闭剂包括内酰胺、肟、丙二酸酯乙酰基乙酸烷基酯、三唑、吡唑(例如二甲基吡唑)、酚类和胺类。本专利技术的组合物包括一种或多种蜜胺。在本专利技术中使用的蜜胺部分地包括烷基化蜜胺-甲醛树脂。该烷基化蜜胺-甲醛树酯可以是部分或完全地烷基化。作为部分烷基化蜜胺的例子，能够提及Cymel 1158，Cymel 324，Cymen327(购自Cytec Ind.，West Paterson，NJ)，Resimine BM 9539(购自Solutia Inc.，St.Louis，Mo.)。作为完全烷基化蜜胺的例子，可提及Cymel 350和Cymel 301(购自Cytec Co.，购自Cytec.Ind.，West Paterson，NJ)和Resimine 764(购自Solutia Inc.，St.Louis，Mo.)。本专利技术的组合物可包括大约10％重量到大约40％重量的蜜胺，优选大约15％重量到35％重量的蜜胺。本专利技术的组合物包括一种或多种低聚环氧化合物，优选含有至少两个环氧官能团。用于本专利技术实施中的含有羟基官能团或(OH)基团的合适低聚环氧化合物包括，尤其是，山梨糖醇多缩水甘油醚如DCE358(购自Dixie Chemical Co.，Houston，TX)，双甘油多缩水甘油醚如Denacol EX 421(购自Nagase Chemical Co.，Hyogo，日本)，甘油多缩水甘油醚如Denacol Ex 313和EX 314(购自NagaseChemical Co.，Hyogo，日本)，和三缩水甘油基三(2-羟乙基)异氰脲酸酯如Denacol EX 421(购自Nagase，Chemical Co.，Hyogo，日本)。用于本专利技术实施中的典型不含有有效的羟基官能团的合适低聚环氧化合物包括，尤其是，多羧酸的二和多缩水甘油醚和酸的二-和多缩水甘油醚如Araldite CY 184(购自Ciba-Geigy，Brewster，N.Y.)，脂环族环氧化物如ERL 4221(本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括异氰酸酯、环氧化合物和蜜胺组分的低ＶＯＣ透明涂料组合物，其中所述异氰酸酯组分包括具有平均２－６个异氰酸酯官能团的脂肪族多异氰酸酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：永田勲，PW乌利尔努克，DA怀特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]