低VOC水性涂料的添加剂制造技术

添加剂，它包括：　　　　ａ）羧酸；　　　　ｂ）胺；和　　　　ｃ）醇；　　　　其中ａ∶ｂ∶ｃ的摩尔比是１．５－３．５∶１１．０－１４．５∶４３－９２。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低VOC水性涂料的添加剂专利
本专利技术涉及用于低VOC水性涂料的添加剂。更具体地说，这些添加剂包括羧酸，胺和醇；当用于水基体系时，这些添加剂减低了表面张力。
技术介绍
一般将涂料施涂于金属食品和饮料容器的内部，以防止内容物接触容器的金属表面。与某些食品，尤其酸性产品接触可以引起金属容器腐蚀。该腐蚀导致了食品或饮料产品的污染以及外观和味道的劣化。施涂于金属罐的内保护涂层一般是具有低可萃取物的涂层，以避免内容物的污染。涂层还应该基本上是无缺陷的，并且应该拥有对各种食品和饮料的高耐性。还需要对金属表面的良好附着力以及良好的润湿，以确保完全覆盖金属和在烘烤和成形操作过程中保护金属。然而获得快固化速度所需的高温常常导致了涂层的起泡。起泡一般在固化温度超过水的沸点的时候发生，能够导致罐内部的不完全或减弱的覆盖。另外，在罐制造之后，水性涂层必需耐受罐在食品加工过程中所经受的相对严格的温度和压力要求，并且为一旦装填的罐提供必要的耐腐蚀水平。本专利技术的概述本专利技术涉及低VOC水性涂料的添加剂，包括羧酸和胺以及醇。该添加剂可以引入到液体水性涂料(包括着色的水性涂料)中。这些涂料以及制备这些涂料的方法也是在本专利技术的范围内。本专利技术的添加剂用于降低加入了它们的水性涂料的表面张力。这导致了在金属表面上的涂层的改进“润湿”。“润湿”是在本领域中用来指涂层，尤其水基涂层以连续薄膜覆盖基材，基本上没有缺陷的能力的-->术语。包含这些添加剂的组合物的使用导致了罐的金属表面的非常完全的覆盖，尤其在罐内部和在罐的圆面(bead)区已经喷溅的封闭涂层(wash coat)上，它们在历史上是难以获得充分的涂层覆盖的地点。更好的涂层覆盖率与更好的耐腐蚀性相关。重要的是，本专利技术添加剂增强了涂层的性能，对涂层没有任何负面影响。很难找到没有不利影响涂层的性能的添加剂，因为涂料应用的要求非常苛刻；在罐的涂布中使用非常快速的高温固化，以及在装填之后罐经受了非常高的温度和压力。涂有含有本专利技术添加剂的涂料的罐还提供了优异的瓷漆评级(enamelrater)性能，它确保了罐基本上被涂布。本专利技术的组合物的附加优点是它们具有低的挥发性有机溶剂含量(VOC)。它们的使用因此在环境上是有益的。本专利技术的详细描述本专利技术涉及包括羧酸、胺和醇的添加剂。羧酸可以具有从大约2到大约18个碳原子的任何碳原子数。很清楚，具有2-7个碳原子的羧酸一般是难闻的，它们在某些应用中的使用因此可能是不理想的。具有8-18个碳的羧酸因此一般是更适合的，尤其对于食品罐的应用。该羧酸可以由动物或植物脂肪或油获得，或在动物或植物脂肪或油中含有(即，脂肪酸)。适合的酸的实例包括、但不限于油酸，己酸，庚酸(enthanic)，辛酸，癸酸，异癸基酸，壬酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，亚油酸，亚麻酸，硬脂酸，异硬脂酸，山萮酸，花生酸，花生四烯酸，芥酸，壬二酸，椰子油，大豆油，妥尔油，牛脂，猪油，牛蹄油，杏仁油，小麦胚芽油，玉米油，棉籽油，蓖麻酸，蓖麻油酸，菜籽油，棕仁脂肪酸，松香酸，二聚酸，三聚酸，臭氧酸，二酸，三酸，和它们的混合物，以及天然或合成来源的其它酸。尤其适合的是油酸和辛酸以及它们的混合物。在一个实施方案中，羧酸与溶剂，比如戊醇和/或丁醇合并。羧酸可以普遍地商购。该羧酸与根据本专利技术的胺，比如烷基胺或链烷醇胺一起使用。适合的胺的实例包括单乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，甲胺，二甲胺，三甲-->胺，乙胺，二乙胺，三乙胺，二乙基乙醇胺，丙胺，异丙基胺，二丙基胺，二异丙基胺，三丙基胺，三异丙基胺，或具有1到大约12个碳原子的一些其它烷基胺或链烷醇胺，或者氨，或它们的混合物。尤其适合的是二甲基乙醇胺(“DMEA”)；DMEA提供了良好的稳定性和良好的抗起泡性。根据本专利技术，还使用醇。可以使用与该羧酸相容的任何醇。该醇可以是支化或非支化的。在一个实施方案中，该醇具有至少4个碳原子，和在另一实施方案中该醇具有5-7个碳。如果碳数高于大约8，抗起泡性可以受损。因此，取决于使用者的需要，本领域的技术人员可以选择适当的醇。一般，羧酸与胺与醇的摩尔比是大约1.5-3.5∶11-14.5∶43-92，比如1.8-3.1∶12-13.5∶45-88。应该清楚，在本专利技术的某些实施方案中，某些胺可以通过环氧丙烯酸树脂引入，以及某些醇可以通过酚醛树脂交联剂来引入。在一个实施方案中，该组合物特定地不包括脂肪酸酰胺。本专利技术的添加剂可特定地应用于金属食品罐的涂料。术语“食品罐”在本文中用来指用于容纳任何类型的食品或饮料的罐，容器或任何类型的金属贮器。典型的金属包括镀锡钢，无锡钢，以及黑钢板，尽管本专利技术不限于使用这些金属。本专利技术进一步涉及包括成膜树脂，羧酸，胺和醇的水性涂料组合物。适用于食品罐的任何成膜树脂可以根据本专利技术使用。可用于形成树脂的聚合物的实例包括含羟基或羧酸的丙烯酸共聚物，含羟基或羧酸的聚酯聚合物，含异氰酸酯或羟基的聚氨酯聚合物，和含胺或异氰酸酯的聚脲。这些聚合物进一步描述在US专利No.5,939,491，第7栏，第7行到第8栏第2行中；该专利以及引用的专利引入这里作参考。特别适合的成膜树脂是环氧丙烯酸树脂，比如在US专利No.4,212,781中所述的那些，该专利引入本文供参考。还可以使用其它环氧丙烯酸树脂。这些树脂的固化剂也描述在‘491专利第6栏第6行到第62行中；尤其适合的交联剂，尤其环氧丙烯酸树脂的交联剂包括蜜胺和酚醛树脂交联剂。“酚醛-->树脂”被认为是指由一种或多种苯酚单体，比如苯酚，双酚A，叔丁基苯酚等与甲醛反应制备的聚合物。可以使用固化剂的结合物。应该清楚，本专利技术涂料是液体涂料，更具体地说是水基或水性涂料。因为环境的原因，水性涂料比溶剂型涂料优选。然而，应该理解的是，本文所使用的术语“水性”是指，该涂料主要是水；可以包括少量，比如低于20wt％(基于挥发物的总重量)的普通溶剂，比如醇，并且仍然是在本专利技术的范围内。事实上，少量的醇的引入显然是在本专利技术的范围内。值得注目的是，本专利技术组合物还可以包括颜料。可以使用任何适合的颜料，包括TiO2，ZnO和MgO。添加颜料为了上色以及用于遮盖和耐含有高硫食品，比如肉的罐的涂层的污染。本专利技术的组合物还可以含有任何其它普通添加剂比如着色剂，蜡，润滑剂，消泡剂，润湿剂，增塑剂，增强剂和催化剂。任何无机酸或磺酸催化剂可以用作催化剂。尤其适合于食品罐应用的是磷酸和十二烷基苯磺酸。成膜树脂一般以高于大约11wt％，比如高于大约12wt％，和少于16wt％的量存在于水性涂料组合物中，其中wt％是以涂料的总重量为基准计。当使用固化剂时，它一般以至多50wt％的量存在；该wt％是以总树脂固体为基准计。水或水/溶剂混合物可以以60-77wt％，比如62-74wt％的量存在，其中wt％是以该涂料的总重量为基准计。羧酸以有效量存在于组合物中。当用于羧酸时，“有效量”是指当加入到涂料中时改进涂层的润湿能力的羧酸的量。润湿能力可以通过本领域已知的方式，比如本文所述的瓷漆评级试验来测定。很清楚，本领域已知的各种涂料可以含有痕量的羧酸(即，＜0.1wt％)，这是由于伴随各种添加剂的非故意的添加。然而，这种量不用于改进组合物的润湿，因此不是如本文所使用的“有效量”。一般，羧酸的wt％是1.0-3.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、添加剂，它包括：a)羧酸；b)胺；和c)醇；其中a∶b∶c的摩尔比是1.5-3.5∶11.0-14.5∶43-92。2、权利要求1的添加剂，其中羧酸具有2-18个碳原子。3、权利要求2的添加剂，其中羧酸具有8-18个碳原子。4、权利要求3的添加剂，其中羧酸是油酸，辛酸，或它们的混合物。5、权利要求1的添加剂，其中胺是二甲基乙醇胺。6、权利要求1的添加剂，其中醇具有至少4个碳。7、权利要求6的添加剂，其中醇具有4-7个碳。8、权利要求6的添加剂，其中醇是戊醇。9、水性涂料组合物，包括：a)成膜树脂；b)有效量的羧酸；c)胺；和d)醇。10、权利要求9的组合物，其中成膜树脂是环氧丙烯酸系树脂。11、权利要求9的组合物，其中羧酸具有8-18个碳原子。12、权利要求11的组合物，其中胺是二甲基乙醇胺。13、权利要求9的组合物，其中醇具有4-7个碳原子。14、权利要求9的组合物，进一步包括颜料。15、权利要求14的组合物，其中颜料是二氧化钛。16、抑制金属食品罐的腐蚀的方法，包括将权利要求9的组合物施涂于所述罐的内部。17、权利要求16的方法，其中食品罐是两件式食品罐。18、权利要求16的方法，其中食品罐是三件式食品罐。19、制备颜料着色的水性涂料组合物的方法，包括：a)用包括羧酸和胺的羧酸组分研...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·麦克维，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：