关于用非氰脲酸酯的多环氧化物交联的粉末涂料组合物和其改进制造技术

本发明专利技术涉及粉末涂料组合物和涉及引入其中的组分和成分，适于快速固化进程和具有优异的耐室外老化性。可以使用非异氰脲酸酯的多环氧化物交联剂，条件是由至少３０摩尔％芳族酸形成了羧化聚酯树脂以及羧基封端的聚酯同样引入衍生自１，４－环己烷二羧酸的结构部分。所述的粉末涂料组合物在催化剂存在的情况下可以在２５０℃下９０秒固化或２７０℃下５５秒固化，或在感应炉中３００℃下２０秒固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及粉末涂料组合物和涉及混入其中的组分和成分，适合用于快速固化进程和具有优异的耐室外老化性。粉末涂料技术是通常熟知的且已被很好地阐述的技术，在上漆和喷涂上具有较“湿”工艺而言显著的优势。热固性粉末涂料装饰的原理是通过在可交联材料基质中分散着色剂或者颜料，将该材料研磨成粉末，将粉末涂覆到待涂表面，然后加热或者烘烤直到粉末颗粒在待装饰表面上融合形成涂层，之后引起或者允许固化或交联发生来形成热固化涂层。基于这些原理，本领域技术人员经常在固化/制造速度和热固配制剂的外观之间寻找最佳的折衷方案。然而，粉末涂料研发的主要挑战是满足许多看起来相互矛盾的需求。粉末涂料一个本质需求是它应该可固化/可交联。在多数的情况下这意味着交联剂的加入。交联剂的比例应该足以在相对短的烘烤时间后保持涂层的完整性。期望烘烤应该尽可能快以减少能量成本。这种进退两难的局面是假如交联剂的比例高到足以引发快速交联反应，则交联可能发生在烘烤过程的过早阶段，作为结果粉末颗粒将没有充分融合和“平整”。这样将导致具有无法接受的图饰表面的制品的产生，通常表现为“橘皮”，或者在极端的情况下，在烘烤过程结束后在交联继续进行的地方导致一定程度的裂痕。相对高量的交联剂，或者用于交联的下限量的交联剂，将通常趋于导致生产和贮藏问题。其中一种制备粉末涂料材料的方法是通过挤出颜料和着色剂与粉末涂料树脂一起的混合物，然后挤出所形成的混合物以制备充分均化的颜料或者着色材料在树脂中的分散体。挤出物被冷却然后粉碎或研磨成细粉末。挤出步骤涉及加热供给到挤出机螺杆的供料。挤出操作导致聚合材料构成的基体材料的产生，导致足以产生或者引发局部交联的附加热量。这可能产生凝胶颗粒。假如这样进行到任何显著的程度，则所产生的粉碎的粉末在进行烧结过程时将不能自由的融合以形成涂层，而将倾向于再次团聚导致不期望的图饰表面的产生。具有用于室外最终应用的突出的性能的热固性粉末涂料典型地基于聚酯树-->脂。聚酯粉末涂料典型地由多环氧化合物和β-羟烷基酰胺类型的交联剂化合物配制而成。围绕这些材料的技术一般已经熟知并且已经在许多论文和在前专利说明书中论述和考虑。包含羧基封端聚酯和作为交联剂的三缩水甘油基异氰脲酸酯(TGIC)的粉末涂料组合物产生良好的结果。已发现这种组合物提供了所期望的在贮藏期间提供好的稳定性的粉末的相对高的玻璃化转变温度和在固化之前颗粒的完全融合之间的结合。TGIC商业上的应用目前是有问题的，因为已发现这种材料是特别有毒的。TGIC根据欧洲法律被分类为有毒物、刺激物和2级致突变材料。因为可能对水生环境产生长期的不利影响，它被类分为对水生生物体有害。TGIC和加入TGIC的粉末涂料组合物目前需要作为有毒物以“骷髅头和交叉腿骨”的符号标示。在数多欧洲国家通常工作场所有关有毒材料处理的预防措施已经显著地减少了这种粉末材料的吸引力。业已作出尝试来用其它交联剂取代TGIC用于含有羧基基团的聚酯。在这些尝试中，含有环氧化物基团的丙烯酸共聚物已被使用。然而，含有这两种类型化合物的基料形成的涂层的冲击强度和挠性太低而不能用在后烧结涂覆金属板如已知的基材涂覆工艺。业已作出尝试使用β-羟烷基酰胺作为交联剂用于含有羧基基团的聚酯。位于相对于酰胺基团的β位置上的羟基基团具有与聚酯中的羧基基团的酯化作用的高反应性，这样导致了含有这些类型固化剂的组合物的交联速度的问题。其原因是因为交联速度快，涂层没有足够时间在其熔融时恰当地铺展，导致例如形成橘皮表层结构的表面缺陷。另外，这种酯化反应伴随着水的释放，水在涂料硬化期间没有时间从涂料中除去，这样同样导致表面缺陷。例如，专利EP0322834描述了主要包含含有羧基基团的聚酯和β-羟烷基酰胺的热固化粉末组合物，其应用到基材，然后在160-200℃交联。尽管在组合物中加入了作为除气剂的苯偶姻，但在熔融和交联后，水泡和气泡依然嵌在固化的涂层中，尤其是在涂层相对厚的时候。另外，当粉末熔融时其流动是不理想的。专利申请WO91/145745描述了热固性粉末组合物，其包含含有羧基基团的无定形聚酯，含有羧基基团的半结晶聚酯和交联剂。优选使用聚酯总量的10-40wt％的半结晶聚酯，以及交联剂可以是β-羟烷基酰胺。在这些组合物中-->半结晶聚酯的存在提高了它们所提供的涂层的机械性能。然而，这些半结晶聚酯的存在同样增加了这些组合物的硬化速度，这可能是一个不利于组合物熔化时满意的流动和脱气的因素，这样导致涂层中的表面缺陷。专利申请EP0668895同样描述了热固性粉末组合物，包含带有羧基基团的聚酯和β-羟烷基酰胺。该专利申请的聚酯具有少于2的羧基基团官能度，通过在聚酯合成中加入单官能团酸或者醇获得。通过该减少的官能度，聚酯是较低反应性的，这样使得粉末在熔融时流动更好以及允许气泡或者水蒸汽泡在涂层硬化前从涂层中除去，而不像专利申请EP0322834和WO91/14745中的组合物。然而，因为聚酯包含不带有反应性基团的链端，这些链端不参与粉末交联期间的三维网络的构建，这样降低了这样得到的涂层的抗溶剂性和挠性。EP1054917主张通过在聚酯中引入作为反应性基团的叔(tertiary)羧酸基团来解决上述与使用作为交联剂的β-羟烷基酰胺有关的缺陷。由于低反应性和所导致的更长的固化时间，所述组合物形成具有优异表面外观、优异挠性和良好抵抗恶劣气候环境性能的涂层。可以理解，难于发现一种热固性粉末涂料组合物，其结合了所有所期望能在其中找到的性能，例如好的贮藏稳定性、为了涂层光滑的好的熔融流动性、以及没有橘皮或者气泡的光滑表面、好的挠性和好的表面硬度、同时好的抗溶剂性、暴露在气候下的抵抗性，以及上述性能均在很短的固化时间内获得。US6284845建议使用其它的多环氧化物固化剂，但是基于该说明书中陈述的配制剂，作为结果的粉末组合物的性能参数与使用三缩水甘油基异氰脲酸酯所可能获得的相比是不满意的。该专利845首要的目的是提出一种具有低固化温度的的材料，特别是具有像121℃一样低的固化温度。本专利技术试图提供一种粉末涂料组合物，该组合物呈现高的固化温度但是其在显著短的时间段内固化，并且其满足涂层的例如流动性、挠性和HSE法律的质量需求。意外地我们发现可以使用非异氰脲酸酯多环氧化物的交联剂，条件是由相对于羧酸总摩尔数的至少30摩尔％芳族酸形成羧化聚酯树脂以及羧基封端聚酯树脂链也引入至少衍生自1，4-环己烷二羧酸的一个结构部分。根据本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于用作粉末涂料组合物的载体的聚合物组合物，其包含：　（１）基于聚合物组合物重量的８４－９７ｗｔ％的羧化聚酯树脂，其具有１８－６０的酸值和３０００－１１０００的数均分子量，以及大于或等于５７℃的玻璃化转变温度，　（２）基于聚合物组合物重量的３－１５ｗｔ％的非异氰脲酸酯的多环氧化物或者β－羟烷基酰胺，和　（３）０．０５－２．０ｗｔ％的催化剂，有效使得２５０℃温度下的固化时间短于９０秒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-9-1 05077001.51、一种适用于用作粉末涂料组合物的载体的聚合物组合物，其包含:
(1)基于聚合物组合物重量的84-97wt％的羧化聚酯树脂，其具
有18-60的酸值和3000-11000的数均分子量，以及大于或等于57℃的玻璃化转
变温度，
(2)基于聚合物组合物重量的3-15wt％的非异氰脲酸酯的多环
氧化物或者β-羟烷基酰胺，和
(3)0.05-2.0wt％的催化剂，有效使得250℃温度下的固化时间
短于90秒。
2、如权利要求1的组合物，其中多环氧化物具有不大于4的平均环氧官能
度和80-300的平均环氧当量。
3、如权利要求1或2的组合物，其中羧化聚酯树脂包括在聚合物链中的衍
生自至少30摩尔％比例的芳族酸的芳族结构部分，基于用于形成聚酯树脂所用
的总的酸含量。
4、如任一前述权利要求的组合物，其中羧化聚酯树脂包括在聚合物链中的
衍生自0.1-25％摩尔的1，4-环己烷二羧酸的脂族结构部分。
5、如任一前述权利要求的组合物，其中环氧化合物选自偏苯三酸三缩水甘
油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸二缩水甘油酯的一种或多种。
6、如任一前述权利要求的组合物，其中催化剂选自一种或多种鎓化合物例
如四丁基溴化鏻、三苯基乙基溴化鏻、丁基三苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：D贝卡利亚，I贝科，A卡普拉，E加尔弗雷，LN卡莱瓦里斯，
申请(专利权)人：禾逊专业化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]