高固体涂料和涂覆方法技术

具有优异流变性能和外观的高固体涂料组合物包含：(a)热固性基料，(b)基于基料固体约0.1至约10重量％固体聚脲颗粒，所述固体聚脲颗粒通过多异氰酸酯和氨基反应物的混合物反应而制备，所述氨基反应物包含任选具有羟基或醚基团或二者的伯或仲单胺，和(c)基于树脂固体约2至约25重量％丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120℃的玻璃化转变温度。

High Solid Coatings and Coating Methods

High solid paint compositions with excellent rheological properties and appearance include: (a) thermosetting materials, (b) solid polyurea particles of about 0.1 to 10 wt% based on the base material, which are prepared by the reaction of a mixture of polyisocyanate and amino reactants, the amino reactants comprising primary or secondary monoamines with optional hydroxyl or ether groups or both, and (c) based on the solid polyurea particles of about 0.1 to 10 wt%. Acrylic polymers with resin solids of about 2 to 25 wt% weight have numerical average molecular weights of about 2000 to about 8000 and glass transition temperatures of about 50 to 120 degrees C.

【技术实现步骤摘要】
高固体涂料和涂覆方法本申请是由巴斯夫涂料有限公司于2012年11月16日提交的国际申请号为PCT/US2012/065578的专利技术名称为“高固体涂料和涂覆方法”的国际申请的分案申请。该国际申请PCT/US2012/065578进入中国国家阶段的日期为2014年6月5日，国家申请号为201280059845.7。
本公开内容涉及涂料组合物和涂覆方法，更特别地涉及提供良好外观的汽车和工业高固体热固性涂料组合物，和施涂这些涂料组合物并控制所施涂涂料组合物的流变以提供良好外观的方法。
技术介绍
公开内容引言这一部分的论述仅提供涉及本公开内容的背景信息，且可能不构成现有技术。“高固体”为工业和汽车涂料领域中给出的名称，其指为溶剂型组合物且具有更高非挥发物含量，例如大于约40重量％(重量％)的非挥发物含量的涂料组合物或油漆。非挥发物含量根据ASTM试验方法D2369测定，其中将试样在110℃(230℉)下加热60分钟。几十年来，涂料厂商努力降低工业和汽车涂料组合物的溶剂含量并在这些年开发了各种更高固体技术。对于特定涂料组合物，可实现的固体含量一定程度上取决于它为什么类型的涂料和它在基质上必须具有的性能。通常应当理解，尽管非常低分子量树脂容许加入更少的溶剂，技术人员可能不能够使用这类低分子量树脂实现所需应用和经固化涂层的性能。作为另一实例，技术人员通常能够制备具有比可喷雾有色涂料组合物更高固体含量的可喷雾透明涂层涂料组合物。分散的颜料倾向于提高涂料的粘度，使得必须加入更多的溶剂以得到合适的喷雾粘度(即通过将涂料喷雾在基质上的合适施涂粘度)。涂层的颜色和外观可具有主要重要性，如例如对汽车顶涂层(topcoat)涂料而言是真实的。这些顶涂层的颜色通过单涂层顶涂层涂料提供，其为单层顶涂层，或通过底涂层(basecoat)涂料提供，其在复合两层顶涂层中用作透明涂层下的有色涂层。特殊效果颜料，例如金属光泽和珠光色料和具有可变色颜料的涂料提出对这些顶涂层涂料而言增加的挑战。特殊效果片状颜料。特殊效果颜料为可在涂层中产生随角异色(gonioapparent)效应的那些。例如，theAmericanSocietyofTestingMethods(ASTM)文件F284将金属光泽的定义为“涉及含有金属片的随角异色材料的外观”。金属光泽底涂层颜色可使用金属光泽片状颜料如铝片状颜料(包括有色铝片状颜料)、铜片状颜料、锌片状颜料、不锈钢片状颜料和青铜片状颜料和/或使用珠光片状颜料(包括经处理云母如经二氧化钛涂覆的云母颜料和经氧化铁涂覆的云母颜料)产生以赋予涂层在不同角度下看时不同的外观或颜色。在这些涂料组合物的施涂期间需要流变控制以容许微片平行于膜面取向获得最佳随角异色效应。产生金属光泽和珠光颜色的片状颜料和随着视角改变的颜色在所施涂涂层的干燥期间必须实现基本平行于基质取向以提供最佳的所需金属光泽、珠光或可变色效应。具有这些颜料的高固体涂料组合物，通常归类为“金属光泽”涂料组合物，没有提供低固体高溶剂含量涂料可实现的正视(正面看)亮度与掠射角亮度(在斜角下看)之间明显的亮度差。在有色高固体顶涂层的施涂和固化期间，尤其是在使用高固体金属顶涂层组合物时得到合适的流变控制，同时继续满足这类涂料的严格性能要求依然是所需任务。未着色透明涂层顶涂层涂料需要一些种类的流变控制剂以容许极高表面平滑度实现图像的高清晰度(DOI)。对于外观和保护，透明涂层和单涂层顶涂层通常是相对厚的，通常为1.5-3密耳(约38至约76μm)厚。在涂覆汽车车体中，将顶涂层施涂于水平和垂直表面上。生产经济约束条件要求该相对厚透明涂层或单涂层顶涂层在最小的时间和生产占地面积中施涂；因此，将透明涂层或单涂层涂料组合物浓厚地施涂于基质上，在涂层中留下显著量的溶剂，所述溶剂必须在烘焙以前、在溶剂蒸发的“闪蒸”阶段期间以及在顶涂层的烘焙期间蒸发掉。尽管随着施涂相当厚涂层，同时在层中留下显著的溶剂含量，在水平表面上存在较少的问题，但是在垂直表面上具有仍显著溶剂含量的顶涂层会太多地流动，导致松垂在涂层中发展。松垂也会在基质不是水平平坦的其它面积，例如沿着汽车车体的特征线、沟或通道发生。因此，为此，流变控制也是重要的。
技术实现思路
公开内容概述我们发现具有优异流变性能的金属光泽涂料组合物和其它高固体涂料组合物以及在金属光泽涂料组合物和其它高固体涂料组合物中得到更好的流变控制的方法，以及制备和施涂这种高固体涂料组合物以生产具有优异外观的金属光泽涂层或其它涂层的方法。我们公开了高固体涂料组合物，所述组合物包含(a)热固性基料(binder)，(b)基于基料固体约0.1至约10重量％的通过多异氰酸酯和包含单胺的氨基反应物反应而制备的固体聚脲颗粒，和(c)基于基料固体约2至约25重量％的丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120℃的玻璃化转变温度。通过多异氰酸酯和包含单胺的氨基反应物反应而制备的固体聚脲颗粒称为“固体聚脲颗粒”。具有这些特征的丙烯酸类聚合物称为“低分子量高Tg丙烯酸类聚合物”。在多个实施方案中，高固体涂料组合物为顶涂层组合物。在多个实施方案中，高固体涂料组合物进一步包含颜料，特别是底涂层和单涂层顶涂层组合物。其中，进一步包含颜料的实施方案为包含片状颜料的高固体涂料组合物，特别是底涂层和单涂层顶涂层组合物。另一方面，公开了将包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物以层喷雾施涂于基质上，然后将施涂的涂料组合物固化以在基质上产生经固化涂层的方法。还公开了涂覆基质的方法，所述方法包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层，至少一种底涂层组合物以形成底涂层，和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层；其中底涂层组合物在底漆层未固化时施涂；其中底涂层组合物为包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物。在多个实施方案中，底涂层组合物包含片状颜料或片状颜料的组合。进一步公开涂覆基质的方法，所述方法包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层，至少一种底涂层组合物以形成底涂层，和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层；其中透明涂料组合物在底涂层未固化时施涂；且其中底涂层组合物为包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物。在多个实施方案中，底涂层组合物包含片状颜料或片状颜料的组合。又进一步公开涂覆基质的方法，所述方法包括在基质上施涂至少一种底漆涂料组合物以形成底漆层、至少一种底涂层组合物以形成底涂层，和至少一种透明涂料组合物以形成透明涂层；其中底涂层组合物在底漆层未固化时施涂，且透明涂料组合物在底涂层未固化时施涂；且其中底涂层组合物为包含热固性基料、固体脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物的高固体涂料组合物。在多个实施方案中，底涂层组合物包含片状颜料或片状颜料的组合。另外，公开了在金属光泽涂料组合物和其它高固体涂料组合物中得到更好的流变控制的方法，其中有效量的流变控制添加剂包包含在高固体涂料组合物中，所述添加剂包包含固体聚脲颗粒和低分子量高Tg丙烯酸类聚合物。在制备高固体涂料组合物的方法中，将包含固体聚脲颗粒的基料树脂与低分子量高Tg丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高固体涂料组合物，其包含：(a)热固性基料，(b)基于基料固体约0.1至约10重量％固体聚脲颗粒，所述固体聚脲颗粒通过多异氰酸酯和氨基反应物的混合物反应而制备，所述氨基反应物包含任选具有羟基或醚基团或二者的伯或仲单胺，和(c)基于树脂固体约2至约25重量％丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120℃的玻璃化转变温度。

【技术特征摘要】
2011.12.09 US 61/568,9191.高固体涂料组合物，其包含：(a)热固性基料，(b)基于基料固体约0.1至约10重量％固体聚脲颗粒，所述固体聚脲颗粒通过多异氰酸酯和氨基反应物的混合物反应而制备，所述氨基反应物包含任选具有羟基或醚基团或二者的伯或仲单胺，和(c)基于树脂固体约2至约25重量％丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物具有约2000至约8000的数均分子量和约50至约120℃的玻璃化转变温度。2.根据权利要求1的高固体涂料组合物，其包含片状颜料。3.根据权利要求1或权利要求2的高固体涂料组合物，其包含不同于低分子量纤维素混合酯的其它纤维素混合酯、交联丙烯酸类聚合物微粒、无机页硅酸盐、火成二氧化硅或这些的组合。4.根据权利要求1-3中任一项的高固体涂料组合物，其中(b-1)氨基反应物包含水、多胺或二者，或者其中(b-2)混合物包含单异氰酸酯，或者(b-1)和(b-2)的组合。5.根据权利要求1-4中任一项的高固体涂料组合物，其中多异氰酸酯包含含有6-9个碳原子的脂族或同素环二异氰酸酯，或者其中多异氰酸酯选自环己基-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、这些的异氰脲酸酯、及这些的组合。6.根据权利要求1-5中任一项的高固体涂料组合物，其中氨基反应物包含选自如下的一员：苄胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、2-氨基乙醇、1-氨基乙醇、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基-1-丙胺、1-甲氧基甲基丙胺、及这些的组合。7.根据权利要求1-6中任一项的高固体涂料组合物，其中固体聚脲颗粒通过混合物在丙烯酸类树脂、聚酯或聚氨酯树脂中的至少一种中反应而制备。8.根据权利要求1-7中任一项的高固体涂料组合物，其中丙烯酸类聚合物具有约5000至约25,000的重均分子量和约2.0至约4的多分散性，或二者。9.根据权利要求1-8中任一项的高固体涂料组合物，其中丙烯酸类聚合物具有活性氢官能。10.根据权利要求1-9中任一项的高固体涂料组合物，其中丙烯酸类聚合物包含脂环族单体单元。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·S·德桑布尔，J·G·帕提卡，D·H·坎贝尔，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE