直接作用于金属的涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种快干、不含重金属的高性能涂料组合物，该涂料组合物具有杰出的抗紫外线性能、优异的耐腐蚀性以及快速干燥和较长的适用期。该涂料可以涂覆在DTM上，例如喷砂冷轧钢、或经处理的冷轧钢、铝和经处理的铝。通过有利地利用不同的颜料形态(尺寸和形状)选择适当的颜料以及适当的颜料设计和填充，可以在不牺牲光泽度或抗UV性的情况下实现高耐腐蚀性。

Coating composition directly acting on metal

The invention relates to a fast drying, heavy metal free high-performance coating composition, which has outstanding UV resistance, excellent corrosion resistance, fast drying and long application period. The coating can be applied to DTM, such as sandblasted cold rolled steel, or treated cold rolled steel, aluminum and treated aluminum. High corrosion resistance can be achieved without sacrificing gloss or UV resistance by advantageously using different pigment forms (size and shape) to select the appropriate pigment and appropriate pigment design and filling.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直接作用于金属的涂料组合物
本申请要求2017年4月4日提交的美国临时专利申请62/481,157的优先权，其全部内容通过引用并入本文。本专利技术一般性地涉及涂料组合物领域。在各种非排他性实施方式中，本专利技术涉及直接作用于金属的涂料组合物(direct-to-metalcoatingcomposition)和与其相关的性能性质。
技术介绍
已经设计了各种漆料组合物用于涂覆各种基材。这些漆料组合物是通常包含一种或多种载剂液体、树脂、分散颜料或其他着色剂和各种添加剂的涂料。漆料配方设计者会选择载剂液体、树脂、颜料和添加剂的特定组合，以获得与对特定基材将具有粘附性并且将满足其他所需参数(例如光泽度和耐候性)的漆料组合物。在一些情况下，当意欲将漆料组合物直接涂覆到预期的基材上时，可能难以获得令人满意的结果。特别是，金属基材通常难以通过单层着色漆料来获得性能。结果，在涂覆着色漆料组合物之前，通常将底漆组合物涂覆到金属基材上。底漆涂层通常提供粘附性和耐腐蚀性，而顶涂层提供耐候性和耐久性。在某些情况下，还涂覆高光泽涂层作为第三层。要求涂覆两层或更多层组合物增加了涂布这些基材的时间和成本。期望获得直接作用于金属的(“DTM”)漆料组合物以避免需要单独的底漆层，从而减少了涂覆和干燥漆料组合物所需的时间。对于涂布的金属表面，这种涂层的期望特征包括干燥时的高光泽外观、防腐蚀性、耐候性以及直接作用于金属表面的良好粘附性，同时没有下面的底漆层。最近，NuplexResinsB.V.,BergenopZoom,荷兰引入丙二酸酯官能的聚酯和丙烯酰类树脂，例如在美国专利公开No.2014/0220252中所描述。该技术通常包含基于丙二酸酯官能的聚酯和丙烯酰类低聚物的2K体系，其通过进行迈克尔加成反应而固化。该反应通常需要碱催化剂。由Nuplex销售的商业产品、尤其是ACURE系列通常包含用碳酸二烷基酯阻断的强碱催化剂、丙二酸酯官能的聚酯和丙烯酰类树脂。碳酸二烷基酯的功能是阻断碱催化丙二酸酯和丙烯酰类之间的反应，从而能够在催化剂与树脂体系的其它组分混合后获得长的适用期。阻断碱形成了碳酸烷基酯阴离子，该阴离子与碳酸二烷基酯、二氧化碳和水形成平衡。当将涂料涂覆到表面上时，组合物将具有大大增加的表面积，这允许二氧化碳逸出并由此有效地解除对碱的阻断。这使得碱释放来催化丙二酸酯和丙烯酰类之间的反应。迄今为止，据信使用丙二酸酯聚酯和丙烯酰类树脂的迈克尔加成技术在DTM应用中尚未完全有效。期望提供具有各种树脂的DTM涂料组合物，其具有长的适用期、对金属基材的良好粘附性、良好的耐腐蚀性和耐候性而不需要下面的底漆层。同样，期望地提供使用其他树脂的DTM技术。本专利技术的涂料组合物是一种快干、不含重金属的高性能涂料组合物，其具有杰出的抗UV性和优异的耐腐蚀性以及快干性能以及长的适用期。本专利技术的涂料组合物以单一配方形式提供耐腐蚀性和耐候性，并且可以作为单层直接作用到金属基材上。本文所述的涂层显示出对金属基材的强粘附性，所述金属基材例如是冷轧钢、喷砂钢、经处理的钢、铝、经处理的铝，这些金属基材在不含底漆层的情况下特别难以使用已知组合物进行涂覆。专利技术概述本专利技术在各种非排他性实施方式中提供一种涂料组合物，其包含载剂液体、粘合剂树脂和颜料组合物，其中所述粘合剂树脂可以包含任何合适的粘合剂体系，在一些实施方式中包含以下的一种或多种：(1)丙二酸酯-丙烯酰类树脂，(2)基于(i)一种或多种异氰酸酯-聚天冬氨酸酯或(ii)一种或多种异氰酸酯-聚酯多元醇或丙烯酸类多元醇的聚氨酯涂料，(3)醇酸树脂，或(4)环氧树脂。颜料组合物包含多种具有多种形态的特种颜料颗粒，例如针状(针形)、板状和基本上球形形态中的两种或更多种。这些具有多种形态的颜料的使用提供了高水平的颜料负载。另外，通过选择如本文所述的合适的颜料颗粒，可以提供固化形成中光泽或高光泽涂层的涂料组合物。基于涂料组合物的总重量，颜料负载可以是至少10wt％，并且可以在至多约80wt％的范围内，并且优选地为20wt％至60wt％。在一个实施方式中，其中颜料中的一种是活性腐蚀抑制颜料。基于涂料组合物的总重量，活性腐蚀抑制颜料的有效范围是约1wt％至30wt％。在另一个实施方式中，腐蚀抑制颜料包含至少一种无毒、环境友好的微粉化的含阳离子颜料。一般来说，这种涂料组合物可以具有在25wt％至45wt％范围内的颜料体积浓度(PVC)。本文中使用时，“wt％”是指重量百分数(wt％)。所公开的涂布金属基材的方法通常包括提供金属基材和涂料组合物，用涂料组合物涂布金属基材，并使涂料组合物固化以形成涂层。所述涂料组合物以单一配方形式既具有底漆涂层的耐腐蚀性性质，又具有顶涂层的耐候性，并且在不存在底漆涂层的情况下应用于直接作用于金属的应用中。专利技术人预期，一旦在金属表面已经形成第一涂层，就可以重新涂覆该涂料组合物以形成额外的涂料层。如此涂布的金属基材也在本专利技术的一些实施方式的范围内。附图简要说明图1是说明涂料组合物中的多个球形颜料颗粒的代表性视图。图2和3是说明具有不同形态的多种颜料颗粒的代表性视图，证明了由此提供的空间填充性质。详细描述在一个实施方式中，本专利技术的涂料组合物包含一种或多种粘合剂树脂，其中基于涂料组合物的总重量，所述涂料组合物的总树脂含量是约15wt％至约70wt％，优选地约20wt％至约60wt％，并且更优选地约30wt％至约50wt％。涂料组合物的树脂可以是一种类型的树脂，或者是各种不同类型的树脂的混合物。在某个实施方式中，用于涂料组合物的树脂是丙烯酰类和丙二酸酯类型的树脂，其经由迈克尔加成反应形成涂层。迈克尔加成反应通常涉及这样的化合物，所述化合物包含：(i)具有缺电子C＝C双键的受体，例如丙烯酰类化合物，(ii)具有酸性C-H键的供体，例如乙酰乙酸酯或丙二酸酯片段，和(iii)产生亲核性碳负离子的碱催化剂，亲核性碳负离子可以加成到双键上。可以控制迈克尔加成反应，以有利地提供快速干燥时间并延长适用期。在一些实施方式中，这种树脂可以是市售的，例如ACURE树脂(NuplexIndustriesLtd.,Louisville,KY)，例如ACURE510-100、ACURE510-170和交联剂ACURE550-100、ACURE550-105，及其组合。ACURE510-100和510-170是在乙酸丁酯载剂中的丙二酸酯官能的聚酯树脂。ACURE550-100和550-105交联剂包含脂族丙烯酰类树脂，并且具有专有的配方。在一些实施方式中，例如，湿涂料组合物包含约20wt％至约35wt％丙二酸酯官能的聚酯树脂和约8wt％至15wt％丙烯酰类树脂，并且可以包含另外的树脂。在另外一个实施方式中，组合物还可包含基于(i)一种或多种异氰酸酯-聚酯多元醇或丙烯酸类多元醇化合物或(ii)一种或多种异氰酸酯-天冬氨酸酯化合物的聚氨酯树脂。在其他实施方式中，粘合剂树脂可以包含醇酸或环氧粘合剂树脂中的一种或多种。醇酸树脂或聚酯可以通过如下以已知的方式制备：使多元醇和多元羧酸缩合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂料组合物，其包含：(a)粘合剂树脂体系；(b)交联剂树脂；(c)多种特种颜料，所述特种颜料包含具有各种形态的颜料颗粒；和(d)腐蚀抑制颜料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170404 US 62/481,1571.一种涂料组合物，其包含：(a)粘合剂树脂体系；(b)交联剂树脂；(c)多种特种颜料，所述特种颜料包含具有各种形态的颜料颗粒；和(d)腐蚀抑制颜料。


2.权利要求1所述的组合物，其还包含有色颜料。


3.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料选自由填充颜料和增量颜料组成的组。


4.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的颜料体积浓度是10至80％。


5.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的颜料体积浓度是20至60％。


6.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的颜料体积浓度是25至45％。


7.权利要求1所述的组合物，其中所述腐蚀抑制颜料包含至少一种无毒、环境友好的微粉化的含阳离子颜料。


8.权利要求1所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述腐蚀抑制颜料为1至30wt％。


9.权利要求1所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述腐蚀抑制颜料为2至20wt％。


10.权利要求1所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述腐蚀抑制颜料为3wt％至15wt％。


11.权利要求1所述的组合物，其中所述腐蚀抑制颜料包含至少一种微粉化的阳极钝化颜料。


12.权利要求11所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述微粉化的阳极钝化颜料为1至30wt％，优选地2wt％至20wt％，最优选地3wt％至15wt％。


13.权利要求11所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述微粉化的阳极钝化颜料为2wt％至20wt％。


14.权利要求11所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述微粉化的阳极钝化颜料为3wt％至15wt％。


15.权利要求2所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述有色颜料包含0.5至30wt％的至少一种有机或无机有色颜料。


16.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料包含至少三种或更多种具有不同颗粒尺寸和形状的特种增量颜料。


17.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料包含：(a)至少一种球形颜料；(b)至少一种针状颜料；和(c)至少一种板状颜料。


18.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料包含：(a)5至50wt％，球形颜料；(b)2至30wt％针状颜料；和(c)1至30wt％板状颜料。


19.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料包含：(a)10至30wt％，球形颜料；(b)3至20wt％针状颜料；和(c)3至20wt％板状颜料。


20.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料包含：(a)15至25wt％球形颜料；(b)4至12wt％针状颜料；和(c)4至12wt％板状颜料。


21.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料包含：(a)至少一种球形颜料；(b)至少一种针状颜料；和(c)至少一种板状颜料；其中所述特种颜料的中值粒径是0.1至20μm。


22.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料的中值粒径是0.1至10μm。


23.权利要求1所述的组合物，其中所述特种颜料的中值粒径是0.3至6μm。


24.权利要求1所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述粘合剂体系包含一种或多种选自由以下组成的组的树脂：(a)10至50wt％的丙二酸酯官能的供体树脂；(b)10至50wt％的一种或多种丙烯酸类或聚酯多元醇树脂；和(c)10至50wt％的一种或多种天冬氨酸酯树脂；和(d)10至50wt％的一种或多种醇酸树脂或改性醇酸树脂。


25.权利要求1所述的组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述粘合剂体系包含一种或多种选自由以下组成的组的树脂：(a)15至35wt％的丙二酸酯官能的供体树脂；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑德里森·阿伏达埃潘，温迪·M·诺维利，加内什·S·德赛，
申请(专利权)人：宣伟投资管理有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US