以双层固化机理通过极性促进催化剂在层间迁移而形成的低温固化涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种双涂层、固化方法、固化涂层和成套包装。双涂层的第一层可为第一固化涂料组合物，其具有第一羟基官能树脂、第一交联剂和非极性催化剂。第二固化涂料组合物的第二层可具有第二羟基官能树脂、第二交联剂和极性催化剂。非极性催化剂催化第二羟基官能树脂与交联剂之间的交联，而不催化第一羟基官能树脂与交联剂之间的交联。极性催化剂催化第一羟基官能树脂与交联剂之间的交联，而不催化第二羟基官能树脂与交联剂之间的交联。催化剂的极性可促进催化剂从一层迁移到另一层。所述分开的组合物可以是贮存稳定的和/或可在低温下固化。

A low temperature solidified coating formed by promoting the migration of catalyst between layers through polarity based on double-layer curing mechanism

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以双层固化机理通过极性促进催化剂在层间迁移而形成的低温固化涂层共同研究协议的当事方名称BASFCorporation和GreenCentreCanada已经在本专利技术的领域中达成了联合研究协议。专利技术背景专利
提供了一种低温固化涂料组合物，一种通过双层固化机理形成的低温固化复合涂层以及一种包括该低温固化复合涂层的制品。所述低温固化涂料组合物在80℃至低于120℃的温度下在20分钟或更短的时间内固化，因此适用于热敏性或塑料基材。相关技术的描述，包括根据37CFR1.97和1.98披露的信息在典型的汽车涂料中，在车辆的金属表面上施加4个层：电泳涂层，底漆、底色漆和清漆层。通常将电泳涂层和底漆层施加至车辆表面并固化。随后，用溶剂施加底色漆配制剂，并在高温工艺中将溶剂闪蒸掉。在适当调节底色漆后，接着施加清漆，从而为车辆提供光泽饰面并防止腐蚀。最后，使涂覆的车辆表面通过温度超过140℃的烘箱20分钟，以固化底色漆和清漆层。尽管常规方法已经足够，并且已在全球汽车工业中商业使用，但仍有很大的改进空间。首先，由于大规模使用，对人们来说，制备这些涂料所需的能源、材料或时间的任何减少都会带来巨大的经济收益。特别地，对于车辆制造商而言，减少高温步骤的数量以及处理时间将是有利的。此外，降低这些步骤的实施温度将是有益的。同时，汽车工业正面临满足日益严格的车队的联邦公司平均燃油经济性(CAFE)标准的挑战。改善车辆总体燃油效率(mpg)的一项关键策略是开发“轻型”车辆。大大减轻车身重量的一种方式是用较轻的塑料零件代替较重的钢零件。然而，在常规方法中使用轻质塑料是一个问题，因为许多轻质塑料基材在高于130℃的固化温度下会发生物理变形。因此，降低底色漆和清漆层的固化温度将允许使用减轻车队重量所需的塑料和其他热敏性基材。最后，有益的是采用至少一种在延长的时间段内稳定而不发生双组分体系(其中一种组分包含可固化树脂，而另一种组分包含所述可固化树脂的交联剂)所特有的分解或过早固化的单组分体系。双组分体系(即单独包装的可固化树脂和交联剂)的问题包括：制备者对每种组分的精确量进行测量和计量会导致不精确，这可能导致固化不充分或过快，并导致不希望的膜粘性、开裂和/或分层；需要昂贵的计量设备和计量辅助设备，以确保混合精确量的各成分；组分混合不足或混合过度；以及需要使用清洗管线来避免各组分在混合后发生胶凝。WO2013/081817涉及低温清漆组合物，其作为汽车多层涂层的外层以改善自清洁性，其中树脂固含量包含羟基官能的基料组分和交联剂组分，其中羟基官能基料组分包括至少一种羟基官能的氨基甲酸酯组分，所述氨基甲酸酯组分包含至少一种具有-OCH2CnF2n+的基团(其中n＝1或2)作为结构单元的脂族聚醚多元醇，并且其中所述-OCH2CnF2n+1基团为该清漆组合物提供了0.1-3重量％的氟含量，以清漆组合物的树脂固含量计。WO2011/0123409涉及不含末端C＝C双键并且具有可水解的硅烷基团和其他官能团的加成产物在基于至少一种聚合物的涂层和可由不同材料制成的基材表面之间作为增粘剂的用途。本专利技术的目的由低温涂料组合物提供，其可在80℃至低于120℃的温度下以20分钟或更短的固化时间固化。所述低温涂料组合物包含羟基官能树脂、可封闭的交联剂和催化剂。值得注意的是，所述低温固化涂料组合物中所含的催化剂不能催化其中所含的羟基官能树脂与交联剂之间的交联反应；相反，所述催化剂设置成催化相邻的低温固化涂料组合物中所含的另外的羟基官能树脂和另外的交联剂之间的交联反应。通常，施加低温固化组合物以形成低温固化复合涂层，所述复合涂层包括如下第一层和第二层：(1)第一层(底色漆)树脂/交联剂的底层，其混合有用于固化第二层(透明面漆)的非极性催化剂；和(2)第二层(透明面漆)树脂/交联剂的溶剂型顶层，其混合有用于固化第一层(底色漆)的极性催化剂。一旦将这些层置于材料表面上，则由于相互迁移现象，它们可能会在一次加热操作中同时固化，在该迁移现象中，最初包含在底层中的非极性催化剂迁移到溶剂型顶层中并影响溶剂型顶层的固化，而最初包含在溶剂型顶层中的极性催化剂迁移到底层中并影响底层的固化。低温涂料组合物中的催化剂的极性或非极性性质尤其可促进它们从一层迁移到相邻层中。专利技术简述本文公开的低温固化涂料组合物对于热敏或塑料基材是理想的，因为它们在80℃至低于120℃的温度下固化。第一和第二低温固化涂料组合物各自包含羟基官能树脂、交联剂和不催化其中所含的羟基官能树脂与交联剂之间的交联反应的催化剂。换言之，第二涂料组合物(溶剂型涂料组合物)包含极性催化剂，所述极性催化剂对溶剂型涂料组合物中所含的羟基官能树脂与交联剂的交联不具有活性，然而对相邻的第一涂料组合物(其可例如为水性涂料组合物)中所含的羟基官能树脂与交联剂的交联具有活性。第一涂料组合物包含非极性催化剂，所述非极性催化剂对第一涂料组合物中所含的羟基官能树脂与交联剂的交联不具有活性，然而对相邻的溶剂型第二涂料组合物中所含的羟基官能树脂与交联剂的交联具有活性。包含非活性催化剂避免了活性催化剂所伴随的过早固化和/或反应，因此改善了低温固化涂料组合物的贮存稳定性，直至第一和第二涂料组合物彼此接触并且非活性极性催化剂从第二涂料组合物扩散到第一涂料组合物中，在此处它是活性的并影响第一涂料组合物中的羟基官能树脂与交联剂的交联，并且非活性非极性催化剂从第一涂料组合物扩散到第二涂料组合物中，在此处它具有活性并影响第二涂料组合物中的羟基官能树脂与交联剂的交联。此外，各催化剂的极性或非极性性质可促进催化剂迁移出其初始层和/或迁移到与其初始层相邻的层中。例如，由于第一层和/或第二层的催化剂的极性或非极性性质与该同一层或其他层的羟基官能树脂的极性或非极性性质之间的关系，可以促进催化剂迁移。通过封闭或保护交联剂的反应性基团，可以改善第一和第二涂料组合物的温度稳定性和贮存寿命。将交联剂的反应性基团封闭会导致较高的起始固化温度，这使得能够提供单组分组合物，其中在施加所述涂料组合物之前，羟基官能树脂、封闭的交联剂和设置成催化包含在不同低温固化涂料组合物中的不同羟基官能树脂与交联剂之间的交联反应的催化剂全部包含在单组分或预混合的组合物中。然而，应注意的是，如果交联剂过于热稳定，则它们不能在80℃至低于120℃的所需温度范围内固化。本专利技术的低温固化复合涂层包括包含第一低温固化涂料组合物的第一层和包含第二低温固化涂料组合物(其为溶剂型涂料组合物)的第二层。第一层和第二层彼此相邻，优选彼此直接相邻。第一涂料组合物包含第一羟基官能树脂、氨基塑料树脂低温交联剂和非极性催化剂，而第二涂料组合物包含第二羟基官能树脂(其为低亲水性丙烯酸类树脂)、第二交联剂，极性催化剂和有机溶剂。低温固化复合涂层的第一层(通常称为底层或底色漆层)是通过将第一低温固化涂料组合物施加至基材上而形成的，第二层(通常称为顶层或面漆层)是通过将第二低温固化涂料组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双涂层，其包括：/n基材；/n第一层，其包含第一低温固化涂料组合物，所述第一低温固化涂料组合物是极性组合物，其包含：/n第一羟基官能树脂，/n氨基塑料树脂低温交联剂，/n至少一种非极性催化剂，和/n溶剂，和/n第二层，其包含第二低温固化涂料组合物，所述第二低温固化涂料组合物是非极性组合物，其包含：/n第二羟基官能树脂，/n第二低温交联剂，其是任选封闭的异氰酸酯树脂，/n至少一种极性催化剂，和/n有机溶剂，/n其中第一层和第二层彼此直接接触，/n其中所述至少一种非极性催化剂催化第二羟基官能树脂与第二低温交联剂之间的交联反应，而不催化第一羟基官能树脂与氨基塑料树脂低温交联剂之间的交联反应，/n其中所述至少一种极性催化剂催化第一羟基官能树脂与氨基塑料树脂低温交联剂之间的交联反应，而不催化第二羟基官能树脂与第二低温交联剂之间的交联反应。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 EP 17183290.01.一种双涂层，其包括：
基材；
第一层，其包含第一低温固化涂料组合物，所述第一低温固化涂料组合物是极性组合物，其包含：
第一羟基官能树脂，
氨基塑料树脂低温交联剂，
至少一种非极性催化剂，和
溶剂，和
第二层，其包含第二低温固化涂料组合物，所述第二低温固化涂料组合物是非极性组合物，其包含：
第二羟基官能树脂，
第二低温交联剂，其是任选封闭的异氰酸酯树脂，
至少一种极性催化剂，和
有机溶剂，
其中第一层和第二层彼此直接接触，
其中所述至少一种非极性催化剂催化第二羟基官能树脂与第二低温交联剂之间的交联反应，而不催化第一羟基官能树脂与氨基塑料树脂低温交联剂之间的交联反应，
其中所述至少一种极性催化剂催化第一羟基官能树脂与氨基塑料树脂低温交联剂之间的交联反应，而不催化第二羟基官能树脂与第二低温交联剂之间的交联反应。


2.根据权利要求1的涂层，其中第一和第二低温固化涂料组合物在100℃的温度下在20分钟内固化。


3.根据权利要求1的涂层，其中所述至少一种第一催化剂的扩散系数大于9.86m2/s，所述至少一种第二催化剂的扩散系数为至少12.08m2/s。


4.根据权利要求1的涂层，其中所述至少一种非极性催化剂包括有机金属催化剂或混合的有机金属催化剂，其包含至少部分氟化的烷基、硅烷基或硅氧烷基。


5.根据权利要求1的涂料，其中所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·S·德桑布尔，D·H·坎贝尔，T·克拉克，A·奥兹瓦尔德，L·J·哈洛，K·M·特里，法克清，K·米歇尔，
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