低温固化的粉末涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种低温固化的粉末涂料组合物，其可用于热敏性基材，且尽管固化温度低仍具有优良的流动性能，并形成具有优良外观、良好机械和耐候性的涂层。本发明专利技术还涉及一种有利的制备粉末涂料组合物的方法。所述粉末涂料组合物包含多元酸官能的聚酯组分A、多环氧官能的组分B、多酸酐官能的组分C和热固性固化催化剂D。本发明专利技术还涉及一种用于本发明专利技术粉末涂料组合物、尤其是用于耐久性粉末涂料的聚酯。尤其是用于耐久性粉末涂料的聚酯。尤其是用于耐久性粉末涂料的聚酯。

【技术实现步骤摘要】
低温固化的粉末涂料组合物
[0001]本申请是申请号为201780050697.5申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种可在相当低温度下固化的粉末涂料组合物，一种制备所述组合物的方法，一种在低温下使用本专利技术的粉末涂料组合物涂布基材的方法，以及表面性能改进的涂布的制品。
[0003]干燥、微细、自由流动、在室温为固态材料的粉末涂料近年来比液态涂料更广受欢迎。尽管其有许多优点，但是现今热固性粉末涂料仍通常在至少150℃，典型地约160℃的温度下固化。低于这些推荐温度则涂层外观不良，且物理和化学性能均不良。
[0004]此温度限制的结果为粉末涂料通常不用于涂布热敏性基材，如木材(尤其是中密度纤维板(MDF))、塑料和某些低熔金属合金。此外，存在其中常规粉末涂料需要极长的固化时间以将涂层完全固化的重金属片，从能源观点看，这是完全不便的条件。
[0005]近来已有大量努力去寻求在低温固化的粉末涂料。因此术语“低温/较低温度”通常意指低于160℃，优选低于155℃，更优选低于150℃，甚至更优选低于145℃，且最优选低于140℃或更低的温度。目前所开发的粉末涂料组合物，不论是为了常规固化或低温而开发，所需的性能组合(如光滑特征和良好的表面硬度)均有缺点或限制。
[0006]尤其是酸官能的聚酯/环氧固化体系被用于粉末涂料应用。通常这些粉末涂料在≥160℃的温度固化。现在发展朝向降低固化温度且聚焦在绿色科技和对应压力以降低能量成本且可使用粉末涂料涂布热敏性基材。
[0007]通常发现，当在低于160℃且尤其是在或低于140℃的温度下固化时，难以得到足够的膜交联密度，难以维持良好的流动和外观同时得到合适的耐化学性、机械和耐候性能。外观不良预期是由于在低固化温度下流动恶化而造成。另外，聚合物的Tg、和由其配制的所得未施涂的粉末涂料的Tg均必须高到足以确保合适的储存稳定性。
[0008]现有在120
‑
130℃的范围的非常低温固化的体系。其往往为环氧固化混合物或异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)固化纯聚酯体系。通常此体系外观不良，且仅用于制备纹理涂层。在混合物的情形，其不适合需要耐候性的室外应用。
[0009]甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)丙烯酸被用于丙烯酸粉末涂料，且用酸酐固化。其已知在130℃下固化且具有良好流动性。然而，丙烯酸粉末为利基市场产品。
[0010]现在的努力和期望是一方面均衡良好的流动和良好的涂层外观的相互反作用的所需性能，另一方面获得低固化温度、充分良好的耐化学性和机械性能、高固化速度。

技术介绍

[0011]EP2411459涉及包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯具有可与β
‑
羟烷基酰胺基反应的官能团，其中所述聚酯为包含新戊二醇、新戊二醇以外的二官能的醇、间苯二甲酸、对苯二甲酸、任选的己二酸、以及支化单体的羧酸官能的聚酯，其中该交联剂为具有β
‑
羟烷基酰胺基的化合物。
[0012]包含间苯二甲酸与对苯二甲酸的聚酯具有相当低的耐久性。基于主要仅包含间苯二甲酸的聚酯结合羟烷基酰胺交联剂的粉末涂料具有非常良好的耐久性，但缺点为所产生的涂层具有相对低的抗冲击性，且在冲击时易于形成裂纹和碎片。此涂料组合物的另一缺点为其随时间老化，造成机械涂层性能劣化。支化单体可某种程度地增加交联和改善机械性能，但是流动性能受损，导致涂层外观(光滑性、光泽)损失。
[0013]EP2272927公开了低温固化粉末涂料组合物，其包含下列物质的混合物：至少一种含羧酸基的第一聚酯，至少一种选自至少一种玻璃化转变温度为约+45℃的第二聚酯和/或至少一种结晶多羧酸的组分，至少一种含环氧丙基的丙烯酸共聚物和具有可与羧酸基反应的官能团的其他化合物和/或树脂，以及至少一种热固性固化催化剂。
[0014]实施例中所描述的聚酯具有相当低的耐久性。此外，在实践中先制备聚酯组合物，然后粉末涂料制备者必须将所述至少一种含环氧丙基的丙烯酸共聚物混合至所述聚酯组合物中。该现有技术组合物具有加工缺点以及产品性能的附带风险和限制，因为该混合需要熔化聚酯和环氧官能的丙烯酸聚合物，以及将这些反应性组分暴露于高温，这导致过早反应的风险和/或对加工窗和产品性能的限制。尤其是其更难以得到低固化温度，因为之后在较低温度也可能已经发生不利的过早固化。
[0015]该现有技术的粉末涂料组合物的一个缺点为，当可在低于140℃的低温固化时，所得涂层的涂层外观不良，和/或在混合反应性组分之后遭受过早固化和储存不稳定。当以高IPA含量配制以获得良好的耐久性时，所述现有技术的粉末涂料组合物也有老化、抗冲击性不良的问题。
[0016]专利技术概述
[0017]本专利技术提供一种低温固化的粉末涂料组合物而解决一个或多个这些问题，所述组合物包含：
[0018]a.多元酸官能的聚酯组分A，
[0019]b.多环氧官能的组分B，
[0020]c.多酸酐官能的组分C，和
[0021]d.固化催化剂D
[0022]其中，组分A的酸值AV为20
‑
50mg KOH/g和羟基值OHV为小于15mg KOH/g。
[0023]按照本专利技术，所述多元酸官能的聚酯在被配制到粉末涂料中时具有良好的流动，和使用含环氧基的交联剂在优选为约130
‑
140℃的低温固化。为了得到良好的流动，所述聚酯被设计成当通过由低酸值和由低羟值控制所述聚酯的酸官能度而固化时赋予最低程度的交联密度。所述聚酯故意地低于最佳抗冲击和耐化学性能，且被设计成与多酸酐官能的组分C结合使用。多酸酐官能的组分或多酸酐表示具有至少2个酸酐基的化合物。现已发现，酸酐基极具反应性，而且尽管聚酯被设计成具有最小交联密度和机械性能，该组合仍导致充分高的交联密度而得到良好的涂层性能。在另一方面，本专利技术涉及所述多元酸官能的聚酯，其在粉末涂料组合物中、尤其是在与多酸酐结合的组合物中的用途。
[0024]以树脂胶凝时间为400秒(在130
‑
140℃的固化温度测定时)的催化剂的量配制的粉末涂料组合物，在加热期间生成非常良好及充分的流动而造成良好的涂层外观，同时在130
‑
140℃发展出充分的抗机械和耐化学性能。
[0025]本专利技术还涉及一种制备此多元酸官能的聚酯、包含所述多元酸官能的聚酯结合多
酸酐官能的组分C的组合物的方法，一种制备粉末涂料组合物的方法，以及一种使用所述粉末涂料组合物涂布基材、尤其是热敏性基材的方法。
[0026]所述粉末涂料可有利地用于建筑、ACE、和关于金属的一般工业部门。低固化温度的优点为适于涂布由于物品的质量大而使加热到固化温度缓慢的较大物品的应用。此外，该优点可适于木材/MDF的应用。
附图说明
[0027]图1是实施例PC4的涂层表面的影像。
[0028]图2是实施例PC5和比较例CPC1的Wavescan光谱。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温固化的粉末涂料组合物，其包含：a.多元酸官能的聚酯组分A，b.多环氧官能的组分B，c.多酸酐官能的组分C，d.固化催化剂D其中，组分A的酸值AV为20
‑
50mg KOH/g和羟基值OHV为小于15mg KOH/g,和组分B的环氧基当量为50
‑
190g/Eq。2.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其包括如下所述一个或多个特性：a.组分A的采用GPC测定的数均分子量Mn为1000
‑
10000g/mol，b.组分A包含相对于聚酯组分A的重量小于9wt％的包含至少3个羧基的多元酸支化单体，c.组分A包含相对聚酯组分A的重量小于9wt％的包含至少3个羟基的多元醇支化单体，d.组分A包含支化单体且具有1.3
‑
5的多分散度Mw/Mn，e.组分A的多分散度Mw/Mn为1.3
‑
3.2，f.组分A的酸官能度为1.5
‑
3.5，其中官能度定义为按Mn/(56100/AV)计算每分子的平均酸基数,g.组分A的DSC中点Tg为40
‑
80℃，在10℃/min的加热速率下测定。3.根据权利要求2所述的粉末涂料组合物，其中所述多元酸支化单体选自偏苯三酸、苯均四酸以及它们的对应酸酐。4.根据权利要求2或3所述的粉末涂料组合物，其中所述多元醇支化单体选自三羟甲基丙烷、甘油、三(2
‑
羟基乙基)异氰脲酸酯、双三羟甲基丙烷、季戊四醇和/或其混合物。5.根据权利要求1或2所述的粉末涂料组合物，其包括如下所述一个或多个特性：a.组分B的数均分子量Mn为100
‑
1500g/mol,b.组分B的环氧官能度为2.0
‑
3.0,c.组分B选自多官能的环氧
‑
酯或多官能的环氧
‑
异氰脲酸酯、或其组合,d.组分B为对苯二甲酸二缩水甘油酯、偏苯三酸三缩水甘油酯、异氰脲酸三缩水甘油酯、或其组合，e.所述组合物中所有组分B的至少70wt％具有任何以上所述的特征。6.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其包括如下所述一个或多个特性：a.组分C的采用GPC测定的数均分子量Mn为300
‑
6000g/mol，b.多酸酐组分C的酸酐官能度为2
‑
10.0，c.组分C为脂族多酸酐,d.组分C为一种或多种选自聚癸二酸多酐、聚己二酸多酐、聚壬二酸多酐和聚十二碳二酸多酐的组分。7.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其中固化催化剂组分D选自胺、膦、铵盐、鏻盐、受阻胺或膦催化剂、包胶催化剂、及其组合。8.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其由以下物质所组成：a.40
‑
97wt％的组分A，b.1
‑
40wt％的组分B，
c.0.1
‑
10wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：湛新荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：