基于支化酯类低聚物和三唑封端的多异氰酸酯的粉末涂料制造技术

本发明专利技术涉及一种可低温固化的粉末涂料组合物。本发明专利技术粉末涂料组合物包括支化的酯类低聚物多醇和三唑封端的异氰酸酯交联剂独特的组合，固化后形成的涂料粘合剂具有所需的硬度、挠性、耐溶剂性、防腐蚀性、天候老化性和光泽度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能在催化剂存在或不存在下低温固化的粉末涂料组合物。更具体地说，本专利技术涉及支化的羟基封端酯类低聚物，即使不使用催化剂，交联后该低聚酯也能提供改进的低温固化性能。专利技术的背景热固性粉末涂料组合物是本领域众所周知的，它作为涂料广泛用于电器、自行车、花园设备、汽车零件、通用金属部件等。热固性粉末是由原树脂和一种或多种交联剂(常称为硬化剂或固化剂)组成的。与粉末涂料技术相关的通用方法包括由固体组分配制涂料、混合、将颜料(和其它不溶性组分)分散在主要的粘合剂组分的基质中、将制剂粉碎成粉末。在可能的范围内，各颗粒含有所述制剂中的所有成分。将粉末施涂在基材上(通常但不限于金属)，通过烘烤熔合成连续的薄膜。粉末涂料组合物的一个问题是其玻璃化温度(Tg)通常较低，在高温下长期储存时会导致粉末涂料颗粒团聚或结块。在施涂时团聚的粉末涂料会产生问题，需要重新研磨，重新研磨本身会产生问题，例如会不利地影响重新研磨的粉末涂料的粒径分布。但是配制时避免团聚和结块问题的粉末涂料组合物通常不具有最佳的涂料性能。本专利技术的一个目的是提供一种玻璃化温度相对较高的粉末涂料组合物，在储存过程中它能防团聚，并且该组合物可在相对低的温度下固化而无需催化剂。本专利技术的一个目的是提供一种粉末涂料组合物，它具有最佳的薄膜性能(如硬度、挠性、抗溶剂性、耐腐蚀性、天候老化性和光泽度)，以及提供一种玻璃化温度相对较高的涂料组合物，它可在相对低的温度下固化而无需催化剂。本专利技术另一个目的是提供一种粉末涂料组合物，在不使用有效量的催化剂时它可在低至约150℃的温度下固化。本专利技术另一个目的是提供一种具有所需熔体粘度的粉末涂料组合物。在阅读了下列描述和所附权利要求书以后，可更清楚地了解本专利技术的其它目的、优点、特定和特征。专利技术的概述本专利技术提供一种粉末涂料组合物，在储存过程中它不易团聚，在使用氨基甲酸酯催化剂时它可在低至约140℃进行固化，不使用催化剂时可在145℃至约155℃进行固化。本专利技术粉末涂料组合物包括独特的支化的酯类低聚物多醇和交联剂的混合物，固化后它可使涂层具有所需的硬度、挠性、抗溶剂性、耐腐蚀性、天候老化性和光泽度。所述支化的酯类低聚物多醇独特地结合了支化结构、数均分子量、羟基数和酸值，从而形成相对高的玻璃化温度，从而具有抗团聚性。当这种支化的酯类低聚物多醇用三唑封端的异氰酸酯进行固化时，即使不使用催化剂，该支化的低聚物和异氰酸酯的混合物也能使涂料粘合剂具有良好性能特征。本专利技术在不影响团聚或结块储存稳定性的情况下提供低温活性和高的固化速度。所述支化的酯类低聚物多醇的Tg至少约40℃至约80℃，数均分子量约1000-7500道尔顿，羟基官能度约为1.5-5.0，羟基数约为15-250，酸值约为1-25，最好约为5-7。在另一个重要的方面，在约200℃支化的酯类低聚物的粘度约为20-90泊。本专利技术粉末涂料组合物包括支化的酯类低聚物多醇和三唑封端的异氰酸酯粉末涂料交联剂，其各自的相对用量能有效地使交联后的涂料组合物具有至少约为H的铅笔硬度，在约0.8-2.5mil的粘合剂厚度下抗直接冲击性至少约80磅，抗反面冲击性至少约80磅(固化在约0.032英寸厚的磨光钢板上在低至约140℃，较好约145-155℃的温度下进行)。含有支化的酯类低聚物多醇和三唑封端的异氰酸酯的本专利技术粉末涂料组合物的Tg约为40-70℃。在一个重要的方面，按支化的酯类低聚物多醇和交联剂的重量计，该粉末涂料组合物包括约18-97重量％支化的羟基封端的酯类低聚物。可如下合成所述支化的酯类低聚物多醇使二元醇与二元酸反应形成大致线性的羟基封端的酯类低聚物二醇，随后使形成的羟基封端的酯类低聚物二醇与小于化学计量量(相对酯类低聚物中的羟基)的羧基官能度至少约为3的多元酸反应。所述小于化学计量量的量向低聚物提供一些羧基，但是更重要的目的是使所述酯类低聚物复杂地支化，使得在一些情况下低聚物链从多元酸的全部羧基官能度延伸，并且部分多元酸通过低聚物链互联。在一个重要的方面，与低聚物反应的多元酸的羧基官能度不超过要求与低聚物中所有羟基反应的羧基化学计量当量的约15％。在一个重要的方面，羟基封端的酯类低聚物二醇与三元酸的比例约为9.0∶1-30∶1，较好约10∶1-20∶1。在本专利技术的一个重要方面，羟基封端的二元醇是脂族二醇(开链的或脂环的)与芳族二元酸、二元酰卤或二元酸酐(例如对苯二甲酸，它使羟基封端的酯类低聚物二醇具有芳基)的反应产物。或者，在这方面，所述酸可以是直链的或脂环的二元酸、二元酸酐或者二元酰卤，所述二元醇可以是对苯二酚，使酯类低聚物沿主链具有芳族单体。在另一个重要方面，用于酯类低聚物二醇的二元醇是直链的脂族或脂环二醇，二元酸是脂环二元酸、二元酸酐或二元酰卤，这种单体形成具有脂环基团的酯类低聚物二醇。在另一个重要方面，当用于制备酯类低聚物二醇的二元酸、二元酸酐或二元酰卤以及二元醇均为直链的时，可使用具有羟基和羧基官能度的芳族单体以改进最终涂料组合物的性能。这些带有羟基和羧基官能度的芳族单体包括邻、间和对羟基苯甲酸。尽管不愿受理论的束缚，但是显然将环与直链相结合，或者将芳环与脂环相结合可获得所需的薄膜性能。羟基封端的酯类低聚物二醇是过量的二元醇与二元酸的反应产物。所述二元醇可以是一种或多种选自新戊二醇、1,6-己二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,4-二羟甲基环己烷、二甘醇、1,3-丙二醇、氢化的双酚A、2,3,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、乙二醇、丙二醇、2,4-二甲基-2-乙基己烷-1,3-二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、硫代二乙醇、1,2-二羟甲基环己烷、1,3-二羟甲基环己烷、1,4-苯二甲醇、乙氧化的双酚A、酯二醇204(Union Carbide)、3-羟基-2,2-二甲基丙酸酯、unoxol 6二醇、甲基丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、羟基新戊酰基羟基新戊酸酯(HPHP)、乙烯基环己烷二醇、二丙二醇、酯二醇类、二羟甲基丙酸(DMPA)及其混合物的二元醇。本专利技术使用的芳香酸/酸酐/酰卤选自对苯二甲酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、二甲基对苯二甲酸、萘二甲酸酯、四氯邻苯二甲酸、对苯二甲酸双乙二醇酯、间苯二甲酸、叔丁基间苯二甲酸及其混合物。用于本专利技术的脂肪酸/酸酐/酰卤选自富马酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二碳酸、戊二酸、琥珀酸、草酸、衣康酸、二聚脂肪酸、马来酸酐、琥珀酸酐、氯菌酸、二甘醇酸、3,6-内亚甲基-1,2,3,6-四氢化邻苯二甲酸及其混合物。本专利技术使用的脂环酸/酸酐/酰卤包括酸/酸酐如1,4-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、六氢邻苯二甲酸酸酐、环己烷二甲酸二甲酯及其混合物。这些化合物的混合物还可用于制造酯二醇。可用于制造酯类低聚物二醇的芳族二醇或二羟基酚类化合物包括对苯二酚、儿茶酚、间苯二酚、对，对’-二羟基二苯基甲烷、双酚A、对，对’-二羟基二苯基甲酮、对，对’-二羟基联苯及其混合物。通常当使用这种苯酚型二羟基化合物制造酯类低聚物二醇时，常需要碱催化剂。制造羟基封端的酯类低聚物二醇的反应时间和温度应足以使形成的酯类低聚物二醇的数均分子量约为400-1500道尔顿，随后将其冷却至约170本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末涂料组合物，它包括： 支化的羟基封端的酯类低聚物多醇，它的羟基值约为１５－２５０，酸值约为１－２５，并且数均分子量约为１０００－７５００道尔顿，该支化的羟基封端的酯类低聚物多醇是羟基封端的酯类低聚物二醇与羧基官能度至少约为３的多元酸或酸酐的反应产物；和 三唑封端的多异氰酸酯交联剂，所述支化的羟基封端的酯类低聚物多醇和交联剂各自的相对用量应足以在低至约１４０℃的温度下使用有效量的氨基甲酸酯催化剂固化该粉末涂料组合物，以及在不使用有效量的氨基甲酸酯催化剂时足以在低至约１４５℃的温度下固化该粉末涂料组合物，使固化的涂料粘合剂至少具有约为Ｈ的铅笔硬度，在约０．８－２．５ｍｉｌ的固化薄膜厚度下抗直接冲击性至少约８０磅，抗反面冲击性至少约８０磅， 该涂料组合物的Ｔ↓［ｇ］至少约４０℃。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KP帕纳戴克，JM布朗克，JD蓬，
申请(专利权)人：伊士曼化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]