具有改善耐湿性和耐热性的水基涂料体系制造技术

本发明专利技术提供了一种水基涂料体系，其可用于在多种多样的基材上形成耐久的、耐磨的、耐腐蚀的保护性阻隔。所述涂料体系对于保护含金属基材诸如联运货物集装箱免受腐蚀特别有效。总的来说，本发明专利技术提供了适于在基材上形成底漆涂层和顶涂层的水基底漆组合物。有利地，底漆包含一种或多种氯化树脂，用于优异的腐蚀保护。这些聚合物不仅提供优异的腐蚀保护，还显示对各种基材材料的优异粘附性。该体系还包含顶涂层组合物，以改善对底漆的相容性和粘附性并且提供增强的涂覆性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2010年10月20日递交的美国临时申请序列号61/394,972和于2011年3月8日递交的美国临时申请序列号61/450,471的优先权。
本专利技术涉及用于在基材上、特别是在含金属的基材上形成保护涂层的水基涂料体系。更具体地，本专利技术涉及涂料组合物、方法和涂料体系，所述涂料体系包含含有至少一种氯化树脂的水性底漆组合物(也被称为底涂层)以及包含可选的水性顶涂层组合物，其中所述顶涂层组合物优选具有足够高的颜料负载以促进所得涂层的增强性能，包括例如增强的耐久性、热保护性和使用寿命。
技术介绍
联运货物集装箱(也被称为货运或航运集装箱)是用于在两个区域(包括两个国家)之间搬运产品和原料的可重复使用的运输和贮存单元。联运货物集装箱被标准化以便联合运输，诸如海上运输、货运火车运输和货运卡车运输之间的联合运输。货物集装箱的标准化也被称为集装箱化。集装箱化为全球商业提供了许多益处。装运货物(shipped goods)搬运会更容易、更廉价。制造商知晓在一个地点装载的货物可以在目的地被容易地卸载。因为集装箱通常被密封并且可以上锁以防止篡改和盗窃，所以已经改善了货物的安全性。集装箱还具有更长的使用寿命，并且已用集装箱具有更大的市场。此外，制造商由于知道世界各地都有潜在客户而可以更大量地制造货物集装箱，所以其本身的成本降低了。业已创立了若干国际标准以促进国际集装箱化。例如，国际标准化组织(ISO)已经颁布了可适用的标准，包括定义术语、尺寸和等级的R-668；定义标识记号的R-790；推荐柜角配件的R-1161；设定通用集装箱的尺寸的R-1897。其他标准包括ASTM D5728-00；ISO 9879(1997)；ISO 14829(2002)；ISO 17363(2007)；ISO/PAS 17712(2006)；ISO 18185(2007)；和ISO/TS 10891(2009)。IICL(Institute of International Container Lessors(国际集装箱出租商协会))规定了对于涂料/漆料性能的国际规范。还请参见国际标准化组织(ISO)，Freight Container(货运集装箱)，ISO Standards Handbook，第4版，2006，ISBN 92-67-10426-8的第34卷；以及Levinson，Marc，The Box：How the Shipping Container Made the World Smaller and the World Economy Bigger，Princeton，NJ，Princeton University Press，2006，ISBN 0691123241。这些标准和出版物以及其中引用的所有其他出版物都被全文加入本文中，用于各种目的。货物集装箱在它们的使用寿命期间经历严苛的腐蚀性环境。当在海上运输时，集装箱暴露于盐水的腐蚀作用。当暴露于自然环境时，集装箱必须经受风、日光、冰雹、雨水、沙尘、热量等。暴露于日光的集装箱可能被烘烤至82℃(180℉)或甚至更高的温度，其中深色集装箱易于过热。因此，货物集装箱必须被制造成允许该集装箱在合理的使用寿命时长内经受得住这样的暴露。作为一种策略，集装箱可由耐腐蚀材料诸如不锈钢、耐候钢(COR-TEN牌钢或CORTEN牌钢)制成。即使由这样的耐腐蚀材料制成，通常仍希望在集装箱上进一步涂覆耐久的、耐磨的、耐腐蚀性涂层作为对抗劣化的进一步保护。也可以出于装饰、信息或品牌标识原因来使用涂层。货物集装箱的内部也必须满足严苛的行业标准。例如，食品级集装箱在第一次打开货门时不能出现任何持续气味，包括由释放溶剂气体产生的气味。因此，希望在货物集装箱的外部和内部涂覆耐久的、耐磨的、耐腐蚀性的低气味涂层。典型的涂布策略包括在底漆涂层上涂覆顶涂层。历史上，主要是溶剂基涂料体系被用于保护货物集装箱，因为许多被提出的水基体系不能满足适用的性能要求和/或标准。因此，只有溶剂基涂料体系已经在行业上得到了广泛的商业接受度。集装箱行业对使用先前提出的水基涂料体系存在很强的偏见。随着环境意识的增加，非常希望开发改进的技术，从而允许使用水基涂料体系来保护货物集装箱或其他基材(例如车辆，诸如有轨车、卡车以及诸如此类)。仍存在显著的挑战。一个重大挑战是，配制对下面的集装箱表面显示可接受粘附性的水基涂料体系非常困难。许多传统的水基体系不能通过适用的盐雾测试过程(salt spray testing procedures)。涂层起泡、剥离、裂纹或其他方式显示不良的耐久性。一些水基涂层对腐蚀性的保护太弱。因此，非常需要改善这些涂层的耐湿性。本行业非常需要能够满足联运货物集装箱行业的严苛要求的可商业化水基涂料体系。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水基涂料体系，其可用于在多种多样的基材上形成耐久的、耐磨的、耐热的、耐腐蚀的、保护性阻隔。这种涂料体系对于保护含金属的基材，诸如联运货物集装箱、车辆(例如有轨车、卡车等)、结构构件(桥梁、水塔、支架等)等等，免受腐蚀特别有效。此外，因为该涂料体系是水基的，所以它减少或避免了在制造和使用期间的排放物和工厂污染。本文所述的水基涂层可用于为食品级的容器的内部上漆，而无需担心对于溶剂基涂料体系来说常见的持续有味或持久的溶剂释放这样的问题。总的来说，本专利技术提供了一种水基底漆组合物，其适于在基材上形成耐腐蚀涂层、在基材上作为底漆涂层、并且作为适于直接或间接地在底漆涂层上形成可选顶涂层的顶涂层组合物。如期望地，涂料尤其是底漆涂层中掺入了一种或多种氯化树脂，获得优异的腐蚀保护。这些氯化树脂不仅提供优异的腐蚀保护，而且对多种多样的基材材料显示优异的粘附性。不幸的是，氯化聚合物诸如聚偏氯乙烯在强酸性水性环境中以及在暴露于较高温度诸如高于150℉(65.5℃)或甚至高于180℉(82.2℃)的温度时易于降解。这种降解可能导致大量涂层问题，包括下降的腐蚀保护、剥离、起泡、开裂等。希望能够改善氯化树脂的耐热性和耐腐蚀性以便增加它们的可用工作范围。值得注意地，本专利技术提供了若干可以单独使用或组合使用的、可以改善氯化树脂的耐热性和耐腐蚀性的方法。本专利技术还提供了水基组合物，其可用于在下面的底漆涂层上形成具有优异粘附性、耐久性和耐湿性的顶涂层。优选的顶涂层具有高颜料填充量，从而帮助制备更耐起泡、剥离、开裂等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.20 US 61/394,972;2011.03.08 US 61/450,4711.一种涂料体系，其包含：
第一水性涂料组合物，所述第一水性涂料组合物包含：
水性载剂；和
与所述水性载剂混合并且包含至少一种氯化树脂的第一树脂组
分；以及
第二水性涂料组合物，所述第二水性涂料组合物包含：
水性载剂；
与所述水性载剂混合并且包含至少一种与所述第一树脂组分相容
的第二树脂组分；和
足够量的一种或多种颜料，使得由所述第二水性涂料组合物制成
的干燥涂层包含，基于所述干燥涂层中的涂料固体的总体积，至少约15
体积％的颜料。
2.一种涂料体系，其包含：
第一水性组合物，所述组合物包含与水性载剂混合并且包含至少一种
氯化树脂的第一树脂组分；
其中，所述水性涂料组合物直接地或间接地在基材表面的至少一部分
上形成耐热涂层。
3.一种涂料体系，其包含：
第一水性涂料组合物，所述第一水性涂料组合物包含
水性载剂；
与所述水性载剂混合并且包含至少一种氯化树脂的第一树脂组
分；和
至少一种环氧官能成分；以及
可选的第二涂料组合物，所述第二涂料组合物包含
载剂；
与所述载剂混合的第二树脂组分；和
一种或多种颜料，
其中，与所述第二树脂组分混合的所述载剂可以是水性溶剂或非水性
溶剂。
4.一种涂料体系，其包含：
第一水性涂料组合物，所述第一水性涂料组合物包含
水性载剂；
与所述水性载剂混合并且包含至少一种氯化树脂的第一树脂组
分；和
一种或多种填料；以及
可选的第二涂料组合物，所述第二涂料组合物包含
载剂；
与所述载剂混合的第二树脂组分；和
一种或多种颜料，
其中，与所述第二树脂组分混合的所述载剂可以是水性溶剂或非水性
溶剂。
5.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物包
含约20至80重量％的所述第一树脂组分。
6.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一树脂组分包含，基
于所述第一树脂组分的总重量，约50至100重量％的氯化树脂。
7.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述氯化树脂是聚偏氯乙
烯。
8.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物包
含一种或多种填料。
9.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物还
包含防腐蚀剂。
10.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述氯化树脂是热塑性
的。
11.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述氯化树脂是热固性
的。
12.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性组合物可选

\t包含一种或多种热稳定添加剂。
13.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述一种或多种热稳定添
加剂选自由环氧官能树脂、抗氧化剂、闪锈抑制剂、有机硫化合物、二烯
亲和物及其混合物组成的组。
14.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述热稳定添加剂还包
含，基于所述第一水性涂料组合物中的树脂的总重量，至多约50重量％的
环氧官能树脂。
15.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物
基本上不含能够催化所述氯化树脂的降解的金属或含金属物种。
16.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物
还包含基本上不含能够催化所述氯化树脂的降解的金属或含金属物种的防
腐蚀剂。
17.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物
包含不超过约5重量％的催化金属或含金属物种。
18.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第一水性涂料组合物
基本上不含催化金属或金属氧化物。
19.任意前述权利要求的涂料体系，其中，包含在所述第一水性涂料
组合物中的所述一种或多种填料选自由BaSO4、CaCO3、白云石、钙硅
石、硅石、绿泥石、滑石、瓷土、云母、玻璃珠及其混合物组成的组。
20.任意前述权利要求的涂料体系，其中，包含在所述第一水性涂料
组合物中的所述一种或多种填料具有每100g总重量的所述填料约10至40
g的总吸油量。
21.任意前述权利要求的涂料体系，其中，包含在所述第一水性涂料
组合物中的所述一种或多种填料选自由BaSO4、CaCO3、白云石、钙硅
石、硅石及其混合物组成的组。
22.任意前述权利要求的涂料体系，其中，所述第二水性涂料组合物
包含能够成膜的可自由基聚合反应物。
23.任意前述权利要求的涂料体系，其中所述第二水性涂料组合物包
含(a)至少一种具有悬挂的可自由基聚合官能度的非芳族反应物；可选

\t的(b)至少一种具有悬挂的可自由基聚合官能度的芳族反应物；以及可
选的(c)至少一种具有可自由基聚合官能度的其他可共聚反应物。
24.任意前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：常宁·比奥德瑞，张峰，大卫·弗科特，詹姆斯·普里沃斯特，唐纳德·波斯普弗拉格，威利·维泽尔，沃尔特·布拉特尔，T·霍华德·基利莱，
申请(专利权)人：威士伯采购公司，
类型：
国别省市：