CN102365321B - 包含聚酯和作为交联剂的β-羟烷基酰胺的粉末涂料组合物 - Google Patents
包含聚酯和作为交联剂的β-羟烷基酰胺的粉末涂料组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；其中基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到50％w/w的范围内；其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在6到35％w/w的范围内；其中所述聚酯的官能度为至少2.1；其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。本发明的热固性粉末涂料组合物具有在低温下固化的能力，同时能提供具有下列三种性能中的至少两种的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜、可接受的平滑性和足够的抗冲击性。
Description
本发明涉及一种热固性粉末涂料组合物，其包含：具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的聚酯和具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
本发明还涉及通过上述热固化粉末涂料组合物的固化(优选热固化)得到的粉末涂层，涉及由所述热固性粉末涂料组合物制成的粉末涂料以及用所述粉末涂料部分或全部涂布的基材。本发明还涉及热固性粉末涂料组合物在涂布基材中的用途。本发明还涉及一种用于制备热固性粉末涂料组合物的方法以及用所述热固性粉末涂料组合物涂布基材的方法。
如G.Maggiore在Pitture e Vernice Europe 1/92，pp.15-22的文章“Overview of the powder coatings market worldwide”以及D.Richart的报告“Powder Coating：Current Developments，Future Trends”(Waterborne，High-Solids and Powder Coatings Symposium，1995年2月22-24)所示，人们一直在继续研究可以在基材热应力较小的情况下固化以及因而适用于热敏性基材(例如木材和塑料)的热固性粉末涂料组合物。
期望热固性粉末涂料组合物可固化的温度降低，因为这从经济上和技术上来说都是有利的。固化温度降低同时保持固化时间不变将减小能量消耗，这从生态学角度和经济学角度来看都是有利的，同时这种类型的热固性粉末涂料组合物对粉末涂料涂布机也很有吸引力，因为其粉末涂层生产线的产量也可以显著增加。此外，由于固化温度的减低，也可以使用热敏性基材，从而扩大了这种热固性粉末涂料组合物的应用领域。
因此，期望一种能在低温下例如在80到最大225℃(包括225℃在内)的范围内固化的热固性粉末涂料组合物，优选地固化时间最多为60分钟(包括60分钟)。除了期望一种能低温固化(在本文中也被称为低温烘烤)的热固性粉末涂料组合物之外，还期望使用低温烘烤由其制成的粉末涂层呈现出一系列性能。
由低温固化的热固性粉末涂料组合物得到的粉末涂层可能显示出较差的物理性能和/或机械性能，例如平滑性差、喷霜和/或由于固化不充分导致的抗反向冲击性差。特别地，对由喷霜导致的表面混浊的研究可以成为重要的问题。喷霜通常自身表现为表面混浊，这通常通过肉眼检测并定性评估。已报道了出现白色或灰白色材料的沉积且表现为表面混浊的范围。可以对白色或黑色涂层进行目视检测。根据Focus on Powder Coatings，vol.2003(6)，2003年6月，p.3-4并参考Rohm&Hass Powder Coatings的NavinShah和Edward Nicholl 2003年2月26-28日在新奥尔良举办的国际水性和高固体份粉末涂料研讨会中发表的题为“The Development of Non-blooming Polyester Resin and its Application to Low Temperature Cure PowderCoatings”的论文，聚酯的喷霜被归因于：存在由2分子的对苯二甲酸和2分子的新戊二醇的缩合形成的22元环状低聚物。22元环状低聚物的晶体熔融温度为约275-280℃，并且在低温(例如在120℃到160℃的固化温度范围内)下通常不挥发。
在例如WO 03/004574中描述了一种热固性粉末涂料组合物，其中该热固性粉末涂料组合物低温固化之后所得到的粉末涂层没有出现喷霜。WO 03/004574公开了一种包含聚酯和含环氧基的固化剂的热固性粉末涂料组合物，其中聚酯基于多元醇和多元酸，其中间苯二甲酸在多元酸中的含量为80-100摩尔％。
在例如US 5880223中描述了另一种热固性粉末涂料组合物，其中该热固性粉末涂料组合物低温固化之后所得到的粉末涂层的喷霜有限。US5880223公开了一种包含聚酯树脂和环氧交联剂的粉末涂料组合物。所述聚酯树脂基于2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇单体从而减小或消除固化涂层的喷霜，其中所述固化涂层被暴露于107℃的温度12小时。
在纯的环氧热固性粉末涂料组合物中使用的环氧交联剂因其保护性和优异的耐化学性和耐腐蚀性而闻名。不幸地，它们在UV光照射下变色并且室外耐久性不足。TGIC(异氰脲酸三缩水甘油酯)是受热固性粉末涂料组合物欢迎的环氧交联剂，特别是与聚酯组合，因为由TGIC/聚酯热固性粉末涂料组合物的固化得到的粉末涂层的总体性能良好，但是它们的柔韧性和耐腐蚀性比典型的环氧基热固性粉末涂料组合物的柔韧性和耐腐蚀性差。然而，TGIC是一种已知的诱变剂(CEPE-Safe Powder Guide 7thEdition，2005)，而双酚A环氧化物被怀疑是致癌物质。
因此，期望替换热固性粉末涂料组合物和粉末涂层中的环氧交联剂。
一组有吸引力的可供选择的交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物，其实例是由EMS Chemie商品化的PRIMID交联剂。使用具有β-羟烷基酰胺基团的化合物作交联剂的热固性粉末涂料组合物通常使由其制成的粉末涂层显示出良好的室外耐久性并且既不含诱变剂也不含致癌物，因此与环氧基热固性粉末涂料组合物相比是优选的。因此，期望用β-羟烷基酰胺交联剂来固化。
低温烘烤对于其中交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物的热固性粉末涂料组合物来说特别具有挑战性。具有β-羟烷基酰胺基团的化合物通常表现出相对较高的熔点，例如通常高于110-120℃。热固性粉末涂料组合物中组分(例如交联剂)的熔融温度越接近固化温度，在相对较短的固化时间(例如最多30分钟的固化时间)内得到具有例如足够的抗反向冲击性、可接受的平滑性或有限的喷霜至无喷霜的粉末涂层就越困难。在低达140-155℃的温度下、在实际期望/或应用的固化时间为例如至多30分钟时已经出现这些困难。
US6284845公开了一种粉末涂料组合物，其包含羧基封端的聚酯、环氧化合物和鎓催化剂或β-羟烷基酰胺。但是，由于粉末涂料组合物中存在线性聚酯，在低固化温度下的抗冲击性不足。
此外，在其中交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物的热固性粉末涂料组合物的情况下，本领域普通技术人员知道：与例如具有氧杂环丙烷环(氧杂环丙烷是具有仅仅三个环原子的环状醚)的单体型或聚合物型环氧化物的其他类型的交联剂相比，甚至更难实现低温固化与吸引人的粉末涂料性能(例如上文提到的那些)的组合。原因是可以通过适当的催化剂(例如鏻盐、叔胺、铵盐、苄基三甲基氯化铵、咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、苯并三唑、氯化胆碱)控制环氧化物的固化速度。到目前为止，没有发现能够控制包含羧酸或羧酸酐官能的聚酯和具有β-羟烷基酰胺基团的化合物的热固性粉末涂料组合物的固化速度的催化剂。
因此，本发明的目标是提供一种热固性粉末涂料组合物，其包含：具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的聚酯和具有β-羟烷基酰胺基团的化合物，所述热固性粉末涂料组合物适合低温烘烤(固化温度在80到最大225℃(包括225℃)的范围内，优选地固化时间最多为60分钟，例如在155℃下固化15分钟或在140℃下固化30分钟)，该组合物能提供具有下列三种涂料性能中的至少两种的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜、足够的抗反向冲击性和可接受的平滑性。
该目标通过一种包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物实现，
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到50％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在6到35％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
本发明的热固性粉末涂料组合物具有在低达145℃的温度下固化的能力，优选地在140℃下固化至多30分钟、优选至多15分钟以提供具有下列三种涂料性能中的至少两种的粉末涂层：足够的抗反向冲击性、可接受的平滑性和有限的喷霜至无喷霜。
本发明的热固性粉末涂料组合物的额外优点可以是：该热固性粉末涂料组合物具有改善的成本有效性和/或改善的储存稳定性(在1表示非常差的储存稳定性到10表示优异的储存稳定性的等级中，等于或高于6)，使用DIN 55 990-7在40℃下28天后测定所述储存稳定性。
此外，本发明的热固性粉末涂料组合物在140到225℃的温度范围内固化时间为30秒到60分钟的固化之后可以提供具有改善的(等于或高于100μm)脱气极限(根据本文中描述的测定)、光泽度(使用ASTMD523测定的20°或60°镜面光泽)、浊度(如本文中所描述的使用ASTMD523测定)、附着力(根据ISO 2409，“Gitterschnitt”测试来测定)、柔韧性[根据ISO 1519[弯曲测试(圆柱弯轴)]测定]、改善的耐发白性(如本文中描述的测定，其中ΔL*等于或低于1.4而ΔE*等于或低于1.4)、改善的耐发黄性(根据本文中描述的测定)、良好的脱气极限(根据ASTMD 714测定)和/或改善的室外耐久性(根据ASTM G53-88测定)的粉末涂层。并且，通过本发明的粉末涂料组合物的低温烘烤制备的粉末涂层可以具有较少的表面缺陷，例如针孔、坑、起泡等。
“粉末”在本文中表示其中单个颗粒的最大颗粒尺寸在23℃下为至多100μm(例如颗粒尺寸在23℃下为至多90μm)的固体颗粒的集合。
在本发明的上下文中，“热固性粉末涂料组合物”表示能形成粉末状材料的多组分的混合物，该混合物在室温下是固态或半固态，并且该混合物能形成不可逆的交联网络(所谓的固化形式)。在本发明的热固性粉末涂料组合物中，通过如下进行交联：通过具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的聚酯的官能团与交联剂(通常也被称为固化剂，是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物)的官能团之间的化学反应形成永久的共价键。如果本发明的热固性粉末涂料组合物中还存在其他树脂，它们的官能团(如果能与β-羟烷基酰胺基团反应)也可以与交联剂反应。这些交联反应的结果是：热固性粉末涂料组合物的固化形式(交联的热固性粉末涂料组合物)变成“固定”材料，即不能再流动或熔化的材料。
术语“粉末涂层”在本文中表示本发明的热固性粉末涂料组合物的部分或全部固化(交联)的形式。换句话说，粉末涂层得自热固性粉末涂料组合物的部分或全部固化。
在本发明的上下文中，具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的聚酯被称为“聚酯”。聚酯中能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团是位于每一个聚酯分子的聚酯大分子结构末端的末端基(＝端基)(包括侧链上的端基，该侧链形成大分子的主链和更长链(与侧链相比)的一部分)。如果是羧基官能的聚酯，聚酯中能与羟烷基酰胺基团反应的官能团便是羧酸或羧酸酐端基。
在本发明中固化(cure)可与术语“交联”或“固化(curing)”互换使用，同时粉末涂层是在本发明的热固性粉末涂料组合物固化时得到的物体。“固化”在本文中表示变成“固定”材料的过程。
在本发明中加热固化(heat cure)可与术语“热固化(thermal cure)”互换使用。优选地，仅使用热能(热固化)进行热固性粉末涂料组合物的固化。在本发明的上下文中，术语“热能”不包括UV或电子束引发的固化。
在本发明的上下文中，聚酯的官能度(f)表示每一个聚酯分子中能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的平均量。对于具有一定Mn(理论值)和酸值(AV)的聚酯来说，根据下面的公式计算官能度f：
f＝(Mn×AV)/56110
数均分子量(Mn)定义如下：
Mn＝(∑iNiMi)/(∑iNi)
其中Ni是分子量为Mi的分子的个数。
Mn(理论值)根据下面的公式通过56110乘以目标官能度(f)然后使其结果除以目标酸值(AV)(mg KOH/g聚酯)来计算的：
Mn＝(56110×f)/AV
在本发明的上下文中，羧酸官能的聚酯表示酸值高于羟值的聚酯。通常，羧酸官能的聚酯的酸值介于15和120mg KOH/g聚酯之间，而聚酯的羟值小于14mg KOH/g聚酯。聚酯的酸值(AV)和羟值(OHV)分别根据ISO 2114-2000和ISO 4629-1978通过滴定法测定。
在本发明的上下文中，“不显示喷霜的粉末涂层”或“无喷霜的粉末涂层”表示如果由热固性粉末涂料组合物在高于145℃的温度下、优选地在高于140℃的温度下固化制成的话不表现出喷霜的粉末涂层，使用本文中所描述的评估方法测试。“喷霜”表示在固化期间涂料的表面形成白色或灰白色粉末或硬皮的现象。通过肉眼定性地评估喷霜。用本发明的白色热固性粉末涂料组合物涂布AlMg3型平板，使粉末涂料在温度设定为100到200℃的梯度烘箱中固化30分钟后形成涂层，然后目视检查。喷霜可以看作涂层的表面混浊，记录喷霜出现的温度范围。评估喷霜的程度：a)无喷霜；b)有限的喷霜和c)大量喷霜。对于本发明的热固性粉末涂料组合物来说，在高于145℃的温度下固化、优选地在高于140℃的温度下固化、表现出无喷霜的相应的粉末涂层是优选的。
在文献中，术语“平滑性”也被称为流动性。由本发明相应的热固性粉末涂料组合物的完全固化得到的粉末涂层的平滑性通过如下方法确定：在约60μm的涂层厚度下与PCI粉末涂层平滑性板(ACT Test Panels Inc.，APR22163(A)Batch：50708816)的平滑性进行对比。平滑性等级从1到10，1代表最粗糙的涂层，而10代表最平滑的涂料。对于本发明的热固性粉末涂料组合物来说，期望其相应的粉末涂层表现出的平滑性等于或高于4。如本文中所提出的，粉末涂层的可接受的平滑性是至少为PCI 4的平滑性。
热固性粉末涂料组合物在某一温度和时间内固化得到的粉末涂层的抗反向冲击性(RIR)(inch/lbs，1inch/lbs＝0.055997m/kg)被定义为：由本发明的热固性粉末涂料组合物在0.8mm厚的ALQ-46板上制备的75μm厚的粉末涂层承受60inch/lbs冲击力的能力，测试时使用5/8”球(根据ASTMD 2794“通过”)。根据本文中描述的方法使用ASTM D 2794测定RIR。具有足够的抗反向冲击性的粉末涂层表示：当在155℃下固化仅15分钟、还优选地固化仅12分钟时，由本发明的热固性粉末涂料组合物制成的粉末涂层能承受抗反向冲击性测试(如本文中所描述的)。
在本发明的上下文中，选择固化时间和固化温度从而在使用本文中描述的用于测定RIR的方法时，粉末涂层能承受60inch/lbs的冲击。
对于本文中给出的任何参数的上边界和下边界来说，边界值都包含在每一个参数的每一个范围内。本文中描述的参数的最小值和最大值的所有组合都可以用于限定本发明的各种实施方式和优选例的参数范围。
适用于本发明的热固性粉末涂料组合物的聚酯可以例如基于醇官能的单体和羧酸官能的单体之间的缩合反应。聚酯可以根据常规过程通过酯化或酯交换来制备，可选地在常规酯化催化剂(例如二丁基氧化锡或钛酸四丁酯)的存在下。选择制备条件和COOH/OH比从而得到酸值和/或羟值在该值的目标范围内的最终产品。
聚酯具有至少一个玻璃化转变温度(Tg)并且同时可以具有熔融温度(Tm)，优选地聚酯没有Tm。Tg和Tm都是根据本文中描述的方法通过DSC测定。优选地，聚酯的Tg为至多120℃，更优选为至多100℃，甚至更优选为至多90℃，最优选为至多85℃，例如为至多80℃，例如为至多75℃，例如为至多70℃。优选地，聚酯的Tg为至少20℃，更优选为至少35℃，甚至更优选为至少40℃，最优选为至少45℃，例如至少50℃。
聚酯的官能度为至少2.1，更优选为至少2.2，甚至更优选为至少2.25，甚至更优选为至少2.35，最优选为至少2.5。优选地，聚酯的官能度为至多4.0，更优选为至多3.0，甚至更优选为至多2.8，甚至更优选为至多2.75，甚至更优选为至多2.65，例如为至多2.6。通过制备聚酯所用的支化单体的用量来控制官能度。聚酯的官能度将影响热固性粉末涂料组合物的固化温度和时间。在上面所示的优选范围内的值中选择聚酯的官能度可以提供平滑性得到改善(甚至进一步改善)和/或机械性能(例如抗反向冲击性和/或柔韧性)得到改善的粉末涂层。
聚酯的数均分子量(Mn)(理论值)可以在例如1000到10000g/mol的范围内。优选地，聚酯的Mn在1200到8000g/mol的范围内，最优选地聚酯的Mn在1400到7500g/mol的范围内，例如聚酯的Mn在1450到7000g/mol的范围内，例如聚酯的Mn在1500到6500g/mol的范围内，例如聚酯的Mn在1600到6400g/mol的范围内，例如聚酯的Mn在1700到6300g/mol的范围内，例如聚酯的Mn在1750到6200g/mol的范围内，例如聚酯的Mn在1900到6000g/mol的范围内。
在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定聚酯的粘度。
优选地，聚酯在160℃下的粘度为至多200Pa.s，更优选地聚酯的粘度为至多150Pa.s，甚至更优选地为至多125Pa.s，更优选地为至多60Pa.s，甚至更优选地为至多58Pa.s，最优选地为至多56Pa.s，例如为至多55Pa.s，例如为至多54Pa.s，例如为至多52Pa.s，例如为至多50Pa.s，例如为至多48Pa.s。优选地，聚酯在160℃下的粘度为至少2Pa.s，更优选地聚酯的粘度为至少4Pa.s，最优选地聚酯的粘度为至少5Pa.s。
适合用于聚酯中的羧酸官能的单体的例子包括例如间苯二甲酸、对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸、4，4’-二苯醚二甲酸、3，6-二氯邻苯二甲酸、四氯邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸、六氢化对苯二甲酸(环己烷二羧酸)、六氯代降冰片烯二酸、邻苯二甲酸、壬二酸(azeleicacid)、癸二酸、癸烷二羧酸、己二酸、琥珀酸、马来酸和富马酸。这些羧酸官能的单体可以原样使用或者如果可得的话，使用其酸酐、酰氯或低级烷基酯。
优选地，聚酯包含间苯二甲酸基团、对苯二甲酸基团和可选地还包含己二酸基团。优选地，基于聚酯的重量，间苯二甲酸(IPA)在聚酯中的含量为至多65％w/w，更优选为至多55％w/w，更优选为至多50％w/w，甚至更优选为至多45％w/w，最优选为至多40％w/w，例如至多35％w/w，例如至多30％w/w，例如至多29％w/w，例如至多28％w/w，例如至多27％w/w，例如至多26％w/w，例如至多25％w/w，例如至多20％w/w，例如至多15％w/w，例如至多13.7％w/w。优选地，基于聚酯的重量，IPA的含量为至少6％w/w，最优选地为至少7％w/w，例如至少7.1％w/w。
或者，聚酯中IPA的含量可以基于聚酯中的芳香酸单体来计算。那样的话，基于聚酯中的芳香酸单体，间苯二甲酸的量为最多40摩尔％，更优选地，基于聚酯中的芳香酸单体为至多38摩尔％，例如基于芳香酸单体，间苯二甲酸的量为至多24摩尔％，例如为至多23摩尔％，例如为至多22摩尔％，例如基于芳香酸单体为至多20摩尔％。芳香酸单体的例子包括对苯二甲酸和间苯二甲酸。
优选地，如果聚酯中IPA的量基于芳香酸单体的量来计算，那么基于芳香酸单体，间苯二甲酸的量为至少1摩尔％，更优选地，基于芳香酸单体，间苯二甲酸的量为至少3摩尔％，甚至更优选地，基于芳香酸单体间，苯二甲酸的量为至少5摩尔％，最优选地，基于芳香酸单体，间苯二甲酸的量为至少7摩尔％。
在一个优选的实施方式中，基于聚酯，间苯二甲酸在聚酯中的含量在7到35％w/w的范围内。这些热固性粉末涂料组合物可以提供具有下列三种涂料性能中的至少两种的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜、足够的抗反向冲击性、可接受的平滑性，其中有限的喷霜至无喷霜是两种涂料性能中的一种。
优选地，基于聚酯，对苯二甲酸(TPA)在聚酯中的含量为至多63.0％w/w，更优选地为至多62.3％w/w。优选地，基于聚酯，TPA在聚酯中的含量为至少30％w/w，更优选地为至少35％w/w，甚至更优选地为至少37％w/w，最优选地为至少50％w/w，例如基于聚酯更优选地为51.7％w/w。
优选地，用于制备聚酯的TPA与用于制备聚酯的IPA的摩尔比(TPA/IPA)为至少1.1，更优选地为至少1.2，甚至更优选地为至少1.23，最优选地为至少1.28，例如至少1.3，例如至少1.5，例如至少1.7，例如至少2.0，例如至少2.5，例如至少3.1，例如至少3.2，例如至少3.3，例如至少3.5。
优选地，聚酯中存在己二酸。聚酯中己二酸的存在是有利的，因为它可以影响聚酯的Tg并且可以增大由包含聚酯的热固性粉末涂料组合物制成的粉末涂层的平滑性。此外，可以改善粉末涂层的机械性能(例如柔韧性)。优选地，基于聚酯，己二酸在聚酯中的含量为至少1％w/w，更优选地为至少1.5％w/w，甚至更优选地为至少2％w/w，最优选地为至少2.5％w/w，例如至少3％w/w，例如至少5％w/w。优选地，基于聚酯，己二酸在聚酯中的含量为至多15％w/w，更优选地为至多10％w/w，甚至更优选地为至多8％w/w，最优选地为至多7％w/w，例如至多6％w/w。
在一个优选的实施方式中，基于聚酯，己二酸在聚酯中的含量在1到10％w/w的范围内。
还可以使用双官能的羟基羧酸单体以得到聚酯。双官能的羟基羧酸单体是具有羧酸和醇官能的基团的单体，其中每个单体中羧酸和醇官能的基团之和为2。双官能的羟基羧酸单体的例子包括但不限于：羟基新戊酸和羟基硬脂酸和/或内酯(例如ε-己内酯)。
聚酯的制备中还可以使用一元羧酸，例如苯甲酸、叔丁基苯甲酸、六氢化苯甲酸和/或饱和的脂肪族一元羧酸。
可用的、能与羧酸反应得到聚酯的醇包括脂族二醇。合适的例子包括乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇(新戊二醇)、2，5-己二醇、1，6-己二醇、2，2-双(4-羟基环己基)丙烷(氢化双酚-A)、1，4-二羟甲基环己烷、二乙二醇、二丙二醇、2，2-双[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]丙烷、新戊二醇的羟基新戊酸酯、2-乙基-2-叔丁基-1，3-丙二醇(＝丁基乙基丙二醇)、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇(＝乙基甲基丙二醇)、2-甲基-1，3-丙二醇(＝甲基丙二醇)。
本发明的热固性粉末涂料组合物包含聚酯和交联剂。聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体。基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在聚酯中的含量在1到50％w/w的范围内。优选地，基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在聚酯中的含量在1到11％w/w的范围内，例如，基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在聚酯中的含量在1到10％w/w的范围内，例如，基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在聚酯中的含量在5到8％w/w的范围内。
在一个优选的实施方式中，基于聚酯，间苯二甲酸在聚酯中的含量在7-35％w/w的范围内，基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在聚酯中的含量在1到11％w/w的范围内，聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定。这些热固性粉末涂料组合物提供了至少具有如下性质的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜和可接受的平滑性。
优选地，2-甲基-1，3-丙二醇被用作不同于新戊二醇的双官能醇，并优选地，基于聚酯，2-甲基-1，3-丙二醇的含量为至少8％w/w，并且基于聚酯为至多11％w/w。
优选地，当不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的双官能醇时，则优选地，基于聚酯所述双官能醇的含量为至少1％w/w，并且基于聚酯为至多10％w/w。
在一个优选的实施方式，本发明提供了一种如本文所描述的热固性粉末涂料组合物：
-其中基于聚酯，己二酸在聚酯中的含量在1到10％w/w的范围内；
-其中基于聚酯，间苯二甲酸在聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定；并且
-其中当不同于新戊二醇的双官能醇是2-甲基-1，3-丙二醇时，不同于新戊二醇的双官能醇的含量基于聚酯在8到11％w/w的范围内；或者
-其中当不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，不同于新戊二醇的双官能醇的含量基于聚酯在1到10％w/w的范围内。
这些热固性粉末涂料组合物可以提供组合了下列三种涂料性能的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜、足够的抗冲击性和可接受的平滑性。
在一个优选的实施方式，本发明提供了一种如本文所描述的热固性粉末涂料组合物：
-其中当不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇的含量在1到5％w/w的范围内；并且
-其中基于聚酯，间苯二甲酸在聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定。
这些热固性粉末涂料组合物表现出改善的存储稳定性，并且提供具有有限的喷霜至无喷霜、足够的抗冲击性和可接受的平滑性的粉末涂层。
在本发明的优选实施方式中，具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的聚酯是羧酸官能的聚酯。羧酸官能的聚酯可以通过如下方法制备：选择醇和羧酸或酸酐的比例，使羧酸或酸酐相对于醇过量，从而形成具有端羧酸基团和/或端羧酸酐基团的聚酯。优选地，羧酸官能的聚酯的酸值为至少15、更优选地为至少30、甚至更优选地为至少32、最优选地为至少34、例如至少35、例如至少40、例如至少45、例如至少48mg KOH/g聚酯。优选地，羧酸官能的聚酯的酸值为至多120、更优选地为至多80、甚至更优选地为至多65、最优选地为至多60、例如最优选地为至多58、例如至多56、例如至多55、例如至多54、例如至多53、例如至多52mgKOH/g聚酯。包含酸值较低的羧酸官能的聚酯的热固性粉末涂料组合物更经济，因为需要较少量的具有β-羟烷基酰胺基团的化合物(交联剂)。此外，包含酸值较低的羧酸官能的聚酯的热固性粉末涂料组合物的存储稳定性也更好。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种如本文所描述的热固性粉末涂料组合物，其中聚酯的酸值在30到60mg KOH/g聚酯的范围内，优选地酸值在34到56mg KOH/g聚酯的范围内，甚至更优选地酸值在45到55mg KOH/g聚酯的范围内，例如酸值在48到54mg KOH/g聚酯的范围内。
优选地，聚酯的羟值为至多14、更优选地为至多12、甚至更优选地为至多10、最优选地为至多8mg KOH/g聚酯，例如至多7、例如至多6、例如至多5mg KOH/g聚酯。优选地，聚酯的羟值为至少1mg KOH/g聚酯。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种如本文所描述的热固性粉末涂料组合物，其中聚酯是羧酸官能的。
优选地，基于聚酯，新戊二醇(NPG)在聚酯中的含量在25-40％w/w的范围内，例如在30.0-35.0％w/w的范围内。
优选地，基于聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在聚酯中的含量为至多45、更优选地为至多35、例如至多30、例如至多25、例如至多20、例如至多15、例如至多11、例如至多10或例如至多8％w/w。优选地，基于聚酯，不同于新戊二醇(NPG)的双官能醇在聚酯中的含量为至少1、例如至少5.1％w/w。
不同于新戊二醇的双官能醇的例子包括但不限于：乙二醇、1，6-己二醇、丁基乙基丙二醇、1，4-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇和1，3-丙二醇。在聚酯的制备中，优选地，不同于新戊二醇的双官能醇是乙二醇、新戊二醇羟基新戊酸酯、1，6-己二醇或其混合物。甚至更优选地，在聚酯的制备中不同于新戊二醇的双官能醇是1，6-己二醇。
优选地，新戊二醇羟基新戊酸酯(＝羟基新戊酸新戊二醇酯)被用作本发明的热固性粉末涂料组合物中的聚酯中的不同于新戊二醇的双官能醇，因为通过在聚酯中结合新戊二醇羟基新戊酸酯，增大了由其得到的固化粉末涂层的室外耐久性。
至少三官能的醇是具有至少三个醇基的单体。至少三官能的醇可用在聚酯的制备中。至少三官能的醇的例子包括丙三醇、己三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇和山梨糖醇。优选地，如果至少三官能的醇被用于聚酯制备中，那么使用三羟甲基丙烷。
至少三官能的羧酸是具有至少三个官能的羧酸基团的单体。羧酸酐基团应该被算作两个“羧酸”基团。羧酸基团之和应该为至少3；例如在本发明的上下文中具有一个酸酐基团和一个羧酸基团的单体为三官能的羧酸。同样，至少三官能的羧酸可用在聚酯的制备中。至少三官能的酸的例子包括但不限于：偏苯三酸、偏苯三酸酐和均苯四酸。优选地，如果至少三官能的羧酸或酸酐被用于聚酯制备中，那么使用偏苯三酸或偏苯三酸酐。
至少三官能的羟基羧酸是既有羧酸(酸酐)官能的基团又有醇官能的基团的单体，其中每个单体中羧酸(酸酐)和醇官能的基团之和为至少3。一个羧酸酐基团应该算作两个“羧酸”基团。例如，至少三官能的羟基羧酸是既有羧酸官能的又有醇官能的基团的单体。至少三官能的羟基羧酸的例子包括例如二羟甲基丙酸。
优选地，具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团的聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体，其中基于聚酯的重量，这些单体在聚酯中的总含量为至少90％w/w、优选地为至少93％w/w、更优选地为至少95％w/w、甚至更优选为至少97％w/w、具体地为至少98％w/w、更具体地为至少99％w/w并且最优选为100％w/w。
对于本领域普通技术人员来说很清楚的是，除了聚酯外，本发明的热固性粉末涂料组合物中也可以存在其他树脂。如果本发明的热固性粉末涂料组合物中存在聚酯的混合物，那么优选地每一种聚酯由至少下列单体单独制备：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体，其中优选地，基于聚酯的重量，这些单体在聚酯中的总含量为至少90％w/w，优选地为至少93％w/w，更优选地为至少95％w/w，甚至更优选地为至少97％w/w，具体地为至少98％w/w，更具体地为至少99％w/w，最优选地为100％w/w。
优选地，基于热固性粉末涂料组合物中存在的树脂的总量，聚酯的含量为至少90％w/w，优选地为至少93％w/w，更优选地为至少95％w/w，甚至更优选地为至少97％w/w，具体地为至少98％w/w，更具体地为至少99％w/w，最优选地为100％w/w。
有利的是在热固性粉末涂料组合物中仅使用聚酯，因为在热固性粉末涂料组合物中仅使用聚酯与使用树脂混合物相比，更省力且经济上更吸引人。
在一个具体的实施方式中，本发明提供了一种包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物，
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中不同于新戊二醇的双官能醇是1，6-己二醇，基于聚酯，1，6-己二醇在聚酯中的含量在1到5％w/w的范围内；
-其中基于聚酯，间苯二甲酸在聚酯中的含量在15到30％w/w的范围内；
-其中基于聚酯，己二酸在聚酯中的含量在3到6％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.4到至多2.8；
-其中所述聚酯是羧酸官能的，其酸值范围为45-60，例如为45-55mg KOH/g聚酯；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
这些热固性粉末涂料组合物表现出改善的存储稳定性，并且提供了具有下列三种涂料性能的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜、足够的抗反向冲击性和可接受的平滑性。
本发明的热固性粉末涂料组合物中的交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物，但也可以是所述化合物的混合物。可商购的β-羟烷基酰胺化合物的适当的例子为例如：N，N，N’，N’-四(2-羟乙基)-己二酰胺(PrimidXL-552)和N，N，N’，N’-四(2-羟丙基)-己二酰胺(PrimidQM 1260)。
聚酯的量和交联剂的量之比通常在85∶15到99∶1的范围内、优选地在90∶10到98∶2的范围内选择。通常，如果聚酯是本发明的热塑性粉末涂料组合物中唯一存在的树脂，聚酯的量和交联剂的量之比在92∶8到97∶3的范围内、例如在93∶7到95∶5的范围内选择。
根据本发明一个优选的实施方式，相对于聚酯，热固性粉末涂料组合物所含的具有环氧乙烷环的单体型或聚合物型化合物(在本发明的上下文中称为环氧化合物)的量为至多1％w/w。优选地，本发明的热固性粉末涂料组合物不包含环氧化合物。
优选地，未固化的热固性粉末涂料组合物的玻璃化转变温度(Tg)为至少20℃，更优选地为至少25℃，甚至更优选地为至少35℃，最优选地为至少45℃。优选地，未固化的热固性粉末涂料组合物的玻璃化转变温度(Tg)为至多100℃，更优选地为至多90℃，甚至更优选地为至多80℃，最优选地为至多70℃。如果热固性粉末涂料组合物有Tg也有Tm，那么优选地，Tm为至少30℃，更优选地为至少40℃，甚至更优选地为至少45℃，最优选地为至少50℃。优选地，未固化的热固性粉末涂料组合物的Tm为至多160℃，更优选地为至多140℃，甚至更优选地为至多120℃，最优选地为至多100℃。未固化的热固性粉末涂料组合物的玻璃化转变温度(Tg)和/或Tm是通过温度调制的DSC(MDSC)测定的。使用具有RCS22-90冷却单元的TA Instruments Q 2000 MDSC来进行Tg和/或Tm的测试。测试在氮气氛中进行，用铟、锌和水来校正MDSC仪。用于操作MDSC和分析热图谱的软件是来自TA Instruments的Q系列改进版本。以5℃/min的加热速度使密封在铝制DSC锅中的约10mg的样品从0℃加热至200℃，温度调制的幅度为40s的时间内±0.5℃。通过使用分析软件确定可逆热流中出现的Tg信号。
根据本发明的热固性粉末涂料组合物还可以包含颜料、填料和/或常用的添加剂(加工助剂)，例如抗氧化剂、脱气剂、平滑剂、外观增强剂或(光)稳定剂。颜料可以是无机或有机的。适当的无机颜料包括例如：二氧化钛、硫化锌、氧化铁和/或氧化铬。适当的有机颜料包括例如偶氮化合物。适当的填料包括例如金属氧化物、硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐。适当的稳定剂包括例如初级和/或次级抗氧化剂，UV稳定剂，诸如醌、(空间受阻)酚化合物、亚膦酸盐、亚磷酸盐、硫醚和HALS化合物(受阻胺光稳定剂)。适当的脱气剂的例子包括环己烷二甲醇二苯甲酸酯、苯偶姻以及苯偶姻衍生物(例如WO02/50194中描述的那些)。也可以添加其它添加剂，例如用于改善摩擦带电的添加剂。
在本发明一个优选的实施方式中，热固性粉末涂料组合物包含通式为Xn-Ym的加工助剂，其中n是1-3的整数，优选为1；而m是1-4的整数，优选为1-3，该加工助剂的Tg在30到90℃的范围内，其中Y是聚酯、聚丙烯酸酯或聚酯氨基甲酸酯，其中Y通过酯键间连接在X上，其中X选自由下列组成的组：磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、吡啶乙醇、1，4，5，6，7，7-六氯双环[2.2.1]-庚-5-烯-2，3-二羧酸(HET酸)、马来酸及其组合，其中基于聚酯的重量所述加工助剂的含量为至少0.5％w/w。如果Y是聚酯(这也是优选的)，该聚酯可以由至少一种选自由新戊二醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷和丙三醇组成的组中的醇单体和至少一种选自由对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、己二酸、琥珀酸、偏苯三酸以及与羧酸单体相应的酸酐组成的组中的羧酸单体制成。优选地，加工助剂的Mn在750到5000g/mol的范围内选择。
通式为Xn-Ym的加工助剂可以通过如下制备：根据本领域已知的方法制备Y，其是聚酯、聚丙烯酸酯或聚氨酯-聚酯；然后使Y的羟基官能团与选自磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、HET酸、马来酸及其组合的组中的酸缩合；或者使Y的羧基官能团与例如吡啶乙醇的醇缩合。
优选地，基于聚酯，通式为Xn-Ym的加工助剂的含量为至多12％w/w，更优选地，基于聚酯其含量为至多8％w/w，甚至更优选地，基于聚酯其含量为至多7％w/w。优选地，基于聚酯，通式为Xn-Ym的加工助剂的含量为至少0％w/w，更优选地，基于聚酯其含量为至少2％w/w，甚至更优选地，基于聚酯其含量为至少3％w/w，最优选地，基于聚酯其含量为至少4％w/w。
通式为Xn-Ym的加工助剂可以在聚酯的合成期间被添加到聚酯中。并且，通式为Xn-Ym的加工助剂也可以就在聚酯离开反应器(聚酯在其中合成)之前被添加到聚酯中。换句话说，通式为Xn-Ym的加工助剂可以在聚酯为液态(例如高于其玻璃化转变温度)时被添加到聚酯中。然后聚酯和通式为Xn-Ym的加工助剂的混合物作为一个组分被添加到热固性粉末涂料组合物中。或者，通式为Xn-Ym的加工助剂可以作为单独的组分被添加到热固性粉末涂料组合物中。优选地，通式为Xn-Ym的加工助剂就在聚酯离开反应器(聚酯在其中被合成)之前被添加到聚酯中。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种如本文所描述的热固性粉末涂料组合物，其中所述热固性粉末涂料组合物还包含通式为Xn-Ym的加工助剂，其中n是1-3的整数而m是1-4的整数，该加工助剂的Tg在30-90℃的范围内，其中Y是聚酯、聚丙烯酸酯或聚酯氨基甲酸酯，其中Y通过酯键连接在X上，其中X选自由下列组成的组：磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、吡啶乙醇、1，4，5，6，7，7-六氯双环[2.2.1]-庚-5-烯-2，3-二羧酸(HET酸)、马来酸及其组合，其中加工助剂以基于聚酯为至少0.5％w/w的量存在。
优选地，仅使用热能进行热固性粉末涂料组合物的固化。为了清楚，术语“热能”不包括UV或电子束引发的固化。
在另一个优选的实施方式，本发明涉及一种通过本文所述的热固性粉末涂料组合物的固化(优选热固化)可得到的粉末涂层。
另一方面，本发明涉及一种基材，其用本发明的热固性粉末涂料组合物或用本发明的粉末涂层全部或部分涂布。
基材可以是热敏性的和/或非热敏性的。
在本发明的一种实施方式中，基材是非热敏性基材，例如玻璃、陶瓷、纤维水泥板或金属(例如铝、铜或钢)。
在本发明的另一种实施方式中，基材可以是热敏性基材。热敏性基材包括塑料基材和木质基材，例如实木，诸如：硬木、软木、胶合板；单板、颗粒板、低密度纤维板、中密度纤维板和高密度纤维板、OSB(定向结构板)、木质层压板、粗纸板和木材为其重要组成部分的其他基材，例如金属薄片包覆的木制基材、复合木板、塑料修饰的木材、塑料基材或木塑复合材料(WPC)；具有纤维素纤维的基材，例如硬纸板、纸质基材；织物和皮革材料。
其他热敏性基材包括金属基材与热敏性部件(例如塑料软管、重金属部件、条)组合的物体，例如具有散热条的铝合金框架等。
塑料基材的实例包括不饱和聚酯基复合材料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、三聚氰胺-甲醛树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性聚烯烃(TPO)、聚氨酯(PU)、聚环氧丙烷(PPO)、聚环氧乙烷(PEO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和尼龙(例如聚酰胺6，6)以及它们的组合，例如聚碳酸酯-ABS。
特别适合用本发明的粉末涂层涂布的其他基材是为了有效生产而期望低温固化的那些，例如重金属部件。
另一方面，本发明还涉及用于制备本发明的热固性粉末涂料组合物的方法。Misev在“Powder Coatings，Chemistry and Technology”(pp.224-300；1991，John Wiley)中描述了热固性粉末涂料组合物的制备，该文献通过引用结合于此。
制备热固性粉末涂料组合物的常用方法是：将各个称好的组分在预混器中混合，加热所得到的预混物(例如在捏合机中，优选在挤出机中，从而得到挤出物)，冷却所得挤出物直到其凝固，然后将其粉碎为小颗粒或屑片，再进一步研磨减小颗粒尺寸，随后通过适当的分类，从而得到颗粒尺寸适宜的热固性粉末涂料组合物。因此，本发明还涉及用于制备本发明的热固性粉末涂料组合物的方法，其包括下列步骤：
a.混合热固性粉末涂料组合物的各组分以得到预混物；
b.加热所得到的预混物，优选在挤出机中，从而得到挤出物；
c.冷却所得挤出物，从而得到凝固的挤出物；并且
d.将得到的凝固挤出物打碎成更小的颗粒，从而得到热固性粉末涂料组合物；优选地，
e.通过筛子对使所制备的粉末颗粒进行分类，收集颗粒尺寸小于90μm的筛分级分。
优选地，预混合是在80-130℃的温度范围内、更优选在100-130℃的温度范围内、甚至更优选在110-120℃的温度范围内、甚至最优选在115-125℃的温度范围内加热。如果预混合是在挤出机中加热，优选使用温度控制从而避免可能导致热固性粉末涂料组合物在挤出机中固化的过高温度。
本发明的热固性粉末涂料组合物还可以通过如下方法使用：通过上述方法单独制备的两种单独的本发明的热固性粉末涂料组合物可以充当用于制备热固性粉末涂料组合物的前驱体，由两种或更多种单独的热固性粉末涂料组合物的干混得到该热固性粉末涂料组合物。以这种方式得到的热固性粉末涂料组合物将根据本发明相关的实施方式涂覆在基材上并且可以根据本发明公开的内容固化。
另一方面，本发明涉及一种用本文中所描述的热固性粉末涂料组合物或者用本文中所描述的粉末涂层全部或部分涂布的基材。
另一方面，本发明涉及一种涂布基材的方法，其包括下列步骤：
·将根据权利要求1-11中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物涂覆在基材上，从而使得基材部分或全部被热固性粉末涂料组合物涂布；
·将所得到的被部分或全部涂布的基材加热一段时间，优选为1分钟到40分钟，至某一温度，优选为140℃到180℃，使所得到的涂层至少部分固化。
本发明的热固性粉末涂料组合物可以用本领域普通技术人员已知的技术来涂覆，例如使用静电喷涂或静电流化床。
被涂布的基材的加热可以使用常规方法进行，例如用对流烘箱和/或红外灯。
如果使用对流烘箱来加热涂层，优选地，涂层至少部分固化的时间低于60分钟并且通常高于1分钟。更优选地，如果使用对流烘箱来加热涂层，固化时间低于40分钟。
热固性粉末涂料组合物特别适于在低于225℃的温度下固化。因此，热固性粉末涂料组合物的固化温度低于225℃并且通常高于140℃。优选地，固化温度低于190℃，更优选低于170℃，最优选低于160℃。优选地，固化温度为至少140℃，更优选为至少145℃，甚至更优选为至少150℃。
在本发明的另一个实施方式中，本发明涉及一种涂布基材的方法，其包括下列步骤：
1)将本发明的热固性粉末涂料组合物涂覆在基材上，从而使得基材部分或全部被涂层涂布；
2)将所得到的被部分或全部涂布的基材加热30秒到60分钟、优选1分钟到40分钟、更优选5分钟到30分钟，至140℃-225℃、优选140℃-180℃的温度，从而使所得到的涂层至少部分固化。
另一方面，本发明涉及一种用本发明的热固性粉末涂料组合物或用本发明的粉末涂层全部或部分涂布的基材，优选地，热固性粉末涂料组合物在低于225℃且通常高于140℃的温度下固化。优选地，固化温度低于190℃，更优选低于170℃，最优选低于160℃。优选地，固化温度为至少140℃，更优选为至少145℃，甚至更优选为至少150℃。
另一方面，本发明还涉及热固性粉末涂料组合物在制备既适用于室外粉末涂料应用(例如建筑立面和结构、工业设备和农业设备)、又适用于室内粉末涂料应用(例如家具、工具、白色家电等)的粉末涂料中的用途。
在另一个实施方式中，本发明涉及如权利要求13所述的被部分或全部涂布的基材在下列各种应用中的用途，其中被全部或部分涂布的基材在140-180℃的温度下固化1分钟到40分钟，所述应用包括机动车应用(汽车零件、复合结构、陶瓷结构等)、船舶应用(舰、船)、航空应用(飞机、直升飞机、复合结构、陶瓷结构等)、医学应用(人工关节，网，纺织的或无纺的片材、带子、丝带、带、缆，管状产品例如韧带替代物，复合结构，陶瓷结构等)、防护应用(防弹装备、防弹衣、防弹背心、防弹头盔、防弹车、复合结构、陶瓷结构等)、运动/娱乐应用(击剑、滑冰、滑板、滑雪板、运动降落伞中的吊索、滑翔伞、风筝、风筝运动用的风筝线、登山装备、复合结构、陶瓷结构等)、建筑应用(窗、门、(假)墙、缆等)、瓶灌应用、家庭应用(家用电器、白色家电、家具等)、机械应用(罐和瓶处理机器部件、纺织机的运动部件、轴承、齿轮、复合结构、陶瓷结构等)。
热固性粉末涂料组合物不仅适合低温烘烤，也适合快速固化。已知可以在较低温度下固化的热固性粉末涂料组合物也可以在相对较高的温度下固化，但固化时间明显缩短，从而允许最终使用者(粉末涂料涂布机)根据需要选择最佳的固化条件，因而使过程效率和粉末涂层生产线的产量最大化。
现在将通过下列实施例详细说明本发明，但并不限于此。
实施例
在实施例部分，缩写“Comp”表示聚酯的对比例(例如CompPR1)或热固性粉末涂料组合物的对比例(例如CompPCC1)或粉末涂层的对比例(例如CompPC1)。
储存稳定性是热固性粉末涂料组合物的性能。
聚酯性能的分析方法和测量技术
聚酯的玻璃化转变温度(Tg)的测量是通过差示扫描量热法(DSC)在Mettler Toledo，TA DSC821上进行的，在氮气氛中，用铟、锌和水来校准。信号(DSC热图谱，热流vs.温度)的处理是通过Mettler Toledo A.G.提供的版本为9.10的STARe软件进行。以40℃/min的加热速度使约10mg样品从室温加热至150℃。一旦样品达到150℃，立刻使温度保持恒定15分钟。然后，以40℃/min的冷却速度使样品冷却至0℃。样品达到0℃之后，使样品在该温度下保持30秒，随后以5℃/min的加热速度使样品加热至200℃。在玻璃化转变温度下，聚酯分子的活动性改变，导致不同的热容，这将导致DSC热图中基线变化/偏移。这个所谓阶梯转变导致两个基线之间的曲线。在某些情况下并且取决于聚酯，该变化/偏移不是很明显，但会在一个温度范围内扩展，该温度范围通常取决于DSC测试中所用的加热速度。该曲线或阶梯被用于计算聚酯的Tg，通过绘制针对阶梯的切线，该切线分别与外推起始温度和外推终点温度处的切线相交。根据本发明被定义为聚酯的Tg的中点是通过取拐点切线的交点之间的半阶梯高度处的温度来确定的。调整高于和低于Tg的切线从而实现与基线的最佳拟合。该方法的精度为+/-0.5℃。如果聚合物还存在熔融温度(Tm)，其可以被记作吸热峰，而Tm便是与吸热峰的最小热流相对应的温度。
在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定聚酯的粘度。
聚酯的酸值(AV)(mg KOH/g聚酯)和羟值(OHV)(mg KOH/g聚酯)分别根据ISO 2114-2000和ISO 4629-1978通过滴定法测定。
Tg、粘度、AV和OHV是对于未加入任何添加剂的聚酯测定的。
对于具有某一分子量Mn(理论值)和测量酸值(AV)的聚酯来说，根据下面的公式计算官能度f：
f＝(Mn×AV)/56110
Mn(理论值)根据下面的公式计算：使目标官能度(f)乘以56110然后使其结果除以测量酸值(AV)(mg KOH/g聚酯)，
Mn＝(56110×f)/AV
Mn和f的理论值指的是未加入任何添加剂的聚酯。
热固性粉末涂料组合物性能的测试和评估
根据ISO 8130/part 8，在40℃下总计28天后测定本发明的热固性粉末涂料组合物的储存稳定性。在评估储存稳定性之前，使热固性粉末涂料组合物冷却至室温至少2小时。从外观上评估结块的程度并根据下列等级在1-10的范围内分级[1：非常差的稳定性(大量结块，热固性粉末涂料组合物固结成一个固体块)，10：优异的稳定性(没有结块，自由流动的粉末，粉末流动性与刚制备出的热固性粉末涂料组合物的流动性相同)]。
粉末涂层性能的测量和评估
根据测试的种类，使用两种类型的板来评估粉末涂层的性能。当固化在温度梯度烘箱(BYK-Gardner Gmbh Gradient Oven，在烘箱和板的整个长度内烘箱和板的线性温度梯度范围为100℃到200℃)中进行时，使用厚度为1mm、未处理过的铝(AlMg3)板。当固化在空气循环烘箱(Heraeus Instruments UT6120)中进行时，使用厚度为0.8mm的铬酸铝Q-板(型号：ALQ-46)。粉末涂层性能的评估在如下的粉末涂层上进行：该粉末涂层按本文中所述的时间和温度在大气压(1bar)下固化。
通过来自DeFelsko Corporation的PosiTector 6000涂层厚度计来测定涂层厚度。在厚度为75微米的膜上测试粉末涂层的RIR。粉末涂层所有其他的性能都是在厚度为60微米的膜上测定的。
根据ASTM D 2794，在进行固化1天后，使用5/8”球在ALQ板上的厚度为75μm的膜上测定抗反向冲击性(RIR)。在155℃/15分钟下的60inch/lbs RIR栏中的“通过”表示：当相应的热固性粉末涂料组合物在155℃固化15分钟后，该涂层能承受所述冲击。“失败”表示：当相应的热固性粉末涂料组合物在155℃固化15分钟后，该涂层不能承受所述冲击。
热固性粉末涂料组合物的完全固化(或者完全固化的热固性粉末涂料组合物)在本文中定义为：能使得涂层厚度为75μm的粉末涂层在经受如上所述的根据ASTM D 2794进行的抗反向冲击性的测试之后没有显示出裂缝或分离的固化温度和时间条件。
相应的热固性粉末涂料组合物在ALQ-46板上完全固化得到的粉末涂层的光泽度和浊度是根据ASTM D523用BYK-Gardner Gmbh浊度-光泽度仪测定的。光泽度是在20°和60°的角度下以光泽度单位和所测定的浊度一起报告的。
通过肉眼定性评估喷霜。用本发明的白色热固性粉末涂料组合物涂布AlMg3型板，然后从目视检查粉末涂料在温度设定为100到200℃的梯度烘箱中固化30分钟后形成的涂层。喷霜可以看作是涂层上的表面混浊，记录喷霜出现的温度范围。评估喷霜的程度：a)无喷霜；b)有限的喷霜和c)大量喷霜。对于本发明的热固性粉末涂料组合物来说，在高于145℃的温度下固化、优选地在高于140℃的温度下固化、表现出有限的喷霜至无喷霜的相应的粉末涂层是优选的。
由相应的热固性粉末涂料组合物在ALQ-46板上的完全固化中得到的粉末涂层的平滑性通过如下确定：在约60μm的涂层厚度下与PCI粉末涂层平滑性板(ACT Test Panels Inc.，APR22163(A)Batch：50708816)的涂层平滑性进行对比来确定。平滑性等级从1到10，1代表最粗糙的涂层，而10代表最平滑的涂层。对本发明的热固性粉末涂料组合物来说，期望其相应的粉末涂层表现出的平滑性等于或高于4。
为了模拟粉末涂层的室外耐久性，根据ASTM G53-88(313nm的UV-B灯)在Q-板上完全固化的热固性粉末涂料组合物上进行QUV-B测试：一次循环是在50℃下4小时UV-B，随后在40℃用去矿物质水进行4小时冷凝。在测试开始之前，测定涂层的在60℃下的光泽度，使光泽度降至50％所花费的时间以小时计报告(参见表2B，QUV-B)。小时量越高，室外耐久性越好。对本发明的热固性粉末涂料组合物来说，最优选其相应的粉末涂层表现出大于300h(QUV-B)。
过度烘烤测试和NOx测试用于测量粉末涂层的变色(黄化)并且提供粉末涂层热稳定性的指示。变色(黄化)程度越高，粉末涂层的热稳定性越低。两种测试都是用于评估实施例69-102的粉末涂层的耐黄变性。
过度烘烤测试：将白色已固化板(ALQ-46，15min/155℃电烘箱)平行于长度方向切成两半。每一半都有厚度约为60微米的相同粉末涂层。一半被用作随后进行热处理的样品的参照(没有热处理)，同时将另一半引入特定温度下的空气循环烘箱中放置特定的时间(测试循环)。每一种粉末涂层都进行两个不同的测试循环：a)在220℃下1小时和b)在240℃下10分钟。在完成测试循环之后，根据ISO 7724在色度计(SheenSpectromatch Gloss Sphere)的帮助下通过记录CIE-lab L*、a*和b*值来测定作为参照的那一半和经过热处理的那一半的颜色(黄化)。所用的色度计自动地计算参照和热处理样品之间的差异。根据下列记录各值之间的差异：
ΔL*＝L* 热处理的样品-L* 参照样品
Δa*＝a* 热处理的样品-a* 参照样品
Δb*＝b* 热处理的样品-b* 参照样品
NOx测试：将白色的经涂布板(ALQ-46，2min/160℃使组合物熔化的电烘箱)平行于长度方向切成两半。每一半都有厚度约为60微米的相同粉末涂层。一半被用作参照(在电烘箱的循环大气氛下热处理)，同时使另一半在其中有NO2气体流经(NO2的流速约为3.68L/小时)的电烘箱中热处理。在加热期间，NO2形成氧化氮(NOx)的混合物。实施例69-102的每一种粉末涂层都在一个测试循环中测试：在185℃下20分钟。对参考样品和用NOx热处理的样品施加相同的测试循环。在完成测试循环之后，根据ISO 7724在色度计(Sheen Spectromatch Gloss Sphere)的帮助下通过记录CIE-lab L*、a*和b*值来测定参照样品和用NOx热处理的样品的颜色(黄化)。色度计用于自动地计算参照和热处理样品之间的差异。根据下列公式进行计算：
ΔL*＝L* NOx处理的样品-L* 参照样品
Δa*＝a* NOx处理的样品-a* 参照样品
Δb*＝b* NOx处理的样品-b* 参照样品
Δb*和ΔE*越低，粉末涂层耐黄变性越好。
本发明的粉末涂层的耐湿性是通过GSB AL 631标准(2006年1月的版本，最初版本)的p.26，§2.3.8.4和p.29，附件2标题为“InternationalQuality Guidelines for the coating of Aluminium Building Components”中描述的漂白测试(blanching test)来评估的，上述测试方法通过引用结合于此，并存在本文下面所提到的的变化且其由GSB International(http://www.gsb-international.de)发布。为了本发明的粉末涂层的漂白测试，用固化(在160℃下15分钟)的染成棕色的热固性粉末涂料组合物涂布AL-36铝板。此外，通过采取GSB AL 631标准的p.26，§2.3.8.4和p.29，附件2中描述的下列方面来实施漂白测试：
a)所使用的“Schleicher und Schull”圆形过滤器是No 1575(55mm)；
b)通过施加2mL±0.1mL去矿物质水进行饱和；
c)烘箱温度为60℃±1℃，并且记录在本文中；
d)将样品从烘箱中取出时除去表面皿和过滤器；
e)在上述的步骤d)之后，使样品在室温(23℃)下调节1小时；
f)只测定CIE-lab L*、a*和b*值；
g)仅报告ΔL*和ΔE*值。
ΔL*和ΔE*是基于下列公式[术语“暴露的样品”和“未暴露的样品”指的是相同的粉末涂层，其中部分经过漂白测试而其他部分没经过测试(参考样品)]计算的
ΔL*＝L* 暴露的样品-L* 未暴露的样品
Δa*＝a* 暴露的样品-a* 未暴露的样品
Δb*＝b* 暴露的样品-b* 未暴露的样品
ΔL*和ΔE*越低，粉末涂层的耐湿性越好。
根据ASTM D 714测定本发明的热固性粉末涂料组合物的脱气极限(degassing limit)。热固性粉末涂料组合物的脱气极限是在由其制成的粉末涂层上测试的并且表述为涂层厚度(μm)。更具体地在本发明的上下文中，根据下列实验过程进行测试：将热固性粉末涂料组合物静电喷涂在ALQ-46板上，通过在155℃下固化15分钟的方式得到通常在40到160μm的范围内的厚度梯度。目视地检查所得到的粉末涂层的涂层缺陷。除气极限报告为起泡、针孔或其他涂层缺陷开始肉眼可见时的涂层厚度(μm)。与较低的值相比，优选较高的脱气极限值。
实施例1-34
聚酯CompPR1、CompPR2、CompPR3和PR4-PR34(实施例1-34)的合
成：所用的单体和通用过程
表1、2和3描述了制备聚酯CompPR1、CompPR2、CompPR3和PR4-PR34所用的单体和其他组分。
将锡基催化剂和如表1、2和3所示的所有的二醇加入装有温度计、搅拌器和蒸馏装置的反应器中。反应器被加热至150℃直到混合物熔化。然后加入对苯二甲酸并且在氮气流下使温度逐渐升至260℃，同时蒸馏反应产生的水直到聚酯前驱体的酸值低于20mg KOH/g聚酯。使反应混合物冷却至220℃并且随后加入第二阶段用的己二酸和间苯二甲酸。使温度升至240-250℃同时蒸馏水。在最后一阶段施加低压直到聚酯达到期望的酸值。停止真空并将聚酯冷却至195℃。将酚类抗氧化剂(占聚酯和添加剂的总重量的0.3％w/w)和含胺的摩擦带电剂(占聚酯和添加剂的总重量的0.1％w/w)加入聚酯中。如果聚酯包含加工助剂(参见表1、2和3)，该加工助剂可以在聚酯达到195℃时加入。随后使聚酯在195℃下搅拌至少20分钟，然后将其释放到在室温下保存的铝箔上。
实施例1-34的聚酯都是羧酸官能的聚酯，它们的羟值(OHV)都低于5mg KOH/g聚酯。
实施例35-68
基于聚酯CompPR1、CompPR2、CompPR3和PR4-PR34(实施例1-34)
的热固性粉末涂料组合物CompPCC1、CompPCC2、CompPCC3和PCC4-
PCC34(实施例35-68)的制备：所用的化学品和通用过程
表4、5和6描述了在下列实施例中制备热固性粉末涂料组合物CompPCC1、CompPCC2、CompPCC3、PCC4-PCC34所用的化学品。PrimidXL-552(Tm＝120-124℃，羟值为620-700mg KOH/g PrimidXL-552)是来自EMS Chemie的交联剂，Kronos2160是来自Kronos TitanGmbh的二氧化钛，ResiflowPV 5是来自Worlée-Chemie Gmbh的流动控制剂。
热固性粉末涂料组合物通过下列步骤制备：使表4、5和6所列的各组分在混合器中混合，随后在PRISM TSE16 PC双螺杆挤出机中以200rpm的螺杆速度在120℃下挤出。挤出物被冷却至室温并压碎为薄片。薄片在装有0.5mm环形筛的Retsch ZM100以18000rpm的转速研磨并筛分。收集颗粒尺寸低于90μm的筛分级分。
实施例69-102
基于热固性粉末涂料组合物CompPCC1、CompPCC2、CompPCC3、
PCC4-PCC34(实施例35-68)的粉末涂层CompPC1、CompPC2、
CompPC3、PC4-PC34(实施例69-102)的制备：通用过程
所制备的热固性粉末涂料组合物CompPCC1、CompPCC2、CompPCC3、PCC4-PCC34在实施例69-102(表7、8、9)中被静电喷涂(电晕，60kV)在要求的测试板上并且在适用于测试方法或如表7、8和9所示的温度下固化。它们提供白色的粉末涂层。
从表7、8和9的实施例中可以看出：
a)具有下列性能中的至少两种的粉末涂层可以由包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物制成：固化温度高于145℃时有限的喷霜至无喷霜，至少为PCI 4的平滑性和在155℃/15min固化能抵抗60inch/lbs的抗反向冲击性；
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到50％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在6到35％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
通过实施例69、70和71与实施例72-102的对比可以看出这些。
b)具有固化温度高于145℃时有限的喷霜至无喷霜和下列两种性能中的至少一种的粉末涂层可以由包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物制成：至少为PCI 4的平滑性和在155℃/15min固化能抵抗60inch/lbs的抗反向冲击性；
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到50％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到35％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
通过表7、8和9中的实施例69、70、71和72与实施例73-102的对比可以看出这些。
c)具有固化温度高于145℃时有限的喷霜至无喷霜和至少PCI 4的平滑性的粉末涂层可以由包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物制成：
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、可选的己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到11％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到35％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
通过实施例69-78与实施例79-102的对比可以看出这些。
d)具有固化温度高于145℃时有限的喷霜至无喷霜、至少为PCI 4的平滑性和在155℃/15min固化能抵抗60inch/lbs的抗反向冲击性的粉末涂层可以由包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物制成：
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物；
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，己二酸在所述聚酯中的含量在1到10％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定；
-其中当不同于新戊二醇的双官能醇是2-甲基-1，3-丙二醇时，基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在8到11％w/w的范围内；或者
-其中当不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到10％w/w的范围内；
通过实施例69-82与实施例83-102的对比可以看出这些。
e)具有固化温度高于145℃时有限的喷霜至无喷霜、至少为PCI 4的平滑性和在155℃/15min固化能抵抗60inch/lbs的抗反向冲击性的粉末涂层可以由包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物制成：
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到5％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP 2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在21rpm(剪切速率为70s-1)的转速下测定；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
通过实施例69-95与实施例96-102的对比可以看出这些。这种热固性粉末涂料组合物的附加优点是其储存稳定性为：在40℃下28天后至少为6。
f)具有较好的耐黄变性、耐湿性和脱气极限的粉末涂层可以用本发明的热固性粉末涂料组合物制备。
实施例69与实施例86和96对比之后可以看出这些。
g)对比分别基于PR15、PR16、PR28和PR29的实例PC15(实施例83)与PC16(实施例84)以及PC28(实施例96)与PC29(实施例97)的平滑性结果之后，很明显的是：热固性粉末涂料组合物中加工助剂Xn-Ym的存在增大了粉末涂层的平滑性。
i)对比PC15和PC17(实施例83、85)的QUV-B结果之后，很明显的是：聚酯中新戊二醇羟基新戊酸酯(PCC15中存在而PCC7中不存在)作为单体(2nd二元醇)的引入改善了室外耐久性(通过QUV-B评估)。因此，当所得到的粉末涂层用于室外应用时，优选本发明的热固性粉末涂料组合物的聚酯中存在新戊二醇羟基新戊酸酯。
实施例103-110
基于热固性粉末涂料组合物PCC18的粉末涂层PC35-PC38(实施例103-
106)的制备和基于热固性粉末涂料组合物PCC28的粉末涂层PC39-PC42
(实施例107-110)的制备：通用过程
将实施例52和62中制备的热固性粉末涂料组合物PCC18和PCC28静电喷涂(电晕，60kV)在要求的测试板上并且在如表10和11所示的不同温度和时间下固化。
为了评估本发明的热固性粉末涂料组合物对低温固化和/或在升高的温度下快速固化(固化时间短)的适用性，选择无喷霜的热固性粉末涂料组合物PCC18(实施例52)在空气循环的烘箱中在四种不同的固化条件(参见表10)下固化，从而分别得到PC35-PC38(实施例103-106)。ALQ-46板被用于实施例103-106。从表10的结果中，明显看出：当在低温下固化(140℃/30min)时(实施例103)或在升高的温度下固化明显更短的时间(200℃/3min)时(实施例106)，本发明的热固性粉末涂料组合物可以提供无喷霜的、平滑的涂层(平滑度等于/高于4)，优选地还具有通过根据ASTM D 2794进行的抗反向冲击性测试的能力，上述任何一种性能(平滑性、RIR和喷霜)都没有受到不利影响。
表10：基于PCC18(实施例52)的PC35-38(实施例103-106)的性能
从表10中，明显的是：本发明的热固性粉末涂料组合物也特别适合在不同的固化条件下固化，例如范围为在140℃下固化30分钟至在200℃下固化3分钟，同时能提供无喷霜、平滑度为至少PCI 4且还优选能通过抗反向冲击测试和/或混浊度低的粉末涂层。
此外，选择另一种无喷霜的热固性粉末涂料组合物PCC28(实施例96)在空气循环的烘箱中在四种不同的固化条件(参见表11)下固化，从而分别得到PC39和PC40-42(实施例107-110)。ALQ-46板也被用于这些实施例。从表11的结果中，明显看出：当在低温下固化(145℃/30min)时(实施例107)或在升高的温度下固化明显更短的时间(180℃/5min)时(实施例110)，本发明的热固性粉末涂料组合物可以提供无喷霜的、平滑的涂层(平滑度等于/高于4)，优选地还具有通过根据ASTMD 2794进行的抗反向冲击性测试的能力，上述任何一种性能(平滑性、RIR和喷霜)都没有受到不利影响。与本文上面提到且通过类似方法测试的PCC18的区别是：与PCC18相比，PCC28组还具有改善的储存稳定性(参见表9，实施例96)。
表11：基于PCC28(实施例62)的PC39、PC28PC40-42(实施例107、96和108-110)的性能
例如PCC18和PCC28的本发明的热固性粉末涂料组合物的性能使得它们适合作为热敏性和非热敏性基材用的粉末涂料，并且也适合提高典型粉末涂层生产线的产量。
实施例111-113
基于聚酯CompR1、PR18和PR28(实施例1、18和28)的热固性粉末涂
料组合物CompPCC1BR、PCC18BR和PCC28BR(实施例111-113)的制
备：所用化学品和通用过程
表12描述了在下列实施例中制备热固性粉末涂料组合物CompPCC1BR、PCC18BR和PCC28BR所用的化学品。PrimidXL-552(Tm＝120-124℃，羟值为620-700mg KOH/g PrimidXL-552)是来自EMS Chemie的交联剂，BaSO4(填料)由Sachtleben提供，ResiflowPV5是来自Worlée-Chemie Gmbh的流动控制剂，Printex 300(黑色颜料)由Degussa提供，Bayferrox Red 130M(红色颜料)和Bayferrox 920(黄色颜料)由Necarbo提供，并且Sicotan Yellow L 2010(黄色颜料)由BASF提供。
热固性粉末涂料组合物通过下列步骤制备：将表12中所列的各组分在混合器中混合，随后在PRISM TSE16 PC双螺杆挤出机中以200rpm的螺杆速度在120℃下挤出。挤出物被冷却至室温并压碎为薄片。薄片在装有0.5mm环形筛的Retsch ZM100中以18000rpm的转速研磨并筛分。收集颗粒尺寸低于90μm的筛分级分。
表12：热固性粉末涂料组合物CompPCC1BR、PCC18BR和PCC28BR的组成
基于热固性粉末涂料组合物CompPCC1BR、PCC18BR和PCC28BR的棕
色粉末涂层CompPC1BR、PC18BR和PC28BR(实施例114-116)的制备：
通用过程
分别将实施例111、112、123中制备的热固性粉末涂料组合物CompPCC1BR、PCC18BR和PCC28BR静电喷涂(电晕，60kV)在要求的测试板上并在160℃下固化15分钟。它们将提供棕色的粉末涂层。
表13：基于热固性粉末涂料组合物CompPCC1BR、PCC18BR和PCC28BR的CompPC18R、PC18BR和PC28BR(实施例114-116)的性能
n.m.：没有测定
*在任何温度下都没有观察到喷霜
从表13中明显看出：本发明的热固性粉末涂料组合物不仅可以配制成白色配制品也可以配制成有色的(例如棕色)的配制品从而提供至少具有下列三种涂料性能中的至少两种的粉末涂层：有限的喷霜至无喷霜、足够的抗反向冲击性和可接受的平滑性。
Claims (39)
1.一种包含交联剂和聚酯的热固性粉末涂料组合物，
-其中所述聚酯具有能与β-羟烷基酰胺基团反应的官能团；
-其中所述聚酯是羧酸官能的聚酯；
-其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；
-其中基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到50％w/w的范围内；
-其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在6到35％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的官能度为至少2.1且至多4.0；
-其中所述聚酯的酸值为至多80mg KOH/g聚酯；
-其中所述交联剂是具有β-羟烷基酰胺基团的化合物。
2.如权利要求1所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到35％w/w的范围内。
3.如权利要求1或2所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯由至少下列单体制成：新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体；其中基于所述聚酯，所述己二酸在所述聚酯中的含量在1到10％w/w的范围内。
4.如权利要求2所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到11％w/w的范围内，并且其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在对应于剪切速率为70s-1的21rpm的转速下测定。
5.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯， 所述不同于新戊二醇的双官能醇在所述聚酯中的含量在1到11％w/w的范围内，并且其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在对应于剪切速率为70s-1的21rpm的转速下测定。
6.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，
-其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在对应于剪切速率为70s-1的21rpm的转速下测定；并且
-其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是2-甲基-1，3-丙二醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在8到11％w/w的范围内；或者
-其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在1到10％w/w的范围内。
7.如权利要求5所述的热固性粉末涂料组合物，
-其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；并且
-其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是2-甲基-1，3-丙二醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在8到11％w/w的范围内；或者
-其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在1到10％w/w的范围内。
8.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在1到5％w/w的范围内；并且
-其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在对应于剪切速率为70s-1的21rpm的转速下测定。
9.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在1到5％w/w的范围内；并且
-其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在对应于剪切速率为70s-1的21rpm的转速下测定。
10.如权利要求7所述的热固性粉末涂料组合物，其中当所述不同于新戊二醇的双官能醇是除新戊二醇和2-甲基-1，3-丙二醇之外的其他双官能醇时，基于所述聚酯，所述不同于新戊二醇的双官能醇的含量在1到5％w/w的范围内；并且
-其中基于所述聚酯，所述间苯二甲酸在所述聚酯中的含量在7到30％w/w的范围内；
-其中所述聚酯的粘度为至多56Pa.s，在160℃下使用锥/板式流变仪Brookfield CAP2000+Viscometer，用转子CAP-S-05在对应于剪切速率为70s-1的21rpm的转速下测定。
11.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯的酸值在30到60mg KOH/g聚酯的范围内。
12.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯的酸值在30到60mg KOH/g聚酯的范围内。
13.如权利要求10所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯的酸值在30到60mg KOH/g聚酯的范围内。
14.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯的酸值在34到56mg KOH/g聚酯的范围内。
15.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯的酸值在34到56mg KOH/g聚酯的范围内。
16.如权利要求10所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述聚酯的酸值在34到56mg KOH/g聚酯的范围内。
17.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述不同于新戊二醇的双官能醇是乙二醇、新戊二醇羟基新戊酸酯、1，6-己二醇或其混合物。
18.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述不同于新戊二醇的双官能醇是乙二醇、新戊二醇羟基新戊酸酯、1，6-己二醇或其混合物。
19.如权利要求13所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述不同于新戊二醇的双官能醇是乙二醇、新戊二醇羟基新戊酸酯、1，6-己二醇或其混合物。
20.如权利要求1或2所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述不同于新戊二醇的双官能醇是1，6-己二醇。
21.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述不同于新戊二醇的双官能醇是1，6-己二醇。
22.如权利要求16所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述不同于新戊二醇的双官能醇是1，6-己二醇。
23.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯，新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体的总含量为至少90％w/w。
24.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯，新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体的总含量为至少90％w/w。
25.如权利要求19所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯，新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体的总含量为至少90％w/w。
26.如权利要求22所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述聚酯，新戊二醇、不同于新戊二醇的双官能醇；间苯二甲酸、对苯二甲酸、和选自至少三官能的羧酸、至少三官能的醇、至少三官能的羟基羧酸及其混合物组成的组中的支化单体的总含量为至少90％w/w。
27.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述热固性粉末涂料组合物中存在的树脂的总量，所述聚酯的含量为至少90％w/w。
28.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述热固性粉末涂料组合物中存在的树脂的总量，所述聚酯的含量为至少90％w/w。
29.如权利要求25所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述热固性粉末涂料组合物中存在的树脂的总量，所述聚酯的含量为至少90％w/w。
30.如权利要求26所述的热固性粉末涂料组合物，其中基于所述热固性粉末涂料组合物中存在的树脂的总量，所述聚酯的含量为至少90％w/w。
31.如权利要求1-2中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述热固性粉末涂料组合物还包含通式为Xn-Ym的加工助剂，其中n是1-3的整数而m是1-4的整数，所述加工助剂的Tg在30到90℃的范围内，其中Y是聚酯、聚丙烯酸酯或聚酯氨基甲酸酯，其中Y通过酯键间连接到X上，其中X选自由下列组成的组：磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、吡啶乙醇、1，4，5，6，7，7-六氯双环[2.2.1]-庚-5-烯-2，3-二羧酸(HET酸)、马来酸及其组合，其中基于所述聚酯，所述加工助剂以至少0.5％w/w的量存在。
32.如权利要求3所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述热固性粉 末涂料组合物还包含通式为Xn-Ym的加工助剂，其中n是1-3的整数而m是1-4的整数，所述加工助剂的Tg在30到90℃的范围内，其中Y是聚酯、聚丙烯酸酯或聚酯氨基甲酸酯，其中Y通过酯键间连接到X上，其中X选自由下列组成的组：磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、吡啶乙醇、1，4，5，6，7，7-六氯双环[2.2.1]-庚-5-烯-2，3-二羧酸(HET酸)、马来酸及其组合，其中基于所述聚酯，所述加工助剂以至少0.5％w/w的量存在。
33.如权利要求7所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述热固性粉末涂料组合物还包含通式为Xn-Ym的加工助剂，其中n是1-3的整数而m是1-4的整数，所述加工助剂的Tg在30到90℃的范围内，其中Y是聚酯、聚丙烯酸酯或聚酯氨基甲酸酯，其中Y通过酯键间连接到X上，其中X选自由下列组成的组：磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、吡啶乙醇、1，4，5，6，7，7-六氯双环[2.2.1]-庚-5-烯-2，3-二羧酸(HET酸)、马来酸及其组合，其中基于所述聚酯，所述加工助剂以至少0.5％w/w的量存在。
34.如权利要求10所述的热固性粉末涂料组合物，其中所述热固性粉末涂料组合物还包含通式为Xn-Ym的加工助剂，其中n是1-3的整数而m是1-4的整数，所述加工助剂的Tg在30到90℃的范围内，其中Y是聚酯、聚丙烯酸酯或聚酯氨基甲酸酯，其中Y通过酯键间连接到X上，其中X选自由下列组成的组：磷酸、膦酸、硫酸、磺酸、氨基磺酸、硼酸、吡啶乙醇、1，4，5，6，7，7-六氯双环[2.2.1]-庚-5-烯-2，3-二羧酸(HET酸)、马来酸及其组合，其中基于所述聚酯，所述加工助剂以至少0.5％w/w的量存在。
35.通过使权利要求1-34中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物固化得到的粉末涂层。
36.用权利要求1-34中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物或权利要求35所述的粉末涂层全部或部分涂布的基材。
37.一种涂布基材的方法，该方法包括下列步骤：
-将根据权利要求1-34中任意一项所述的热固性粉末涂料组合物涂覆 在基材上，从而使得所述基材部分或全部被所述热固性粉末涂料组合物涂布；
-将所得到的被部分或全部涂布的基材加热一段时间至一定温度，从而使所得到的涂层至少部分固化。
38.如权利要求37所述的涂布基材的方法，将所得到的被部分或全部涂布的基材加热1分钟到40分钟，至140℃到180℃的温度。
39.如权利要求36所述的全部或部分涂布的基材在下列应用中的用途，其中所述被全部或部分涂布的基材在140℃到180℃的温度下固化1分钟到40分钟，所述应用为机动车应用、船舶应用、航空应用、医学应用、防护应用、运动/娱乐应用、建筑应用、瓶灌应用、家庭应用、机械应用。
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