CN104559421B - 具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物及其制备方法和制备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物、该涂料组合物的制备方法和该涂料组合物的制备系统。依照示例的实施方案，具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量的涂料组合物包括染色剂、包括聚脲晶体和减速树脂的聚脲流变控制剂、成膜粘合剂树脂以及溶剂。

Description

具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物及其制备方法和制 备系统
相关申请的交叉参考
本申请要求享有2013年10月10日申请的美国临时申请61/889,338号的优先权权益，其通过参考整体并入本文。
技术领域
该技术领域总体上涉及涂料组合物、涂料组合物的制备方法和涂料组合物的制备系统，更特别地涉及具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物、该涂料组合物的制备方法和该涂料组合物的制备系统。
背景技术
油漆和涂料工业在开发同时满足政府规范和用户偏好的适合的涂料组合物时面临着许多挑战。这些挑战之一是满足用户对涂料组合物的改良的外观的需求，特别是关于效果涂料的需求。通常，使用铝薄片作为颜料为涂料提供金属效果，尽管也使用云母薄片。这些薄片(flake)与其厚度相比具有较大的直径，且通常应当彼此平靠放置以提供闪亮的外观。薄片的乱取向(disorientation)产生光散射，导致暗淡的和/或斑点状的外观。薄片的乱取向在全色压印中会造成亮度变化的不规则区域。对于在大主体面板上的亮金属色，这更为显著。在涂料工业中，这种不期望的外观称作色斑(mottling)。
薄片取向受到底涂层本身的施用参数和流变性质的影响。熟练的喷涂人员能够通过改变雾化空气压力、改变喷漆枪喷嘴的尺寸、改变距基材的喷涂距离等而控制薄片的取向。需要具有良好的薄片控制能力(即适合的流变性和粘度性质)的涂料组合物，以使油漆喷涂人员能够容易地施用该涂料组合物，而不需要调节薄片取向。
另一个挑战在环境规范方面。对环境的关心导致了政府对油漆和涂料中的挥发性有机化合物(VOC，volatile organic compound)的限制。例如，在美国，很多州都已经通过了或正在考虑通过将修补底涂层中的VOC限制到不超过0.42千克(kg)VOC/升油漆(3.5磅VOC/加仑油漆)的法律。其他国家也已经仿效了或将要仿效该法律。目前可以通过使用“豁免的”溶剂(其是不包括在VOC的计算中的溶剂)以遵守这些规范。依照环境化学研究者，VOC豁免溶剂不会导致形成地面臭氧(烟雾)。几种在商业上更有用的VOC豁免溶剂包括丙酮、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯(TBAc)和对氯三氟甲苯(P-chlorobenzotriflouride，PCBTF)。水也被认为是豁免溶剂。
对于低固体涂料组合物，需要显著量的豁免溶剂来实现特定的VOC目标。由于溶剂和非豁免但优选的溶剂的量的选择的限制，配制既具有提供合适的合适的流变性的低VOC又具有提供良好效果颜色外观的粘度性质的涂料组合物变得更具挑战。
因此，需要提供具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物，该聚脲流变控制剂改进涂料组合物的外观，尤其是改进效果颜料的取向。此外，需要提供制备这种低固体涂料组合物的方法和系统。而且将下述的详细描述和本申请的权利要求与背景技术相结合，其它期望的特征和特性将会变得明显。
发明内容
本发明提供了具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物、该涂料组合物的制备方法和该涂料组合物的制备系统。依照示例的实施方案，具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量的涂料组合物包括染色剂、聚脲流变控制剂、粘合剂溶液和溶剂。
依照另一示例的实施方案，具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量的低固体涂料组合物的制备系统包括染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂。将该染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂在一起包装和/或作为产品销售。
依照另一示例的实施方案，低固体涂料组合物的制备方法包括将染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂按量混合，以使得该低固体涂料组合物基于该低固体涂料组合物的总重量计具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量。
具体实施方式
以下详述本身本质上仅是示例性的，并不意图对各种实施方案或其应用和用途进行限制。进一步地，并不意图被前述背景技术或后面的详细描述中呈现的任何理论所束缚。
本文描述了具有聚脲流变控制剂的低固体涂料组合物以及该低固体涂料组合物的制备方法和制备系统的各种实施方案。该低固体涂料组合物具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量且包含聚脲流变控制剂。该聚脲流变控制剂有助于控制该低固体涂料组合物的流变性和粘度，由此有利于控制该组合物中铝薄片的取向。因此，在存在聚脲流变控制剂时，该低固体涂料组合物由于薄片的有序取向而展现为更亮和更有光泽。
在示例的实施方案中，本文预期的涂料组合物是“低固体”涂料组合物。本文所用的术语“涂料组合物”用于表示施用到基材上的任何类型的涂料。该基材可以由金属、塑料或其他聚合物材料、木材、陶瓷、粘土、混凝土、石材或其他人造或天然材料制成。适合的基材的示例包括但不限于：车辆(例如汽车或卡车)、家用器具(例如电冰箱、洗衣机、洗碗机、微波炉、烹饪和烘培烤炉)、电子器具(例如电视机、计算机、电子游戏机、音频和视频设备)、娱乐设备(例如自行车、滑雪设备和全地形车辆)和家用或办公家具(例如桌子和文件柜)。该基材还可以具有一个或多个现有的涂层。该涂料组合物可以包括底漆、封底层(sealer)、外涂层、透明涂层、底涂层、单级和双级涂层等。在车辆涂料的上下文中，该涂料组合物可以用于车辆原始设备制造(OEM)的涂层和用于修复或整修车辆和车辆部件的涂层。本文所用的术语“固体”表示该涂料组合物中的非挥发组分。术语“低固体”表示该涂料组合物中的非挥发组分总重量百分比不超过30％(例如不超过25％，例如不超过20％)。
在示例的实施方案中，本文预期的该涂料组合物包括染色剂。本文所用的术语“染色剂”表示在添加到涂料中时造成颜色变化的任何材料。通常，染色剂可以是染料或颜料或染料的混合物或颜料的混合物，或者也可以使用其组合。也可以使用金属薄片(例如铝薄片)、效果颜料(例如涂覆云母薄片、涂覆铝薄片)或其组合。该染色剂可以通过将颜料与树脂和溶剂相结合而生成。该树脂可以是具有普通等级的丙烯酸树脂、聚酯、醇酸树脂等，并提供润湿颜料、帮助研磨或混合及有利于油漆相容性的功能。本文所用的术语“油漆”表示具有或不具有颜料的组合物。该染色剂也可以包括具有极性、离子、芳香族、碱性或酸性官能团的丙烯酸类和/或聚酯类型的分散剂聚合物。选择分散剂聚合物以用于各种功能，例如润湿和/或稳定染色剂中的颜料。该染色剂可以进一步包括用作提供流变性的材料的添加剂，例如膨润土粘土或疏水煅制氧化硅，从而防止沉淀以及改善颜料的悬浮性。
依照实施方案，该低固体涂料组合物进一步包括溶剂。本文所用的术语“溶剂”表示该涂料组合物中的挥发性组分。该溶剂可以是VOC豁免溶剂的或非豁免的溶剂。适合的溶剂可以包括酮(例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、甲基异戊基酮和二异丁基酮)、酯(例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯和3-乙氧基丙酸乙酯)、醇(例如乙醇、异丙醇、丁醇、戊醇)、二醇醚(例如丙二醇甲基醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单丁醚乙酸酯)、芳香族烃(例如甲苯、二甲苯和芳香族100)或脂肪族烃(例如庚烷、石脑油以及清漆制造和油漆用石脑油(VM&P naptha))。VOC豁免溶剂可以是丙酮、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯、对氯三氟甲苯(PCBTF)或其组合。水也是VOC豁免溶剂。在溶剂基涂料组合物中，基于该涂料组合物的总重量计，水含量应当小于5wt％，更优选小于2wt％。
在另一示例的实施方案中，该涂料组合物包括包含成膜粘合剂树脂和溶剂的粘合剂溶液。本文所用的术语“树脂”表示任意类型的可以由作为渗出物直接由特定植物得到的天然油的无定形混合物构成的非挥发性的、固体或半固体有机物质，或者是由单分子的聚合反应制备的树脂。适用于粘合剂溶液中的树脂包括但不限于：本领域中常用的丙烯酸类树脂、聚酯树脂和纤维素树脂。特别适用的包含羟基的丙烯酸类聚合物由各自在烷基中具有1－12个碳原子的甲基丙烯酸烷基酯和丙烯酸烷基酯(例如甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯)、各自在烷基中具有1－4个碳原子的甲基丙烯酸羟基烷基酯和丙烯酸羟基烷基酯、苯乙烯，或任意上述单体的任意混合物的聚合单体构成。这些丙烯酸类聚合物具有2,000-50,000的重均分子量和从-20℃到100℃的玻璃态转变温度(Tg)。适用的聚酯是一种或多种脂肪族或芳香族多元羧酸和一种或多种脂肪族多元醇的酯化产物，但也可以包括酸酐、一元酸、一元醇或内酯。适用的羧酸或酸酐组分包括在酸基团之间具有0－12个碳原子的脂肪族二元羧酸、酞酸酐、异酞酸、对酞酸、六氢邻苯二甲酸酐、苯甲酸和椰油脂肪酸。适用的羟基组分包括在羟基之间具有0－6个碳原子的脂肪族二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二羟甲基丙酸、环己醇和ε-己内酯。适合的聚酯具有在1,500－20,000范围内的重均分子量和在-50℃到100℃范围内的Tg。适用的纤维素树脂包括纤维素乙酸丁酸酯类型(cellulose acetate butyrate type)和纤维素乙酸丙酸酯类型(cellulose acetatepropionate type)。粘合剂溶液的溶剂包括但不限于上述任意溶剂。
该低固体涂料组合物还包括聚脲流变控制剂。如上所述，需要具有良好的薄片控制能力(即合适的流变性和粘度性质)的涂料组合物以使得喷漆人员能够容易地施用该涂料组合物，而不需要调节薄片的取向。在常规低固体底涂层中，已经使用了蜡分散剂和氧化硅分散剂以控制薄片取向。在使用流变控制剂之外，油漆配制人员依赖于小心选择的溶剂混合物以控制从施用到最终成膜的流变性。然而，在尝试降低涂料组合物的VOC含量时，可用于涂料组合物中作为流变性或粘度控制剂的溶剂和非豁免但优选的溶剂的含量的选择受到了限制。
本发明人发现，在低固体系统中包括聚脲流变控制剂时，所得到的涂料组合物的流变性和粘度改善了薄片的取向。本文预期的聚脲流变控制剂包含聚脲晶体。在一实施方案中，适用于本文中的聚脲晶体是胺和异氰酸酯的反应产物。优选的胺单体是伯胺。该胺单体可以选自仲胺、二胺、氯胺酮、醛亚胺或其组合。伯胺的示例包括苯甲胺、乙胺、1-丙胺、正丙胺、1-丁胺、2-丁胺、叔丁胺、正戊胺、2-甲基-1-丁胺、1-己胺、2-己胺、3-己胺、辛胺、癸胺、月桂胺、硬脂胺、环己胺和苯胺。其他适合的胺包括烷基醚胺，例如2-氨基乙醇烷基醚、3-氨基丙醇烷基醚和2-氨基丙醇烷基醚。仲胺的示例可以包括例如上述任意伯胺的N-烷基衍生物，其中烷基表示具有在1-10个碳原子范围内的烷基。二胺的实例可以包括脂肪族和环脂族二胺，例如乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-丁二胺、新戊二胺、4,4-二氨基二环己基甲烷、异氟尔酮二胺、六亚甲基二胺、1,12-十二烷二胺(1,12-dodecanediamine)、哌嗪、聚醚二胺、聚三亚甲基醚二胺或其组合。在一些实施方案中，上述任意胺的组合也可以是适合的。在一种实施方案中，该胺单体是苯甲胺。该异氰酸酯单体选自嵌段或非嵌段的脂肪族、环脂肪族、杂环的或芳香族的二价、三价或多价异氰酸酯或其组合。适合的二异氰酸酯的示例包括1,6-六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、2,4,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、环己基-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1分子1,4-丁二醇和2分子异佛尔酮二异氰酸酯的加合物、1分子1,4-丁二醇和2分子六亚甲基二异氰酸酯的加合物、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-二(异氰酸根合甲基)苯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的加合物、异佛尔酮二异氰酸酯的加合物和甲苯二异氰酸酯的加合物。如异氰酸酯的组合那样，由二异氰酸酯得到的异氰脲酸酯三聚物也是适合的。上述任意异氰酸酯都可以是嵌段或非嵌段的。在一实施方案中，该异氰酸酯单体是1,6-六亚甲基二异氰酸酯。
在示例的实施方案中，该聚脲流变控制剂进一步包含减速树脂(moderatingresin)，其在异氰酸酯和胺的反应下存在。该减速树脂可以是一种或多种前述树脂。特别适合的减速树脂包括丙烯酸类聚合物或聚酯。在一实施方案中，该聚脲是由一种或多种减速树脂与胺单体混合然后在环境条件下随时间添加异氰酸酯单体而制成。前述过程通常可以不含未反应的异氰酸酯，因为通常使用过量的胺。为了降低该涂料组合物的VOC，希望使用VOC豁免溶剂。在示例的实施方案中，该聚脲流变控制剂仅包含VOC豁免溶剂乙酸叔丁酯。基于该涂料组合物的总重量计，该涂料组合物可以包含0－95wt％的VOC豁免溶剂。在示例的实施方案中，该涂料组合物包括约13wt％的固体，以及在包括乙酸叔丁酯时，还包括65wt％－约78wt％的VOC豁免溶剂。
本文预期的低固体涂料组合物包括基于该涂料组合物的总重量计在约0.5wt％－约10wt％(例如约1wt％－约9wt％，例如约1.5wt％－约7wt％)的范围内的聚脲流变控制剂。因此，在一实施方案中，该聚脲流变控制剂包括基于该聚脲流变控制剂的总重量计在约1wt％－约10wt％(例如约2wt％－约8wt％，例如约3wt％－约5wt％)的范围内的聚脲晶体。在另一实施方案中，该聚脲流变控制剂包括基于该涂料组合物的总非挥发份含量计在0.2wt％－约3wt％(例如0.4wt％—2wt％)的范围内的聚脲晶体量。
在进一步示例的实施方案中，本文预期的低固体涂料组合物包含减粘剂。减粘剂用于将该涂料组合物的粘度降低到适用于涂料施用的粘度。该减粘剂包含一种或多于一种溶剂，具有或不具有树脂。该溶剂和树脂可以是任意的上述溶剂和树脂。在示例的实施方案中，该减粘剂包含基于该减粘剂总重量计100wt％的溶剂。在另一实施方案中，该减粘剂包含基于该减粘剂总重量计约95—99wt％的溶剂。“未减粘油漆”表示在与减粘剂混合之前的涂料组合物。
此外，该涂料组合物可以包括添加剂，例如油漆工业中常用的那些。这些添加剂的示例是光稳定剂(例如基于苯并三唑和HALS化合物的光稳定剂)、基于(甲基)丙烯酸类均聚物或硅油的流动控制剂、提供流变性的材料(例如疏水煅制氧化硅)、增稠剂(例如交联的多元羧酸或聚氨酯)、消泡剂、润湿剂等。
在另一非必要的实施方案中，该低固体涂料组合物包括交联组分。术语“交联组分”表示具有“交联官能团”的组分，“交联官能团”是在组分的每个分子中存在的官能团，其中这些官能团可以(在固化步骤过程中)与该涂料组合物中的其他官能团交联以制备交联结构形式的涂料。适合的交联官能团可以包括异氰酸酯、硫异氰酸酯、烷基化的三聚氰胺甲醛、乙酰氧基乙酰、羧基、伯胺、仲胺、环氧基、酸酐、氯胺酮、醛亚胺或其可用组合。在示例的实施方案中，该交联组分是异氰酸酯。
在进一步的示例实施方案中，低固体涂料组合物的制备系统包括均如上所述的染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂、减粘剂和可选的交联组分。将这些组分在一起包装和/或销售和/或以其他方式配制或制造以结合制成如本文预期的低固体涂料组合物。在另一实施方案中，该系统配备有多种染色剂，使得能够制备多种颜色和效果的涂料组合物。在一实施方案中，将各组分在一起作为单元或产物包装和/或销售。
在进一步的示例实施方案中，涂料组合物的制备方法包括将如上预期的染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂以依照预设配方的含量或比例和顺序相结合，用于制备具有预设颜色、效果或功能的涂料组合物。该涂料组合物可以使用任意适合的方法混合以将成分相结合，例如高剪切混合、搅拌、搅动、共混和其任意组合。在一种实施方案中，可以通过将染色剂、粘合剂溶液和聚脲流变控制剂相结合来形成油漆，然后用减粘剂对该油漆进行减粘。或者，可以将该减粘剂与该油漆的一种或多种单独的组分(例如染色剂、粘合剂溶液和/或聚脲流变控制剂)相结合，然后将其余成分结合。而在一种实施方案中，该涂料组合物是通过将染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂相结合而形成的，应当认识到该溶剂、树脂和这四种组分的其他成分可以不必分离成四份上述组分，但可以分隔为两种组分、三种组分或多于四种组分，然后混合在一起形成该涂料组合物。在另一实施方案中，在该油漆中添加交联组分，以形成预固化的混合物。然后例如通过施加热或光，将该预固化的混合物固化。
实施例I
以下是修补底涂料组合物和制备具有显著量的VOC豁免溶剂的涂料组合物的方法的实施例。仅用于示例的目的提供该实施例，绝不意图限制本文预期的各种实施方案。
丙烯酸树脂1
通过将以下组分加入到配备有温度计、热源、搅拌器、滴液漏斗、氮气吹扫和冷凝器的聚合反应器中，通过自由基共聚反应制备丙烯酸类聚合物溶液：
第1部分 wt.％
甲基戊基酮 27.42
第2部分
第3部分
二叔丁基过氧化物 0.55
甲基戊基酮 30.85
总计 158.82
将第1部分添加到反应器中，加热到其回流温度。将第2部分预混，然后以均匀的速率在195分钟期间添加到该反应器中，同时将得到的反应混合物保持在其回流温度。将第3部分预混并在200分钟期间以均匀的速率添加到反应器中，同时将反应混合物保持在其回流温度。将该反应混合物在其回流温度再保持2小时。
得到的丙烯酸类聚合物溶液具有约63wt％的聚合物固体含量和约Z的加德纳－霍尔德(Gardner-Holdt)粘度。
丙烯酸树脂2
通过将以下组分加入到配备有温度计、热源、搅拌器、滴液漏斗、氮气吹扫和冷凝器的聚合反应器中，通过自由基共聚反应制备丙烯酸类聚合物溶液：
第1部分 wt.％
乙酸叔丁酯 13.70
第2部分
第3部分
67 3.40
乙酸叔丁酯 23.20
总计 158.82
其中67是可获自特拉华州威明顿市杜邦公司(E.I.DuPont de Nemoursand Co.,Wilmington,DE)的2,2’-偶氮基二-(2-甲基丁腈)。将第1部分添加到反应器中，加热到其回流温度。将第2部分预混，然后以均匀的速率在360分钟期间添加到该反应器中，同时将得到的反应混合物保持在其回流温度。将第3部分预混并与第2部分同时添加到反应器中。第3部分是在390分钟期间添加的，将反应混合物在其回流温度再保持60分钟，然后冷却到室温。
所得到的丙烯酸类聚合物溶液具有约60wt％的聚合物固体含量和约Y的加德纳—霍尔德(Gardner-Holdt)粘度。
聚脲流变控制剂(RCA)
将约1.7wt％的可获自新泽西州弗洛勒姆帕克市的巴斯夫公司(BASF,FlorhamPark,New Jersey)的苯甲胺与约1.34wt％的1,6-六亚甲基二异氰酸酯在96.36wt％的丙烯酸树脂#2存在下混合。将反应物搅拌5分钟。基于该聚脲流变控制剂的总重量，该聚脲流变控制剂包含3.0wt％的聚脲晶体。
聚酯树脂
通过二羟甲基丙酸、季戊四醇和ε-己内酯的酯化合成共聚酯多元醇。将2064.3g的二羟甲基丙酸(DMPA)、167.1g的季戊四醇(PE)、31.0g的2-乙基己酸锡(II)和108.3g的二甲苯在氮气吹扫下加入配备有机械搅拌器、热电偶和具有分水器的短程蒸馏头的12升反应器中。将反应混合物加热到其回流温度，并从分水器收集反应水。通过收集的水的量监控反应进程，并且使反应温度不超过185℃。在整个反应期间另外添加20g的二甲苯以保持回流温度低于185℃。当收集的水的量达到理论值(277g)时，使用酸值测量确定终点，其为小于5的酸值。在测量到的酸值为1.7时，使反应器冷却到120℃。然后在15－20分钟期间通过加料漏斗缓慢添加4126.8g的ε-己内酯。将反应器保持在120℃，直至固体超过95％。然后将反应器冷却到90℃，用1391.8g的甲基戊基酮稀释所得到的聚合物溶液。使用强迫通风将反应器冷却到低于50℃。
该聚酯树脂具有5035的数均分子量Mn(使用聚苯乙烯作为标准样用SEC高Mw柱通过GPC测得)。该聚合物溶液具有约80wt％的固体含量、约V的加德纳—霍尔德(GardnerHoldt)粘度，最终酸值为2.1(对固体校正)。通过另外添加甲基戊基酮，将该聚酯树脂的固体含量进一步降低到65.5wt％。
粘合剂溶液(BS)
表1中列出了各粘合剂溶液的组合物。在第I阶段过程中，将所有成分均匀混合，直至变成清澈的溶液。将第II阶段中的成分均匀混合到第I阶段溶液中。粘合剂溶液1(BS_1)没有聚脲流变控制剂，因此没有聚脲晶体，且基于粘合剂溶液2的总重量，粘合剂溶液2(BS_2)具有5.5wt％的聚脲流变控制剂，因此基于粘合剂溶液2的总重量，其具有0.17wt％的聚脲晶体。
表1粘合剂溶液的组成
其中CAB树脂381-0.5和381-0.1是可获自田纳西州金斯波特市伊士曼化工公司(Eastman Chemical Co.of Kingsport,Tennessee)的纤维素乙酸丁酸酯，Resamin HF480是可获自比利时湛新(Allnex)的氨基甲酸类树脂，361N是可获自德国毕克(Byk,Germany)的聚丙烯酸酯表面添加剂。
减粘剂
基于该减粘剂的总重量，该减粘剂是96.0wt％的对氯三氟甲苯(PCBTF)和4.0wt％的丙酮的混合物。
即可喷涂的油漆(Read-to-Spray Paints)
通过将可获自特拉华州威明顿市艾仕得涂料系统公司(Axalta Coating SystemsCo.,Wilmington,Delaware)的819JTM染色剂与粘合剂溶液BS_1和BS_2依照表2的配方混合，制备两种未减粘的油漆样品。然后将减粘剂添加到该未减粘油漆中，直至得到均匀的样品。
表2即可喷涂的油漆的组成
其中，样品1包含基于样品1总重量的13.2wt％的固体。样品2包含基于样品2总重量的13.2wt％的固体、基于样品2总重量的2.0wt％的聚脲流变控制剂、基于样品2总重量的0.06wt％的聚脲晶体和基于样品2固体的总重量的0.5wt％的聚脲晶体。
使用SprayMation机器(型号310926，由佛罗里达州劳德代尔堡市斯美辰公司(SprayMation Inc.Fort Lauderdale,FL制造))将样品1和样品2分别以5.5和6.0英寸的两种不同的喷涂距离喷涂在12x 36英寸卷涂(coil coated)的铝基材面板(购自密歇根州希尔斯代尔市ACT检验样板有限公司(ACT Test Panels LLC,Hillsdale,MI))上。喷涂距离定义为喷枪喷嘴和面板表面之间的距离。在每次过程中都将样品作为中等湿度的涂层涂上，直至实现遮蔽。将该涂有底涂层的面板空气干燥10分钟。在经干燥的面板上喷涂约50.8微米(2密尔)厚的透明涂层LE5100STM(可获自特拉华州威明顿市艾仕得涂料系统公司(AxaltaCoating Systems Co.,Wilmington,DE))。然后将该涂有透明涂层的面板在60℃(140°F)焙烧30分钟。用可获自艾仕得涂料系统公司(Axalta Coating Systems Co.)的ChromaMA 100颜色匹配系统测定该面板的颜色。用Cloud-runner仪器(德国巴德托尔策市毕克加德纳股份有限公司(BYK-Gardner GmbH,BadGermany))测定该试验面板的色斑值。
通常使用金属的“随角异色(travel)”和“动态色(flop)”来表征薄片的取向。在使用相同的效果颜料和照射条件时，“随角异色”和“动态色”值越大，薄片取向越好。术语“随角异色”在数学上定义为Travel＝L15–L110。术语“动态色(Flop)”在数学上定义为Flop＝2.69*(L15-L110)^1.11/(L45)^0.86。在这两个公式中，L15、L45和L110分别是在15度、45度和110度的逆定向反射角(aspecular angle)测得的亮度或光强度。该角度是相对于距法线45度的反射角测定的。如上所述，术语“色斑”用于描述效果颜色外观的亮度变化的不规则区域。依照毕克加德纳股份有限公司(BYK-Gardner GmbH)的建议，M15用于表征效果颜色外观的均匀性。当M15大于6时，该色斑外观被认为“清晰可见”。当M15为4.5-6时，该色斑外观被认为“可见”。当M15低于4.5时，该色斑外观被认为“难以分辨”。M15是在15℃的逆定向反射角测得的色斑外观。该角度是相对于距法线45度的反射角测定的。
表3显示样品2(其基于该即可喷涂的组合物的总重量计包含2.0wt％的聚脲流变控制剂)具有比不包含聚脲流变控制剂的样品1更好的薄片取向(随角异色和动态色的数值都更高)和更少的色斑。因为样品2的色斑值在两种喷涂距离都显著好于样品1，因此添加聚脲流变控制剂提高了施用的一致性。
表3
其中聚脲晶体的重量百分比(wt％)是基于样品1和2的总固体量计的。
实施例II
以下是具有小于15wt％的固体和不同量的聚脲流变控制剂的修补底涂层的实施例。该实施例的提供仅用于示例目的，绝不意图以任何方式限制本文预期的各种实施方案。
粘合剂溶液(BS)
表4中列出了包含聚脲流变控制剂的各粘合剂溶液的组成。在第I阶段过程中，将所有成分均匀混合，直至变成清澈的溶液。将第II阶段中的成分均匀混合到第I阶段溶液中。基于相应的粘合剂溶液的总重量，粘合剂溶液3(BS_3)具有7.9wt％的聚脲流变控制剂，粘合剂溶液4(BS_4)具有17.2wt％的聚脲流变控制剂。因此，基于相应的粘合剂溶液的总重量，粘合剂溶液3和4中的聚脲晶体的重量百分比分别为0.2wt％和0.5wt％。
表4粘合剂溶液的组成
即可喷涂的油漆
通过将可获自特拉华州威明顿市艾仕得涂料系统公司(Axalta Coating SystemsCo.,Wilmington,Delaware)的819JTM染色剂与粘合剂溶液3和4依照表4的配方混合直至形成均匀的混合物，制备两种未减粘油漆样品。然后将减粘剂添加到该未减粘油漆中，将其搅拌直至得到均匀的油漆。该即可喷涂的样品3和样品4的组合物列在表5中。
表5即可喷涂的油漆的组合物
其中样品3包含基于样品3的总重量计12.9wt％的固体、基于样品3总重量计2.8wt％的聚脲流变控制剂、基于样品3总重量计0.08wt％的聚脲晶体和基于样品3的固体总重量计0.7wt％的聚脲晶体。样品4包含基于样品4的总重量计12.9wt％的固体、基于样品4总重量计6.1wt％的聚脲流变控制剂、基于样品4总重量计0.18wt％的聚脲晶体和基于样品4的固体总重量计1.4wt％的聚脲晶体。
使用SprayMation机器(型号310926，由佛罗里达州劳德代尔堡市斯美辰公司(SprayMation Inc.Fort Lauderdale,FL)制造)将样品3和样品4分别以5.5英寸的喷涂距离喷涂在12x36英寸卷涂的铝基材面板(购自ACT Test Panels LLC,Hillsdale,MI)上。在每次过程中都将样品作为中等湿度的涂层涂上，直至实现遮蔽。将样品面板空气干燥10分钟。在经干燥的面板上喷涂约50.8微米(2密尔)厚的透明涂层LE5100STM(可获自特拉华州威明顿市艾仕得涂料系统公司(Axalta Coating Systems,Wilmington,DE))。然后将该涂有透明涂层的面板在60℃(140°F)焙烧约30分钟。
表5中样品3和样品4的色斑值均约为4，这表明色斑效果视觉上难以分辨或没有色斑。从色斑值和视觉观察来看，在与实施例I中所用相同的喷涂距离，样品3和样品4的外观比样品2略微更均匀。该实施例证实了在低固体涂料组合物中选择适当量的聚脲流变控制剂改善了薄片取向并有助于实现无色斑的外观。
表6
其中聚脲晶体的重量百分比(wt％)是基于样品3和4的总固体量计的。
尽管在前面的发明详述中已经呈现了至少一种示例性实施方案，但应当理解存在非常多的变型。还应当认识到该一种或多种示例性的实施方案仅是示例，绝不意图以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构造。而且前面的详细描述将为本领域技术人员提供实施本发明的示例性实施方案的方便的路线。应当认识到在不脱离后附权利要求中提出的发明范围的情况下，示例性实施方案中描述的元素的作用和排列可以进行各种改变。

Claims (19)

1.一种涂料组合物，其具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量，该涂料组合物包括：
染色剂；
聚脲流变控制剂，其中该聚脲流变控制剂包括聚脲晶体和减速树脂，其中所述聚脲晶体为胺和异氰酸酯的反应产物，其中该异氰酸酯选自1,6-六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、2,4,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的加合物、亚二甲苯基二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-二(异氰酸根合甲基)苯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的加合物，以及它们的组合，并且其中该胺选自苯甲胺、苯胺，以及它们的组合；
金属薄片；
成膜粘合剂树脂；和
溶剂。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总重量计，该涂料组合物具有不超过25％重量百分比的非挥发份含量。
3.根据权利要求2所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总重量计，该涂料组合物具有不超过20％重量百分比的非挥发份含量。
4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总重量计，该聚脲流变控制剂在该涂料组合物中的含量在0.5％至10％重量百分比的范围内。
5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总重量计，该聚脲流变控制剂在该涂料组合物中的含量在1.5％至7％重量百分比的范围内。
6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，基于该聚脲流变控制剂的总重量计，该聚脲流变控制剂包括含量在1％至10％重量百分比的范围内的聚脲晶体。
7.根据权利要求6所述的涂料组合物，其特征在于，基于该聚脲流变控制剂的总重量计，该聚脲流变控制剂包括含量在2％至8％重量百分比的范围内的聚脲晶体。
8.根据权利要求7所述的涂料组合物，其特征在于，基于该聚脲流变控制剂的总重量计，该聚脲流变控制剂包括含量在2％至5％重量百分比的范围内的聚脲晶体。
9.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总非挥发份含量计，该聚脲流变控制剂包括含量在0.2％至3％重量百分比的范围内的聚脲晶体。
10.根据权利要求9所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总非挥发份含量计，该聚脲流变控制剂包括含量在0.4％至2％重量百分比的范围内的聚脲晶体。
11.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，该胺为苯甲胺。
12.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，该胺是苯胺。
13.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，该胺是苯甲胺，且该异氰酸酯是1,6-六亚甲基二异氰酸酯。
14.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，涂料组合物进一步包括挥发性有机化合物豁免溶剂，基于该涂料组合物的总重量计，该挥发性有机化合物豁免溶剂以0wt％至95wt％的量存在；其中所述挥发性有机化合物豁免溶剂选自丙酮、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯、对氯三氟甲苯，以及它们的组合。
15.根据权利要求14所述的涂料组合物，其特征在于，基于该涂料组合物的总重量计，该挥发性有机化合物豁免溶剂以60wt％至85wt％的量存在。
16.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，涂料组合物进一步包括交联剂、紫外光稳定剂、紫外光吸收剂、抗氧化剂、受阻胺光稳定剂、流平剂、流变剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂或其组合。
17.一种制备系统，其用于制备具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量的低固体涂料组合物，该系统包括：
染色剂；
粘合剂溶液；
金属薄片；
聚脲流变控制剂，其中该聚脲流变控制剂包括聚脲晶体和减速树脂，其中所述聚脲晶体是胺和异氰酸酯的反应产物，其中该异氰酸酯选自1,6-六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、2,4,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的加合物、亚二甲苯基二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-二(异氰酸根合甲基)苯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的加合物，以及它们的组合，并且其中该胺选自苯甲胺、苯胺，以及它们的组合；和
减粘剂，
其中该染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂在一起包装和/或在一起作为产品销售。
18.一种低固体涂料组合物的制备方法：包括以下步骤：
将染色剂、粘合剂溶液、金属薄片、聚脲流变控制剂和减粘剂按量混合，以使得该低固体涂料组合物基于该低固体涂料组合物的总重量计具有不超过30％重量百分比的非挥发份含量，其中该聚脲流变控制剂包括聚脲晶体和减速树脂，其中所述聚脲晶体是胺和异氰酸酯的反应产物，其中该异氰酸酯选自1,6-六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、2,4,4-三甲基己烷-1,6-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的加合物、亚二甲苯基二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-二(异氰酸根合甲基)苯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的加合物，以及它们的组合，并且其中该胺选自苯甲胺、苯胺，以及它们的组合。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述混合进一步包括将交联组分与该染色剂、粘合剂溶液、聚脲流变控制剂和减粘剂混合。
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