CN104804505B - 增强的涂层(coating)或层(layer) - Google Patents

Abstract

本发明涉及增强的涂层或层。一种示例性实施方案可以包括涂料组合物，该涂料组合物包含防止或阻碍至少一种涂层或下面的底材在暴露于电磁辐射时失稳的添加剂。

Description

增强的涂层(coating)或层(layer)

本申请是分案申请，其母案的申请日为2009年2月27日，申请号为200910117958.8，发明名称为“增强的涂层(coating)或层(layer)”。

技术领域

本公开通常涉及的领域包括增强的涂层，更具体而言涉及包含添加剂以防止或阻碍涂层和/或下面的底材在暴露于电磁辐射时失稳(destabilization)的涂层。

背景技术

多种紫外线稳定剂是已知的。

发明内容

一种示例性实施方案可以包括在底材上的增强的涂层，其中该增强的涂层包含添加剂以防止或阻碍涂层或底材中的至少一种在暴露于电磁辐射时失稳。

一种示例性实施方案可以包括在底材上的增强的涂层，其中所述底材包含添加剂以防止或阻碍涂层或底材中的至少一种在暴露于波长等于或小于435 nm的电磁辐射时失稳。

一种示例性实施方案可以包括在底材上的增强的涂层，其中所述底材包含添加剂以防止或阻碍涂层在暴露于波长为390 nm～435 nm的电磁辐射时失稳。

另一示例性的实施方案可以包括在底材上的含苯并三唑的保护性或装饰性涂层。

另一示例性的实施方案可以包括含聚合物、溶剂和苯并三唑的涂料组合物。

另一示例性的实施方案可以包括含聚合物和多种纤维的底材以及在底材上的含苯并三唑的保护性或装饰性涂层，其中所述聚合物一旦暴露于电磁辐射倾向于失稳。

另一示例性的实施方案可以包括一种方法，该方法包括：提供含聚合物和溶剂的涂料组合物，并且向该涂料组合物中加入苯并三唑。

附图说明

从详述和附图将更全面理解本发明的示例性（说明性）实施方案，其中：

图1图示了一种产品，其包括根据一种示例性实施方案的底材和在底材上的增强的涂层。

图2图示了一种产品，其包括根据一种示例性实施方案的包含多种纤维的复合底材和在底材上的增强的涂层。

图3图示了一辆车，其具有多个暴露于电磁辐射易于失稳的模制复合车身板件（body panel）并且具有根据一种示例性实施方案的在所述板件上的增强的涂层。

具体实施方式

下面实施方案的描述在本质上仅为示例性的并且绝无意于限制本发明、其应用，或其用途。

一种示例性实施方案包括保护性或装饰性涂料组合物，该组合物包含有机聚合物、溶剂，和在暴露于某些波长的电磁辐射时用以防止或阻碍对由其制成的固化涂层的损害和/或对下一层或底材的损害的第一添加剂。在不同的示例性实施方案中，第一添加剂可以吸收来自波长为390～450 nm、大于400 nm至450 nm、大于400 nm至435 nm、405～435nm、420～435 nm或在该类范围上述外限间(outer limit)的不同波长的电磁辐射的能量。在一种实施方案中，第一添加剂可以有效吸收在紫外-可见光区的电磁辐射能量。在一种示例性实施方案中，第一添加剂可以包含苯并三唑（也称作C₆H₅N₃；1H-苯并三唑；或者1,2,3-苯并三唑）。

现在参考图1，一种示例性实施方案可以包括产品10，其包括底材12，和在底材12上的保护性或装饰性涂层14。在一种示例性实施方案中，涂层14可以直接施涂在底材12上。在另一种示例性实施方案中，在涂层14和底材12之间可以插入多个附加层。

包含在用于制备交联涂层14的组合物中的第一添加剂的量可以改变。在一种示例性实施方案中，第一添加剂可以以有效保护或者阻碍涂层14和/或下面底材12免受电磁辐射（光），尤其是波长等于或小于435 nm的电磁辐射的损害的量来提供。在一种实施方案中，第一添加剂可以以在暴露于波长范围为400～435 nm的电磁辐射时足以防止或阻碍对涂层14和/或下面底材的损害的量加入到涂层14中。在本发明一种示例性实施方案中，少于5wt%的第一添加剂可以包含于该涂料组合物中，所述涂料组合物包含单体和/或聚合物以及溶剂。在另一示例性实施方案中，3wt%～5wt%，或少于3wt%的添加剂可以被加入到涂料组合物中。

所述涂料组合物可以包含任何种类的可以被交联以提供保护性或装饰性涂层14的聚合物。这类聚合物的实例包括，但不限于酸性环氧（acid-epoxy）、氨基甲酸乙酯、蜜胺、氨基甲酸酯、聚氨酯-聚烯烃，或硅烷。用于此类涂料组合物的合适的溶剂包括，但不限于石脑油、乙酸戊酯、乙酸正丁基酯、甲氧基丙醇，或者芳族100烃（Aromatic 100Hydrocarbon）。

根据本发明一种实施方案的用于制备涂层14的合适透明涂料组合物可从AkzoNobel公司以商标名Autoclear Ⅲ获得。一种示例性实施方案可以包括一种方法，其包括提供含聚合物和溶剂的涂料组合物，并且加入苯并三唑。底材可以用涂料组合物进行覆盖和通过施加热而固化涂料组合物以提供坚固的粘附于底材的保护性或装饰性涂层。

在另一示例性实施方案中，如果需要，诸如色差添加剂（color shift additive）等第二添加剂可以包含于涂料组合物中以改变涂层14的颜色或者用以使涂层14的颜色不确定（neutral）。例如，当将苯并三唑加入到聚合物涂料组合物中时，该组合物可能变得微黄。可以加入基于红色的颜料使与加入苯并三唑相关的颜色无效以产生较透明的涂层14，诸如清漆层。例如，当3wt%的苯并三唑被加入到含溶剂的聚合物涂料组合物中时，可以加入大约0.3%的红色颜料以产生涂料组合物固化后的透明涂层14。在本发明一种实施方案中，涂料组合物中可以包含约0.01～0.5wt%的色差添加剂。

但是，也可以加入其它颜料以改变用苯并三唑添加剂产生的涂料颜色，由此产生底材12上的彩色或着色的保护性或装饰性涂层14。可以采用本领域技术人员已知的各种技术将涂料组合物施加到底材上，这些方法包括但不限于，将涂料组合物喷涂到底材12上。

底材12可以是任何种类的材料，包括但不限于金属、木材、聚合物、陶瓷、石头或复合材料。在一种示例性实施方案中，底材12可以为具有可见纤维的装饰性复合板（cosmeticcomposite panel），所述纤维通过模制如玻璃纤维和/或碳纤维等纤维片，与树脂或粘合剂而形成。合适的树脂可以包括，但不限于，双酚A二环氧甘油醚。但是，最为普遍使用的双酚A环氧树脂的二环氧甘油醚在暴露于紫外和紫外-可见光区的电磁辐射时易于或倾向于失稳。所述失稳是由于在或接近树脂分子中包含的芳基基团处的电磁辐射引发的光致氧化反应(photo-oxidation reaction)造成的。还已经发现分子内的羰基在近300 nm 波长处表现出高吸光率。如果树脂或粘合剂不能被保护免遭失稳，则底材12可能变色并且最终其上的清漆层14可能分层。文献中已经进行了众多的尝试通过使用各种UV吸收剂或稳定剂来防止或阻碍双酚A环氧树脂二环氧甘油醚的失稳导致的光致氧化。但不幸的是，这些尝试还并不成功。

如图1～2所示，底材12可以是任何种类产品的结构部件。例如，该底材可以是木地板、书桌、房板或诸如此类。在其它形式中，底材12可以是网球拍、自行车、户外椅、栅栏、运动器械、帆板、冲浪板或高尔夫套杆。涂层14可以被施涂到各种聚合物或复合产品，其包括但不限于，户外游泳池家具、房壁板、邮筒、船、陆上交通工具如，但不限于卡车和汽车，摩托车和飞机。

现在参考图3，一种示例性实施方案可以包括一种车，其具有多个模制纤维复合板如汽车仪表板72、发动机盖74、前挡泥板76、门78、后挡泥板82、后备箱盖84、柱90，94或车顶88。每块模制纤维复合板可以包含涂层14，涂层14包含根据本发明一种实施方案的第一添加剂。配件产品如，但不限于摇板、车内或车外装修、阻流板、门把手、后视镜壳、空气扩散器，或者仪表板延伸部可以包含根据本发明一种实施方案的含第一添加剂的涂层14。

在许多示例性实施方案中，底材12可以不包含或包含不足的用以使底材在暴露于紫外和/或可见光区的电磁辐射时免遭失稳的颜料。

在各种示例性实施方案中有用的装饰性复合板可以通过多种方法来制得。以下的描述是几种此类方法的说明。这样的一种方法可以包括使用单面金属或复合机具(composite tool)的纤维-环氧预浸渍制品的手糊（hand lay-up）高压釜成型。所述板可以通过使用自动化模切机首先将预浸渍制品切成部件的形状来生产。可以手动将预定数量板层的图案化预浸渍制品在机具腔内贮存，并用硅橡胶真空袋包裹并密封以抽空板层间捕获的空气。组装的预浸渍板层可以随后在高压釜中在高温以及压力下保持给定的时间段以固结和固化。然后高压釜被冷却下来并使之降压，目的是从单面机具(single-sided tool)中将固化预浸渍制品移走。修整、检验并精制固化的预浸渍制品来生产最终复合板。

制备装饰性复合板的另一方法可以包括在匹配-金属（matched-metal）或复合机具中树脂传递模塑(resin transfer molding)纤维粗加工品（preform）。纤维粗加工品可以通过对图案化叠层加热并加压来制得，所述图案化叠层是从连续的无规纤维片、不定向纤维带，或纺织纤维织品制备的。纤维粗加工品还可以这样来制备，使用水或液浆方法直接将短纤维喷涂到预制模具上或将短纤维沉积到预制模具上。可以将成形的纤维粗加工品放置于匹配-金属或复合机具中并且随后将环氧树脂注入封闭的机具腔内。所述机具可以在高温和压力下保持给定的时间段来用环氧树脂浸渍纤维并形成固化的复合板。

根据一种示例性实施方案可以被使用的一种典型的汽车纤维-环氧预浸渍制品材料为Toray Composites生产的P831-190碳纤维-环氧预浸渍制品。该预浸渍制品是用Toray的T-600 24k不定向碳纤维（60 wt%）和G83C环氧树脂（40 wt%）制得的。在不定向带和纺织织品形式二者中，类似的商业预浸渍制品材料可以获自预浸渍制品供应商如AdvancedComposites Group（ACG）和使用Toray、TohoTenax、Zoltek等生产的碳纤维的HankukCarbon Company。预浸渍制品可以在150℃和0.7 MPa下固化10 min。高压釜模塑的整个周期大约花费90 min来完成。模塑周期由装料、加压、匀速升温至150℃、冷却、降压、卸料和脱模组成。

根据另一实施方案，涂层14是由其中加入苯并三唑的涂料组合物来制得的，并测试在碳纤维-环氧底材12上所得的固化涂层14，并且发现其满足GMW14873：露天暴露（Outdoor Exposure）（2007年7月）；SAEJ1960：氙老化试验机（Xenon Weatherometer）所有的性能标准。

此外，应当注意在该说明书中公开的组合物是代表性的。预期该组合物在每种组分浓度范围内一样起作用或者效果更好。

Claims (14)

1.用以在底材上形成保护性或装饰性涂层的涂料组合物，其包含:

在暴露于紫外线和可见光区的电磁辐射时易于失稳的聚合物、溶剂、和能够从波长位于紫外线和可见光区的电磁辐射吸收能量的添加剂，其中所述添加剂为化学式为C₆H₅N₃的苯并三唑，该苯并三唑以等于或小于涂料组合物的3wt%的量而存在，所述聚合物选自酸性环氧、聚氨酯、或聚氨酯-聚烯烃，其中所述涂层不含金属氧化物纳米颗粒。

2.权利要求1所述的组合物，其还进一步包含其量足以使得涂料组合物透明或着色的色差添加剂。

3.一种包含底材和在底材上的保护性或装饰性涂层的产品，其中：

所述涂层包含固化的在暴露于紫外线和可见光区的电磁辐射时易于失稳的聚合物和能够从波长位于紫外线和可见光区的电磁辐射吸收能量的第一添加剂，其中所述第一添加剂为化学式为C₆H₅N₃的苯并三唑，该苯并三唑以等于或小于所述涂层的3wt%的量而存在，所述聚合物选自酸性环氧、聚氨酯、或聚氨酯-聚烯烃，其中所述涂层不含金属氧化物纳米颗粒。

4.权利要求3所述的产品，其中所述底材包括金属、聚合物、木材、陶瓷、石头或复合材料。

5.权利要求3所述的产品，其中所述底材包括暴露于紫外线和可见光时易于或倾向于失稳的模制纤维复合板。

6.权利要求5所述的产品，其中所述产品包括陆地车辆。

7.权利要求5所述的产品，其中所述产品包括船。

8.权利要求5所述的产品，其中所述底材不包含用以使底材在暴露于电磁辐射时免遭失稳的其它颜料。

9.一种在底材上形成保护性或装饰性涂层的方法，其包括：

提供包含聚合物和溶剂的涂料组合物，其中所述聚合物在暴露于紫外线和可见光区的电磁辐射时易于失稳，所述聚合物选自酸性环氧、聚氨酯、或聚氨酯-聚烯烃，

将化学式为C₆H₅N₃的苯并三唑加到涂料组合物中，其中苯并三唑以等于或少于所述涂料组合物的3wt%的量加入，和

其中所述涂层不含金属氧化物纳米颗粒。

10.权利要求9的方法，还进一步包括向涂料组合物中加入色差添加剂以使得涂层透明或与其中仅含有苯并三唑的涂料组合物相关的涂层不同的颜色。

11.权利要求9的方法，还进一步包括用涂料组合物覆盖底材并固化所述涂料组合物。

12.权利要求11的方法，其中所述底材包含金属、聚合物、木材、陶瓷或复合材料中的至少一种。

13.一种车，其包括：

至少一种包含底材和在底材上的保护性或装饰性涂层的纤维复合板，所述底材包含在暴露于紫外线和可见光区的电磁辐射时易于失稳的粘合剂，所述涂层包含能够吸收波长位于紫外线和可见光区的电磁辐射能量的第一添加剂，其中所述第一添加剂为化学式为C₆H₅N₃的苯并三唑，该苯并三唑以等于或小于所述涂层的3wt%的量而存在，所述粘合剂选自酸性环氧、聚氨酯、或聚氨酯-聚烯烃，其中所述涂层不含金属氧化物纳米颗粒。

14.权利要求13所述的车，其中所述涂层不包含其量足以使底材在没有第一添加剂而暴露于所述电磁辐射时免遭失稳的其它颜料。