CN114207054A - 包含流挂控制剂和蜡的涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
提供了溶剂型涂料组合物和用于形成涂覆基材的方法。在一个实例中，所述溶剂型涂料组合物包含溶剂、着色剂、包含一种或多种树脂的粘结料、流挂控制剂和蜡分散体。基于粘结料的重量，所述流挂控制剂包含以约0.5重量％至约6重量％的量存在的脲晶体。基于粘结料的重量，所述蜡分散体包含以约3重量％至约8重量％的量存在的基于乙烯‑乙酸乙烯酯的蜡颗粒。基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型涂料组合物的不挥发物含量为约11体积％至约30体积％。
Description
相关申请的交叉引用
本申请与2019年7月30日提交的美国临时专利申请第62/880,276号和2020年7月29日提交的美国非临时申请第16/942,234号相关并要求保护以上申请的所有可获得的权益，以上申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
总体而言，本技术领域涉及涂料，更具体地涉及包含流挂控制剂和蜡诸如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)蜡和/或聚酰胺(PA)蜡的溶剂型涂料组合物。
背景技术
油漆和涂料工业仍然面临着满足消费者对改善涂料组合物外观需求的挑战，特别是在效果涂料方面。通常，薄片颜料诸如铝或珠光颜料用于赋予整饰涂层以金属效果。这些薄片的直径大于其厚度并且通常应该平贴在基材上以提供光亮的外观。薄片的乱取向(disorientation)可能导致更暗和/或有斑点的外观。这在修补或修整零件以与相邻零件的颜色匹配时变得更具挑战性。薄片的乱取向会导致总颜色印象中亮度变化的不规则区域。这对于相对较大的车身面板上的浅金属色更为明显。在涂料工业中，这种不希望的外观通常被称为斑点。
薄片取向受涂料本身的施用参数和流变性能影响。具有足够的薄片控制能力例如合适的流变学和粘度性能的涂料组合物是合乎需要的，使得喷漆机或喷涂机能够容易且一致地施用(施涂)该涂料组合物。
可以将流变控制剂掺入涂料组合物中，通过桥接聚合物分子或颜料颗粒形成临时且可逆的空间结构来改变油漆流动曲线。涂料中更合乎需要的流变控制剂通常是触变性的(即触变剂)。许多化合物是已知的并用作涂料组合物中的触变剂，诸如改性氢化蓖麻油、基于脲化合物的流挂控制剂、交联的聚合型微粒、各种有机粘土(有机改性层状硅酸盐、衍生自天然存在的粘土矿物)、二氧化硅或含有离子性或缔合基团的合成聚合物诸如聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸、乙烯-马来酸酐共聚物或聚乙烯基吡咯烷酮聚合物。遗憾的是，增加触变剂的量会导致不期望的性能。例如，较高量的蜡、有机粘土或二氧化硅会导致更多的纹理或橘皮外观，当涂料的固体体积增加时，这种外观会变得更加严重。较高的蜡含量也会导致较弱的膜性能，尤其是重涂附着力。
除了使用触变剂并控制溶剂蒸发曲线外，较低的即喷(ready-to-spray，RTS)固体水平(＜11％体积)也已经用于修整效果颜色以通过体积收缩的益处来实现所需的薄片控制。然而，较低的RTS固体量可能导致较差的遮盖力，从而降低生产率。此外，其在施用期间通常会释放更多的挥发性有机化合物(VOCs)，这不是环境友好的。一些触变剂设计用于高固体涂料体系。例如，美国专利4,311,622描述了在高固体涂料体系(>70重量％)中使用含有脲晶体的SCA。
因此，希望提供一种溶剂型涂料组合物，所述组合物实现了遮盖力与无斑点和光滑外观的改进平衡，具有11体积％或更高的即喷(RTS)固体水平。此外，本公开的其他期望的特点和特征将结合该背景技术从随后的发明详述和所附权利要求中变得显而易见。
发明内容
本文提供了溶剂型涂料组合物和用于形成涂覆基材的方法。根据一个示例性实施方案，所述溶剂型涂料组合物包含一种或多种溶剂、一种或多种着色剂、包含一种或多种树脂的粘结料、流挂控制剂和蜡分散体。基于粘结料的重量，所述流挂控制剂包含以约0.5重量％至约6重量％的量存在的脲晶体。基于粘结料的重量，所述蜡分散体包含以约3重量％至约8重量％的量存在的基于乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)的蜡颗粒。基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型涂料组合物的不挥发物含量为约11体积％至约30体积％。
在一个方面，基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型涂料组合物的不挥发物含量为约12体积％至约25体积％。
在另一个方面，基于粘结料的重量，所述流挂控制剂和所述蜡分散体以小于或等于约11重量％的组合总量存在。
在又一个方面，基于粘结料的重量，所述脲晶体和基于EVA的蜡颗粒以约3.5重量％至约10重量％的组合总量存在。
在一个方面，所述流挂控制剂包含胺和异氰酸酯的反应产物。
在另一个方面，所述异氰酸酯选自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、环己基-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯加合物、六亚甲基二异氰酸酯加合物、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-双(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、甲苯二异氰酸酯加合物及其组合。
在又一个方面，所述胺选自苄胺、乙胺、正丙胺、2-丙胺、正丁胺、2-丁胺、叔丁胺、正戊胺、α-甲基丁胺、α-乙基丙胺、β-乙基丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、环己胺、苯胺及其组合。
在一个方面，所述胺包括苄胺并且所述异氰酸酯包括1,6-六亚甲基二异氰酸酯。
在另一个方面，所述一种或多种着色剂包括薄片颜料。
在又一个方面，所述薄片颜料包括至少一种选自铝薄片、云母薄片和珠光薄片的薄片颜料。
在一个方面，所述一种或多种树脂包括一种或多种选自丙烯酸类树脂、聚酯延伸的丙烯酸类树脂、丙烯酸类多元醇树脂、聚酯树脂、聚酯延伸的聚合物和纤维素类树脂的树脂。
在另一个方面，所述一种或多种树脂包括聚酯树脂，基于粘结料的重量，其以小于或等于约75重量％的量存在。
在又一个方面，当将溶剂型涂料组合物喷涂在基材上并随后在室温下固化7天以形成底色漆时，根据ASTM-D4366测量，所述底色漆具有大于约40秒的Persoz硬度。
一个方面，所述溶剂型涂料组合物还包含至少一种选自交联剂、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、消泡剂和润湿剂的添加剂。
根据一个示例性实施方案，一种用于形成涂覆基材的方法包括将所述溶剂型涂料组合物喷涂在基材上，以及干燥、固化和/或烘烤基材上的溶剂型涂料组合物以在基材上形成第一涂层。
在一个方面，所述方法还包括施用覆盖溶剂型涂料组合物和第一涂层之一的清漆，和干燥、固化和/或烘烤清漆以形成涂覆基材。
在另一个方面，所述方法还包括在施用清漆之前对第一涂层进行尖头砂磨(nibsanding)。
在又一个方面，使用云雾图影仪(cloud-runner instrument)以约15度的逆定向反射角(aspecular angle)测量，所形成的涂覆基材具有小于约4.5的斑点外观。
在一个示例性实施方案中，所述溶剂型涂料组合物包含一种或多种溶剂、一种或多种着色剂、包含一种或多种树脂的粘结料、流挂控制剂和蜡分散体。基于粘结料的重量，所述流挂控制剂包含以约0.5重量％至约6重量％的量存在的脲晶体。基于粘结料的重量，所述蜡分散体包含以约1重量％至约5重量％的量存在的基于聚酰胺(PA)的蜡颗粒，其中基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型组合物的不挥发物含量为约11体积％至约30体积％。
在一个方面，基于粘结料的重量，所述流挂控制剂和所述蜡分散体以约2.5重量％至约9重量％的组合总量存在。
具体实施方式
下面的详述本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制各种实施方案或其应用和用途。此外，无意受前述背景技术或以下发明详述中提出的任何理论的约束。
本文中考虑的各种实施方案涉及溶剂型涂料组合物。在一个示例性实施方案中，提供了具有约11至约30体积％(vol％)、例如大于11体积％至30体积％、诸如约12体积％至约25体积％的不挥发物含量的溶剂型涂料组合物，有利地实现了遮盖力与无斑点和光滑外观的改进平衡。所述溶剂型涂料组合物包含溶剂、着色剂、粘结料、流挂控制剂和蜡分散体。在一个示例性实施方案中，基于粘结料的重量，所述流挂控制剂(SCA)包含以约0.5至约6重量％的量存在的脲晶体。此外，在一个示例性实施方案中，基于粘结料的重量，所述蜡分散体包含以约3至约8重量％、例如约4至约7重量％的量存在的基于乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)的蜡颗粒，或以约1至约5重量％的量存在的基于聚酰胺(PA)的蜡颗粒。在一个示例性实施方案中，基于粘结料的总重量，所述SCA和所述包含基于EVA的蜡颗粒的蜡分散体以小于或等于约11重量％、诸如约3.5重量％至约10重量％的组合总量存在。例如，所述脲晶体和所述基于EVA的蜡颗粒以小于或等于约11重量％、诸如约3.5重量％至约10重量％的组合总量存在。在一个示例性实施方案中，基于粘结料的总重量，所述SCA和所述包含基于PA的蜡颗粒的蜡分散体以约2.5重量％至约9重量％的组合总量存在。例如，基于粘结料的总重量，所述脲晶体和所述基于PA的蜡颗粒以约2.5重量％至约9重量％的组合总量存在。
如本文所用，术语“涂料组合物”被理解为是指施用于基材上的任何类型的涂料。所述基材可以由金属、塑料或其他聚合物材料、木材、陶瓷、粘土、混凝土、石头或其他人造或天然材料制成。所述基材的实例包括但不限于诸如汽车、卡车等的交通工具；诸如冰箱、洗衣机、洗碗机、微波炉、烹饪和/或烘焙烤箱等的家用电器；诸如电视机、计算机、电子游戏机、音频和/或视频设备等的电子设备；诸如自行车、滑雪装备、全地形车等的娱乐设备；以及诸如桌子、文件柜等的家庭和/或办公家具。所述基材还可包括一个或多个现有涂层，或者备选地，可以是基本上没有任何现有涂层的裸露基材。
在一个示例性实施方案中，所述涂料组合物可用作底漆、密封剂、面漆、底色漆、一级和/或二级涂料和/或类似物。对于车辆用涂料，例如，所述涂料组合物可用于车辆原始设备制造(OEM)涂料和/或用于修补或修整车辆和车辆零件的涂层。
在一个示例性实施方案中，本公开的涂料组合物在底色漆/清漆工艺中用作底色漆。在这种工艺中，通过喷涂、静电喷涂、辊涂、浸涂或刷涂将涂料组合物层作为底色漆施用于预先涂覆或未涂覆的基材。任选地对涂料组合物进行闪蒸以除去至少一部分溶剂。任选地，施用另一个底色漆组合物层，接着进行任选的闪蒸步骤。然后用清漆组合物层对所述一个或多个底色漆组合物层进行外涂。任选地，对清漆层进行闪蒸。任选地，可以将多于一个清漆层施用于底色漆，其中每次施用之后接着进行任选的闪蒸步骤。将组合的底色漆和清漆层加热至约60℃至200℃持续10分钟至60分钟以干燥和固化施用的层。在一个示例性实施方案中，如本文所用，短语或术语“干燥并固化”或“固化”被理解为表示大部分(例如，大于50％)的溶剂已被除去并且可交联和/或交联组分基本上被交联，但应理解在固化过程之后可能发生一些额外的交联。
在一个示例性实施方案中，如本文所用，术语“着色剂”被理解为是指当添加到涂料组合物中时引起涂料颜色变化的任何材料。着色剂的非限制性实例包括染料、颜料、染料混合物、颜料混合物或其组合。典型的着色颜料例如包括金属氧化物诸如二氧化钛、氧化锌、各种颜色的氧化铁，炭黑，填料颜料诸如滑石、瓷土、重晶石、碳酸盐、硅酸盐和各种有机有色颜料诸如喹吖啶酮、铜酞菁、苝、偶氮颜料、阴丹酮蓝、咔唑诸如咔唑紫、异吲哚啉酮、异吲哚酮、硫靛红和苯并咪唑啉酮，薄片颜料诸如铝薄片、云母薄片、珠光薄片，或其组合。在一个示例性实施方案中，所述着色剂包括薄片颜料。例如，所述着色剂包括至少一种选自铝薄片、云母薄片和珠光薄片的薄片颜料。
所述着色剂可以例如通过将一种或多种颜料与一种或多种树脂和一种或多种溶剂组合来生产。所述树脂可以是一般类别的丙烯酸类树脂、聚酯、醇酸树脂等，并提供润湿颜料、帮助研磨或混合以及促进油漆相容性的功能。所述着色剂还可包括具有极性、离子性、芳族、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。针对各种功能例如润湿和/或稳定着色剂中的颜料来选择分散剂聚合物。所述着色剂还可包括用作赋予流变性能材料的添加剂诸如亲有机性层状硅酸盐或疏水性气相二氧化硅以防止沉淀和改善颜料的悬浮。
在一个示例性实施方案中，如本文所用，术语“溶剂”被理解为是指涂料组合物中的挥发性组分。所述溶剂可以是VOC-豁免或非豁免的。合适溶剂的非限制性实例包括酮类诸如丙酮、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；酯类诸如乙酸乙酯、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；醇类诸如乙醇、异丙醇、丁醇和戊醇；二醇醚诸如丙二醇甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯和丙二醇单丁醚乙酸酯；芳族烃类诸如甲苯、二甲苯和Aromatic 100；以及脂族烃诸如庚烷、石油石脑油和VM&P石脑油(varnish makers and painter naphtha)。VOC豁免溶剂可包括丙酮、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯、对氯三氟甲苯(PCBTF)或其组合。水也是一种VOC豁免溶剂。在一个示例性实施方案中，如果水存在于溶剂型涂料组合物中，则基于涂料组合物的总重量，水含量小于5重量％、例如小于2重量％。
在一个示例性实施方案中，所述粘结料或树脂是指任何类型的不挥发性、固体或半固体有机物质，其可包括以下或由其组成：作为分泌物直接从某些植物获得的天然油或通过简单分子的聚合制备的树脂的无定形混合物。所述树脂包括但不限于丙烯酸类树脂、聚酯延伸的丙烯酸类树脂、丙烯酸类多元醇树脂、聚酯树脂、聚酯延伸的聚合物和纤维素类树脂。在一个示例性实施方案中，基于粘结料的重量，所述粘结料或树脂包含以小于或等于约75重量％的量存在的聚酯树脂。
特别有用的含羟基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、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烷基酯和丙烯酸羟烷基酯、苯乙烯或任何上述单体的任何混合物的聚合单体构成。在一个示例性实施方案中，所述丙烯酸类聚合物具有2,000至50,000道尔顿的重均分子量(Mw)和-20℃至100℃的玻璃化转变温度(Tg)。
“丙烯酸类多元醇”被理解为是指由单体混合物形成的聚合物，其中所述单体混合物包含大于50重量％的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体。此外，所述聚合物平均每分子具有多于1.0个羟基。
“聚酯延伸的丙烯酸酯”单体被理解为是指下式的单体；
其中每个X独立地选自C(O)O和OC(O)，R为H或CH3，R1为烷基、芳基、烷基芳基(alkylaromatic)或芳基烷基(aromaticalkyl)，R2为羟基封端的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且n为1至20范围内的整数。在一个示例性实施方案中，所述聚酯延伸的丙烯酸类单体为丙烯酸2-羟乙酯或甲基丙烯酸2-羟乙酯与己内酯的反应产物。一种这样的产品可从Dow Carbide作为
商购获得。
聚酯的实例包括这样的聚酯，其为一种或多种脂族或芳族多元羧酸与一种或多种脂族多元醇的酯化产物，但也可结合酸酐、一元酸、一元醇或内酯。羧酸或酸酐组分的实例包括在酸基团之间具有0-12个碳原子的脂族二酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸酐、苯甲酸和椰子脂肪酸。羟基组分的实例包括在羟基之间具有0-6个碳原子的脂族二醇、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。在一个示例性实施方案中，聚酯具有1500至20,000道尔顿的重均分子量和约-50℃至约30℃的Tg。
“聚酯延伸的聚合物”被理解为是指每条聚合物链平均具有至少一个聚酯延伸的单体的聚合物。
纤维素类树脂的实例包括乙酸丁酸纤维素类型和乙酸丙酸纤维素类型。粘结料溶液包含成膜粘结料树脂和溶剂。粘结料溶液的溶剂包括但不限于任何上述溶剂或上述溶剂的组合。
在另一个示例性实施方案中，本文考虑的涂料组合物包含退黏剂(reducer)。退黏剂用于将“未退黏油漆”的粘度降低到涂料应用所需的粘度。退黏剂包括一种或多于一种溶剂，有或没有树脂。所述溶剂和所述树脂可以为上述任何溶剂和树脂。“未退黏油漆”是指在与退黏剂混合之前的涂料组合物。
此外，本公开的涂料组合物还可包含常规添加剂、稳定剂、流变控制剂、流动剂、增韧剂和填料。此类附加的添加剂的选择将取决于涂料组合物的预期用途。取决于涂料组合物的预期用途，可以将前述添加剂添加到可交联或交联组分中，或两者中。此类添加剂的非限制性实例为光稳定剂(例如基于苯并三唑和HALS化合物)、基于(甲基)丙烯酸类均聚物或硅油的流动控制剂、流变赋予材料(诸如疏水性气相二氧化硅)、增稠剂(诸如交联的聚羧酸或聚氨酯)、消泡剂、润湿剂、填料颜料(诸如滑石、瓷土、重晶石、碳酸盐、硅酸盐)等。在一个示例性实施方案中，所述溶剂型涂料组合物还包含至少一种选自交联剂、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、消泡剂和润湿剂的添加剂。
在一个示例性实施方案中，任选地，所述涂料组合物包含可交联组分和交联组分。术语“可交联组分”被理解为是指其上附加有能够与交联组分反应形成经交联网络的官能团的组分。所述可交联组分可包括具有至少一个与交联组分反应的官能团的化合物、低聚物、聚合物或其组合。在一个示例性实施方案中，所述可交联组分包括如上所述的丙烯酸类多元醇。在可交联组分中的官能团例如可选自羟基、氨基、羟基硅烷、烷氧基硅烷、环氧、氨基甲酸酯、羧基、酸酐或其组合。在一个示例性实施方案中，所述官能团为羟基。在一个示例性实施方案中，术语“交联组分”是指具有“交联官能团”的组分，所述“交联官能团”为位于该组分的每个分子中的官能团，其中这些官能团(在固化步骤期间)能够与涂料组合物中的其他官能团交联以产生经交联结构形式的涂层。合适的交联官能团可包括异氰酸酯、硫代异氰酸酯、烷基化三聚氰胺甲醛、乙酰乙酰氧基、羧基、伯胺、仲胺、环氧、酸酐、酮胺(ketamine)、醛亚胺或其组合。
在一个示例性实施方案中，本文考虑的流挂控制剂(SCA)包含脲晶体。在一个实例中，适用于本文的脲晶体为胺与异氰酸酯的反应产物。在一个示例性实施方案中，所述胺单体为伯胺。胺单体可选自仲胺、二胺、酮胺(ketamine)、醛亚胺或其组合。伯胺的实例包括苄胺、乙胺、异丙胺、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。其他合适的胺包括烷基醚胺，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。仲胺的实例例如可包括上面列出的任何伯胺的N-烷基衍生物，其中烷基是指具有1-10个碳原子的烷基。二胺的实例可包括脂族和脂环族二胺，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、异佛尔酮二胺、六亚甲基二胺、1,12-十二烷二胺、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，任何上述胺的组合也可以是合适的。在一个示例性实施方案中，胺单体选自苄胺、乙胺、正丙胺、2-丙胺、正丁胺、2-丁胺、叔丁胺、正戊胺、α-甲基丁胺、β-乙基丙胺、β-乙基丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、环己胺、苯胺及其组合。在一个实施方案中，胺单体为苄胺。异氰酸酯单体选自封端或未封端的脂族、脂环族、杂环或芳族二价(元)、三价或多价异氰酸酯或其组合。合适的二异氰酸酯的实例包括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丁二醇与2分子异佛尔酮二异氰酸酯的加合物、1分子1,4-丁二醇与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、二甲苯二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-双(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加合物、异佛尔酮二异氰酸酯加合物和甲苯二异氰酸酯加合物。衍生自二异氰酸酯的异氰脲酸酯三聚体也是合适的，所述异氰酸酯的组合也是如此。上述任何异氰酸酯均可为封端的或未封端的。在一个示例性实施方案中，所述异氰酸酯单体选自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、环己基酯-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯加合物、六亚甲基二异氰酸酯加合物、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-双(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、甲苯二异氰酸酯加合物及其组合。在一个示例性实施方案中，异氰酸酯单体为1,6-六亚甲基二异氰酸酯。
含有脲晶体的流挂控制剂(SCA)还可包含调节树脂(moderating resin)，其在异氰酸酯与胺的反应中存在。调节树脂可以为一种或多种上述树脂。在一个示例性实施方案中，调节树脂包括丙烯酸类聚合物或聚酯。
在一个示例性实施方案中，蜡分散体在施用条件期间提供触变行为。在一个实施方案中，蜡分散体包括基于聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)(EVA)的蜡颗粒或分散体，例如基于EVA的颗粒、EVA蜡颗粒和/或包括EVA和/或含有EVA蜡颗粒的共聚物共混物的共聚物蜡颗粒。各种基于EVA的蜡颗粒或分散体可商购获得，例如以商品名
从美国的Honeywell或以商品名
或
从德国的BYK获得。在一个示例性实施方案中，将蜡颗粒或糊膏(糊剂)在溶剂或溶剂混合物中分散以形成蜡分散体。该方法包括在混合下在溶剂或溶剂混合物中加热蜡颗粒，然后将混合物冷却至室温。在一个示例性实施方案中，蜡颗粒在溶剂或溶剂混合物中的浓度为约3至约10重量％、诸如约4至约7重量％。在一个示例性实施方案中，平均粒度为约1至约20微米。粒度测量结果可以使用刮板细度仪(grindometer)来确定。
在另一个实施方案中，蜡分散体包括基于聚酰胺的蜡颗粒。各种基于聚酰胺(PA)的蜡糊膏或分散体也可商购获得，例如以商品名
(King Industries,USA,Kusumo,Japan)或商品名
(Elementis，UK)获得。通过均化或常规混合技术，用溶剂或溶剂混合物和一种或多种树脂将聚酰胺蜡糊膏加工成分散体。在一个示例性实施方案中，PA蜡颗粒的平均粒度为约5至约30微米。同样，粒度测量结果可以使用Grindometer来确定。
在一个示例性实施方案中，SCA和蜡颗粒的量基于涂料组合物、诸如RTS体积固体水平和高分子量和高Tg树脂诸如纤维素类树脂的量来确定以使得薄片控制和外观平衡。
提供以下实施例仅用于说明目的，并不意味着以任何方式限制涂料组合物的各种实施方案。
实施例
所有银漆样品具有为总粘结料的20％重量的铝。铝浆为来自SilberlineManufacturing Co.,Tamaqua,PA的SSP-353。相对于总粘结料，每个样品具有10重量％的乙酸丁酸纤维素(CAB-381-20，来自Eastman Chemical Co.)。此外，每个样品含有不同量的丙烯酸类树脂A，该丙烯酸类树脂A通过以下单体在甲基戊基酮中的自由基共聚来制备。
所得丙烯酸类聚合物溶液具有约63重量％的聚合物固体含量和约Z的Gardner-Holdt粘度。
用7175S(来自Axalta Coating Systems,PA的
基础料(basemaker))以2:1的体积比将所有银漆样品退黏以形成即喷油漆。将Clearcoat 8035(来自Axalta Coating Systems Co.,PA)喷涂在经闪蒸的底色漆面板上。然后将该涂有清漆的面板在60℃(140℉)下烘烤30分钟。面板的颜色用来自Axalta Coating Systems Co.的AcquireTM Quantum EFX分光光度计测量。通常使用金属“Flop(随角异色性)”来表征薄片取向。在使用相同效果颜料和光照条件下，“Flop”值越大，则薄片取向越好。术语“Flop”在数学上定义为Flop＝2.69*(L15-L110)1.11/(L45)0.86。在该等式中，L15、L45和L110分别为在15度、45度和110度的逆定向反射角测量的亮度或光强度。该角度通过参考与法线成45度的镜面反射角来确定。较大的L15和Flop值通常指示更好的薄片控制。如上所提到，术语“斑点”用于描述效果颜色外观的亮度变化的不规则区域。被测试面板的斑点值(M15和M45)由云雾图影仪(Cloud-runner instrument)(来自BYK-Gardner GmbH,Bad
Germany)测量。斑点值越小，经整饰外观越均匀。根据BYK-Gardner GmbH的推荐，M15用于表征效果颜色外观的均匀性。当M15大于6时，斑点外观被认为是“明显的”。当M15为4.5至6时，斑点外观被认为是“可见的”。当M15小于4.5时，斑点外观被认为是“难以识别的”。在一个示例性实施方案中，M15小于约4.5为合适的。M15和M45分别表示以15度和45度的逆定向反射角测量的斑点外观。该角度通过参考与法线成45度的镜面反射角来确定。使用Wave-Scan Dual(来自BYK-Gardner GmbH,Bad
Germany)测量长波(LW)和短波(SW)。LW和SW二者越小，则经整饰外观越光滑。
I.EVA蜡和SCA实例
表1中的样品具有16体积％的即喷固体。EVA蜡颗粒、SCA1脲晶体和树脂1固体相对于总粘结料的重量百分比分别列于表1中。粘结料的10重量％为如上所述的CAB-381-20。其余的粘结料为丙烯酸类树脂A。
表1
*EVA蜡为来自Honeywell的
405-T。该蜡分散体在54.1重量％的乙酸丁酯和39.9重量％的二甲苯的存在下以6.0重量％蜡颗粒来制备。SCA1通过在77.9重量％的树脂1和17.1重量％的溶剂乙酸异戊酯的存在下使2.8重量％的苄胺与2.2重量％的1,6-六亚甲基二异氰酸酯反应来制备。SCA1包含约67.3重量％的固体，该固体包含SCA1总重量的5.0重量％的脲晶体。树脂1为一种支化的聚酯，其重均分子量为约9,900且Tg为-30℃。树脂溶液在正丁醇中的固体含量为80重量％。
表1中的数据提供了底色漆的性能及粘结料组合物之间的比较。实施例1和2表明，不含EVA蜡且包含SCA1的组合物导致底色漆具有不可接受的高斑点。下面将更详细地讨论实施例1和2之间关于聚酯树脂固体(树脂1)的总量的差异。实施例11、14和17表明，在不含SCA1的组合物中，基于粘结料的总重量，将EVA蜡的量从7重量％增加至8重量％至9重量％导致纹理(即不光滑外观)显著增加。具有不同量的EVA蜡和SCA1但EVA蜡加SCA1的总量相同(即6重量％)的实施例1、3和6的比较表明，与仅具有SCA1的那些相比，包含EVA蜡和SCA1二者的组合物具有显著改善的斑点和类似的光滑度；与仅具有EVA蜡的那些相比，具有类似的斑点和改善的光滑度。实施例11、12和13表明，在具有相同量EVA蜡的组合物中增加SCA1会导致改善的斑点，而纹理(即不光滑的外观)没有显著增加。这也可以从实施例14和15之间的比较中看出。然而，值得注意的是，实施例15和16之间的比较表明，基于粘结料的总重量，当EVA蜡加SCA1的总量大于10重量％时，不再观察到随着SCA1量的增加在改善斑点方面的趋势。此外，实施例15和16进一步表明，基于粘结料的总重量，当EVA蜡加SCA1的总量大于10重量％时，仍然观察到纹理(即不光滑的外观)增加。实施例9和10表明，基于粘结料的总重量，当EVA蜡的量低于3重量％时，Flop(随角异色性)低，表明薄片颜料的取向较差。此外，这些实施例表明，基于粘结料的总重量，当EVA蜡的量低于3重量％时，增加SCA1的量不会进一步改善斑点或光滑度。实施例17、18和19表明，基于粘结料的总重量，当EVA蜡的量高于8重量％时，增加SCA1的量不会进一步改善斑点或光滑度。
表2
*在上述表2中，星号表示在Persoz硬度测量期间在涂层中观察到凹痕，表明涂层的硬度显著低。
表2中给出的数据提供了底色漆的性能及粘结料组合物之间的比较。表2中列出的实施例对应于表1中列出的组合物，但为清楚起见，在表2中重复了这些组合物。在室温下干燥7天后，通过ASTM D4366对样品进行Persoz硬度测试。将膜固化7天，为溶剂从底色漆中蒸发提供了充足的时间，因此底色漆中存在的剩余溶剂对硬度的影响最小到没有影响。在一个示例性实施方案中，如果根据ASTM-D4366测量Persoz硬度大于约40秒则为合适的。
实施例14、20和23都具有相同量的EVA蜡(即8重量％)、SCA1(即0重量％)，以及CAB-381-20(即10重量％)，CAB-381-20包括纤维素类树脂固体。然而，这些实施例中的每一个都包含不同量的聚酯树脂固体(树脂1)和丙烯酸类树脂固体(树脂A)。这些实施例表明，在减少丙烯酸类树脂固体(树脂A)的量的同时显著增加聚酯树脂固体(树脂1)的量会改善光滑度，而不会对斑点产生负面影响。然而，表明在减少丙烯酸类树脂固体的量的同时增加聚酯树脂固体的量会降低底色漆层的Persoz硬度。这在底色漆中是不期望的，原因是在施用例如清漆之前，粘的、柔软的和/或可延展的底色漆会阻止底色漆的有效尖头砂磨。此外，这在面漆中是不期望的，原因是可延展的面漆太软而无法处理和/或使用。实施例20和23的底色漆具有不可接受的Persoz硬度，其太粘而不能有效地在其上进行尖头砂磨。然而，实施例20的底色漆加清漆具有与实施例14相似的Persoz硬度。这表明当施用清漆时效果不太明显。
表3
| 组分 | 在粘结料中的重量％ | 在退黏之前在油漆中的重量％ |
| 铝薄片 | 0 | 5.1 |
| EVA蜡 | 4 | 1.0 |
| SCA1 | 6 | 1.5 |
| 树脂1 | 75 | 19.1 |
| CAB-381-20 | 10 | 2.6 |
| 树脂A | 5 | 1.3 |
| 溶剂 | 0 | 69.3 |
| 共计 | 100 | ～100(99.9) |
表3中的数据示出了如上表1中所示的实施例7在退黏之前粘结料和油漆的组成。基于退黏之前的油漆的总重量，粘结料以25.6重量％的量存在于退黏之前的油漆中。如上所述，粘结料包括任何类型的不挥发性固体或半固体有机物质。这不包括例如溶剂。由于底色漆通常被固化和/或干燥，挥发性组分诸如溶剂基本上从底色漆蒸发。因此，粘结料的组成特别重要。
II.PA蜡和SCA实例
每个样品的RTS体积固体水平示于表4中。PA蜡颗粒、SCA2脲晶体和树脂2固体相对于总粘结料的重量百分比分别列于表4中。粘结料的10重量％为如上所述的CAB-381-20。其余的粘结料为丙烯酸类树脂A。
表4
*PA蜡为来自King Industries,Inc.Norwalk,CT的
EZ-777。在树脂2(15重量％)、40重量％的二甲苯和20重量％的乙酸丁酯的存在下将25重量％的PA蜡分散。SCA2通过在96.4重量％的树脂2和0.6重量％的乙酸叔丁酯的存在下使1.7重量％的苄胺(得自BASF，Florham Park,New Jersey)与1.3重量％的1,6-六亚甲基二异氰酸酯反应来制备。SCA2包含约61.0重量％的固体，基于SCA2的总重量，该固体包含3.0重量％的脲晶体。树脂2为一种丙烯酸类树脂，重均分子量为约10,000且Tg为18℃。树脂的乙酸叔丁酯溶液的固体含量为60.2重量％且具有约Y的Gardner-Holdt粘度。
表4示出了具有SCA2且没有基于PA的蜡颗粒的实施例24和25仅具有光滑的外观但具有不可接受的斑点。预料不到的是，与仅含基于PA的蜡颗粒的样品相比，在含基于PA的蜡颗粒的样品中添加SCA2允许在较低水平的基于PA的蜡颗粒下实现具有光滑度、遮盖力和斑点减少的良好平衡的涂层。示例性制剂：实施例28、29和31。
与基于EVA的蜡颗粒相比，相似量的基于PA的蜡颗粒导致未退黏的油漆组合物和退黏的油漆组合物具有更高粘度。随着油漆的体积固体含量增加，这种效果更加显著。例如，油漆组合物的高粘度是不期望的，原因例如是难以混合并且更难以在喷涂应用中雾化。这会进一步导致不均匀的喷涂图案、雾化器喷头的堵塞以及涂料组合物中附聚物的形成。因此，在此类组合物中包含SCA2允许降低组合物中基于PA的蜡颗粒的总量，而不会负面影响所得涂层的光滑度和斑点。
尽管在本公开的前述详细描述中已经给出了至少一个示例性实施方案，但应当理解的是，存在大量的变型。还应理解的是，所述一个或多个示例性实施方案仅为实例，且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实施本公开的示例性实施方案的方便路线图。应当理解的是，可以在不偏离如所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下对示例性实施方案中描述的元件的功能和布置进行各种改变。
Claims (20)
1.一种溶剂型涂料组合物，其包含：
一种或多种溶剂；
一种或多种着色剂；
包含一种或多种树脂的粘结料；
流挂控制剂，基于粘结料的重量，其包含以约0.5重量％至约6重量％的量存在的脲晶体；和
蜡分散体，基于粘结料的重量，其包含以约3重量％至约8重量％的基于乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)的蜡颗粒，其中基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型涂料组合物的不挥发物含量为约11体积％至约30体积％。
2.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型涂料组合物的不挥发物含量为约12体积％至约25体积％。
3.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中基于粘结料的重量，所述流挂控制剂和所述蜡分散体以小于或等于约11重量％的组合总量存在。
4.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中基于粘结料的重量，所述脲晶体和所述基于EVA的蜡颗粒以约3.5重量％至约10重量％的组合总量存在。
5.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中所述流挂控制剂包含胺与异氰酸酯的反应产物。
6.根据权利要求5所述的溶剂型涂料组合物，其中所述异氰酸酯选自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、环己基-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯加合物、六亚甲基二异氰酸酯加合物、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、1,3,5-三甲基-2,4-双(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、甲苯二异氰酸酯加合物及其组合。
7.根据权利要求5所述的溶剂型涂料组合物，其中所述胺选自苄胺、乙胺、正丙胺、2-丙胺、正丁胺、2-丁胺、叔丁胺、正戊胺、α-甲基丁胺、α-乙基丙胺、β-乙基丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、环己胺、苯胺及其组合。
8.根据权利要求5所述的溶剂型涂料组合物，其中所述胺包括苄胺并且所述异氰酸酯包括1,6-六亚甲基二异氰酸酯。
9.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中所述一种或多种着色剂包括薄片颜料。
10.根据权利要求9所述的溶剂型涂料组合物，其中所述薄片颜料包括至少一种选自铝薄片、云母薄片和珠光薄片的薄片颜料。
11.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中所述一种或多种树脂包括一种或多种选自以下的树脂：丙烯酸类树脂、聚酯延伸的丙烯酸类树脂、丙烯酸类多元醇树脂、聚酯树脂、聚酯延伸的聚合物和纤维素类树脂。
12.根据权利要求11所述的溶剂型涂料组合物，其中所述一种或多种树脂包括聚酯树脂，基于粘结料的重量，其以小于或等于约75重量％的量存在。
13.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中当将溶剂型涂料组合物喷涂在基材上并随后在室温下固化7天以形成底色漆时，根据ASTM-D4366测量，所述底色漆具有大于约40秒的Persoz硬度。
14.根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物，其中所述溶剂型涂料组合物还包含至少一种选自交联剂、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、消泡剂和润湿剂的添加剂。
15.一种用于形成涂覆基材的方法，所述方法包括以下步骤：
将根据权利要求1所述的溶剂型涂料组合物喷涂在基材上，和
干燥、固化和/或烘烤基材上的溶剂型涂料组合物以在基材上形成第一涂层。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包括以下步骤：
施用覆盖所述溶剂型涂料组合物和第一涂层之一的清漆，和
干燥、固化和/或烘烤清漆以形成涂覆基材。
17.根据权利要求16所述的方法，其还包括以下步骤：
在施用清漆之前对第一涂层进行尖头砂磨。
18.根据权利要求16所述的方法，其中使用云雾图影仪以约15度的逆定向反射角测量，所形成的涂覆基材具有小于约4.5的斑点外观。
19.一种溶剂型涂料组合物，其包含：
一种或多种溶剂；
一种或多种着色剂；
包含一种或多种树脂的粘结料；
流挂控制剂，基于粘结料的重量，其包含以约0.5重量％至约6重量％的量存在的脲晶体；和
蜡分散体，基于粘结料的重量，其包含以约1重量％至约5重量％的量存在的基于聚酰胺(PA)的蜡颗粒，其中基于溶剂型涂料组合物的体积，所述溶剂型组合物的不挥发物含量为约11体积％至约30体积％。
20.根据权利要求19所述的溶剂型涂料组合物，其中基于粘结料的重量，所述流挂控制剂和所述蜡分散体以约2.5重量％至约9重量％的组合总量存在。
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