CN1283215A - 低挥发性有机化合物的涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

一种低挥发性有机化合物的水基涂料组合物包括胺封端的环氧树脂的水分散体和有机硅烷固化剂,有机硅烷固化剂的通式为:R1－(CH2)x－Si－(R3)n－(R2)3－n,其中R1是环氧化物、异氰酸酯或丙烯酸系物;R2是烷氧基、乙酸氧基或肟基;R3是C1－C6烷基;X是2－10的整数以及n是0－2。

Description

低挥发性有机化合物的涂料组合物
本发明一般涉及涂料。本发明尤其涉及柔性的耐化学物质的环氧基涂料组合物。本发明尤为涉及挥发性有机化合物含量很低的水基环氧涂料组合物。
环氧基涂料一般具有高度耐化学侵蚀和高度柔性，从而非常适用于各种工业应用。最初，许多环氧基涂料由有机溶剂基系统制备。这些组合物一般有储存期长和干燥快速的优点，但是它们含大量有机溶剂，这些有机溶剂价格昂贵，并且使用受到政府限制。因此，工业上希望使用低浓度的挥发性有机化合物。为此水基涂料受到人们的注意。但是水基涂料的储存期短，固化慢和耐化学物质性差。此外，水基环氧涂料难以制备和使用，因为它们不能很好地润湿底材，在工业上常要求加入表面张力降低剂如硅氧烷以改进流动性和涂料外观。这些添加剂常引起涂层间粘合问题。
本发明涉及低挥发性有机化合物的水基环氧涂料，这些涂料储存期长、干燥快，一旦固化可耐化学物质和水。本发明的涂料还容易混合，具有良好的应用性能。
本发明的涂料由包括胺封端的环氧树脂水分散体的第一种成分形成。水基分散体是指水和有机化合物的多相混合物，可以包括乳液、胶体或微凝胶，这些都是在该领域众所周知的。本发明可以用在上述条件下化学稳定的任何胺封端的环氧树脂制造。一种特别优选的树脂类是在美国专利5，369，152中公开的。当然，其它这样的树脂对熟悉该领域的人员都是知道的。
本发明的组合物的第二种主要成分包括通式为：
R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n的有机硅烷的固化剂，通式中的R1是环氧化物、异氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整数以及n是0-2。
R1可以是含环氧基的烷基、环烷基或芳基；异氰酸酯基；丙烯酸系基或甲基丙烯酸系基。
熟悉本领域的人员熟知的固化剂有许多。其中最优选的固化剂是γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。一些其它的优选的固化剂是γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及γ-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷。
在典型的组合物中，胺封端的环氧树脂的水分散体还包括有机助溶剂，用量为分散体的0-80％重量。这种溶剂优选包括同水相容的溶剂如乙二醇醚或醇。此分散体还可包括颜料，用量一般为分散体的0-60％重量。
固化剂还可以包括有机助溶剂，用量为0-90％重量。这种助溶剂优选仍然是同水相容的溶剂如乙二醇醚、醇等。固化剂还可以是与水不相容的，包括酮类如甲戊酮和醇类如正丁醇。固化剂还可以包括0-50％重量的颜料和0-10％的表面活性剂。此外，已经发现，可能需要提高组合物中水分散体和固化剂混合物中的水量，以降低组合物的粘度，以适用于所希望的应用或如喷涂的应用机理。
按照下面的叙述可以制备各种制剂。据认为，涂料的固化分四个阶段进行。第一阶段涉及水和任何有机助溶剂的蒸发。第二阶段涉及分散的胺封端的树脂粒子的聚结或聚集。固化的第三阶段涉及硅烷的有机官能团的末端同树脂的胺的氢反应。反应的第四阶段涉及交联反应，其中烷氧基硅烷基团同另一烷氧基硅烷或同涂料沉积的底材缩合。
实施例包括五个按照本发明原理制造的说明性配方。在这些配方中，胺封端的树脂成分作为成分A，固化剂作为成分B。在下面的配方中，胺封端的树脂由市购的Reichold Chemical Company的产品，商标名为EPOTUF。其它材料包括乙二醇醚助溶剂来自Arco Chemical Company，商标名为ARCOSOLVE和来自Dow Chemical Company，商标名为DOWANOL。这些组合物还包括如指出的颜料和水。
                              实施例1
                               配方#1
   成分A                     成分B材料             磅        材料            磅Epotuf37-681     188.3    环氧硅烷        70Arcosolve PTB    37.7     Arcosolve PTB   10Dowanol PPh      11.3     80Raven  410       20.1Wollastokup 10ES 316.8
             -混合和研磨-EDotuf37-681     228.2Arcosolve PTB    27.3水               27.7
             857.5
                 实施例2
                 配方#2
 成分A                          成分B材料             磅        材料              磅EDotuf37-680     160.7    环氧硅烷          40Arcosolve PTB    21.9     甲基丙烯酰硅烷    30Dowanol PPh      8.8      Arcosolve PTB     20铬酸锶           94.3                       90纯钛R-900        169.7Wollastokup 10ES 221.5
             -混合和研磨-Epotuf37-680    162.9Arcosolve PTB   26.6水              154.7
            1021.1
                    实施例3
                     配方#3
成分A                 成分B材料          磅        材料           磅Epotuf 37-680 160.0    环氧硅烷        28.0Arcosolve PTB 10.0     Ektosolve EB    5.0Dowanol PPh   5.0                      33.0水            50.0
          225．0
                     实施例4
                      配方#4
  成分A                      成分B材料            磅        材料            磅Epotuf37-681    148.0    环氧硅烷        52Arcosolve PTB   20.0     Ektosolve EB    10Dowanol PPh     8.1                      62Ektosolve EB    5.0氧化铁黄        71.0氧化铁黑        16.0Wollastokup 10ES 290.0
           -混合和研磨-Epotuf37-681    150.0Arcosolve PTB   16.0水              216.0
            935.0
                   实施例5
                  配方#5
  成分A                     成分B材料            磅        材料            磅Epotuf37-680    159.0    环氧硅烷        60Arcosolve PTB   2.0      Ektosolve EB    20Dowanol PPh     9.6 80氧化铁红        81.0Wollastokupi0ES 268.0
           -混合和研磨-Epotuf37-680    193.0Arcosolve PTB   48.0水              15.0
            806.0
上面实施例提出的本发明的典型的组合物的使用温度范围为约-65°F-350°F，硬度最低为2H铅笔，抗冲击为80英寸/磅(加德纳标度)，由锥形心轴测定的柔韧性为180°，密封胶相容性和抗化学物质性良好。典型的材料在77°F和相对湿度50％固化，在30分钟内达成无尘状，两小时干燥成带或罩面，七天后完全固化。
应该理解，按照本发明，熟悉该领域的人员可以很容易地制成许多其它的配方。包括所有的相当物的下面权利要求确定了本发明的范围。

Claims (24)

1．一种低挥发性有机化合物的水基涂料组合物，该组合物包括：
(a)胺封端的环氧树脂水分散体；以及
(b)通式为R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n的有机硅烷的固化剂，通式中的R1是环氧化物、异氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整数以及n是0-2。
2．权利要求1的组合物，其中所说的胺封端的环氧树脂水分散体包括所说树脂的水基微凝胶。
3．权利要求1的组合物，其中所说的胺封端的环氧树脂水分散体包括所说的树脂的水乳液。
4．权利要求l的组合物，其中所说的有机硅烷固化剂包括环氧硅烷。
5．权利要求1的组合物，其中所说的有机硅烷固化剂选自γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷以及它们的混合物。
6．权利要求1的组合物，其中所说的水分散体还包括有机助溶剂，其用量至多80％重量。
7．权利要求1的组合物，其中所说的有机硅烷固化剂还包括至多50％重量的水。
8．权利要求1的组合物，其中所说的有机硅烷固化剂还包括0-90％重量的助溶剂，0-50％重量的颜料和0-10％重量的表面活性剂。
9．一种涂布制品，所说的涂布制品所用的组合物包括：
(a)胺封端的环氧树脂的水分散体；以及
(b)通式为R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n的有机硅烷的固化剂，上述通式中的R1是环氧化物、异氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整数以及n是0-2。
10．权利要求9的涂布制品，其中所说的胺封端的环氧树脂水分散体包括所说树脂的水基微凝胶。
11．权利要求9的涂布制品，其中所说的胺封端的环氧树脂水分散体包括所说树脂的水乳液。
12．权利要求9的涂布制品，其中所说的有机硅烷的固化剂包括环氧硅烷。
13．权利要求9的涂布制品，其中所说的有机硅烷的固化剂选自γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷以及它们的混合物。
14．权利要求9的涂布制品，其中所说的水分散体还包括有机助溶剂，其用量至多80％重量。
15．权利要求9的涂布制品，其中所说的有机硅烷的固化剂还包括至多50％重量的水。
16．权利要求9的涂布制品，其中所说的有机硅烷的固化剂还包括0-90％重量的助溶剂、0-50％重量的颜料以及0-10％重量的表面活性剂。
17．一种制造低挥发性有机化合物的水基涂料组合物的方法，所说的方法包括以下步骤：
将包括胺封端的环氧树脂的分散体的第一种成分和包括有机硅烷的固化剂混合，有机硅烷的结构式为R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n其中R1是环氧化物、异氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整数以及n是0-2。
18．权利要求17的方法，其中胺封端的环氧树脂水分散体包括所说树脂的水基微凝胶。
19．权利要求17的方法，其中胺封端的环氧树脂水分散体包括所说树脂的水乳液。
20．权利要求17的方法，其中有机硅烷固化剂包括环氧硅烷。
21．权利要求17的方法，其中有机硅烷固化剂选自γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷以及它们的混合物。
22．权利要求17的方法，其中水分散体还包括有机助溶剂，其用量至多80％重量。
23．权利要求17的方法，其中有机硅烷固化剂还包括50％重量的水。
24．权利要求17的方法，其中有机硅烷固化剂还包括0-90％重量的助溶剂、0-50％重量的颜料以及0-10％重量的表面活性剂。
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