EA012871B1

EA012871B1 - Матирующее вещество для порошкового покрытия, включающее сложный эфирамидный продукт конденсации

Info

Publication number: EA012871B1
Application number: EA200401620A
Authority: EA
Inventors: Тим Флетчер
Original assignee: Грейс Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2009-12-30
Also published as: US20060229400A1; AU2009210399A1; BR0311481A; EP1509561A1; WO2003102048A1; MXPA04011699A; CN1671771A; TWI321576B; CA2487870A1; TW200403281A; EA200401620A1; JP2005528487A; KR20050019093A; PL373849A1; CN100491445C; AU2003237667A1; ZA200410373B; AR039930A1; JP2010229418A; KR100989195B1

Abstract

Композиции по настоящему изобретению полезны в качестве матирующих средств для порошковых покрытий. Соединениями являются содержащие сложный эфирамид продукты конденсации, необязательно включающие по меньшей мере одну β-гидроксиалкиламидную функциональную группу и, например, полученные из мономерных сложных эфирамидов, олигомерных сложных полиэфирамидов или полимерных сложных полиэфирамидов, имеющих β-гидроксиалкиламидные группы, путем взаимодействия гидроксиалкиламиднесущего сложного эфирамида с другим соединением так, что по меньшей мере одна реакционноспособная функциональная группа, отличная от β-гидроксиалкиламида, также присутствует в продукте конденсации, а также так, что 50% или более концевой β-гидроксиалкиламидной функциональности вступает во взаимодействие и превращается в группы, содержащие концевые группы карбоновых кислот или другие реакционноспособные группы, включающие, но не в порядке ограничения, группы, реагирующие с полимерами и сшивателями, подходящими для получения эпоксидных, эпоксидных сложных полиэфирных, сложных полиэфирных, сложных полиэфакриловых, сложных полиэфпримидных, полиуретановых или акриловых порошковых покрытий. Другие варианты выполнения изобретения включают комбинацию вышеуказанного продукта конденсации с неорганическими твердыми веществами, такими как диоксиды кремния, оксиды алюминия и/или активаторы матирования.

Description

Настоящее изобретение касается продуктов, подходящих для применения в качестве матирующего средства в составах для порошковых покрытий, и, в частности, продуктов конденсации, содержащих по меньшей мере один сложный эфирамид, возможно по меньшей мере одну β-гидроксиалкиламидную группу и по меньшей мере одну реакционноспособную функциональную группу, отличную от β-гидроксиалкиламида.

Порошковые покрытия и, в частности, термоотверждающиеся порошковые покрытия составляют часть быстро развивающегося сектора в области покрытий. Такие покрытия известны своим глянцем и обладают тем преимуществом, что не содержат летучего растворителя.

В патентной литературе описаны соединения, содержащие β-гидроксиалкиламидные группы, используемые в целях получения полимеров и сшивателей для поверхностных покрытий. В частности, упомянуты водные покрытия и порошковые покрытия. Патент США 4076917 описывает глянцевые порошковые покрытия, основанные на химии β-гидроксиалкиламида.

Ρπιηίά (примид) ХЬ552 от Ройт & Наак служит примером сшивателя на основе β-гидроксиалкиламида. Указанный продукт используется со все возрастающим успехом в отверждении содержащих карбоксил смол на основе сложных полиэфиров для получения глянцевых порошковых покрытий. Такие порошковые покрытия обычно предназначены для наружного применения. Соединения, такие как Ρπιηίά ХЬ552, могут быть получены при взаимодействии диэфиров карбоновых кислот с аминоспиртами, такими как аминоспирты, описанные в США 4076917. Характерным примером является взаимодействие диметилового эфира адипиновой кислоты с диэтаноламином или диизопропаноламином.

Патент США 3709858 касается покрытий на основе сложного полиэфирамида, полученных из полимеров, содержащих концевые и боковые β-гидроксиалкиламидные группы, а также концевые и боковые карбоксильные группы, используемые в получении покрытий. В частности, упоминаются водные покрытия, и полимеры могут рассматриваться как способные к самоотверждению при повышенных температурах. Полимеры получают путем конденсации полиолов и поликислот, и химические группы β-гидроксиалкиламида возникают в результате использования Х,М-бис-[2-гидроксиалкил]-2-гидроксиэтоксиацетамида в качестве мономера. Полимеры могут быть линейными или разветвленными.

В дополнение к продуктам взаимодействия насыщенных или ненасыщенных мономерных диэфиров карбоновых кислот с аминоспиртами в качестве мономерных сшивателей, представляющими собой полимеры с одной или более карбоксильными или ангидридными функциональными группами, патент США 4076917 также описывает полимеры, содержащие боковые β-гидроксиалкиламидные группы, в качестве сшивателей и самоотверждающиеся полимеры, содержащие как β-гидроксиалкиламидные группы, так и группы карбоновых кислот. В частности, описаны полимеры на основе акрилатов, где выполняют сополимеризацию с β-гидроксиалкиламидными соединениями, содержащими винильные группы. К этим последним аспектам имеют отношение патенты США 4138541, 4115637 и 4101606. ЕР 322834 описывает композиции для порошковых покрытий, полученные с содержащими карбоновые кислоты полиэфирными смолами с помощью сшивателей приведенного в патенте США 4076917 типа.

Патент США 5589126 описывает линейные или разветвленные, аморфные или полукристаллические сложные сополиэфиры с молекулярной массой в пределах от 300 до 15000, содержащие две или более концевых β-гидроксиалкиламидных группы, предназначенные для применения в качестве сшивателей с содержащими карбоновые кислоты полимерами, такими как полимеры, используемые в порошковых покрытиях. Гидроксильные числа находятся в пределах от 10 до 400 мг КОН/г. Полимеры получают синтезом сложных полиэфиров с гидроксильными концевыми группами, этерификацией с помощью диэфиров карбоновых кислот и последующим осуществлением взаимодействия с аминоспиртами.

\УО 99/16810 описывает линейные или разветвленные сложные полиэфирамиды со среднемассовой молекулярной массой не ниже 800 г/моль, где по меньшей мере одна амидная группа находится в основной цепи полимера, имеющие по меньшей мере одну концевую β-гидроксиалкиламидную группу. Полимеры могут быть полностью или частично модифицированы мономерами, олигомерами или полимерами, содержащими реакционноспособные группы, которые могут взаимодействовать с β-гидроксиалкиламидной группой, например монофункциональными карбоновыми кислотами. Полимеры могут быть получены путем осуществления взаимодействия циклического ангидрида с аминоспиртом и последующей поликонденсации между образовавшимися функциональными группами.

В XV О 99/16810 отмечено, что неожиданностью оказалась способность описанных сложных полиэфирамидов проявлять хорошие характеристики текучести и пленочные характеристики в порошковых покрытиях, поскольку прежнее использование реакционноспособных полимеров с функциональностью свыше 6 в порошковых покрытиях обычно было связано с плохим внешним видом и плохими пленочными характеристиками. Следовательно, концевые β-гидроксиалкиламидные группы должны быть модифицированы менее чем на 50% и предпочтительно менее чем на 30%.

XV О 01/16213 описывает способ получения полимеров, подобных описанным в XVО 99/16810, но указанный способ включает взаимодействие поликарбоновой кислоты с аминоспиртом и последующую поликонденсацию в целях получения полимера, используемого в качестве сшивателя, что не приводит к

- 1 012871 высвобождению циклических ангидридов при отверждении сложных полиэфиров с кислотной функциональностью, которые используются в порошковых покрытиях.

В вышеуказанных ссылках описаны химические способы, первоначально предназначенные для улучшения порошковых покрытий, имеющих глянец после окончательной обработки, и большей частью умалчивается о возможности модификации таких составов в целях получения тусклой или матовой отделки. В действительности имеется значительный интерес к матовым порошковым покрытиям, сохраняющим хорошие пленочные характеристики их глянцевых аналогов.

Для матирования обычных непорошковых покрытий широко используются твердые частицы, такие как оксиды кремния, карбонаты и тальки. Однако обычные матовые покрытия зависят от усадки слоя покрытия в толщину во время образования пленки, обусловленной высвобождением растворителя или высвобождением воды в случае водных покрытий. Отсутствие таких растворителей и сопровождающая значительная усадка делают такой подход относительно неэффективным способом матирования порошковых покрытий.

Парафины также применяются в матирующих средствах для традиционных покрытий и в зависимости от обстоятельств используются отдельно либо в комбинации с наполнителями для снижения глянца в порошковых покрытиях. Такой подход, однако, не очень эффективен и вследствие выпотевания парафина может получаться скользкая поверхность в зависимости от степени несовместимости с полимерным компонентом порошкового покрытия.

Ограниченный успех общепринятых матирующих средств, таким образом, привел к разработке ряда новых способов матирования порошковых покрытий. Например, показано, что порошковые покрытия можно матировать путем: (1) сухого смешивания порошков с различной реакционной способностью или текучестью, (2) совместного экструдирования двух композиций для порошковых покрытий с различной реакционной способностью или даже с различной химической природой активности, (3) добавления специальных отверждающих средств, ограниченно совместимых с полимером порошкового покрытия, (4) применения полимерных связующих веществ с высокой степенью разветвления и реакционноспособными концевыми группами и (5) использования сшивателей, имеющих два типа функциональных групп, способных принимать участие во взаимодействии с полимерами или полимерными смесями, содержащими различные функциональные группы, каждая из которых реакционноспособна по отношению к той или иной функциональной группе, связанной со сшивателем. Два последних примера использованы применительно к полиуретановым порошковым покрытиям, тогда как первые три упоминаются в связи с употреблением в эпоксидном, сложном полиэфирэпоксидном и полиуретановом покрытиях. Матирование сложных полиэфирных порошковых покрытий основано на использовании сухих смесей.

Совершенно очевидно, что хотя низкие показатели блеска, ниже 20 при 60°, могут быть получены при использовании обычного матирования продукции или технологий применения специфических составов для данного типа порошковых покрытий, часто трудно сохранить другие желательные характеристики пленки, такие как эластичность, прочность, стойкость к действию растворителей, стойкость покрытия в условиях атмосферных воздействий и стойкость к пожелтению во время отверждения пленки. Поэтому цель настоящего изобретения состоит в получении матирующих средств, дающих приемлемые матовые поверхности, но в то же время сохраняющие другие желательные характеристики пленки. Цель также состоит в разработке способа, по которому обычные матирующие средства могли бы все же быть использованы в матирующем средстве, но при этом достигались бы приемлемые матовые поверхности, а также сохранялись вышеуказанные требуемые пленочные характеристики.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует способ получения соединений β-гидроксиалкиламида и последующие взаимодействия с соединением, имеющим функциональные группы, отличные от β-гидроксиалкиламида, в целях получения продукта конденсации по настоящему изобретению.

Фиг. 2 иллюстрирует альтернативный способ получения продукта конденсации по настоящему изобретению.

Фиг. 3 иллюстрирует вязкоупругие свойства сложного полиэфирного порошкового покрытия в ходе отверждения, где сшивателем является обычный гидроксиалкиламидный сшиватель.

Краткое описание изобретения

Соединения по настоящему изобретению являются содержащими сложный эфирамид продуктами конденсации, возможно включающими по меньшей мере одну функциональную β-гидроксиалкиламидную группу и по меньшей мере одну реакционноспособную группу, отличную от β-гидроксиалкиламидной группы. Такие продукты могут быть получены из мономерных сложных эфирамидов и линейных или разветвленных, олигомерных сложных полиэфирамидов или полимерных сложных полиэфирамидов. При этом продукт конденсации по настоящему изобретению подвергают взаимодействию так, что 50% или более концевой β-гидроксиалкиламидной функциональной группы превращают в группы, содержащие концевые или боковые группы карбоновых кислот или другие желательные функциональные группы, принимая во внимание природу матируемого порошкового покрытия. Суммарная функциональность равна по меньшей мере двум функциональным группам (идентичным или различным) на молекулу.

- 2 012871

Предпочтительные функциональные группы по настоящему изобретению включают группы карбоновых кислот или группы карбоновых кислот в комбинации с β-гидроксиалкиламидными группами, где последние присутствуют в количестве, не превышающем 50% от суммарной функциональности на моль основы. Такие соединения являются совместимыми и реакционноспособными со многими типами полимеров, обычно используемых в порошковых покрытиях. В зависимости от конкретного матируемого порошкового покрытия легко может быть включена требуемая активность β-гидроксиалкиламидной группы или других реакционноспособных групп. Другие реакционноспособные группы включают, но не в порядке ограничения, группы, взаимодействующие с эпоксидными, сложными полиэфирными, сложными полиэфирэпоксидными, сложными полиэфирпримидными, полиуретановыми и акриловыми полимерами, используемыми в качестве связующих веществ в типичных порошковых покрытиях.

Другой вариант выполнения включает комбинацию вышеупомянутого продукта конденсации с неорганическими твердыми веществами, такими как оксиды кремния, оксиды алюминия, силикаты и алюмосиликаты. Такие комбинации могут обеспечивать дополнительное регулирование реологических процессов, протекающих во время пленкообразования, тем самым приводя к повышенному матированию, делают органический компонент продукта конденсации более удобным в обращении с точки зрения здоровья и безопасности и обеспечивают более простое включение органического компонента в порошковое покрытие в случае, если рассматриваемый требуемый органический компонент является жидким или полутвердым. Кроме того, размалывание органического компонента в присутствии неорганического твердого вещества до подходящего размера частиц выполнять более удобно, и применение последних может приводить к продукту, который может быть включен в порошковое покрытие относительно просто и однородно.

Другой вариант выполнения включает комбинирование продукта конденсации с активатором матирования, например подходящим катализатором или сореагентом, для связующего вещества порошкового покрытия. Такие варианты выполнения приводят к улучшенному матированию и пленочным характеристикам по сравнению с вариантами выполнения, когда продукт конденсации используют в отсутствие, например, катализатора или сореагента.

Как указано выше, продукты конденсации по изобретению получают путем взаимодействия сложного эфира или сложного эфирамида, имеющего концевые или боковые β-гидроксиалкиламидные группы, с другим соединением, имеющим другие реакционноспособные функциональные группы, или действующим как предшественник для других реакционноспособных функциональных групп, или действующим как предшественник, в смысле, что другие реакционноспособные группы являются результатом других взаимодействий, которые могут включать реакции полимеризации. При этом два компонента подвергают взаимодействию так, что в ходе промышленного получения точка гелеобразования не достигается или превышается. Установлено, что когда суммарная функциональность или среднее число функциональных групп на молекулу продукта конденсации достигает четырех, то продукт обеспечивает матирование порошковых покрытий.

Подробное описание β-Гидроксиалкиламид.

Продукт конденсации по настоящему изобретению получают из соединений, содержащих концевые β-гидроксиалкиламидные группы. Сложные эфирамидные соединения, содержащие концевые βгидроксиалкиламидные группы, в целом известны, например добавка Ρπιηίά®. поставляемая Кйош & Наа8, и примеры способов получения таких соединений описаны в патентах США 4076917; 3709858; 5589126 и АО 99/16810, содержания которых включены здесь в качестве ссылок.

Таким образом, соединения, содержащие концевые β-гидроксиалкиламидные группы, могут, например, быть получены путем взаимодействия между: (1) мономерными диалкилэфирными производными дикарбоновых кислот и (2) β-аминоспиртами, которыми могут обычно являться моноалканоламины, диалканоламины или триалканоламины.

В качестве варианта настоящего способа вместо мономерного сложного диэфира могут быть использованы олигомерные или полимерные соединения, содержащие в среднем две или более концевых сложноэфирных групп. Такие олигомерные или полимерные соединения могут быть получены путем переэтерификации мономерных или полимерных полиолов с подходящим избытком мономерного сложного диэфира. Последующее взаимодействие таких олигомерных или полимерных соединений с соответствующим аминоспиртом приводит к соединению, содержащему две или более β-гидроксиалкиламидных групп. Реальное число групп будет конечно зависеть от того, используется ли моноалканоламин, диалканоламин или триалканоламин.

Соединения, содержащие концевые сложноэфирные группы, могут быть заменены производными мономерных циклических ангидридов или полиангидридов. В этом случае при получении мономерного соединения, содержащего группы карбоновых кислот и β-гидроксиалкиламидные группы, имеет место дополнительное взаимодействие между ангидридом и аминоспиртом. На дополнительной стадии взаимодействия такое мономерное соединение может быть полимеризовано по реакции конденсации между группами карбоновых кислот и β-гидроксиалкиламидными группами, что приводит к получению поли

- 3 012871 мерного соединения, содержащего по меньшей мере одну концевую β-гидроксиалкиламидную группу. Количество β-гидроксиалкиламидных групп, остающихся после такого взаимодействия, зависит от того, используются ли моноалканоламины, диалканоламины или триалканоламины, а также является ли ангидрид моноангидридом или полиангидридом.

Очевидно, что полученное ли путем взаимодействия сложного эфира с аминоспиртом или ангидрида с аминоспиртом соединение, содержащее концевые β-гидроксиалкиламидные группы, может само по себе действовать как полиол. Указанное соединение может также быть подвергнуто взаимодействию с соответствующим избытком мономерного сложного диэфира с целью получения соединений, содержащих в среднем одну или более концевых алкилсложноэфирных групп, для дальнейшего взаимодействия с аминоспиртами.

Олигомерные или полимерные соединения, содержащие вышеуказанные сложноэфирные группы как подходящие для промышленного получения гидроксиалкиламидных соединений, могут быть получены переэтерификацией мономерных алкиловых эфиров ди- или полифункциональных карбоновых кислот под действием полифункциональных спиртов либо в форме расплава, либо в растворителе при температуре в пределах от 50 до 275°С в присутствии подходящих катализаторов, таких как, например, карбоксилаты металлов, такие как ацетат цинка, ацетат марганца, ацетат магния или ацетат кобальта, а также алкоксиды металлов, такие как тетраизопропилтитанат или метилат натрия.

Олигомерные или полимерные производные, содержащие концевые сложноэфирные группы, могут также быть получены по реакции превращения сложных полиэфиров с гидроксильной функциональной группой под действием мономерных алкиловых эфиров ди- или поликарбоновых кислот либо в форме расплава, либо в походящих растворителях при температуре в пределах от 50 до 275°С в присутствии подходящих катализаторов.

Сложные полиэфиры с гидроксильной функциональной группой могут быть получены общепринятыми способами полимеризации, включающими взаимодействие ди- и полифункциональных карбоновых кислот с ди- и полифункциональными спиртами. Сложные полиэфиры с гидроксильной функциональностью со средней и высшей степенью разветвления могут быть получены, если требуется, путем полимеризации соответствующих полиоксикарбоновых кислот по методикам, описанным, например, в патентах США 3669939, 5136014 и 5418301, содержания которых включены в качестве ссылок.

Гидроксифункциональные сложные полиэфиры могут также быть получены по реакциям этерификации и переэтерификации или по реакциям переэтерификации. Подходящие катализаторы для таких взаимодействий включают, например, дибутилоловооксид или тетрабутилат титана.

Подходящие гидроксифункциональные сложные полиэфирные смолы имеют гидроксильное число в пределах 10-500 мг КОН/г.

Мономерные алкилдиэфиры поликарбоновых кислот, указанные в приведенных выше взаимодействиях, включают диметилтерефталат, диметиладипат и диметилгексагидротерефталат.

Примеры подходящих компонентов ди- и полифункциональных карбоновых кислот включают, но не в порядке ограничения, ароматические многоосновные карбоновые кислоты, такие как терефталевая кислота, изофталевая кислота, фталевая кислота, пиромеллитовая кислота, тримеллитовая кислота, 3,6-дихлорфталевая кислота, тетрахлорфталевая кислота и их ангидриды, хлорангидриды или сложноэфирные производные, вместе с алифатическими и/или циклоалифатическими многоосновными кислотами, такими как, например, 1,4-циклогександикарбоновая кислота, тетрагидрофталевая кислота, гексагидроэндометилентерефталевая кислота, гексахлорфталевая кислота, С4-С20-дикарбоновые кислоты, такие как, например, азелаиновая кислота, себациновая кислота, декандикарбоновая кислота, адипиновая кислота, додекандикарбоновая кислота, янтарная кислота, малеиновая кислота, равно как димерные жирные кислоты, и их ангидриды, хлорангидриды или сложноэфирные производные. Подобным образом могут быть использованы оксикарбоновые кислоты и/или лактоны, такие как, например, 12оксистеариновая кислота, эпсилон-капролактон или эфир оксипивалиновой кислоты и неопентилгликоля. При необходимости могут также быть использованы монокарбоновые кислоты, такие как, например, бензойная кислота, третичная бутилбензойная кислота, гексагидробензойная кислота и насыщенные алифатические монокарбоновые кислоты.

Следующие алифатические диолы перечислены в качестве примера подходящих вышеуказанных дифункциональных спиртов: этиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 2,2-диметилпропан-1,3-диол (неопентилгликоль), 2,5-гександиол, 1,6-гександиол, 2,2-[бис-(4-гидроксициклогексил)]пропан, 1,4-диметилолциклогексан, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль и 2,2-бис-[4-(2-гидрокси)]фенилпропан.

Подходящими вышеуказанными полифункциональными спиртами являются глицерин, гексантриол, пентаэритрит, сорбит, триметилолэтан, триметилолпропан и трис-(2-гидрокси)изоцианурат. Эпоксидные соединения могут быть использованы вместо диолов или полиолов. Также подходят алкоксилированные диолы и полиолы.

2,2-бис-(Гидроксиметил)пропионовая кислота, 2,2-бис-(гидроксиметил)масляная кислота, 2,2-бис(гидроксиметил)валериановая кислота, 2,2,2-трис(гидроксиметил)уксусная кислота и 3,5-дигидрокси

- 4 012871 бензойная кислота могут быть упомянуты в качестве примеров полигидроксилкарбоновых кислот.

Во всех вышеуказанных случаях вместо или в дополнение к вышеуказанным ди- и полифункциональным спиртам могут также быть использованы предварительно полученные соединения, содержащие концевые β-гидроксиалкиламидные группы.

Во всех вышеуказанных случаях могут быть использованы смеси различных полиолов, полиосновных карбоновых кислот и гидроксил- и полигидроксилкарбоновых кислот или их соответствующие олигомеры или полимеры и соответствующие аналоги с концевыми сложноэфирными группами.

В вышеуказанных случаях соотношение сложноэфирных групп и гидроксильных групп в реакциях конверсии, осуществляемых между сложным диэфиром и содержащим гидроксил соединением, варьируется в зависимости от природы полиола, его функциональности, заданного продукта и необходимости избежать гелеобразования. Если, например, средняя функциональность полиола равна трем, минимальное соотношение полиола и сложного диэфира является таким, что соотношение гидроксильной и сложноэфирной групп равно 0,5. Если средняя функциональность полиола равна шести, минимальное соотношение полиола и сложного диэфира является таким, что соотношение гидроксильной и сложноэфирной групп равно 0,3.

Как указано выше, для получения гидроксиламидного соединения вместо производных сложного диэфира могут быть использованы производные мономерных циклических ангидридов или полиангидридов.

Предпочтительным циклическим ангидридом является моноангидрид формулы I

где А принимает указанные ниже значения.

Примеры подходящих циклических ангидридов включают фталевый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид, нафталиндикарбоновый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, 5-норборнен-2,3дикарбоновый ангидрид, норборнен-2,3-дикарбоновый ангидрид, нафталиндикарбоновый ангидрид, 2додецен-1-ил-янтарный ангидрид, малеиновый ангидрид, (метил)янтарный ангидрид, глутаровый ангидрид, 4-метилфталевый ангидрид, 4-метилгексагидрофталевый ангидрид, 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид и малеинизированный алкилэфир ненасыщенной жирной кислоты.

Предпочтительно аминоспиртом, реакционноспособным по отношению к сложному эфиру или ан-

значения К¹, К², К³ и К⁴ могут, независимо друг от друга, быть одинаковыми или различными и включают, но не в порядке ограничения, Н или замещенный или незамещенный алкил, линейный или разветвленный, (С₆-С₁₀)арил, (С₁-С₂₀)(цикло)алкильный радикал. Обычно п=1-4, но более предпочтительно п=1.

Аминоспиртом может являться моноалканоламин, диалканоламин, триалканоламин или их смесь.

Диалканоламины предпочтительны, но если во взаимодействии с циклическими ангидридами используются моноалканоламины с целью получения полимеров, содержащих β-гидроксиалкиламидные группы с функциональностью 2 или больше, необходимо использовать полиангидриды с тем, чтобы обеспечить достаточную функциональность для получения конечного продукта с требуемой функциональностью. Подобным образом, если моноалканоламины используются во взаимодействии с олигомерными или полимерными соединениями, содержащими сложноэфирные группы, соединения должны

- 5 012871 иметь среднюю функциональность по меньшей мере из двух сложноэфирных групп для получения полимеров, содержащих β-гидроксиалкиламидные группы с функциональностью 2 или больше.

Если требуется сильно разветвленная структура с относительно большой функциональностью, могут быть использованы ди- или триалканоламины.

Поэтому в целом в зависимости от предполагаемого применения может быть выбран линейный, либо полностью или частично разветвленный олигомер или полимер, содержащий β-гидроксиалкиламидные группы, в котором дальнейшего регулирования структуры можно добиться с помощью алканоламинов, выбираемых для получения требуемого олигомера или полимера.

Примеры подходящих моно-в-алканоламинов включают 2-аминоэтанол(этаноламин), 2-(метиламино)этанол, 2-(этиламино)этанол, 2-(бутиламино)этанол, 1-метилэтаноламин(изопропаноламин), 1-этилэтаноламин, 1-метил- или 1-этилизопропаноламин, н-бутилэтаноламин, β-циклогексаноламин, н-бутилизопропаноламин и 2-амино-1-пропанол.

Примерами подходящих ди-в-алканоламинов являются диэтаноламин (2,2'-иминодиэтанол), 3-амино-1,2-пропандиол, 2-амино-1,3-пропандиол, диизобутаноламин(бис-2-гидрокси-1-бутил)амин, ди-βциклогексаноламин и диизопропаноламин(бис-2-гидрокси-1-пропил)амин.

Подходящим триалканоламином является, например, трис(гидроксиметил)аминометан.

В ряде случаев предпочтительно использовать алканоламины с β-алкил замещением. Примерами являются (ди)изопропаноламин, циклогексилизопропаноламин, 1-метил- или 1-этилизопропаноламин, (ди)изобутилэтаноламин, ди-β-циклогексаноламин и/или н-бутилизопропаноламин.

Эквивалентное соотношение сложный эфир: алканоламин амин обычно находится в пределах от 1:0,5 до 1:1,5 и более характерно в пределах от 1:0,8 до 1:1,2.

Эквивалентное соотношение ангидрид: аминоспирт зависит от ангидрида, но обычно находится в пределах от 1,1:1,0 до 1,0:1,8. Предпочтительно данное соотношение находится в пределах от 1:1,05 до 1:1,5.

Когда ангидрид подвергают взаимодействию с аминоспиртом, процесс может быть осуществлен через взаимодействие ангидрида и аминоспирта при температуре в пределах, например, приблизительно от 20 до 100°С с целью получения, по существу, мономерного гидроксиалкиламида, после чего при температуре в пределах, например, приблизительно от 120 до 250°С сложный полиэфирамид получают путем поликонденсации при удалении воды перегонкой.

При использовании такого способа может потребоваться избыток аминоспирта для регулирования возрастания молекулярной массы. Альтернативно, в зависимости от конечного требуемого соединения для получения умеренной функциональности можно использовать соединение, содержащее монофункциональную β-гидроксиалкиламидную группу или монофункциональное карбокислотное соединение. Дополнительная процедура регулирования, которая может быть использована раздельно или в комбинации с вышеуказанными приемами, состоит в использовании соединения, содержащего 2 или более βгидроксиалкиламидных группы, но не содержащего другой активной группы, способной к взаимодействию с β-гидроксиалкиламидной группой. Указанные приемы подобны способам, используемым для получения сложных полиэфиров с концевыми гидроксильными группами с различными степенями разветвления, такими как, например, описаны в патенте США 5418301, содержания которых включены здесь в качестве ссылки.

Когда содержащее сложный эфир соединение подвергают взаимодействию с аминоспиртом, реакция может быть осуществлена при температуре в пределах от 20 до 200°С, более характерно от 80 до 120°С, необязательно в присутствии подходящих катализаторов, таких как гидроксиды металлов, алкоксиды металлов, гидроксиды четвертичного аммония и соединения четвертичного фосфония. Образующийся при взаимодействии спирт удаляют перегонкой. Доля катализатора обычно может быть в пределах от 0,1 до 2 мас.%.

Взаимодействия могут происходит в расплавленной фазе, а также в воде или в органическом растворителе.

Удаление воды или спирта путем перегонки может производиться при давлении свыше 1 бар, при пониженном давлении, азеотропно в условиях нормального давления, при совместной перегонке с растворителем или в токе газа.

Могут быть получены вышеуказанные используемые производные, специфические β-гидроксиалкиламиды, отвечающие приведенной ниже формуле (III)

где А означает химическую связь, водород или одновалентный или многовалентный органический радикал, означающий насыщенный или ненасыщенный алкильный радикал, где алкильный радикал со- 6 012871 держит от 1-60 атомов углерода, такой как метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, эйкозил, триаконтил, тетраконтил, пентаконтил, гексилконтил и тому подобное; замещенный или незамещенный арил, например С₂-С₂₄-моно- и двухядерный арил, такой как фенил, нафтил и тому подобное; С₁-С₈-циклоалкил, бирадикал, три-низший алкиленамино, такой как триметиленамино, триэтиленамино и тому подобное; или ненасыщенный радикал, содержащий одну или более этиленовых групп [>С=С<], такой как этенил, 1-метилэтенил, 3-бутенил-1,3-диил, 2-пропенил-1,2-диил, карбоксинизший алкенил, такой как 3-карбокси-2-пропенил и тому подобное; низший алкоксикарбонил-низший алкенил, такой как 3-метоксикарбонил-2-пропенил и тому подобное.

К⁵ означает водород, алкил, предпочтительно с 1-5 атомами углерода, такой как метил, этил, н-пропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил и тому подобное, или гидрокси-низший алкил, предпочтительно с 1-5 атомами углерода, такой как гидроксиэтил, 3-гидроксипропил, 2-гидроксипропил, 4гидроксибутил, 3-гидроксибутил, 2-гидрокси-2-метилпропил, 5-гидроксипентил, 4-гидроксипентил, 3-гидроксипентил, 2-гидроксипентил и изомеры пентила; К⁵ может также означать Υ по приведенной выше формуле II.

К¹, К², К³ и К⁴ предпочтительно являются одинаковыми или различными радикалами, которые выбирают из водорода, линейного или разветвленного алкила, предпочтительно с 1-5 атомами углерода, либо радикалы К¹ и К³ или К² и К⁴ могут быть объединены, образуя вместе с атомами углерода С₃-С₂₀, такой как циклопентил, циклогексил и тому подобное; т равно целому числу, принимающему значения от 1 до 4; η равно целому числу, принимающему значения 1 или 2, и п' равно целому числу, принимающему значения от 0 до 2. Когда п' равно 0, А может означать полимер или сополимер (т.е. η имеет значение больше 1, предпочтительно 2-12), образованный β-гидроксиалкиламидом, когда А означает ненасыщенный радикал.

Больший интерес представляют те соединения вышеуказанной формулы III, где К⁵ означает Н, низший алкил или НО(К³)(К⁴)С(К¹)(К²)С-, каждый из η и п' равен 1, -А- означает -(СН2)т-, т равно 0-8, предпочтительно 2-8, каждая К группа означает Н и один из радикалов К³ или К⁴ в каждом случае означает Н, а другой означает Н или С1-С₅ алкил; то есть отвечающие формуле (IV)

К³ О О К³

I II II I (IV) ΗΟ-ΌΗΟΗ,Ν-Ό—(СН₂)^—С—Ν—СНз-СН—он

V где К⁵, К³ и т принимают вышеуказанные значения.

Конкретными примерами соединений, подпадающих под формулу II, являются бис-|\,\-ди( р>гидроксиэтил)]адипамид, бис-[\,\-ди(в-гидроксипропил)]сукцинамид, бис-|\,\-ди( β-гидроксиэтил)]азеламид, бис-|\-\-ди( β-гидроксипропил )|адипамид и бис-[\-метил-\-(в-гидроксиэтил)]оксамид. Способ получения подходящего гидроксиалкиламида иллюстрируется фиг. 1.

Характерными β-гидроксиалкиламидами являются также соединения вышеуказанной формулы III, где А означает полимерную цепь сложного полиэфира, являющуюся либо линейной, либо разветвленной, где цепь, возможно, содержит сложные эфирамидные группы. Следовательно, А может дополнительно включать чередование сложный эфир-амид вдоль основной цепи полимера или в случае разветвленной структуры сложноэфирные и амидные звенья чередуются вдоль основной и боковых цепей разветвленной структуры.

Другая реакционноспособная функциональная группа.

Выбранный и/или полученный β-гидроксиалкиламид подвергают затем взаимодействию с соединением, содержащим отличные от гидроксиалкиламидной группы функциональные группы или предшественники функциональных групп. Таким соединением является мономер, олигомер или полимер, который в дополнение к группе, не являющейся гидроксиалкиламидной, содержит по меньшей мере одну функциональную группу, которая может взаимодействовать с гидроксиалкиламидной группой. В некоторых случаях соединение, содержащее функциональные группы или предшественники функциональных групп, после взаимодействия с подходящим гидроксиалкиламидным соединением может быть подвергнуто полимеризации с целью получения конечного продукта конденсации, содержащего заданные функциональные группы.

Соединения, содержащие такие функциональные группы или предшественники таких функциональных групп, включают циклические ангидриды, мономерные или полимерные поликарбоновые кислоты или ангидриды поликарбоновых кислот, содержащие одну или более ангидридных групп на молекулу и одну или более групп свободных карбоновых кислот на молекулу, которые после взаимодействия с β-гидроксиалкиламидом приводят к остаточным группам свободных карбоновых кислот. Конкретные примеры карбоновых кислот и ангидридов включают, но не в порядке ограничения, такие соединения, как адипиновая кислота, декандикарбоновая кислота, тримеллитовый ангидрид, фталевая кислота или фталевый ангидрид, тетрагидрофталевая кислота или тетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевая

- 7 012871 кислота, тетрагидрофталевый ангидрид, тетрагидрофталевая кислота, гексагидрофталевый ангидрид, пиромеллитовая кислота, пиромеллитовый ангидрид, ангидрид 3,3',4,4'-тетрабензофенонкарбоновой кислоты и их комбинации.

Другими подходящими соединениями карбоновых кислот являются, например, димерные или тримерные кислоты, состоящие из насыщенных алифатических (С1-С₂₆) кислот, ненасыщенных (С1-С₃₆) жирных кислот, оксикарбоновых кислот и полиоксикарбоновых кислот, таких как 2,2-бис-(гидроксиметил)пропионовая кислота, а также α,β-ненасыщенных кислот.

Примерами подходящих α,β-ненасыщенных кислот служат (мет)акриловая кислота, кротоновая кислота и моноэфиры или моноамиды итаконовой кислоты, малеиновая кислота, 12-оксистеариновая кислота, карбоновая кислота с простыми полиэфирными звеньями и фумаровая кислота.

Когда используют поликарбоновые кислоты, функциональными группами конечного продукта конденсации по изобретению должны быть преимущественно группы карбоновых кислот. С другой стороны, использование циклических ангидридов или ангидридов поликарбоновых кислот дает возможность осуществления селективного взаимодействия ангидридных групп с β-гидроксиалкиламидными группами в таких условиях, что группы свободных карбоновых кислот, по существу, не реакционноспособны. Таким способом могут быть получены соединения, содержащие оба типа групп. Фиг. 2 иллюстрирует способ получения конечного сложного эфирамидного продукта конденсации по изобретению путем использования ангидридов.

Примеры других подходящих реакционноспособных групп включают, но не в порядке ограничения, изоцианатные группы, эпоксидные группы, алкоксисилановые группы, хлорангидридные группы, эпоксихлоргидриновые группы, аминогруппы, фенольные группы, метилолированные амидные группы, гидроксильные группы, метилольные группы и их комбинации.

Примеры подходящих изоцианатов включают, но не в порядке ограничения, диизоцианаты, такие как 1,4-диизоцианат-4-метилпентан, 1,5-диизоцианат-5-метилгексан, 3(4)-изоцианатметил-1-метилциклогексилизоцианат, 1,6-диизоцианат-6-метилгептан, 1,5-диизоцианат-2,2,5-триметилгексан и 1,7-диизоцианат-3,7-диметилоктан, и 1 -изоцианат-1-метил-4-(4-изоцианатбут-2-ил)циклогексан, 1 -изоцианат-1,2,2триметил-3 -(2-изоцианатэтил)циклопентан, 1 -изоцианат-1,4-диметил-4-изоцианатметилциклогексан, 1 изоцианат-1,3-диметил-3-изоцианатметилциклогексан, 1 -изоцианат-н-бутил-3 -(4-изоцианатбут-1 ил)циклопентан и 1-изоцианат-1,2-диметил-3-этил-3-изоцианатметилциклопентан соответственно.

В случае использования олигомерных или полимерных сложных эфиров для получения β-гидроксиалкиламидного соединения, такие производные могут быть подвергнуты взаимодействию с циклическими ангидридами, поликарбоновыми кислотами или ангидридами поликарбоновых кислот точно так же, как при использовании мономерных сложных эфиров.

В случае первоначально полученного β-гидроксиалкиламидного соединения, содержащего более двух β-гидроксиалкиламидных групп на моль, одна или более таких групп могут быть блокированы путем осуществления взаимодействия с подходящим монофункциональным реагентом, таким как монофункциональная карбоновая кислота, перед осуществлением взаимодействия с поликарбоновой кислотой или ангидридом поликарбоновой кислоты или другими желательными реакционноспособными группами.

Итак, способы, по существу, включают получение мономерного сложного эфирамида либо олигомерного или полимерного сложного эфирамида нелинейной структуры с концевыми β-гидроксиалкиламидными группами и осуществление последующего взаимодействия по меньшей мере 50% указанных концевых групп с циклическими ангидридами, поликарбоновыми кислотами, ангидридами поликарбоновых кислот или другими подходящими вышеуказанными соединениями в зависимости от требуемой структуры и функциональной группы, где различные взаимодействия могут быть выполнены в одну или более стадий согласно хорошо известным способам полимеризации и последующей функционализации.

Продукт конденсации.

В большинстве случаев среднее число (в мольном отношении) заданных функциональных групп на молекулу или функциональность, присутствующая в продукте конденсации по данному изобретению, после взаимодействия β-гидроксиалкиламида, например, с циклическими ангидридами может изменяться в пределах от 4 до 48, предпочтительно составляет не менее 8, более предпочтительно в пределах от 8-24 функциональных групп на молекулу, но при этом не более 50% от общего числа функциональных групп в молекуле. Другими словами по меньшей мере пятьдесят процентов функциональных групп (в мольном отношении) составляют группы, отличные от β-гидроксиалкиламидной группы. Желательное массовое содержание функциональных групп составляет в пределах от 50 до 750 мг КОН/г.

Среднечисленная молекулярная масса конечного продукта конденсации находится в пределах от 300 до 15000, предпочтительно равна 1000-5000.

Как указано выше, реакционноспособные функциональные группы конечной молекулы продукта конденсации выбирают в зависимости от конкретного полимерного связующего порошкового покрытия, в которое продукт добавляют в качестве матирующего средства. Связующие вещества, обычно используемые в порошковых покрытиях, включают, но не в порядке ограничения, эпоксидные сложные поли

- 8 012871 эфиры, эпоксиды, сложные полиэфиры, сложные полиэфиракрилаты астуйск, полиэфирпримиды, полиуретаны и акрилаты астуНск. Часто применяемыми связующими веществами являются эпоксидные сложные полиэфиры и карбоксильная функциональность является предпочтительной реакционноспособной функциональной группой для матирующего средства, предназначенного для такого связующего вещества.

Продукт конденсации может быть получен в фазе расплава или может быть получен в подходящем органическом растворителе, например апротонном растворителе, таком как диметилацетамид или Νметил-2-пирролидон.

Растворители, такие как №метил-2-пирролидон, могут впоследствии быть удалены путем перегонки. Однако вследствие высокой температуры кипения и высокой теплоты испарения для такой операции требуется большой расход энергии. Кроме того, обычно трудно обеспечить, по существу, полное удаление таких растворителей указанным способом по причине сильного взаимодействия, существующего между растворителем и растворенным веществом. Альтернативный способ состоит в экстракции растворителя вторым растворителем так, что растворенное вещество не растворимо в смеси растворителей. Подходящим вторым растворителем во многих рассматриваемых случаях является вода, но могут, например, также служить растворителями спирты или водно-спиртовые смеси. Кроме того, противоточная промывка осажденного продукта водой или вторым растворителем может быть выполнена по мере необходимости для обеспечения, по существу, полного удаления первого растворителя.

Раствор продукта в растворителе может быть добавлен при интенсивном перемешивании ко второму растворителю, например, по каплям или в виде непрерывного потока материала, так что осажденный продукт, по существу, присутствует в форме частиц. В некоторых случаях такой способ ускоряется наличием неорганического твердого вещества. В особенности это полезно, если осажденный органический продукт не имеет характеристик твердого тела. Полученный продукт может окончательно быть высушен при температурах, не превышающих 100°С.

Сушка при температурах выше температуры стеклования продукта конденсации может привести к оплавлению продукта и связыванию неорганических компонентов, которые могут присутствовать, с образованием связанных агломератов. В такой форме продукт конденсации будет плохо растворим в других подходящих растворителях и может плохо диспергироваться в порошковом покрытии при экструзии. По некоторым вариантам выполнения может быть желательно получать продукт конденсации в чистом виде (без неорганических частиц) вышеуказанным способом экстракции растворителем. В этом случае форма частиц, полученных таким способом, может быть утрачена, если температура сушки слишком высокая.

Во избежание указанных проблем при сушке продукта предпочтительно сушить его при пониженном давлении. Это может, например, быть выполнено, например, в вакуумной печи или в роторном испарителе, снабженном устройством для подведения вакуума. После промывки водой перед сушкой может быть осуществлено окончательное ополаскивание летучим, смешивающимся с водой растворителем, таким как ацетон, метилэтилкетон, метанол, этанол или изопропанол, так, чтобы конечный растворитель не растворял органический компонент. Альтернативно, продукт может быть повторно суспендирован/повторно растворен в растворителях, таких как ацетон, метилэтилкетон, метанол, этанол или изопропанол, в воде или в комбинациях указанных растворителей, и выделение продукта осуществляют путем высушивания.

Указанные проблемы можно также избежать, используя сушку с распылением раствора продукта по желанию с неорганическим твердым веществом, с целью конечного продукта, имеющего подходящую форму частиц. Подходящие растворители могут быть, например, выбраны из спиртов, смеси вода/спирт и кетонов.

Следовательно, общий принцип состоит в том, чтобы избегать высоких температур, в противном случае трудно получить соединения, содержащие два или более типа функциональных групп, способных взаимодействовать друг с другом. Любые катализаторы этерификации и переэтерификации, используемые при химических превращениях, ведущих к конечному продукту, могут также быть экстрагированы в той степени, в какой указанные катализаторы растворимы во втором растворителе и в той степени, в какой их удаление желательно.

Когда продукт конденсации получают исключительно в фазе расплава, получение продукта в форме подходящих частиц для включения в порошковое покрытие может быть достигнуто вышеуказанными приемами. Например, расплав может быть вылит в неорганический растворитель, такой как вода, либо продукт может быть растворен в подходящем растворителе и полученный раствор высушен распылением. Однако наиболее прямой способ состоит в охлаждении продукта и измельчении в порошок отвержденного материала до подходящего размера частиц.

Согласно альтернативному способу в некоторых случаях возможно смешивать реагенты вместе в водной фазе или фазе органического растворителя, включая любое присутствующее неорганическое твердое вещество в конечном продукте, при необходимости, высушивать полученную смесь и завершать любые остаточные взаимодействия или стадии полимеризации в твердом состоянии.

Когда продукт конденсации объединяют с активатором матирования, описанным ниже, активатор

- 9 012871 матирования может быть добавлен на любой удобной стадии вышеуказанного взаимодействия и последующей обработки. Обычно активатор матирования добавляют на стадиях суспендирования или повторного растворения, которые предшествуют сушке.

Считается, что в любом из вышеуказанных случаев подходящий средний размер частиц конечного продукта, предназначенного в качестве матирующего средства, в целях обеспечения его включения в конечную смесь для порошкового покрытия должен быть в пределах приблизительно от 1 до 100 мкм и предпочтительно не свыше 50 мкм. Конечный продукт может быть впоследствии подвергнут порошкованию или измельчению по необходимости. Любую окончательную стадию измельчения следует проводить при достаточно низких температурах в случае, когда только продукт конденсации является конечным продуктом, предназначенным в качестве матирующего средства.

Количество продукта конденсации, добавляемого к порошковому покрытию, зависит от количеств других добавок, включенных в состав порошка, например других вспомогательных средств, таких как активатор матирования или другие необязательные добавки, описанные ниже. В целом количества добавляемого продукта конденсации могут изменяться в пределах приблизительно от 0,5 до 20% в расчете на общую массу состава для порошкового покрытия. Предпочтительно количество изменяется в пределах приблизительно от 1 до 10% в расчете на общую массу связующего в составе для порошкового покрытия.

Смесь различных продуктов конденсации, каждый из которых входит в рамки объема изобретения и приложенных пунктов, также может быть использована в составе для порошкового покрытия.

В некоторых случаях удобно также комбинировать соединения по изобретению с β-гидроксиалкиламидами, содержащими свыше 50% функциональности β-гидроксиалкиламида, в такой степени, чтобы общая активная функциональность комбинации включала не более 50% β-тидроксиалкиламида.

Неорганические добавки в форме частиц.

Неорганические частицы, подходящие для введения в продукт конденсации, включают матирующие средства, основанные на неорганических соединениях, используемые в обычных покрытиях на основе растворителей.

Подходящими являются частицы диоксида кремния. Такие частицы имеют средний размер частиц в пределах от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 5 до 10 мкм. Пористые диоксиды кремния обычно предпочтительны по причине их эффективности в матировании и имеют объемы пор в пределах от 0,5 до 2,0 см³/г, предпочтительно от 1,0 до 2,0 см³/г. Под вышеуказанными размерами частиц имеются в виду размеры, установленные с использованием счетчика Культера и объем пор, определенный азотной порометрией. Подходящие оксиды кремния и способы их получения описаны в патенте 4097302, содержание которого включено в качестве ссылки. Также подходят измельченные оксид алюминия или силикаты металлов с размерами частиц в указанных выше пределах.

Неорганические частицы могут присутствовать в пределах от 0 до 2 мас.ч. на одну массовую часть продукта конденсации. Варианты выполнения, включающие такие частицы, однако, чаще всего включают неорганические частицы и продукт конденсации в соотношении массовых частей 1:1.

Если неорганические частицы присутствуют в конечном матирующем составе вместе с продуктом конденсации, после получения продукта конденсации может быть выполнено сухое смешивание или совместный размол двух составляющих.

Неорганический компонент, такой как диоксид кремния или оксид алюминия, может в сухом виде быть добавлен на любой стадии последовательных превращений, ведущих к продукту конденсации. Как упомянуто выше, неорганический компонент может быть также добавлен к продукту взаимодействия прямо перед стадией осаждения или может быть добавлен к раствору или суспензии продукта конденсации прямо перед стадией окончательной сушки. Когда неорганический компонент добавляют во время последовательных превращений, ведущих к продукту конденсации, или добавляют перед стадиями осаждения или сушки, присутствие растворителя или несущей среды, таких как упомянуты выше, может из реологических соображений быть полезным.

Конечный продукт может впоследствии быть измельчен или размолот в случае необходимости. Конечный продукт должен быть размолот так, чтобы имел средний размер частиц, подходящий для облегчения его включения в конечную смесь для порошкового покрытия. Подходящие средние размеры частиц для конечного продукта, предназначенного в качестве матирующего средства, находятся в пределах приблизительно от 1 до 50 мкм.

Активатор матирования.

Как указано выше, активаторы матирования могут быть также использованы в комбинации с продуктом конденсации для получения предпочтительного матирующего средства. Активатор матирования включает, но не в порядке ограничения, соединения, такие как катализаторы или сореагенты, известные из уровня техники. Такие активаторы ускоряют или облегчают матирование, способствуют отверждению порошкового покрытия по изобретению и промотируют образование пленок, обладающих заданными характеристиками. Выбранный активатор зависит от связующего в порошковом покрытии. Катализатор, подходящий здесь в качестве активатора, может быть определен как соединение, остающееся неизмен

- 10 012871 ным после взаимодействия средства по изобретению и связующего порошкового покрытия и обычно используемое в сравнительно небольших количествах. Подходящий для применения здесь сореагент, который может присутствовать в различных количествах, используется как участник превращения и обычно расходуется при вышеуказанном взаимодействии. В особенности подходящими активаторами матирования являются четвертичные фосфониевые галогениды и четвертичные фосфониевые феноксиды и карбоксилаты, такие как описаны в ЕР 019852 или США 4048141, содержания которых включены здесь в качестве ссылки.

Предпочтительные активаторы матирования на основе фосфония представлены формулой (V)

Я

I

К-ФР-Н

I в

Х~^т (V) или

Χ(Κ)₃Ρ+-Ζ-Ρ⁺(Κ)₃Χ где каждый из В независимо означает группу гидрокарбила или гидрокарбила с инертным заместителем, Ζ означает группу гидрокарбила или гидрокарбила с инертным заместителем и X означает любой подходящий анион.

Термин гидрокарбил, как использован здесь, означает любые алифатические, циклоалифатические, ароматические, или алифатически- или циклоалифатическизамещенные ароматические группы. Алифатические группы могут быть насыщенными или ненасыщенными. Те В группы, которые являются неароматическими, содержат от 1 до 20, предпочтительно от 1 до 10, более предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода.

Термин группа гидрокарбила с инертным заместителем означает, что группа гидрокарбила может содержать одну или более замещающих групп, которые не вступают во взаимодействие и не препятствуют взаимодействию между эпоксидным соединением и сложным полиэфиром. Такие подходящие замещающие группы включают, например, ΝΟ₂, Вг, С1, I, Т.

Подходящие анионы включают, но не в порядке ограничения, галогениды, такие как, например, хлорид, бромид, иодид и карбоксилаты, а также их комплексы с карбоновыми кислотами, такие как формиат, ацетат, пропионат, оксалат, трифторацетат, комплекс формиатмуравьиная кислота, комплекс ацетатуксусная кислота, комплекс пропионатпропионовая кислота, комплекс оксалатщавелевая кислота, комплекс трифторацетаттрифторуксусная кислота. Другие подходящие анионы включают, например, фосфат и анионы, образованные основаниями, сопряженными с неорганическими кислотами, такие как, например, бикарбонат, фосфат, тетрафторборат или бифосфат, и основаниями, сопряженными с фенолом, такие как, например, фенолят или анион, образованный бисфенолом А.

Некоторые из катализаторов выпускаются в промышленности, однако те катализаторы, которые не выпускаются, легко могут быть получены способом, описанным 1)ап1е е! а1. в вышеупомянутом патенте США № 3477990, МагзйаН в вышеупомянутом патенте США № 4634757 и Рйаш е! а1. в вышеупомянутом патенте США № 4933420. Примеры вышеупомянутых фосфониевых катализаторов включают среди прочего метилтрифенилфосфонийиодид, этилтрифенилфосфонийиодид, пропилтрифенилфосфонийиодид, тетрабутилфосфонийиодид, комплекс метилтрифенилфосфонийацетатуксусная кислота, комплекс этилтрифенилфосфонийацетатуксусная кислота, комплекс пропилтрифенилфосфонийацетатуксусная кислота, комплекс тетрабутилфосфонийацетатуксусная кислота, метилтрифенилфосфонийбромид, этилтрифенилфосфонийбромид, пропилтрифенилфосфонийбромид, тетрабутилфосфонийбромид, этилтрифенилфосфонийфосфат, бензилтрипаратолилфосфонийхлорид, бензилтрипаратолилфосфонийбромид, бензилтрипаратолилфосфонийиодид, бензилтриметатолилфосфонийхлорид, бензилтриметатолилфосфонийбромид, бензилтриметатолилфосфонийиодид, бензилтриортотолилфосфонийхлорид, бензилтриортотолилфосфонийбромид, бензилтриортотолилфосфонийиодид, тетраметилен-бис-(трифенилфосфонийхлорид), тетраметилен-бис-(трифенилфосфонийбромид), тетраметилен-бис-(трифенилфосфонийиодид), пентаметилен-бис-(трифенилфосфонийхлорид), пентаметилен-бис-(трифенилфосфонийбромид), пентаметиленбис-(трифенилфосфонийиодид), гексаметилен-бис-(трифенилфосфонийхлорид), гексаметилен-бис(трифенилфосфонийбромид), гексаметилен-бис-(трифенилфосфонийиодид) или любую их комбинацию.

В особенности подходящие соединения фосфония, которые могут быть применены по изобретению, включают, например, метилтрифенилфосфонийиодид, этилтрифенилфосфонийиодид, тетрабутилфосфонийиодид, комплекс метилтрифенилфосфонийацетатуксусная кислота, комплекс этилтрифенилфосфонийацетатуксусная кислота, комплекс тетрабутилфосфонийацетатуксусная кислота, метилтрифенилфосфонийбромид, этилтрифенилфосфонийбромид, тетрабутилфосфонийбромид, этилтрифенилфосфонийфосфат, бензилтрипаратолилфосфонийхлорид, бензилтрипаратолилфосфонийбромид, бензилтрипарато

- 11 012871 лилфосфонийиодид, бензилтриметатолилфосфонийхлорид, бензилтриметатолилфосфонийбромид, бензилтриметатолилфосфонийиодид, бензилтриортотолилфосфонийхлорид, бензилтриортотолилфосфонийбромид, бензилтриортотолилфосфонийиодид или любую их комбинацию.

Катализаторы на основе третичного амина и четвертичного аммонийгалогенида подходят, когда получение матирующих средств для порошковых покрытий включает взаимодействие эпоксидной группы и содержащего карбоксильную группу соединения.

Катализаторы этерификации и переэтерификации, такие как алкоксиды металлов и карбоксилаты металлов, подходят для применения с матирующими средствами по изобретению, предназначенными для покрытий на основе сложного эпоксиполиэфира.

Как указано выше, установлено, что такие вещества увеличивают степень матирования, достигаемую на данном уровне добавления матирующего средства. Обычно активатор матирования может быть добавлен путем смешивания одного или более соединений, например, катализатора и/или сореагентов с конечным продуктом конденсации. Обычно требуется добавление катализатора или сореагента от 1 до 50% от массы продукта конденсации и более характерно от 5 до 33%, т.е. соотношение продукта конденсации и катализатора и/или сореагента находится в пределах от 100:1 до 1:1 и более характерно от 20:1 до 2,1. Предпочтительным является соотношение продукта конденсации и катализатора и/или сореагента приблизительно от 4:1 до 6:1.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения продукт включает: (1) вышеуказанный сложный эфирамидный продукт конденсации и (2) неорганическое твердое вещество и/или соединение, являющееся активатором матирования.

Другие необязательные добавки.

По желанию добавки, такие как используются в общепринятых порошковых покрытиях, могут быть объединены с продуктом конденсации по изобретению. Такие добавки включают, например, пигменты, наполнители, дегазирующие средства, повышающие текучесть агенты и стабилизаторы. Подходящими пигментами являются, например, неорганические пигменты, такие как, например, диоксид титана, сульфид цинка, оксид железа и оксид хрома, а также органические пигменты, такие как, например, азосоединения и соединения фталоцианина. Подходящими наполнителями являются, например, оксиды, силикаты, карбонаты и сульфаты металлов.

Первичные и/или вторичные антиоксиданты, УФ-стабилизаторы, такие как хиноны (стерически затрудненные) фенольные соединения, фосфониты, фосфиты, простые тиоэфиры и НАББ-соединения (светостабилизаторы на основе затрудненных аминов) могут, например, быть использованы в качестве стабилизаторов.

Примерами дегазирующих средств являются бензоин и циклогександиметанол-бис-бензоат. Повышающие текучесть агенты включают, например, полиалкилакрилаты, поливинилацетаты, полиэтиленоксиды, сополимеры полиэтиленоксид/пропиленоксид, фторзамещенные углеводороды и кремнийорганическая жидкость.

Любые необязательные добавки и продукт конденсации могут быть затем общепринятыми способами смешаны со смесью для порошкового покрытия. Конечная композиция для матирующего средства может быть объединена в виде сухой смеси со связующим для порошкового покрытия, либо конечная композиция для матирующего средства может быть объединена со связующими веществами, например, в экструдере для формования частиц, содержащих связующее вещество, матирующее средство и любую другую добавку, введенную в экструдер.

Механизм матирования.

Вообще говоря, матирующие продукты, применяемые в традиционных покрытиях на основе растворителей, не имеют большого успеха при использовании в порошковых покрытиях, главным образом потому, что такие продукты не совместимы или не пригодны для выполнения специфических функций, предусмотренных механизмом, по которому порошковые покрытия образуют пленку. Установлено, что хотя традиционные матирующие продукты могут снижать глянец, почти всегда указанные продукты приводят к разрывам и прочим дефектам пленки.

В частности, предусматривается, что порошковые покрытия должны течь при нагревании. В результате выбор полимеров и сшивателей для таких покрытий производят с учетом молекулярной массы, степени разветвления и функциональности, так что после нанесения твердых порошковых частиц на подходящую основу, обычно металлическую основу, отдельные полимерные частицы могут слипаться вместе и коалесцировать во время нагревания. После этого проводят реакции сшивки с образованием гладкой, сплошной и прочной пленки хорошего качества. Слипание частиц и течение первоначально сухой порошковой структуры может происходить совсем быстро, так что в течение минуты или двух при нормальных температурах отверждения, например 120-200°С, наблюдается глянцевая поверхность.

На стадии, когда пленка имеет первоначальную глянцевую поверхность, шероховатость поверхности все еще присутствует. Безусловно, шероховатость по высоте на этой стадии может быть достаточно большой. Однако предполагается, что крутизна шероховатости характеризует глянец, так что, если длина волны достаточно большая, создается ощущение глянцевой поверхности. При дальнейшем нагревании и непрерывной коалесценции крутизна шероховатости поверхности может оставаться приблизительно той

- 12 012871 же самой и пленка остается глянцевой.

С другой стороны, если частицы порошкового покрытия не имеют достаточной возможности для течения, например течение физически нарушено, может образовываться текстурированная поверхность, или, альтернативно, могут быть получены визуально шероховатые поверхности с плохими пленочными характеристиками. Традиционные матирующие продукты могут быть использованы для снижения в некоторой степени глянца порошковых покрытий, но, как указано выше, такой способ обычно ограничен низкими объемными количествами и приемлемыми являются уровни глянца свыше 60 единиц при 60°. Даже при этом может возникать ухудшение пленочных характеристик.

Считается также, что физическое ухудшение течения происходит, если молекулярная масса связующего полимера слишком высока или если функциональность полимера или сшивателя слишком высока. Размеры частиц связующего полимера также могут быть слишком большими, что ухудшает коалесценцию и последующее течение.

Однако незначительно затрудненное течение создает возможность увеличения крутизны шероховатости поверхности во время нагревания, следующего за стадией первоначального течения и коалесценции, так что матовая поверхность может образовываться из первоначально глянцевой поверхности, поскольку на этой стадии все еще происходят процессы течения.

Следовательно, не вдаваясь в теоретические подробности, подходящее матирующее средство для порошковых покрытий должно быть способно обеспечивать рост крутизны шероховатости поверхности порошкового покрытия во время пленкообразования, происходящего в ходе химической реакции. Точнее, подходящее матирующее средство препятствует течению покрытия после того, как порошок создал первоначальное глянцевое состояние. Это можно осуществить путем использования молекул, имеющих подходящую плотность и распределение реакционноспособных групп. Такие способы могут быть классифицированы как, по существу, химические или активные по своей природе в противоположность, по существу, физическим или неактивным способам, связанным с применением обычных наполнителей и парафинов.

Однако следует позаботиться о том, чтобы не вводить соединения, приводящие к высокой степени ингибирования течения или являющиеся настолько активными, что значительное образование поперечных связей происходит слишком рано для режима отверждения порошкового покрытия, поскольку это может неблагоприятно влиять на внешний вид пленки и вышеуказанные характеристики пленки. Фиг. 3 представляет линейные вязкоупругие характеристики порошкового покрытия, отвержденного в присутствии сшивающих агентов, содержащих только β-гидроксиалкиламидные группы. После первоначального снижения фазового угла в результате начала реакций образования поперечных связей при температуре 140°С фазовый угол возрастает вновь, что указывает на увеличение текучести, до понижения опять при 160°С по причине отверждения материала и приближения к завершению химических взаимодействий.

Не вдаваясь в теоретические подробности, это может возникать в результате атаки свободными СООН или ОН группами сложноэфирных связей, расположенных в непосредственной близости к амидной группе, посредством переэтерификации, ведущей к кратковременному снижению молекулярной массы, перед окончательным нарастанием молекулярной массы при более высоких температурах, на что указывает приближение величины фазового угла к 0°. Это может объяснять, почему соединения с большим числом β-гидроксиалкиламидных групп в молекуле все же способны давать глянцевые пленки хорошего качества при порошковом покрытии.

Кроме того, приведенные данные показывают, что если соотношение β-гидроксиалкиламидных групп и суммарных функциональных групп в молекуле слишком высоко, то матирование становится невозможным. С другой стороны, содержание функциональных групп в композиции по изобретению сводит к минимуму это влияние, поскольку не более 50% от суммарного числа функциональных групп на молекулу может являться β-гидроксиалкиламидными группами. Следовательно, смысл состоит в том, что изобретение направлено на поддержание достаточного течения и реакционной способности в целях получения пленок на основе порошкового покрытия, имеющих хороший внешний вид и пленочные характеристики, но при этом соответствующее пленочное порошковое покрытие является матовым. Изобретение позволяет также избежать необходимости в регулировании соотношения смолы и сшивателя в основном составе для порошкового покрытия, что также способствует сохранению пленочных характеристик, поскольку в данное соединение преднамеренно введена двойная функциональность.

Аминоспирты и соединения карбоновых кислот, используемые для получения сложноэфирных продуктов и сложных эфирамидных продуктов конденсации по изобретению, можно варьировать и, соответственно, данным изобретением предлагается большое число способов получения желательной иногда двойной функциональности по изобретению. Соответственно, соединения по данному изобретению могут даже быть объединены с общепринятыми β-гидроксиалкиламидными сшивателями по типу сшивателей, описанных в вышеуказанных патентах, для получения заданной двойной функциональности и, таким образом, могут быть получены дополнительные соединения для регулирования пленочных характеристик (не относящихся к матированию) матовых покрытий.

В приведенном выше описании указаны предпочтительные варианты выполнения и способы обра

- 13 012871 ботки по данному изобретению. Однако имеется в виду, что изобретение, защищаемое патентом, не ограничивается отдельными указанными вариантами выполнения, являющихся скорее иллюстративными, чем ограничивающими. Поэтому специалистами в данной области могут быть допущены отклонения и изменения, не выходящие за рамки объема данного изобретения и приложенных пунктов. Кроме того, подразумевается любой диапазон из числа указанных в описании или приложенных пунктах формулы изобретения, определяющий конкретные характеристики, условия, физические состояния или проценты, буквально и однозначно включает в себя всякий ряд, подпадающий под указанный интервал, включающий подмножество интервалов из чисел в пределах указанного интервала. Далее приведенные ниже примеры только иллюстрируют получение описанных здесь матирующих соединений, и испытания конкретных порошковых покрытий приведены здесь просто с целью иллюстрации снижения блеска порошковых покрытий посредством применения вышеуказанных химических средств.

Конкретные примеры.

Используемые порошковые покрытия указаны ниже и представляют собой типичное покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира. В большинстве случаев матирующие соединения добавляют в таком количестве, чтобы получить объемную фракцию порядка 0,05, при согласованном регулировании по мере необходимости соотношения сложного полиэфира и эпоксида в целях приведения в соответствие функциональности матирующих соединений.

В качестве контроля, С1Ъа 3557, промышленно выпускаемое химически активное матирующее средство используют таким же образом при согласованном регулировании соотношения эпоксидных и сложных полиэфирных смол. Используют также порошковые покрытия сложного эпоксиполиэфира.

Пример 1.

моль Рпш1б ХЬ552, имеющего четыре β-гидроксиалкиламидных группы на молекулу, подвергают взаимодействию с 2,5 моль 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты в присутствии диоксида кремния в твердом состоянии. В этом случае Рпш1б ХЬ552 содержит концевые β-гидроксиалкиламидные группы и получен, как описано ранее, путем взаимодействия сложного диэфира, по существу, диметилового эфира адипиновой кислоты с 2 моль диэтаноламина.

Таким образом, 40,3 г Рпш1б ХБ552 от Койш & Нааз и 80 г 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты растворяют в 53,8 г воды. Добавляют 41 г силикагеля (8у1о1б С807) с объемом пор порядка 2 см³/г и смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч. Избыток воды удаляют нагреванием до 120°С с приложением вакуума 300 мм Нд, после чего температуру поднимают до 150°С и выдерживают в течение 4 ч, обеспечивая протекание взаимодействия.

Кислотное число конечного продукта низкое и отличается от теоретического значения 279 мг КОН/г. Кислотные числа, приведенные в данном и последующих примерах, измеряют, используя следующую методику: около 0,5 г образца продукта добавляют к 100 мл тетрагидрофурана (ТГФ) и перемешивают в течение одного часа при умеренном нагревании (максимум до 35°С). Раствор титруют при комнатной температуре водным 0,1 М КОН против фенолфталеинового индикатора до появления розового окрашивания в конечной точке титрования, по которой может быть рассчитано кислотное число АУ, как ЛУ=(5,61-У)/8, где V означает объем в мл раствора КОН и 8 означает массу сухого образца. Массовое соотношение органических и неорганических компонентов составляет 2,7:1. Наличием связанных агрегатов можно объяснить расхождение в кислотных числах. Плотность конечного твердого продукта, определенная методом пикнометрии Рукопошейу, равна 1,57. Данную плотность вместе с теоретическим кислотным числом используют в целях расчета составов для порошкового покрытия.

Продукт (продукт А) включен в стандартное порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира при уровне добавления объемной фракции 0,05. Состав покрытия в расчете на массу приведен ниже в таблице.

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для продукта А

Компонент	Массовый %
ига1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)	32,79
Ага1сИ1:е СТ7004 (эпоксидная смола)	34,06
Кгопоз 2310 (диоксид титана)	26,66
Продукт А	5,23
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	0, 99
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий агент)	0,27
	100

Таким образом, добавка матирующего средства в массовых процентах составляет 5,2%, из которых 3,8% обусловлено органическим компонентом. Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

- 14 012871

Пример 2.

Промышленно выпускаемый сшиватель Рпш1б ХЬ552 вновь используют в качестве соединения, содержащего концевые β-гидроксиалкиламидные группы. Рпш1б ХБ552 подвергают взаимодействию с ангидридной функциональностью ангидрида 1,2,4-бензолтрикарбоновой кислоты, получая, по существу, мономерный сложный эфирамид, содержащий 8 концевых групп карбоновой кислоты на молекулу, и объединяют с оксидом алюминия Рига1 200 (γ-ЛЮ-ОН). Объем пор оксида алюминия Рига1 200 равен 0,6 см³/г.

Итак, 29,67 г Рпш1б ХЬ552 загружают в реакционный сосуд, содержащий Ν,Ν-диметилацетамид (ΏΜΑ) и после растворения добавляют при перемешивании 71,16 г 1,2-ангидрида бензол-1,2,4трикарбоновой кислоты. Количество ΏΜΑ выбирают так, чтобы конечная концентрация составляла 25 мас.%. Смесь нагревают до 90°С в течение 1 ч. Измеренное кислотное число составляет 452 мг КОН/г по сравнению с теоретическим значением, равным 402 мг КОН/г. Ожидаемая ошибка метода определения кислотного числа равна приблизительно ± 5%.

В сосуд загружают 168,05 г Рига1 200 и после тщательного перемешивания содержимое реакционного сосуда медленно добавляют к 1 л дистиллированной воды, предварительно нагретой до 40°С. Осадок отделяют фильтрованием и трижды промывают, ресуспендируя каждый раз в 1 л дистиллированной воды, предварительно нагретой до 40°С. Конечный осадок сушат при 90°С в течение 16 ч и порошкуют. Измеренное кислотное число конечного продукта составляет 100 мг КОН/г по сравнению с теоретическим значением, равным 151 мг КОН/г.

Разложением и удалением органического компонента при 950°С установлено, что процентное содержание органического соединения близко к теоретическому значению 38%. Кроме того, могут образовываться связанные агрегаты, оказывающие влияние на измерение кислотного числа. Плотность конечного твердого продукта, определенная методом пикнометрии Рукопоше1гу, равна 2,1, и данную плотность вместе с теоретическим кислотным числом используют в целях расчета составов для порошкового покрытия.

Продукт (продукт В) включен в стандартное порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира при уровне добавления объемной фракции 0,05. Состав покрытия в расчете на массу приведен ниже в таблице.

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для продукта В

Компонент	Массовый %
ига1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)	35,74
Ага1сНке СТ7004 (эпоксидная смола)	29,92
Кгопоз 2310 (диоксид титана)	26,20
Продукт В	6,8 8
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	0,27
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий агент)	0,99
	100

Таким образом, добавка матирующего средства в массовых процентах составляет 6,9%, из которых 2,6% обусловлено органическим компонентом. Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

Пример 3.

Альтернативным способом, нелинейный полимерный сложный эфирамид с концевыми группами карбоновой кислоты и только концевыми амидными группами получают, осуществляя переэтерификацию 4,5 моль диметиладипата под действием 1 моль триметилолпропана, последующее взаимодействие оставшихся сложноэфирных групп с 6 моль диэтаноламина, последующее дополнительное взаимодействие с 12 моль ангидрида 1,2,4-бензолтрикарбоновой кислоты. Итак, 10,3 г триметилолпропана расплавляют при температуре 60°С и загружают в реактор. 60,1 г диметиладипата смешивают с добавленным впоследствии 0,1 г катализатора переэтерификации.

В атмосфере азота температуру поднимают до 120°С и затем постепенно до 150°С и выдерживают в течение 4-часового периода. Прикладывают вакуум 300 мм Нд и дополнительно выдерживают еще в течение четырех часов. Дистиллат имеет индекс рефракции, равный 1,3369, указывающий на метанол. В реактор последовательно загружают 48,4 г диэтаноламина и в атмосфере азота нагревают до 120°С в течение четырех часов. Прикладывают вакуум 300 мм Нд, и полученный дистиллат имеет индекс рефракции, равный 1,3358, указывающий на метанол.

В реактор добавляют 176,8 г ангидрида 1,2,4-бензолтрикарбоновой кислоты, растворенного в 296 г диметилацетамида, и смесь нагревают до температуры кипения с обратным холодильником в течение четырех часов при 90°С. Измеренное кислотное число составляет 399 мг КОН/г по сравнению с теоретическим значением, равным 377 мг КОН/г.

- 15 012871

В сосуд загружают 493 г Рига1 200 и после тщательного перемешивания содержимое реакционного сосуда медленно добавляют к 2,5 л дистиллированной воды при комнатной температуре. Осадок отделяют фильтрованием и трижды промывают, ресуспендируя каждый раз в 2,5 л дистиллированной воды. Конечный осадок сушат при 95°С в течение 16 ч и порошкуют. Измеренное кислотное число конечного продукта составляет 77 мг КОН/г по сравнению с теоретическим значением, равным 125 мг КОН/г.

Разложением и удалением органического компонента при 950°С установлено, что процентное содержание органического соединения составляет 33%, величину, близкую к теоретическому значению, равному 38%. Кроме того, могут образовываться связанные агрегаты, вызывающие, по-видимому, отклонение измеренного кислотного числа от теоретического кислотного числа. Плотность конечного твердого продукта, определенная методом пикнометрии Рукопоше1гу, равна 2,04, и данную плотность, вместе с теоретическим кислотным числом, используют в целях расчета составов для порошкового покрытия.

Продукт обозначают как продукт С, и поведение указанного продукта оценивают при применении в стандартном порошковом покрытии на основе сложного эпоксиполиэфира при уровне добавления объемной фракции 0,05. Состав покрытия в расчете на массу приведен ниже в таблице.

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для продукта С

Компонент	Массовый %
Бга1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)	38,11
Ага1сНке СТ7004 (эпоксидная смола)	28,51
Кгопоз 2310 (диоксид титана)	26,60
Продукт С	6,78 (2,6 органич.)
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	0,28
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий агент)	1,00
	100

Таким образом, добавка матирующего средства в массовых процентах составляет 6,8%, из которых 2,6% обусловлено органическим компонентом. Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

Пример 4.

В целях иллюстрации действия катализаторов и сореагентов матирующее соединение, описанное в примере 1, и продукт, обозначенный А, тестируют в комбинации с тетрабутилфосфонийбромидом, используя приведенный ниже состав.

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для ____________продукта А с тетрабутилфосфонийбромидом____________ Массовый %

Компонент ига1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)

Ага1Р1ке СТ7004 (эпоксидная смола)

Кгопоз 2310 (диоксид титана)

Продукт А

Тетрабутилфосфонийбромид

Вук 365Р (повышающий текучесть агент)

Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий агент)

28,22

36,41

5,27

1,95

0,99

0,30

100

Как указано выше, процентная добавка матирующего средства, образованного органическим компонентом, равна 3,9%. Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

Пример 5.

В целях дальнейшей иллюстрации действия катализаторов и сореагентов матирующее соединение, описанное в примере 3, и продукт, обозначенный С, также тестируют в комбинации с тетрабутилфосфонийбромидом, используя приведенный ниже состав.

- 16 012871

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира

С с для

Компонент	Массовый %
ига1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)	33,14
Ага1Д1Ъе СТ7004 (эпоксидная смола)	30,41
Кгопоа 2310 (диоксид титана)	26,49
Продукт С	6,78
Тетрабутилфосфонийбромид	1,92
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	0, 99
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий агент)	0,30
	100

Как указано выше, процентная добавка матирующего средства, образованного органическим компонентом, равна 2,6%. Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

Пример 6.

В качестве дополнительного примера получения нелинейного полимерного сложного эфирамида с концевыми группами карбоновой кислоты, но содержащего большее количество амидных групп на молекулу, чем в примере 3, 1 моль гексагидрофталевого ангидрида подвергают взаимодействию с 1,2 моль и диизопропаноламина и последующему взаимодействию с 1,2 моль ангидрида 1,2,4бензолтрикарбоновой кислоты. В этом случае продукт получают без объединения с диоксидом кремния или оксидом алюминия.

Итак, 77 г гексагидрофталевой кислоты нагревают до температуры 45°С и вносят в реактор. После чего добавляют при перемешивании 80 г диизопропаноламина, растворенного в 40 г Νметилпирролидона при той же температуре. Температуру поднимают до 90°С и компонентам дают возможность взаимодействовать при нагревании до температуры кипения с обратным холодильником в атмосфере азота в течение 1 ч при постоянном перемешивании. Вслед за тем, на аппарат устанавливают дефлегматор и температуру медленно поднимают до 160°С. Перегонку продолжают в течение 3 ч, до достижения кислотного числа порядка <2 мг КОН/г, указывающего на степень превращения свыше 98%.

Аппарат вновь изменяют, приспосабливая к условиям кипячения с обратным холодильником, в реактор добавляют 115,2 г 1,2-ангидрида 1,2,4-бензолтрикарбоновой кислоты, растворенного в 232 г Ν-метилпирролидона, и смесь нагревают до температуры кипения с обратным холодильником в течение 4 ч при 90°С в атмосфере азота. Кислотное число составляет 270 мг КОН/г по сравнению с теоретическим значением, равным 256 мг КОН/г.

Содержимое реакционного сосуда медленно добавляют непрерывной струей к 2,5 л дистиллированной воды при комнатной температуре в условиях интенсивного перемешивания. Осадок отделяют фильтрованием и промывают трижды, ресуспендируя каждый раз в 2,5 л дистиллированной воды. Конечный осадок сушат при 35°С в течение 16 ч в вакууме и измельчают. Измеренное кислотное число конечного продукта составляет 246 мг КОН/г по сравнению с теоретическим значением, равным 256 мг КОН/г.

Продукт обозначают как продукт I), и поведение указанного продукта оценивают при применении в стандартном порошковом покрытии на основе сложный эпоксиполиэфир вместе с тетрабутилфосфонийбромидом. Состав покрытия в расчете на массу приведен ниже в таблице.

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для продукта И

Компонент	Массовый %
ига1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)	32,88
Ага1сИЕе СТ7004 (эпоксидная смола)	22,35
Кгопоз 2310 (диоксид титана)	27,06
Продукт О	5, 19
Тетрабутилфосфонийбромид	1,04
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	0,99
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий агент)	0,49
	100

- 17 012871

Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

Пример 7 (Сравнение 1).

В качестве контроля испытывают промышленно выпускаемый продукт С1Ьа 3357 в стандартном порошковом покрытии на основе сложного эпоксиполиэфира при объемной фракции 0,04. Используемый состав приведен ниже.

Стандартное порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для С1Ьа 3357

Компонент	Массовый %
Бга1ас Р5071 (сложная полиэфирная смола)	27,06
Ага1сНЪе СТ7004 (эпоксидная смола)	40,81
Кгопоз 2310 (диоксид титана)	26,89
СтЬа 3357	3,76
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	0,98
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий	0,49
агент)
	100

Промышленно выпускаемый продукт далее тестируют при уровнях добавки 3,8 мас.%. Пример 8 (Сравнение 2).

В качестве контроля стандартный нематированный порошок на основе сложного эпоксиполиэфира получают согласно приведенному ниже составу.

Нематированное порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира

Пример 9 (Сравнение 3).

В качестве контроля стандартный нематированный порошок на основе сложного эпоксиполиэфира, содержащего тетрабутилфосфонийбромид, получают согласно приведенному ниже составу.

Нематированное порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира,

Пример 10.

В качестве альтернативного примера получения нелинейного полимерного сложного эфирамида с концевыми группами карбоновой кислоты 1 моль гексагидрофталевой кислоты подвергают взаимодействию с 1 моль диэтаноламина и последующему взаимодействию с 2 моль циклопентантетракарбоновой кислоты в твердом состоянии в присутствии диоксида кремния. Таким образом, 61,67 г гексагидрофталевой кислоты расплавляют при температуре 45°С и вносят в реактор. После чего добавляют при перемешивании 42,1 г диэтаноламина.

Температуру поднимают до 70°С и компонентам дают возможность взаимодействовать при нагревании до температуры кипения с обратным холодильником в атмосфере азота в течение 1 ч при постоян

- 18 012871 ном перемешивании. Продукт имеет кислотное число, близкое к теоретическому значению, равному 217 мг КОН/г. 50,5 г реакционного продукта растворяют в 200 г воды с последующим добавлением 95,9 г циклопентантетракарбоновой кислоты и 88 г силикагеля (8у1о1б С807), имеющего объем пор порядка 2 см³/г.

Избыток воды удаляют нагреванием до 120°С и прикладывая вакуум 300 мм Нд, после чего температуру поднимают до 150°С и выдерживают в течение 4 ч, давая возможность осуществиться взаимодействию. Измеренное кислотное число конечного продукта составляет 225 мг КОН/г, около двух третей от теоретического значения, равного 330 мг КОН/г. Массовое соотношение органических и неорганических компонентов равно 1,5:1. Наличие связанных агрегатов может вызывать отклонение измеренного кислотного числа от теоретического кислотного числа. Плотность конечного твердого продукта, определенная методом пикнометрии Рукопоше1гу, равна 1,57, и данную плотность вместе с теоретическим кислотным числом используют в целях расчета составов для порошкового покрытия.

Продукт обозначают как продукт Е и включают в стандартное порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира при уровне добавления объемной фракции 0,05. Состав покрытия в расчете на массу приведен ниже в таблице.

Порошковое покрытие на основе сложного эпоксиполиэфира для продукта Е

Добавка матирующего средства в массовых процентах составляет 5,2%, из которых 3,1% обусловлено органическим компонентом. Порошковое покрытие получают и тестируют в стандартных условиях, приведенных ниже.

Пример 11 (Сравнение 4).

Компонент	Массовый %
ига1ас Р8 60 (сложная полиэфирная смола)	69,21
РгйпФР ХЬ 552 (сшиватель)	3, 63
Кгопоз 2160 (диоксид титана)	27,16
Вук 365Р (повышающий текучесть агент)	1,00
Бензоин (повышающий текучесть и дегазирующий	0,28
агент)
	100

Пример 12. Глянец и пленочные характеристики порошковых покрытий с матирующими средствами по изобретению.

Во всех случаях общая методика получения порошковых смесей для вышеуказанных составов следующая. Сложные полиэфирные и эпоксидные смолы или сшиватель Ргшиб ХК552, по обстоятельствам диоксид титана, повышающие текучесть, и дегазирующие агенты вместе с матирующим соединением и любыми другими добавками загружают в требуемых количествах в аппарат для предварительного смешения Рг1зш Ρίΐοί 3 и перемешивают при 2000 об/мин в течение 1 мин. Экструзию осуществляют на двухшнековом экструдере Рпзш 16 мм с температурой на выходе 120°С. Экструдат дробят и размалывают на ультрацентрифужной мельнице Ке18сй'а до среднего размера частиц порядка 40 мкм. Просеивание используют для удаления частиц свыше 100 мкм.

Белые порошковые покрытия наносят затем на стальные контрольные панели холодного проката ^-Рапе1 8412) путем электростатического напыления, используя пульверизатор Оеша РО1 при напряжении головки 30 кВ. Панели с покрытием отверждают в печи при 180°С в течение 15 мин и для тестирования отбирают панели с толщиной пленки в пределах 60-80 мкм.

Глянец определяют при 60° с помощью блескомера Вук'а. Для определения степени химического взаимодействия после отверждения покрытий измеряют устойчивость пленки к действию метилэтилке

- 19 012871 тона (МЕК). Анализ включает растирание пленочного порошкового покрытия тканью, пропитанной МЕК, и устойчивость выражают через число двойных перемещений, которые требуется произвести, при нагрузке приблизительно в 1 кг до появления открытой металлической поверхности, образующей подложку.

Испытание на ударную прочность по Гарднеру (А8ТМ 01406.01) выполняют для определения эластичности. Сторона с пленкой обращена в машине вниз. Устанавливают точку начального растрескивания и точку, при которой происходит утрата адгезии. Утрату адгезии после испытания на ударную прочность оценивают путем нанесения и удаления липкой ленты в месте удара и решение принимают в зависимости от того, будут ли части покрытия удалены или нет. Результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1

Уровни глянца при 60°, устойчивость к МЕК и ударная прочность для различных соединений, добавленных к стандартному порошковому покрытию на основе эпоксисложный полиэфир (примеры 1-9) или стандартному порошковому покрытию на основе сложный эпоксиполиэфир (примеры 10-11) и нанесенных на стальные контрольные панели холодного проката ^-Рапе1 8412) при толщине пленки 60-80 мкм

Образец	Глянец (60°)	Внешний вид	МЕК	Растрескивание при ударе (дюйм, фунт)	Адгезия при ударе (дюйм, фунт)
Пример 1	34	Гладкий	>100	<4	20 '
Пример 2	43	Гладкий	>100	10	40
Пример 3	43	Гладкий	>100	10	100
Пример 4	7	Гладкий*	>100	55	>160
Пример 5	29	Гладкий	>100	20	>160
Пример 6	24	Гладкий	>100	120	>160
Пример 7 Сравнение 1	50	Гладкий	50	20	120
Пример 8 Сравнение 2	92	Слабая апельсиновая корка	>100	>160	>160
Пример 9 Сравнение 3	93	Слабая апельсиновая корка	>100	>160	>160
Пример 10	52	Гладкий	>100	<4	<4
Пример 11 Сравнение 4	95	Слабая апельсиновая корка	>100	>160	>160

* Слегка желтоватый

Примеры 1-6 демонстрируют явное снижение глянца при достаточно хорошем сохранении пленочных характеристик по сравнению с примером 7 и нематированными покрытиями, представленными примером 8.

Пример 8, по сравнению с примером 9, показывает, что добавление только тетрабутилфосфонийбромида к составу нематированного порошкового покрытия не оказывает влияния на достигаемые уровни глянца, тогда как сравнение примеров 1 и 3 с примерами 4 и 5 демонстрирует, что происходят улучшения как матирования, так и пленочных характеристик, когда матирующие средства, указанные в данном описании, комбинируют с такими катализаторами или сореагентами.

Пример 13. Влияние уровня добавки матирующего средства по изобретению.

В целях иллюстрации того, что степени глянца можно регулировать путем изменения уровней добавки матирующего средства по изобретению, продукт конденсации по изобретению, представленный примером 6, испытывают в порошковом покрытии на основе сложного эпоксиполиэфира вместе с активатором матирования, как указано ранее, но при различных количествах добавки продукта конденсации, поддерживая постоянным соотношение продукта конденсации и активатора матирования. Одновременно регулируют соотношение сложной полиэфирной и эпоксидной смол для приведения в соответствие функциональности матирующего соединения. Полученные составы приведены в таблице ниже, где все приведенные данные являются массовыми процентами.

- 20 012871

Полученные результаты для каждого из четырех составов приведены в табл. 2. Таблица 2 Влияние содержания добавки матирующего средства по изобретению на матирование и пленочные характеристики, где соотношение продукта конденсации и активатора матирования поддерживают постоянным

№	Глянец <60°)	Внешний вид	МЕК	Растрескивание при ударе (дюйм.фунт)	Адгезия при ударе (дюйм, фунт)
1	92	Слабая апельсиновая корка	>100	>160	>160
2	58	Гладкий	>100	>160	>160
3	24	Гладкий	>100	120	>160

Таким образом, при увеличении доли матирующего соединения происходит снижение глянца, сопровождающееся хорошим сохранением пленочных характеристик, что демонстрирует дополнительные желательные отличия описанных выше матирующих соединений.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Матирующий агент, включающий полимерный продукт конденсации сложного эфирамида, содержащий:

(а) по меньшей мере одну группу сложного эфира и по меньшей мере одну амидную группу, (Б) возможно, по меньшей мере одну β-гидроксиалкиламидную функциональную группу и (с) по меньшей мере одну реакционноспособную функциональную группу, отличную от (Б), где (Б), если присутствует, составляет не более 50% от общего числа (Б) и (с) в расчете на моль, при этом суммарная функциональность в расчете на моль составляет в пределах приблизительно от 4 до 48.
2. Продукт конденсации по п.1, где (с) выбирают из карбоксила, изоцианата, эпоксида, гидроксила и алкоксисилана.
3. Продукт конденсации по п.1, который включает сложный эфирамид, выбираемый из группы, состоящей из мономерных сложных эфирамидов, олигомерных сложных эфирамидов и полимерных сложных эфирамидов.
4. Продукт конденсации по п.1, где (Б) означает где К¹, К², К³ и К⁴ могут независимо друг от друга быть одинаковыми или различными и включают Н, линейный или разветвленный алкил, (С6-С10)арил либо К¹ и К³ или К² и К⁴ могут быть объединены, образуя вместе (С3-С₂₀)циклоалкильный радикал; т равно 1-4 и К⁵ означает алкил и К¹, К², К³, К⁴ и т принимают вышеуказанные значения.
5. Продукт конденсации по п.4, где (с) выбирают из карбоксила, изоцианата, эпоксида, гидроксила и алкоксисилана.
6. Продукт конденсации по п.1, где функциональные группы продукта конденсации состоят в ос

- 21 012871 новном из (с).
7. Продукт конденсации по п.1, имеющий функциональность в расчете на моль не менее 8.
8. Продукт конденсации по п.1, имеющий суммарную функциональность в расчете на моль в пределах приблизительно от 8 до 24.
9. Композиция, включающая продукт конденсации по одному из пп.1-8 и неорганические частицы.
10. Композиция по п.9, где неорганические частицы содержат неорганический оксид.
11. Композиция по п.9, где неорганические частицы содержат диоксид кремния или оксид алюминия.
12. Композиция, включающая продукт конденсации по одному из пп.1-8 и активатор матирования.
13. Композиция по п.12, где активатором матирования является соль гидрокарбилфосфония.
14. Композиция для порошкового покрытия, включающая реакционноспособное связующее вещество и продукт конденсации по одному из пп.1-8.
15. Композиция для порошкового покрытия по п.14, где реакционноспособное связующее вещество содержит полимер, выбираемый из группы, состоящей из эпоксидного, сложного эпоксиполиэфирного, сложного полиэфирного-акрилового, сложного полиэфирного-примидного, полиуретанового и полиакрилового полимера.
16. Композиция для порошкового покрытия по п.14, дополнительно включающая неорганические частицы.
17. Композиция для порошкового покрытия по п.16, где неорганические частицы содержат неорганический оксид.
18. Композиция для порошкового покрытия по п.16, где неорганические частицы содержат диоксид кремния или оксид алюминия.
19. Композиция для порошкового покрытия по п.14, дополнительно включающая активатор матирования.
20. Композиция для порошкового покрытия по п.19, где активатором матирования является соль гидрокарбилфосфония.
21. Способ матирования порошкового покрытия, включающий добавление неорганических частиц и продукта конденсации по одному из пп.1-8 к композиции для порошкового покрытия.
22. Способ по п.21, где неорганические частицы состоят из неорганического оксида.
23. Способ по п.21, где неорганические частицы содержат диоксид кремния или оксид алюминия.
24. Способ по п.21, где активатор матирования добавляют к композиции для порошкового покрытия в дополнение к неорганическим частицам и продукту конденсации.
25. Способ по п.24, где активатор матирования является катализатором/сореагентом.
26. Способ по п.21, где порошковое покрытие включает реакционноспособное связующее вещество и включает полимер, выбираемый из группы, состоящей из эпоксидного, сложного эпоксиполиэфирного, сложного полиэфирного-акрилового, сложного полиэфирного-примидного, полиуретанового и полиак- рилового полимера.
27. Способ по п.25, где катализатор/сореагент означает соль фосфония формулы ' В ‘ I

Р-ФР-К χ-т

ИЛИ

Χ(Κ)₃Ρ+-Ζ-Ρ⁺(Κ)₃Χ где каждый из К независимо означает гидрокарбил или гидрокарбил с инертным заместителем, Ζ означает гидрокарбил или гидрокарбил с инертным заместителем и X означает любой подходящий анион.
28. Способ по п.27, где катализатор/сореагент означает соль гидрокарбилфосфония.