TW202237763A - 耐高溫粉末塗料組合物以及製品 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種耐高溫粉末塗料組合物以及製品，所述耐高溫粉末塗料組合物包含：(i)丙烯酸樹脂；(ii)聚有機矽氧烷樹脂；(iii)固化劑；(iv)顏填料；和(v)任選地附加添加劑；其中所述聚有機矽氧烷樹脂包含苯基和甲基基團，並且苯基與甲基的莫耳比在0.8：1到1.6：1的範圍內。本發明還涉及具有由所述耐高溫粉末塗料組合物形成的耐高溫塗層的製品。

Description

耐高溫粉末塗料組合物以及製品

本發明涉及一種耐高溫粉末塗料組合物和含有由該粉末塗料組合物形成的耐高溫塗層的製品。

粉末塗料被廣泛用於在基材上提供裝飾和/或防護塗層。粉末塗料具有與一般塗料完全不同的形態，它是以微細粉末的狀態存在的。由於不使用溶劑，所以稱為粉末塗料。粉末塗料具有無害、高效率、節省資源和環保等特點。經過多年的發展，粉末塗料取得了長足的進步，應用領域不斷擴大。

耐高溫粉末塗料屬於特殊功能性塗料，廣泛應用於燒烤爐、燜燒爐、取暖機、暖氣管道、消音、烘箱、車用排氣管、煙囪等多種設備上。因為耐高溫粉末塗料在環保、安全、利用率等方面的優勢，其必將逐步取代傳統的高溫漆。然而，粉末塗料組合物中常用的飽和聚酯樹脂、環氧樹脂等材料在350℃以上時，碳氧鍵很快就會出現斷鍵，分解，嚴重顯著影響粉末塗料的附著力，表現在塗層上就是粉化脫落。採用有機矽樹脂和飽和聚酯樹脂混拼，由於兩者相容性差，因而所得粉末塗層的光澤度通常不高、並且外觀呈橘皮或砂紋狀。有機矽樹脂由於其以矽氧鍵為主鏈，因其較高的鍵能而賦予了有機矽樹脂較高的氧化穩定性，是耐高溫粉末塗料主體樹脂的首選，然而其價格過高，並且固化時間長，在製備過程中的工藝參數需要嚴格控制。

因此，粉末塗料工業中仍然需要一種能夠克服上述缺點的耐高溫粉末塗料組合物。

本發明一方面公開了一種耐高溫粉末塗料組合物，其包含：

(i)丙烯酸樹脂；

(ii)聚有機矽氧烷樹脂；

(iii)固化劑；

(iv)顏填料；和

(v)任選地附加添加劑；

其中所述聚有機矽氧烷樹脂包含苯基和甲基基團，並且苯基與甲基的莫耳比在0.8：1到1.6：1的範圍內。

對於本發明的耐高溫粉末塗料組合物，根據美國材料與測試協會(American Society for Testing and Materials,ASTM)G 154-1測量，由所述粉末塗料組合物形成的固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，具有至少75%的保光率。

此外，對於本發明的耐高溫粉末塗料組合物，根據ASTM G 154-1測量，由所述粉末塗料組合物形成的固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，塗層色變△E<1.5。

進一步地，對於本發明的耐高溫粉末塗料組合物，以ACT標準橘皮板為參考，由所述粉末塗料組合物形成的固化塗層的平整度在7級以上。

本發明的還要另一方面提供了一種製品，所述製品其包含：基材；以及由本發明的耐高溫粉末塗料組合物塗布在所述基材上形成的耐高溫塗層。

在本發明中，發明人開創性地在耐高溫粉末塗料配方中引進丙烯酸樹脂，並選擇合適的聚有機矽氧烷樹脂，特別是具有特定苯基/甲基比值的聚有機矽氧烷樹脂。苯基含量高的有機矽樹脂熱穩定性好、韌性好、熱塑性大、與常規有機樹脂的混溶性好，但物理機械性差；而甲基含量高的有機矽樹脂的柔韌性好、憎水性好、保光性好、固化速度快，但與 普通有機樹脂的混溶性差。發明人通過在配方中引入丙烯酸樹脂，與具有特定苯基/甲基比值的聚有機矽氧烷樹脂組合，改善了所得塗層的光澤度、流平性和機械性能。

令人驚訝的是，本發明的發明人驚訝地發現，由根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物製備得到的粉末塗層的耐候性明顯優於常規的有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系；並且所得粉末塗層的耐溫後保光率明顯優於有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系，這在本發明之前是難以預見到的。

令人驚訝的是，本發明的發明人還驚訝地發現，選用特定吸油量低的顏填料，有利於塗層的流平性和光澤度，改善了耐溫後塗層的保光率。

因而，上述特徵的組合不僅改善了所得粉末塗層的光澤度和流平性，使粉末塗層外觀媲美常規的聚酯粉末塗層，而且耐溫後的保光率高、顏色變化小，綜合性能非常優異。

本發明的一個或多個實施方案的細節在以下的說明書中闡明。根據說明書和請求項，本發明其它特徵、目的和優點將變得清楚。

定義

在本文中使用時，不使用數量詞、“至少一種”和“一種或多種”可互換使用。因此，例如包含添加劑的組合物可以被解釋為表示該組合物包含“一種或多種”添加劑。

在組合物被描述為包括或包含特定組分的情況下，預計該組合物中並不排除本發明未涉及的可選組分，並且預計該組合物可由所涉及的組分構成或組成，或者在方法被描述為包括或包含特定工藝步驟的情況下，預計該方法中並不排除本發明未涉及的可選工藝步驟，並且預計該方法可由所涉及的工藝步驟構成或組成。

為了簡便，本文僅明確地公開了一些數值範圍。然而，任意下限可以與任何上限組合形成未明確記載的範圍；以及任意下限可以與 其它下限組合形成未明確記載的範圍，同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的範圍。此外，儘管未明確記載，但是範圍端點間的每個點或單個數值都包含在該範圍內。因而，每個點或單個數值可以作為自身的下限或上限與任意其它點或單個數值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的範圍。

如本文所使用的，短語“酸值”是指中和1g聚合物中的堿活性基團所需的mg KOH的數值，並且單位為(mg KOH/g聚合物)。酸值根據ASTM標準測試方法D974確定。

如本文所使用的，術語“聚有機矽氧烷”是指包含有機矽氧烷重複單元的聚合物。有機矽氧烷重複單元包含Si-O鍵和至少一個Si-有機基團鍵。

“粉末塗料組合物”或“粉末”在本文中表示：粉末形式的組分的混合物且所述組合物具有在固化、優選地通過熱和/或輻射固化、更優選地通過熱固化後形成不可逆的交聯網路(所謂的“固化形式”或“固化組合物”)的能力。為了清楚起見，對術語“粉末塗料組合物”或“粉末”中的任何一個的提及應被理解為未固化的粉末塗料組合物或等同的未固化的粉末。

“固化”在本文中表示：變得“固定”以形成不可逆的交聯網路(所謂的“固化形式”或“固化組合物”)的過程，其中材料不再流動、熔融或溶解。在本文中，術語“固化”和“交聯”可以互換使用。優選地，本發明的粉末塗料組合物使用熱來進行固化，在這種情況下，該固化被稱為“熱固化”。為了清楚起見，術語“熱固化”不包括紫外線(Ultraviolet,UV)或電子束引起的固化。任選地，熱和壓力的組合可用於固化粉末塗料組合物。在本發明的上下文中，術語“熱固化”不排除施加壓力和/或真空與熱一起來固化粉末塗料組合物。

“粉末塗層”在本文中表示呈塗層形式的固化的粉末塗料組合物。粉末塗層是在固化粉末塗料組合物之後得到的。

“室溫”在本文中表示23℃的溫度。

術語“成膜樹脂”是指能夠在一定條件下形成連續的漆膜或塗層的高分子化合物，可以是天然的，也可以是合成的，可以是通過溶劑揮發而物理成膜，也可以是通過化學交聯反應而化學成膜，其中，化學成膜的成膜樹脂又分為：通過與固化劑反應成膜的樹脂，和自交聯成膜樹脂。常見的成膜樹脂有：酚醛樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂等。

對於本文給出的任何參數的所有上限和下限來說，邊界值包含在各個參數的各範圍內。

除非上下文中明確指出，否則如本文中所用的術語(例如丙烯酸樹脂、固化劑、粉末塗料組合物、組分)的複數形式可被解釋為包含單數形式，反之亦然。

當在“塗覆在表面或基材上的塗層”的上下文中使用時，術語“在......上”包括塗層直接或間接塗覆於表面或基材上。因此，例如，塗覆於位於基材上的底漆層的塗層構成塗覆在該基材上的塗層。

當出現在本說明書和請求項中時，術語“包含”和“包括”及其變體不具有限制性含義。

術語“優選的”和“優選地”是指在某些情況下可提供某些益處的本發明實施方案。然而，在相同或其他情況下，其他實施方案也可能是優選的。另外，一個或多個優選的實施方案的敘述不意味著其他實施方案是不可用的，並且不旨在將其他實施方案排除在本發明範圍外。

本發明一方面公開了一種耐高溫粉末塗料組合物，其包含：

(i)丙烯酸樹脂；

(ii)聚有機矽氧烷樹脂；

(iii)固化劑；

(iv)顏填料；和

(v)任選地附加添加劑；

其中所述聚有機矽氧烷樹脂包含苯基和甲基基團，並且苯基與甲基的莫耳比在0.8：1到1.6：1的範圍內。

適合用於本發明的聚有機矽氧烷樹脂包含甲基和苯基基團。通常苯基含量高的有機矽樹脂的熱穩定性好、堅韌性好、熱塑性大、與普通有機樹脂的混溶性好，但固化速度慢、物理機械性差；而甲基含量高的有機矽樹脂柔韌性好、憎水性好、保光性好、固化速度快，但與普通有機樹脂的混溶性差。因此，在本發明的實施方式中，所使用的聚有機矽氧烷樹脂的苯基與甲基的莫耳比在0.8：1至1.6：1範圍內。若二者的莫耳比低於0.8：1，導致所得粉末塗層有裂紋；若二者的莫耳比高於1.6：1，則所得塗層外觀呈橘皮狀。在本發明的一些實施方式中，所述聚有機矽氧烷樹脂為甲基苯基聚矽氧烷樹脂。

此外，為了形成粉末塗料，聚有機矽氧烷樹脂應該在室溫下為固態，優選具有至少45℃的Tg(玻璃化溫度)，並能在200℃溫度以下熔融處理。這種聚有機矽氧烷樹脂的實例包括從Dow Corning獲得的甲基苯基聚矽氧烷6-2230。除非另有說明，聚有機矽氧烷樹脂的玻璃化轉變溫度(Tg)是樹脂的測定Tg，例如，採用差示掃描量熱法(Differential scanning calorimetry,DSC)根據ISO11357測量。

在本發明某些實施方式中，基於粉末塗料組合物的總重，聚有機矽氧烷樹脂的量，在40至80重量%的範圍內，優選在45至75重量%的範圍內。

本發明的粉末塗料組合物包含丙烯酸樹脂。在本發明某些實施方式中，丙烯酸樹脂包含至少一個能與固化劑(或交聯劑)反應的反應性官能團，所述反應性官能團可以是羥基、羧基、氨基、環氧基、酯基或異氰酸酯。優選地，丙烯酸樹脂包含選自羥基和羧基的至少一個的反應性官能團，並且還更優選羧基。因此，優選地，丙烯酸樹脂是羧基丙烯酸樹脂或羥基丙烯酸樹脂。特別地，優選的丙烯酸樹脂包含多個羧基官能團，並且特別是多個側基羧基官能團。

可採用丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環己酯等烯屬不飽和單體形成本發明實施方式中的丙烯酸樹脂。所述反應性官能團可通過單體引入到丙烯酸樹脂中。例如，羥基官能的丙烯酸樹脂可通過用各種丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體聚合製備，所述丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體包括，但不限於，丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯或丙烯酸羥丙酯；氨基官能的丙烯酸樹脂可通過用叔丁基氨基乙基甲基丙烯酸酯和叔丁基氨基乙基丙烯酸酯聚合而形成；環氧基官能的丙烯酸共聚物可通過丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯或烯丙基縮水甘油醚的反應而形成。

可用於形成具有反應性官能團的丙烯酸樹脂的其他烯屬不飽和單體包括：具有3-5個碳原子的α,β-烯屬不飽和單羧酸的酯或腈或醯胺；乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基酮、乙烯基醯胺，和芳族和雜環族的乙烯基化合物。代表性的實例進一步包括：丙烯酸的醯胺和甲基丙烯酸的醯胺和氨基烷基醯胺；丙烯腈和甲基丙烯腈；丙烯酸的酯和甲基丙烯酸的酯，包括與含有1至20個碳原子的飽和脂族和脂環族醇形成的那些，如丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、2-乙基己酯、異丁酯、異丙酯、環己酯、四氫糠基酯異冰片酯；富馬酸、馬來酸和衣康酸的酯，如馬來酸二甲酯和馬來酸單己酯；醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、乙烯基乙醚和乙烯基乙酮；苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和2-乙烯基吡咯烷酮。

因而，在本發明的一些實施方式中，所述丙烯酸樹脂包括羥基丙烯酸樹脂、羧基丙烯酸樹脂、環氧基丙烯酸樹脂或者雙或多官能團丙烯酸樹脂中的一種或多種，優選羧基丙烯酸樹脂。

優選地，當本發明實施方式的耐高溫粉末塗料組合物中存在的丙烯酸樹脂為羧基丙烯酸樹脂時，其酸值(AV)為20至80mg KOH/g，更優選30至70mg KOH/g，並且還更優選40至60mg KOH/g。AV為55至68mg KOH/g或60至70mg KOH/g的丙烯酸樹脂是特別優選的。羧基官能度，即每分子聚合物中存在的羧基的平均數，優選地大於2，例如是2.2至 5.0。

在本發明某些實施方式中，基於粉末塗料組合物的總重，丙烯酸樹脂的量，在5至30重量%的範圍內，優選在5至20重量%的範圍內。

根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物包含用於使成膜樹脂聚合的固化劑(或交聯劑)。所述固化劑包括具有至少兩個可與成膜樹脂反應的官能團。可與成膜樹脂反應的官能團包括異氰酸酯基、封閉的異氰酸酯基、脲二酮基、環氧基、羥基、羧基、酯基、醚基、氨基甲酸酯基、氨基鏈烷醇基、氨基烷基醚基、醯胺基或胺基。

在根據本發明的一些實施方式中，耐高溫粉末塗料組合物包含能與成膜樹脂反應的多異氰酸酯固化劑。多異氰酸酯固化劑可包括任何期望的有機多異氰酸酯，所述有機多異氰酸酯具有與脂肪族、脂環族、芳脂族和/或芳族結構連接的自由的異氰酸酯基。多異氰酸酯每分子可具有2-5個異氰酸酯基。適當的實例包括1,2-亞乙基二異氰酸酯、1,4-四亞甲基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-和2,4,4-三甲基-1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,12-十二烷二異氰酸酯、ω,ω'-二異氰酸根合二丙基醚、環丁烷1,3-二異氰酸酯、環己烷1,3-和1,4-二異氰酸酯、2,2-和2,6-二異氰酸根合-1-甲基環己烷、3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基環己基異氰酸酯(異佛爾酮二異氰酸酯)、2,5-和3,5-雙(異氰酸根合甲基)-8-甲基-1,4-橋亞甲基-十氫萘、1,5-、2,5-、1,6-和2,6-雙(異氰酸根合甲基)-4,7-橋亞甲基六氫化茚滿、1,5-、2,5-、1,6-和2,6-雙(異氰酸根合)-4,7-甲基六氫化茚滿、二環己基2,4'-和4,4'-二異氰酸酯、2,4-和2,6-六氫甲苯二異氰酸酯、全氫化2,4'-和4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、ω,ω'-二異氰酸根合-1,4-二乙基苯、1,3-和1,4-亞苯基二異氰酸酯、4,4'-二異氰酸根合聯苯、4,4'-二異氰酸根合-3,3'-二氯聯苯、4,4'-二異氰酸根合-3,3'-二甲氧基聯苯、4,4'-二異氰酸根合-3,3'-二甲基聯苯、4,4'-二異氰酸根合-3,3'-二苯基聯苯、2,4'-和4,4'-二異氰酸根合二苯基甲烷、亞萘基-1,5-二異氰酸酯、亞苄基二異氰酸酯如2,4-和2,6-亞苄基二異氰酸 酯、N,N'-(4,4'-二甲基-3,3'-二異氰酸根合二苯基)脲二酮、間苯二甲基二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、四甲基苯二甲二異氰酸酯；以及三異氰酸酯，如2,4,4'-三異氰酸根合二苯醚、4,4',4"-三異氰酸根合三苯基甲烷。多異氰酸酯也可含有異氰脲酸酯基團和/或縮二脲基團和/或脲基甲酸酯基和/或氨基甲酸酯基和/或脲基。含有氨基甲酸酯基的多異氰酸酯，例如，通過使一些異氰酸酯基團與多元醇，例如三羥甲基丙烷和丙三醇，反應而獲得。適當的固化劑的實例包括：未封閉的和封閉的多異氰酸酯化合物，如自封閉的脲二酮化合物；己內醯胺和肟封閉的多異氰酸酯；二異氰酸酯的異氰脲酸酯；用多元醇半封閉的二異氰酸酯；和它們的組合。

在一些具體實施方式中，固化可包括異氰酸酯(自由的或封閉的)與活潑氫官能團，如羥基或者伯或仲胺基之間的反應；或者氨基塑膠與活潑氫物質如氨基甲酸酯、脲、醯胺或羥基之間的反應；環氧與活潑氫物質如酸、酚、或胺之間的反應；環狀碳酸酯與活潑氫物質如伯或仲胺之間的反應；矽烷(即Si-O-R，其中R=H、烷基或芳基、或酯)與活潑氫物質的反應，包括當活潑氫物質為Si-OH時；以及這些交聯配對的混合物。

本領域普通技術人員可以根據所使用的成膜樹脂選擇適當的固化劑。固化劑的用量可以根據所使用的成膜樹脂、固化溫度以及所需要的塗層性能等因素進行調節。基於粉末塗料組合物的總量，固化劑的量在5至20重量%的範圍內，優選地5至15重量%的範圍內。

在本發明的一些具體實施方式中，固化劑選自異氰脲酸三縮水甘油酯、偏苯三酸三縮水甘油酯、對苯二甲酸二縮水甘油酯、羥烷基醯胺、異氰酸酯、封閉型多異氰酸酯、脲二酮、鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、二氨基二苯碸、四甲基甘脲、氨基樹脂、氫化環氧樹脂中的一種或多種。

在本發明中，發明人開創性地在耐高溫粉末塗料配方中引進丙烯酸樹脂，並選擇合適的聚有機矽氧烷樹脂，特別是具有特定苯基/甲基比值的聚有機矽氧烷樹脂。眾所周知，苯基基團使樹脂的熱穩定性好、 韌性好、熱塑性大、與常規有機樹脂的混溶性好，但物理機械性差；而甲基基團使樹脂的柔韌性好、憎水性好、保光性好、固化速度快，但與普通有機樹脂的混溶性差。然而，發明人通過在配方中引入丙烯酸樹脂，與具有特定苯基/甲基比值的聚有機矽氧烷樹脂組合，改善了所得塗層的光澤度、流平性和機械性能。

在附著力和耐化學品性方面，丙烯酸樹脂可能比環氧樹脂稍差，但耐候性要好於環氧樹脂。本發明的發明人驚訝地發現，由根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物製備得到的粉末塗層的耐候性明顯優於常規的有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系；並且所得粉末塗層的耐溫後的保光率明顯優於有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系，這在本發明之前是難以預見到的。

本發明的耐高溫粉末塗料組合物可以進一步包含一種或多種填料。本文使用的術語“填料”指適用於塗料的任何體積增量劑，其可以是有機的或無機的例如顆粒形式。對顆粒的形狀沒有特殊限制，其可以具有任何適當的形狀。填料的平均粒徑可以在寬範圍內變化，例如在約10納米至約50微米的範圍內變化。一些填料除了起到塗料的體積增量劑的作用以外還賦予組合物和/或由該組合物形成的塗層一種或多種所需性質。例如，一些填料可以賦予組合物以及由該組合物得到的塗層所需顏色。在這種情況下，這種填料也被稱為“顏料”。一些填料可以改善化學和/或物理性質，特別可以改善由該組合物得到的塗層的機械性質。在這種情況下，這種填料也被稱為“增強填料”。在本發明中，顏料和填料被統稱為顏填料。

本發明的發明人還驚訝地發現，選用特定吸油量低的顏填料，有利於塗層的流平性和光澤度，改善耐溫後塗層的保光率。

在本發明的一些實施方式中，所述顏填料的吸油量小於50g/100g，優選小於40g/100g，更優選小於30g/100g。

在本發明中，吸油量是指將100g顏填料完全潤濕需要油的最低克數，檢測方法為：在25ml滴瓶內裝入精緻亞麻仁油，稱重(G1，准 至0.01g)，稱取5.00g樣品(m，准至0.01g)放在玻璃板上，用滴管滴加部分亞麻仁油(10滴)於樣品上，用調刀用力攪拌壓研樣品得到油脂狀黏稠物質，估計黏住90%的樣品後再小心加入幾滴油，直到剛好得到均勻的團狀糊膏為止(此過程必須20~25分鐘內完成，稱取滴瓶的重量G2，准至0.01g)。

吸油量(g/100g)=(G1-G2)/m*100

式中：G1-第一次稱滴瓶的質量g；

G2-第二次稱滴瓶的質量g；

m-樣品質量g

在本發明的一些實施方式中，顏填料選自銅鉻黑、鋅片、雲母粉、滑石粉、陶瓷粉、石英粉、重晶石粉、玻璃粉中的一種或多種。顏填料可構成粉末塗料組合物的約1重量%至約40重量%，更優選地粉末塗料組合物的約3重量%至約35重量%。

本發明的耐高溫粉末塗料組合物還可以任選地進一步包含常用在粉末塗料組合物的附加添加劑，這些添加劑不會不利地影響塗料組合物或由其得到的固化塗層。適當的添加劑包括例如會改善塗料組合物的加工性能或製造性能、增強組合物的美感、或改善塗層組合物或由其得到的固化塗層的特定功能性質或特性(諸如對基材的黏附性)的那些試劑。可以包含的添加劑的實例包括表面活性劑、流動控制劑、熱穩定劑、防腐劑、抗氧化劑、助黏劑、光穩定劑、流平劑、脫氣劑、消泡劑及其組合。附加添加劑可構成，例如粉末塗料組合物的約0重量%至約20重量%，更優選地粉末塗料組合物的約0重量%至約15重量%，甚至更優選地粉末塗料組合物的約0重量%至約10重量%。

在本發明的耐高溫粉末塗料組合物中，脫氣劑的合適例子是安息香。優選地，可以使用流平劑來改善塗料組合物的流平性。流平劑的例子包括但不限於寧波南海公司的流平劑GLP503/588，首諾公司的流平劑Modaflow Powder III/2000，ESTRON公司的流平劑Resiflow®P67和 Resiflow®PL-200等。根據所期望的產品性質(例如塗層光澤度、硬度、粗糙度等)，本領域技術人員能夠確定添加劑的種類及其用量。

本發明的實施方式還包括一種耐高溫粉末塗料組合物，其中，基於所述耐高溫粉末塗料組合物的總重量，其包含：

(i)5-20重量%的丙烯酸樹脂；

(ii)45-75重量%的聚有機矽氧烷樹脂；

(iii)5-35重量%的顏填料；

(iv)5-15重量%的固化劑；和

(v)0-10重量%的附加添加劑，所述附加添加劑包括流平劑和脫氣劑，

其中所述聚有機矽氧烷樹脂包含苯基和甲基基團，並且苯基與甲基的莫耳比在0.8：1到1.6：1的範圍內。

在本發明的一個實施方式中，根據ASTM D523測量，由本發明的耐高溫粉末塗料組合物形成的固化塗層具有10°至80°範圍內的60°光澤度。實際上，本發明的塗層可以根據客戶對光澤度的要求進行調整，並不僅限於此。

在本發明的一個優選實施方式中，根據ASTM G 154-1測量，由本發明的耐高溫粉末塗料組合物形成的固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，具有至少75%、優選至少80%、更優選至少85%的保光率。

在本發明的另一個優選實施方式中，根據ASTM G 154-1測量，由本發明的耐高溫粉末塗料組合物形成的固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，塗層色變△E<1.5，優選地△E<1.3，更優選地△E<1.1。

在本發明的另一個優選實施方式中，以ACT標準橘皮板(美國ACT測試樣板公司出的一系列標準板，分成10個等級，尺寸4*6英寸)為參考，由本發明的耐高溫粉末塗料組合物形成的固化塗層的平整度在7級以上。

並非希望受縛於任何理論，推測本發明的耐高溫粉末塗料組合物實現上述效果的原因如下：儘管在附著力、耐化學品性方面，丙烯酸樹脂比環氧樹脂稍差，但耐候性要好於環氧樹脂，在耐高溫粉末塗料配方中引進丙烯酸樹脂，並選擇合適的聚有機矽氧烷樹脂，特別是苯基/甲基比值，二者的協同作用不僅改善了所得塗層的光澤度、流平性和機械性能，而且由根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物製備得到的粉末塗層的耐候性明顯優於常規的有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系；並且所得粉末塗層的耐溫後的保光率明顯優於有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系，這在本發明之前是難以預見到的。此外，本發明的粉末塗料組合物結合了丙烯酸樹脂和特定的聚有機矽氧烷樹脂，並進一步與多種吸油量低的顏填料恰當組合使用，既滿足塗層外觀流平性和光澤度的要求，又滿足塗層耐溫後的性能要求(諸如保光率、色變和平整度)，這是現有技術從未公開的。

因此，本發明還涉及一種由根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物形成的固化塗層，根據ASTM G 154-1測量，該固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，具有至少75%、優選至少80%、更優選至少85%的保光率，並且該固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，塗層色變△E<1.5，優選地△E<1.3，更優選地△E<1.1，並且以ACT標準橘皮板(美國ACT公司出的一系列標準板)為參考，由本發明的耐高溫粉末塗料組合物形成的固化塗層的平整度在7級以上。

此外，本發明的實施方式還提供了一種製品，其包含：基材；以及由根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物塗布在所述基材上形成的耐高溫塗層。

本領域普通技術人員根據實際需要會選擇並確定合適的材料作為基材。所述基材是木材、玻璃、陶瓷、金屬、塑膠和水泥板中的一種或多種。優選地，所述基材是金屬基材，例如冷軋鋼或鋁材，其中冷軋鋼板必須經過脫脂、除油、噴砂處理；對於鋁材，為獲得良好附著力和最 佳塗層性能，需要最少5步磷酸鉻或同等物質處理。

作為耐高溫塗層，如果塗層厚度過高，則塗層在高溫下容易開裂。因此，在根據本發明的一些實施方式中，所述耐高溫塗層的厚度在35至65微米範圍內，優選在40至60微米範圍內。

根據本發明，由此得到的製品可用於如下應用，包括，但不限於：鋼鐵結構和大型機械設備，各種高爐、壁爐、鍋爐、熱風爐內外壁，煙囪、煙道、排氣管、熱交換器、油氣田管道及設備、煉鋼設備及管道，以及需要耐高溫等保護措施的工業、軍事和航空航太領域。

此外，本發明實施方式還提供了一種用於製備耐高溫粉末塗料組合物的方法，其包括下列步驟：

a)將所有用於製造粉末塗料的丙烯酸樹脂、聚有機矽氧烷樹脂、固化劑、任選地添加劑在預混機中預混合粉碎；

b)將經過預混合粉碎的原料經過擠出機熔融擠出；

c)將熔融擠出的物料冷卻壓片；

d)將片狀物通過粉碎機粉碎並過篩，得到合適粒徑的粉末顆粒即為粉末塗料。

將得到的粉末顆粒利用靜電噴槍噴塗到合適的基材上，放置於一定溫度的烘箱中固化。固化後便得到粉末塗層。所述粉末塗層可以是底漆、面漆或中間塗層。

在加熱粉末塗料組合物以使其固化的情況下，粉末塗料組合物的加熱可在一定溫度下進行並持續適合的時間以固化本發明的粉末塗料組合物。

粉末塗料組合物的加熱可以利用常規方法進行，例如，對流烘箱、(N)IR燈，或者可利用紅外雷射和/或微波設備來加熱。

優選地，根據本發明的粉末塗料組合物的固化時間為至多40分鐘、更優選地至多30分鐘。

優選地，在200-250℃範圍內的溫度下固化根據本發明的粉末塗料組 合物持續20-45分鐘範圍內的時間；更優選地，在220-230℃範圍內的溫度下固化粉末塗料組合物持續20-30分鐘範圍內的時間。

下述實施例更具體地描述了本發明公開的內容，這些實施例僅僅用於闡述性說明，因為在本發明公開內容的範圍內進行各種修正和變化對本領域技術人員來說是明顯的。除非另有聲明，以下實施例中所報導的所有份、百分比、和比值都是基於重量計，而且實施例中使用的所有試劑都可商購並且可直接使用而無需進一步處理。

實施例

測試方法

附著力 ：根據ASTM D3359-02，方法B，採用劃格法確定，按照通0B-5B的等級進行評定，其中0B最差，而5B為最佳。

光澤度：相應的耐高溫粉末塗料組合物在ALQ-46板上固化後得到的粉末塗層的光澤度60°是根據ASTM D523用BYK-Gardner GmbH濁度-光澤度儀測定的。光澤度是在60°的角度下以光澤度單位報告的並且是在Q-Panel(AL-46)板上在50±5μm的膜厚度下測量的。

鉛筆硬度：根據ASTM D 3363來評估塗層的鉛筆硬度。

鹽霧測試 ：是一種用於測定塗覆到金屬表面上的塗層的耐腐蝕性的標準化方法。這個測試在鹽霧箱中進行，其中鹽溶液(通常5%NaCl)被霧化，然後噴到其上塗覆有45-50μm乾膜厚的本發明的耐高溫塗層的磷化基材(Bonderite 1000)的表面上。該面板由此保持在高腐蝕性環境的鹽霧中500小時，並測量被腐蝕部分的最大寬度。根據ASTM B117(用於操作鹽霧裝置的標準實踐)使用測試參數。

流平性：該測試用於測量粉末塗料組合物成膜後塗層平整度。以ACT標準橘皮板(美國ACT測試樣板公司出的一系列標準板，分成10個等級，尺寸4*6英寸)為參考評估流平性。

基材的處理

冷軋鋼板必須經過脫脂、除油、噴砂處理。而對於鋁材，為獲得良好附著力和最佳塗層性能，需要最少5步磷酸鉻或同等物質處理。

材料

各實例中使用的原料列在如下表1中。

耐高溫粉末塗料組合物的製備

按表2中的配方重量百分比稱取丙烯酸樹脂、甲基苯基聚矽氧烷樹脂、固化劑、流平劑、脫氣劑、顏填料和其他添加劑放入混料灌混合均勻。將上述物料通過擠出機熔融擠出，通過壓片輥輪壓片冷卻後通過狼牙棒初破碎得到硬幣大小的碎片料。將上述步驟得到的壓片料，通過空氣分級磨粉機研磨粉碎，旋風分離，分級過篩，檢測，包裝至成品。

表2

根據上述用量和方法來製備粉末塗料組合物，並利用靜電噴槍噴塗到脫脂、鐵-磷化處理的鋼板條上，然後在烘箱中烘烤固化。固化後即可測試粉末塗層的性能。

聚有機矽氧烷樹脂的選擇

為了選擇聚有機矽氧烷樹脂，特別是苯基/甲基的莫耳比，用表2中的基礎配方(除了所用聚有機矽氧烷樹脂的苯基/甲基的莫耳比不同，其他組分和用量均相同)，測試具有不同的苯基/甲基莫耳比的聚有機矽氧烷樹脂對塗層性能的影響，實驗資料如下表3：

由表3中的實驗結果可見，當耐高溫粉末塗料組合物中所使用的聚有機矽氧烷樹脂的苯基/甲基莫耳比較低(例如對比例1中，低於0.8：1)時，所得的粉末塗層在耐溫測試中出現裂紋；當耐高溫粉末塗料組合物中所使用的聚有機矽氧烷樹脂的苯基/甲基莫耳比較高(例如對比例2中，高於1.6：1)時，所得的粉末塗層呈橘皮狀。因此，可用於本發明耐高溫粉末塗料組合物的聚有機矽氧烷樹脂包含苯基和甲基基團，並且苯基與甲基的莫耳比應該在0.8：1到1.6：1的範圍內。

耐高溫塗層性能測試

對由實施例2製成的耐高溫粉末塗料組合物固化形成的塗層進行性能測試，測試標準及結果記錄在表4中。

為了比較根據本發明的包含丙烯酸樹脂和聚有機矽氧烷樹脂的耐高溫粉末塗料組合物與常規的有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系以及常規的有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系，用基礎配方測試對比不同樹脂和有機矽樹脂匹配產品的性能，實施例和對比例的組成以及性能測試如下表5所示：

由表5的測試結果可以看出，由根據本發明的耐高溫粉末塗料組合物製備得到的粉末塗層的耐候性明顯優於常規的有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系；並且所得粉末塗層的耐溫後保光率明顯優於有機矽樹脂與環氧改性酚醛樹脂的混合體系，這在本發明之前是難以預見到的。

顏填料的選擇對塗層性能的影響

為了研究顏填料的選擇對塗層性能的影響，用基礎配方測試對比包含不同顏填料的塗料組合物的性能，實驗對比資料如下表6所示：

本發明的發明人發現，選用特定低吸油量的顏填料，有利於塗層的流平性和光澤度，改善耐溫後塗層的保光率。顏填料與成膜樹脂的組合使用，既滿足了塗層外觀流平和光澤的要求，又滿足塗層耐溫後的性能要求。

儘管本發明參照大量實施方式和實施例進行描述，但是本領域普通技術人員根據本發明公開的內容能夠認識到可以設計其它實施方式，這並未脫離本發明的保護範圍和精神。

Claims (12)

1. 一種耐高溫粉末塗料組合物，其包含：

   (i)丙烯酸樹脂；

   (ii)聚有機矽氧烷樹脂；

   (iii)固化劑；

   (iv)顏填料；和

   (v)任選地附加添加劑；

   其中所述聚有機矽氧烷樹脂包含苯基和甲基基團，並且苯基與甲基的莫耳比在0.8：1到1.6：1的範圍內。
2. 如請求項1所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，所述顏填料的吸油量小於50g/100g，優選小於40g/100g，更優選小於30g/100g。
3. 根據如請求項1或2所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，所述丙烯酸樹脂包含羧基丙烯酸樹脂、羥基丙烯酸樹脂和環氧基丙烯酸樹脂中的一種或多種。
4. 根據如請求項1至3中任意一項所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，所述顏填料選自銅鉻黑、鋅片、雲母粉、滑石粉、陶瓷粉、石英粉、重晶石粉、玻璃粉中的一種或多種。
5. 根據如請求項1至4中任意一項所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，所述固化劑選自異氰脲酸三縮水甘油酯、偏苯三酸三縮水甘油酯、對苯二甲酸二縮水甘油酯、羥烷基醯胺、異氰酸酯、封閉型多異氰酸酯、脲二酮、鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、二氨基二苯碸、四甲基甘脲、氨基樹脂、氫化環氧樹脂中的一種或多種。
6. 根據如請求項1至5中任一項所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，基於所述耐高溫粉末塗料組合物的總重量，其包含：

   (i)5-20重量%的丙烯酸樹脂；

   (ii)45-75重量%的聚有機矽氧烷樹脂；

   (iii)5-35重量%的顏填料；

   (iv)5-15重量%的固化劑；和

   (v)0-10重量%的附加添加劑，所述附加添加劑包括流平劑和脫氣劑。
7. 根據如請求項1至6中任一項所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，根據ASTM G 154-1測量，由所述粉末塗料組合物形成的固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，具有至少75%的保光率。
8. 根據如請求項1至7中任一項所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，根據ASTM G 154-1測量，由所述粉末塗料組合物形成的固化塗層在經受1000h的QUVA人工加速老化後，塗層色變△E<1.5。
9. 根據如請求項1至8中任一項所述的耐高溫粉末塗料組合物，其中，以ACT標準橘皮板為參考，由所述粉末塗料組合物形成的固化塗層的平整度在7級以上。
10. 一種製品，其包含：

    基材；以及

    由如請求項1至9中任意一項所述的耐高溫粉末塗料組合物塗布在所述基材上形成的耐高溫塗層。
11. 如如請求項10所述的製品，其中，所述耐高溫塗層的厚度在35至65微米範圍內，優選在40至60微米範圍內。
12. 如如請求項10或11所述的製品，其中，所述基材是木材、玻璃、陶瓷、金屬、塑膠和水泥板中的一種或多種，優選金屬基材。