具有羥基苯基官能聚合物的涂料組合物的制作方法
【專利說(shuō)明】具有羥基苯基官能聚合物的涂料組合物
[0001]發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及羥基苯基官能聚合物，具有羥基苯基官能聚合物的涂料組合物，用該涂料組合物涂敷基材的方法以及涂有該涂料組合物的基材。
[0003]2.相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明
[0004]目前用于包裝涂料工業(yè)中的許多涂料組合物在與酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑共混時(shí)不能充分固化。已經(jīng)將蜜胺和苯并胍胺作為助交聯(lián)劑與酚醛樹(shù)脂用于交聯(lián)聚酯并改善固化，但由于健康原因在包裝涂料工業(yè)中希望避免三嗪類，如蜜胺和苯并胍胺。已經(jīng)將異氰酸酯用作聚酯的交聯(lián)劑，但所得涂料組合物與用酚類交聯(lián)劑交聯(lián)的涂料組合物相比具有更低耐腐蝕性，外加由于健康原因在包裝涂料工業(yè)中希望避免使用異氰酸酯。苯酚封端的聚酯已經(jīng)用蜜胺交聯(lián)劑交聯(lián)，但如上所述由于健康原因蜜胺是不希望的。聚酯還已經(jīng)用對(duì)羥基苯甲酸封端，但在包裝涂料工業(yè)中也希望避免羥基苯甲酸類，因?yàn)閷?duì)羥基苯甲酸酯是高度關(guān)切的材料。也使用由多元醇和雙-環(huán)氧化物與酚類羧酸/酯的反應(yīng)產(chǎn)物形成的聚酯，但由于健康原因羧酸酚類在包裝涂料工業(yè)中也是不希望的。聚酯還已經(jīng)用選自腰果酚一一種已知敏化劑的酚類封端，但這也是令人關(guān)切的材料。
[0005]在包裝涂料工業(yè)一些消費(fèi)者和品牌擁有者希望有也不含或基本不含雙酚A和聚氯乙烯且不具有上述缺點(diǎn)的涂料組合物。
[0006]發(fā)曰月概沐
[0007]本發(fā)明涉及羥基苯基官能聚合物，具有羥基苯基官能聚合物的涂料組合物，用該涂料組合物涂敷基材的方法以及涂有該涂料組合物的基材。在一些實(shí)施方案中，該羥基苯基官能聚合物由苯酚硬脂酸化合物制備。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“苯酚硬脂酸化合物”是一種由油酸和酚的反應(yīng)產(chǎn)物制備的化合物，其中主要反應(yīng)產(chǎn)物為10-(對(duì)羥基苯基)十八烷酸(也已知為9 (10)-(羥基苯基)十八烷酸)并且其中由油酸和苯酚的反應(yīng)形成的其他材料可以存在于反應(yīng)產(chǎn)物中。
[0008]羥基苯基官能聚合物可以用酚醛樹(shù)脂交聯(lián)以生產(chǎn)具有優(yōu)異柔韌性、硬度以及對(duì)食品和飲料侵襲的耐受性的涂料組合物。本發(fā)明涂料組合物尤其可以用作食品和飲料用包裝涂料。
[0009]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，涂料組合物包含羥基苯基官能聚合物、酚類交聯(lián)劑和非水溶劑，其中該羥基苯基官能聚合物使用苯酚硬脂酸化合物制備并且其中該羥基苯基官能聚合物的酸值小于約30mg KOH/樹(shù)脂。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，涂料組合物通過(guò)使苯酚硬脂酸化合物、二酸和二醇反應(yīng)以產(chǎn)生羥基苯基官能聚合物并將該羥基苯基官能聚合物與酚類交聯(lián)劑在非水溶劑存在下共混以形成該涂料組合物而制備，其中該羥基苯基官能聚合物的酸值小于約30mg KOH/樹(shù)脂。
[0010]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括通過(guò)將該涂料組合物施用于基材而涂敷基材的方法。還公開(kāi)了用該涂料組合物涂敷的基材。在一些實(shí)施方案中，該基材為罐或包裝。
[0011]發(fā)明詳述
[0012]如本公開(kāi)的上述實(shí)施方案和其他實(shí)施方案和本文所述權(quán)利要求中所使用的那樣，下列術(shù)語(yǔ)通常具有所示含義，但這些含義不用來(lái)限制本發(fā)明范圍，若本發(fā)明益處通過(guò)將更寬含義推斷給下列術(shù)語(yǔ)而實(shí)現(xiàn)的話。
[0013]本發(fā)明包括至少部分涂有本發(fā)明涂料組合物的基材和涂敷基材的方法。本文所用術(shù)語(yǔ)“基材”包括但不限于用于容留、鄰接或接觸任何類型食品或飲料的罐、金屬罐、易拉罐、包裝、容器、儲(chǔ)槽或任何其部分。還有，術(shù)語(yǔ)“基材”、“食品罐”、“食品容器”等包括作為非限制性實(shí)例的“罐端”，其可以由罐端料沖壓成型并用于食品和飲料包裝中。
[0014]本發(fā)明包括一種包含羥基苯基官能聚合物、酚類交聯(lián)劑和非水溶劑的涂料組合物，其中該羥基苯基官能聚合物使用苯酚硬脂酸化合物制備并且其中該羥基苯基官能聚合物的酸值小于約30mg KOH/樹(shù)脂。該苯酚硬脂酸化合物以該羥基苯基官能聚合物的約5-50重量％的量存在。
[0015]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，涂料組合物通過(guò)使苯酚硬脂酸化合物、二酸和二醇反應(yīng)以產(chǎn)生羥基苯基官能聚合物并將該羥基苯基官能聚合物與酚類交聯(lián)劑在非水溶劑存在下共混以形成該涂料組合物而制備，其中該羥基苯基官能聚合物的酸值小于約30mgKOH/樹(shù)脂。
[0016]單體組分可以與該苯酚硬脂酸化合物反應(yīng)而產(chǎn)生羥基苯基官能聚合物。該聚合物可以是聚酯、丙烯酸系化合物、聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂等或其組合。作為非限制性實(shí)例，當(dāng)該聚合物為聚酯時(shí)，該聚酯可以由二醇和二酸制備，從而使得羥基、胺或縮水甘油基可以用于與該苯酚硬脂酸化合物的酸反應(yīng)。該羥基官能苯基聚合物優(yōu)選不由聚氧化烯化合物形成，因?yàn)樗鼈儾惶峁┙饘侔b應(yīng)用所要求的足夠耐蒸煮性(retort resistance)和耐食品包裝性(food pack resistance)。
[0017]作為非限制性實(shí)例，該羥基苯基官能聚合物可以由烯屬不飽和單體組分制備，該組分具有非官能烯屬不飽和單體如作為非限制性實(shí)例的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸芐酯等及其混合物并且任選具有更少量的官能單體如作為非限制性實(shí)例的甲基丙烯酸羥丙基酯、丙烯酸羥乙基酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、磷酸酯單甲基丙烯酸酯等及其混合物。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，該羥基官能單體以該烯屬不飽和單體組分混合物的至多約30重量％的水平加入，該酸官能單體以該烯屬不飽和單體組分混合物的至多約30重量％的水平加入。在一些實(shí)施方案中，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯以該烯屬不飽和單體組分混合物的至多約30重量％的水平加入。磷酸酯單甲基丙稀酸酯(如Sipomer Pam-100, Pam-200和Pam-400)可以以該烯屬不飽和單體組分混合物的至多約20重量％的水平加入。在一些實(shí)施方案中，該烯屬不飽和單體組分混合物的約10-50重量％為酸官能單體。在一些實(shí)施方案中，該酸官能單體為甲基丙烯酸。在一些實(shí)施方案中，甲基丙烯酸縮水甘油酯以該烯屬不飽和單體組分混合物的約10-20重量％的水平使用且該苯酚硬脂酸化合物在其形成之后與該丙烯酸系聚合物加合。
[0018]用于聚合烯屬不飽和單體的引發(fā)劑可以包括但不限于偶氮化合物，如作為非限制性實(shí)例的2，2’ -偶氮二異丁腈、2，2’ -偶氮二(2，4- 二甲基戊腈)和1-叔丁基偶氮氰基環(huán)己烷，氫過(guò)氧化物如作為非限制性實(shí)例的氫過(guò)氧化叔丁基和氫過(guò)氧化枯烯，過(guò)氧化物如作為非限制性實(shí)例的過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化辛酰、過(guò)氧化二叔丁基、3，3’ - 二(叔丁基過(guò)氧)丁酸乙酯、3，3’-二(叔戊基過(guò)氧)丁酸乙酯、過(guò)氧-2-乙基己酸叔戊酯、過(guò)氧-2-乙基己酸1，I, 3，3-四甲基丁基酯和過(guò)氧新戊酸叔丁酯，過(guò)酸酯如作為非限制性實(shí)例的過(guò)乙酸叔丁酯、過(guò)鄰苯二甲酸叔丁酯和過(guò)苯甲酸叔丁酯，以及過(guò)碳酸酯如作為非限制性實(shí)例的過(guò)氧二碳酸二(1-氰基-1-甲基乙基)酯，過(guò)磷酸酯，過(guò)辛酸叔丁酯等及其混合物。在一些實(shí)施方案中，該引發(fā)劑基于該單體混合物的重量以約0.1-15%，或者約1-5%的量存在。在一些實(shí)施方案中，引發(fā)劑在約2小時(shí)內(nèi)與單體同時(shí)作為進(jìn)料加入溶劑混合物中，相對(duì)于該引發(fā)劑的半衰期保持在合適溫度下。
[0019]環(huán)氧化植物油可以用作用于形成該羥基苯基官能聚合物的環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧化植物油可以通過(guò)作為非限制性實(shí)例的將過(guò)氧化氫和甲酸或乙酸加入植物油中，然后將該混合物保持在升高的溫度下直到部分或所有碳-碳雙鍵轉(zhuǎn)化成環(huán)氧化物基團(tuán)而由植物油制備。
[0020]植物油主要含有甘油酯，其為甘油和具有可變程度的不飽和度的脂肪酸的三酯。作為非限制性實(shí)例，用于本發(fā)明中的環(huán)氧化植物油可以由植物油(甘油三脂肪酸酯)如但不限于甘油和具有約12-24個(gè)碳原子的烷基鏈的脂肪酸的酯制備。在不飽和甘油酯油中為甘油三酯的甘油脂肪酸酯通常稱為干性油或半干性油。干性油包括作