耐高溫粉末涂料組合物、其制備方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可在基底上固化而產(chǎn)生耐高溫涂層的耐高溫粉末涂料組合物。本 發(fā)明進(jìn)一步涉及一種制備所述組合物的方法和所述組合物的用途。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 對(duì)于應(yīng)用至烘箱、鍋爐、熱交換器、汽車零件、烹飪組件、炊具等的涂料明顯需要顯 示出耐高溫性。大多數(shù)有機(jī)涂料不適合這種應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)暴露于溫度高于550Γ的空氣時(shí)， 它們傾向于被快速消耗。結(jié)果是導(dǎo)致?lián)饺刖酃柩跬闃?shù)脂的涂料和漆的發(fā)展，如美國(guó)專利號(hào) 5, 905, 104 (Eklund等人）中所述。在實(shí)施例中提及了硅氧烷樹(shù)脂混合物，即DowCorning 1-0543與DowCorningZ-6018的混合物。這些樹(shù)脂具有以下特性：
[0004]-DowCorning1-0543(現(xiàn)為DC220)Tg= 49°C，140°C下粘度為 9. 8 泊；
[0005]-DowCorningZ_6018Tg= 48°C，14CTC下粘度為 14. 1 泊。
[0006] 盡管表現(xiàn)出改善的耐溫性，但仍然發(fā)現(xiàn)包含聚硅氧烷樹(shù)脂的涂料在高溫下顯示出 有害效果。當(dāng)將聚硅氧烷粉末涂覆的材料暴露于高于550°C的溫度時(shí)，涂層會(huì)通過(guò)氧化而損 失其組成有機(jī)組分；結(jié)果聚硅氧烷樹(shù)脂快速收縮而在涂層內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力通過(guò)開(kāi)裂 而消除，導(dǎo)致涂層從材料剝離或剝落。
[0007]W0 2004/076572(DupontdeNemoursandCompany)意欲通過(guò)在聚硅氧烷樹(shù)脂中 包含至少一種在聚硅氧烷樹(shù)脂收縮和脆化的溫度范圍內(nèi)軟化且表現(xiàn)出一定流動(dòng)性的基體 材料，優(yōu)選低熔點(diǎn)無(wú)機(jī)玻璃而解決此問(wèn)題。
[0008] 歐洲專利號(hào)0950695B1 (Morton)提出了一種可選方案，其中粉末涂料組合物由單 一有機(jī)硅樹(shù)脂結(jié)合二氧化鈦及云母片和/或偏硅酸鈣顆粒填料而組成。單一有機(jī)硅樹(shù)脂 的特征在于具有硅氧烷官能（Si-0-Η)且僅具有少量有機(jī)結(jié)構(gòu)部分。在該文獻(xiàn)中優(yōu)選單一 聚硅氧烷的取代度小于1. 5且-0H含量為2. 0-7. 5重量％，基于所述聚硅氧烷的重量。當(dāng) 聚硅氧烷在150-260°C的溫度下自固化時(shí)，-0H含量的限制減少了水的放出并因此減少了 在涂層中因所述水逸出引起的缺陷如針孔的形成。然而，應(yīng)注意該粉末涂料組合物僅可以 1.8-2. 2密耳（45-55μm)的干膜厚度施加至基底。
[0009]W0 2009/003937(AkzoNobelCoatingsInternationalΒ·V.)公開(kāi)了一種包含樹(shù) 脂組分和填料的粉末涂料組合物，其中樹(shù)脂組分包含第一有機(jī)硅樹(shù)脂和第二有機(jī)硅樹(shù)脂， 其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)相差至少5°C，和/或在140°C下測(cè)量的熔體粘度相差至少5泊，優(yōu) 選10泊。關(guān)于所述組合物的填料組分，優(yōu)選填料為一個(gè)維度比另一個(gè)維度大至少四倍的耐 熱材料，所述填料以基于樹(shù)脂組分的重量為5-95重量％的量存在。發(fā)現(xiàn)這些組合物在施加 至具有高表面粗糙度的基底即具有粗糙（profiled)或不平整表面的基底時(shí)不能耐受長(zhǎng)時(shí) 間暴露于高溫（~550°C)下。
[0010] 當(dāng)將粉末涂料施加至汽車車體以保護(hù)和涂飾工程產(chǎn)品時(shí)，基底傾向于較薄且具有 平滑表面。然而，在將涂料施加至要求顯示出耐高溫性的材料時(shí)，更普遍的是基底表面為粗 糙或不平整的：為噴砂清理的鋼提供足夠的防腐和（美學(xué)）涂飾，例如該基底必須涂覆有 足夠的干膜厚度以彌補(bǔ)表面不平整度。用角砂礫、圓粒、負(fù)載磨料的海綿或高壓水注噴射基 底通?？梢援a(chǎn)生能夠呈現(xiàn)10-80 μπι的"峰-谷"距離的粗糙表面（其中所述輪廓可以通過(guò)ISO 8503定義）。
[0011] 對(duì)于這種不平整基底，發(fā)現(xiàn)了粉末涂料的干膜厚度（DFT)的實(shí)際上限，超出該上 限涂層將從基底開(kāi)裂和剝離。顯然，該上限越低，給定粉末涂料補(bǔ)償基底表面增加的噴射輪 廓的能力越低。
[0012] 因此本領(lǐng)域需要提供一種顯示出耐高溫性，但是也可以施加至粗糙基底表面而為 所述表面提供耐溫性和優(yōu)選防腐性的粉末涂料組合物。
[0013] 發(fā)明描述
[0014] 本發(fā)明提供一種安全且無(wú)污染的耐高溫粉末涂料組合物。當(dāng)施加至基底，尤其是 粗糙基底時(shí)，所述組合物能夠固化而在基底表面上形成耐高溫涂層。本發(fā)明還提供本發(fā)明 組合物涂覆基底的用途，以及涂覆有本發(fā)明組合物的基底。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種耐高溫粉末涂料組合物。本發(fā)明開(kāi)發(fā)一系列耐高 溫粉末涂料，其基于主要包含具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和/或不同熔體粘度的至少兩種有 機(jī)硅樹(shù)脂，雙官能樹(shù)脂，含云母填料和任選添加劑的組合物。
[0016] 如本文所用，術(shù)語(yǔ)"樹(shù)脂"意指包括任何樹(shù)脂或聚合物本身，以及固化劑。關(guān)于本 發(fā)明有機(jī)硅樹(shù)脂，文中取代度定義為每個(gè)硅原子的有機(jī)取代基團(tuán)的平均數(shù)量并且為每種成 分的摩爾百分?jǐn)?shù)乘以取代基數(shù)量的和。在LawrenceH.Brown的"保護(hù)性涂料中的有機(jī)娃 (SiliconesinProtectiveCoatings'，（在TreatiseonCoatings，第 1 卷，部分III，"成 膜組合物（Film-FormingCompositions) " 第 513-563 頁(yè)，R.R.Meyers及J.S.Long編輯， MarcelDekker，Inc.紐約，1972中）中進(jìn)一步描述了該計(jì)算。
[0017] 如本文所用，任何聚合物的"玻璃化轉(zhuǎn)變溫度"或Tg可以如Fox在Bull.Amer. Physics.Soc.，l，3,第123頁(yè)（1956)中所述來(lái)計(jì)算。Tg還可以使用差示掃描量熱計(jì)（加熱 速率為20°C/分鐘，其中Tg取拐點(diǎn)的中點(diǎn)）通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量。除非另有說(shuō)明，文中使用的所 述1^為計(jì)算的τg。
[0018] 不受理論限制，至少兩種有機(jī)硅樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和/或熔體粘度的差異可 能是由于聚合物的支化度不同引起的。一般而言，聚合物的支化度越高，在高溫下觀察到 的收縮越大。此外，至少兩種有機(jī)硅聚合物可以在它們的類型和組成有機(jī)結(jié)構(gòu)部分的量及 其-0H含量（即硅氧烷官能度）方面不同。關(guān)于包含不同有機(jī)硅樹(shù)脂的粉末涂料和所得涂 料的性能的詳細(xì)討論可在W0 2009/003937中找到。
[0019] 適用于本發(fā)明組合物的不同有機(jī)硅樹(shù)脂可具有彼此相差至少5°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度（Tg)和/或在140°C下測(cè)量的彼此相差至少5泊，優(yōu)選10泊的熔體粘度。粉末涂料組合 物中有機(jī)硅樹(shù)脂的不同熱特性導(dǎo)致每種樹(shù)脂在高于550°C的溫度下顯示出各自不同的流動(dòng) 特性。然而，這種不同特性協(xié)同組合而限制了包含兩種有機(jī)硅樹(shù)脂的涂層在該溫度范圍內(nèi) 的收縮和脆化。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述組合物含有第一有機(jī)娃樹(shù)脂和第二有機(jī)娃 樹(shù)脂，其中第一和第二有機(jī)硅樹(shù)脂在樹(shù)脂組分中以2:1-1:2的重量比（第一有機(jī)硅樹(shù)脂： 第二有機(jī)硅樹(shù)脂）存在。同樣，優(yōu)選所述第一有機(jī)硅樹(shù)脂的!；為40_50°(：，所述第二有機(jī)硅 樹(shù)脂的1；為55-80°C。第一和第二有機(jī)硅樹(shù)脂的總量基于粉末涂料組合物中的所有樹(shù)脂組 分的總重量為大于60重量％且小于100重量％，優(yōu)選70-90重量％，更優(yōu)選80-84重量％。 具體而言，第一有機(jī)硅樹(shù)脂以基于樹(shù)脂組分的重量為20-60重量％，優(yōu)選30-50重量％，更 優(yōu)選40-45重量％的量存在于粉末涂料組合物中；第二有機(jī)硅樹(shù)脂以基于樹(shù)脂組分的重量 為20-60重量％，優(yōu)選30-50重量％，更優(yōu)選40-45重量％的量存在于粉末涂料組合物中。
[0021] 適用于本發(fā)明組合物中的第一有機(jī)娃樹(shù)脂可為例如購(gòu)自WackerChemie的 S1LRES? 604。該樹(shù)脂的反應(yīng)性羥基含量為3. 5-7%，1；為55-80。。，140。。下的熔體粘 度為1. 03Pa.s，其對(duì)應(yīng)于熔體粘度在140°C下為10. 3泊（lPa.s~10泊）。
[0022] 適用于本發(fā)明組合物中的第二有機(jī)娃樹(shù)脂可為例如購(gòu)自DowCorning的DC-233。 該樹(shù)脂的反應(yīng)性羥基含量為6 %，1；為45 °C，140°C下的