包含醇酸樹(shù)脂和乙酸異戊酯的高固體涂料組合物的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】包含醇酸樹(shù)脂和乙酸異戊酯的高固體涂料組合物
[0001] 本發(fā)明涉及一種非水液體涂料組合物，其包含醇酸樹(shù)脂和揮發(fā)性有機(jī)溶劑。本發(fā) 明進(jìn)一步涉及一種涂覆基材的方法和經(jīng)涂覆的基材。
[0002] 為了獲得允許將涂料組合物施加（例如通過(guò)刷涂或噴涂）至基材上所必需的粘 度，揮發(fā)性有機(jī)溶劑是非水液體涂料組合物中所必需的。醇酸樹(shù)脂基涂料組合物中的典型 有機(jī)溶劑是芳族溶劑和脂族烴基溶劑。然而，蒸發(fā)至大氣中的該類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致 空氣污染、光化學(xué)煙霧，當(dāng)煙霧被涂漆工吸入時(shí)，它們通常是不健康的或者是有毒的，它們 通常是可燃的且?guī)?lái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，且它們通?；诘V物油，而礦物油是有價(jià)值的不可再生資 源。
[0003] 因此，長(zhǎng)期以來(lái)一直需要降低液體涂料組合物中的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的量以減少上 述問(wèn)題。
[0004] 因此，本發(fā)明力圖提供需要更少量揮發(fā)性有機(jī)溶劑的涂料組合物。此外，所述揮發(fā) 性有機(jī)溶劑應(yīng)至少部分基于可再生資源。
[0005] 現(xiàn)在，本發(fā)明提供了一種非水液體涂料組合物，其包含醇酸樹(shù)脂和揮發(fā)性有機(jī)溶 劑，其中至少15重量％的有機(jī)溶劑為乙酸異戊酯。
[0006] 令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，乙酸異戊酯在與醇酸樹(shù)脂組合時(shí)具有極好的稀釋能力和粘度降 低性質(zhì)。更特別地，溶解在乙酸異戊酯中的醇酸樹(shù)脂的粘度顯著低于處于標(biāo)準(zhǔn)溶劑如芳族 或脂族烴中的相同醇酸樹(shù)脂的粘度。因此，為了獲得預(yù)先確定的醇酸樹(shù)脂基涂料組合物的 目標(biāo)粘度，在使用乙酸異戊酯時(shí)，需要降低量的有機(jī)溶劑。
[0007] 此外，作為乙酸異戊酯的關(guān)鍵原料，異戊醇是通過(guò)發(fā)酵碳水化合物生產(chǎn)乙醇的副 產(chǎn)物。用于生產(chǎn)乙醇的植物基可再生碳水化合物的發(fā)酵以大的工業(yè)規(guī)模實(shí)施，且由該方法 獲得的副產(chǎn)物，即異戊醇可大量獲得。
[0008] 醇酸樹(shù)脂是合成聚酯樹(shù)脂，其是多元醇和多元羧酸的酯化產(chǎn)物，且包含天然和/ 或合成脂肪酸或油，其中油通常定義為脂肪酸甘油三酯。取決于脂肪酸或油含量，醇酸可分 成短油、中油或長(zhǎng)油樹(shù)脂。此外，醇酸樹(shù)脂分成干性和非干性樹(shù)脂。這些性質(zhì)主要取決于存 在于醇酸樹(shù)脂中的脂肪酸的類(lèi)型和量。不飽和或多不飽和脂肪酸的存在獲得了干性醇酸樹(shù) 月旨，其在暴露于氧氣時(shí)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。也可用異氰酸酯、環(huán)氧化物或酚類(lèi)化合物對(duì)醇酸樹(shù)脂 進(jìn)行改性，從而改善特定性質(zhì)，例如與金屬基材的粘合性或顏料潤(rùn)濕性。
[0009] 在優(yōu)選實(shí)施方案中，醇酸樹(shù)脂部分基于回收的聚酯。在許多社區(qū)收集聚酯基廢料， 例如來(lái)自飲料瓶，且可將其用作酯化方法中的原料以減少對(duì)新鮮礦物油基原料的需求。聚 對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)是一種應(yīng)用最廣泛的且適于回收的聚酯。
[0010] -般而言，所述涂料組合物的至少20重量％的成膜物質(zhì)由一種或多種醇酸樹(shù)脂 構(gòu)成。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少30重量％或者甚至至少50重量％的成膜物質(zhì)由醇酸樹(shù) 脂構(gòu)成。應(yīng)理解的是，成膜物質(zhì)包括除顆粒狀顏料和填料之外的涂料組合物的非揮發(fā)性組 分。
[0011] 如上所述，本發(fā)明的涂料組合物包含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，且至少15重量％的溶劑為 乙酸異戊酯。揮發(fā)性有機(jī)溶劑應(yīng)理解為具有在101. 3kPa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測(cè)得為小于或等于 250 °C的初沸點(diǎn)。
[0012] 乙酸異戊酯可與其他溶劑混合。當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)溶劑包含至少15重量％乙酸異戊 酯時(shí)，可獲得好的結(jié)果。
[0013] 當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)溶劑包含更高比例的乙酸異戊酯時(shí)，稀釋行為的有益效果更為顯 著。
[0014] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少30%或者至少45%的揮發(fā)性有機(jī)溶劑為乙酸異戊酯。 最優(yōu)選至少60 %的揮發(fā)性有機(jī)溶劑為乙酸異戊酯。
[0015] 如上所述，本發(fā)明力圖提供一種具有降低量的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的涂料組合物。因 此，優(yōu)選本發(fā)明涂料組合物的揮發(fā)性有機(jī)物含量不超過(guò)600g/l。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮 發(fā)性有機(jī)物含量不超過(guò)500g/l，或者不超過(guò)420g/l。一般而言，在所需的施加粘度下，揮發(fā) 性有機(jī)物含量保持盡可能低。
[0016] 除上文所述的乙酸異戊酯含量之外，所述涂料組合物中可存在其他揮發(fā)性有機(jī)稀 釋劑。合適的揮發(fā)性有機(jī)稀釋劑的實(shí)例為烴如甲苯、二甲苯、Solvesso 100,酮，萜如雙戊烯 或松油，鹵代烴如二氯甲烷，醚如乙二醇二甲醚，酯如乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸正丁酯，或 醚酯如甲氧基丙基乙酸酯或乙氧基乙基丙酸酯。還可使用這些化合物的混合物。
[0017] 為了降低獲得所希望的施加粘度所需的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的比例，所述涂料組合物 中可包含非揮發(fā)性液體稀釋劑。該類(lèi)非揮發(fā)性液體稀釋劑的實(shí)例為植物油，如蓖麻油或亞 麻子油，和環(huán)氧化植物油。
[0018] 如果希望的話，所述涂料組合物可包含一種或多種所謂的"豁免溶劑"。豁免溶劑 是不參與大氣光化學(xué)反應(yīng)從而形成煙霧的揮發(fā)性有機(jī)化合物。其可為有機(jī)溶劑，但其在陽(yáng) 光存在下需要如此長(zhǎng)的時(shí)間才與氮氧化物反應(yīng)，以至于美國(guó)環(huán)境保護(hù)局認(rèn)為其反應(yīng)性可忽 略不計(jì)。經(jīng)許可用于漆和涂料中的豁免溶劑的實(shí)例包括丙酮、乙酸甲酯、對(duì)氯三氟甲苯（以 名稱(chēng)Oxsol 100市售），和揮發(fā)性甲基硅氧烷。乙酸叔丁酯也被視為豁免溶劑。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述涂料組合物以即用于施加的儲(chǔ)存穩(wěn)定單組分組合物的形 式提供。該類(lèi)組合物可包含在施加后在大氣氧影響下固化和交聯(lián)的干性醇酸樹(shù)脂，或者可 為通過(guò)蒸發(fā)溶劑而干燥的物理干燥涂料組合物?；蛘?，儲(chǔ)存穩(wěn)定的涂料組合物可包含交聯(lián) 劑，其在施加涂料組合物后通過(guò)施加熱或光化輻射而活化。
[0020] 在另一實(shí)施方案中，所述涂料組合物以單獨(dú)儲(chǔ)存部分的成套包裝形式提供，所述 部分包含含醇酸的基料單元和交聯(lián)劑單元，所述單元在涂料組合物施加前混合。當(dāng)通過(guò)將 基料單元和交聯(lián)劑單元混合而獲得的涂料組合物不是儲(chǔ)存穩(wěn)定的時(shí)，例如在其中交聯(lián)劑與 基料單元組分的可交聯(lián)基團(tuán)在室溫下反應(yīng)的情況下，該實(shí)施方案是特別有用的。
[0021] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，基料單元包含羥基官能的醇酸樹(shù)脂，且交聯(lián)劑單元包含羥 基反應(yīng)性交聯(lián)劑。
[0022] 羥基反應(yīng)性交聯(lián)劑的實(shí)例被氨基樹(shù)脂、胍樹(shù)脂、封閉的多異氰酸酯和多異氰酸酯 醚化。
[0023] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，交聯(lián)劑單元包括多異氰酸酯交聯(lián)劑。適用于交聯(lián)劑單元中 的異氰酸酯官能交聯(lián)劑為包含至少兩個(gè)異氰酸酯基的異氰酸酯官能的化合物。優(yōu)選地，所 述異氰酸酯官能的交聯(lián)劑為多異氰酸酯，如脂族、脂環(huán)族或芳族二、三或四異氰酸酯。二 異氰酸酯的實(shí)例包括1，2-亞丙基二異氰酸酯、三亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸 酯、2, 3-亞丁基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、八亞甲基二異氰酸酯、2, 2, 4-三甲基 六亞甲基二異氰酸酯、十二亞甲基二異氰酸酯、ω，ω'-二丙基醚二異氰酸酯、1，3_環(huán)戊 烷二異氰酸酯、1，2-環(huán)己烷二異氰酸酯、1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、 4-甲基-1，3-二異氰酸酯基環(huán)己烷、反-亞乙烯基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷-4, 4' -二 異氰酸酯（Desmodur? W)、甲苯二異氰酸酯、ι，3-雙（異氰酸酯基甲基）苯、苯二亞甲 基二異氰酸酯基、α，α，α'，α'-四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXm?；!、. 1，5-二 甲基-2, 4-雙（2-異氰酸酯基乙基）苯、1，3, 5-三乙基-2, 4-雙（異氰酸酯基甲基）苯、 4, 4' -二異氛酸酯基聯(lián)苯、3, 3' -二氯-4, 4' -二異氛酸酯基聯(lián)苯、3, 3' -二苯基-4, 4' -二異 氰酸酯基聯(lián)苯、3, 3' -二甲氧基-4, 4' -二異氰酸酯基聯(lián)苯、4, 4' -二異氰酸酯基二苯甲烷、 3, 3' -二甲基-4, 4' -二異氰酸酯基和二異氰酸酯基萘。三異氰酸酯的實(shí)例包括1，3, 5-三 異氰酸酯基苯、2, 4, 6-三異氰酸酯基甲苯、1，8-二異氰酸酯基-4-(異氰酸酯基甲基）辛烷 和賴(lài)氨酸三異氰酸酯。還可包含多異氰酸酯的加合物和低聚物，例如縮二脲、異氰脲酸酯、 脲基甲酸酯、脲二酮、氨基甲酸酯及其混合物。該類(lèi)低聚物和加合物的實(shí)例為2分子二異氰 酸酯如六亞甲基二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯與二元醇如乙二醇的加合物，3分子六 亞甲基二異氰酸酯與1分子水的加合物（以Bayer的商品名Desmodur N獲得），1分子三 羥甲基丙烷與3分子甲苯二異氰酸酯的加合物（以Bayer的商品名Desmodur L獲得），1 分子三羥甲基丙烷與3分子異佛爾酮二異氰酸酯的加合物，1分子季戊四醇與4分子甲苯二 異氰酸酯的加合物，3分子間_α，α，α'，α'_四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯與1分子三 羥甲基丙烷的加合物，1，6-二異氰酸酯基己烷的異氰脲酸酯三聚體，異佛爾酮二異氰酸酯 的異氰脲酸酯三聚體，1