適用於粉末塗料組合物的樹脂的製作方法

2023-07-10 07:30:21

專利名稱：適用於粉末塗料組合物的樹脂的製作方法
適用於粉末塗料組合物的樹脂
背景技術：
二十世紀七十年代以來，粉末塗料一直是開發的一個焦點。近年來，由於環境 友好性質和在樹脂、添加劑和設備技術中的巨大改進，粉末塗料的應用已在世界範圍內 快速擴展。甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)基粉末塗料是一種通常從例如聚酯、環氧樹脂、 及其混合物等其他粉末塗料系統中選出供用的粉末塗料系統。自1973年公布的第一個申 請專利(美國專利第3,752,870號)以來，GMA基粉末塗料已使用了 30年。GMA粉末 塗料由於其良好的平滑度、晶體透明性、化學耐性、高光澤度和極佳的室外耐久性具有 廣泛聲譽。實際上，至今GMA粉末塗料是選擇用於機動車全車體透明面漆應用的唯一 粉末塗料系統。GMA粉末塗料也已廣泛用於鋁車輪塗布、戶外家具、園林設備、燈具和 需要延長耐氣候性的某些工業應用。雖然GMA粉末塗料已用於很多如上所述的高性能應用，但需要改善粉末塗層外 觀和耐酸蝕性，以滿足目前較高的機動車標準。大多數人選擇改善粉末塗層外觀的一種 方式是從現有系統降低粉末塗料樹脂熔體粘度。然而，那樣做的話，樹脂玻璃化轉變溫 度也會降低，並且粉末塗料樹脂和最終配製粉末的物理儲存穩定性會受損。使用冷凍運 輸和儲存成為一些高性能GMA粉末塗料應用中的一般做法。冷凍運輸和儲存提高這些 應用的成本。另外，為了試圖改善最終塗層性質，如耐擦傷性和耐化學性，很多人提高GMA 粉末塗料樹脂組合物中官能單體GMA的含量。然而，提高樹脂組合物中GMA官能單體 的含量通常導致在粉末塗料最終固化期間產生的仲羥基增加，如以下GMA粉末塗料固化 反應流程所示
IJ^p HO^H
GMA Λ烯酸類樹脂 固化劑(十二坑二酸>？交聯的GMA粉末■S在GMA粉末塗料固化反應期間產生的仲羥基增加最終塗層的親水性質，這通常 降低GMA粉末塗層的耐溼性、耐酸蝕性和耐絲狀腐蝕性。在GMA粉末塗料的一般做法 中，含較高重量百分數GMA單體的樹脂引起較低的耐酸蝕性。雖然以上仲羥基可進一 步根據一些其他二級固化機制反應，但它們中的大多數無作用，因為來自第一高交聯網 絡的阻礙。因此，非常需要提供具有高交聯密度而不降低耐酸蝕性或其他耐腐蝕性的新的
GMA粉末塗料樹脂。本公開的實施方案提供新的GMA粉末塗料樹脂組合物，其給予
良好的GMA粉末塗料，良好的熔體流動，並給予具有極佳平滑度、耐化學性和耐擦傷性以及改善的耐酸蝕性的最終塗層。另外，可預見本公開的實施方案將提供改善的耐腐蝕 性，如耐絲狀腐蝕性。發明概述 為了增進GMA粉末塗料在高性能機動車應用中的接受度，如全車體透明面漆和 鋁車輪塗布，本公開的實施方案具有為更好處理和改善塗層性能而設計的GMA粉末塗料 樹脂組合物。在一個實施方案中，本公開提供一種由單體製備的適用於粉末塗料的樹脂。該 樹脂可包含20-55%重量(優選25-50%重量)丙烯酸縮水甘油酯(GA)或甲基丙烯酸縮 水甘油酯(GMA)、3-20%重量(優選5-15%重量)的選自甲基丙烯酸異丁酯(IBMA)、 丙烯酸異冰片酯(IBOA)和甲基丙烯酸異冰片酯(IBOMA)中的至少一種和25-65%重量 (優選30-50%重量)至少一種可共聚烯鍵式不飽和單體。樹脂可具有大於14的f/M(官 能度/分子)值，優選14至22，更優選15至20。本公開還提供具有60-90°C (優選65_85°C )的計算玻璃化轉變溫度(Tg。)的樹 脂的實施方案。本公開還提供具有8.8至9.15 (優選9.0至9.12)的計算溶解度參數(SPe)的樹脂 的實施方案。本公開還提供具有3,000至12,000 (優選4,000至10,000)的重均分子量(Mw)的
樹脂的實施方案。本公開還提供具有250至720 (優選280至600)的環氧當量(EEQ)的樹脂的實
施方案。本公開還提供具有100微米至6mm的粒徑的樹脂的實施方案。本公開還提供由甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸異冰片酯和包含甲基丙烯 酸甲酯和苯乙烯的可共聚烯鍵式不飽和單體製備的樹脂的實施方案。發明詳述本公開的一個實施方案提供在GA和/或GMA粉末塗料樹脂組合物中使用具有 高於45°C的均聚物Tg和小於8.5的溶解度參數的具體單體的方法，所述組合物設計成賦 予所得樹脂低熔體粘度而不減小Mw，同時得到改善的耐擦傷性和耐酸蝕性。另外，本 公開的一個實施方案提供在GA和/或GMA粉末塗料樹脂組合物中使用具有高於45°C的 均聚物Tg和小於8.5的溶解度參數的具體單體的方法，所述組合物設計成賦予所得樹脂 高Tg而不增加Mw，同時得到改善的耐擦傷性和耐酸蝕性。本公開的一個方面是根據各個單體_均聚物Tg和溶解度參數選擇自由基可聚合 單體，以使具有60-90°C Tgc和8.8-9.15 (cal/cm3)1/2溶解度參數(SPe)的共聚物的最終GA 和/或GMA粉末塗料樹脂平衡。在以上樹脂中，計算的共聚物T&定義為
1W1W2W3"Zoo" =++ _ OO + .…
Tgc Tg1 Tg2 Tg3其中
Ig^ :共聚物在無限MW時Tg的漸近值(asymptotic value)J^t TgT, TS :各單體的均聚物Tg ；Wl, W2, W3 在共聚物中單體的重量比；在以上樹脂中，計算的共聚物SPe定義為
權利要求
1.一種適用於粉末塗料的樹脂，所述樹脂由包括以下的單體製備20-55%重量丙烯 酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-20%重量的選自甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸 異冰片酯和甲基丙烯酸異冰片酯中的至少一種和25-65%重量至少一種可共聚烯鍵式不飽 和單體，其中所述樹脂具有大於14的f/M值。
2.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有60-90°C的計算玻璃化轉變溫度。
3.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有8.8至9.15的計算溶解度參數。
4.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有3,000至12,000的重均分子量。
5.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有250至720的環氧當量。
6.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂由包括以下的單體製備25-50%重量丙烯酸縮 水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯、5-15%重量的選自甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸異冰 片酯和甲基丙烯酸異冰片酯中的至少一種和30-50%重量至少一種可共聚烯鍵式不飽和單 體。
7.權利要求6的樹脂，其中所述樹脂由甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸異冰片酯 和包括甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯在內的可共聚烯鍵式不飽和單體製備。
8.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有14至22的f/m值。
9.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有15至20的f/m值。
10.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有65-85°C的計算玻璃化轉變溫度。
11.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有9.0至9.12的計算溶解度參數。
12.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有4,000至10,000的重均分子量。
13.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂具有280至600的環氧當量。
14.權利要求1的樹脂，其中所述樹脂為粒狀。
15.權利要求14的樹脂，其中所述樹脂具有100微米至6mm的粒徑。
16.—種適用於粉末塗料的樹脂，所述樹脂由包括以下的單體製備20-55%重量丙 烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯、5-15%重量的選自甲基丙烯酸異丁酯、丙烯 酸異冰片酯和甲基丙烯酸異冰片酯中的至少一種和25-65%重量至少一種可共聚烯鍵式不 飽和單體，其中所述樹脂具有15-20的f/M值，其中所述樹脂具有9.0至9.12的計算溶解 度參數。
全文摘要
一種適用於粉末塗料的樹脂，所述樹脂包含丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯。該樹脂也可包含高Tg和疏水性單體。由該樹脂製成的典型粉末塗料顯示改善的粉末塗料處理，特別是耐酸蝕性。
文檔編號C09D4/00GK102015931SQ200980116591
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月2日 優先權日2008年3月4日
發明者B·莫利, R·霍拉, 呂思平 申請人:安德森開發公司