低揮發性有機化合物溶劑型塗料的多用途添加劑的製作方法

2023-10-25 10:53:17 3

專利名稱：：低揮發性有機化合物溶劑型塗料的多用途添加劑的製作方法低揮發性有機化合物溶劑型塗料的多用途添加劑本發明涉及揮發性有機化合物(VOC)水平低的溶劑型塗料。本發明涉及一種基於可再生油的多用途添加劑用於塗料的用途。近年來，塗料工業已經做了頗多的努力來發展少含或不含揮發性有機化合物(VOC)的塗料配方。歐洲議會第2004/42/EG號指令迫使塗料工業在2007年1月1曰後使所定義的塗料和清漆中揮發性有機化合物(VOC)的排放量減少到最大極限，而且在2010年1月1日後使這些極限更加嚴厲。與含水的體系相比，含溶劑的體系提供了例如更高的光澤和更好的流動，以及更高顏料/體質顏料負荷的可能性。因此，目前仍然需要使用含溶劑的體系並向降低了VOC的溶劑基組合物推進，使其達到或超過對溶劑基組合物所期待的性能標準，例如良好成膜性、可接受粘度、良好乾燥行為、儘可能高的顏料負荷、高光澤、良好潤溼性能、與可撓曲性組合的硬度、而且對潮溼條件不敏感。大多數溶劑型塗料、漆和印刷用墨的配方包括一種溶解於溶劑中的固體樹脂。這些配混物通常含有其它組分，因意向用途和所希望的特徵而異。常見的是添加顏料或染料以獲得彩色塗料。也已知的是包括能決定該塗料的各種特徵的添加劑。有人建議用共聚合劑置換該溶劑，該共聚合劑通常是相對低粘度、相對高沸點(即低飽和蒸氣壓)、能在該塗料的配製和加工期間充當溶劑的化合物或化合物混合物。這樣的共聚合劑可以與樹脂共聚合，從而減少該塗料乾燥時溶劑向大氣中流失。WO9800387描述了一種包含富馬酸酯、馬來酸酯和2-蟑丙氧基琥避免高濃度VOC的另一種思路是使用典型地包含非常低濃度的VOC、例如<約250g/L因而是環境上更可兼容的月交乳組合物。WO2003/060023涉及一種包含多不飽和脂肪酸的月交乳漆組合物，該多不飽和脂肪酸含有從植物油例如桐油衍生的添加劑。US5154967在其實施例4中描述了一種醇酸樹脂的製備。該醇酸樹脂溶解於乙二醇-丁基醚和異丙醇中。中和後加水。所得到的水性清漆有50%的非揮發分。沒有論述如何降低VOC含量的問題。US5332792描述了含有流變學改性劑作為添加劑的醇酸樹脂。該添加劑是一種氧化的乙烯-一氧化碳共聚物。沒有"i侖述如何降低VOC含量的問題。桐油是一種顯示出良好乾燥行為的已知幹性油，但其成膜性能不能令人滿意。桐油甲酯顯示出不良乾燥行為。目前仍然需要提供一種較好基於醇酸樹脂基料的塗料，其中所述塗料的乾燥特徵和膜性能與慣常醇酸樹脂相比是優異的或至少在同一水平上，但少含或不含揮發性有機化合物，同時有可接受粘度。已經發現，從植物油衍生的多用途添加劑向塗料中的添加滿足了以上提到的要求。"多用途"這一術語指出該添加劑，除用來控制粘度外，還可以通過部分地置換該塗料組合物的溶劑和/或部分地置換基料來控制VOC含量。進而，還可以提高顏料負荷。本發明的一個方面是一種塗料組合物，包含至少一種基料和一種添加劑，該添加劑可通過^f吏一種糹直物油與一種二醇反應或通過〗吏一種才直物油低級烷酯與一種二醇酯交換獲得，這兩個反應都在催化劑的存在下進行。二醇較好是OH-(CH2)n-OH,t^210;或不飽和二醇HO-R-OH,式中R是C3-do亞烯基或C3-Cu)亞炔基；或從二聚或多聚亞烷基二醇衍生的一種二價殘基。二醇OH-(CH2)n-OH的實例是乙二醇、丙二醇、丁二醇等。不飽和二醇的實例是丁-2-烯-1,4-二醇或丁-2-炔-1,4-二醇。特別好的結果是用丁-2-烯-1,4-二醇得到的。二醇亞烷基二醇是二甘醇、二聚丙二醇、二聚丁二醇。多聚亞烷基二醇是聚乙二醇或聚丙二醇。植物油低級烷酯較好是植物油甲酯，後者是表面活性劑的一種已知原材料。才直物油包括甘油三酸酯油例如大豆油、亞麻籽油、葵花油、玉米油、紫蘇子油、巴西果油、低芥酸菜子油、菜子油、蓖麻油、棉籽油、棕櫚油、桐油等。桐油是較好的。作為酯交換的催化劑，可以使用鹼性催化劑(鹼氫氧化物、醇鹽、氧化物、碳酸鹽、陰離子交換劑)或酸性催化劑(無機酸、對甲苯磺酸、三氟化硼、陽離子交換劑)。酯交換溫度在室溫220。C範圍內。該植物油較好在室溫、使用鹼性催化劑例如石鹹氫氧化物與一種二醇反應。該植物油甲酯較好在160200。C的溫度用一種酸性催化劑例如對甲苯石黃酸進行酯交換。該酯交換反應是已知的，而且導致所使用的二醇的單酯和雙酯、以及從所使用的植物油衍生的多不飽和脂肪酸的混合物。該混合物可以含有副產物，例如甘油一酸酯或二酸酯。該混合物是一種非粘性清澈油，且無需進一步精製就用來作為多用途添加劑以部分地置換該塗料組合物的溶劑和/或部分地置換該基料/人而降〗氐該voc含量和該粘度。特別好的是基於丁-2-烯-1,4-二醇與從桐油衍生的多不飽和酸混合物的酯交換的多用途添加劑。這種產物顯示最佳乾燥行為和成膜性能。該基料可以是任何一種可通過自由基聚合固化的聚合物。本發明中特別有益的塗料組合物是含有慣常風乾性或半乾性長油或中油醇酸樹脂的醇酸塗料組合物、典型地是漆或清漆。包括的是漆、清漆、面漆、瓷漆、緞光漆和類似材料。醇酸樹脂是通過將不飽和脂肪酸酯摻入聚酯或聚氨酯增鏈的聚合物系統中形成的。固化是經由自氧化交聯實現的。慣常的醇酸樹脂系統含有溶劑、防結皮劑和催幹劑。該溶劑通常是有機溶劑。長油醇酸樹脂，作為種類繁多的顏料的良好分散性樹脂，是特別知名的。本發明添加劑與醇酸樹脂的比例適當地在2:9850:50重量份、較好5:9540:60重量份、更好10:9030:70重量份範圍內。醇酸樹脂中使用的溶劑是脂肪族烴、環脂族烴和芳香族烴，例如烷屬烴、稱為石油溶劑的溶劑油、以及二曱苯、甲苯、醇醚、二醇醚、酉同、酯、乙酸醇醚酯、或其混合物。按照本發明的塗料組合物還可以含有各種添加劑，例如紫外線(UV)穩定劑、助溶劑、分散劑、防結皮劑、催幹劑、勻塗劑、協合劑、表面活性劑、抑制劑、填料、防靜電劑、阻燃劑、潤滑劑、消泡劑、增充劑、增塑劑、抗氧劑、防凍劑、蠟類、增稠劑、觸變劑等。該組合物可以用來作為清漆，也可以含有顏^牛。適合於使用的顏料的實例是金屬氧化物例如二氧化鈦或氧化鐵，或其它無機顏料或有機顏料。3要照本發明的塗料組合物可以通過以一種業內已知的方式混合該多用途添加劑、至少一種基料較好一種慣常風乾或半乾長油或中油醇酸樹脂、和任選地進一步添加劑。該顏料通常是作為顏料母料添加的，該母料也可以含有本發明的添力口劑。該顏料可以是無機的或有機的、透明的或非透明的。這樣的顏料的非限定性實例是二氧化鈦、鐵氧化物、炭黑、混合金屬氧化物、單偶氮和雙偶氮顏料、銅酞菁、和蒽醌類。適用增充劑是，例如，碳酸釣、硫酸鋇、高嶺土、滑石、石圭藻土、雲母和氧化鋅。本發明也涉及VOC含量<250g/L的塗4牛組合物。本發明的另一方面是提供一種如以上所定的、可以用來作為塗料、尤其漆或清漆中的共聚成分的多用途添加劑。本發明添加劑還可以用於顏料母料中。實驗部分多用途添加劑的一jf殳程序A將1mol哿性鉀溶解於11.8mol曱醇中。添加7.21mol—種二醇[見表1]和4.8mol—種植物油。該混合物在常溫或稍高的溫度、在氮氣氛下劇烈攪拌約2小時。在約l天的靜置時間後，將下相作為化學廢物放棄。主要由相應脂肪酸的二醇酯組成的上相無需進一步精製就可以用於隨後的實驗。多用途添加劑的一般程序B將一種植物油的相應脂肪酸曱酯、一種二醇[見表l]的2:1混合物和0.5wty。對甲苯^黃酸在氮氣氛下置於一個三口燒並瓦中，在180190。C加熱約5h。所得到的產物無需進一步精製就可以用於隨後的實驗。表1合成多用途添加劑tableseeoriginaldocumentpage7應用部分使用本發明添加劑的顏料母料的製備和性能:[注VOC含量必須〈300g/L]tableseeoriginaldocumentpage8:可接受':非常可接受:不可接受表2解釋了使用本發明添加劑的優點.比較例I和II顯示有和無分散性樹脂的顏料母料.實施例I是有393g/LVOC的無樹脂顏料母料(RFPC)。添加約25wt。/。至一種透明長油醇酸樹脂中，所得到的塗料將有比允添加約25WtV。至一種透明長油醇酸樹脂中，所得到的塗料將有比允許值高的voc含量。當在該母料中使用一種分散性樹脂時(見表2實施例n),加工粘度高得太多(7.5泊)。添加本發明添加劑可以置換該溶劑的幾乎10%(16.5%異烷屬烴而不是26%)而且VOC含量可以降低到233g/L。進而，顏料負荷可以提高(40%而不是36%),粘度降低了(23°C粘度為1.2泊而不是2.13泊)。進而，分散劑(EFKA4330)的含量可以從26%降低到16.5%。tableseeoriginaldocumentpage10表4無樹脂顏料母料(RFPC)白色配方tableseeoriginaldocumentpage11表3顯示使用同一種醇酸樹脂配方的三種不同漆配方。已經添加62.56g表4是顯示的顏料母料。配方1給出一種VOC含量為245g/L的4支高粘度(31泊)漆。配方2給出一種較低粘度(14泊)漆，因為除該漆外還添加異烷屬烴，因而其VOC含量為276g/L。配方3含有本發明添加劑。置換了7.3%(38.89%而不是46.19%)溶劑和10%固體樹脂，因此，粘度從31泊降低到14泊。權利要求1.塗料組合物，包含至少一種基料，和至少一種多用途添加劑，該添加劑可通過使一種植物油與一種二醇反應或通過使一種植物油低級烷酯與一種二醇酯交換得到，這兩種反應都在催化劑的存在下進行。2.按照權利要求1的塗料組合物，其中該基料是一種慣常風乾性或半乾性長油或中油醇酸樹脂。3.按照權利要求2的塗料組合物，其中該多用途添加劑與該醇酸樹脂的比例在2:9850:50重量^^範圍內。4.按照權利要求1~3中任何一項的塗料組合物，其中該二醇是OH-(CH2)n-OH且n=2~10,或不飽和二醇HO-R-OH,式中R是C3-C10亞烯基或C3-C1Q亞炔基，或一種從二聚或多聚亞烷基二醇衍生的二價殘基。5.按照權利要求1的塗料組合物，其中該植物油是桐油。6.按照權利要求1的塗料組合物，其中該植物油是桐油且該二醇是丁-2-烯-l,4-二醇。7.按照權利要求16中任何一項的塗料組合物，其VOC含量〈250g/L。8.按照權利要求1的多用途添加劑的用途，用來部分地置換該塗料組合物的溶劑和/或部分地置換該基料，從而降低VOC含量和粘度。9.按照權利要求8的多用途添加劑的用途，用於漆或清漆中，或用於顏料母料中。全文摘要本發明涉及一種塗料組合物，包含至少一種基料和一種多用途添加劑，該添加劑可通過植物油與一種二醇反應或通過植物油低級烷基酯與一種二醇酯交換得到，這兩種反應都在催化劑的存在下進行。該多用途添加劑用來部分地置換該塗料組合物的溶劑和/或部分地置換該基料，從而降低揮發性有機化合物(VOC)含量和粘度。文檔編號C09D7/00GK101370881SQ200780002395公開日2009年2月18日申請日期2007年1月9日優先權日2006年1月18日發明者L·A·恩格爾布雷克特,R·范博希門申請人:西巴控股有限公司