專利名稱：低揮發性有機化合物的涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及涂料。本發明尤其涉及柔性的耐化學物質的環氧基涂料組合物。本發明尤為涉及揮發性有機化合物含量很低的水基環氧涂料組合物。
環氧基涂料一般具有高度耐化學侵蝕和高度柔性，從而非常適用于各種工業應用。最初，許多環氧基涂料由有機溶劑基系統制備。這些組合物一般有儲存期長和干燥快速的優點，但是它們含大量有機溶劑，這些有機溶劑價格昂貴，并且使用受到政府限制。因此，工業上希望使用低濃度的揮發性有機化合物。為此水基涂料受到人們的注意。但是水基涂料的儲存期短，固化慢和耐化學物質性差。此外，水基環氧涂料難以制備和使用，因為它們不能很好地潤濕底材，在工業上常要求加入表面張力降低劑如硅氧烷以改進流動性和涂料外觀。這些添加劑常引起涂層間粘合問題。
本發明涉及低揮發性有機化合物的水基環氧涂料，這些涂料儲存期長、干燥快，一旦固化可耐化學物質和水。本發明的涂料還容易混合，具有良好的應用性能。
本發明的涂料由包括胺封端的環氧樹脂水分散體的第一種成分形成。水基分散體是指水和有機化合物的多相混合物，可以包括乳液、膠體或微凝膠，這些都是在該領域眾所周知的。本發明可以用在上述條件下化學穩定的任何胺封端的環氧樹脂制造。一種特別優選的樹脂類是在美國專利5，369，152中公開的。當然，其它這樣的樹脂對熟悉該領域的人員都是知道的。
本發明的組合物的第二種主要成分包括通式為R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n的有機硅烷的固化劑，通式中的R1是環氧化物、異氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整數以及n是0-2。
R1可以是含環氧基的烷基、環烷基或芳基；異氰酸酯基；丙烯酸系基或甲基丙烯酸系基。
熟悉本領域的人員熟知的固化劑有許多。其中最優選的固化劑是γ-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和β-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷。一些其它的優選的固化劑是γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及γ-異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷。
在典型的組合物中，胺封端的環氧樹脂的水分散體還包括有機助溶劑，用量為分散體的0-80％重量。這種溶劑優選包括同水相容的溶劑如乙二醇醚或醇。此分散體還可包括顏料，用量一般為分散體的0-60％重量。
固化劑還可以包括有機助溶劑，用量為0-90％重量。這種助溶劑優選仍然是同水相容的溶劑如乙二醇醚、醇等。固化劑還可以是與水不相容的，包括酮類如甲戊酮和醇類如正丁醇。固化劑還可以包括0-50％重量的顏料和0-10％的表面活性劑。此外，已經發現，可能需要提高組合物中水分散體和固化劑混合物中的水量，以降低組合物的粘度，以適用于所希望的應用或如噴涂的應用機理。
按照下面的敘述可以制備各種制劑。據認為，涂料的固化分四個階段進行。第一階段涉及水和任何有機助溶劑的蒸發。第二階段涉及分散的胺封端的樹脂粒子的聚結或聚集。固化的第三階段涉及硅烷的有機官能團的末端同樹脂的胺的氫反應。反應的第四階段涉及交聯反應，其中烷氧基硅烷基團同另一烷氧基硅烷或同涂料沉積的底材縮合。
實施例包括五個按照本發明原理制造的說明性配方。在這些配方中，胺封端的樹脂成分作為成分A，固化劑作為成分B。在下面的配方中，胺封端的樹脂由市購的Reichold Chemical Company的產品，商標名為EPOTUF。其它材料包括乙二醇醚助溶劑來自Arco Chemical Company，商標名為ARCOSOLVE和來自Dow Chemical Company，商標名為DOWANOL。這些組合物還包括如指出的顏料和水。
實施例1配方#1
成分A 成分B材料 磅材料磅Epotuf37-681 188.3環氧硅烷70Arcosolve PTB37.7 Arcosolve PTB 10Dowanol PPh 11.3 80Raven 410 20.1Wollastokup 10ES 316.8-混合和研磨-EDotuf37-681 228.2Arcosolve PTB27.3水 27.7857.5實施例2配方#2成分A 成分B材料 磅材料 磅EDotuf37-680 160.7環氧硅烷 40Arcosolve PTB21.9 甲基丙烯酰硅烷30Dowanol PPh 8.8 Arcosolve PTB 20鉻酸鍶 94.3 90純鈦R-900169.7Wollastokup 10ES 221.5-混合和研磨-Epotuf37-680162.9Arcosolve PTB 26.6水 154.71021.1
實施例3配方#3成分A 成分B材料 磅材料 磅Epotuf 37-680 160.0環氧硅烷28.0Arcosolve PTB 10.0 Ektosolve EB5.0Dowanol PPh 5.0 33.0水50.0225．0實施例4配方#4成分A 成分B材料磅材料磅Epotuf37-681148.0環氧硅烷52Arcosolve PTB 20.0 Ektosolve EB10Dowanol PPh 8.1 62Ektosolve EB5.0氧化鐵黃71.0氧化鐵黑16.0Wollastokup 10ES 290.0-混合和研磨-Epotuf37-681150.0Arcosolve PTB 16.0水 216.0935.0實施例5
配方#5成分A 成分B材料磅材料磅Epotuf37-680159.0環氧硅烷60Arcosolve PTB 2.0 Ektosolve EB20Dowanol PPh 9.6 80氧化鐵紅81.0Wollastokupi0ES 268.0-混合和研磨-Epotuf37-680193.0Arcosolve PTB 48.0水 15.0806.0上面實施例提出的本發明的典型的組合物的使用溫度范圍為約-65°F-350°F，硬度最低為2H鉛筆，抗沖擊為80英寸/磅(加德納標度)，由錐形心軸測定的柔韌性為180°，密封膠相容性和抗化學物質性良好。典型的材料在77°F和相對濕度50％固化，在30分鐘內達成無塵狀，兩小時干燥成帶或罩面，七天后完全固化。
應該理解，按照本發明，熟悉該領域的人員可以很容易地制成許多其它的配方。包括所有的相當物的下面權利要求確定了本發明的范圍。
權利要求
1．一種低揮發性有機化合物的水基涂料組合物，該組合物包括(a)胺封端的環氧樹脂水分散體；以及(b)通式為R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n的有機硅烷的固化劑，通式中的R1是環氧化物、異氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整數以及n是0-2。
2．權利要求1的組合物，其中所說的胺封端的環氧樹脂水分散體包括所說樹脂的水基微凝膠。
3．權利要求1的組合物，其中所說的胺封端的環氧樹脂水分散體包括所說的樹脂的水乳液。
4．權利要求l的組合物，其中所說的有機硅烷固化劑包括環氧硅烷。
5．權利要求1的組合物，其中所說的有機硅烷固化劑選自γ-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷以及它們的混合物。
6．權利要求1的組合物，其中所說的水分散體還包括有機助溶劑，其用量至多80％重量。
7．權利要求1的組合物，其中所說的有機硅烷固化劑還包括至多50％重量的水。
8．權利要求1的組合物，其中所說的有機硅烷固化劑還包括0-90％重量的助溶劑，0-50％重量的顏料和0-10％重量的表面活性劑。
9．一種涂布制品，所說的涂布制品所用的組合物包括(a)胺封端的環氧樹脂的水分散體；以及(b)通式為R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n的有機硅烷的固化劑，上述通式中的R1是環氧化物、異氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整數以及n是0-2。
10．權利要求9的涂布制品，其中所說的胺封端的環氧樹脂水分散體包括所說樹脂的水基微凝膠。
11．權利要求9的涂布制品，其中所說的胺封端的環氧樹脂水分散體包括所說樹脂的水乳液。
12．權利要求9的涂布制品，其中所說的有機硅烷的固化劑包括環氧硅烷。
13．權利要求9的涂布制品，其中所說的有機硅烷的固化劑選自γ-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷以及它們的混合物。
14．權利要求9的涂布制品，其中所說的水分散體還包括有機助溶劑，其用量至多80％重量。
15．權利要求9的涂布制品，其中所說的有機硅烷的固化劑還包括至多50％重量的水。
16．權利要求9的涂布制品，其中所說的有機硅烷的固化劑還包括0-90％重量的助溶劑、0-50％重量的顏料以及0-10％重量的表面活性劑。
17．一種制造低揮發性有機化合物的水基涂料組合物的方法，所說的方法包括以下步驟將包括胺封端的環氧樹脂的分散體的第一種成分和包括有機硅烷的固化劑混合，有機硅烷的結構式為R1-(CH2)x-Si-(R3)n-(R2)3-n其中R1是環氧化物、異氰酸酯或丙烯酸系物；R2是烷氧基、乙酰氧基或肟基；R3是C1-C6烷基；X是2-10的整數以及n是0-2。
18．權利要求17的方法，其中胺封端的環氧樹脂水分散體包括所說樹脂的水基微凝膠。
19．權利要求17的方法，其中胺封端的環氧樹脂水分散體包括所說樹脂的水乳液。
20．權利要求17的方法，其中有機硅烷固化劑包括環氧硅烷。
21．權利要求17的方法，其中有機硅烷固化劑選自γ-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷以及它們的混合物。
22．權利要求17的方法，其中水分散體還包括有機助溶劑，其用量至多80％重量。
23．權利要求17的方法，其中有機硅烷固化劑還包括50％重量的水。
24．權利要求17的方法，其中有機硅烷固化劑還包括0-90％重量的助溶劑、0-50％重量的顏料以及0-10％重量的表面活性劑。
全文摘要
一種低揮發性有機化合物的水基涂料組合物包括胺封端的環氧樹脂的水分散體和有機硅烷固化劑,有機硅烷固化劑的通式為:R
文檔編號C08G59/40GK1283215SQ98812650
公開日2001年2月7日 申請日期1998年12月9日 優先權日1997年12月24日
發明者S·阿布拉米, J·阿克里安, A·巴拉達里斯, A·卡佐里安 申請人:Prc-迪索托國際公司