可低溫熱固化的粉末涂料組合物的制作方法
【專利說明】可低溫熱固化的粉末涂料組合物
[0001] 本申請是申請日為2011年5月6日，申請號為201180022834. 7,發明名稱為"包 含結晶聚酯樹脂、無定型聚酯樹脂、交聯劑和熱自由基引發劑的可低溫熱固化的粉末涂料 組合物"的發明專利申請的分案申請。
[0002] 本發明涉及一種可熱固化的粉末涂料組合物、其制備方法、用所述組合物涂布基 材的方法、用所述組合物涂布的基材和/或所述可熱固化的粉末涂料組合物的用途。
[0003] 近年來，與液體涂料組合物相比，在室溫和大氣壓下為干燥、細散、自由流動的固 體材料的粉末涂料組合物（通常被稱為"粉末"）由于一些原因獲得相當高的人氣。一種原 因是，粉末涂料是使用者和環境友好的材料，因為它們實際上不含有液體涂料組合物中通 常存在的有害的揮發性有機溶劑載體。因此，固化時粉末涂料向環境放出很少的（如果有 的話）揮發性物質。這消除了與液體涂料組合物有關的溶劑排放問題（例如空氣污染和對 涂布操作中所雇用的工人的健康危害）。粉末涂料組合物還是清潔的并且便于使用，由于它 們是干燥的固體形式所以其以清潔的方式涂覆到基材上。如果溢出，粉末易于清理，并且與 液體涂料組合物相比，不需要特別的清潔和泄露控制措施。因而改善了工作衛生狀況。此 外，粉末涂料組合物基本上是1〇〇 %可循環再用的，因為噴涂的粉末可以完全回收并與新鮮 的粉末原料重新混合。涂覆期間液體涂料的再循環通常無法進行，這導致廢棄物和廢棄物 處理成本的增加。此外，粉末涂料組合物便于使用，即，不需要變稀或稀釋。
[0004] 粉末涂料組合物通常通過靜電噴涂法涂覆到基材上；將粉末涂料組合物分散在氣 流中，然后經過電暈放電電場，顆粒從其中獲得靜電荷。帶電的顆粒被吸引并沉積到要涂布 的接地的制品上。然后將通常處于室溫的制品置于烘箱中，粉末在其中熔融并形成粉末涂 層。已發展出基于高壓靜電充電和流化床涂覆技術的組合（靜電流化床）的混合方法，以 及摩擦充電噴涂法。粉末涂料組合物及其涂覆方法是優選的涂料組合物和用于涂布多種熟 悉的物品（例如草坪和園藝作業機具、露臺和其他金屬家具、電氣柜、照明設備、棚架和商 店裝置、以及多種汽車部件）的方法。如今，粉末涂料組合物被廣泛接受，在原始設備制造 商（OEMS)的工廠和定制涂裝車間中具有數千個裝置。
[0005] 粉末涂料組合物可以是熱固性的或熱塑性的。本發明涉及熱固性粉末涂料組合物 領域。"熱固性粉末涂料組合物"在本文中是指多個組分的混合物，該組合物具有固化（優 選熱固化）之后形成不可逆的交聯網絡（所謂的'固化形式'）的能力。Misev在"Powder Coatings，Chemistry and Technology"（pp. 224-300 ;1991，John Wiley)中描述了熱固性 粉末涂料組合物的制備
[0006]如 G. Maggiore 在 Pitture e Vernice Europe 1/92, pp. 15-22 的文章"Overview of the powder coatings market worldwide" 以及 D. Richart 的報告 "Powder Coating ： Current Developments,Future Trends''(Waterborne，High-Solids and Powder Coatings Symposium，1995年2月22-24)所示，人們一直在持續研宄可以在基材熱應力很小的情況下 固化以及因而適用于熱敏性基材（例如木材和塑料）的粉末涂料組合物。
[0007] 可以使用可輻射固化的涂料組合物（如EP 0636669中所述的）來涂布熱敏性基 材。然而，使用高度著色的粉末涂料組合物時，輻射有可能無法穿透粉末涂料組合物，導致 固化不均勻的粉末涂層。同樣，使用輻射在復雜的三維物體上固化粉末涂料組合物時，輻射 可能無法達到物體的每個角落，同樣導致固化不均勻的涂層。因此，仍需要一種不具有上述 缺點的替代性的固化體系。這種替代方案可以是能在諸如至多130°C的低溫下在至多20分 鐘內固化至可接受程度的可熱固化的粉末涂料組合物。
[0008] 在本領域中已知包含無定形不飽和聚酯樹脂（例如具有二酸基烯屬不飽和基團 的聚醋樹脂）和結晶交聯劑（例如低分子量的乙烯基醚，商購自DSM Resins的Uracross? P3307)以及熱引發劑的可熱固化的粉末涂料組合物能在低溫下固化至可接受的程度，并且 可以提供具有相對好的柔韌性的粉末涂層。然而，當形成可熱固化的粉末涂料組合物時，由 于多種原因，期望使用分子量遠高于Uracross? P3307的無定形交聯劑；所述多種原因為 例如降低未反應的低分子量物種從粉末涂層的滲出，平衡各種性能（例如低溫下可接受的 固化、良好的柔韌性、良好的平滑性和/或粘附性）。當涂料用于家具（例如木椅和櫥柜） 時，柔韌性特別重要。沒有報導有關該挑戰的解決方案。
[0009] 除了期望涂料組合物可以在低溫下固化之外，還期望該粉末涂料組合物可以磨 碎、過篩、可擠出和/或均勻固化。這對商業上可行的粉末來說很有用，因為所述組合物可 以在已有的粉末涂料加工車間中制備，而不需要在新設備或根本不同的工藝方面進行大的 投資。此外，期望提供可以承受基材應力而不會分層和/或開裂的粉末涂層。當要用粉末 涂布的制品具有復雜的三維形狀和/或當涂料用于家具（例如木椅/金屬椅和櫥柜）時， 這特別有利。此外，當其中的交聯劑為無定形的或結晶的時，均期望提供能表現出一系列如 本文所述的平衡性能的粉末涂料組合物
[0010] 因此，本發明的一個目標是解決上面所示出的一些或所有問題。
[0011] 因此，寬泛地來說，根據本發明提供了一種可熱固化的粉末涂料組合物，其包含：
[0012] i)至少一種結晶的聚酯樹脂，其以至多90wt %的量存在；
[0013] ii)至少一種無定形的聚醋樹脂；
[0014] iii)至少一種交聯劑；以及
[0015] iv)至少一種熱自由基引發劑；
[0016] 其中，
[0017] -所述至少一種結晶的聚酯樹脂和/或所述至少一種無定形的聚酯樹脂具有二酸 稀屬不飽和基團；
[0018] -所述至少一種交聯劑為結晶的或無定形的；
[0019] -所述至少一種交聯劑具有能與要交聯的所述至少一種結晶的聚酯樹脂和/或所 述至少一種無定形的聚酯樹脂的二酸烯屬不飽和基團的烯屬不飽和基團反應的反應性不 飽和基團，所述交聯劑的所述不飽和基團不同于所述至少一種結晶的聚酯樹脂和所述至少 一種無定形的聚酯樹脂的不飽和基團；
[0020] -所述wt%是基于i)+ii)+iii)的總量。
[0021] 本發明的可熱固化的粉末涂料組合物可以在諸如至多130°C的低溫下固化至多 20分鐘而固化至可接受的程度。本發明的組合物可以磨碎、過篩并且擠出。組合物熱固化 之后可以形成亦能在良好的柔韌性、良好的平滑性和良好的粘附性之間表現出良好的性能 平衡的粉末涂層。還令人驚訝地發現，在交聯劑為無定形或結晶的兩種情況下，本發明的組 合物均能表現出如本文所述的一系列平衡的性能。
[0022] 本發明的組合物可適用于熱敏性基材和/或非熱敏性基材，即使組合物是高度著 色的或即使所述組合物被用于三維復雜的制品。此外，由于不需要使用大量能量來