粉末組合物的制作方法
【專利說明】
[00011 本分案申請是基于申請號為200980103644.0、申請日為2009年1月30日、發明名稱 為"粉末組合物"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及提供基本上無缺陷的涂層的粉末化組合物（熱固性和輻射可固化粉 末)領域。
【背景技術】
[0003] 粉末化組合物廣泛地用作用于涂覆許多制品的油漆和清漆，因為它們具有許多優 點。它們比使用難以處理的有機溶劑的組合物優選，并且此外幾乎沒有廢料，因為僅與制品 直接接觸的粉末保留在制品上，并且任何過量粉末原則上完全可回收和可再用。粉末一般 含有有機粘結劑、填料、顏料、催化劑和各種添加劑以使它們的性能適應于它們的預計用 途。
[0004] 存在各種類型的粘結劑，包括含有聚酯與一種或多種具有能與所述聚酯的官能團 反應的官能團的化合物(例如異氰脲酸三縮水甘油基酯和/或縮水甘油基官能的丙烯酸系 共聚物)的混合物的那些粘結劑，所述聚酯包含一個或多個官能團（例如羧基官能的聚酯）。
[0005] 適合于制備粉末清漆和油漆的聚酯已經在許多文章和專利中進行了描述。這些聚 酯通常由芳族二羧酸，主要是對苯二甲酸(TPA)和間苯二甲酸（IPA)，和任選的次要比例的 脂族或環脂族二羧酸，與各種多元醇如乙二醇、新戊二醇(NPG)、1，6-己二醇和/或三羥甲基 丙烷(TMP)制備。
[0006] -般而言，用來制備這些聚酯的多元醇含有高比例(通常>85重量％ )的NPG以改善 所得聚酯和含有它的粉末組合物的成膜能力。這導致得到無表面缺陷的涂層。NPG是昂貴 的，所以為了制備更可購得起的也可無表面缺陷的粉末組合物，希望通過使用較少量的NPG 和較大比例的更便宜的多元醇(例如乙二醇和二乙二醇)制備聚酯組分。當聚酯由含提高比 例的二醇例如乙二醇和二乙二醇的多元醇混合物形成時，涂層的表面缺陷增加。
[0007] 雖然如此，由更富含乙二醇和二乙二醇的多元醇形成的聚酯已經在一些出版物中 進行了描述。
[0008] JP 1999-228676要求保護用于具有改善的耐候性和耐溶劑性的粉末涂層的樹脂 組合物。所述聚酯是具有13-85mg KOH/g的酸值(AN)的羧基官能聚酯并包含由70-100摩 爾％ IPA和0-30摩爾％另一種二羧酸構成的二酸組分，和由70-100摩爾％乙二醇和0-30摩 爾％另一種脂族二醇構成的二醇組分。固化劑是羥烷基酰胺固化劑或異氰脲酸三縮水甘 油基酯。
[0009] US 4065438要求保護制備酸聚酯樹脂的方法，該酸聚酯樹脂通過與環氧樹脂反應 而用于制造涂層產品，所述聚酯是由具有40-200mg KOH/g的0仏的預聚物的反應制備的，所 述預聚物是由按基于反應混合物的總重量計對應于25-35重量％的量使用的至少一種二價 脂族醇，更尤其是乙二醇，與按35-50重量％的量使用的TPA，按8-15重量％的量使用的偏苯 三酸，按5-30重量％的量使用的IPA的反應制備的，從而導致得到羥基官能的預聚物，該預 聚物在與IPA和任選的己二酸反應時被轉變為具有50-100mg KOH/g的AN的羧酸官能的聚 酯。所述聚酯具有2-3的官能度。舉例說明的聚酯(實施例1、3、4、5&6)都基于作為唯一二醇 的乙二醇、TPA、IPA和偏苯三酸酐。通過由所述聚酯和雙酚A環氧樹脂(該環氧樹脂相對于該 聚酯樹脂按相等量或優勢量存在)組成的粘結劑獲得的粉末提供特征在于它們的均勻外觀 和它們的尤其短的固化時間的涂料。
[0010] W0 03/082996企圖減少包含聚酯的粉末中的表面缺陷，該聚酯是由富含乙二醇的 多元醇獲得的。基于組合物中的聚酯的量按0.1-3重量％的量將三烷基胺或膦或四烷基銨 或德鹵化物添加到粉末中。雖然指出這種添加劑除去了表面缺陷，但是它也影響粉末的摩 擦起電性、固化速度和流動。
【發明內容】
[0011] 用含有由具有較少量NPG的多元醇形成的聚酯的粉末解決提供無表面缺陷的涂料 的問題的先前嘗試是不令人滿意的，因為這樣的粉末易于受污染，和/或具有其它問題，例 如不希望的添加劑的使用。因此，仍需要提供對于用于一般應用可購得起的能提供無缺陷 表面并耐污染的這樣的粉末涂料。
[0012] 現已令人驚奇地發現，本文描述的一些或所有問題可以通過本文描述的本發明而 解決。
[0013] 因此，廣義地根據本發明提供了粉末組合物，其包含以下物質的混合物作為粘結 劑：
[0014] (A)聚酯（由包含較少量新戊二醇(NPG)的多元醇獲得），其中所述聚酯包含第一官 能團，
[0015] (B)少量(優選占所述粘結劑的最多至大約10重量％)的任選包含第二官能團的丙 烯酸系共聚物;和
[0016] (C)任選的附加成分；
[0017] 其中：
[0018] (I)所述第一官能團是羧基，當存在時的第二官能團選自羧基和/或縮水甘油基， 且所述附加成分包含交聯劑，所述交聯劑具有能與所述聚酯上的羧基反應的官能團;或
[0019] (II)所述第一官能團是羥基，當存在時的第二官能團選自羥基和/或異氰酸酯基； 且所述附加成分包含交聯劑，所述交聯劑具有能與所述聚酯上的羥基反應的官能團;或
[0020] (III)所述第一官能團，和當存在時的第二官能團，是烯屬不飽和基團，且當存在 時的附加成分包含一種或多種具有烯屬不飽和基團的低聚物，且所述粉末組合物可通過輻 射固化。
[0021 ]具體地，本發明提供以下技術方案：
[0022] 1.粉末組合物，其包含以下物質的混合物作為粘結劑：
[0023] (A)由包含最多至85重量％新戊二醇的多元醇制備的聚酯，其中該聚酯包含第一 官能團；
[0024] (B)用量占該粘結劑的最多至10重量％的任選包含第二官能團的丙烯酸系共聚 物;和
[0025] (C)任選的附加成分;其中：
[0026] (I)所述第一官能團是羧基，當存在時的第二官能團選自羧基和/或縮水甘油基， 且所述附加成分包含交聯劑，所述交聯劑具有能與所述聚酯上的羧基反應的官能團;或
[0027] (II)所述第一官能團是羥基，當存在時的第二官能團選自羥基和/或異氰酸酯基； 且所述附加成分包含交聯劑，所述交聯劑具有能與所述聚酯上的羥基反應的官能團;或
[0028] (III)所述第一官能團和當存在時的第二官能團是烯屬不飽和基團，且當存在時 的所述附加成分包含一種或多種具有烯屬不飽和基團的低聚物，且所述粉末組合物可通過 輻射固化。
[0029] 2.根據第1項的組合物，其中所述聚酯(A)還包含另外的多元醇，該另外的多元醇 選自以下物質中的一種或多種：乙二醇、二乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、丙二醇、1，4_丁二 醇、1，6_己二醇、1，4_環己二醇、1，4_環己烷二甲醇、氫化雙酚A、新戊二醇的羥基新戊酸酯、 甘油、三羥甲基丙烷、雙三羥甲基丙烷、季戊四醇和/或它們的混合物。
[0030] 3.根據前述任一項的組合物，其中所述丙烯酸系共聚物是由以下物質獲得的：（A) 30-100摩爾％ (甲基）丙烯酸甲酯和/或（甲基）丙烯酸乙酯和/或不同于含（甲基)丙烯酰基 的單體的烯屬不飽和單體；（B)0-60摩爾％-種或多種（甲基)丙烯酸(環)烷基酯單體，該單 體的特征在于所述(環)烷基包含3-20個碳原子，優選選自丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正 己基、2-乙基己基、月桂基、硬脂基、十三烷基、環己基、異冰片基或二氫二環戊二烯基，和 (C)0-45摩爾％具有烯屬不飽和雙鍵和選自羧基、縮水甘油基、羥基和/或異氰酸酯基的官 能團的單體。
[0031] 4.根據前述任一項的組合物，其中所述丙烯酸系共聚物由以下物質組成：（A)30-95摩爾％ (甲基）丙烯酸甲酯和/或（甲基)丙烯酸乙酯和/或不同于含（甲基)丙烯酰基的單 體的烯屬不飽和單體；（B)5-60摩爾％-種或多種（甲基)丙烯酸(環)烷基酯單體，該單體的 特征在于所述(環）烷基包含3-20個碳原子，優選選自丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正己 基、2-乙基己基、月桂基、硬脂基、十三烷基、環己基、異冰片基或二氫二環戊二烯基，和(C) 0-45摩爾％具有烯屬不飽和雙鍵和選自羧基、縮水甘油基、羥基和/或異氰酸酯基的官能團 的單體。
[0032] 5.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述丙烯酸系共聚物中的化合物(A)的量 是至少60摩爾％。
[0033] 6.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述丙烯酸系共聚物基于所述粘結劑按 0.3-5重量％的量存在。
[0034] 7.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述多元醇是由0-80重量％NPG和20-100 重量％所述另外的多元醇制備的。
[0035] 8.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述另外的醇選自乙二醇、二乙二醇、2-甲 基-1，3-丙二醇、甘油和/或三羥甲基丙烷。
[0036] 9.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述多元醇包含不多于50重量％新戊二 醇。
[0037] 10.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述丙烯酸系共聚物包含所述第二官能 團。
[0038] 11.根據第1-10項中任一項的粉末組合物，其中所述丙烯酸系共聚物不包含所述 第二官能團。
[0039] 12.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述聚酯是無定形聚酯。
[0040] 13.根據前述任一項的粉末組合物，其中：
[0041] (A)所述聚酯包含羧基官能團；
[0042] (B)所述丙烯酸系共聚物任選地包含羧基和/或縮水甘油基官能團；和
[0043] (C)所述附加成分包含交聯劑，所述交聯劑具有能與所述聚合物上的羧酸基反應 的官能團。
[0044] 14.根據前述任一項的粉末組合物，其中所述聚酯包含羧基官能團且所述丙烯酸 系共聚物包含羥基和/或烯屬不飽和基團。
[0045] 15.根據前述任一項的熱固性粉末涂料組合物，包含以下物質作為能共反應的粘 結劑：
[0046] (a)40重量％_96重量％至少一種玻璃化轉變溫度高于40°C的羧基官能的聚酯，其 中所述聚酯由以下組分的反應獲得：
[0047] (i)包含70-100重量％由對苯二甲酸(TPA)和/或間苯二甲酸（IPA)構成的多元酸 和0-30重量％由另外的多元酸成分構成的多元酸的多元酸組分;和 [0048] (ii)包含0-80重量％ *NPG構成的多元醇和20-100重量％由所述另外的多羥基多 元醇構成的多元醇的多元醇；
[0049] (b)0.3-5重量％至少一種具有1000-15000的數均分子量的丙烯酸系共聚物，所述 聚合物任選地包含羧基官能團和/或縮水甘油基官能團；
[0050] (c) 3-60重量％至少一種縮水甘油基官能的多苯氧基樹脂和/或多環氧基和/或β-羥烷基酰胺交聯劑；
[0051] 其中，除非另有說明，上述重量百分率是相對于組分(a)、（b)和（c)的總重量計算 的并經選擇至總計100 %。
[0052] 16.根據前述任一項的粉末組合物，其中：
[0053] (A)所述聚酯包含羥基官能團；
[0054] (B)所述丙烯酸系共聚物任選地包含羥基和/或異氰酸酯官能團；和
[0055] (C)所述附加成分包含交聯劑，所述交聯劑具有能與所述聚合物上的羥基反應的 官能團。
[0056] 17.根據前述任一項的熱固性粉末涂料組合物，包含以下物質作為能共反應的粘 結劑：
[0057] (a)40重量％_96重量％至少一種玻璃化轉變溫度高于40°C的羥基官能的聚酯，其 中所述聚酯由以下組分的反應獲得：
[0058] (i)包含70-100重量％由對苯二甲酸(TPA)和/或間苯二甲酸（IPA)構成的多元酸 和0-30重量％由另外的多元酸成分構成的多元酸的多元酸組分;和 [0059] (ii)包含0-80重量％ *NPG構成的多元醇和20-100重量％由所述另外的多羥基多 元醇構成的多元醇的多元醇；
[0060] (b)0.3-5重量％至少一種具有1000-15000的數均分子量的丙烯酸系共聚物，所述 聚合物任選地包含羥基官能團和/或異氰酸酯官能團；
[0061] (c) 3-60重量％至少一種封閉或未封閉的異氰酸酯交聯劑；
[0062] 其中，除非另有說明，上述重量百分率是相對于組分(a)、（b)和（c)的總重量計算 的并經選擇至總計100 %。
[0063] 18.根據前述任一項的輻射可固化粉末組合物，其中：
[0064] (A)所述聚酯包含烯屬不飽和基團；和
[0065] (C)所述附加成分包含一種或多種含烯屬不飽和基團的低聚物。
[0066] 19.根據前述任一項的輻射可固化粉末涂料組合物，包含以下物質作為能共反應 的粘結劑：
[0067] (a)70重量％_99重量％至少一種玻璃化轉變溫度高于35°C的含烯屬不飽和基團 的聚酯，其中所述聚酯由以下組分的反應獲得：
[0068] (i)包含70-100重量％由對苯二甲酸(TPA)和/或間苯二甲酸（IPA)構成的多元酸 和0-30重量％由另外的多元酸成分構成的多元酸的多元酸組分;和 [0069] (ii)包含0-80重量％ *NPG構成的多元醇和20-100重量％由所述另外的多羥基多 元醇構成的多元醇的多元醇；
[0070] (i i i)任選地，多異氰酸酯，
[0071] (iv)具有烯屬不飽和雙鍵和至少具有能與羧基或異氰酸酯基反應的官能團的