專利名稱：聚酯涂料組合物的制作方法
聚酯涂料組合物相關(guān)申請交叉引用本申請要求題名為〃 Polyester Coating Composition"的美國臨時申請序列號 61/168,051的優(yōu)先權(quán)，該專利文獻通過引用全文插入此處。
背景技術(shù)：
聚合物涂料組合物按常規(guī)被涂覆到基材上，尤其是金屬基材上。出于下述各種原因使用這樣的涂層，包括例如為了保護基材免于降解、為了美化基材(例如為了提供顏色、 亮度等)和/或為了反射光線。許多這樣的聚合物涂料組合物被涂覆到平板基材上(例如使用卷涂工藝)，該基材隨后被形成成最終制品。這種涂層的設(shè)計者面臨著開發(fā)適當(dāng)涂層的大量挑戰(zhàn)。例如，需要在涂覆到各種不同類型的金屬(它們可能不同的表面特性和不同的清潔度)上時進行順利的涂布技術(shù)。通常，需要涂層充分地粘附到各種不同的基材上；顯示適當(dāng)?shù)娜犴g性、硬度和耐磨性(例如以耐受為形成最終制品所需要的加工步驟)；并且顯示適當(dāng)?shù)拿缹W(xué)特性。以適當(dāng)?shù)氐统杀精@得適當(dāng)平衡的涂層性質(zhì)很難，因為通常一個涂層性質(zhì)的改進伴隨著另一個涂層性質(zhì)的下降。例如，改善的涂層硬度通常以涂層柔韌性為代價。因此，不斷需要發(fā)現(xiàn)并開發(fā)具有一個或多個增強涂層性質(zhì)的替代涂料組合物(優(yōu)選低成本的涂料組合物)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了一種涂料組合物，其具有優(yōu)異的粘附性。所述涂料組合物包含粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑優(yōu)選包含具有一個或多個粘附促進基團、更優(yōu)選一個或多個脂環(huán)族粘附促進基團的聚酯樹脂。在一些實施方式中，粘附促進基團是帶張力的和/或不飽和的脂環(huán)族基團。多環(huán)基團是優(yōu)選的粘附促進基團，其中雙環(huán)基團是優(yōu)選的，不飽和的雙環(huán)基團是特別優(yōu)選的。所述涂料組合物可以包含下述可選組分中的一種或多種(i)交聯(lián)劑；( )顏料；(iii)額外的樹脂(例如缺少粘附促進基團的聚酯樹脂)；和/或(iv)液體載劑。羥基反應(yīng)性交聯(lián)劑對于某些實施方式來說是優(yōu)選的。在另一實施方式中，本發(fā)明提供了一種被涂基材(通常是金屬基材)，其具有至少一部分被本文所述涂料組合物涂布的表面。在另一實施方式中，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)制品的方法，所述制品具有至少一部分被本文所述涂料組合物涂布的表面。作為實例，提供了平板型金屬基材，該平板型金屬基材具有涂覆在所述平板型金屬基材的至少一部分上的本發(fā)明的涂料組合物。所述被涂金屬基材然后被加工(例如被壓印)形成三維制品。詵定的定義除非另有聲明，本文中使用的如下術(shù)語具有如下提供的含義。 術(shù)語“環(huán)狀基團”是指，閉環(huán)烴基團，其被分類為脂環(huán)族基團和芳族基團，這二者都可以包含雜原子。術(shù)語“脂環(huán)族基團”是指，含有至少一個非芳族基團的環(huán)狀基團的有機基團。預(yù)期在本發(fā)明的涂料組合物中使用的聚酯的有機基團上會有取代。為了簡化本申請通篇中使用的某些術(shù)語的討論和陳述，術(shù)語“基團”和“片段”被用于區(qū)分允許取代或可以被取代的化學(xué)實體與不允許取代或不可被取代的化學(xué)實體。因此，使用術(shù)語“基團”描述化學(xué)取代基時，所描述的化學(xué)材料包括未經(jīng)取代的基團和下述基團，所述基團例如在鏈中具有0、N、Si或S原子(如在烷氧基中)以及具有羰基或其他常規(guī)取代。使用術(shù)語“片段” 描述化合物或取代基時，僅旨在包括未經(jīng)取代的化學(xué)材料。例如，短語“烷基基團”旨在不僅包括純開鏈飽和烴烷基取代基(例如甲基、乙基、丙基、叔丁基等等)，而且包括還帶有本領(lǐng)域已知的其他取代基(例如羥基、烷氧基、烷基磺?；Ⅺu素原子、氰基、硝基、氨基、羧基等等)的烷基取代基。因此，“烷基基團”包括醚基、商代烷基、硝基烷基、羧基烷基、羥基烷基、磺基烷基等等。另一方面，短語“烷基片段”僅限于包括純開鏈飽和烴烷基取代基，例如甲基、乙基、丙基、叔丁基等等。術(shù)語“烴基片段”指僅含氫和碳的未被取代的有機片段。本文中使用的術(shù)語“基團”意欲記述特定的片段以及記述含有該片段的更廣種類的被取代結(jié)構(gòu)和未被取代結(jié)構(gòu)。在基團這樣的上下文中使用的術(shù)語“多環(huán)”是指含有至少兩個環(huán)狀基團的有機基團，其中一個或多個原子(更常見兩個或多個原子)存在于所述至少兩個環(huán)狀基團二者的環(huán)上。因此，例如由通過單一的亞甲基基團連接的兩個環(huán)己烷基團構(gòu)成的基團不是多環(huán)基團。術(shù)語“交聯(lián)劑”是指，能夠在聚合物之間或相同聚合物的不同區(qū)域之間形成共價鏈接的分子。當(dāng)在“涂層涂覆在表面或基材上”這樣的上下文中使用時，術(shù)語“在……上”包括涂層直接地或間接地涂覆到表面或基材上。因此，例如涂層涂覆到基材上的底漆層上相當(dāng)于涂層涂覆在基材上。除非另有聲明，術(shù)語“聚合物”包括均聚物和共聚物(即兩種或更多種不同單體的聚合物)。類似地，除非另有聲明，指定聚合物種類的術(shù)語(例如聚酯)的使用旨在包括均聚物和共聚物(例如聚酯-聚氨酯聚合物)二者。當(dāng)在化合物這樣的上下文中使用時，術(shù)語“不飽和”是指，含有至少一個不是存在于芳族環(huán)中的雙鍵的化合物。在說明書和權(quán)利要求中出現(xiàn)術(shù)語“包括”及其變體時，這些術(shù)語不具有限定含義。術(shù)語“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可提供某些益處的本發(fā)明實施方式。 然而，在相同或其他情況下，其他實施方式也可能是優(yōu)選的。另外，一個或多個優(yōu)選的實施方式的敘述不意味著其他實施方式是不可用的，也不旨在將其他實施方式排除在本發(fā)明范圍外。在本文中使用時，“一種(a，an)”、“該(the)”、“至少一種”和“一種或多種”可互換使用。因此，例如包含“ 一種”添加劑的涂料組合物可以被解釋為表示涂料組合物包含“一種或多種”添加劑。在本文中，通過端點對數(shù)值范圍的陳述包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)字(例如1到 5包括1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4、5等等)。另外，一個區(qū)間的公開包括較寬區(qū)間內(nèi)包括的所有子區(qū)間的公開(例如1到5公開了 1到4、1. 5到4. 5、1到2等等)。
發(fā)明詳述在一個實施方式中，本發(fā)明提供了一種涂料組合物，其對金屬基材具有優(yōu)異的粘附性。所述涂料組合物通常包含粘結(jié)劑、可選的顏料和可選的液體載劑。所述粘結(jié)劑優(yōu)選包含聚酯樹脂、可選的交聯(lián)劑或其他可選添加劑(例如流動改性劑、粘度改性劑等)，其中所述聚酯樹脂具有骨架的或懸垂的粘附促進(AP)基團，優(yōu)選具有骨架AP基團。優(yōu)選地，所述涂料組合物至少包含成膜量的AP官能樹脂。盡管目前優(yōu)選含有液體載劑的涂料組合物， 但是預(yù)期AP官能聚酯樹脂在其他涂層應(yīng)用技術(shù)(諸如粉末涂層、擠出或?qū)訅?中也可以具有實用性。在一個實施方式中，聚酯樹脂可以通過使具有反應(yīng)性官能團的化合物進行反應(yīng)而形成，所述具有反應(yīng)性官能團的化合物例如為具有醇官能團、酸官能團、酸酐官能團、?；倌軋F、或酯官能團的化合物。已知醇官能團在適當(dāng)?shù)臈l件下與酸官能團、酸酐官能團、酰基官能團或酯官能團進行反應(yīng)，從而形成聚酯鏈接。用在形成聚酯樹脂中的適當(dāng)化合物包括單官能、雙官能或多官能化合物。雙官能化合物是目前優(yōu)選的。適當(dāng)?shù)幕衔锇ň哂袉我活愋偷姆磻?yīng)性官能團的化合物(例如單官能、雙官能或多官能醇類或者單官能、雙官能或多官能酸類)以及具有兩個或更多個不同類型的官能團的化合物(例如具有酸酐基團或酸基團二者的化合物，或者具有醇基團或酸基團二者的化合物)。如上所述，聚酯樹脂優(yōu)選包含至少一個AP基團，更優(yōu)選包含多個AP基團(例如 > 2，> 3，> 4，> 5，> 10等)。在優(yōu)選的實施方式中，AP基團是脂環(huán)族基團，其優(yōu)選能夠增強對金屬基材的涂層粘附性。在一些實施方式中，脂環(huán)族基團包含一個或多個帶張力的和/或不飽和的環(huán)。在目前優(yōu)選的實施方式中，AP基團是多環(huán)基團(例如雙環(huán)基團、三環(huán)基團等)形式的脂環(huán)族基團。雙環(huán)基團是優(yōu)選的多環(huán)基團，其中不飽和的雙環(huán)基團(例如降冰片烯)是特別優(yōu)選的。除多環(huán)基團以外的適當(dāng)脂環(huán)族基團的實例包括某些帶張力的和 /或不飽和的脂環(huán)族基團，它們不是多環(huán)的(例如單環(huán)脂環(huán)族基團)。預(yù)期，這樣的脂環(huán)族基團可以代替多環(huán)基團中的一些或全部。盡管不是目前優(yōu)選的，但是預(yù)期多環(huán)基團中的一個或多個環(huán)可以是芳族基團。例如，預(yù)期可以使用包含脂環(huán)族基團和芳族基團的雙環(huán)基團，但是更優(yōu)選地，雙環(huán)基團不含芳
族基團。在一個實施方式中，AP基團包括由表達式(I)的IUPAC(國際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會)命名所表示的不飽和結(jié)構(gòu)，其是至少雙環(huán)、更優(yōu)選雙環(huán)雙環(huán)[x.y. ζ]烯烴在表達式(I)中，χ是數(shù)值為2或更大的整數(shù)，y是數(shù)值為1或更大的整數(shù)，ζ是數(shù)值為0或更大的整數(shù)，并且術(shù)語“烯烴”是指，對于給定的雙環(huán)分子而言的IUPAC命名表示(例如己烯、庚烯、 庚二烯、辛烯等)并且指雙環(huán)基團包含一個或多個雙鍵(更常見一個或多個碳碳雙鍵)。優(yōu)選地，表達式(I)中的ζ為1或更大。換句話說，優(yōu)選的雙環(huán)基團包含具有位于一對橋頭原子之間的至少一個原子(通常一個或多個碳原子)的橋，其中所述至少一個原
權(quán)利要求
1.一種涂料組合物，所述涂料組合物包含粘結(jié)劑，其包含聚酯樹脂，所述聚酯樹脂包含至少約5重量％的一種或多種多環(huán)基團，所述一種或多種多環(huán)基團的含量基于含多環(huán)基團的單體相對于所述聚酯樹脂的總重的重量百分比；和交聯(lián)劑。
2.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述聚酯樹脂具有至少10的碘值。
3.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述聚酯樹脂具有至少35的碘值。
4.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述多環(huán)基團是雙環(huán)基團。
5.如權(quán)利要求4的涂料組合物，其中，所述雙環(huán)基團是不飽和雙環(huán)基團。
6.如權(quán)利要求4的涂料組合物，其中，所述雙環(huán)基團是不飽和的。
7.如權(quán)利要求4的涂料組合物，其中，所述雙環(huán)基團包含至少一個處于兩個橋頭原子之間并且被至少兩個環(huán)共用的原子。
8.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述雙環(huán)基團包括由如下命名表達式所表示的結(jié)構(gòu)，雙環(huán)[χ. y. ζ]烯烴其中，χ是2或更大，y和ζ各自都至少是1，并且術(shù)語“烯烴”是指含有一個或多個雙鍵的雙環(huán)基團。
9.如權(quán)利要求8的涂料組合物，其中，所述雙環(huán)基團包括雙環(huán)[2.1.1]己烯、雙環(huán) [2. 2. 1]庚烯、雙環(huán)[2. 2. 1]庚二烯、雙環(huán)[2. 2. 2]辛烯、雙環(huán)[2. 2. 2]辛二烯、及其混合物。
10.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述多環(huán)基團由納迪克酸酐或其衍生物提供。
11.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述聚酯樹脂具有O至80°C的Tg。
12.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述聚酯樹脂具有約1000至約15000的數(shù)均分子量。
13.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述交聯(lián)劑包括羥基反應(yīng)性交聯(lián)劑。
14.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述交聯(lián)劑包括氨基塑料，帶有氨基或酰胺基的物質(zhì)，受保護的異氰酸酯、或其組合。
15.如權(quán)利要求13的涂料組合物，其中，所述涂料組合物包含，基于全部樹脂固體，至少約50重量％的所述聚酯樹脂和至少約5重量％的所述交聯(lián)劑。
16.如權(quán)利要求1的涂料組合物，還包括液體載劑。
17.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述涂料組合物，當(dāng)在根據(jù)制造商的說明采用 BONDERITE 1455SF預(yù)處理而預(yù)處理過的0. 0482厘米厚的鋁板上在PMT高達232°C并且總保留時間為25秒的電烘箱中固化成干膜厚度為0. 00178厘米時，具有至少2H的鑿痕鉛筆硬度，該硬度根據(jù)標(biāo)題為 “Film Hardness by Pencil Test” 的 ASTM D3363-05 測定。
18.如權(quán)利要求1的涂料組合物，其中，所述涂料組合物，當(dāng)在根據(jù)制造商的說明采用 BONDERITE 1455SF預(yù)處理而預(yù)處理過的0. 0482厘米厚的鋁板上在PMT高達232°C并且總保留時間為25秒的電烘箱中固化成干膜厚度為0. 00178厘米時，具有至少2T的柔韌性，其中沒有剝離，并且當(dāng)以IOx放大倍數(shù)觀察3T樣品時未觀察到破裂。
19.一種方法，其包括提供平板型金屬基材，其具有在所述金屬基材的至少一部分上涂覆的權(quán)利要求1的涂料組合物；并且將所述被涂平板型金屬基材制造成制品。
20.一種被涂制品，其包括金屬基材；和涂覆在所述金屬基材的至少一個主表面上的權(quán)利要求1的涂料組合物。
21.一種涂料組合物，其包含 粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑包含聚酯樹脂，所述聚酯樹脂具有 含有位于環(huán)的碳原子之間的雙鍵的脂環(huán)族基團，和至少約10的碘值；以及交聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種涂料組合物，其對金屬基材具有優(yōu)異的粘附性。所述涂料組合物包括粘結(jié)劑和可選交聯(lián)劑，所述粘結(jié)劑包含具有粘附促進基團的聚酯樹脂。本發(fā)明還提供了一種制品，其具有涂覆在其表面的至少一部分上的涂料組合物。
文檔編號C09D5/00GK102388080SQ201080016059
公開日2012年3月21日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者托馬斯·梅爾尼克, 格雷戈里·布賴恩特·海斯 申請人:威士伯采購公司