專利名稱：包含烷氧基硅烷，聚硅氧烷和多種顆粒的涂料組合物的制作方法
包含烷氧基硅烷，聚硅氧烷和多種顆粒的涂料組合物發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及包含烷氧基硅烷，聚硅氧烷和多種顆粒的涂料組合物。背景信息顏色-加-澄清(Color-plus-clear)涂料體系,其涉及施加著色或有色的底涂層到基底上，接著在底涂層上施加透明或者澄清的表層涂層(清漆涂層)，典型地用作在機(jī)動(dòng)車OEM工業(yè)中制造的機(jī)動(dòng)車的最初的罩面漆(finishes)。這些顏色-加-澄清體系大部分由于清漆涂層而具有突出的外觀性能，例如光澤和圖像的清楚性。由于清漆涂層是在這種涂料體系上的最外的涂層，因此，它易于受到許多環(huán)境因素的破壞。這些因素包括酸性沉淀，暴露于來(lái)自太陽(yáng)光的紫外輻射，高的相對(duì)濕度和溫度， 以及因被小的硬物沖擊造成的缺陷，從而導(dǎo)致涂層表面出現(xiàn)破片和擦劃。典型地，具有較硬的、交聯(lián)度較高的膜的清漆涂層可顯示出改進(jìn)的抗劃傷性，但它更容易受到破片和/或熱裂化的影響，這是因?yàn)橛筛呓宦?lián)密度導(dǎo)致的膜發(fā)脆。比較軟質(zhì)的、 交聯(lián)度較低的膜，盡管不易于出現(xiàn)破片或熱裂化，但它易受到擦劃，水斑和酸蝕的影響，這是因?yàn)楣袒さ牡徒宦?lián)密度。因此，需要改進(jìn)的清漆涂層。發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及含下述物質(zhì)的涂料組合物(a)含下述結(jié)構(gòu)(I)的反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(I)-X-SiR" X(0R, )3_z其中X是烴鏈；其中x = 0-2，和z = 0-2 ;其中每一 R'和R"獨(dú)立地包括氫，鹵素，酰胺，烴鏈，羧基，烷氧基，含雜原子的烴鏈，和/或含羰基的烴鏈；和其中若X為2，則每一 R"可以相同或不同；和其中若z為O或1，則每一 R'可以相同或不同；(b)含反應(yīng)性官能團(tuán)的聚硅氧烷，其包括至少一個(gè)下述結(jié)構(gòu)單元(II)(II)R1nR2fflSiO(^ffl)72其中R1是氫，羥基，烴基，或硅氧烷鏈；R2包括官能團(tuán)；和其中m與η滿足下述要求0<n<4，0<m<4和2< (m+n) < 4 ;和其中g(shù)n > 1，則每一 R1可以相同或不同； 和其中若m> 1，則每一 R2可以相同或不同；(C)含對(duì)組分(b)具有反應(yīng)性的官能團(tuán)的反應(yīng)物；和(d)選自無(wú)機(jī)顆粒，復(fù)合顆粒及其混合物的多種顆粒。發(fā)明詳述除非另外具體地說(shuō)明，本發(fā)明所使用的所有數(shù)，例如表達(dá)數(shù)值，范圍，用量或百分?jǐn)?shù)的那些數(shù)可以被視為在前具有措辭“約”，即使該術(shù)語(yǔ)沒(méi)有明確地出現(xiàn)。當(dāng)提到數(shù)值的任何數(shù)值范圍時(shí)，這些范圍要理解為包括在所述范圍的最小值和最大值之間的每一個(gè)數(shù)和/ 或分?jǐn)?shù)(fraction) 0例如，范圍“ 1_10”擬包括在所引證的最小值I和所引證的最大值10 之間(并且含端值)的所有子范圍，也就是說(shuō)，最小值大于或等于I和最大值小于或等于10。本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“數(shù)”是指I或大于I的整數(shù)。本發(fā)明所使用的復(fù)數(shù)形式措辭或術(shù)語(yǔ)囊括其單數(shù)個(gè)的對(duì)應(yīng)物，和反之亦然，除非另外具體地說(shuō)明。作為例舉，且沒(méi)有限制，盡管本發(fā)明提到“一種”聚硅氧烷，“一種”烷氧基硅烷，“一種”含官能團(tuán)的反應(yīng)物；但可在本發(fā)明中使用多種這些材料。本發(fā)明所使用的“多種”是指兩種或更多種。本發(fā)明所使用的“包括”和類似術(shù)語(yǔ)是指“沒(méi)有限制地包括”。本發(fā)明所使用的“或”是指“和/或”，除非另外具體地說(shuō)明，盡管在一些情況下，可能明確地使用“和/或”。本發(fā)明所使用的“分子量”是指通過(guò)凝膠滲透色譜法測(cè)定的重均分子量(Mw)。除非另外說(shuō)明，本發(fā)明所使用的“基本上不含”是指組合物包括< lwt%，例如 (O. (λ(λ 05wt%*< (λ 005wt%的特定材料(例如，有機(jī)溶劑，填料
等)，基于組合物的總重量。除非另外說(shuō)明，本發(fā)明所使用的“完全不含”或“不含”是指組合物沒(méi)有包括特定材料(例如，有機(jī)溶劑，填料等)。也就是說(shuō)，該組合物包括0wt%的這種材料。本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“固化”是指其中涂層中的可交聯(lián)組分至少部分交聯(lián)的過(guò)程。在一些實(shí)施方案中，可交聯(lián)組分的交聯(lián)密度(即，交聯(lián)程度)范圍為完全交聯(lián)的 5% -100%，例如35%至85%，或在一些情況下，50% -85%。本領(lǐng)域的技術(shù)人員要理解，可通過(guò)各種方法，例如，動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析(DMTA),使用在氮?dú)庀逻M(jìn)行的Polymer Laboratories MKIII DMTA分析儀，測(cè)定交聯(lián)的存在和程度，即交聯(lián)密度。本發(fā)明提到任何單體一般地是指可以與另一可聚合組分，例如另一單體或聚合物聚合的單體。除非另外說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，一旦單體組分彼此反應(yīng)形成化合物，則該化合物包括這種單體組分的殘基。涂料組合物本發(fā)明涉及可單獨(dú)使用或者作為涂料體系，例如以下所述的那些的一部分使用的涂料組合物。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明公開(kāi)的涂料組合物在顏色-加-澄清涂料體系中使用。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明的涂料組合物在這一體系中用作清漆涂層涂料組合物。正如以下更加詳細(xì)地描述的，涂料組合物可顯示出一種或更多種增加的物理性能，例如抗劃傷性，當(dāng)與不含本發(fā)明公開(kāi)的組分的類似涂料組合物相比時(shí)。組分(a)本發(fā)明的涂料組合物包括含下述結(jié)構(gòu)(I)的反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(I) -X-SiR" X(0R' )3_z其中X包括烴鏈；其中X = 0-2和z = 0-2 ;其中V和R"包括氫，鹵素，酰胺，鹵素，酰胺，齒素，烴鏈，羧基(例如，乙酰氧基)，烷氧基(例如，乙氧基，甲氧基)，含雜原子的烴鏈，和/或含羰基的烴鏈；和其中若X為2，則每一 R"可以相同或不同；和其中若Z為O 或1，則每一 V可以相同或不同。本發(fā)明所使用的“烴鏈”(烴基)是指含基于碳和氫的主鏈重復(fù)單元的鏈。烴鏈可以是支鏈或非支鏈，無(wú)環(huán)或者環(huán)狀，飽和或者不飽和，或者芳族的，且可含有1-24個(gè)碳原子，或者在芳基的情況下，含有3-24個(gè)碳原子。這種烴鏈的非限定性實(shí)例包括烷基，烷氧基，芳基，烷芳基，烷氧基芳基，芳烷基，或其結(jié)合。低級(jí)烷基鏈的非限定性實(shí)例包括例如甲基，乙基，丙基和丁基鏈。本發(fā)明所使用的“低級(jí)烷基”是指具有1-6個(gè)碳原子的烷基鏈。烴鏈中氫原子和/或碳原子的一個(gè)或更多個(gè)可被雜原子取代。本發(fā)明所使用的“雜原子”是指除了碳以外的元素，例如氧，氮，硫，鹵素原子，或其結(jié)合。在一些實(shí)施方案中，烴鏈包括雜原子，例如以上所述的那些。因此，在一些實(shí)施方案中，式(I)中的 V 可以是-CH2-CH2-CH2-0-CH2-CH3。如上所述，烴鏈也可包括羰基。因此，在一些實(shí)施方案中，式(I)中的V可以是-C (O) -CH2-CH2-O-CH2-CH3O在一些實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)⑴中的R'和R"可以相同或不同，包括C1-C6碳的烷基。在一些實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)⑴中的X包括C2-C6的烷基。在一些實(shí)施方案中，該化合物是含(聚)酯，(聚)氨酯，異氰脲酸酯，(聚)脲， (聚)環(huán)氧基，酸酐，丙烯酸類物，(聚)醚，(聚)硫化物，(聚)胺或其結(jié)合物的烷氧基硅烷化合物。在一些實(shí)施方案中，異氰脲酸酯包括結(jié)構(gòu)(Ia)，(Ib)，(Ic)或其結(jié)合。(Ia)
O其中X包括烴鏈；其中X = 0-2和z = 0-2;其中V和R"包括氫，鹵素，酰胺，烴鏈，羧基(例如，乙酰氧基)，烷氧基(例如，乙氧基，甲氧基)，含雜原子的烴鏈，和/或含羰基的烴鏈；和其中若X為2，則每一 R"可以相同或不同；和其中若Z為O或1，則每一 R'可以相同或不同。(Ib)

其中R包括氫，烴鏈，含雜原子的烴鏈，和/或含羰基的烴鏈，其中R"'和R"" 中的至少一個(gè)是一X-SiR" X(0R' )3_z(如上所定義)，以及其中R" /和R""，它們可以相同或不同，也可包括氫，烴鏈，含雜原子的烴鏈，含羰基的烴鏈，(聚)酯，(聚)氨酯，異氰脲酸酯，(聚)脲，(聚)環(huán)氧基，酸酐，丙烯酸類物，(聚)醚，(聚)硫化物，(聚)胺， 或其結(jié)合物；其中X"烴鏈，(聚)酯，(聚)氨酯，異氰脲酸酯，(聚)脲，(聚)環(huán)氧基，酸酐，丙烯酸類物，(聚)醚，(聚)硫化物，和/或(聚)胺；和其中η是> 1，例如> 2。(Ic)
權(quán)利要求
1.一種涂料組合物，它包括(a)含通式(I)的反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(I)-X-SiR" X(0R' )3_z其中X是烴鏈；其中X = 0-2和z = 0-2 ;其中每一 V和R"獨(dú)立地包括氫、鹵素、酰胺、烴鏈、羧基、烷氧基、含雜原子的烴鏈、和/或含羰基的烴鏈；和其中若X為2，則每一 R" 可以相同或不同；和其中若z為O或1，則每一 R'可以相同或不同；和其中R"和R'可以相同或不同；(b)含反應(yīng)性官能團(tuán)的聚硅氧烷，其包括至少一個(gè)下述結(jié)構(gòu)單元(II)(II)R nR mSi0(4_n_m)/2其中R1是氫、羥基、烴基、或硅氧烷鏈；R2包括官能團(tuán)；和其中m和η滿足下述要求0 <n<4，0<m<4和2< (m+n) <4;和其中若11> 1，則每一 R1可以相同或不同；和其中若m> 1，則每一 R2可以相同或不同；(c)含對(duì)組分(b)具有反應(yīng)性的官能團(tuán)的反應(yīng)物；和(d)包括無(wú)機(jī)顆粒、復(fù)合顆粒、或其混合物的多種顆粒。
2.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中V和R"各自包括1-6個(gè)碳的烷基，和其中V和R"。
3. 權(quán)利要求I的涂料組合物，其中X包括2-6個(gè)碳原子。
4.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(a)包括(聚)酯、(聚)氨酯、異氰脲酸酯、 (聚)脲、(聚)環(huán)氧基、酸酐、丙烯酸類物、(聚)醚、(聚)硫化物、(聚)胺、或其結(jié)合物。
5.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(a)包括結(jié)構(gòu)(la)、(lb)、(Ic)、或其結(jié)合物 (Ia)
6.權(quán)利要求5的涂料組合物，其中組分(a)包括(Ia)。
7.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中涂料組合物包括I.0￥1:%至50wt%的組分(a),基于涂料組合物的總樹(shù)脂固體。
8.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(b)中每一R2的官能團(tuán)包括羥基、羧基、異氰酸酯、封端(多)異氰酸酯、伯胺、仲胺、酰胺、氨基甲酸酯、脲、尿烷、乙烯基、不飽和酯、馬來(lái)酰亞胺、富馬酸酯、酸酐、羥烷基酰胺、環(huán)氧基、或其結(jié)合物。
9.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(b)中的至少R2基團(tuán)包括含羥基、氨基甲酸酯基或其結(jié)合的聚硅氧烷。
10.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(d)的顆粒包括二氧化硅、無(wú)定形二氧化硅、膠體二氧化硅、氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈦、氧化銫、氧化釔、膠體氧化釔、氧化鋯、膠體氧化鋯、或其結(jié)合物。
11.權(quán)利要求I的涂料組合物,其中組分(d)的顆粒的平均粒度小于1000納米。
12.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(d)的顆粒的平均粒度小于100納米。
13.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中組分(c)包括固化劑。
14.權(quán)利要求13的涂料組合物，其中固化劑包括氨基塑料、多異氰酸酯、封端的多異氰酸酯、聚環(huán)氧化物、多元酸、多元醇、或其結(jié)合物。
15.權(quán)利要求I的涂料組合物，進(jìn)一步包括(e)成膜材料，該成膜材料包括丙烯酸類聚合物、聚酯聚合物、聚氨酯聚合物、聚酰胺聚合物、聚醚聚合物、雙酚A基環(huán)氧聚合物、聚硅氧烷聚合物、其共聚物、或它們的混合物；其中該成膜材料不同于(b);和其中該成膜材料包括對(duì)組分(C)具有反應(yīng)性的反應(yīng)性官能團(tuán)。
16.權(quán)利要求15的涂料組合物，進(jìn)一步包括對(duì)(e)成膜材料的反應(yīng)性官能團(tuán)具有反應(yīng)性的固化劑；和其中該固化劑與組分(C)相同或不同。
17.權(quán)利要求16的涂料組合物，其中固化劑包括氨基塑料樹(shù)脂、異氰酸酯、聚環(huán)氧化物、多元酸、酸酐、胺、多元醇、或其結(jié)合物。
18.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中在施加到基底上并固化之后，當(dāng)經(jīng)歷擦劃測(cè)試方法 I時(shí)，固化的涂層顯示出至少70%的20°光澤保留率。
19.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中在施加到基底上并固化之后，當(dāng)經(jīng)歷擦劃測(cè)試方法 2時(shí)，固化的涂層顯示出至少70%的20°光澤保留率。
20.權(quán)利要求I的涂料組合物，其中在施加到基底上并固化之后，當(dāng)經(jīng)歷干磨耗測(cè)試方法I時(shí)，固化的涂層顯示出至少80%的20°光澤保留率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種涂料組合物，例如基本上澄清的涂料組合物，它包括(1)烷氧基硅烷，(2)聚硅氧烷，(3)多種顆粒；和(4)對(duì)聚硅氧烷具有反應(yīng)性的固化劑。當(dāng)與不含本發(fā)明公開(kāi)的組分的類似涂料組合物相比時(shí)，本發(fā)明的涂料組合物可顯示出增加的物理性能，例如抗劃傷性。
文檔編號(hào)C09D183/08GK102597140SQ201080049005
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者D·A·辛普森, F·C·威廉姆斯, J·E·施溫德曼, K·C·奧爾森, K·G·奧爾森, R·施梅爾策, S·F·唐納森 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司