單包裝低溫固化涂料組合物制造技術

本發明專利技術涉及涂料組合物，它包含至少一種氨基塑料交聯劑樹脂A、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂B和催化劑組合物C，其中催化劑組合物C是有機磺酸C1和胺C2的混合物，所述胺C2可以是伯、仲或叔胺且pKa值必須不大于10且優選不小于4；還涉及其制備方法及其使用方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】單包裝低溫固化涂料組合物專利
本專利技術涉及含氨基塑料樹脂交聯劑、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂和催化劑的涂料組合物。本專利技術還涉及制備所述涂料組合物的方法，及其使用方法，以在撓性或硬質基底上形成涂布膜。專利技術背景具有低亞氨基含量的許多全烷基化或醚化的甲醛三聚氰胺交聯劑當作為雙包裝涂布體系配制時表現良好，尤其若用于低溫烘烤的涂布應用中。然而，這種配制劑的缺點是，雙包裝體系因粘度增加和在混合氨基塑料樹脂交聯劑與活性氫官能的粘合劑樹脂之后在酸催化劑(它最優選選自有機磺酸類)存在下這兩種組分之間的化學反應導致僅僅具有小于8小時的貨架期。延長貨架期的常見方式是使用胺，以通過形成鹽來封閉酸催化劑，所述鹽本身不是催化劑?？膳渲扑^的“單包裝涂料組合物”的涂料組合物，它不要求僅在使用之前混合，而且允許活性氫官能的粘合劑樹脂、氨基塑料樹脂交聯劑和催化劑的備用混合物在施加到基底上之前儲存大于8小時的貨架期，且沒有因部分反應導致的過早粘度升高或膠凝而使得混合的涂料組合物不適合應用。可通過在胺的蒸發和酸的再生下加熱，解離這些胺鹽。然而，解離這些鹽的溫度通常高，例如至少120℃，這使得這種涂料組合物不適合于低溫固化應用，例如用于諸如紙張，紙板，皮革，木材或熱塑性部件之類的基底。在美國專利No.7619019中提出了低溫烘烤的三聚氰胺-甲醛樹脂固化的涂料組合物。這些涂料組合物可在60℃-135℃，尤其低于105℃的溫度下固化，形成用于塑料基底的耐久涂層。這些涂料組合物包括一種或多種低溫固化性烷基-醚化的氨基塑料樹脂，一種或多種含羥基的粘合劑樹脂，和通過與一種或多種揮發性胺形成鹽而封閉的一種或多種磺酸催化劑，所述揮發性胺優選相對蒸發速率(RER)為50-500的仲胺，尤其優選RER為157的二正丙基胺(CH3-CH2-CH2)2NH。然而，已發現，在導致本專利技術的實驗中發現，這一優選的胺，以及表示為優選的其他仲胺，例如嗎啉(摩爾質量87.12g/mol；20℃下的蒸汽壓為7mmHg；RER＝87.12x7/11.6＝52.6)，或N-甲基-己胺(摩爾質量115.22g/mol，20℃下的蒸汽壓為5.5mmHg；RER＝115.22×5.5/11.6＝54.6)不會造成可接受地短的固化時間。老式單位“mmHg”曾經用于定義相對蒸發速率(作為化合物的摩爾質量(單位g/mol)及其在20℃下的蒸汽壓(單位mmHg)的乘積除以11.6)，將其轉化為SI單位"Pa"(帕斯卡)：1mmHg＝133.32Pa＝1.3332hPa。進一步已發現，在該專利的權利要求1中要求保護的0.02mol/mol-0.09mol/mol的揮發性胺的物質的量與未封閉的酸催化劑的物質的量之比(在本文中稱為“摩爾比”)的范圍明顯引起儲存穩定性缺乏，這導致儲存期間粘度非所需的增加，和固化性的損失。因此，本專利技術的目的是提供單包裝的涂料組合物，它包含氨基塑料樹脂交聯劑、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂和催化劑體系，其可在低的固化溫度下使用且在室溫下仍然具有大于8小時的貨架期。在導致本專利技術的研究中已發現，低pKa的胺可用于封閉酸催化劑以防止粘度變化和膠凝，以及交聯劑的組成變化，和用于配制氨基塑料樹脂交聯劑、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂和酸催化劑的組合作為具有短固化時間的單包裝涂料體系。這一新的單包裝涂料體系可在低于100℃的溫度下，尤其在60℃-90℃的溫度范圍內充分地固化，這一溫度是敏感基底，例如由熱塑性聚合物制備的物品(下文中稱為“塑料”)和木材的優選范圍。它也可替代需要至少100℃的固化溫度的所謂高烘烤涂料體系，以節約顯著的能量成本。本文中所使用的低pKa的為4-10，優選4.2-9.9，和尤其優選4.5-9.8，其為將描述胺的共軛酸(即銨化合物)的解離平衡常數Ka取對數再乘以-1而得。已發現，采用pKa為11.0的二正丙基胺配制的涂料體系在90℃下沒有充分固化，同時發現，其他胺在低于90℃下快速固化，所述胺沒有限制為具有仲氨基和至少50的RER。有用的胺可以是伯芳胺，例如4-乙基苯胺(RER＝1，和pKa＝4.6)，或伯脂族胺，例如2-氨基-2-甲基丙醇(RER值為8和pKa為9.8)。專利技術概述本專利技術因此涉及涂料組合物，它包含氨基塑料樹脂交聯劑A、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂B和催化劑組合物C，其中催化劑組合物C是有機磺酸C1和胺C2(它可以是伯、仲或叔胺且pKa值必須不大于10且優選不小于4)的混合物。本專利技術還涉及制備涂料組合物的方法，所述方法包括：-在第一步中，通過混合任選地溶解在有機溶劑內的有機磺酸C1與胺C2，制備催化劑組合物C，其中所述有機溶劑選自醇類，例如乙醇，異丙醇，丁醇，異丁醇，芳族烴溶劑，例如二甲苯類，高閃點石腦油，和酯類，以及酮類，所述胺C2可以是伯、仲或叔胺且pKa值必須不大于10且優選不小于4，-在任選的第二步中，提供溶解在惰性有機溶劑L中的粘合劑樹脂B，所述惰性有機溶劑L選自芳族烴或其混合物，脂族酯類，脂族醚類，脂族酮類，和脂族直鏈或支鏈醇類，混合催化劑組合物C到氨基塑料交聯劑A中，形成混合物AC，和-在第三步中，任選地在添加上文定義的溶劑L下，混合混合物AC到粘合劑樹脂B中，或者混合混合物AC到粘合劑樹脂B在惰性溶劑L內的第二步的溶液中，形成單包裝涂料組合物。本專利技術還涉及通過施加涂料組合物的層到基底的至少一個表面上，和通過將涂布的基底暴露于50℃到不大于120℃的溫度下固化該層，使用如此制備的涂料組合物提供具有涂布膜的基底的方法，其中該基底可以是金屬或者還優選是熱敏基底。優選實施方案的詳細說明氨基塑料交聯劑樹脂A優選包括至少一種氨基三嗪(優選三聚氰胺)和甲醛的至少部分醚化的反應產物，其中組合的甲醛的物質的量n(CH2O)與氨基三嗪的物質的量n(Trz)之比在三聚氰胺情況下，為4.5mol/mol-6.2mol/mol，在氨基塑料交聯劑樹脂中的烷基醚基團的物質的量n(RO)與氨基三嗪的物質的量n(Trz)之比在三聚氰胺情況下為4mol/mol-6.0mol/mol，和單體的質量分數為30％-65％，這一單體的質量m(1)與排除溶劑、添加劑和催化劑后的交聯劑樹脂的質量m(CR)之比計算。正如本領域中常見的，氨基三嗪-基氨基塑料樹脂的單體是在其分子內具有恰好一個三嗪環的化學物。在具有僅僅兩個氨基的氨基三嗪，例如苯并胍胺或乙酰基胍胺的情況下，這些數值是上文所述數值的2/3。在上文定義的氨基三嗪和甲醛的至少部分醚化的反應產物中，亞氨基>NH的物質的量n(>NH)優選不大于所述氨基三嗪和甲醛的至少部分醚化的反應產物中的三嗪基的物質的量的0.3％。若存在更多的亞氨基，例如0.4％，則這顯然對固化應答具有負面影響，從而過度地延長固化涂料組合物所需的時間。在本專利技術的上下文中，結合的甲醛是指作為下述基團之一由直接或間接鍵合到氨基塑料前體分子(在這一情況下，氨基三嗪或具體地，三聚氰胺)上的甲醛衍生的亞甲基：低聚乙醛(>N-CH2-[0-CH2]n-0-H)，其具有n+1個甲醛分子，烷氧基低聚乙醛(>N-CH2-[0-CH2]n-0R)，其具有n+1個甲醛分子，烷氧基甲基(>N-CH2-OR)，其具有1個甲醛分子，亞甲基醚橋基(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
涂料組合物，包含至少一種氨基塑料交聯劑樹脂A、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂B和催化劑組合物C，其中催化劑組合物C是有機磺酸C1和胺C2的混合物，所述胺C2可以是伯、仲或叔胺且pKa值必須不大于10且優選不小于4。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.01.30 US 61/758,4111.單包裝的涂料組合物，包含至少一種氨基塑料交聯劑樹脂A、具有活性氫官能團的粘合劑樹脂B和催化劑組合物C，其中催化劑組合物C是有機磺酸C1和胺C2的混合物，所述胺C2可以是伯、仲或叔胺且pKa值必須不大于10，且選自4-氯苯胺、對乙基苯胺、4-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶、2,4,6-三甲基吡啶、N-乙基苯胺、乙醇胺、N-甲基乙醇胺和2-甲基-2-氨基乙醇，其中至少一種氨基塑料交聯劑樹脂A包括至少一種三聚氰胺和甲醛的至少部分醚化的反應產物，其中組合的甲醛的物質的量n(CH20)與三聚氰胺的物質的量n(Mel)之比為4.5mol/mol-6.2mol/mol，氨基塑料交聯劑樹脂A中的烷基醚基團的物質的量n(RO)與三聚氰胺的物質的量n(Mel)之比為4mol/mol-6.0mol/mol，和單體的質量分數為30％-65％，這以排除溶劑、添加劑和催化劑后單體的質量m(1)與氨基塑料交聯劑樹脂A的質量m(A)之比來計算。2.權利要求1的單包裝的涂料組合物，其中至少兩種氨基塑料交聯劑樹脂A1和A2存在于涂料組合物內。3.權利要求2的單包裝的涂料組合物，其中氨基塑料交聯劑樹脂之一A1包括至少一種三聚氰胺和甲醛的至少部分醚化的反應產物，其中組合的甲醛的物質的量n(CH20)與三聚氰胺的物質的量n(Mel)之比為5.55mol/mol-6.2mol/mol，氨基塑料交聯劑樹脂A中的烷基醚基團的物質的量n(RO)與三聚氰胺的物質的量n(Mel)之比為5.0mol/mol-5.6mol/mol，單體的質量分數為35％-55％，這以排除溶劑、添加劑和催化劑后單體的質量m(1)與氨基塑料交聯劑樹脂A1的質量m(A)之比來計算。4.權利要求2的單包裝的涂料組合物，其中氨基塑料交聯劑樹脂之一A2包括至少一種三聚氰胺和甲醛的至少部分醚化的反應產物，其中組合的甲醛的物質的量n(CH20)與三聚氰胺的物質的量n(Mel)之比為5.75mol/mol-6.5mol/mol，氨基塑料交聯劑樹脂A中的烷基醚基團的物質的量n(RO)與三聚氰胺的物質的量n(Mel)之比為4.5mol/mol-5.9mol/mol，單體的質量分數為55％-95％，這以排除溶劑、添加劑和催化劑后單體的質量m(1)與氨基塑料交聯劑樹脂A2的質量m(A)之比來計算。5.權利要求2-4任何一項的單包裝的涂料組合物，其中氨基塑料交聯劑樹脂A1的質量m(A1)與氨基塑料交聯劑樹脂A2的質量m(A2)之比為5:5至9:1。6.權利要求1-4任何一項的單包裝的涂料組合物，其中至少一種氨基塑料交聯劑樹脂具有至少兩個不同烷基的烷基醚基團。7.權利要求5的單包裝的涂料組合物，其中至少一種氨基塑料...

【專利技術屬性】
技術研發人員：KJ·吳，J·C·布羅根，LT·W·林，
申請(專利權)人：湛新IP有限公司，
類型：發明
國別省市：盧森堡;LU