[发明专利]高固体环氧树脂涂料组合物

说明书

本发明涉及一种包含硅酸酯改性的环氧树脂的涂料组合物。

在本说明书中，术语″硅酸酯″是指其中硅原子仅与氧原子键合，而不与碳原子键合的化合物。

硅酸酯改性的环氧树脂由EP1 114 834已知，其公开了包含可通过双酚环氧树脂(即芳族环氧树脂)与可水解烷氧基硅烷的脱醇缩合获得的含烷氧基的硅改性的环氧树脂的组合物。该组合物含有高含量的溶剂且因此具有通常60体积％或更低的低固体含量。另外，该组合物在通常135-175℃的高温下固化。

近年来挥发性溶剂向大气中的释放日益受到关注，并且因此需要降低涂料组合物的挥发性有机溶剂含量。这对于必须通过喷雾、滚筒或刷子来施加的涂料组合物而言并不容易，尤其对于必须在环境温度下快速施加且固化的涂料组合物(例如大型结构如船舶、桥梁、建筑物、工厂及抽油装置用涂料组合物)而言并不容易，因为它们需要低于20泊的较低粘度。

涂料组合物通常需要含有赋予成膜特性的聚合物，但所用的任何聚合物均需要具有足够分子量且尤其在着色之后得到所需低粘度。然而，低粘度聚合物经常需要长固化时间以产生令人满意的机械特性，尤其当在低温下固化时。

令人惊讶地是，现已发现硅酸酯改性的环氧树脂可用于配制在环境温度及低于环境温度下具有快速固化特性的高固体涂料组合物。

本发明涉及一种涂料组合物，包含四烷氧基原硅酸酯或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述涂料组合物具有至少70体积％的固体含量和/或不超过250g/l的挥发性有机物含量(VOC)。

涂料组合物必须含有反应产物且并非仅含(部分水解)四烷氧基原硅酸酯与环氧树脂的掺合物。如下文更详细描述，该反应产物通过使(部分水解)四烷氧基原硅酸酯与环氧树脂在增加温度下且在催化剂存在下反应获得。

(部分缩合)四烷氧基原硅酸酯与环氧树脂的反应产物(另外称为：硅酸酯改性的环氧树脂)可具有低粘度使得甚至不需要额外溶剂。另外，本发明的涂料组合物具有延长的贮存期。

在本说明书中，术语″高固体″及″高固体含量″是指基于涂料组合物的总重量，至少70体积％，更优选至少80体积％，最优选至少85体积％的固体含量。最大固体含量通常不高于95体积％。组合物的固体含量可根据ASTM标准D 5201-01来测定。

涂料组合物的挥发性有机物含量(VOC)优选每升组合物不超过250g/l，最优选小于100g/l溶剂。可根据EPA参考方法24，结合ASTM标准D 3960-02来测量VOC含量。

以上值是指全部涂料组合物的值。因此，若涂料组合物呈双组分组合物的形式，则它们是指在混合两包之后组合物的固体含量及VOC。

可用于制备硅酸酯改性的环氧树脂的四烷氧基原硅酸酯及其部分缩合低聚物由下式表示：

R-O-[-Si(OR)₂-O-]_n-R

其中各R独立地选自具有至多6个碳原子的烷基和芳基及基团-Si(OR)₃，且n＝1-20。

在优选实施方案中，R选自甲基、乙基、丙基、异丙基及丁基；R更优选为乙基。

合适的四烷氧基原硅酸酯的实例为四甲氢基原硅酸酯、四乙氧基原硅酸酯、四丙氧基原硅酸酯、四异丙氧基原硅酸酯、四丁氧基原硅酸酯及其部分聚合/低聚形式。最优选的四烷氧基原硅酸酯为部分低聚四乙氧基原硅酸酯，例如市售的四乙氧基原硅酸酯TES40(购自Wacker)及Dynasil 40(购自Degussa)。

可用于本发明的含有羟基的环氧树脂可为芳族或脂族环氧树脂。环氧树脂优选为脂族环氧树脂。更优选使用具有羟基的一种或多种脂族环氧树脂与一种或多种芳族环氧树脂的掺合物。硅酸酯改性的脂族环氧树脂、一种或多种芳族环氧树脂与一种或多种脂族环氧树脂的硅酸酯改性的掺合物具有低于硅酸酯改性的芳族环氧树脂的粘度。因此，任选与一种或多种硅酸酯改性的芳族环氧树脂组合的硅酸酯改性的脂族环氧树脂可用于配制相比于硅酸酯改性的芳族环氧树脂具有更低的粘度且因此具有更高固体含量及更低VOC的涂料组合物。

本发明因此还涉及可通过四烷氧基原硅酸酯与(i)一种或多种含有羟基的脂族环氧树脂和(ii)一种或多种含有羟基的芳族环氧树脂的掺合物的脱醇缩合获得的硅酸酯改性的环氧树脂。

含有羟基的脂族环氧树脂的实例包括氢化双酚A环氧树脂及多元醇的聚缩水甘油醚，例如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、二季戊四醇四缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚及己二醇二缩水甘油醚。