[发明专利]用于粉末涂料应用的环氧-咪唑催化剂

说明书

发明背景

发明领域

本文公开的实施方案总体上涉及用于粉末涂料应用的环氧-咪唑催化剂。更具体地，本文公开的实施方案涉及使用无溶剂法形成的固体环氧-咪唑催化剂。

背景

咪唑广泛地用作用于环氧树脂的固化剂，因为用其固化的产物通常显示非常理想的物理和化学性能。然而，类似于大多数含叔氮的固化剂，咪唑与环氧树脂体系的反应非常迅速，甚至在室温下也是如此。部分反应的咪唑-环氧体系和在环中具有仲氨基的咪唑化合物可以用来延长保存限期，具有相关的缺点。

为了避免这些缺点，美国专利号3,756,984公开了一系列的单-和聚环氧化物与在环中具有仲氨基的咪唑的加合物的制备，和所述化合物作为固化剂单独或与联合其他固化剂在环氧树脂组合物、特别是在压塑粉或粉末涂料组合物中的应用。这些描述的环氧-咪唑加合物通常是良好的用于聚环氧化物的酐固化的固化剂和促进剂。美国专利号5,310,864和4,066,625讨论了其他环氧-咪唑加合物。

上面列举的专利中描述的环氧-咪唑化合物典型在基于溶剂的方法中产生。基于溶剂的方法通常需要控制反应温度和避免固体反应产物的过早凝胶化。获自得克萨斯州休斯敦的Hexion专用化学品(Hexion Specialty Chemicals)的环氧-咪唑化合物的实例是以商品名EPI-CURE，包括EPI-CURE P101可获得的催化型固化剂。

所得的固体催化剂是基于溶剂的方法的结果，其必定具有少量的残余溶剂。某些基于粉末(固体)的环氧体系可能受此残余的溶剂的影响。

因此，存在对改进的环氧-咪唑催化剂体系的需求。另外，存在着开发具有改善的涂料性能诸如耐热水性、耐阴极剥离性、粘附性和低温下的固化性同时保持其他涂料性能的粉末涂料配方的需求。

发明概述

在一个方面，本文公开的实施方案涉及一种形成固体环氧-咪唑催化剂的方法，该方法包括：将咪唑、胺、和一种或多种环氧树脂在不存在加入的溶剂的条件下接触以形成固体环氧-咪唑催化剂。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种通过下述方法形成的环氧-咪唑催化剂，所述方法包括：将咪唑、胺、和一种或多种环氧树脂在不存在加入的溶剂的条件下接触，以形成固体环氧-咪唑催化剂。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种可固化组合物，其包括环氧树脂和通过下述方法形成的环氧-咪唑催化剂，所述方法包括以下的步骤：将咪唑、胺、和一种或多种环氧树脂在不存在加入的溶剂的条件下接触，以形成固体环氧-咪唑催化剂。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种形成可固化组合物的方法，该方法包括：将咪唑、胺、和一种或多种环氧树脂在不存在加入的溶剂的条件下接触以形成固体环氧-咪唑催化剂；以及将所述固体环氧-咪唑催化剂与至少一种环氧树脂混合。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种形成热固性树脂的方法，该方法包括：将咪唑、胺、和一种或多种环氧树脂在不存在加入的溶剂的条件下接触以形成固体环氧-咪唑催化剂；将所述固体环氧-咪唑催化剂与至少一种环氧树脂混合以形成可固化组合物；和将所述可固化组合物在至少60℃的温度下热固化以形成热固性树脂。

从下面的描述和后附权利要求，其他方面和优势将是显而易见的。

详述

在一个方面，本文公开的实施方案涉及环氧-咪唑催化剂。更具体地，本文公开的实施方案涉及在无溶剂方法中形成的环氧-咪唑催化剂。所得的催化剂不含溶剂，可以用于粉末涂料应用和可能对残余溶剂敏感的其他应用。

根据本文公开的实施方案，通过将咪唑、胺、和一种或多种环氧树脂在不存在加入的溶剂的条件下接触可以形成固体环氧-咪唑催化剂。在一些实施方案中，在相对低的温度下可以进行咪唑、环氧树脂和胺之间的反应以避免过度的环氧均聚反应。例如，所述接触可以在可控的条件下进行以便保持小于140℃的反应温度，由此提供环氧和咪唑之间的有效反应。

环氧和咪唑的反应可以由于放热反应而产生过多的热量。因此，根据本文公开的实施方案，为了避免过度的反应温度，环氧树脂、胺和咪唑的接触可以可控的方式进行，限制了在混合物中存在的反应物的量，由此导致可控的放热和充分的排热。例如，咪唑、胺和一部分环氧树脂的初始混合物可以反应，导致初步的放热。剩余量的环氧树脂可以被分装入反应器中，容许反应热从混合物中去除，由此控制反应混合物的温度。分装可以包括，例如，在延长的时间段内环氧树脂的连续或半连续加入，此时选择加入速率以便不导致不合乎需要的放热和过度的反应温度。