[发明专利]热塑性粉末组合物

说明书

本专利申请要求提交于2011年12月30日的美国专利申请序列号13/341,684的优先权。

技术领域

本发明涉及用于涂覆和保护金属物体的粉末涂覆材料。

背景技术

用于金属材料或物体的粉末涂料是已知的。粉末涂覆金属的成功主要是由于它们的功能和/或装饰性能以及在制造涂覆基底的过程中有毒副产物的减少或消除。粉末涂料用于装饰目的或保护目的。大多数装饰性涂层为薄涂层，并且着色、光泽度和外观可能是主要的属性。出于保护的目的，涂层较厚，并且长寿命、防腐蚀、抗冲击性特性以及绝缘是最重要的属性。

用于容纳和运输多种材料的金属容器、管道和其它形式受到被容纳或运输的材料的腐蚀或溶蚀。金属物体还受到它们所接触的环境的腐蚀或溶蚀。例如，污垢、盐水或大气条件和环境条件能够对金属产生恶劣影响。为避免此类腐蚀和溶蚀，金属常常被涂覆有塑性材料。除了提供腐蚀或溶蚀防护之外，某些塑性涂料还提供所用塑料中固有的期望的特性。例如，非常平滑的表面可降低管道中的摩擦系数，因此减少通过所述管道泵送流体所需的能量。

大部分粉末涂料为热固性涂料。这些涂料通常在施用后焙烧期间化学反应以形成一般将不再熔融的聚合物网络。用于热固性粉末涂料的材料包含环氧化物、聚酯和丙烯酸类树脂。通常采用的交联剂包括胺、酸酐和异氰酸酯。

热固性材料具有相对低的膨胀系数和较小的与金属的膨胀系数差的优点。然而，它们很脆，因此以相当薄的层形式使用。此外，它们必须被固化。热固性环氧树脂是优异的粘合剂但是不一定提供对很多用途而言理想的涂料。

另一方面，热塑性树脂通常具有高分子量并且需要相对高温度以在涂覆期间实现熔融和流动。然而，在涂覆工序期间分子量和熔体粘度保持恒定，使得聚合物可容易地再熔融用于修复或修补。

已经在粉末涂覆应用方面对很多热塑性树脂进行了评价，但是很少具有物理特性和机械特性、稳定性以及熔体粘度的适当组合。为实现功能性能和长寿命，理想的热塑性聚合物应该具有低密度、与湿度无关的高机械强度和良好的表面硬度、高冲击强度、耐刮擦性和耐磨性、低吸水性、对金属的良好粘附性、良好的耐普通化学品性、以及耐候性。

典型的热塑性涂料聚合物包括聚酰胺(尼龙)、聚烯烃、增塑PVC、聚酯、聚(偏二氟乙烯)以及离聚物。

尼龙-11和尼龙-12是已知的粉末涂料产品，但是这些粉末涂料是昂贵的并且对于一些应用而言可能是过度设计的。另外，尼龙-11和尼龙-12对金属的粘附性可能不是非常强，所以就耐用的应用而言，它们可能需要底漆预处理。尼龙-6比尼龙-11或尼龙-12更便宜，但是其具有高得多的吸水性，从而限制了其作为粉末涂料的用途。聚酰胺粉末涂料的耐刮擦性和耐磨性也可能较差。

美国专利4,440,908教导了由聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制备某些热塑性树脂的粉末。美国专利4,481,239教导了用于利用可热硬化的合成树脂涂覆金属基底的方法。

离聚物为酸共聚物，其中所述共聚物中的羧酸基团的一部分被中和成包含金属离子的盐。美国专利3,264,272公开了组合物，所述组合物包含以下共聚单元的无规共聚物：具有两至十个碳原子的α-烯烃、其中10至90％的酸基团用金属离子中和的具有三至八个碳原子的α，β-烯键式-不饱和羧酸、以及任选的第三单烯键式不饱和共聚单体如甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯。

已长期将离聚物用于多种多样的粉末涂覆应用中。美国专利4,056,653公开了制备球形离聚物颗粒的方法，所述球形离聚物颗粒具有10至100微米的平均直径。美国专利5,320,905教导了由共聚物制备乙烯羧酸树脂以形成最终被制成细小颗粒或粉末的盐，所述共聚物具有85至50重量％的烯烃如乙烯，以及15至50重量％的至少一种α，β-烯键式不饱和羧酸和至少一种阳离子金属化合物或配合物。

美国专利5,344,883公开了聚合物粉末涂料组合物，其包含加入聚合物树脂粉末中以降低光泽度的低分子量离聚物。JP1995-145271-A公开了用于粉末涂覆的组合物，其具有至多300微米的平均粒度，所述组合物包含乙烯/不饱和羧酸共聚物，所述共聚物包含5至15重量％不饱和羧酸或其盐，以及0.3至5.0重量％邻苯二甲酸盐型增塑剂化合物。美国专利6,090,454公开了用于在由低导电性材料形成的中空物体上形成热塑性聚合物粉末如离聚物的涂层的方法。

最近，混合离子离聚物组合物已被开发用于粉末涂覆应用中(美国专利6,680,082)。