[发明专利]含有复合聚合物颗粒的涂料组合物

说明书

本发明涉及一种非水性涂料组合物以及一种在不影响其适用期和最后干燥涂层的脆化性及变色的情况下，缩短非水性涂料组合物的干燥时间的方法，该法是将有高玻璃化转变温度的第二段聚合物和玻璃化转变温度低于第二段聚合物的不溶性第一段聚合物的复合聚物颗粒加到非水性涂料组合物中。

出于安全、健康和环保等方面的原因，树脂制造商和涂料调配商都正在降低其产品的挥发性有机物含量（VOC）。降低VOC的一条途径是降低或省去用于把涂料组合物调稀到使用粘度的溶剂。为了做到这一点，必须降低用于涂料组合物的成膜聚合物粘合剂的分子量，以抵消当溶剂含量降低时伴随的粘度增加。含有较低分子量的粘合剂的涂料组合物只需要较少的溶剂将它调稀到适合涂覆的粘度，因此可在较高的固含量和较低的VOC下调配。

涂料组合物及其组分粘合剂，一般其固含量为约40至约100%（重量），被标记为“高固含量”。在涂料涂覆到基质后，为了提高聚合物涂层的分子量以及产生坚硬耐用的保护涂层，通常要使在这样的高固含量涂料中的低分子量聚合物进行交联反应。

这些非水性涂料的例子包括（但不限于）醇酸树脂、聚酯树脂、异氰酸酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂等。

例如，在相同的常规醇酸树脂涂覆粘度下，为了达到更高的固含量和更低的VOC，醇酸树脂的制造商通常要把醇酸树脂的分子量降低。因此，在它们变于和不粘以前，高固含量的醇酸树脂必须进行比常规醇酸树脂更多的氧化交联。

高固含量的涂料组合物需要较长的干燥时间是一个主要的缺点。各种旨在缩短高固含量涂料的干燥时间的改性剂在商业上可买到。大多数现有的改性剂都有高的玻璃化转化温度（Tg）、低分子量溶液聚合物，用来代替涂料中一部分成膜聚合物。在一定VOC下，改性剂的高Tg可缩短涂料的干燥时间，而其低分子量又不改变涂料组合物的粘度。但是，用这些高Tg、低分子量改性剂进行的改性通常会使最终的涂层的机械性质降低（例如耐冲击性和柔软性降低），以及使最终涂层的耐有机溶剂性降低。

缩短干燥时间的另一方法是将高含量金属盐干燥剂加到涂料组合物中，例如环烷酸和辛酸的钴盐、镁盐和锰盐。但是，较高含量的这类盐会使涂层短期内变质和变色。

因此，需要有满足以下要求的缩短涂料干燥时间的改性剂：

（1）不增加液体涂料组合物的粘度;

（2）不降低液体涂料组合物的适用期;

（3）不使最终干涂层的性质变差;

（4）使加入颗料引起涂层柔软性的损失最小;

（5）不使最终干涂层变色。

已经使用各种聚合物添加剂来改变涂料组合物的流变性和使用性。但是，这类添加剂中许多都不能解决高固含量系统遇到的这些特殊问题。例如，英国专利1242054涉及含有成膜聚合物和分散的橡胶状颗粒的液体涂料组合物，加入这些颗粒以改善干涂层的性质。该组合物形成干涂料组合物，其中橡胶状颗粒仍呈分散状态并粘附在成膜聚合物上。这些橡胶状颗粒的Tg低于0℃。

美国专利4180489（′489）、4220679（′679）和4268547（′547）都涉及保护性涂料组合物和装饰性涂料组合物喷涂到各种表面上，特别是汽车车身上。这些专利公开了一种含有成膜聚合物的涂料组合物一种成膜聚合物的溶剂;不溶于该组合物的分散的聚合物微粒;还可有颜料颗粒。优选的是，该聚合物微粒由各种单体在不溶解生成的聚合物的有机溶剂中和在颗粒的空间稳定剂存在下进行分散聚合来制备。它还公开了该微粒伴随溶于溶剂并与树脂相容的次要聚合物而产生。这一结合通过跟踪研究最初的微粒与另一单体在有机溶剂中和在最初的稳定剂存在下的聚合来获得。美国专利4268547提出一种使用上述涂料组合物产生喷涂表面涂层的方法。该涂料组合物中，成膜聚合物是聚酯树脂。该专利指出，微料的存在改进了树脂的喷涂性质。美国专利4180489研究上述的涂料组合物，其中颜料是金属屑片。该专利公开了加入微料可更好控制颜料的取向。美国专利4220679提出一种生产多层涂层的方法，在该法中，微粒用于颜料打底涂层的组合物。

美国专利4336177涉及复合交联聚合物颗粒非水性介质中的稳定分散液的生产。该分散液适用于改善涂料组合物流变性质和最终涂层的物理性质。形成非水性分散液的第一步是一种或多种乙烯属不饱和单体（其中含至少一种交聚单体）在含水介质（水加单体溶剂）中，在空间稳定剂存在下聚合。第二步是使不含任何交联单体的补充乙烯属不饱和单体聚合，生成不交联的外层聚合物。最后，将聚合物颗粒从生成的分散液转移到作为不交联的聚合物溶剂的非水性液体中。