包含水性醇酸树脂和金属催化剂的涂料组合物的制作方法

1.本公开总体上属于涂料组合物。在各种非排他性实施方式中，本公开涉及一种涂料组合物，所述涂料组合物具有改进的性质，例如改进的初始硬度和抗粘连性或改进的极限硬度；一种制备涂料组合物的方法；一种施加涂料组合物的方法；以及一种固化的涂层。

背景技术：

2.涂料组合物通常用于涂覆门、窗、橱柜和装饰，尤其是例如底板、门侧柱、顶冠饰条(crown molding)、窗框压条(window casing)和护墙板(chair rail)的装饰表面。通常，消费者偏好具有若干美学和功能性质的装饰涂层。例如，具有耐刮擦性和高硬度的装饰涂层可以抵抗由冲击或磨损造成的损伤，并且需要较不频繁的重新涂漆。此外，高人力成本可能与已经安装在建筑物中的涂漆装饰相关联，这是由于该装饰周围需要遮蔽的区域。因此，期望在安装前预涂装饰件。然而，在一些情况下，在装饰件在安装前被预涂的情况下，所施加的涂料可能在安装期间被损伤。这再次需要具有高硬度和耐刮擦性的涂料组合物。
3.此外，抗粘连性是涂料组合物的另一种所需性质，尤其是对于例如门、门侧柱、窗户和窗框压条的表面。此外，当施加至未安装的装饰时，具有抗粘连性的涂料可能是优选的，以便在运输或贮存期间装饰的单独零件不会粘在一起。
4.还非常期望提供一种涂料组合物，所述涂料组合物在施加涂料后立即固化形成具有高硬度、耐刮擦性和抗粘连性的涂层。例如，如果涂料组合物快速固化以提供这些性质，则建筑物中新涂漆的区域可以在涂漆后快速恢复正常使用。期望提供表现出这些期望性质的涂料组合物。
5.在基于醇酸树脂的水性涂料(其可包含含有水性醇酸树脂与另一种或多种类型的树脂的组合的漆)中，据信当涂料组合物暴露于环境空气中的氧气时会发生固化，所述氧气与所述醇酸树脂反应以引起氧化交联。通常认为被称为主干燥剂的催化剂会加速基于醇酸树脂的水性涂料的外表面的固化，以提供加速固化以及因此在初始固化时段期间的硬度和抗粘连性。然而，惯常地认为，添加过多的主干燥剂可导致“起结皮(skinning)”，所述“起结皮”抑制在固化的基于醇酸树脂的水性涂料的外层下的“穿透干燥”或固化。在相关领域中，据信抑制穿透干燥和与所感知的主干燥剂过度使用相关联的其他效应将导致不可接受地降低的全固化硬度和固化涂层外观中的缺陷，如降低的光泽度，而与其他干燥剂(如穿透干燥剂(through drier)或辅助干燥剂)的使用无关。供应主干燥剂的制造商相应地强烈建议在涂料中使用特定范围量的主干燥剂。

技术实现要素：

6.公开了涂料组合物，所述涂料组合物包含水性醇酸粘合剂树脂和催干剂。所述涂料组合物可以任选地包含相对于彼此以任何合适的量存在的其他粘合剂树脂，包括氨基甲酸酯醇酸树脂、乙烯基树脂、乙烯基丙烯酸树脂、全丙烯酸树脂、聚氨酯分散树脂、苯乙烯树脂和苯乙烯丙烯酸树脂。所述涂料组合物优选是水性(基于水的)组合物。颜料、填料、增量
剂、杀生物剂、表面活性剂、分散剂和其他常规涂料添加剂也可以被配制在涂料组合物中。
7.所述催干剂包含主干燥剂。在某些实施方式中，所述催干剂进一步可包括穿透干燥剂或辅助干燥剂。在某些实施方式中，所述主干燥剂选自由以下组成的组：基于铁的干燥剂、基于钴的干燥剂、基于锰的干燥剂、基于钒的干燥剂，以及它们的混合物。在实施方式中，主干燥剂被以大于干燥剂和树脂制造商的常规推荐的量提供在涂料组合物中。在某些实施方式中，主干燥剂可以以按重量计干燥剂制造商推荐量的1.1倍至10倍，在其他实施方式中1.1倍至9倍，在其他实施方式中1.1倍至7倍，在其他实施方式中1.1倍至5倍，在其他实施例中2.0倍至10倍，在其他实施方式中为2.0倍至7倍，在其他实施方式中2.4倍至7倍，在其他实施方式中2.4倍至5倍，在其他实施方式中2.4倍至4.8倍，以及在又其他实施方式中干燥剂制造商推荐量的1.1倍至4.8倍提供作为树脂固体的重量百分比。
8.在某些实施方式中，主干燥剂是基于铁的干燥剂催化剂，并且所述催化剂以基于树脂固体重量计2.4至20、2.4至9.6、4.8至9.6、或4.8至20重量干燥剂催化剂的量存在。
9.在某些实施方式中，主干燥剂是基于铁的干燥剂催化剂，并且所述干燥剂催化剂存在为使得铁金属以基于树脂固体的重量计0.216％至1.800％、0.216％至0.864％、0.432％至0.864％、或0.432％至1.800％的铁存在。
10.在某些实施方式中，主要干燥剂是基于钴的干燥剂催化剂，并且所述干燥剂催化剂存在为使得钴金属以基于树脂固体的重量计0.096％至0.8％、0.096％至0.38％、0.19％至0.38％、或0.19％至0.8％的钴存在。
11.包含所公开的量的基于醇酸树脂的水性树脂和催干剂(含有主干燥剂)的涂料组合物出人意料地提供了固化的涂层，所述固化的涂层在初始固化时段(在本文中被定义为一天的固化时间)中具有比用常规量的主干燥剂制备的在其他方面相同的组合物更高的摆撞硬度和抗粘连性。此外，与基本上相似但含有较少主干燥剂的常规涂料相比，所公开的涂料组合物令人惊讶地达到了较高水平的极限硬度(在比初始固化时段更长的时段，例如干燥一周后处发展出的硬度)，与此同时保持光泽度特性。
12.一种用于制备涂料组合物的方法可包括将水性醇酸树脂与包含主干燥剂的催干剂共混。在一些实施方式中，一种施加涂料组合物的方法包括将所述涂料组合物施加到基板上并使所述涂料组合物固化。所述涂料组合物被认为特别适用于内部装饰表面，但是可能具有其他应用，包括应用至木材或其他基板。
具体实施方式
13.除非上下文另外指明，否则以下术语应具有以下含义并应适用于单数和复数：
14.术语“一”、“一个(种)”、“该”、“至少一个(种)”和“一个(种)或多个(种)”可互换使用。因此，例如，包括“一种”催干剂的系统或方法意味着所述系统或方法可以包括“一种或多种”催干剂。
15.术语“建筑漆”和“建筑染剂”分别是指用于在内部或外部建筑或结构表面，例如壁、装饰、地板、甲板、栏杆、天花板、屋顶(包括金属屋面、木瓦和瓦片)、道路、人行道等上使用的漆和染剂。
16.术语“基础漆或染剂”是指水性或溶剂型漆或染剂产品，该产品包装在配备有可打开且可重新关闭的盖、帽或其他封闭件的体积为约0.2l至20l的大但未完全装满的销
售点容器中，并且可以按原样使用，但通常会在销售点通过向其容器中的漆或染剂产品添加一种或多种着剂并搅拌、振荡或以其他方式混合容器内容物以将着剂分散在整个基础漆或染剂产品中来进行着。
17.术语“粘合剂”是指适合于在漆或染剂中使用的天然或合成的成膜聚合物或树脂或干性油。
18.术语“着剂”是指可以添加到(例如，分配到)销售点容器中的组合物，所述容器的内部体积是大的(例如，所述容器的体积的三分之二或更多)但尚未完全充满基础漆或染剂，以改变这种基础漆或染剂的度或亮度，并且所述所述容器容纳有颜料或染料、表面处理剂(例如，表面活性剂或溶解助剂)和任选的媒介物，但基本上不含粘合剂。
19.术语“定制着的”在关于用于对基础漆或染剂着的系统或方法使用时意指可以将一种或多种着剂分配到基础漆或染剂中并混合以提供多种(例如，大于一百种或甚至大于一千种)预选配制颜或者(如果需要的话)匹配随机选择颜的成品漆或染剂。预选配制颜通常将会由潜在的最终用户使用打印的表或显示的计算机图像查看。
20.术语“nvm”是非挥发性材料的缩写，并且是指在标准温度和压力下不会显著蒸发的材料。可使用astm d1353-13来评估nvm含量。“nvv”也可用于指代非挥发性体积，非挥发性体积是关于涂料组分的体积的类似度量。
21.术语“漆”是指包含颜料和粘合剂的涂料组合物，所述涂料组合物当被施加以在新砂磨的光滑木材表面上形成薄的(例如，100μm)湿厚度涂层膜时，将在干燥时隐藏或基本上隐藏木纹并且将呈现具有其自身外观的新表面。
22.术语“颜料”包括有可分散固体微粒材料和有可分散或可溶性染料材料两者，其中所述材料在5重量％(在有可分散固体微粒的情况下)或0.05重量％(在有可分散或可溶性染料的情况下)的材料被添加到(例如，分配到)基础漆或染剂中时赋予基础漆或染剂视觉上明显的颜。可通过以下方式来评定是否存在视觉上明显的颜：制备含有和不含颜料的基础漆或染剂的从涂层取样的样品(drawdown sample)，将此类样品浇铸作为byk-gardner号pa-2811不透明性收缩片(drawdown chart)(来自byk-gardner usa)或类似片的白部分上的25μm干厚度的经涂覆的膜，并在正常高架室内照明下检查经涂覆的膜。
23.当关于漆、染剂或着剂使用时，术语“颜料体积浓度”(或“pvc”)是指涂层中所有颜料种类占干燥涂层体积的总百分比。可以根据已知涂料制剂的非挥发性级分的组成的标准配方确定给定涂料制剂的pvc。
24.术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本发明的实施方式。然而，在相同或其他情况下，其他实施方式也可能是优选的。此外，一个或多个优选实施方式的叙述并不意味着其他实施方式没有用，并且并非旨在将其他实施方式排除在本发明的范围之外。
25.当关于涂料组合物中成分的量使用时，术语“主要地或排他地”是指在词语“主要地”的情况下所指定的一种或多种成分代表此类涂料组合物中的成分的至少50重量％，不包括可能存在于所述涂料组合物中的任何溶剂或其他载体(例如，水)。在一些实施方式中，所指定的一种或多种成分可代表此类涂料组合物中的成分的至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、或至少90重量％，不包括此类溶剂或其他载体。在词语“排他性”的情
况下，涂料组合物基本上由或由此类指定的成分组成，不包括此类溶剂或其他载体。
26.当用作干燥剂或干燥剂催化剂的金属量的基础时，术语“树脂固体”是指涂料制剂中的所有粘合剂树脂(包括基于醇酸树脂的水性树脂)中干固体材料的重量。
27.术语“催干剂”是指可分散在可空气氧化的溶剂型或水性基础漆或染剂中的添加剂，所述添加剂加速包含在所述基础漆或染剂中的醇酸材料的固化时间。不受理论的束缚，据信此类催干剂通过在暴露于空气时催化其中所包含的共轭双键的自由基自氧化来加速此类固化时间。催干剂包含主要干燥剂并且可以进一步包含辅助干燥剂、穿透干燥剂以及它们的组合。
28.术语“不含催干剂”当在不含催干剂的基础漆或染剂的情境中使用时，是指代表性组分被配制为不含催干剂。在一些实施方式中，不含催干剂的组合物可以与基本上不含催干剂材料的组合物相同。
29.术语“固体”在用于描述可以存在于若干不同相中的材料时是指该材料在室温(23℃)和1atm下占据的相。
30.当关于漆、染剂或着剂使用时，术语“溶剂型”是指用于所述漆、染剂或着剂的主要液体媒介物或载体是非水溶剂或非水溶剂的混合物。
31.术语“染剂”是指包含粘合剂的涂料组合物，所述涂料组合物当被施加以在新砂磨的光滑木材表面上形成薄的(例如，100μm)湿厚度的涂层膜时，将在干燥时不会隐藏木纹及其纹理。当将半透明染剂施加到木材上时，木纹及其纹理通常都保持明显，而当施加纯(即，不透明)染剂时，木纹通常会变得被隐藏，而纹理通常仍然明显。染剂通常以比漆大得多的程度渗入木材或其他多孔基板(例如，混凝土)中。
32.当关于成分或组合物使用时，术语“基本上不含”是指所提及的成分或组合物含有少于0.1重量％的所述组分。术语“完全不含”特定化合物是指所述材料或组合物含有少于100份每百万(ppm)的所述化合物。
33.术语“着强度(tint strength/tinting strength)”是指使用分光光度仪器(例如但不限于datacolor dc500、dc800或类似的分光光度计)、d65光源、cie 1964 10
°
标准观察角和反射模式获得的值。
34.当关于漆、染剂或着剂使用时，术语“水性(water-borne/waterborne)”是指漆、染剂或着剂的主要液体媒介物或载体是水。
35.使用端点的数值范围的叙述包括包含在该范围内的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
36.所公开的涂料组合物通常包含水性醇酸粘合剂树脂和催干剂。所述涂料组合物可以任选地包含相对于彼此以任何合适的量存在的其他粘合剂树脂，包括氨基甲酸酯醇酸树脂、乙烯基树脂、乙烯基丙烯酸树脂、全丙烯酸树脂、聚氨酯分散树脂。所述涂料组合物优选是水性(基于水的)组合物。颜料、填料、增量剂、杀生物剂、表面活性剂、分散剂和其他常规涂料添加剂也可以被配制在涂料组合物中，如下文更详细描述的。
37.树脂
38.可以采用任何合适的水性醇酸树脂，包括例如长油醇酸树脂、中油醇酸树脂、短油醇酸树脂或改性醇酸树脂(例如，氨基甲酸酯醇酸树脂)。用于制备醇酸树脂的示例性方法包括醇与酸和酸酐中的任何一者或多者的缩合。示例性醇包括多元醇，例如乙二醇、二甘
醇、二、二丙二醇、甘油、新戊二醇、、聚乙二醇、聚丙二醇、山梨糖醇、三甘醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、1,2-丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇等。示例性的酸包括多元羧酸和脂肪酸。合适的多元羧酸包括己二酸、壬二酸、柠檬酸、环己烷二羧酸、十二烷二酸、富马酸、戊二酸、间苯二甲酸、衣康酸、马来酸、纳迪克酸(nadic acid)、邻苯二甲酸、苯均四酸、癸二酸、琥珀酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、偏苯三酸等。有用的脂肪酸包括非干燥、半干燥和干燥的脂肪酸。脂肪酸可以来源于天然或合成材料，并且可以是饱和的或不饱和的。示例性的脂肪酸包括衍生自油的那些，例如金盏花油、蓖麻油、椰油、玉米油、棉籽油、鲱鱼油、亚麻籽油、芥菜籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、菜籽油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花油、妥尔油、牛羊油、桐油、维罗尼亚油(veronia oil)等。合适的酸酐包括己二酸酐、壬二酸酐、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸酐、马来酸酐、对苯二甲酸酐、衣康酸酐、纳迪克酸酐、苯均四酸二酐、琥珀酸酐、癸二酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐等。示例性醇酸树脂包含和邻苯二甲酸酐单体的残基。
39.包含氨基甲酸酯基团的示例性水性醇酸树脂包含异佛尔酮二异氰酸酯残基。包含异佛尔酮二异氰酸酯残基的市售水性氨基甲酸酯醇酸树脂是neopac pu580(由dsm销售)。这种树脂被认为是水中的醇酸/脂肪族聚氨酯共聚物。所述树脂被理解为基本上不含挥发性胺，并且是用一种或多种足以使树脂的p值高于约7.1的碱金属氢氧化物配制的。
40.任选地，可以采用任何合适的附加树脂，并且这种树脂可以使用任何已知的乳液聚合方法或其他方法制备。这种合适的附加树脂的单体可以在乳化剂和任选的催化剂存在下在水性介质中聚合。一些示例性的、附加的合适胶乳树脂可包括丙烯酸树脂、乙烯基-丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂等。有用的丙烯酸单体包括任何具有丙烯酸结构的化合物，例如(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈等，以及它们的芳族衍生物。示例性丙烯酸单体包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯、丙烯酸例如(甲基)丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氯代丙烯酸、α-氰基丙烯酸、质子酸、β-丙烯酰氧基丙酸、β-苯乙烯基丙烯酸；等等。考虑了前述的混合物。示例性芳族单体包括苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氯代苯乙烯、甲基苯乙烯、丙基苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基甲苯、二乙烯基苯等中的任何一者或多者。任选的附加合适胶乳树脂可进一步包含任何合适的含磷酸根的共聚单体。含磷酸根的共聚单体的示例包括双(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、单丙烯酰氧基乙基磷酸酯、单月桂基(甲基丙烯酰氧基)磷酸酯等。
41.任选地，附加的合适树脂可以是可交联的并且是通过任何合适的机理或化学官能团交联的。例如，作为胶乳树脂的任选的附加合适树脂包含含有能够与胶乳的水相中提供的交联剂反应的片段的单体的残基。在一个实施方式中，合适的附加胶乳树脂包含聚合物，所述聚合物包括丙烯酸单体的残基、二丙酮丙烯酰胺，以及包含己二酰肼作为交联剂的水相。不打算受任何特定理论的束缚，认为在交联反应中二丙酮丙烯酰胺残基的酮基与己二酰肼上的酰肼基反应。
42.根据本公开的涂料制剂可以具有按粘合剂树脂重量计低至10％的水性醇酸树脂
含量，并且可以是按粘合剂树脂重量计至多100％的水性醇酸树脂含量。
43.催干剂
44.本文所公开的涂料制剂包含一种或多种催干剂。可在所公开的系统和方法中使用的合适的催干剂包括金属有机化合物，所述金属有机化合物催化可空气氧化的基础漆和染剂的硬化。在一些实施方式中，催干剂可包括金属羧酸盐干燥剂，例如衍生自盐类的有机金属盐或烃类羧酸盐与金属离子的配位化合物。可以将金属原材料和一种或多种有机酸溶解在稀释剂中以产生有机金属盐。示例性的有机酸可以是天然的或合成的。天然有机酸可包括但不限于环烷酸盐(例如，基于石油的衍生物)、脂肪酸(例如，不饱和油酸盐)、妥尔酸盐等。合成有机酸可包括但不限于2-乙基己酸盐、新癸酸盐、异壬酸盐等。在一些示例中，催干剂可能被表征为油性干燥剂或日本干燥剂，因为它们有助于减少溶剂型基础漆或染剂的干燥或固化时间。
45.催干剂材料包含一种或多种主干燥剂，并且可以包含一种或多种辅助或穿透干燥剂材料。主干燥剂主要通过从表面开始催化树脂的氧化交联来起作用。如果表面处的这个交联层提供了对氧气扩散到下面的涂层的阻挡层，则将发生起结皮，从而使下面的涂层固化不足。据信，穿透干燥剂可以通过以下方式帮助确保涂层在整个膜主体中以均匀的速度干燥，而不仅仅是在表面：例如经由氧-金属-氧桥连接组合物中的脂肪酸链，从而导致交联涂层中的连接，但是相关技术公开了一定量的主干燥剂超过制造商推荐量将导致不利后果，而与使用穿透干燥剂无关。辅助干燥剂可用于改变其他干燥剂材料的效应。例如，在一些情况下可以使用基于钙的辅助干燥剂来防止涂料添加剂与主干燥剂和穿透干燥剂之间的不利相互作用。
46.可用作催干剂材料的主干燥剂金属的示例可包括但不限于基于钴、基于锰、基于铁和基于钒的干燥剂。可用作催干剂材料的一部分的穿透干燥剂金属的示例可包括但不限于基于铝、基于铈、基于锂、基于钕、基于钾、基于锶和基于锆的干燥剂。可用作催干剂材料的一部分的辅助干燥剂金属的示例可包括但不限于基于钙、基于钡和基于锌的干燥剂。在某些实施方式中，催干剂材料可包括主干燥剂而不包括穿透干燥剂或辅助干燥剂。
47.在某些实施方式中，主干燥剂可以以按重量计干燥剂制造商推荐量的1.1倍至10倍，在其他实施方式中1.1倍至9倍，在其他实施方式中1.1倍至7倍，在其他实施方式中1.1倍至5倍，在其他实施例中2.0倍至10倍，在其他实施方式中为2.0倍至7倍，在其他实施方式中2.4倍至7倍，在其他实施方式中2.4倍至5倍，在其他实施方式中2.4倍至4.8倍，以及在又其他实施方式中干燥剂制造商推荐量的1.1倍至4.8倍提供作为树脂固体的重量百分比。
48.在优选的示例中，催干剂包含一种或多种基于铁的主干燥剂。在优选的示例中，本公开的涂料制剂包含基于铁的主干燥剂，所述基于铁的主干燥剂的量是作为树脂固体百分比的2.4重量％至20重量％、2.4重量％至9.6重量％、4.8重量％至9.6重量％、或4.8重量％至20重量％的干燥剂催化剂。这些范围高于常见的制造商推荐范围。令人惊讶的是，包含本发明所公开的提高水平的基于铁的干燥剂催化剂的涂层的初始固化硬度和抗粘连性优于包含推荐量的基于铁的干燥剂催化剂的涂层的初始固化硬度和抗粘连性。还令人惊讶地，与具有常规量的铁催化剂的类似涂层相比，极限硬度(在较长固化时段，例如，7天后测量的硬度)在包含当前公开量的基于铁的干燥剂的涂层中得到改进。此外并且进一步令人惊讶的是，与常规涂料相比，在较长的固化时段后仍能保持光泽度。在某些替代的优选示例中，
本公开的涂料制剂包括基于铁的主干燥剂，并且所述主干燥剂存在为使得铁金属以基于树脂固体的重量计0.216％至1.800％、0.216％至0.864％、0.432％至0.864％、或0.432％至1.800％的铁金属量存在。示例性的铁干燥剂催化剂是铁络合物催化剂oxy-coat 1101(由borchers americas,inc.,westlake,oh销售)。
49.在其他优选示例中，所述催干剂可包含一种或多种基于钴的主干燥剂。在优选的示例中，本公开的涂料制剂包含基于钴的主干燥剂，并且所述主干燥剂存在为使得钴金属以基于树脂固体的重量计0.096％至0.8％、0.096％至0.38％、0.19％至0.38％、或0.19％至0.8％的钴金属量存在。与仅包含制造商推荐水平的主干燥剂的常规涂料相比，此类优选示例也产生令人惊讶的结果。与含有制造商推荐量的主干燥剂的常规涂料相比，使用所公开的升高水平的基于钴的干燥剂时的初始固化硬度和抗粘连性更好，极限硬度更好，并且光泽度得以保留。示例性的钴干燥剂包括5％钴ii(由borchers americas,inc.,westlake,oh出售)和db 314(可从dura chemicals,inc.,emeryville,ca获得)。
50.在进一步优选的示例中，催干剂可以包含一种或多种基于钴的主干燥剂和一种或多种基于铁的主干燥剂两者。
51.催干剂还可经选择以表现出降低的颜性质，使得包含所述催干剂不会改变基础漆或染剂或所添加的着剂的颜性能。基于铁的主干燥剂由于其相容性或不太显眼的颜特性和稳健的干燥特性而可在用于浅漆或染剂的催干剂中为特别优选的。其他干燥剂，例如基于钴的干燥剂，可在催干剂中具有浅(例如，非白)外观，并且可能更适合较深的漆或染剂。
52.示例性的任选穿透干燥剂是12％锆hydro cem(也由borchers americas,inc.,westlake,oh出售)。
53.涂料制剂
54.通常，涂料组合物可以使用水性醇酸树脂、催干剂和任选的附加的合适树脂来配制。所述涂料组合物通常还可包含许多其他添加剂和组分，如常规的或可能在其他方面发现适合于涂料组合物的添加剂和组分。示例性的添加剂包括以下中的任何一者或多者：中和剂、消泡剂、填料、染料、分散剂、表面活性剂、增量剂、粘合促进剂、润湿剂、流变改性剂、流平剂、抗絮凝剂、防粘连剂、抗微生物剂例如防霉剂、杀真菌剂、除藻剂、和杀菌剂、其他防腐剂、增稠剂、触变剂、干燥剂、防沉剂、防锈剂、和整平剂。当被使用时，此类添加剂可以以任何适合其预期目的的量存在。预期一些添加剂将在涂料组合物中发挥多种作用。一种合适的防腐剂是由arch chemicals,inc.,norwalk,ct出售的proxel bd20。
55.可以将任何合适的流变改性剂掺入涂料组合物中。示例性的聚氨酯流变改性剂包括非离子、无溶剂、疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯(heur)流变改性剂，例如acrysol
tm rm-2020npr(由dow chemical company出售)和非离子氨基甲酸酯流变改性剂，例如acrysol
tm rm-12w和acrysol
tm rm-8w(由dow chemical company出售)。
56.所述涂料组合物可以包含任何合适的表面活性剂。在一些实施方式中，磷酸根表面活性剂可被包含在涂料组合物的交联丙烯酸胶乳树脂中。示例性的磷酸根表面活性剂包括磷酸酯，例如磷酸甲酯、2-乙基己基磷酸酯、癸醇乙氧基化磷酸酯、月桂醇乙氧基化磷酸
酯、磷酸正辛酯、壬基酚乙氧基化磷酸酯、辛基酚乙氧基化磷酸酯、苯乙烯酚乙氧基化磷酸酯、十三烷醇乙氧基化磷酸酯等。示例性的磷酸酯表面活性剂是dextrol
tm oc-50(由ashland global specialty chemicals,inc.,wilmington,de出售)。其他有用的表面活性剂包括triton
tm cf-10(由dow chemical company出售)、rx 201、rx 202和rx 203(由ethox chemicals,greenville,sc出售)。
57.涂料组合物中可使用任何合适的分散剂，例如阴离子分散剂、阳离子分散剂、两性分散剂或非离子分散剂中的任何一者或多者。示例性分散剂包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(例如，由angus chemical company作为amp
tm
出售)；(由byk of altana group出售)；焦磷酸盐，例如焦磷酸四钾和焦磷酸四钠；三聚磷酸盐，例如三聚磷酸钾和三聚磷酸钠；fa 196(由elementis specialties出售)等。可以使用任何合适的润湿剂，例如阴离子润湿剂、阳离子润湿剂、两性润湿剂或非离子润湿剂中的任何一者或多者。可以使用任何合适的抗絮凝剂，例如三聚磷酸钠钾。
58.涂料组合物可包含任何合适的润湿剂或其他适合改善组合物的打开时间的组分。示例性打开时间延长剂包括二醇类，例如乙二醇和丙二醇。在使用时，打开时间延长剂可以任何合适的量使用。例如，乙二醇和丙二醇可以至少5g/l的量使用，并且优选地以范围为40g/l至小于50g/l的量使用。通常，二醇类可以以足以改善组合物的打开时间，但使得如通过astm d6886测定，所述组合物的挥发性有机化合物(voc)含量小于50g/l的量使用。astm测试被认为在约
±
6g/l的误差范围内操作；实际上，在这种测试下产生小于约56g/l的结果的组合物将被视为voc含量小于50g/l的组合物。在一些实施方式中，所述涂料组合物基本上不含除了乙二醇或丙二醇或其他打开时间延长剂之外的voc。
59.如果需要的话，则涂料组合物可以包含一种或多种填料或增量剂。示例性的填料包括例如硅酸铝钠钾，例如4和10(由unimin corporation,new canaan,ct出售)。当被使用时，此类填料可以任何所需量使用。
60.有用的抗微生物添加剂包括磷酸盐、沸石、羟磷灰石、有机酸、酚类、醇类、季铵化合物、含有金属离子例如银离子、锌离子和铜离子的添加剂等。示例性的抗微生物添加剂是锌omadine
tm zoe
tm
分散体(由lonza group ag出售)。
61.一种或多种类型的颜料可以通过任何合适的技术被包含在涂料组合物中，例如通过在所述组合物的制造期间添加原料颜料或颜料媒介物或通过在销售点滴注颜料。示例性颜料包括偶氮颜料、anazurite、硅酸铝、硅酸铝钾、铝浆、蒽醌颜料、氧化锑、偏硼酸钡、硫酸钡、硫化镉、硒化镉、碳酸钙、偏硼酸钙、偏硅酸钙、炭黑、氧化铬、粘土、氧化铜、氯氧化铜、二噁嗪颜料、长石、汉萨黄偶氮颜料(其中一些在上面列出)、苯并咪唑酮、氧化铁例如黄和红氧化铁、异吲哚啉酮颜料、高岭石、立德粉、硅酸镁、金属片状物、云母、萘酚类颜料例如萘酚红、亚硝基颜料、霞石正长岩、紫环酮(perinone)颜料、苝颜料、多环类颜料、吡咯并吡咯(pyrropyrrol)颜料、酞菁类例如铜酞菁蓝和铜酞菁绿、喹吖啶酮类例如喹吖啶酮紫、喹酞酮类颜料、硅酸盐类、硫化物、滑石、二氧化钛、青、铬酸锌、氧化锌和磷酸锌。此外，珠光剂、荧光增白剂、紫外线稳定剂等可添加到涂料组合物中。二氧化钛是优选的颜料/增白剂。
62.涂料组合物可含有不同量的具有不同光泽度或光辉值的颜料。在某些实施方式
中，本公开的涂层的pvc值范围为0至90、10至80、10至50、40至90、20至60，和30至80。在某些实施方式中，本公开的涂料组合物可以是深底漆或超深底漆。在某些实施方式中，本公开的涂料组合物可以是用于施加到木材或其他基板的所谓的“透明涂料”组合物，所述组合物不含或含有很少的颜料。
63.在将所述涂料组合物施加至基板后，该组合物将固化以形成固化涂层，所述固化涂层包含涂料组合物的交联产物。所述固化涂层优选在初始固化时段后表现出高抗粘连性和高硬度中的任何一者或多者。示例性初始固化时段跨越从所述涂料组合物的施加时间开始一天(24小时)的时段。与包含制造商推荐量的主干燥剂的常规涂层相比，所述固化涂层优选地表现出高极限硬度和最小的光泽度下降(down-glossing)中的一者或多者。极限硬度通常发生在比初始固化时段更长的固化时段之后。示例性的较长的固化时段范围从六天至四周、六天至三周、七天至两周、和七天至两周。7天的时段是示例性的较长固化时间。
64.在一些实施方式中，本发明涵盖一种用于制备涂料组合物的方法。通常，制备涂料组合物的方法可包括将水性醇酸树脂与任选的、附加的合适树脂组合和共混以形成粘合剂，通过进一步添加液体和任何其他稀释剂来稀释所述粘合剂，引入催干剂，以及引入任何合适的添加剂。传统的制造方法往往涉及四个或更多个阶段，包括预稀释阶段、研磨阶段、洗涤阶段和稀释阶段。在预稀释阶段，可将一种或粘合剂树脂在稀释罐内与液体混合。可以在稀释罐中施加低剪切混合以形成预稀释混合物。在研磨阶段，在低剪切混合下不会均化的颜料和其他添加剂可以在高剪切条件下分散到载液中。研磨阶段可以在高剪切混合装置如碾磨机中进行。在研磨阶段中施加的高剪切力打碎粒子和具有液体的湿粒子的附聚物。稀释研磨物时添加的液体的组成可以与制备研磨物时使用的载液的组成相同或不同。接着，在洗涤阶段中，可将与载液组成相同或不同的洗涤液泵入高剪切混合装置中，以将研磨糊状物移入稀释罐中。最后，在稀释阶段中，可以将研磨糊状物、载液、洗涤液和预稀释混合物在稀释罐中在低剪切条件下共混在一起。在这个阶段中，涂料组合物浓缩物可通过进一步添加液体而进一步稀释，所述液体可具有与载液相同或不同的组成。所述方法可以采用这些常规步骤，或者可以通过其他合适的方法制备涂料组合物。例如，所述方法可以采用使用组分浆料的连续制造。
65.催干剂和一种或多种添加剂可以在制造过程期间的任何合适的点加入，例如在预稀释阶段、研磨阶段、洗涤阶段和稀释阶段期间。催干剂和个别添加剂可以在过程中的相同或不同时间或点添加。催干剂的个别组分(主干燥剂、穿透干燥剂等)可以在过程中的相同或不同时间或点添加。
66.一旦制备好，就可以将涂料组合物分配到储存容器，例如漆罐中。然后可以运输和储存所述涂料组合物，例如在仓库或货架上。
67.施加涂料组合物的方法可包括将涂料组合物施加到基板上，并使所述涂料组合物固化。一旦施加到基板上，涂料组合物就将随着所述组合物的交联而固化。所述固化过程不需要附加的设备(例如，uv源)，而是认为当涂料组合物暴露于环境空气中的氧气时发生固化，所述氧气与醇酸树脂反应以引起氧化交联。
68.所述涂料组合物可用于任何合适的目的。在一些实施方式中，可将涂料组合物施加至内部或外部建筑表面，例如木材、石膏板、水泥、金属和灰泥，或底漆涂层上方。在某些实施方式中，涂料组合物可以作为保护涂层施加到金属、复合物和其他材料上。在其他实施
方式中，可将涂料组合物施加到表面以赋予干擦特性。例如，所述表面可以是墙壁，所述墙壁可以具有已经施加到墙壁表面的漆或底漆，可以在所述漆或底漆上施加涂层以形成干擦表面。所述涂料组合物可以用刷子、滚筒、海绵或喷或其他常规涂漆工具施加。所述固化涂层可具有任何合适的厚度，诸如范围为0.05-2mm的厚度，优选的厚度为约0.1mm。
69.测试方法
70.涂层的抗粘连性可以通过任何合适的方法测量。astm d4946“建筑漆抗粘连性的标准测试方法(standard test method for blocking resistance of architectural paints)”中描述了示例性的抗粘连性测量方法。在本公开中，抗粘连性测量是根据astm d4946以略有变化的方法进行的。使用bird film applicator在密封的白leneta片上针对每种样品组成和固化时间一式三份制作三密耳膜，并在25℃和50％相对湿度下干燥不同时长的固化时间：1天和7天。根据如下所示的修改后的量表对膜进行评级：
71.表1：
[0072][0073][0074]
所报告的抗粘连性评级是一式三份样品组的每个评级的总和(最大评级为15)。
[0075]
涂层的硬度可以通过任何合适的方法测量。示例性的硬度测量方法是摆撞硬度。在本公开中，摆撞硬度是根据astm d-4366“通过摆锤阻尼测试获得有机涂层的硬度的标准测试方法(standard test methods for hardness of organic coatings by pendulum damping tests)”来测量的，不同之处在于硬度等级被报告为摆锤摆动的次数而不是时间。摆撞硬度通过接触施加到镀铬铝q板(由q-lab corp.,westlake,oh出售)的涂层的摆锤的摆动次数来评估。针对每种样品组成和固化时间(固化时间为1天和7天)，一式三份制备5密耳湿膜厚度的样品。摆撞硬度在本文中最终被报告为一式三份样品测量值中每一者的平均值。摆动次数越多，则指示硬度越高。
[0076]
涂层的20
°
光泽度、60
°
光泽度和85
°
镜面光泽度可以通过任何合适的方法测量。示例性的测量方法是通过astm d523“镜面光泽度的标准测试方法(standard test method for specular gloss)”进行的。本公开的测量是根据astm d-523对通过4mil bird film applicator施加到密封的白leneta片上并在环境实验室条件下风干24小时的涂层进行的。
[0077]
以下实施例用于说明本发明，但不应解释为限制本发明的范围。
[0078]
实施例
[0079]
示例性漆
[0080]
对于以下实施例，涂料组合物是用以下成分制备的，所述成分的量是以磅为单位列出的。
[0081]
表2-漆组合物1：
[0082][0083]
表3-漆组合物2：
[0084]
[0085][0086]
表4-漆组合物3：
[0087][0088][0089]
此外，向所有制剂中添加colorcast ecotoner blue zero voc(color corporation of america,rockford,il)。将着剂以基于12液量盎司/加仑(包含所添加的着剂)计添加到漆1和漆2中。将着剂以基于4液量盎司/加仑(包含所添加的着剂)计添加到漆3和漆4中。将上述成分(包括着剂)共混以形成对照漆1至3，所述对照漆的组成分别列于表1至表3中的每一者中。将基于铁的催化剂borchi oxy-coat 1101和含钴催化剂5％钴ii添加到相应的对照漆组合物中，以产生具有如以下在表5至表7中所述的基于铁或基于钴的催化剂的附加实验示例性漆。基于铁的催化剂的量被表示为基于铁的催化剂的重量占树脂固体的百分比。基于钴的催化剂的量被表示为钴金属重量占树脂固体的百分比。5％钴ii催化剂是5重量％的钴金属。对照漆1组合物中存在
的duroct db 314催化剂是15重量％的钴金属。如本文所用的树脂固体是指涂料制剂中的所有粘合剂树脂的固体含量。
[0090]
表5—抗粘连性
[0091][0092][0093]
表6
–
摆撞硬度
[0094][0095]
表7
–
光泽度
[0096][0097][0098]
因此可以看出，所述涂料组合物可以在初始固化时段后具有令人惊讶的硬度和抗粘连性中的至少一者，和令人惊讶的极限硬度，以及令人惊讶的光泽度特性。
[0099]
除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。本文所提供的任何示例或描述示例的语言(例如，“例如”)的使用旨在阐
明本发明而不是对本发明的范围构成限制。本文关于本发明或优选实施方式的性质或益处的任何陈述不旨在为限制性的。本发明包括如可适用的法律所允许的对本文所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾，否则本发明涵盖上述要素的所有可能变型的任何组合。本文对任何参考文献或专利的描述，即使被标识为“现有技术”，也不旨在构成对此类参考文献或专利可作为针对本发明的现有技术的让步。不应将未要求保护的语言视为限制本发明的范围。除非反映在所附权利要求书中，否则本文中关于某些特征构成所要求保护的发明的组成部分的任何陈述或建议不旨在为限制性的。任何产品上的专利号标记或与任何服务相关的专利号标识均不应被视为表示本文所述的所有实施方式都被包含在该产品或服务中。

技术特征：

1.一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：水性醇酸树脂；和催干剂，所述催干剂包括主干燥剂和任选的穿透干燥剂或其他干燥剂；其中所述主干燥剂以大于制造商推荐量的量存在于所述涂料组合物中；在将所得涂层固化一天的时段时，所得涂层的硬度高于用制造商推荐水平的主干燥剂制备的其他方面相同的组合物的硬度。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，所述主干燥剂选自由以下组成的组：基于铁的干燥剂、基于钴的干燥剂、基于锰的干燥剂、基于钒的干燥剂，以及它们的混合物。3.根据权利要求1-2中任一项所述的涂料组合物，所述主干燥剂以所述制造商推荐量的1.2倍至10倍存在于所述涂料组合物中。4.根据权利要求1-3中任一项所述的涂料组合物，所述主干燥剂包含基于铁的干燥剂，所述基于铁的干燥剂存在于所述涂料组合物中，使得所述涂层包含来自铁络合物干燥剂的0.216％至1.800％的铁金属作为所述涂料树脂固体的百分比。5.根据权利要求1-3中任一项所述的涂料组合物，所述主干燥剂包含基于钴的干燥剂，所述基于钴的干燥剂存在于所述涂料组合物中，使得所述涂层包含来自钴络合物干燥剂的0.066％至0.80％的钴金属作为所述涂料树脂固体的百分比。6.根据权利要求1-5中任一项所述的涂料组合物，所述醇酸树脂包含氨基甲酸酯基团、和邻苯二甲酸酐单体的残基。7.根据权利要求6所述的涂料组合物，所述氨基甲酸酯基团包含异佛尔酮二异氰酸酯残基。8.根据权利要求1-7中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物进一步包含一种或多种附加树脂，其中所述一种或多种附加树脂包含丙烯酸、乙烯基丙烯酸、苯乙烯丙烯酸和聚氨酯残基，以及它们的混合物。9.根据权利要求1-8中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物进一步包含聚氨酯流变改性剂。10.根据权利要求1-9中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物进一步包含二氧化钛。11.根据权利要求1-10中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物包含一种或多种量为至少5g/l的二醇，所述涂料组合物的voc含量小于50g/l。12.根据权利要求1-11中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料进一步包含颜料，使得所述涂料组合物为深底漆或超深底漆。13.根据权利要求1所述的涂料组合物，所述涂料组合物包含一种或多种二醇并且voc含量小于50g/l，所述涂料组合物基本上不含除所述一种或多种二醇之外的voc。14.一种用于制备涂料组合物的方法，所述方法包括：将以大于制造商推荐量的量存在的水性醇酸树脂和主干燥剂共混，使得在将所得涂层固化范围为24小时至7天的时段时，其中所述所得涂层具有比使用制造商推荐量的所述主干燥剂制备的在其他方面相同的组合物更高的摆撞硬度和更高的抗粘连性。15.根据权利要求14所述的方法，所述主干燥剂包括基于铁的干燥剂、基于钴的干燥剂、基于锰的干燥剂、基于钒的干燥剂，或它们的混合物。
16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，所述方法进一步包括将一种或多种附加树脂与所述水性醇酸树脂和主干燥剂共混，其中所述一种或多种附加树脂包括丙烯酸、乙烯基丙烯酸、苯乙烯丙烯酸和聚氨酯残基，以及它们的混合物。17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，所述方法进一步包括添加聚氨酯流变改性剂。18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，所述方法进一步包括添加二氧化钛。19.根据权利要求14-18中任一项所述的方法，所述方法包括在所述涂料组合物中以至少5g/l的量提供一种或多种二醇，所述涂料组合物的voc含量小于50g/l。20.一种施加涂料组合物的方法，所述方法包括将涂料组合物施加到基板上，以及使所述涂料组合物固化，所述涂料组合物包含：水性醇酸树脂；和催干剂，所述催干剂包括主干燥剂和任选的穿透干燥剂或其他干燥剂；其中所述主干燥剂以大于制造商推荐量的量存在于所述涂料组合物中；所述主干燥剂以大于制造商推荐量的量存在，使得在将所得涂层固化范围为24小时至7天的时段时，所得涂层具有比使用制造商推荐量的所述主干燥剂制备的在其他方面相同的组合物更高的摆撞硬度和更高的抗粘连性。21.根据权利要求20所述的方法，所述主干燥剂选自由以下组成的组：基于铁的干燥剂、基于钴的干燥剂、基于锰的干燥剂、基于钒的干燥剂，以及它们的混合物，并且所述主干燥剂以所述制造商推荐量的1.2倍至10倍存在于所述涂料组合物中。

技术总结

公开了一种涂料组合物，所述涂料组合物通常包含水性醇酸树脂和催干剂，所述催干剂含有大于制造商推荐量的量的主干燥剂，并且公开了施加和制备这种涂料组合物的方法。可以将附加的树脂和其他常规涂料添加剂配制到此类涂料中。此类涂料可以产生与由包含制造商推荐水平的主干燥剂的其他方面相同的组合物形成的具有可比光泽特性的涂层相比，具有更高摆撞硬度和抗粘连性的固化涂层。和抗粘连性的固化涂层。