用于低温固化涂料组合物和由此形成的经涂覆的基材的高转移效率施涂方法与流程

本公开涉及用于向基材高转移效率施涂涂料组合物的方法。更具体地，其涉及高转移效率涂覆方法，所述方法包含通过在一个或多个组成部分中向基材施涂水性涂料组合物来形成涂层。

背景技术：

1、涂料组合物可以使用高转移效率施涂器装置在有很少过度喷涂或没有过度喷涂的情况下施涂于各种基材，由此消除对掩蔽材料和多种涂料施涂的需求。液滴的喷墨打印和射流的阀喷射是高转移效率涂覆工艺的实例。然而，在使用高转移效率装置施涂涂料组合物时形成的液滴和射流具有比雾化涂料组合物的表面积更小的表面积，并且不允许载体或溶剂像如旋转钟施涂或空气辅助喷涂等常规涂覆方法那样容易地从涂料材料中蒸发。举例来说，在液滴的情况下，大小大约相同，但目标距离为1/10，因此从施涂器到基材的飞行时间短得多。因此，相同的涂料组合物在使用高转移效率施涂器施涂后保留了比通过常规涂覆方法施涂后的粘性更低的粘性。在涂覆具有竖直表面，如飞机机身，的大型物体或重质量部件时，这个问题被复杂化，在竖直表面的情况下在施涂后，涂料往往会流挂。然而，涂覆这样的大型物体和重质量部件正是这种情况，在这种情况下使用掩蔽或过度喷涂遏制方法是不可行的，并且高转移效率施涂器是最需要的。

技术实现思路

1、本文提供了用于在基材上形成涂层的方法和组合物，所述方法包含a)使用排出水性涂料组合物的高转移效率施涂器将所述涂料组合物施涂于所述基材的至少一部分；以及b)使所述涂料组合物固化以形成固化的涂层。所述水性涂料组合物包含水性载体、具有至少一个交联官能团的成膜树脂以及共反应材料，所述共反应材料具有与所述交联官能团具有反应性的至少一个官能团。所述水性涂料组合物的所述固化的涂层在35μm的涂层厚度下在80℃下烘烤30分钟后达到100mek双搓，如根据astm d5402-19(2019)测量的。

技术特征：

1.一种在基材上形成涂层的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中相比于施涂前所述水性涂料组合物的挥发物含量，在以35μm的涂层厚度施涂于金属箔时在23℃和101.3kpa(1atm)的条件下脱水10分钟时间段以及然后在65℃下烘烤2分钟后，未固化的涂层达到至少60wt.％、或至少70wt.％、或至少80wt.％或至少90wt.％的挥发物损失。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括单组分组合物。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括多组分组合物，其中第一组分包括所述成膜树脂，并且第二组分包括所述共反应材料。

5.根据权利要求1、2或4中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括双组分组合物，其中所述第一组分的粘度与所述第二组分的粘度的比率在2:1至1:2或1.5:1至1:1.5的范围内，如通过具有主轴#4的byk cap 2000+粘度计在1000s-1的剪切速率下在25℃下测量的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物在25℃和101.3kpa(1atm)的压力下具有流变谱，所述流变谱被定义为在0.1s-1的剪切速率下的粘度与在1000s-1的剪切速率下的粘度的比率，如使用具有主轴#4的byk cap 2000+粘度计测量的，所述比率为25:1至350:1。

7.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括双组分组合物，其中一种组分包括作为所述成膜树脂的羟基官能材料的水性分散体，并且另一种组分包括作为所述共反应材料的异氰酸酯官能材料的水性分散体。

8.根据权利要求1、2和4至6中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括双组分组合物，其中一种组分包括作为所述成膜树脂的羧基官能材料，并且另一种组分包括作为所述共反应材料的碳二亚胺官能材料。

9.根据权利要求1、2、3和6中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括单组分组合物，所述单组分组合物包括作为所述成膜树脂的羧基官能材料和作为所述共反应材料的碳二亚胺官能材料。

10.根据权利要求1、2、3和6中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括单组分组合物，所述单组分组合物包括作为所述成膜树脂的从大于20wt.％的聚四氢呋喃和大于5wt.％的羧酸或酸酐中获得的聚合物和作为所述共反应材料的蜜胺树脂，基于用于形成所述聚合物的反应物的重量，所述聚合物的酸值为至少15，所述蜜胺树脂包括亚氨基官能团和羟甲基官能团，所述亚氨基官能团和所述羟甲基官能团一起占所述蜜胺树脂的总官能度的30摩尔％或更大。

11.根据权利要求1、2、3和6中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括单组分组合物，所述单组分组合物包括作为所述成膜树脂的酮官能聚合物和作为所述共反应材料的聚酰肼或酰肼官能聚合物。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括根据权利要求7至11的所述水性涂料组合物中的一种或多种水性涂料组合物的组合。

13.根据权利要求1、2和4至6所述的方法，其中所述水性涂料组合物为双组分水性涂料组合物，并且一种组分包括作为成膜组分树脂的羟基官能材料，并且另一种组分包括作为所述共反应材料的异氰酸酯官能材料，所述异氰酸酯官能材料具有小于600g/mol的重均分子量并且含有大于5wt.％的游离聚异氰酸酯。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中除了具有至少一个交联官能团的所述成膜树脂外，所述水性涂料组合物包括聚酯成膜树脂。

15.根据权利要求14所述的方法，其中基于总涂料组合物固体，所述聚酯成膜树脂的量在1wt.％至30wt.％的范围内。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括流变改性剂。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物包括使所述成膜树脂的至少一部分在固化前溶胀并膨胀的溶胀溶剂。

18.根据权利要求17所述的方法，其中基于所述涂料组合物中的成膜树脂固体的重量，所述水性涂料组合物包括量为至多200wt.％、或0.5wt.％或更多、或2wt.％或更多、或5wt.％或更多、或10wt.％或更多、或120wt.％或更少、或30wt.％或更少或20wt.％或更少，如0.05wt.％至200wt.％、或0.2wt.％至8wt.％、或1wt.％至120wt.％、或5wt.％至60wt.％或10wt.％至30wt.％的溶胀溶剂。

19.根据权利要求17或18中任一项所述的方法，其中所述溶胀溶剂包括烷基醚、乙二醇醚、含疏水基团的醇、含疏水基团的酮、烷基酯、磷酸烷基酯和其混合物。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述流变改性剂，如果使用的话，包括无机触变剂、丙烯酸碱溶胀性乳剂(ase)、疏水改性的碱溶胀性乳剂(hase)、疏水改性的环氧乙烷尿烷嵌段共聚物(heur)、除heur外的缔结型增稠剂、疏水改性的羟乙基纤维素(hmhec)、除hmhec外的纤维素增稠剂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯甲基醚、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺、乙烯乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚丙烯酸、其混合物或其组合。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中基于所述涂料组合物的成膜树脂固体的总重量，流变改性剂，如果使用的话，的量占涂料组合物的总固体的至多20wt.％、或在0.01wt.％至10wt.％、或0.05wt.％至5wt.％或0.05wt.％至0.1wt.％，如0.05wt.％至20wt.％的范围内。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述水性涂料组合物的固体含量在10wt.％至80wt.％、或20wt.％至80wt.％或10wt.％至30wt.％的范围内。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述高转移效率施涂器具有一个或多个喷嘴或阀，所述一个或多个喷嘴或阀具有以液滴或射流的形式排出所述水性涂料组合物的孔口和直径在20微米至400微米的范围内的开口，并且进一步地其中排出的液滴或射流各自具有20微米至400微米的直径。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述高转移效率施涂器具有带有至少一个孔口的喷嘴，并且每个孔口排放所述涂料组合物以形成具有基本上二维线段、基本上平面薄层、中空圆柱形射流的形式的射流，或其中所述施涂器具有多于一个喷嘴，并且所述喷嘴协作地排放所述涂料组合物以形成液体层。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中所述高转移效率施涂器具有带有孔口的一个或多个喷嘴，并且在涂层形成期间从每个孔口中排出的所述液滴或所述射流具有均匀的液滴或射流分布。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中所述基材具有竖直部分，并且所述涂层形成于所述基材的所述竖直部分上。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述高转移效率施涂器包括具有一个或多个喷嘴开口的阀射流施涂器，所述一个或多个喷嘴开口中的每个喷嘴开口以连贯涂料组合物射流的形式或以液滴的形式排放所述水性涂料组合物。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中所述水性涂料组合物进一步包括颜料并且为着色的底涂层涂料组合物。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述方法进一步包括使用高转移效率施涂器在所述基材上施涂底漆层或着色的底涂层，之后将所述着色的底涂层涂料组合物施涂到所述基材的至少一部分。

30.根据权利要求28至29中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过将透明涂层涂料组合物施涂于使用高转移效率施涂器施涂的所述着色的底涂层的至少一部分之上来形成透明涂层。

31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法，其中所述基材在施涂所述水性涂料组合物之前不被可移除材料掩蔽。

32.根据权利要求1至31中任一项所述的方法，其包括在步骤b)之前或之后在步骤a)中沉积的层的至少一部分之上形成第二涂层，其中所述第二层是通过使用排出所述涂料组合物的高转移效率施涂器向第一层的至少一部分施涂第二水性涂料组合物形成的，所述第二水性涂料组合物包括水性载体、具有至少一个交联官能团的成膜树脂以及共反应材料，所述共反应材料具有与所述交联官能团具有反应性的至少一个官能团，其中所述第二涂料组合物与在步骤a)中沉积的所述涂料组合物是相同的或不同的。

33.一种基材，其是通过根据权利要求1至32中任一项所述的方法涂覆的。

34.根据权利要求33所述的基材，其中所述基材为车辆、包装基材或其一部分。

35.根据权利要求33至34中任一项所述的基材，其中所述涂层形成于所述基材的限定目标区域的部分上，所述目标区域具有离散边界，在所述离散边界之外，所述基材不具有所述涂层。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的基材，其中所述基材具有竖直部分，并且所述涂层形成于所述基材的所述竖直部分上。

37.一种水性涂料组合物，其包括双组分组合物，其中一种组分包括羟基官能材料的水性分散体，并且另一种组分包括异氰酸酯官能材料的水性分散体。

38.一种水性涂料组合物，其包括双组分组合物，其中一种组分包括羧基官能材料，并且另一种组分包括碳二亚胺官能材料。

39.一种水性涂料组合物，其包括双组分组合物，其中一种组分包括羟基官能材料，并且另一种组分包括异氰酸酯官能材料，所述异氰酸酯官能材料具有小于600g/mol的重均分子量并且含有大于5wt.％的游离聚异氰酸酯。

40.一种水性涂料组合物，其包括单组分组合物，所述单组分组合物包括羧基官能材料和碳二亚胺官能材料。

41.一种水性涂料组合物，其包括单组分组合物，所述单组分组合物包括从大于20wt.％的聚四氢呋喃和大于5wt.％的羧酸或酸酐中获得的聚合物和蜜胺树脂，基于用于形成所述聚合物的反应物的重量，所述聚合物的酸值为至少15，所述蜜胺树脂包括亚氨基官能团和羟甲基官能团，所述亚氨基官能团和所述羟甲基官能团一起占所述蜜胺树脂的总官能度的30摩尔％或更大。

42.一种水性涂料组合物，其包括单组分组合物，所述单组分组合物包括酮官能聚合物和聚酰肼或酰肼官能聚合物。

43.根据权利要求37至42中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述水性涂料组合物包括聚酯成膜树脂。

44.根据权利要求43所述的水性涂料组合物，其中基于总涂料组合物固体，所述聚酯成膜树脂的量在1wt.％至30wt.％的范围内。

45.根据权利要求37至44中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述水性涂料组合物包括流变改性剂。

46.根据权利要求45所述的水性涂料组合物，其中所述流变改性剂包括无机触变剂、丙烯酸碱溶胀性乳剂(ase)、疏水改性的碱溶胀性乳剂(hase)、疏水改性的环氧乙烷尿烷嵌段共聚物(heur)、除heur外的缔结型增稠剂、疏水改性的羟乙基纤维素(hmhec)、除hmhec外的纤维素增稠剂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯甲基醚、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚丙烯酸、其混合物或其组合。

47.根据权利要求45或46中任一项所述的水性涂料组合物，其中基于所述涂料组合物的成膜树脂固体的总重量，流变改性剂的量占涂料组合物的总固体的至多20wt.％、或在0.01wt.％至10wt.％、或0.05wt.％至5wt.％或0.05wt.％至0.1wt.％，如0.05wt.％至20wt.％的范围内。

48.根据权利要求37至47中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述水性涂料组合物包括使所述成膜树脂的至少一部分在固化前溶胀并膨胀的溶胀溶剂。

49.根据权利要求37至48中任一项所述的水性涂料组合物，其中基于所述涂料组合物中的成膜树脂固体的重量，所述水性涂料组合物包括量为至多200wt.％、或0.5wt.％或更多、或2wt.％或更多、或5wt.％或更多、或10wt.％或更多、或120wt.％或更少、或30wt.％或更少或20wt.％或更少，如0.05wt.％至200wt.％、或0.2wt.％至8wt.％、或1wt.％至120wt.％、或5wt.％至60wt.％或10wt.％至30wt.％的溶胀溶剂。

50.根据权利要求48或49中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述溶胀溶剂包括烷基醚、乙二醇醚、含疏水基团的醇、含疏水基团的酮、烷基酯、磷酸烷基酯和其混合物。

51.根据权利要求37至50中任一项所述的水性涂料组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述水性涂料组合物的固体含量在10wt.％至80wt.％、或20wt.％至80wt.％或10wt.％至30wt.％的范围内。

52.根据权利要求37至51中任一项所述的水性涂料组合物，其中所述水性涂料组合物包括根据权利要求37至51中任一项所述的水性涂料组合物的任何组合。

技术总结
用于在基材上形成涂层的方法和组合物，所述方法包含：a)使用排出水性涂料组合物的高转移效率施涂器将所述涂料组合物施涂于所述基材的至少一部分；以及b)使所述涂料组合物固化以形成固化的涂层。所述水性涂料组合物包含水性载体、具有至少一个交联官能团的成膜树脂以及共反应材料，所述共反应材料具有与所述交联官能团具有反应性的至少一个官能团。所述水性涂料组合物的所述固化的涂层在35μm的涂层厚度下在80℃下烘烤30分钟后达到100MEK双搓，如根据ASTM D5402‑19(2019)测量的。

技术研发人员：D·R·芬恩
受保护的技术使用者：PPG工业俄亥俄公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13