具有改善耐濕性和耐熱性的水基涂料體系制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種水基涂料體系，其可用于在多種多樣的基材上形成耐久的、耐磨的、耐腐蝕的保護性阻隔。所述涂料體系對于保護含金屬基材諸如聯(lián)運貨物集裝箱免受腐蝕特別有效?？偟膩碚f，本發(fā)明專利技術(shù)提供了適于在基材上形成底漆涂層和頂涂層的水基底漆組合物。有利地，底漆包含一種或多種氯化樹脂，用于優(yōu)異的腐蝕保護。這些聚合物不僅提供優(yōu)異的腐蝕保護，還顯示對各種基材材料的優(yōu)異粘附性。該體系還包含頂涂層組合物，以改善對底漆的相容性和粘附性并且提供增強的涂覆性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2010年10月20日遞交的美國臨時申請序列號61/394,972和于2011年3月8日遞交的美國臨時申請序列號61/450,471的優(yōu)先權(quán)。
本專利技術(shù)涉及用于在基材上、特別是在含金屬的基材上形成保護涂層的水基涂料體系。更具體地，本專利技術(shù)涉及涂料組合物、方法和涂料體系，所述涂料體系包含含有至少一種氯化樹脂的水性底漆組合物(也被稱為底涂層)以及包含可選的水性頂涂層組合物，其中所述頂涂層組合物優(yōu)選具有足夠高的顏料負載以促進所得涂層的增強性能，包括例如增強的耐久性、熱保護性和使用壽命。
技術(shù)介紹
聯(lián)運貨物集裝箱(也被稱為貨運或航運集裝箱)是用于在兩個區(qū)域(包括兩個國家)之間搬運產(chǎn)品和原料的可重復使用的運輸和貯存單元。聯(lián)運貨物集裝箱被標準化以便聯(lián)合運輸，諸如海上運輸、貨運火車運輸和貨運卡車運輸之間的聯(lián)合運輸。貨物集裝箱的標準化也被稱為集裝箱化。集裝箱化為全球商業(yè)提供了許多益處。裝運貨物(shipped?goods)搬運會更容易、更廉價。制造商知曉在一個地點裝載的貨物可以在目的地被容易地卸載。因為集裝箱通常被密封并且可以上鎖以防止篡改和盜竊，所以已經(jīng)改善了貨物的安全性。集裝箱還具有更長的使用壽命，并且已用集裝箱具有更大的市場。此外，制造商由于知道世界各地都有潛在客戶而可以更大量地制造貨物集裝箱，所以其本身的成本降低了。業(yè)已創(chuàng)立了若干國際標準以促進國際集裝箱化。例如，國際標準化組織(ISO)已經(jīng)頒布了可適用的標準，包括定義術(shù)語、尺寸和等級的R-668；定義標識記號的R-790；推薦柜角配件的R-1161；設(shè)定通用集裝箱的尺寸的R-1897。其他標準包括ASTM?D5728-00；ISO?9879(1997)；ISO?14829(2002)；ISO?17363(2007)；ISO/PAS?17712(2006)；ISO?18185(2007)；和ISO/TS?10891(2009)。IICL(Institute?of?International?Container?Lessors(國際集裝箱出租商協(xié)會))規(guī)定了對于涂料/漆料性能的國際規(guī)范。還請參見國際標準化組織(ISO)，F(xiàn)reight?Container(貨運集裝箱)，ISO?Standards?Handbook，第4版，2006，ISBN?92-67-10426-8的第34卷；以及Levinson，Marc，The?Box：How?the?Shipping?Container?Made?the?World?Smaller?and?the?World?Economy?Bigger，Princeton，NJ，Princeton?University?Press，2006，ISBN?0691123241。這些標準和出版物以及其中引用的所有其他出版物都被全文加入本文中，用于各種目的。貨物集裝箱在它們的使用壽命期間經(jīng)歷嚴苛的腐蝕性環(huán)境。當在海上運輸時，集裝箱暴露于鹽水的腐蝕作用。當暴露于自然環(huán)境時，集裝箱必須經(jīng)受風、日光、冰雹、雨水、沙塵、熱量等。暴露于日光的集裝箱可能被烘烤至82℃(180℉)或甚至更高的溫度，其中深色集裝箱易于過熱。因此，貨物集裝箱必須被制造成允許該集裝箱在合理的使用壽命時長內(nèi)經(jīng)受得住這樣的暴露。作為一種策略，集裝箱可由耐腐蝕材料諸如不銹鋼、耐候鋼(COR-TEN牌鋼或CORTEN牌鋼)制成。即使由這樣的耐腐蝕材料制成，通常仍希望在集裝箱上進一步涂覆耐久的、耐磨的、耐腐蝕性涂層作為對抗劣化的進一步保護。也可以出于裝飾、信息或品牌標識原因來使用涂層。貨物集裝箱的內(nèi)部也必須滿足嚴苛的行業(yè)標準。例如，食品級集裝箱在第一次打開貨門時不能出現(xiàn)任何持續(xù)氣味，包括由釋放溶劑氣體產(chǎn)生的氣味。因此，希望在貨物集裝箱的外部和內(nèi)部涂覆耐久的、耐磨的、耐腐蝕性的低氣味涂層。典型的涂布策略包括在底漆涂層上涂覆頂涂層。歷史上，主要是溶劑基涂料體系被用于保護貨物集裝箱，因為許多被提出的水基體系不能滿足適用的性能要求和/或標準。因此，只有溶劑基涂料體系已經(jīng)在行業(yè)上得到了廣泛的商業(yè)接受度。集裝箱行業(yè)對使用先前提出的水基涂料體系存在很強的偏見。隨著環(huán)境意識的增加，非常希望開發(fā)改進的技術(shù)，從而允許使用水基涂料體系來保護貨物集裝箱或其他基材(例如車輛，諸如有軌車、卡車以及諸如此類)。仍存在顯著的挑戰(zhàn)。一個重大挑戰(zhàn)是，配制對下面的集裝箱表面顯示可接受粘附性的水基涂料體系非常困難。許多傳統(tǒng)的水基體系不能通過適用的鹽霧測試過程(salt?spray?testing?procedures)。涂層起泡、剝離、裂紋或其他方式顯示不良的耐久性。一些水基涂層對腐蝕性的保護太弱。因此，非常需要改善這些涂層的耐濕性。本行業(yè)非常需要能夠滿足聯(lián)運貨物集裝箱行業(yè)的嚴苛要求的可商業(yè)化水基涂料體系。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種水基涂料體系，其可用于在多種多樣的基材上形成耐久的、耐磨的、耐熱的、耐腐蝕的、保護性阻隔。這種涂料體系對于保護含金屬的基材，諸如聯(lián)運貨物集裝箱、車輛(例如有軌車、卡車等)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件(橋梁、水塔、支架等)等等，免受腐蝕特別有效。此外，因為該涂料體系是水基的，所以它減少或避免了在制造和使用期間的排放物和工廠污染。本文所述的水基涂層可用于為食品級的容器的內(nèi)部上漆，而無需擔心對于溶劑基涂料體系來說常見的持續(xù)有味或持久的溶劑釋放這樣的問題?？偟膩碚f，本專利技術(shù)提供了一種水基底漆組合物，其適于在基材上形成耐腐蝕涂層、在基材上作為底漆涂層、并且作為適于直接或間接地在底漆涂層上形成可選頂涂層的頂涂層組合物。如期望地，涂料尤其是底漆涂層中摻入了一種或多種氯化樹脂，獲得優(yōu)異的腐蝕保護。這些氯化樹脂不僅提供優(yōu)異的腐蝕保護，而且對多種多樣的基材材料顯示優(yōu)異的粘附性。不幸的是，氯化聚合物諸如聚偏氯乙烯在強酸性水性環(huán)境中以及在暴露于較高溫度諸如高于150℉(65.5℃)或甚至高于180℉(82.2℃)的溫度時易于降解。這種降解可能導致大量涂層問題，包括下降的腐蝕保護、剝離、起泡、開裂等。希望能夠改善氯化樹脂的耐熱性和耐腐蝕性以便增加它們的可用工作范圍。值得注意地，本專利技術(shù)提供了若干可以單獨使用或組合使用的、可以改善氯化樹脂的耐熱性和耐腐蝕性的方法。本專利技術(shù)還提供了水基組合物，其可用于在下面的底漆涂層上形成具有優(yōu)異粘附性、耐久性和耐濕性的頂涂層。優(yōu)選的頂涂層具有高顏料填充量，從而幫助制備更耐起泡、剝離、開裂等本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.10.20 US 61/394,972;2011.03.08 US 61/450,4711.一種涂料體系，其包含：
第一水性涂料組合物，所述第一水性涂料組合物包含：
水性載劑；和
與所述水性載劑混合并且包含至少一種氯化樹脂的第一樹脂組
分；以及
第二水性涂料組合物，所述第二水性涂料組合物包含：
水性載劑；
與所述水性載劑混合并且包含至少一種與所述第一樹脂組分相容
的第二樹脂組分；和
足夠量的一種或多種顏料，使得由所述第二水性涂料組合物制成
的干燥涂層包含，基于所述干燥涂層中的涂料固體的總體積，至少約15
體積％的顏料。
2.一種涂料體系，其包含：
第一水性組合物，所述組合物包含與水性載劑混合并且包含至少一種
氯化樹脂的第一樹脂組分；
其中，所述水性涂料組合物直接地或間接地在基材表面的至少一部分
上形成耐熱涂層。
3.一種涂料體系，其包含：
第一水性涂料組合物，所述第一水性涂料組合物包含
水性載劑；
與所述水性載劑混合并且包含至少一種氯化樹脂的第一樹脂組
分；和
至少一種環(huán)氧官能成分；以及
可選的第二涂料組合物，所述第二涂料組合物包含
載劑；
與所述載劑混合的第二樹脂組分；和
一種或多種顏料，
其中，與所述第二樹脂組分混合的所述載劑可以是水性溶劑或非水性
溶劑。
4.一種涂料體系，其包含：
第一水性涂料組合物，所述第一水性涂料組合物包含
水性載劑；
與所述水性載劑混合并且包含至少一種氯化樹脂的第一樹脂組
分；和
一種或多種填料；以及
可選的第二涂料組合物，所述第二涂料組合物包含
載劑；
與所述載劑混合的第二樹脂組分；和
一種或多種顏料，
其中，與所述第二樹脂組分混合的所述載劑可以是水性溶劑或非水性
溶劑。
5.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物包
含約20至80重量％的所述第一樹脂組分。
6.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一樹脂組分包含，基
于所述第一樹脂組分的總重量，約50至100重量％的氯化樹脂。
7.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述氯化樹脂是聚偏氯乙
烯。
8.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物包
含一種或多種填料。
9.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物還
包含防腐蝕劑。
10.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述氯化樹脂是熱塑性
的。
11.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述氯化樹脂是熱固性
的。
12.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性組合物可選

\t包含一種或多種熱穩(wěn)定添加劑。
13.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述一種或多種熱穩(wěn)定添
加劑選自由環(huán)氧官能樹脂、抗氧化劑、閃銹抑制劑、有機硫化合物、二烯
親和物及其混合物組成的組。
14.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述熱穩(wěn)定添加劑還包
含，基于所述第一水性涂料組合物中的樹脂的總重量，至多約50重量％的
環(huán)氧官能樹脂。
15.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物
基本上不含能夠催化所述氯化樹脂的降解的金屬或含金屬物種。
16.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物
還包含基本上不含能夠催化所述氯化樹脂的降解的金屬或含金屬物種的防
腐蝕劑。
17.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物
包含不超過約5重量％的催化金屬或含金屬物種。
18.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第一水性涂料組合物
基本上不含催化金屬或金屬氧化物。
19.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，包含在所述第一水性涂料
組合物中的所述一種或多種填料選自由BaSO4、CaCO3、白云石、鈣硅
石、硅石、綠泥石、滑石、瓷土、云母、玻璃珠及其混合物組成的組。
20.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，包含在所述第一水性涂料
組合物中的所述一種或多種填料具有每100g總重量的所述填料約10至40
g的總吸油量。
21.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，包含在所述第一水性涂料
組合物中的所述一種或多種填料選自由BaSO4、CaCO3、白云石、鈣硅
石、硅石及其混合物組成的組。
22.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中，所述第二水性涂料組合物
包含能夠成膜的可自由基聚合反應物。
23.任意前述權(quán)利要求的涂料體系，其中所述第二水性涂料組合物包
含(a)至少一種具有懸掛的可自由基聚合官能度的非芳族反應物；可選

\t的(b)至少一種具有懸掛的可自由基聚合官能度的芳族反應物；以及可
選的(c)至少一種具有可自由基聚合官能度的其他可共聚反應物。
24.任意前述權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常寧·比奧德瑞，張峰，大衛(wèi)·弗科特，詹姆斯·普里沃斯特，唐納德·波斯普弗拉格，威利·維澤爾，沃爾特·布拉特爾，T·霍華德·基利萊，
申請(專利權(quán))人：威士伯采購公司，
類型：
國別省市：