CN119173590A - 含锌的耐候粉末涂层底漆组合物 - Google Patents

Abstract

含锌或富锌粉末涂层组合物以及使用所述组合物、制备所述组合物以及将所述组合物施涂于基材的方法。所述涂层组合物还可以包含成膜树脂和交联剂。可以通过使所述基材的至少一部分与所述涂层组合物接触并使所述组合物固化以形成涂层来涂覆基材。所述涂层为所述基材提供耐久耐候层并降低顶涂层分层的可能性。

Description

含锌的耐候粉末涂层底漆组合物

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2022年5月5日提交的美国临时申请第63/364,224号的权益，所述美国临时申请通过引用以其整体并入。

技术领域

本公开涉及用于改善腐蚀敏感基材的耐候性的含锌或富锌粉末涂层底漆组合物以及用于制备和使用所述含锌或富锌粉末涂层底漆组合物的方法。

背景技术

镀锌是一种为包括如护栏、输电塔、电气设备、建筑材料等钢基材的金属基材和数十种其它特定应用提供耐久性和耐候性保护的常规方法，因为其提供了长期保护钢免受氧化和后续腐蚀的方法。125微米的镀锌组合物足以保护暴露的设备至少20年的时间段。这些镀锌组合物可以通过热浸镀和电镀两者来施涂。

类似地，将粉末涂层施涂于如钢基材等金属基材，以提供包括腐蚀保护和/或装饰的许多有益的性质。粉末涂层通常包含挤出的热塑性或热固性聚合物，然后将所述挤出的热塑性或热固性聚合物研磨或碾磨成粉末。然后通常将粉末静电施涂于基材，并且然后用热或UV辐射固化以形成涂层。含锌或富锌粉末涂层通常包括无机粘合剂，所述无机粘合剂促进在给定基材的表面上的均匀涂层或粉末涂层。所得涂层形成结合基质，所述结合基质允许铁基材与富锌涂层之间的受控电原电流流动。

发明内容

本公开提供了含锌或富锌粉末涂层组合物以及使用所述组合物、制备所述组合物和/或将所述组合物施涂于基材的方法。所述涂层组合物还可以包含成膜树脂和交联剂。可以通过使所述基材的至少一部分与所述涂层组合物接触并使所述组合物固化以形成涂层来涂覆基材。所述涂层为所述基材提供耐久耐候层并降低顶涂层分层的可能性。

在其一种形式中，本公开提供了一种粉末涂层组合物，所述粉末涂层组合物包括：锌金属，基于所述涂层组合物的总重量，所述锌金属的量为20wt.％至50wt.％；以及成膜树脂，基于所述涂层组合物的总重量，所述成膜树脂的量为35wt.％至80wt.％，其中所述锌金属以至少两种物理形式存在。

在其第二形式中，本公开提供了一种基材，所述基材涂覆有如本文所描述的粉末涂层组合物。所述基材的涂层具有100至10,000,000欧姆/平方的表面电阻率和/或根据ASTM D 1654-08，在3000小时的盐雾之后小于3mm的划痕蠕变。

附图说明

图1展示了如本公开中所描述的粉末涂层叠层的示意性横截面视图。

具体实施方式

目前，富锌环氧粉末涂层底漆用于具有各种外部耐久粉末涂层顶涂层的钢基材上的腐蚀性环境。如果顶涂层对紫外线透明，这些富锌环氧底漆可能会降解，导致外部耐久粉末涂层顶涂层分层。理想地，底漆是外部耐久的，这将消除顶涂层分层的可能性。解决这一问题可以消除或极大地最小化暴露于天气的外部基材上的顶涂层分层的风险。本公开解决了这一问题和其它需要。

如图1所示，示出了在基材106顶部的粉末涂层的叠层101。在将顶涂层102施涂于底漆层顶部之前，可以通过任何合适的方法将底漆104施涂于基材106。底漆层104的外部耐久性增强了底漆层104与顶涂层102之间的结合，大大降低了顶涂层分层的风险。

I.定义：

出于以下详细描述的目的，应当理解，本公开可以采取各种替代变化和步骤顺序，除非明确指出相反的情况。此外，除了在任何操作实例中或在另外指示的地方以外，所有表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的数字在所有情况下均应被理解为由术语“约”修饰。因此，除非相反地指示，否则在以下说明书和所附权利要求中所阐述的数值参数是可以根据将通过本公开获得的期望性质而改变的近似值。至少，并且不是试图将等效原则的应用限于权利要求的范围，每个数值参数至少应该根据所报告的有效数字的数量并通过应用通常的舍入技术来解释。

尽管阐述本公开的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地含有由其相应测试测量结果中发现的标准差必然造成的某些误差。

而且，应当理解，本文所描述的任何数值范围旨在包含纳入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括介于(和比率)所叙述的最小值1与所叙述的最大值10之间的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。

在本申请中，除非另外具体说明，否则单数的使用包括复数，并且复数涵盖单数。另外，在本申请中，除非另外具体说明，否则“或”的使用意指“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。进一步地，在本申请中，除非另外具体说明，否则“一个(a)”或“一种(an)”的使用意指“至少一个/种”。例如，“一种”聚合物、“一种”颜料等是指这些项目中的任何项目的一个或多个项目。

“聚合物”是指低聚物、均聚物(例如由单一单体种类制备)、共聚物(例如由至少两种单体种类制备)、三元共聚物(例如由至少三种单体种类制备)和接枝聚合物。

“成膜树脂”是指在去除或任何稀释剂或载体时可以在基材的至少水平表面上形成自支撑连续膜的树脂。

“交联剂”是指包含两个或更多个与其它官能团具有反应性的官能团并且能够通过化学键连接两个或更多个单体或聚合物的分子。

II.粉末涂层组合物

如本文所描述的粉末涂层组合物通常包含成膜树脂、交联剂和锌金属。粉末涂层组合物还可以包含如流动剂、着色剂、稳定剂、脱气剂、抗氧化剂、硬化剂、蜡等其它添加剂。涂层组合物可以施涂并固化以在各种金属和非金属基材上形成涂层，以改善其耐候性。

涂层组合物可以在粉末外涂层之下分层，如本文所使用的，所述粉末外涂层是指以固体微粒形式体现的外涂层。涂层组合物也可以在粉末底涂层的顶部之上分层，如本文所使用的，所述粉末底涂层是指以固体微粒形式体现的底涂层。涂层组合物也可以在液体外涂层之下或之上分层，所述液体外涂层可以通过熔融或以其它方式液化粉末外涂层来形成。涂层组合物的多个层可以用于形成多层涂层。涂层组合物可以在顶涂层或一系列顶涂层之下或底涂层或一系列底涂层之上分层以形成叠层。

III.树脂

本文的涂层组合物可以包含一种或多种组分中的粘合剂或成膜树脂。进一步地，“粘合剂”是指在固化时将所有涂层组合物组分保持在一起的组成材料。粘合剂可以包含可以用于形成涂层的一种或多种成膜树脂。如本文所使用的，“成膜树脂”是指在去除或组合物中存在的任何稀释剂或载体时和/或在固化时可以在基材的至少水平表面上形成自支撑连续膜的树脂。术语“树脂”与“聚合物”在此处可互换使用。成膜树脂可以作为液体或作为固体掺入到粉末涂层组合物的组分中。

用于本公开的涂层组合物可以包括本领域已知的任何种类的热固性粉末组合物。如本文所使用的，术语“热固性”是指在固化或交联时不可逆地“固化”的组合物，其中聚合物组分的聚合物链通过共价键连接在一起。该性质通常与例如由热或辐射引起的组合物成分的交联反应相关联。一旦固化，热固性树脂在加热时将不会熔融并且不溶于溶剂。用于本公开的涂层组合物还可以包括热塑性粉末组合物。如本文所使用的，术语“热塑性”是指包括未通过共价键连接的聚合物组分并且由此可以在加热时进行液体流动的组合物。

合适的成膜树脂包括(甲基)丙烯酸酯树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚硅氧烷、环氧树脂、乙烯基树脂、其共聚物和其组合。如本文所使用的，“(甲基)丙烯酸酯”和类似术语是指丙烯酸酯和对应的甲基丙烯酸酯两者。进一步地，成膜树脂可以具有各种官能团中的任何一种，包括但不限于羧酸基团、胺基团、环氧基团、羟基基团、硫醇基基团、氨基甲酸酯基团、酰胺基团、脲基、异氰酸酯基团(包括封闭异氰酸酯基团)和其组合。

涂层组合物可以包含任何数量的成膜树脂，如一种成膜树脂或两种或更多种成膜树脂。基于涂层组合物的总重量，任何特定成膜树脂或成膜树脂的任何组合可以以低至20wt.％、25wt.％、30wt.％、35wt.％、40wt.％、45wt.％、50wt.％、55wt.％的量或高至95wt.％90wt.％、85wt.％、80wt.％、75wt.％、70wt.％、65wt.％、60wt.％的量或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围存在于涂层组合物中。基于涂层组合物的总重量或基于涂层组合物的一种组分的重量，任何特定成膜树脂或成膜树脂的组合可以40wt.％至90wt.％、40wt.％至85wt.％、45wt.％至80wt.％、50wt.％至80wt.％、55wt.％至80wt.％、55wt.％至75wt.％或60wt.％至70wt.％存在于涂层组合物中。

IV.交联剂

本公开的涂层组合物可以包含一种或多种组分中的交联剂，所述交联剂可以选自本领域已知的交联剂中的任何交联剂，以与涂层组合物中使用的一种或多种成膜树脂的官能团反应。如本文所使用的，术语“交联剂”是指包括两个或更多个与其它官能团具有反应性的官能团并且能够通过化学键连接两个或更多个单体或聚合物的分子。可替代地，形成涂层组合物的粘合剂的成膜树脂可以具有自身反应性官能团；以此方式，此类树脂是自交联的。

合适的交联剂包括酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、异氰脲酸三缩水甘油酯、β-羟基(烷基)酰胺、烷基化氨基甲酸酯、(甲基)丙烯酸酯、异氰酸酯、封端的异氰酸酯、多元酸、酸酐、有机金属酸-功能材料、多胺、聚酰胺、氨基塑料、碳二亚胺、噁唑啉、四(甲氧基甲基)甘脲和其组合。

基于涂层组合物的总重量，任何特定交联剂或交联剂的任何组合可以以低至0.1wt.％、0.5wt.％、1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％、25wt.％的量或高至50wt.％、45wt.％、40wt.％、35wt.％、30wt.％的量或包括这些值中的两个作为端点的任何范围存在于涂层组合物中。基于涂层组合物的总重量或基于涂层组合物的一种组分的重量，任何特定交联剂或交联剂的组合可以以0.5wt.％至10wt.％、0.5wt.％至8wt.％、0.5wt.％至6wt.％、0.5wt.％至5wt.％、1wt.％至5wt.％、1wt.％至4wt.％或1wt.％至2wt.％的量存在。

V.锌

本公开的涂层组合物可以包括锌金属以改善其抗腐蚀和耐候性性质。锌金属可以呈几种形式，如粉尘、粉末、颗粒、薄片或其组合。在本公开中，术语“形式”涉及以不同形态存在的锌金属，包括但不限于微粒或基本上圆柱形、薄片或薄片样、基本上平面和其它不同形状。

如本文所使用的术语“锌粉末”与术语“锌粉尘”可互换使用并且是指呈粒状或基本球形形式的粉状金属锌。锌粉是有效且低成本的镀锌金属替代品。其相对较大颗粒尺寸允许优异的顶涂层粘附性，而镀锌通常需要如酸蚀或清洗底漆等预处理，以提供足够的粘附性。锌粉末的平均粒径可以小至0微米、1微米、2微米、3微米、4微米、4.5微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、15微米、20微米或大至50微米、45微米、40微米、35微米、30微米、25微米或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。锌粉末的平均粒径可以为4.5至8微米。合适的锌粉末可从纯锌公司(Purity Zinc Co.)、美国锌公司(ZincCorporation of America，ZCA)或美国锌公司(U.S.Zinc)获得。

如本文所使用的术语“锌薄片”涉及形状为基本上平面或纤维状的锌微粒，其宽度与厚度的纵横比小至1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、15:1或大至20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。在涂层膜中使用锌薄片与锌粉尘的组合在单个锌薄片与锌粉尘颗粒之间提供更多的接触点。这种增加的接触促进锌颗粒的牺牲腐蚀，这可以减缓下层基材的腐蚀。太阳化学集团(SunChemical Group)的Benda-Lutz出售平均粒径为约0.9微米宽和10微米长的锌薄片。

涂层组合物可以包含如锌粉尘和锌薄片等几种形式的锌金属。基于涂层组合物的总重量，锌粉尘可以以低至1wt.％、5wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％或高至50wt.％、45wt.％、40wt.％、30wt.％的量或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围存在于涂层组合物中。基于涂层组合物的总重量，锌薄片可以以低至1wt.％、5wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％或高至50wt.％、45wt.％、40wt.％、30wt.％的量或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围存在于涂层组合物中。基于涂层组合物的总重量，可以包括几种形式的锌的组合的涂层组合物的总锌含量可以低至20wt.％、25wt.％、30wt.％或高至50wt.％、45wt.％、40wt.％或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。

VI.添加剂

涂层粉末组合物可以进一步任选地包含一种或多种本领域已知的添加剂。此类添加剂可以包括流动控制剂、流动限制剂、干燥流动剂、抗氧化剂、颜料、着色剂、荧光增白剂、增量剂、表面控制剂、蜡、催化剂、反应抑制剂、腐蚀抑制剂、导电性增强剂以及包含前述添加剂中的至少一种的组合等。

外涂层还可以包含着色剂。如本文所使用的，“着色剂”是指向组合物赋予颜色和/或其它不透明性和/或其它视觉效果的任何物质。着色剂可以以如离散颗粒、分散体、溶液和/或薄片等任何合适的形式添加到涂层中。单一着色剂或两种或更多种着色剂的混合物可以用于本公开的涂层中。

着色剂包括颜料(有机或无机)、染料和色料，如在油漆工业中使用的和/或在干粉颜料制造商协会(Dry Color Manufacturers Association，DCMA)中列出的颜料、染料和色料，以及特殊效果组合物。着色剂可以包括在使用条件下不溶但可润湿的细分固体粉末。着色剂可以是有机的或无机的，并且可以是附聚的或非附聚的。着色剂可以通过使用如丙烯酸研磨媒剂等研磨媒剂而掺入到涂层中，所述研磨媒剂的使用对于本领域技术人员而言是熟悉的。

颜料和/或颜料组合物可以包括但不限于咔唑二噁嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、重氮、萘酚AS、苯并咪唑酮、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹吖啶酮、苝(perylene)、紫环酮(perinone)、二酮吡咯并吡咯、硫靛、蒽醌、靛蒽醌、蒽素嘧啶、黄蒽酮、皮蒽酮、蒽嵌蒽醌、二噁嗪、三芳基碳鎓、喹酞酮颜料、二酮吡咯并吡咯红(“DPPBO红”)、二氧化钛、炭黑和其混合物。

颜料包括但不限于基于溶剂的颜料和/或基于水的颜料，如酞菁绿或酞菁蓝、氧化铁、钒酸铋、蒽醌和苝以及喹吖啶酮。

粉末涂层组合物可以进一步任选地包含流动控制剂，有时被称为流平剂，其用于促进连续且均匀涂层的形成。合适的流动控制剂包括聚丙烯酸酯、非离子氟化烷基酯表面活性剂、非离子烷基芳基聚醚醇、硅酮等，以及包含前述流动控制剂中的至少一种的组合。流动控制剂通常是通过吸附在二氧化硅类材料上而转化为粉末形式的液体。优选的流动控制剂是2-丙烯酸乙酯聚合物丙烯酸树脂，由Estron化学公司(Estron Chemical,Inc.)以商品名P-67获得；2-羟基-1,2-二苯基乙酮结晶固体，其被认为保持熔融涂层开放合适的时间，以允许在形成硬固化膜之前发生脱气，由DSM公司(DSM,Inc.)以商品名Benzoin出售。粉末涂层组合物还可以包括干燥流动剂，如气相二氧化硅，如由赢创公司(Evonik Corporation)以商品名出售气相二氧化硅。

基于涂层组合物的总重量，任何特定添加剂或添加剂的任何组合可以以低至0.1wt.％、0.5wt.％、1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％、10wt.％或高至20wt.％.、19wt.％、18wt.％、17wt.％、16wt.％、15wt.％、14wt.％、13wt.％、12wt.％的量或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围存在于涂层组合物中。基于涂层组合物的总重量或基于涂层组合物的一种组分的重量，任何添加剂或添加剂的组合可以以0.5wt.％至10wt.％、0.5wt.％至8wt.％、0.5wt.％至6wt.％、0.5wt.％至5wt.％、1wt.％至5wt.％、1wt.％至4wt.％或1wt.％至2wt.％的量存在。

VII.碳纳米管

如本文所描述的涂层组合物还可以包含单壁碳纳米管，用于改善涂层的导电性和边缘腐蚀性能。单壁碳纳米管是高度柔性的，并且自然聚集形成细长管的绳。涂层中这些绳的形成允许高导电性，同时保持低的碳纳米管负载。优选的碳纳米管添加剂可从Tuball^TM以商标名MATRIX 809β获得。

碳纳米管的外径可以小于5nm、小于4nm、小于3nm、小于2nm或小于1nm并且长度可以为1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米或20微米。碳纳米管的长径比可以为100:1-10,000:1。

基于涂层组合物的总重量或基于涂层组合物的一种组分的重量，任何特定碳纳米管添加剂或碳纳米管添加剂的任何组合可以以低至0.001wt.％、0.01wt.％、0.1wt.％、0.5wt.％、1wt.％、2wt.％、wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％或高至8wt.％、9wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％、25wt.％的量或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围存在于涂层组合物中。基于涂层组合物的总重量或基于涂层组合物的一种组分的重量，任何碳纳米管添加剂或碳纳米管添加剂的组合可以以0.5wt.％至10wt.％、0.5wt.％至8wt.％、0.5wt.％至6wt.％、0.5wt.％至5wt.％、1wt.％至5wt.％、1wt.％至4wt.％或1wt.％至2wt.％的量存在。

VIII.基材

本公开涉及使基材的至少一部分与多组分粉末涂层组合物接触并使组合物固化以形成涂层。

根据本公开的基材可以选自各种基材和其组合。基材可以包括运载工具和汽车基材、工业基材、如轮船、船只以及岸上和近海设施等船舶基材和组件、储罐、包装基材、航空航天组件、木地板和家具、紧固件、盘绕的金属、热交换器、通风口、挤出件、屋顶、车轮、炉栅、皮带、输送机、谷物或种子筒仓、金属丝网、螺栓或螺母、筛网或栅格、HVAC设备、框架、罐、绳索、电线、服装、包括外壳和电路板的电子组件、玻璃、包括高尔夫球的运动设备、体育馆、建筑物、桥梁、如食物和饮料容器等容器等。如本文所使用的，“运载工具”或其变型包括但不限于民用、商用和军用飞行器和/或如飞机、直升机、汽车、摩托车和/或卡车等陆地运载工具。基材的形状可以呈片材、板、条、杆的形式或任何期望的形状。

包括先前所描述的基材中的任何基材的基材可以是金属的或非金属的。金属基材包括但不限于锡、钢、冷轧钢、热轧钢、涂覆有锌金属的钢、锌化合物、锌合金、电镀锌钢、热浸镀锌钢、镀锌退火钢、铝锌合金镀层(galvalume)、镀锌合金的钢、不锈钢、锌铝镁合金涂覆的钢、锌铝合金、铝、铝合金、镀铝钢、镀铝合金钢、涂覆有锌-铝合金的钢、镁、镁合金、镍、镀镍、青铜、马口铁、覆层(clad)、钛、黄铜、铜、银、金、3-D打印金属、铸造或锻造金属和合金或其组合。

非金属基材包括聚合物、塑料、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、纤维素、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、EVOH、聚乳酸、其它“绿色”聚合物基材、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚碳酸酯、如聚(醚醚酮)(PEEK)等工程化聚合物、聚碳酸酯丙烯丁二烯苯乙烯(PC/ABS)、聚酰胺、木材、薄板、木材复合材料、刨花板、中密度纤维板、水泥、石材、玻璃、纸、硬纸板、纺织品、合成和天然皮革、如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料等复合材料基材、3-D打印聚合物和复合材料等。

IX.涂覆方法

粉末涂层组合物的组分可以通过混合、研磨或任何合适的接触方法接触。组分可以是固体，并且更具体地可以是具有平均粒径的粉末。单个组分可以以任何合适的比率接触以形成涂层组合物。

图1展示了涂覆有本申请的组合物的基材的横截面视图。最初，将涂层组合物施涂于基材以形成固化层。

在施涂涂层组合物之前，可以将基材预加热到表面温度或整体温度。可以将基材加热到低至100℉、125℉、150℉、175℉、200℉的表面温度或高至225℉、250℉、275℉、300℉、325℉、350℉、375℉、400℉的表面温度或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。换句话说，可以将基材加热到低至40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃的表面温度或高至120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃的表面温度或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。可以将基材加热到40℃至150℃、50℃至150℃、60℃至150℃、70℃至150℃、80℃至150℃、90℃至150℃、100℃至150℃、110℃至150℃、110℃至140℃或120℃至140℃的表面温度。

一旦涂层组合物已经施涂于基材，就将涂层固化。可固化涂层组合物可以通过加热、升高或降低压力、以化学方法如通过水分或通过其它手段如光化辐射和其组合来固化。固化可以包含利用辐射的初始固化步骤，随后是加热。术语“光化辐射”是指可以引发化学反应的电磁辐射。光化辐射包括但不限于可见光、紫外(UV)线、红外(IR)、X射线和γ辐射。

涂层组合物可以在低温下固化。涂层组合物可以在低于450℉、低于425℉、低于400℉、低于375℉、低于350℉、低于325℉、低于300℉、低于290℉、低于280℉、低于275℉、低于270℉、低于260℉、低于250℉或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围下固化。换句话说，涂层组合物可以在低于240℃、低于230℃、低于220℃、低于210℃、低于200℃、低于190℃、低于180℃、低于170℃、低于160℃、低于150℃、低于140℃、低于130℃、低于120℃或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围下固化。可以将涂层组合物在120℃至200℃、120℃至190℃、120℃至180℃、120℃至170℃、120℃至160℃、120℃至150℃、120℃至140℃或120℃至130℃的温度下固化。

固化步骤可以进行任何合适的时间，以使涂层完全或至少部分固化。固化时间可以根据基材、涂层组合物、涂层厚度、环境条件、固化方法或这些因素的任何组合而变化。固化时间可以短至1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟或长至60分钟、55分钟、50分钟、45分钟、40分钟、35分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟、12分钟或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。固化时间可以是1分钟至30分钟、1分钟至20分钟、1分钟至15分钟、1分钟至10分钟、1分钟至6分钟、5分钟至15分钟、5分钟至10分钟或3分钟至9分钟。

基材上的整个涂层的厚度可以小至0.1密耳、0.2密耳、0.3密耳、0.4密耳、0.5密耳、0.6密耳、0.7密耳、0.8密耳、0.9密耳、1密耳、1.5密耳、2密耳、2.5密耳或大至20密耳、15密耳、14密耳、13密耳、12密耳、11密耳、10密耳、9密耳、8密耳、7密耳、6密耳、5密耳、4密耳、3.9密耳、3.8密耳、3.7密耳、3.6密耳、3.5密耳、3.4密耳、3.3密耳、3.2密耳、3.1密耳、3密耳或包括这些量中的任何两个作为端点的任何范围。整个涂层的厚度可以为1密耳至4密耳、1.5密耳至2.5密耳或2密耳至3密耳。厚度可以根据ASTM D7091-13测试方法使用和Elcometer 415B型双FNF膜测量仪来测量。

可以用于将涂层组合物施涂于基材上的其它应用方法包括：喷涂，如通过将涂层组合物掺入到液体制剂中并使用喷涂设备；擦拭，其中涂层组合物包含在擦拭物上和/或擦拭物中并手动或自动擦拭；介质喷射，其中涂层组合物是固体并被喷射到基材的表面上；作为粉末静电施涂；将涂层组合物刷涂或辊涂在基材之上，如通过将涂层组合物掺入到可刷涂或辊涂的制剂(例如，液体或凝胶)中；气相沉积；电沉积，其中制剂是液体并且是电涂覆的；或者其任何组合。涂层组合物还可以在基材材料的挤出期间、压延期间或其它处理期间在模内施涂。

涂层组合物可以直接施涂于基材，而在涂层组合物与基材之间没有任何中间层。可以在如本文进一步描述的那样清洁和/或处理基材之前或之后，但是在施涂任何涂层之前，将涂层组合物直接施涂于金属基材。涂层组合物还可以在清洁如清洁剂的组分期间施涂。可以将涂层组合物施涂于基材的整个表面、边缘和拐角之上，或者可以将涂层组合物施涂于基材的所选部分之上。

涂层组合物还可以在基材之上形成连续或半连续层，或者可以将涂层组合物施涂于如基材的边缘和拐角等基材的某些点/区域之上。如本文所使用的，被称为“边缘”的区域将基于特定的基材而变化，但是可以包括例如基材的最外侧面。

可以将涂层组合物施涂于基材以形成单涂层。如本文所使用的，“单涂层”是指不含另外的涂层的单个涂层。因此，可以将涂层组合物直接施涂于基材并且固化以形成单个涂层，即单涂层。

本公开的经涂覆的基材可以进一步包含如沉积到第一涂层组合物的至少一部分上的第二外涂层等一个或多个另外的涂层，以形成多层涂层，如通过施涂顶涂层。当形成多层涂层时，可以在施涂另外的外涂层之前使第一涂层组合物固化，或可以同时使另外的外涂层中的一个或多个以及第一涂层组合物固化。应当理解，第二外涂层和另外的外涂层可以呈固体或液体形式。涂层组合物可以在顶涂层或一系列顶涂层之下分层以形成叠层。

X.经涂覆的基材性质

根据本公开涂覆的基材可以具有一种或多种改善的性质并且可以解决涂层工业中已知的一个或多个问题。与其它先前已知的涂层组合物相比，可以观察到改善的特性。

本发明的涂层组合物可以在低于450℉、低于425℉、低于400℉、低于375℉、低于350℉、低于325℉、低于300℉、低于290℉、低于280℉、低于275℉、低于270℉、低于260℉、低于250℉或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围下固化。换句话说，涂层组合物可以在低于240℃、低于230℃、低于220℃、低于210℃、低于200℃、低于190℃、低于180℃、低于170℃、低于160℃、低于150℃、低于140℃、低于130℃、低于120℃或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围下固化。可以将涂层组合物在120℃至200℃、120℃至190℃、120℃至180℃、120℃至170℃、120℃至160℃、120℃至150℃、120℃至140℃或120℃至130℃的温度下固化。

根据ASTM B117-19中所示的方法，如通过盐喷涂测试测得的，本发明的涂层组合物可以耐腐蚀。本发明的涂层组合物在施涂于基材至少100小时、至少200小时、至少300小时、至少400小时、至少500小时、至少600小时、至少700小时、至少800小时、至少1000小时、至少1500小时、至少2000小时、至少2500小时、至少3000小时、至少3500小时、至少4000小时、至少4500小时、至少5000小时之后可以展示出小于5mm的平均划痕蠕变。

本发明的涂层组合物可以具有如通过ANSI/ESD STM 4.1-2017测得的低表面电阻率。本发明的涂层组合物在施涂于基材时可以展示出小至100欧姆/平方、200欧姆/平方、300欧姆/平方、400欧姆/平方、500欧姆/平方、600欧姆/平方、700欧姆/平方、800欧姆/平方、900欧姆/平方、1000欧姆/平方、2000欧姆/平方、3000欧姆/平方、4000欧姆/平方、5000欧姆/平方、6000欧姆/平方、7000欧姆/平方、8000欧姆/平方、9000欧姆/平方、10,000欧姆/平方或大至50,000欧姆/平方、100,000欧姆/平方、500,000欧姆/平方、1,000,000欧姆/平方、10,000,000欧姆/平方的表面电阻率或包括这些值中的任何两个作为端点的任何范围。涂层组合物的表面电阻率可以为100欧姆/平方至1,000,000欧姆/平方、200欧姆/平方至500,000欧姆/平方、300欧姆/平方至100,000欧姆/平方、400欧姆/平方至50,000欧姆/平方或500欧姆/平方至10,000欧姆/平方。

实例

实例1

可固化涂层组合物的制备

由表1中列出的组分制备四种可固化涂层组合物。

表1可固化涂层组合物的质量分解。

将实例1-6的表1中所列的组分中的每种组分在塑料袋中称重，并通过在同一塑料袋中剧烈摇动30秒来混合，以形成干燥的均质混合物。将混合物在Theysohn 30mm双螺杆挤出机中在中等侵略性螺杆配置和500RPM的速度的情况下熔融混合。第一挤出机区域设定在50℃下，并且第二区域设定在100℃下。进料速率使得在设备上观察到30-35％的扭矩。将混合物滴加到一组冷却辊上以使混合物冷却并使混合物再凝固成固体碎片。使用咖啡研磨机研磨碎片，并通过104微米的筛网筛分，以获得35-40微米的中值直径粒径。实例1-6中的每个实例的所得涂层组合物是自由流动的固体微粒粉末涂层组合物。

实例2

可固化涂层组合物的应用和测试

对实例1的涂层组合物进行涂层厚度测试、电阻率测试和耐盐雾性测试。所得性质在下表2中示出。

表2可固化涂层组合物的性能

将来自实例1-6的所有粉末涂层组合物以表1所示的膜厚度施涂于几块经预处理的0.032英寸×3英寸×6英寸冷轧钢板之上，并在350℉下烘烤15分钟。在表1的下部中描述的测试在这些经涂覆的板上进行。在进行盐雾测试之前，将旨在用于盐雾测试的板的顶部涂上2至3密耳的白色聚酯TGIC粉末涂层。

Claims (20)

1.一种粉末涂层组合物，其包含：

锌金属，基于所述涂层组合物的总重量，所述锌金属的量为20wt.％至50wt.％，所述锌金属以至少两种物理形式存在；以及

成膜树脂，基于所述涂层组合物的总重量，所述成膜树脂的量为35wt.％至80wt.％。

2.根据权利要求1所述的粉末涂层组合物，其中所述成膜树脂是饱和羧基化聚酯树脂。

3.根据权利要求1所述的粉末涂层组合物，其中所述成膜树脂是羟基化聚酯树脂。

4.根据权利要求2或3所述的粉末涂层组合物，其中所述组合物进一步包含0.1wt.％至10wt.％的异氰酸酯改性的环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的粉末涂层组合物，其中所述成膜树脂是环氧树脂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的粉末涂层组合物，其中所述组合物进一步包含交联剂。

7.根据权利要求6所述的粉末涂层组合物，其中所述交联剂选自β羟烷基酰胺、异氰脲酸三缩水甘油酯、丙烯酸类、异氰酸酯、四(甲氧基甲基)甘脲、酚醛树脂、双氰胺、羧基化聚酯、环氧树脂和前述的组合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的粉末涂层组合物，其中所述组合物进一步包含碳纳米管，基于所述涂层组合物的总重量，所述碳纳米管的量为0.001wt.％至2wt.％。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的粉末涂层组合物，其中所述组合物进一步包含流动剂、脱气剂和抗结块剂中的至少一种。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的粉末涂层组合物，其中所述锌金属包含锌薄片和锌颗粒。

11.根据权利要求10所述的粉末涂层底漆组合物，其中基于所述涂层组合物的总重量，所述锌薄片的量为1wt.％至50wt.％。

12.一种基材，其涂覆有根据权利要求1至11中任一项所述的组合物。

13.根据权利要求12所述的基材，其中所述涂层组合物具有以下性质中的至少一种：

(i)如根据ANSI/ESD STM4.1-2017测得的100至10,000,000欧姆/平方的表面电阻率；

(ii)根据ASTM B117-19，在3000小时的盐雾之后小于3mm的平均划痕蠕变；以及

(iii)根据ASTM B117-19，在4000小时的盐雾之后小于5mm的平均划痕蠕变。

14.一种基材，其涂覆有粉末涂层组合物，所述粉末涂层组合物包含：

锌金属，基于所述涂层组合物的总重量，所述锌金属的量为20wt.％至50wt.％，所述锌金属以至少两种物理形式存在；以及

成膜树脂，基于所述涂层组合物的总重量，所述成膜树脂的量为35wt.％至80wt.％。

15.根据权利要求13中任一项所述的经涂覆的基材，其中涂层包含成膜树脂，基于所述涂层组合物的总重量，所述成膜树脂的量为35wt.％至80wt.％。

16.根据权利要求13或权利要求14所述的经涂覆的基材，其中所述涂层包含羧基化聚酯树脂，基于所述涂层组合物的总重量，所述羧基化聚酯树脂的量为30wt.％至80wt.％。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的经涂覆的基材，其中所述涂层包含环氧树脂，基于所述涂层组合物的总重量，所述环氧树脂的量为30wt.％至80wt.％。

18.根据权利要求13至16中任一项所述的经涂覆的基材，其中所述涂层包含2层或更多层。

19.根据权利要求13至17中任一项所述的经涂覆的基材，其中所述涂层的厚度为2至20密耳。

20.根据权利要求13至18中任一项所述的经涂覆的基材，其中所述涂层组合物具有以下性质中的至少一种：

(i)如根据ANSI/ESD STM4.1-2017测得的100至10,000,000欧姆/平方的表面电阻率；

(ii)根据ASTM B117-19，在3000小时的盐雾之后小于3mm的平均划痕蠕变；以及

(iii)根据ASTM B117-19，在4000小时的盐雾之后小于5mm的平均划痕蠕变。