[发明专利]来自C12-C23二酯的粉末涂料树脂

说明书

描述了粉末涂料树脂和使用该粉末涂料树脂制备的涂料。该粉末涂料树脂基于C₁₂至C₂₃二酯的使用。使C₁₂至C₂₃二酯与具有醇官能团和胺官能团的反应物反应，以形成中间体多元醇，然后与二酸反应成具有酯官能团和酰胺官能团的羧酸封端的聚合物。

本申请要求2018年1月26日提交，题目为Soybean Based Powder Coating Resinsfrom C16-C23 Diesters的序列号为62/622,180的美国专利申请的权益，通过引用将所述申请以其整体并入本文。

背景

粉末涂料的普及性持续扩大，并且这些涂料正逐渐替代用于器具、汽车零部件和宽范围的消费品的传统的液体油漆和涂料。这是由无溶剂和高转移效率方法的有吸引力的组合所驱动的。虽然绝大多数粉末涂料被施涂到金属部件和组件上，但对于涂覆诸如木材、塑料和复合材料之类的热敏衬底来说，存在着显著的增长机会。粉末涂覆这些材料要求在较低的温度下固化并仍保持稳定的储存和粉末转移特性以及高反应性的配制品。已经引入超低烘烤配制品来应对这种迅速发展的市场。这些体系基于传统的石油基聚酯树脂，该树脂主要负责粉末涂料配制品的物理和化学性质。

聚酯是用于热固性粉末涂料的主力(workhorse)树脂体系，其具有众多组成变化，使得它们具有通用性并在宽范围的应用中使用。通过来自各种各样的脂族和芳族衍生物的醇和羧酸的缩合聚合而构建的聚酯树脂针对其粉末特性和其最终的涂料性能两者进行设计。对于热固化的体系，这意味着树脂必须能够经由配制过程转化成粉末，在运输和储存条件下保持稳定，并且在升高的温度下固化成具有预期性质的最终涂料。在降低固化条件(主要是温度，但也关于时间)时，可能需要调节树脂的热特性，以在熔融树脂并在衬底上激活固化时提供必要的流动、流平和成膜。然而，做出这些改变的能力的程度是有限的，并且经常与粉末稳定性以及涂料性能两者相悖。标准的聚酯结构单元(例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、癸二酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷等)具有在较高温度下在常规粉末涂料中的长的使用历史，但还未以完全解决这种低温固化需求的方式结合。这归因于有限范围的这些结构单元的某些关键物理性质，归因于它们的基于石油的来源。

因此，对改进的粉末涂料、粉末涂料树脂和制备粉末涂料的方法存在着需求。

发明描述

本申请描述了来自脂族C₁₂至C₂₃二酯的聚合物树脂的组成、由该聚合物树脂制备的粉末涂料、以及制备该聚合物树脂的方法。这些树脂含有酰胺官能团(functionality)和酯官能团、以及反应性羧酸末端官能团，其允许树脂用交联剂固化，以形成特别有用于涂料和粉末涂料应用的热固性聚合物。具有合适的物理特性以粉碎成自由流动的粉末，该树脂还展现出相对低的熔点、低熔体粘度、在常用溶剂中的低溶解度、以及与常规固化剂的反应性，这使得它们特别适合于低温固化粉末涂料，且特定用于热敏衬底的涂覆。另外，在一些情况中，用于这些树脂中的合意的C₁₂至C₂₃二酯可源自生物基原料，例如来自大豆的脂肪酸。

生物基聚酯结构单元(例如甘油三酯油和相关的脂肪酸及酯衍生物)由于其物理性质(例如挠性和疏水性)的范围，已经被改造和转化用于在涂料应用中使用。

对用于树脂开发的生物基材料的研究提供了引入具有特性和特征的新的结构单元的途径，可对所述特性和特征施加影响以满足对热敏衬底的要求的变化。另外，来自可再生原料(例如大豆油)的生物基树脂的并入引进了可持续性的方面，其在木材产品(例如硬木产品或中密度纤维板(MDF))的涂覆中具有特别的吸引力。MDF是当前扩展粉末涂料的最大机会之一，因为它用于各种各样的消费品，包括组合式家具、橱柜、工作台面和其它建筑材料、商店展示和购买点(POP)装置，以及用于家庭和办公室的宽范围的其它产品。