CN102807780B - 涂料组合物以及由其得到的涂层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂料组合物以及由其得到的涂层，所述涂料组合物包含：成膜树脂；溶剂；纹理形成剂；和可选的附加添加剂，其中，所述纹理形成剂是可溶于所述溶剂的结晶化合物；还涉及由上述涂料组合物得到的具有肉眼可见纹理结构的涂层。

Description

涂料组合物以及由其得到的涂层

本发明涉及一种涂料组合物。更具体地，本发明涉及一种可用于形成具有肉眼可见纹理结构的涂层的涂料组合物。

背景技术

在涂料工业中，由涂料组合物形成的涂层对被涂装的基材——金属、木材、建材、塑料、皮革、纸张、玻璃等——具有保护作用。在许多情况下，例如当用于涂布家具、建筑材料、皮革制品、玻璃器具等等时，还希望涂层能够具有装饰作用。在这种情况下，期望涂料组合物在基材上形成的涂层可以具有肉眼可见的纹理结构。实践中，为了获得具有肉眼可见纹理结构的涂层，通常可以对成型的涂层进行机械模压加工处理，即压纹加工，从而在涂层上形成所期望的纹理结构。但是这种纹理形成方法不仅需要昂贵的机械加工设备，并且需要额外的加工步骤，因而存在耗时、费力等无法克服的缺陷。

为了克服上述缺陷，Richard等人在PCT申请公开号WO 01/53387中提出，可以通过向涂料组合物中添加粒径大于涂层厚度的无机固体颗粒和/或提高涂料组合物的粘度，来形成具有肉眼可见纹理结构的涂层。但是，这种涂料组合物由于含有不溶性的无机固体颗粒或者由于具有高粘度特点，因而需要特殊的设备或技术进行涂装，通常难以通过常规的喷涂技术来实现肉眼可见纹理结构。

因此，仍然需要一种新型的涂料组合物，这种涂料组合物不仅可以形成具有肉眼可见纹理结构的涂层，而且不具有显著改变的粘度，因而可以采用常规喷涂技术进行涂布。

发明内容

为了实现上述目的，本发明人进行了大量实验研究，结果惊讶地发现：向涂料组合物中添加可溶于该涂料组合物的溶剂中的结晶化合物可以在涂料组合物干燥后得到具有肉眼可见纹理结构的涂层，而且这种涂料组合物便于涂布，例如可以采用常规喷涂技术进行涂布。

因而，本发明提供了一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：成膜树脂；溶剂；纹理形成剂；和可选的附加添加剂，其中，所述纹理形成剂是可溶于所述溶剂的结晶化合物。

本发明还提供了一种由上述涂料组合物得到的涂层，所述涂层具有肉眼可见的纹理结构。在优选的实施方式中，所述涂层具有肉眼可见的3D纹理结构。在更优选的实施方式中，所述涂层具有羽毛状或年轮状的3D纹理结构。

本发明还提供了一种制备具有肉眼可见纹理的涂层的方法，所述方法包括如下步骤：

a)提供上述涂料组合物，

b)涂布并干燥所得涂料组合物，从而得到具有肉眼可见纹理结构的涂层。

在本发明中，发明人开创性地将可溶性结晶化合物作为纹理形成剂添加到涂料组合物中，不仅能够获得具有肉眼可见纹理结构的涂层，而且不会不利地影响涂料组合物的粘度、因而不会不利地影响涂布特性。例如，本发明的涂料组合物在标准测试GB/T1723-93中的粘度可被调节到500至2000mPa.s的范围内，使得其粘度与不具备形成肉眼可见纹理结构的性能的常规涂料组合物相比没有显著变化，而且使得本发明的涂料组合物可以通过诸如喷涂、旋涂等常规喷涂工艺进行涂布。

附图说明

图1表示根据本发明的涂料组合物形成的羽毛状纹理结构。

图2表示根据本发明的涂料组合物形成的年轮状纹理结构。

具体实施方式

除非本文另有声明，描述本发明的上下文中使用的术语“一个”或“一种”应当被理解为包括复数。

在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，不排除该组合物包含其它可选组分，并且除非明确地另有指明，预计该组合物也可由所涉及的特定组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，不排除该方法包含其它的可选工艺步骤，并且除非明确地另有指明，预计该方法也可由所涉及的特定工艺步骤构成或组成。

为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。

本发明提供了一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：成膜树脂；溶剂；纹理形成剂；和可选的附加添加剂，其中，所述纹理形成剂是可溶于所述溶剂的结晶化合物。

术语“成膜树脂”在本文中指，能够将涂料组合物中的所有组分结合到一起并且形成膜的树脂。在本发明的实施方式中，成膜树脂可以包括，松香树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚烯烃树脂、硝酸纤维素树脂、有机硅树脂或本领域技术人员已知的常用于涂料组合物的成膜树脂。在本发明的优选实施方式中，成膜树脂包括醇酸树脂、硝酸纤维素树脂或其组合。在本发明的更优选实施方式中，成膜树脂包括短油度醇酸树脂、硝酸纤维素树脂或其组合。

术语“醇酸树脂”在本文中指通过多元醇、多元酸或酸酐及不饱和脂肪酸一起进行缩合聚合而制成的液体醇酸树脂；或者指通过多元醇与脂肪油进行酯交换制成的液体醇酸树脂，这种醇酸树脂也被称为经脂肪酸或脂肪油改性的聚酯。术语“短油度醇酸树脂”指脂肪酸(或脂肪油)的含量相对于醇酸树脂的总量小于40重量％的醇酸树脂。具有代表性的多元醇包括甘油、季戊四醇、山梨醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇以及本领域普通技术人员已知可用于制备醇酸树脂的其它多元醇。具有代表性的多元酸或酸酐包括二元酸或酸酐，诸如邻苯二甲酸及其酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、富马酸、己二酸、癸二酸等等；三元酸，诸如偏苯三酸；以及本领域普通技术人员已知可用于制备醇酸树脂的其它多元酸或酸酐。具有代表性的脂肪酸包括脱水蓖麻脂肪酸、亚麻脂肪酸、蓖麻脂肪酸、大豆脂肪酸等等及其组合。具有代表性的脂肪油包括植物油，诸如卡罗那油、蓖麻油、脱水蓖麻油、椰油、玉米油、棉花籽油、落花生油、亚麻油、花生油、红花油、大豆油、向日葵油、妥尔油、桐油、核桃油、木油等等；动物脂肪，诸如鱼油、猪油、鸡油、牛油等等；及其组合。

如上所述，醇酸树脂可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的制备方法制备，或者可以得自任意适当的可商购产品。作为醇酸树脂的商品实例，可以使用诸如购自荷兰DSM公司的牌号Novalkyd 2510X80C、2530X80C、252X75、3737X70C、3800X60C、3811AB80、3815X70C、3910X60、3911X70的醇酸树脂。

术语“硝酸纤维素”是纤维素与硝酸和硫酸的混合酸进行酯化反应得到的产物。纤维素是由多个葡萄糖单元构成的多糖，其中的羟基可以与硝酸发生酯化反应，从而形成具有商业用途的硝酸纤维素。具有代表性的纤维素通常来自棉花、木材、麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等廉价的可再生原料。

如上所述，硝酸纤维素可以采用本领域普通技术人员所熟知的间歇式生产工艺或连续式生产工艺生产，或者可以得自任意适当的可商购产品。作为硝酸纤维素的商品实例，可以使用诸如购自泸州化工厂的1/2s等硝酸纤维素，其中该产品规格中的1/2s是为定义产品粘度的落球时间；或者可以使用购自ICI Nobel的硝基纤维素R3510。

由于醇酸树脂中的主要组分(即脂肪酸和脂肪油)以及硝基纤维素中的主要组分(即纤维素)均来自廉价的可再生原料，因而这些成膜树脂在成本效益上优于其它源自石油原料的成膜树脂，诸如烯烃基树脂、丙烯酸类树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂。

因此，在本发明的实施方式中，优选使用醇酸树脂、硝酸纤维素或其组合作为成膜树脂。在本发明的更优选实施方式中，涂料组合物采用组合的短油度醇酸树脂和硝酸纤维素作为成膜树脂。这样得到的涂料组合物具有快干、价格低廉、施工方便、性能优良等诸多优点。

在本发明的优选实施方式中，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为5至50重量％的成膜树脂。优选地，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为10至40重量％的成膜树脂，更优选15至35重量％的成膜树脂，还要更优选20至30重量％的成膜树脂，甚至更优选25至28重量％的成膜树脂。

在本文中，术语“溶剂”是指在涂料组合物中主要起到稀释作用的液体介质。在本发明的实施方式中，溶剂包括本领域普通技术人员所熟知的可用于涂料领域中的常用成膜树脂的溶剂，其包括酯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、烃类溶剂或其任意组合物。代表性的实例可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、***、丁醚、甲基乙基醚、丙酮、丁酮、环己酮、己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、氯苯或其任意组合。

在本发明的优选实施方式中，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为30至70重量％的溶剂。优选地，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为30至65重量％的溶剂，更优选35至55重量％的溶剂，还要更优选40至50重量％的溶剂，还要更优选45至50重量％的溶剂。然而，涂料组合物中，溶剂的用量并不局限于此，可以根据所期望的涂料组合物的粘度由本领域技术人员通过常规实验技术确定。

在本文中，术语“纹理形成剂”是指能够赋予由涂料组合物形成的涂层肉眼可见纹理结构的添加剂。在本发明中，纹理形成剂是可溶于所述溶剂的结晶化合物。

术语“肉眼可见”在本文中是指，在涂层表面上产生的任何规则的或不规则的纹理结构都可通过肉眼观测到，而不需要显微镜等工具的辅助。在本文中，“可溶于所述溶剂的结晶化合物”可以溶解在本发明所述涂料组合物的溶剂中，并且在涂装后能够从溶液状态例如通过溶剂挥发、温度调节等操作步骤而结晶成具有一定宏观形态的固体，从而赋予所形成的涂层肉眼可见的纹理结构。

在本发明的优选实施方式中，作为纹理形成剂使用的可溶于所述溶剂的结晶化合物包括稠环芳烃，即，由两个或两个以上的苯环以共用两个相邻碳原子的方式形成的化合物，其实例包括萘、蒽、菲、并四苯、并五苯、红荧烯或其任意组合。

并非意在受缚于任何理论，根据本发明，其中含有可溶性结晶化合物的涂料组合物在涂覆到基材上之后，该结晶化合物随着溶剂的蒸发而发生结晶并且形成肉眼可见的纹理结构，优选形成肉眼可见的3D纹理结构，更优选形成羽毛状或年轮状的3D纹理结构。因此，根据本发明，肉眼可见的纹理结构的形成不依赖于提高涂料组合物的粘度或添加粒径大于涂层厚度的无机固体颗粒。而且，结晶化合物可溶解在溶剂中，所以结晶化合物的存在也不会给涂料组合物的粘度带来显著影响，并且可以方便地通过调节溶剂的用量来调节涂料组合物的粘度。根据本发明的优选实施方式，根据标准测试GB/T1723-93方法测定的本发明涂料组合物的粘度在500至2000mPas的范围内，因而这种低粘度的涂料组合物可以通过常规喷涂技术诸如喷涂、旋涂、辊涂、浸涂等涂覆到基材上。本发明的这种涂料组合物不仅可以获得具有肉眼可见纹理结构的涂层，而且克服了现有涂料组合物为获得具有肉眼可见纹理结构的涂层而无法或难以采用常规喷涂技术进行涂覆的缺陷，简化了操作工艺并且提高了生产效率。

在本发明的优选实施方式中，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为5至50重量％的纹理形成剂。优选地，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为10至45重量％的纹理形成剂，更优选15至40重量％的纹理形成剂，还要更优选20至30重量％的纹理形成剂，甚至更优选20至25重量％的纹理形成剂。

可选地，根据本发明的涂料组合物还可以根据需要包含一种或多种常规添加剂。具有代表性的常规添加剂包括流变剂、表面活性剂、消泡剂、润湿剂、光稳定剂、抗氧化剂以及其它任何适用的常规添加剂。这些常规添加剂的用途和用量对本领域普通技术人员来说是已知的。

在本发明的优选实施方式中，涂料组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为0至5重量％的一种或多种常规添加剂。具体地，填充组合物可以包含相对于所述涂料组合物的总重为0.5至4重量％、0.5至3重量％、0.5至2重量％、0.5至1重量％的常规添加剂。

本发明的涂料组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的组合物的制备方法来进行。例如可以采用容器可换式搅拌器、辊式搅拌机以及本领域普通技术人员已知适用于分散组合物的任何其它涂料混合装置将涂料组合物中的各个组分同时进行混合从而形成涂料组合物，或者先将部分成膜树脂与溶剂均匀混合，再添加部分成膜树脂、纹理形成剂、常规添加剂以及附加溶剂从而形成涂料组合物。

在本发明的优选实施方式中，提供了一种涂料组合物，所述涂料组合物相对于所述涂料组合物的总重包含：

5至50重量％的所述成膜树脂；

30至60重量％的所述溶剂；

5至50重量％的所述纹理形成剂；和

0至5重量％的所述附加添加剂。

在本发明的更优选实施方式中，提供了一种涂料组合物，所述涂料组合物相对于所述涂料组合物的总重包含：

20至30重量％的所述成膜树脂；

45至55重量％的所述溶剂；

5至50重量％的所述纹理形成剂；和

0.1至2重量％的所述附加添加剂。

在本发明的实施方式中，涂料组合物在标准测试GB/T1723-93中的粘度在500至2000mPa.s的范围内。

本发明还提供了一种涂层，所述涂层由本发明的涂料组合物制成，并且具有肉眼可见的纹理结构。在优选的实施方式中，所述涂层具有肉眼可见的3D纹理结构。在更优选的实施方式中，所述涂层具有羽毛状或年轮状的3D纹理结构。

本发明还提供了一种制备具有肉眼可见纹理的涂层的方法，所述方法包括如下步骤：

a)提供上述涂料组合物，

b)涂布并干燥所得涂料组合物，从而得到具有肉眼可见纹理结构的涂层。

本发明的涂料组合物可以涂布到常用基材(例如金属、木材、建材、塑料、皮革、纸张、玻璃等)上形成涂层，从而为基材提供保护作用，以及装饰作用。优选地，本发明的涂料组合物可以用于涂布家具、建筑材料、金属制品、塑料制品、皮革制品、纸张、玻璃制品等。

通过以下实施例对本发明进行进一步阐述，但本发明并不局限于此。除非另有声明，所有百分率以重量计。

实施例1

表1

组分	重量百分比％	来源
			醇酸树脂Novalkyd 3911X70	20	荷兰DSM公司
1/2s硝酸纤维素	7.5	泸州化工厂
			乙酸丁酯	17.5	一般工业品
环己酮	25	一般工业品
			乙醇	6.5	一般工业品
萘	23	一般工业品
			消泡剂	0.5	德国BYK公司
总量	100

实施例2

表2

组分	重量百分比％	来源
			醇酸树脂Novalkyd 3911X70	25	荷兰DSM公司
1/2s硝酸纤维素	8	泸州化工厂
			乙酸丁酯	19	一般工业品

环己酮	14.5	一般工业品
			乙醇	5	一般工业品
萘	28	一般工业品
			消泡剂	0.5	德国BYK公司
总量	100

实施例3

表3

组分	重量百分比％	来源
			醇酸树脂Novalkyd 3911X70	15	荷兰DSM公司
1/2s硝酸纤维素	8	泸州化工厂
			乙酸丁酯	35.7	一般工业品
环己酮	20	一般工业品
			乙醇	6	一般工业品
蒽	15	一般工业品
			消泡剂	0.3	德国BYK公司
总量	100

实施例4

表4

组分	重量百分比％	来源
			醇酸树脂Novalkyd 3911X70	20	荷兰DSM公司
1/2s硝酸纤维素	10	泸州化工厂
			乙酸丁酯	20	一般工业品
环己酮	18	一般工业品
			乙醇	7	一般工业品
蒽	25	一般工业品
			消泡剂	0.5	德国BYK公司
总量	100

将表1至表4中的各个组分均匀混合，从而形成涂料组合物。。

将以上实施例1的涂料组合物喷涂在基材上之后，对其进行干燥处理，结果获得具有图1和图2所示的肉眼可见3D纹理结构的涂层。图1表示在涂层较厚条件下形成的羽毛状纹理结构。图2表示在涂层较薄条件下形成的年轮状纹理结构。由此可见，本发明的涂料组合物不仅可以获得肉眼可见的3D纹理结构的涂层，还可以采用常规涂布技术，例如喷涂，进行涂布。

在为脱离本发明的情况下，对本发明进行各种修正和变化对本领域技术人员来说是显然的。因此，应当认识到本发明并不局限于上述说明性实施方式。

Claims (14)

1.一种制备具有肉眼可见纹理结构的涂层的方法，所述方法包括如下步骤：

a)提供涂料组合物，

b)涂布并干燥所得涂料组合物，从而得到具有肉眼可见纹理结构的涂层，

其中，所述涂料组合物包含：

成膜树脂；

溶剂；

纹理形成剂；和

可选的附加添加剂，

其中，可溶于所述溶剂的结晶化合物被用作所述纹理形成剂。

2.如权利要求1的方法，其中，所述纹理形成剂包括稠环芳烃。

3.如权利要求2的方法，其中，所述纹理形成剂包括萘、蒽、菲、并四苯、并五苯、红荧烯或其任意组合。

4.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述涂料组合物包含，相对于所述涂料组合物的总重，

5至50重量％的所述成膜树脂；

30至70重量％的所述溶剂；

5至50重量％的所述纹理形成剂；和

0至5重量％的所述附加添加剂。

5.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述涂料组合物包含，相对于所述涂料组合物的总重，

20至30重量％的所述成膜树脂；

40至65重量％的所述溶剂；

5至50重量％的所述纹理形成剂；和

0.1至2重量％的所述附加添加剂。

6.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述成膜树脂包括， 松香树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚烯烃树脂、硝酸纤维素树脂、有机硅树脂或其任意组合。

7.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述成膜树脂包括醇酸树脂、硝酸纤维素树脂或其组合。

8.如权利要求7的方法，其中，所述醇酸树脂包括短油度醇酸树脂。

9.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述溶剂包括酯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、烃类溶剂或其任意组合。

10.如权利要求9的方法，其中，所述溶剂包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、***、丁醚、甲基乙基醚、丙酮、丁酮、环己酮、己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、氯苯或其任意组合。

11.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述附加添加剂包括流变剂、表面活性剂、消泡剂、润湿剂、光稳定剂、抗氧化剂或其任意组合。

12.如权利要求1至3中任意一项的方法，其中，所述涂料组合物的粘度在500至2000mPa.s的范围内。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述涂层具有肉眼可见的3D纹理结构。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述涂层具有羽毛状或年轮状的3D纹理结构。