Водные дисперсии закапсулированных в полимер частиц, относящиеся к ним композиции для покрытия и покрытые основы

Настоящее изобретение относится к композиции для порошкового покрытия, полученной из водной дисперсии, включающей закапсулированные в полимер частицы, в которой закапсулированные в полимер частицы включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер, который легко измельчается при условиях окружающей среды. Также раскрыты способ получения водной дисперсии частиц, закапсулированных в хрупкий полимер, основа, по меньшей мере, частично покрытая покрытием, нанесенным из вышеуказанной композиции, многослойное сложное покрытие, способ получения композиции для порошкового покрытия, способ получения водной дисперсии закапсулированных в хрупкий полимер частиц и композиция для порошкового покрытия, образованная из водной дисперсии, полученной таким способом, а также отражающая поверхность, по меньшей мере, частично покрытая слоем придающего цвет неукрывающего покрытия, нанесенным из предложенных композиций для порошкового покрытия. Технический результат - получение водной дисперсии закапсулированных в хрупкий полимер частиц, в которой минимизирована повторная агломерация частиц, и которая способствует получению композиции для порошкового покрытия, которая включает множество закапсулированных в полимер частиц, имеющих максимальную мутность 10%, такую чтобы покрытие имело поглощение или отражение в видимом спектре, близкое к соответствующим показателям заданного покрытия. 8 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка является частичным продолжением патентной заявки США 10/876,031, озаглавленной “Aqueous Dispersions of Microparticles Having a Nanoparticulate Phase and Coating Compositions Containing The Same”, которая заявляет преимущество предварительной заявки США 60/482,167, поданной 24 июня 2003 г., которые обе включены в настоящий документ в качестве ссылки. Данная заявка является также частичным продолжением патентной заявки США 10/809,764, которая была подана 25 марта 2004 г. и озаглавлена “Process For Manufacturing Powder Coating Compositions Introducing Hard to Incorporate Additives and/or Providing Dynamic Color Control”; патентной заявки США 10/809,595, которая была подана 25 марта 2004 г. и озаглавлена “Focused Heat Extrusion Process For Manufacturing Powder Coating Compositions”; патентной заявки США 10/809,639, которая была подана 25 марта 2004 г. и озаглавлена “Apparatus For Manufacturing Thermosetting Powder Coating Compositions With Dynamic Control Including Low Pressure Injection Systems”, каждая из которых включена в настоящий документ в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в частности, относится к водным дисперсиям закапсулированных в полимер частиц, таких как наночастицы, способам создания такой водной дисперсии, полимеризующимся полимерам, применимым в таком способе, композициям для порошкового покрытия, образованным из такой водной дисперсии, и основам, по меньшей мере, частично покрытым такой композицией.

Уровень техники

Композиции для покрытия, такие как композиции для порошкового покрытия, часто включают частицы красителя и/или наполнителя для придания цветовых и/или функциональных свойств образующемуся покрытию. Частицы пигмента склонны иметь прочное сродство друг к другу и, если не находятся в разделенном состоянии, склонны слипаться вместе с образованием агломератов. Поэтому данные агломераты часто диспергируют в смолистом измельченном связующем веществе и, необязательно, диспергирующих средствах путем вальцевания или растирания с использованием методики высокого усилия сдвига для разрушения агломератов. Если желательны наноразмерные частицы пигмента, требуется дальнейшее измельчение для получения частиц желательного размера.

Обычно пигменты и наполнители состоят из твердых кристаллических частиц с диаметром в пределах примерно от 0,02 до 2 микрон (т.е., от 20 до 2000 нанометров). Агломерация представляет серьезную проблему в особенности для наноразмерных частиц пигментов и материалов наполнителя (таких как сажа), потому что данные наночастицы обладают относительно большой площадью поверхности. Таким образом, приемлемая дисперсия таких наночастиц часто требует чрезмерного количества смолистого связующего вещества и/или диспергирующих средств для обеспечения де-агломерации и предотвращения последующей повторной агломерации наночастиц.

Однако наличие таких высоких концентраций смолистых связующих веществ и диспергирующих средств в конечной композиции для покрытия может быть вредным для конечного покрытия. Например, известно, что высокие концентрации диспергирующих средств способствуют чувствительности конечного покрытия к воде. Кроме того, некоторые смолистые связующие вещества, например, акриловые связующие вещества, могут отрицательно воздействовать на эксплуатационные свойства покрытия, такие как стойкость к расщеплению и гибкость.

Часто желательны композиции для порошкового покрытия для покрытия различных типов основ. Такие композиции для покрытий могут значительно снижать или даже устранять использование органических растворителей, которые часто применяются в композициях для жидкого покрытия. Если композиция для порошкового покрытия отверждается при нагревании, немного, если сколько-нибудь вообще, летучего материала испускается в окружающую среду. Это является значительным преимуществом перед композициями для жидкого покрытия, в которых органический растворитель улетает в окружающую атмосферу, если композиция для покрытия отверждается при нагревании.

Также было бы желательно предоставить водную дисперсию закапсулированных в смолу частиц, в которой минимизирована повторная агломерация частиц, и которая может быть пригодной для применения в получении композиций для порошкового покрытия.

Краткое описание изобретения

В определенных аспектах настоящее изобретение относится к водным дисперсиям, включающим закапсулированные в полимер частицы, в которых закапсулированные в полимер частицы включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер. Настоящее изобретение также относится к композициям для порошкового покрытия, включающим такие закапсулированные в полимер частицы, основам, по меньшей мере, частично покрытым такими композициями для порошкового покрытия, и основам, по меньшей мере, частично покрытым сложным многослойным покрытием, в котором, по меньшей мере, один слой покрытия наносят из такой композиции для порошкового покрытия.

В других аспектах настоящее изобретение относится к способам получения водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц. Способы включают (1) получение в водной среде смеси (а) частиц, (б) полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и (в) диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства и (2) полимеризацию этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства с образованием закапсулированных в полимер частиц, включающих диспергируемый в воде полимер.

В других аспектах настоящее изобретение относится к способам получения закапсулированных в полимер частиц. Способы включают (1) получение в водной среде смеси из (а) частиц, (б) полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и (с) диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства; (2) полимеризацию этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства для образования водной дисперсии, включающей закапсулированные в полимер частицы, содержащие диспергируемый в воде хрупкий полимер; (3) удаление воды из водной дисперсии для образования твердого материала, включающего закапсулированные в полимер частицы, и (4) измельчение твердого материала.

В других аспектах настоящее изобретение относится к способам получения композиции для порошкового покрытия, включающим (1) введение в экструдер (а) водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц и (б) сухих материалов; (2) смешивание (а) и (б) в экструдере; (3) удаление летучих веществ из смеси для образования экструдата; (3) охлаждение экструдата и (4) измельчение экструдата до частиц желательного размера.

В еще других аспектах настоящее изобретение относится к способам увеличить цветности композиции для порошкового покрытия. Данные способы содержат включение в композицию для порошкового покрытия множества закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%.

В еще других аспектах настоящее изобретение относится к способам подбора цвета заданного защитного и декоративного покрытия, нанесенного из композиции для жидкого покрытия. Данные способы включают: (а) определение видимого цвета заданного покрытия путем измерения поглощения или отражения заданного покрытия и (б) создание композиции для порошкового покрытия, включающей некоторое количество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%, где покрытие, нанесенное из композиции для порошкового покрытия, соответствует видимому цвету заданного покрытия.

Настоящее изобретение также относится к диспергируемым в воде, полимеризующимся полиэфирным полиуретанам, содержащим терминальные этилен-ненасыщенные группы. Полиуретаны получают из реагентов, включающих (а) полиизоцианат, (б) полиэфирный полиол, (в) полиамин, (г) материал, содержащий этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу, и (д) материал, содержащий кислотную функциональную группу или ангидрид и активную водородную группу.

Подробное изложение изобретения

В целях следующего подробного описания следует понимать, что изобретение может охватывать различные альтернативные варианты и последовательности стадий, если явно не указано обратное. Кроме того, за исключением любых примеров осуществления, или если указано обратное, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, используемых в описании и формуле изобретения, должны пониматься как модифицируемые во всех примерах термином “примерно”. Соответственно, если не указано обратное, численные параметры, изложенные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближениями, которые можно изменять в зависимости от желательных свойств, которые будут получены в соответствии с настоящим изобретением. По крайней мере, и не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен быть, по меньшей мере, рассмотрен в свете количества опубликованных значащих цифр и при использовании обычных методик округления.

Несмотря на то что численные интервалы и параметры, излагающие широкую область изобретения, являются приближениями, численные значения, изложенные в конкретных примерах, указаны настолько точно, насколько возможно. Однако любое численное значение по существу содержит определенные ошибки, обязательно вытекающие из стандартного отклонения, обнаруженного в их соответствующих контрольных измерениях.

Кроме того, следует понимать, что любой численный интервал, указанный в настоящем документе, предназначен для включения всех включенных в него подинтервалов. Например, интервал “от 1 до 10” предназначен для включения всех подинтервалов между (и включая) указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10, т.е. имеет минимальное значение, равное или больше 1 и максимальное значение, равное или меньше 10.

В данной заявке использование единственного числа включает множественное число, а множественное число охватывает единственное число, если конкретно не указано иначе. Кроме того, в данной заявке использование “или” означает “и/или”, если специально не указано иначе, даже при том, что “и/или” может явно использоваться в некоторых примерах.

Как упомянуто ранее, определенные варианты реализации настоящего изобретения относятся к водным дисперсиям закапсулированных в полимер частиц. Термин “дисперсия”, который используется в настоящем документе, относится к двухфазной системе, в которой одна фаза включает тонко измельченные частицы, распределенные всюду по второй фазе, которая является однородной фазой. Дисперсия настоящего изобретения часто представляет собой эмульсию типа “масло в воде”, в которой водная среда является однородной фазой дисперсии, в которой закапсулированные в полимер частицы суспендированы в качестве органической фазы.

Термин “водный”, “водная фаза”, “водная среда” и т.п., который используется в настоящем документе, относится к среде, которая или состоит исключительно из воды или включает преимущественно воду в комбинации с другим материалом, таким как, например, инертный органический растворитель. В некоторых вариантах реализации количество органического растворителя, присутствующего в водных дисперсиях настоящего изобретения, составляет менее 20 массовых процентов, а именно менее 10 массовых процентов, или, в некоторых случаях, менее 5 массовых процентов, или, в еще других случаях, менее 2 массовых процентов, причем массовые проценты основаны на общей массе дисперсии. Неограничивающими примерами пригодных органических растворителей являются монобутиловый эфир пропиленгликоля, моногексиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, н-бутанол, бензиновый спирт и уайт-спирит.

Термин “закапсулированные в полимер частицы”, который используется в настоящем документе, относится к частицам, которые, по меньшей мере, частично закапсулированы, то есть заключены внутри полимера в степени, достаточной для физического отделения частиц друг от друга в водной дисперсии, предотвращая таким образом значительную агломерацию частиц. Будет понятно, конечно, что дисперсии настоящего изобретения могут также включать частицы, которые не являются закапсулированными в полимер частицами.

В некоторых вариантах реализации частицы, закапсулированные в полимер в водных дисперсиях настоящего изобретения, включают наночастицы. Термин “наночастицы”, который используется в настоящем документе, относится к частицам, которые имеют средний размер частиц менее 1 микрона. В некоторых вариантах реализации наночастицы, используемые в настоящем изобретении, имеют средний размер частиц 300 нанометров или меньше, а именно 200 нанометров или меньше, или, в некоторых случаях, 100 нанометров или меньше. Таким образом, в некоторых вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения включают наночастицы, которые закапсулированы в полимер и поэтому в значительной степени не агломерированы.

В целях настоящего изобретения средний размер частиц может быть измерен согласно известным методикам лазерного рассеяния. Например, средний размер частиц может быть определен с помощью устройства лазерной дифракции для определения размера частиц Horiba Model LA 900, которое использует гелий-неоновый лазер с длиной волны 633 нм для измерения размера частиц и исходит из того, что частицы имеют сферическую форму, то есть “размер частиц” относится к самой малой сфере, которая полностью окружает частицу. Средний размер частиц может также быть определен при визуальном исследовании электронной микрофотографии изображения трансмиссионной электронной микроскопии (“ТЕМ”) репрезентативного образца частиц, измерением диаметра частиц в изображении, и вычислением среднего основного размера частиц измеренных частиц на основании увеличения изображения ТЕМ. Специалист поймет, как получить такое ТЕМ изображение и определить основной размер частиц, основанный на увеличении. Основной размер частиц частицы относится к наименьшему диаметру сферы, полностью окружающей частицу. Термин “основный размер частиц”, который используется в настоящем документе, относится к размеру индивидуальной частицы.

Форма (или морфология) частиц может изменяться. Например, обычно могут использоваться сферические морфологии (такие как твердые бусины, микробусины или полые сферы), а также частицы, которые являются кубическими, тонкопластинчатыми или иглообразными (удлиненными или волокнистыми). Кроме того, частицы могут иметь внутреннюю структуру, которая является полой, пористой или свободной от пустот, или комбинацией любого из предшествующих, например полый центр с пористыми или твердыми стенами. Для получения дополнительной информации о характеристиках пригодных частиц см. Н. Katz и др. (Ред.), Handbook of Fillers and Plastics (1987) на страницах 9-10.

В зависимости от желательных свойств и характеристик полученной дисперсии и/или композиций для покрытия настоящего изобретения (например, твердость покрытия, стойкость к царапанию, стабильность или цвет) могут использоваться смеси одной или более частиц, имеющих различные средние размеры частиц.

Частицы, такие как наночастицы, присутствующие в водных дисперсиях настоящего изобретения, могут быть образованы из полимерных и/или неполимерных неорганических материалов, полимерных и/или неполимерных органических материалов, композиционных материалов, а также смесей любого из предшествующих. “Образованный из”, который используется в настоящем документе, обозначает открытый, например, “включающий”, язык формулы изобретения. По данной причине композиция или вещество, “образованные из” списка указанных компонентов, являются композицией, включающей, по меньшей мере, данные указанные компоненты, и могут также включать другие неуказанные компоненты во время образования композиции. Кроме того, подразумевается, что термин “полимер”, который используется в настоящем документе, охватывает олигомеры и включает без ограничения и гомополимеры, и сополимеры.

Термин “полимерный неорганический материал”, который используется в настоящем документе, означает полимерный материал, имеющий повторяющиеся элементы главной цепи, основанные на элементе или элементах, отличных от углерода. Кроме того, термин “полимерные органические материалы”, который используется в настоящем документе, означает синтетические полимерные материалы, полусинтетические полимерные материалы и природные полимерные материалы, все из которых содержат главную цепь повторяющихся элементов на основе углерода.

Термин “органический материал,” который используется в настоящем документе, означает углеродсодержащие соединения, в которых углерод обычно связан с самим углеродом и с водородом, а часто также с другими элементами, и исключает двойные соединения, такие как оксиды углерода, карбиды, сероуглерод и т.д.; такие тройные соединения, как цианиды металлов, карбонилы металлов, фосген, карбонилсульфид и т.д.; и углеродсодержащие ионные соединения, такие как карбонаты металлов, например карбонат кальция и карбонат натрия.

Термин “неорганический материал”, который используется в настоящем документе, означает любой материал, который не является органическим материалом.

Термин “композиционный материал”, который используется в настоящем документе, означает комбинацию двух или больше различающихся материалов. Частицы, образованные из композиционных материалов, обычно имеют твердость на своей поверхности, которая отличается от твердости внутренних частей частицы под ее поверхностью. Более конкретно, поверхность частицы может быть модифицирована любым способом, хорошо известным в уровне техники, включая, но не ограничиваясь этим, химические или физические изменения ее поверхностных свойств с использованием методик, известных в уровне техники.

Например, частица может быть образована из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован одним или более вторичным материалом для образования композитной частицы, которая имеет более мягкую поверхность. В некоторых вариантах реализации частицы, образованные из композиционных материалов, могут быть образованы из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован другой формой основного материала. Для получения дополнительной информации о частицах, применимых в настоящем изобретении, см. G. Wypych, Handbook of Fillers, 2nd Ed. (1999), на страницах 15-202.

Как указано выше, частицы, применимые в настоящем изобретении, могут включать любые неорганические материалы, известные в уровне техники. Пригодные частицы могут быть образованы из керамических материалов, металлических материалов и смеси любого из предшествующих. Неограничивающие примеры таких керамических материалов могут включать оксиды металлов, смешанные оксиды металлов, нитриды металлов, карбиды металлов, сульфиды металлов, силикаты металлов, бориды металлов, карбонаты металлов и смеси любого из указанного выше. Конкретным неограничивающим примером нитрида металла является нитрид бора; конкретным неограничивающим примером оксида металла является оксид цинка; неограничивающими примерами пригодных смешанных оксидов металлов являются силикаты алюминия и силикаты магния; неограничивающими примерами пригодных сульфидов металлов являются дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка; неограничивающими примерами силикатов металлов являются силикаты алюминия и силикаты магния, такие как вермикулит.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения частицы включают неорганические материалы, выбранные из алюминия, бария, висмута, бора, кадмия, кальция, церия, кобальта, меди, железа, лантана, магния, марганца, молибдена, азота, кислорода, фосфора, селена, кремния, серебра, серы, олова, титана, вольфрама, ванадия, иттрия, цинка и циркония, включая их оксиды, их нитриды, их фосфиды, их фосфаты, их селениды, их сульфиды, их сульфаты и их смеси. Пригодные неограничивающие примеры вышеуказанных неорганических частиц включают оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана, оксид церия, диоксид циркония, оксид висмута, оксид магния, оксид железа, силикат алюминия, карбид бора, допированный азотом диоксид титана и селенид кадмия.

Частицы могут включать, например, сердцевину по существу индивидуального неорганического оксида, такого как диоксид кремния в коллоидной, тонкодисперсной или аморфной форме, оксид алюминия или коллоидный оксид алюминия, диоксид титана, оксид железа, оксид цезия, оксид иттрия, коллоидный оксид иттрия, диоксид циркония, например коллоидный или аморфный диоксид циркония, и смеси любого из упомянутого; или неорганический оксид одного типа, на который нанесен органический оксид другого типа.

Неполимерные неорганические материалы, применимые в формировании частиц, используемых в настоящем изобретении, могут включать неорганические материалы, выбранные из графита, металлов, оксидов, карбидов, нитридов, боридов, сульфидов, силикатов, карбонатов, сульфатов и гидроксидов. Неограничивающим примером применимого неорганического оксида является оксид цинка. Неограничивающие примеры пригодных неорганических сульфидов включают дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка. Неограничивающие примеры применимых неорганических силикатов включают силикаты алюминия и силикаты магния, такие как вермикулит. Неограничивающие примеры пригодных металлов включают молибден, платину, палладий, никель, алюминий, медь, золото, железо, серебро, сплавы и смеси любого из вышеуказанного.

В некоторых вариантах реализации частицы могут быть выбраны из тонкодисперсного диоксида кремния, аморфного диоксида кремния, коллоидного диоксида кремния, оксида алюминия, коллоидного оксида алюминия, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидного оксида иттрия, диоксида циркония, коллоидного диоксида циркония и смеси любого из вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации частицы включают коллоидный диоксид кремния. Как раскрыто выше, данные материалы могут быть с обработанной или необработанной поверхностью. Другие применимые частицы включают диоксиды кремния с модифицированной поверхностью, те, которые описаны в патенте США 5 853 809 от колонки 6, линия 51 до колонки 8, линия 43, включенном в настоящий документ в качестве ссылки.

В качестве другого варианта частица может быть образована из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован одним или более вторичным материалом с образованием композиционного материала, который имеет более твердую поверхность. Альтернативно, частица может быть образована из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован отличающейся формой основного материала с образованием композиционного материала, который имеет более твердую поверхность.

В одном примере, и без ограничения настоящего изобретения, неорганическая частица, образованная из неорганического материала, такого как карбид кремния или нитрид алюминия, может быть обеспечена покрытием диоксидом кремния, карбонатом или наноглины для образования применимой композитной частицы. В другом неограниченном примере силановый сшивающий агент с алкильными боковыми цепями может взаимодействовать с поверхностью неорганической частицы, образованной из неорганического оксида для получения применимой композитной частицы, имеющей “более мягкую” поверхность. Другие примеры включают плакирующие, инкапсулирующие или покрывающие частицы, образованные из неполимерных или полимерных материалов с отличающимися неполимерными или полимерными материалами. Конкретным неограниченным примером таких композитных частиц является DUALITE™, который представляет собой синтетическую полимерную частицу, покрытую карбонатом кальция, которая коммерчески доступна от Pierce and Stevens Corporation of Buffalo, NY.

В некоторых вариантах реализации частицы, используемые в настоящем изобретении, имеют ламеллярную структуру. Частицы, имеющие ламеллярную структуру, состоят из листов или пластин атомов в гексагональной решетке, с прочным связыванием внутри листа и слабым ван-дер-ваальсовым связыванием между листами, обеспечивая низкую прочность при сдвиге между листами. Неограниченным примером ламеллярной структуры является гексагональная кристаллическая структура. Частицы неорганического твердого вещества, имеющего ламеллярное фуллереновое (то есть, бакиболл) строение, также применимы в настоящем изобретении.

Неограничивающие примеры пригодных материалов, имеющих ламеллярную структуру, включают нитрид бора, графит, дихалькогениды металлов, слюду, тальк, гипс, каолинит, кальцит, йодид кадмия, сульфид серебра и их смеси. Пригодные дихалькогениды металлов включают дисульфид молибдена, диселенид молибдена, дисульфид тантала, диселенид тантала, дисульфид вольфрама, диселенид вольфрама и их смеси.

Частицы могут быть образованы из неполимерных органических материалов. Неограниченные примеры неполимерных органических материалов, применимых в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются таковыми, стеараты (такие как стеарат цинка и стеарат алюминия), алмаз, сажу и стеарамид.

Частицы, используемые в настоящем изобретении, могут быть образованы из неорганических полимерных материалов. Неограничивающие примеры применимых неорганических полимерных материалов включают полифосфазены, полисиланы, полисилоксаны, полигерманы, полимерную серу, полимерный селен, кремнийорганические материалы и смеси любого из вышеуказанного. Конкретным неограничивающим примером частицы, образованной из неорганического полимерного материала, пригодного для применения в настоящем изобретении, является Tospearl, которая является частицей, образованной из сшитых силоксанов, коммерчески доступной от Toshiba Silicones Company, Ltd., Япония.

Частицы могут быть образованы из синтетических органических полимерных материалов. Неограничивающие примеры пригодных органических полимерных материалов включают, но не ограничиваются, термоотверждаемые материалы и термопластичные материалы. Неограничивающие примеры пригодных термопластичных материалов включают термопластичные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиэтиленнафталат; поликарбонаты; полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен и полиизобутен; акриловые полимеры, такие как сополимеры стирола и мономера акриловой кислоты и полимеры, содержащие метакрилат, полиамиды, термопластичные полиуретаны, виниловые полимеры и смеси любого из вышеуказанного.

Неограничивающие примеры пригодных термоотверждаемых материалов включают термоотверждаемые полиэфиры, виниловые сложные эфиры, эпоксидные материалы, фенольные смолы, аминопласты, термоотверждаемые полиуретаны и смеси любого из вышеуказанного. Конкретным неограничивающим примером синтетической полимерной частицы, образованной из эпоксидного материала, является частица эпоксидного микрогеля.

Частицы могут также быть полыми частицами, образованными из материалов, выбранных из полимерных и неполимерных неорганических материалов, полимерных и неполимерных органических материалов, композиционных материалов и смеси любого из вышеуказанного. Неограничивающие примеры пригодных материалов, из которых могут быть образованы полые частицы, описаны выше.

В некоторых вариантах реализации частицы, используемые в настоящем изобретении, включают органический пигмент, например, азосоединения (моноазо, диазо, β-нафтол, азо-пигментные лаки типа соли Нафтол AS, бензимидазолон,

диазоконденсацию, изоиндолинон, изоиндолин) и полициклические (фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые, периноновые, дикетопирролопирроловые, тиоиндиго, антрахиноновые, индантроновые, актрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые, хинофталоновые) пигменты и смеси любого из вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации органический материал выбран из периленов, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов (то есть, трифендиоксазинов), 1,4-дикетопирролопирролов, антрапиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, тиоиндиго, 4,4'-диамино-1,1'-диантрахинонилов, а также их замещенных производных и их смесей.

Периленовые пигменты, используемые в практической реализации настоящего изобретения, могут быть незамещенными или замещенными. Замещенные перилены могут быть замещенными, например, у имидных атомов азота, и заместители могут включать от 1 до 10 атомов углерода алкильной группы, от 1 до 10 атомов углерода алкокси группы и галоид (такой как хлор) или их комбинации. Замещенные перилены могут содержать более одного какого-либо заместителя. Предпочтительны диимиды и диангидриды перилен-3,4,9,10-тетракарбоновой кислоты. Неочищенные перилены могут быть получены способами, известными в уровне техники.

Могут использоваться фталоцианиновые пигменты, особенно фталоцианины металлов. Хотя фталоцианины меди являются более легко доступными, могут также использоваться другие металлсодержащие фталоцианиновые пигменты, такие как те, которые основаны на цинке, кобальте, железе, никеле и других таких металлах. Также пригодны не содержащие металл фталоцианины. Фталоцианиновые пигменты могут быть незамещенными или частично замещенными, например, одним или более алкилом (содержащим от 1 до 10 атомов углерода); алкокси (содержащим от 1 до 10 углеродов), галогеном, таким как хлор, или другими заместителями, типичными для фталоцианиновых пигментов. Фталоцианины могут быть получены любым из нескольких способов, известных в уровне техники. Их обычно получают реакцией фталевого ангидрида, фталонитрила или их производных, с донором металла, донором азота (таким как мочевина или сам фталонитрил) и необязательным катализатором, предпочтительно в органическом растворителе.

Хинакридоновые пигменты, которые используются в настоящем документе, включают незамещенные или замещенные хинакридоны (например, с одним или более алкилом, алкокси, галогенами, такими как хлор, или другими заместителями, типичными для хинакридоновых пигментов) и являются пригодными для практической реализации настоящего изобретения. Хинакридоновые пигменты могут быть получены любым из нескольких способов, известных в уровне техники, но предпочтительно получаются термическим закрытием кольца в различных предшественниках 2,5-дианилинотерефталевой кислоты в присутствии полифосфорной кислоты.

Изоиндолиновые пигменты, которые могут необязательно быть симметрично или несимметрично замещенными, также пригодные для практической реализации настоящего изобретения, могут быть получены способами, известными в уровне техники. Пригодный изоиндолиновый пигмент, пигмент желтый 139, является симметричным аддуктом иминоизоиндолина и предшественников барбитуровой кислоты. Диоксазиновые пигменты (то есть, трифендиоксазины) являются также пригодными органическими пигментами и могут быть получены способами, известными в уровне техники.

Могут также использоваться смеси любых из описанных ранее в настоящем документе неорганических частиц и/или органических частиц.

Частицы, применимые в водных дисперсиях настоящего изобретения, могут включать придающие цвет частицы. Термин "придающая цвет частица" обозначает частицу, которая в значительной степени поглощает некоторые длины волн видимого света, то есть длины волн в пределах от 400 до 700 нм; в большей степени, чем она поглощает другие длины волн в видимой области.

Если желательно, описанные выше частицы могут быть сформированы в наночастицы. В некоторых вариантах реализации наночастицы образуются in situ во время образования водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц, что описано более подробно далее. В других вариантах реализации, однако, наночастицы образуются прежде их включения в водную дисперсию. В данных вариантах реализации наночастицы могут быть образованы любым из множества различных способов, известных в уровне техники. Например, наночастицы могут быть получены при измельчении и при фракционировании сухого дисперсного материала. Например, объемные пигменты, такие как любые из неорганических или органических пигментов, обсужденных выше, могут измельчаться с измельчающей средой, имеющей размер частиц менее 0,5 миллиметров (мм), или менее 0,3 мм, или менее 0,1 мм. Частицы пигмента обычно измельчаются до размеров наночастиц в мельнице высокой мощности в одном или более растворителей (или воде, органическом растворителе, или смеси двух), необязательно в присутствии полимерного связующего средства. В случае необходимости может быть включен диспергирующий агент, например, (если в органическом растворителе) SOLSPERSE® 32000 или 32500, доступный от Lubrizol Corporation, или (если в воде) SOLSPERSE® 27000, также доступный от Lubrizol Corporation. Другие пригодные способы для получения наночастиц включают кристаллизацию, осаждение, газофазную конденсацию и химическое истирание (то есть, частичное растворение).

В некоторых вариантах реализации закапсулированные в полимер придающие цвет частицы, используемые в настоящем изобретении, включают, например, полимер, выбранный из акриловых полимеров, полиуретановых полимеров, полимерных сложных эфиров, полимерных простых эфиров, полимеров на силиконовой основе, их сополимеров и их смесей. Такие полимеры могут быть получены любым пригодным способом, известным специалистам в области, к которой относится настоящее изобретение. Пригодный полимер включает раскрытые в патентной заявке США 10/876 031 в [0061] до [0076], процитированная часть которой включена в настоящий документ ссылкой, и опубликованной патентной заявке США 2005/0287348 А1 в [0042] до [0044], процитированная часть которой включается в настоящий документ ссылкой.

Однако, как указано, в других вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер. Термин "хрупкий полимер", который используется в настоящем документе, относится к полимеру, который легко измельчается при условиях окружающей среды. Таким образом, после удаления жидких материалов из дисперсии, получающийся твердый материал легко разрушается на малые фрагменты или части, такие которые были бы пригодны в качестве твердого материал подачи в экструдер для получения композиции покрытия из порошкового материала. С другой стороны, пленкообразующий полимер после удаления жидких материалов из дисперсии образовал бы непровисающую непрерывную пленку на, по меньшей мере, горизонтальной поверхности основы. Как используется в настоящем документе, термин "условия окружающей среды" относится к условиям окружающей среды, которые часто представляют приблизительно давление одна атмосфера, относительную влажность 50% и 25°С.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения хрупкий полимер включает продукт реакции (i) полимеризующегося полиэфирного полиуретана и (ii) этилен-ненасыщенного мономера. Термин "полимеризующийся полиэфирный полиуретан", который используется в настоящем документе, относится к полимеру, который включает множество сложноэфирных единиц,

и множество уретановых единиц,

имеет функциональные группы, которые способны к полимеризации с образованием более крупного полимера, и где R1 является алкильной, циклоалкильной или оксиалкильной функциональной группой, R2 является алкильной или циклоалкильной функциональной группой, а R3 является алкильной, циклоалкильной, аралкильной или ароматической функциональной группой. В некоторых вариантах реализации полимеризующийся полиэфирный полиуретан включает полиэфирный полиуретан, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность. Как используется в настоящем документе, термин “терминальная этиленовая ненасыщенность” означает, что, по меньшей мере, некоторые из терминальных концов полиэфирного полиуретана содержат функциональную группу, содержащую этиленовую ненасыщенность. Такие полиэфирные полиуретаны могут также включать, но не должны обязательно включать, внутреннюю этиленовую ненасыщенность. В результате в некоторых вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения включают полимеризующийся полиэфирный полиуретан, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность, которая получается из реагентов, включающих (а) полиизоцианат, (б) полиэфирный полиол и (в) материал, включающий этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу. В некоторых вариантах реализации полимеризующийся полиэфирный полиуретан, используемый в водных дисперсиях настоящего изобретения, образуется из реагентов, включающих дополнительно (г) полиамин и/или (д) материал, включающий кислотную функциональную группу или ангидрид и функциональную группу, способную реагировать с изоцианатной или гидроксильной группами. Термин “группа активного водорода”, который используется в настоящем документе, относится к функциональным группам, которые являются реакционноспособными относительно изоцианатов, что определяется тестом Zerewitnoff, который описан в JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, Vol.49, стр.3181 (1927).

Полиизоцианаты, пригодные для применения в получении полимеризующегося полиэфирного полиуретана, включают алифатические, циклоалифатические, аралифатические и/или ароматические изоцианаты и их смеси.

Примеры применимых алифатических и циклоалифатических полиизоцианатов включают 4,4-метиленбисдициклогексил диизоцианат (гидрированный MDI), гексаметилен диизоцианат (HDI), изофорон диизоцианат (EPDI), метиленбис(циклогексил изоцианат), триметил гексаметилен диизоцианат (TMDI), мета-тетраметилксилол диизоцианат (TMXDI) и циклогексилен диизоцианат (гидрированный XDI). Другие алифатические полиизоцианаты включают изоцианураты IPDI и HDI.

Примеры пригодных ароматических полиизоцианатов включают толилен диизоцианат (TDI) (то есть, 2,4-толилен диизоцианат, 2,6-толилен диизоцианат или их смесь), дифенилметан-4,4-диизоцианат (MDI), нафтален-1,5-диизоцианат (NDI), 3,3-диметил-4,4-бифенилен диизоцианат (TODI), неочищенный TDI (то есть, смесь TDI и его олигомера), полиметиленполифенил полиизоцианат, неочищенный MDI (то есть, смесь MDI и его олигомера), диизоцианат ксилилена (XDI) и диизоцианат фенилена.

Пригодными являются полиизоцианатные производные, полученные из гексаметилендиизоцианата, 1-изоцианато-3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексана (“IPDI”), включая его изоцианураты и/или 4,4'-бис(изоцианатоциклогексил)метан.

В некоторых вариантах реализации количество полиизоцианата, использованого для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана, изменяется в диапазоне от 20 до 70 массовых процентов, а именно от 30 до 60 массовых процентов или, в некоторых случаях, от 40 до 50 массовых процентов, причем массовые проценты являются основанными на общей массе сухих веществ смолы, использованной для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана.

Полиэфирные полиолы, пригодные для применения в получении полимеризующегося полиэфирного полиуретана, могут быть получены любыми пригодными способами, например с использованием насыщенных дикарбоновых кислот или их ангидридов (или комбинации кислот и ангидридов) и многоатомных спиртов, или раскрыванием кольца капролактонов, например эпсилон капролактона. Такие полиэфиры многоатомных спиртов с различными молекулярными массами являются коммерчески доступными. Алифатические дикарбоновые кислоты, пригодные для получения полиэфиров, включают те, которые содержат от 4 до 14, а именно от 6 до 10 атомов углерода включительно. Примеры таких дикарбоновых кислот включают: янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, пимелиновую кислоту, пробковую кислоту, азелаиновую кислоту и себациновую кислоту. Также могут использоваться соответствующие ангидриды. Обычно используют адипиновую и азелаиновую кислоты.

Многоатомные спирты, используемые в получении полиэфиров многоатомных спиртов, пригодных для применения в получении полимеризующегося полиэфирного полиуретана, используемого в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, включают, без ограничения, алифатические спирты, содержащие, по меньшей мере, 2 гидроксильных группы, например, гликоли с линейной цепью, содержащие от 2 до 15, а именно от 4 до 8 атомов углерода включительно. В некоторых вариантах реализации гликоли содержат гидроксильные группы в терминальных положениях. Неограничивающие примеры таких многоатомных спиртов включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 2,2-диметилпропандиол, 1,5-гександиол, 1,7-гептандиол, 1,8-октандиол, 1,10-декандиол и смеси таких многоатомных спиртов.

В некоторых вариантах реализации полиэфирный полиол получают по реакции дикарбоновой кислоты (или ее ангидрида) с многоатомным спиртом в присутствии катализатора этерификации, такого как оловоорганический катализатор. Используемое количество кислоты и спирта будет изменяться и зависеть от желательной молекулярной массы полиэфира. Полиэфиры с терминальными гидроксильными группами получают при использовании избытка спирта, таким образом получают линейные цепи, содержащие преобладающее количество концевых гидроксильных групп. Примеры полиэфиров включают: поли(1,4-бутилен адипат), поли (1,4-бутилен сукцинат), поли(1,4-бутилен глутарат), поли(1,4-бутилен пимелат), поли(1,4-бутилен суберат), поли (1,4-бутилен азелат), поли(1,4-бутилен себацинат) и поли(эпсилон капролактон). В некоторых вариантах реализации полиэфирный полиол, используемый для получения хрупкего полимеризующегося полиэфирного полиуретана, используемого в водных дисперсиях настоящего изобретения, имеет среднемассовую молекулярную массу от 500 до 3000, а именно от 500 до 2500, или, в некоторых случаях, от 900 до примерно 1300.

В некоторых вариантах реализации количество полиэфирного полиола, использованного для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана, включенного в некоторые варианты реализации настоящего изобретения, изменяется от 10 до 60 массовых процентов, а именно от 20 до 50 массовых процентов или, в некоторых случаях, от 30 до 40 массовых процентов, причем массовые проценты являются основанными на общей массе сухих веществ смолы, использованной для получния полимеризующегося полиэфирного полиуретана.

Как указано, полимеризующиеся полиэфирные полиуретаны в некоторых вариантах реализации водных дисперсий настоящего изобретения образуются из материала, включающего этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу. Подходящие этилен-ненасыщенные группы включают, например, акрилаты, метакрилаты, аллил карбаматы и аллил карбонаты. Акрилатные и метакрилатные функциональные группы могут быть представлены формулой CH2=C(R1)-C(O)O-, где R1 является водородом или метилом. Аллил карбаматы и карбонаты могут быть представлены формулами CH2=CH-CH2-NH-C(O)O-, и СН2=СН-СН2-O-(O)O-, соответственно.

В некоторых вариантах реализации материал, включающий этилен ненасыщенную группу и активную водородную группу, используемый при получении полимеризующегося полиэфирного полиуретана, включает гидроксиалкил (мет)акрилат. Пригодные гидроксиалкил(мет)акрилаты включают те, которые содержат от 1 до 18 атомов углерода в алкильном радикале; алкильный радикал является замещенным или незамещенным. Конкретные неограничивающие примеры таких материалов включают 2-гидроксиэтил (мет)акрилат, 2-гидроксипропил (мет)акрилат, 2-гидроксибутил (мет)акрилат, гексан-1,6-диол моно(мет)акрилат, 4-гидроксибутил (мет)акрилат, а также их смеси. Подразумевается, что термин "(мет)акрилат", который используется в настоящем документе, включает как акрилаты, так и метакрилаты.

В некоторых вариантах реализации количество материала, включающего этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу, использованного для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана, изменяется от 1 до 12 массовых процентов, а именно от 2 до 8 массовых процентов или, в некоторых случаях, от 4 до 6 массовых процентов, причем массовые проценты являются основанными на общей массе твердых веществ смолы, использованной для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана.

Как было указано ранее, в некоторых вариантах реализации полимеризующийся полиэфирный полиуретан, присутствующий в некоторых вариантах реализации водных дисперсий настоящего изобретения, получают из полиамина. Применимые полиамины включают, но не ограничиваются таковыми, основные или вторичные диамины или полиамины, в которых группы, соединенные с атомами азота, могут быть насыщенными или ненасыщенными; алифатическими; алициклическими; ароматическими; алифатическими, замещенными ароматическими; ароматическими, замещенными алифатическими; и гетероциклическими. Типичные пригодные алифатические и алициклические диамины включают 1,2-этилендиамин, 1,2-пропилен диамин, 1,8-октан диамин, изофорон диамин, пропан-2,2-циклогексил амин и т.п. Типичные пригодные ароматические диамины включают фенилендиамины и толуен диамины, например о-фенилендиамин и п-толилен диамин. Эти и другие пригодные полиамины описаны подробно в патенте США 4 046 729 от колонки 6, линия 61 до колонки 7, линия 26, процитированная часть которого является включенной в настоящий документ ссылкой.

В некоторых вариантах реализации количество полиамина, использованного для получения полимеризующихся полиэфирных полиуретанов, изменяется от 0,5 до 5 массовых процентов, а именно от 1 до 4 массовых процентов или, в некоторых случаях, от 2 до 3 массовых процентов, причем массовые проценты являются основанными на общей массе сухих веществ смолы, использованной для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана.

Как указано ранее, в некоторых вариантах реализации полимеризующееся полиэфирные полиуретаны в определенных вариантах реализации водных дисперсий настоящего изобретения получаются из материала, включающего кислотную функциональную группу или ангидрид и функциональную группу, реакционноспособную по отношению к изоцианату или гидроксильным группам других компонентов, из которых образуется материал полиуретана. Применимые кислотные функциональные материалы включают соединения, имеющие строение:

X-Y-Z,

где X представляет ОН, SH, NH2 или NHR, a R включает алкильную, арильную, циклоалкильную, замещенную алкильную, замещенную арильную и замещенную циклоалкильную группы и их смеси; Y включает алкильную, арильную, циклоалкильную, замещенную алкильную, замещенную арильную и замещенную циклоалкильную группы и их смеси; a Z включает OSO3H, СООН, OPO3H2, SO2OH, POOH и PO3H2 и их смеси.

Примеры пригодных кислотных функциональных материалов включают гидроксипиваловую кислоту, 3-гидрокси-бутановую кислоту, D,L-троповую кислоту, D,L-гидрокси малоновую кислоту, D,L-малеиновую кислоту, лимонную кислоту, тиогликолевую кислоту, гликолевую кислоту, аминокислоту, 12-гидрокси стеариновую кислоту, диметилол пропионовую кислоту, меркапто пропионовую кислоту, меркапто масляную кислоту, меркапто сукциновую кислоту и их смеси.

Применимые ангидриды включают алифатические, циклоалифатические, олефиновые, циклоолефиновые и ароматические ангидриды. Замещенные алифатические и ароматические ангидриды также применимы, если заместители не оказывают неблагоприятного влияния на реакционную способность ангидрида или свойства полученного полиуретана. Примеры заместителей включают хлор, алкил и алкокси. Примеры ангидридов включают янтарный (сукциновый) ангидрид, метилянтарный (метилсукциновый) ангидрид, додеценилянтарный ангидрид, октадеценилянтарный ангидрид, фталевый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, алкилгексагидрофталевые ангидриды, такие как метилгексагидрофталевый ангидрид, тетрахлорфталевый ангидрид, эндометилен тетрагидрофталевый ангидрид, тримеллитовый ангидрид, хлорэндиктовый ангидрид, итаконовый ангидрид, цитраконовый ангидрид, малеиновый ангидрид и их смеси.

В некоторых вариантах реализации кислотный функциональный материал или ангидрид предоставляют полимеризующийся полиэфирный полиуретан с анионными ионизируемыми группами, которые могут быть ионизированы для солюбилизации полимера в воде. В результате в некоторых вариантах реализации полимеризуемый полиэфирный полиуретан, присутствующий в некоторых вариантах реализации водных дисперсий настоящего изобретения, является диспергируемым в воде. Термин “диспергируемый в воде”, который используется в настоящем документе, означает, что материал может быть растворен в воде без вспомогательного вещества или применения поверхностно-активного вещества. Термин “ионизирующийся”, который используется в настоящем документе, означает группу, способную становиться ионной, то есть способную к диссоциированию на ионы или становиться электрически заряженной.

Кислота может быть нейтрализована основанием с образованием карбоксилатной солевой группы. Примеры анионных групп включают -OSO3-, -COO-, -OPO3=, -SO2O, -POO-; и PO3=.

В некоторых вариантах реализации количество материала, включающего кислотную функциональную группу или ангидрид и функциональную группу, реактивную в отношении изоцианатной или гидроксильной групп, использованными для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана, изменяется от 5 до 20 массовых процентов, а именно от 7 до 15 массовых процентов или, в некоторых случаях, от 8 до 12 массовых процентов, с массовыми процентами, основанными на общей массе сухих веществ смолы, использованной для получения полимеризующегося полиэфирного полиуретана.

Как указано, в некоторых вариантах реализации кислотные группы нейтрализуются основанием. Нейтрализация может изменяться в пределах от примерно 0,6 до примерно 1,1, а именно от 0,4 до 0,9 или, в некоторых случаях, от 0,8 до 1,0 от общего количества теоретического эквивалента нейтрализации. Пригодные нейтрализующие средства включают неорганические и органические основания, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия, аммиак, амины, спиртовые амины, имеющие, по меньшей мере, одну первичную, вторичную или третичную аминогруппу и, по меньшей мере, одну гидроксильную группу. Пригодные амины включают алифатические аминоспирты, такие как моноэтаноламин, диэтаноламин, диметиламиноэтанол, диизопропаноламин и т.п.

Полимеризующийся полиэфирный полиуретан, используемый в некоторых вариантах реализации водных дисперсий настоящего изобретения, может быть образован путем комбинирования выше указанных компонентов в любом пригодном порядке. Например, полимеризующийся полиэфирный полиуретан может быть получен методиками полимеризации в растворе, которые понятны специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение.

Как должно быть очевидно из предшествующего описания, полимеризующийся полиэфирный полиуретан, присутствующий в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, может быть неионным, анионными или катионным. В некоторых вариантах реализации полимеризующийся полиэфирный полиуретан будет иметь средневесовую молекулярную массу менее 150 000 граммов на моль, а именно от 10 000 до 100 000 граммов на моль, или, в некоторых случаях, от 40 000 до 80 000 граммов на моль. Молекулярная масса полиуретана и других полимерных материалов, используемых в практической реализации изобретения, определяется гель-проникающей хроматографией с использованием полистиролового стандарта.

Как должно быть очевидно из предшествующего описания, настоящее изобретение относится также к диспергируемым в воде полимеризующимся полиэфирным полиуретанам, содержащим терминальные этилен-ненасыщенные группы и образованным из компонентов, включающих (а) полиизоцианат, (б) полиэфирный полиол, (в) полиамин, (г) материал, содержащий этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу, и (д) материал, содержащий кислотную функциональную группу или ангидрид и активную водородную группу. В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение относится к диспергируемым в воде, полимеризующимся полиэфирным полиуретанам, содержащим терминальные этилен-ненасыщенные группы, образованные из компонентов, содержащих (а) полиизоцианат, присутствующий в количестве, изменяющемся в пределах от 20 до 70 массовых процентов, (б) полиэфирный полиол в количестве, изменяющемся от 10 до 60 массовых процентов, (в) полиамин в количестве, изменяющемся от 0,5 до 5 массовых процентов, (г) материал, содержащий этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу, присутствующий в количестве, изменяющемся от 1 до 12 массовых процентов, и (д) материал, содержащий кислотную функциональную группу или ангидрид и активную водородную группу, присутствующую в количестве, изменяющемся от 5 до 20 массовых процентов.

Как указано ранее, в некоторых вариантах реализации водных дисперсий настоящего изобретения присутствует хрупкий полимер, который включает продукт реакции (i) полимеризующегося полиэфирного полиуретана, такого как тот, который описан ранее, и (ii) этилен-ненасыщенного мономера. Пригодные этилен-ненасыщенные мономеры включают любой из полимеризующихся этилен-ненасыщенных мономеров, известных в технологии, в том числе виниловых мономеров. Неограничивающие примеры применимых этилен-ненасыщенных мономеров, содержащих функциональные группы карбоновой кислоты, включают (мет)акриловую кислоту, бета-карбоксиэтил акрилат, акрилоксипропионовую кислоту, кротоновую кислоту, фумаровую кислоту, моноалкиловые сложные эфиры фумаровой кислоты, малеиновую кислоту, моноалкиловые сложные эфиры малеиновой кислоты, итаконовую кислоту, моноалкиловые сложные эфиры итаконовой кислоты и их смеси. Термин "(мет)акриловый" и произведенные из него термины, которые используются в настоящем документе, предназначены для включения как акрилового, так и метакрилового.

Неограничивающие примеры других применимых этилен-ненасыщенных мономеров, не содержащих функциональных групп карбоновой кислоты, включают алкиловые сложные эфиры (мет)акриловой кислоты, например этил (мет)акрилат, метил(мет)акрилат, бутил (мет)акрилат, 2-этилгексил (мет)акрилат, 2-гидроксиэтил (мет)акрилат, гидроксипропил (мет)акрилат, гидрокси бутил (мет)акрилат, изоборнил (мет)акрилат, лаурил (мет)акрилат, и этилен гликоль ди(мет)акрилат; винил ароматические углеводороды, такие как стирол и винилтолуол; (мет)акриламиды, такие как N-бутоксиметил акриламид; акрилонитрилы; диалкиловые сложные эфиры малеиновой и фумаровой кислот; винил и винилиден галогениды; винил ацетат; простые виниловые эфиры; простые аллиловые эфиры; аллиловые спирты; их производные и их смеси.

Этилен-ненасыщенные мономеры могут также включать этилен-ненасыщенные мономеры с бета-гидрокси сложноэфирной функциональной группой, такие которые получены в результате реакции мономера, имеющего этилен-ненасыщенную кислотную функциональную группу, такого как одноосновная карбоновая кислота, например акриловая кислота, с эпоксисоединением, которое не участвует в инициируемой свободными радикалами полимеризации с мономером ненасыщенной кислоты. Примерами таких эпоксисоединений являются глицидиловые эфиры и сложные эфиры. Пригодные глицидиловые эфиры включают глицидиловые эфиры спиртов и фенолов, таких как бутил глицидиловый эфир, октил глицидиловый эфир, фенил глицидиловый эфир и т.п.

В некоторых вариантах реализации полимеризующийся полиэфирный полиуретан и этилен-ненасыщенный мономер присутствуют в водных дисперсиях настоящего изобретения в массовом соотношении от 95:5 до 30:70, а именно от 90:10 до 40:60, или, в некоторых случаях, от 80:20 до 60:40.

Водные дисперсии, содержащие закапсулированные в полимер частицы настоящего изобретения, включают ли они хрупкий полимер или нет, могут быть получены любым количеством способов. Например, в некоторых вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения получают способом, содержащим (А) получение в водной среде смеси из (i) частиц, (ii) одного или более полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и/или (iii) смеси из одного или более полимеризующихся ненасыщенных мономеров с одним или более полимеров и/или (iv) одного или более полимеров, и последующее воздействие на смесь условий высокого усилия сдвига в присутствии водной среды.

Такие способы подробно описаны в патентной заявке США 10/876,031 от [0054] до [0090], включенной в настоящий документ ссылкой, и опубликованной патентной заявке США 2005/0287348 от [0036] до [0050], процитированная часть которой включена в настоящий документ ссылкой.

Однако в других вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения получают способом, включающим (1) получение в водной среде смеси из (i) частиц (ii) полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и (iii) диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства, и (2) полимеризацию этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства для образования закапсулированных в полимер частиц, содержащих диспергируемый в воде полимер. В данных вариантах реализации полимеризующееся диспергирующее средство может включать любой полимеризующийся материал, который является диспергируемым в воде и который в ходе полимеризации с этилен-ненасыщенным мономером образует закапсулированные в полимер частицы, включающие диспергируемый в воде полимер, в некоторых случаях диспергируемый в воде хрупкий полимер. В некоторых вариантах реализации полимеризующееся диспергирующее средство включает ранее описанный диспергируемый в воде полимеризующийся полиэфирный полиуретан, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность.

В данных вариантах реализации диспергируемое в воде полимеризующееся диспергирующее средство способно к диспергированию самого себя и других материалов, в том числе этилен-ненасыщенных мономеров, в водной среде без потребности в поверхностно-активных веществах и/или условиях высокого усилия сдвига. В результате вышеуказанный способ получения водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц особенно пригоден в ситуациях, в которых применение условий высокого усилия сдвига, описанных в патентной заявке США 10/876,031 от [0081] до [0084] и опубликованной патентной заявке США 2005/0287348 в [0046], является нежелательным или невыполнимым. Поэтому в некоторых вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения получают способом, который не включает стадию воздействия условий высокого усилия сдвига на смесь частиц полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства.

Кроме того, вышеуказанный способ настоящего изобретения позволяет получать наночастицы in situ вместо необходимости образования наночастиц прежде приготовления водной дисперсии. В данных способах частицы, имеющие средний размер частиц 1 микрон или больше, после перемешивания с этилен-ненасыщенным мономером и диспергируемым в воде полимеризующимся диспергирующим средством в водной среде, могут быть сформированы в наночастицы (то есть, наночастицы образуются in situ). В некоторых вариантах реализации наночастицы образуются путем того, что на водную среду воздействуют условиями измельчения. Например, частицы могут измельчаться измельчающей средой, имеющей размер частиц менее 0,5 миллиметров, или менее 0,3 миллиметров, или, в некоторых случаях, менее 0,1 миллиметров. В данных вариантах реализации частицы могут измельчаться до наноразмерных частиц в измельчителе высокой мощности в присутствии водной среды, полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства. Если желательно, может использоваться другое диспергирующее средство, такое как SOLSPERSE 27000, доступное от Avecia, Inc.

Как указано, изложенные выше способы получения водных дисперсий настоящего изобретения включают стадию свободнорадикальной полимеризации этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства с образованием закапсулированных в полимер частиц, содержащих диспергируемый в воде полимер. В некоторых вариантах реализации, если применимо, по меньшей мере, часть полимеризации происходит во время образования наночастиц. Также может использоваться свободнорадикальный инициатор. Могут использоваться инициаторы, растворимые как в воде, так и в масле.

Неограничивающие примеры пригодных водорастворимых инициаторов включают пероксидисульфат аммония, пероксидисульфат калия и пероксид водорода. Неограничивающие примеры маслорастворимых инициаторов включают трет-бутил гидропероксид, дилаурилпероксид и 2,2'-азобис(изобутиронитрил). Во многих случаях реакцию осуществляют при температуре в пределах от 20° до 80°С. Полимеризацию можно осуществлять или в периодическом, или в непрерывном процессе. Отрезок времени, необходимый для осуществления полимеризации, может находиться в пределах, например, от 10 минут до 6 часов, при условии, что данное время является достаточным для образования полимера in situ из одного или более этилен-ненасыщенного мономера.

Как только процесс полимеризации завершен, результирующий продукт представляет собой устойчивую дисперсию закапсулированных в полимер частиц в водной среде, которая может содержать некоторое количество органического растворителя. Некоторое количество или весь органический растворитель может быть удален посредством перегонки при пониженном давлении при температуре, например, менее 40°С.Термин “стабильная дисперсия” или “стабильно диспергированный”, который используется в настоящем документе, означает, что закапсулированные в полимер частицы не оседают, не коагулируют, не флоккулируют со временем из водной среды.

В некоторых вариантах реализации закапсулированные в полимер частицы присутствуют в водных дисперсиях настоящего изобретения в количестве, по меньшей мере, 10 массовых процентов, или в количестве от 10 до 80 массовых процентов, или в количестве от 25 до 50 массовых процентов, или в количестве от 25 до 40 массовых процентов, причем массовые проценты являются основанными на массе общего суммарного количества твердых веществ, присутствующих в дисперсии.

В некоторых вариантах реализации диспергированные закапсулированные в полимер частицы имеют максимальную мутность 10% или, в некоторых случаях, максимальную мутность 5% или, в еще других случаях, максимальную мутность 1%, или, в других вариантах реализации, максимальную мутность 0,5%. "Мутность", которая используется в настоящем документе, определяется в соответствии с ASTM D1003.

Значения мутности для закапсулированных в полимер частиц, описанных в настоящем документе, определяют сначала получением частиц, таких как наночастицы, диспергированных в жидкости (такой как вода, органический растворитель и/или диспергирующее средство, которое описано в настоящем документе), и затем измерением данной дисперсии, разбавленной растворителем, например, бутилацетатом, с использованием инструмента Byk-Gardner TCS (The Color Sphere), с длиной пути ячейки 500 микрон. Поскольку % мутности жидкого образца зависит от концентрации, % мутности, который используется в настоящем документе, описывается для пропускания от примерно 15% до примерно 20% при длине волны максимального поглощения. Приемлемая мутность может быть достигнута для относительно больших частиц, если различие в показателе преломления между частицами и окружающей средой является малым. Наоборот, для более малых частиц большие различия в показателе преломления между частицей и окружающей средой могут обеспечить приемлемое помутнение.

В вышеизложенных способах настоящего изобретения в ходе реакции этилен-ненасыщенного мономера с полимеризующимся диспергирующим средством образуются закапсулированные в полимер частицы, которые, как ранее указано, изобретатели полагают приводящими к фазовому барьеру, который физически препятствует повторной агломерации частиц, особенно наночастиц, в водной дисперсии. В результате вышеизложенные способы настоящего изобретения приводят к водной дисперсии частиц, таких как наночастиц, в которой повторная агломерация наночастиц минимизирована или полностью устранена.

В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение относится к способам получения закапсулированных в полимер частиц. Данные способы, как ранее описано, включают способы получения водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц, в которой закапсулированные в полимер частицы включают хрупкий полимер и также включают (1) удаление воды из водной дисперсии для образования твердого материала, содержащего закапсулированные в полимер частицы, и (2) измельчение твердого материала. В данных вариантах реализации вода может быть удалена из водной дисперсии любым пригодным способом сушки, а именно с помощью барабанной сушилки, вальцовой сушилки, распылительной сушилки или подобного. Кроме того, твердый материал может быть фрагментирован с помощью любой пригодной методики, а именно с помощью молотковой дробилки или подобного. После измельчения полученные гранулы могут быть дополнительно обработаны, а именно просеяны через сито перед упаковкой.

Настоящее изобретение относится также к композициям для порошкового покрытия, образованным из водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц. Термин "композиция для порошкового покрытия", который используется в настоящем документе, относится к композициям, пригодным для получения покрытия, которые воплощены скорее в твердой дисперсной форме, чем в жидкой форме. В некоторых вариантах реализации композиций для порошкового покрытия настоящего изобретения закапсулированные в полимер частицы содержат наночастицы.

В дополнение к закапсулированным в полимер частицам композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения могут содержать дисперсную пленкообразующую смолу. Пригодные пленкообразующие смолы включают, например, эпоксидную смолу, а именно содержащий эпоксигруппы акриловый полимер или полиглицидиловый эфир многоатомного спирта и пригодный отвердитель для эпоксидной смолы, такой как полифункциональный материал, содержащий группы карбоновой кислоты или дицианамид. Примеры отверждаемых дисперсных смолистых материалов описаны в заменяющем патенте США № RE 32261 и патенте США 4804581, которые включены ссылкой в настоящий документ. Примерами других пригодных дисперсных пленкообразующих смол являются смолы с функциональными группами карбоновой кислоты, такие как полиэфиры с функциональными группами карбоновой кислоты и акриловые полимеры, и пригодные отвердители для таких материалов, такие как отвердители триглицидил изоцианурат и бета-гидроксиалкиламид, которые описаны, например, в патенте США 4 801 680 и патенте США 4988767, которые включены ссылкой в настоящий документ.

В некоторых вариантах реализации композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения содержат от 50 до 90 массовых процентов, а именно от 60 до 80 массовых процентов дисперсной пленкообразующей смолы, исходя из общей массы композиции покрытия из порошкового материала. В некоторых вариантах реализации композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения содержат от 0,1 до 50 массовых процентов, а именно от 1 до 20 массовых процентов, закапсулированных в полимер частиц, исходя из общей массы композиции покрытия из порошкового материала.

Композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения могут необязательно включать другие материалы, а именно другие пигменты, наполнители, светостабилизаторы, модификаторы текучести, средства, предотвращающие растрескивание, и антиоксиданты. Пригодные пигменты включают, например, диоксид титана, синий ультрамарин, синий фталоцианин, зеленый фталоцианин, сажу, графитовые волокна, черный оксид железа, зеленый оксид хрома, желтый ferride и красный quindo.

К композиции могут быть добавлены средства, предотвращающие растрескивание, чтобы дать возможность любому летучему материалу улетучиться из пленки во время обжига. Бензоин является обычным предпочтительным средством, предотвращающим растрескивание, и если используется, присутствует обычно в количестве от 0,5 до 3,0 массовых процентов по отношению к общей массе композиции для порошкового покрытия.

В некоторых вариантах реализации композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения включают тонкодисперсный диоксид кремния или подобное для уменьшения слеживания порошка во время хранения. Образец тонкодисперсного диоксида кремния продается Cabot Corporation под маркой CAB-O-SIL. Коллоидный диоксид кремния присутствует в количестве в пределах от 0,1 до 1 массовых процентов по отношению к общей массе состава порошкового покрытия.

Настоящее изобретение относится также к способам создания композиции для порошкового покрытия. В определенных вариантах реализации, где закапсулированные в полимер частицы содержат хрупкий полимер, закапсулированные в полимер частицы и другие компоненты покрытия все объединяются в высушенной, дисперсной форме, смешиваются вместе и затем плавятся при перемешивании в экструдере. Однако, в других вариантах реализации, таких как те случаи, в которых используется водная дисперсия закапсулированных в полимер частиц, которая не содержит хрупкий полимер, композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения изготавливают способом, включающим (1) введение в экструдер компонентов композиции для порошкового покрытия, включающих: (а) водную дисперсию закапсулированных в полимер частиц и (б) сухие материалы; (2) смешивание (а) и (б) в экструдере; (3) удаление летучих веществ из смеси для образования экструдата; (4) охлаждение экструдата и (5) измельчение экструдата до желательного размера частиц. Термин "удаление летучих веществ", который используется в настоящем документе, означает удаление летучих материалов, в том числе воды и органических растворителей. В некоторых вариантах реализации такие композиции для порошкового покрытия изготавливаются способом и/или устройством, описанным в опубликованных патентных заявках США 2005/0212159 А1; 2005/0213423 А1; и/или 2005/0212171 А1, соответствующие раскрытия которых включены в настоящий документ ссылкой.

В данных способах настоящего изобретения сухие материалы могут содержать дисперсную пленкообразующую смолу, описанную ранее, а также любые другие добавки композиции. Сухие материалы могут сначала смешиваться в мешалке с большим усилием сдвига, такой как планетарный смеситель. Затем в некоторых вариантах реализации сухие материалы и водную дисперсию настоящего изобретения смешивают в экструдере при температуре в пределах от 80°С до 150°С. Затем экструдат охлаждают и измельчают в дисперсную смесь.

Композиции для порошкового покрытия изобретения могут быть нанесены на множество основ, в том числе металлические основы, например алюминиевые и стальные основы. Композиции для порошкового покрытия часто наносят распылением, а в случае металлической основы распылением в электростатическом поле или при помощи ожиженного слоя. Композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения могут быть нанесены в один проход или несколько проходов для получения пленки, имеющей толщину после отверждения примерно от 1 до 10 мил (от 25 до 250 микрометров), обычно примерно от 2 до 4 мил (50-100 микрометров). Во многих случаях после нанесения композиции покрытия из порошкового материала покрытую основу нагревают до температуры, достаточной для отверждения покрытия, часто до температуры в пределах от 250°F до 500°F (от 121,1°С до 260,0°С) в течение времени от 1 до 60 минут, например от 300°F до 400°F (от 148,9°С до 204,4°С) в течение от 15 до 30 минут.

В результате настоящее изобретение относится также к основам, таким как металлические основы, по меньшей мере, частично покрытые покрытием, осажденным из композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения.

Композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения могут использоваться для образования одинарного покрытия, например монопокрытия, прозрачного верхнего покрытия или базового покрытия в двухслойной системе или обоих; или в качестве одного или более слоев многослойной системы, в том числе композиции прозрачного верхнего покрытия, слоя красителя и/или композиции базового покрытия, и/или слоя грунтовки, в том числе, например, слоя электролитически осажденной грунтовки и/или шпатлевки.

Настоящее изобретение относится также к основам, по меньшей мере, частично покрытым многослойным сложным покрытием, в котором, по меньшей мере, один слой покрытия нанесен из такой композиции. Например, в некоторых вариантах реализации композиция для порошкового покрытия настоящего изобретения включает слой базового покрытия в многослойном сложном покрытии, включающем базовое и верхнее покрытие. В результате в данных вариантах реализации после применения и отверждения композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения на базовый слой может наноситься, по меньшей мере, один слой верхнего покрытия. Верхнее покрытие может, например, наноситься из композиции для порошкового покрытия, композиции для покрытия на основе органического растворителя или композиции для покрытия на водной основе, что известно в уровне техники. Пленкообразующая композиция поверхностного покрытия может быть любой композицией, применимой для покрытий, в том числе, например, пленкообразующей композицией, которая включает смолистое связующее вещество, выбранное из акриловых полимеров, полиэфиров, включая алкиды, и полиуретаны. Композиция верхнего покрытия может наноситься любой обычной методикой покрытия, такой как нанесение щеткой, распылением, окунанием или заливкой, но чаще всего их наносят распылением. Могут использоваться обычные методики распыления и оборудование для пневматического распыления, безвоздушного распыления и распыления в электростатическом поле или ручными методами, или автоматическими методами.

В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение относится к отражающим поверхностям, по меньшей мере, частично покрытым слоем придающего цвет неукрывающего покрытия, нанесенного из композиции для порошкового покрытия, включающей некоторое количество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%. В некоторых вариантах реализации слой прозрачного покрытия может быть нанесен поверх, по меньшей мере, части слоя придающего цвет неукрывающего покрытия.

Термин “отражающая поверхность”, который используется в настоящем документе, относится к поверхности, содержащей отражающий материал, имеющий общий коэффициент отражения, по меньшей мере, 30%, например, по меньшей мере, 40%. “Общий коэффициент отражения” относится в настоящем документе к отношению отраженного от объекта света к падающему свету, который воздействует на объект, в видимом спектре при интегрировании по всем углам наблюдения. “Видимый спектр” относится в настоящем документе к той части электромагнитного спектра, которая находится между длинами волн 400 и 700 нанометров. “Угол наблюдения” относится в настоящем документе к углу между лучом наблюдения и нормалью к поверхности в точке падения. Значения коэффициента отражения, описанные в настоящем документе, могут быть определены, например, при использовании Minolta Spectrophotometer CM-3600d согласно инструкциям, предоставленным изготовителем.

В некоторых вариантах реализации отражающая поверхность включает, наряду с прочим, материал основы, такой как, например, полированный алюминий, холоднокатаная сталь, хромированный металл или металл, напыленный в вакууме на пластмассу. В других вариантах реализации отражающая поверхность может включать предварительно покрытую поверхность, которая может, например, включать слой отражающего покрытия, нанесенного из композиции для покрытия, такой как, например, слой базового покрытия из металлического серебра; слой базового покрытия из окрашенного металла; слой базового покрытия, содержащего слюду; или белый слой базового покрытия, наряду с прочим.

Такие слои отражающего покрытия могут наноситься из пленкообразующей композиции, которая может, например, включать любую из пленкообразующих смол, обычно используемых в композициях защитного покрытия. Например, пленкообразующая композиция отражающего покрытия может включать смолистое связующее вещество и один или более пигментов для функционирования в качестве пигмента. Применимые смолистые связующие вещества включают, но не ограничиваются таковыми, акриловые полимеры, полиэфиры, включающие алкиды и полиуретаны. Смолистые связующие вещества для композиции отражающего покрытия могут, например, быть воплощены в композиции для порошкового покрытия, композиции для покрытия на основе растворителя или композиции для покрытия на водной основе.

Как отмечено, композиция отражающего покрытия может содержать пигменты в качестве красителей. Пригодные пигменты для композиции отражающих покрытий включают, например, металлические пигменты, которые включают алюминий в чешуйках, медь или бронзу в чешуйках и слюду, покрытую оксидом металла; неметаллические цветные пигменты, такие как диоксид титана, оксид железа, оксид хрома, хромат свинца и сажу; а также органические пигменты, такие как, например, фталоцианиновый синий и фталоцианиновый зеленый.

Композиция отражающих покрытий может наноситься на основу любой обычной методикой покрытия, такой как, наряду с прочим, нанесение кистью, распыление, окунание или заливка. Могут использоваться обычные методики распыления и оборудование для пневматического распыления, безвоздушного распыления и распыления в электростатическом поле или ручным, или автоматическим способом. Во время нанесения базового покрытия на основу толщина пленки базового покрытия, образованного на основе, часто находится в пределах от 0,1 до 5 мил (от 2,5 до 127 микрометров) или от 0,1 до 2 мил (от 2,5 до 50,8 микрометрам).

После формирования на основе пленки отражающего покрытия отражающее покрытие может отверждаться или, в альтернативном варианте, подвергаться стадии сушки, в которой растворитель удаляется из пленки базового покрытия в ходе нагревания или сушки воздухом перед нанесением следующих композиций покрытия. Пригодный режим сушки будет зависеть от конкретной композиции базового покрытия и влажности окружающей среды, если композиция водного происхождения, но часто будет достаточным время сушки от 1 до 15 минут при температуре от 75°F до 200°F (от 21°C до 93°С).

Отражающие поверхности настоящего изобретения, по меньшей мере, частично покрываются слоем придающего цвет неукрывающего покрытия, нанесенным из композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения. Термин “слой неукрывающего покрытия”, который используется в настоящем документе, относится к слою покрытия, в котором при нанесении его на поверхность является видимой поверхность ниже слоя покрытия. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения поверхность ниже слоя неукрывающего покрытия является видимой, если неукрывающий слой применяется при толщине сухой пленки от 0,5 до 5,0 мил (от 12,7 до 127 микрон). Одним способом оценки отсутствия укрытия является измерение непрозрачности. “Непрозрачность”, которая используется в настоящем документе, относится к степени, в которой материал скрывает основу.

“Процентная непрозрачность” относится в настоящем документе к отношению коэффициента отражения высушенного пленочного покрытия поверх черной основы с 5% или меньшим коэффициентом отражения, к коэффициенту отражения такого же пленочного покрытия, эквивалентно нанесенного и высушенного, поверх основы с 85% коэффициентом отражения. Процент непрозрачности высушенного пленочного покрытия будет зависеть от толщины высушенного пленочного покрытия и концентрации придающих цвет частиц. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения слой придающего цвет неукрывающего покрытия имеет процентную непрозрачность не более 90 процентов, а именно не более 50 процентов при толщине сухой пленки один (1) мил (примерно 25 микрон).

В некоторых вариантах реализации отражающих поверхностей настоящего изобретения слой прозрачного покрытия наносят поверх, по меньшей мере, части слоя придающего цвет неукрывающего покрытия. Слой прозрачного покрытия может быть нанесен из композиции, которая содержит любую обычно пленкообразующую смолу и может наноситься поверх придающего цвет неукрывающего слоя для придания дополнительной глубины и/или защитных свойств поверхности под ним. Смолистые связующие вещества для прозрачного покрытия могут быть воплощены в виде композиции для порошкового покрытия, композиции для покрытия на основе органического растворителя или композиция для покрытия на водной основе. Необязательные ингредиенты, пригодные для включения в композиции прозрачного покрытия, включают те, которые известны в технологии образования защитных покрытий, а именно материалы, которые описаны ранее. Композиция для прозрачного покрытия может наноситься на основу любой обычной методикой покрытия, такой как нанесение кистью, распылением, окунанием или заливкой, наряду с прочим.

В некоторых вариантах реализации покрытия, нанесенные из композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения, проявляют “более яркий” цвет по сравнению с аналогичной композицией для порошкового покрытия, которая не включает некоторое количество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%, таких как описанные выше. В результате настоящее изобретение относится к способам увеличения яркости цвета покрытия, нанесенного из композиции для порошкового покрытия. Данные способы содержат включение в композицию для порошкового покрытия некоторого количества закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%. Термин “яркость цвета”, который используется в настоящем документе, относится к значению L в системе описания цвета CIELAB, которое описано в патенте США №5 792 559 в колонке 1, линии от 34 до 64, процитированная часть которого включена в настоящий документ ссылкой, где более низкое значение L соответствует более высокому уровню яркости цвета. Для целей настоящего изобретения могут осуществляться измерения цвета при различных углах с использованием спектрофотометра X-RITE, а именно мультиуглового спектрофотометра MA68I, коммерчески доступного от X-Rite Instruments, Inc.

Настоящее изобретение относится также к способам подбора цвета заданного защитного и декоративного покрытия, нанесенного из композиции для жидкого покрытия. Авторы изобретения обнаружили, что, в отличие от композиций для порошкового покрытия предшествующего уровня техники, композиции порошкового покрытия настоящего изобретения способны создавать покрытия, которые проявляют свойства цвета, аналогичные покрытиям, нанесенным из композиций для жидкого покрытия. В результате композиции для порошкового покрытия настоящего изобретения могут использоваться для подгонки цвета покрытий, нанесенных из композиций для жидкого покрытия. Данные способы включают: (а) определение видимого цвета заданного покрытия измерением поглощения или коэффициента отражения заданного покрытия; и (б) создание композиции для порошкового покрытия, включающей некоторое количество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%, где покрытие, нанесенное из композиции для порошкового покрытия, соответствует видимому цвету заданного покрытия. В данных способах определяют поглощение или отражение заданного покрытия с использованием спектрофотометра (который описан выше) и получают кривую поглощения или отражения в интервале длин волн, соответствующих видимому спектру. Данная кривая относится к видимому спектру поглощения или отражения. Получают композицию для порошкового покрытия, которая содержит некоторое количество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%, такую чтобы покрытие, нанесенное из композиции порошкового покрытия, имело поглощение или отражение в видимом спектре, близкое к соответствующим показателям заданного покрытия.

Изобретения поясняется следующими примерами, которые не следует рассматривать как ограничивающие изобретение их деталями. Все доли и проценты в примерах, а также всюду в описании, являются массовыми, если не указано иначе.

ПРИМЕРЫ

ПРИМЕР 1

Дисперсия полиуретана

Данный пример описывает получение дисперсии полиуретана, которая впоследствии использовалась для образования дисперсии полиуретан/нанопигмент Примеров 2-4. Дисперсию полиуретана получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Поли (неопентилгликоль адипат)1 780,0
Диметилолпропионовая кислота (DMPA) 280,7
Триэтиламин 127,1
Бутилированный гидрокситолуол 2,5
Трифенилфосфит 2,5
Загрузка II
Гидроксиэтил метакрилат (НЕМА) 116,7
Бутил метакрилат 791,2
Загрузка III
Метилен бис(4-циклогексилизоцианат) 1175,1
Загрузка IV
Бутил метакрилат 57,5
Загрузка V
Деионизованная вода 4734,8
Этилендиамин 49,2
Диметилэтаноламин 40,6
Загрузка VI
Бутил метакрилат 50
1Поли (неопентилгликоль адипат), имеющий среднечисленную молекулярную массу 1000.

Дисперсию полиуретана получали в четырехгорлой круглодонной колбе, оборудованной электронным температурным датчиком, механической мешалкой, холодильником и колбонагревателем. Загрузку I перемешивали 5 минут в колбе при температуре 90°С. Добавили загрузку II и охладили смесь до 60°С. В течение 10-минутного периода добавили загрузку III. Добавили загрузку IV и полученную смесь постепенно нагрели до 90°С за 45 минут и затем выдерживали при 90°С в течение 3 часов. Загрузку V перемешивали в отдельной колбе и нагревали до 80°С. К загрузке V добавили 3000,0 г продукта реакции загрузок I, II, III и IV в течение 30 минут. Добавили загрузку VI и полученную смесь охладили до комнатной температуры. Конечный продукт был прозрачной эмульсией с кислотным числом 12,1, вязкостью по Брукфильду 872 сантипуаз (шпиндель №3 при 30 об/мин), рН 7,75 и содержанием нелетучей части 29,4%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 2

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента синий фталоцианиновый РВ 15:3. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Дисперсия полиуретана по Примеру 1 4772,7
Деионизованная вода 2304,5
Метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) 1,36
Пигмент РВ 15:32 700,0
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 86,4
Загрузка II
Деионизованная вода 71,5
трет-бутил гидропероксид (70%-ный водный раствор) 5,8
Загрузка III
Деионизованная вода 337,2
Сульфат железа-аммония 0,13
Метабисульфит натрия 8,18
2Коммерчески доступный от BASF Corp.

Ингредиенты перемешали с использованием 4,5-дюймовой лопасти Cowles, прикрепленной к пневматическому двигателю. Затем смесь предварительно диспергировали в измельчителе Premier Mill PSM-11, содержащем 353 мл 1,2-1,7 мм измельчающей среды Zirconox YTZ®, в течение 1,25 часов при 1000 фт/мин (308 м/мин) для перемешивающих лопастей и скорости насоса 960 об/мин, и затем повторяли операцию в дробилке Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при 1400 об/мин с настройкой насоса 19 об/мин в течение общего времени 15 часов. Ход измельчения контролировали визуальным наблюдением изменений прозрачности образцов тонких пленок, нанесенных поверх черной и белой бумаги Leneta. Добавили загрузку II и полученную смесь перемешивали 5 минут. Загрузку III добавили двумя аликвотами в течение 5 минут, конечный продукт был голубой (синей) жидкостью с вязкостью по Брукфильду 356 сантипуаз (шпиндель №3 при 30 об/мин), рН 7,29 и содержанием нелетучей части 28,9%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 3

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента хинакридон красный PR 122. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Дисперсия полиуретана Пример 1 4772,7
Деионизованная вода 2304,5
Метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) 1,36
Пигмент PR 1223 700,0
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 86,4
Загрузка II
Деионизованная вода 71,5
трет-бутил гидропероксид (70%-ный водный раствор) 5,8
Загрузка III
Деионизованная вода 337,2
Сульфат железа-аммония 0,13
Метабисульфит натрия 8,18
3Коммерчески доступный от Sun-Chemical

Ингредиенты перемешивали с использованием 4,5-дюймовой лопасти Cowles, прикрепленной к пневматическому двигателю. Затем смесь предварительно диспергировали в измельчителе Premier PSM-11, содержащем 353 мл 1,2-1,7 мм измельчающей среды Zirconox YTZ® в течение 1,5 часов при 1000 фут/мин (308 м/мин) для перемешивающих лопастей и скорости насоса 960 об/мин, а затем повторили операцию в дробилке Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при 1260 фут/мин с настройкой насоса 19 об/мин в течение общего времени 15 часов. Ход измельчения контролировали визуальным наблюдением изменения прозрачности образцов тонких пленок, нанесенных поверх черной и белой бумаги Leneta. Добавили загрузку II и полученную смесь перемешивали 5 минут. Загрузку III добавили двумя аликвотами в течение 5 минут. Конечный продукт был красной жидкостью с вязкостью по Брукфильду 28,1 сантипуаз (шпиндель №3 при 30 об/мин), рН фактор 7,61, и содержанием нелетучей части 28,2%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 4

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента диазо желтый PY 128. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Дисперсия полиуретана Примера 1 4872,7
Деионизованная вода 2204,5
Метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) 1,36
Пигмент PY 1284 700,0
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 86,4
Загрузка II
Деионизованная вода 71,5
трет-Бутил гидропероксид (70%-ный водный раствор) 5,8
Загрузка III
Деионизованная вода 337,2
Сульфат железа-аммония 0,13
Метабисульфит натрия 8,18
4Коммерчески доступный от CIBA.

Ингредиенты перемешивали с использованием 4,5-дюймовой лопасти Cowles, прикрепленной к пневматическому двигателю. Затем смесь предварительно диспергировали в барабанном измельчителе Premier PSM-11, содержащем 353 мл 1,2-1,7 мм измельчающей среды Zirconox YTZ® в течение 4,7 часов при скорости 1000 фут/мин для перемешивающих лопастей и 960 об/мин для насоса, а затем повторили операцию в дробилке Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при 1400 фут/мин (431,2 м/мин) с настройкой насоса 19 об/мин в течение общего времени 18 часов. Ход измельчения контролировали визуальным наблюдением изменения прозрачности образцов тонких пленок, нанесенный поверх черной и белой бумаги Leneta. Добавили загрузку II и полученную смесь перемешивали 5 минут. Загрузку III добавили двумя аликвотами в течение 5 минут. Конечный продукт был желтой жидкостью с вязкостью по Брукфильду 48,1 сантипуаз (шпиндель №3 при 30 об/мин), рН 7,40 и содержанием нелетучей части 29,4%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 5 Барабанная сушка дисперсии нанопигмента

Данный пример описывает конверсию жидкой дисперсии полиуретан/нанопигмент Примера 3 в высушенный материал, пригодный для механического измельчения в порошковое исходное сырье для последующего использования в приготовлении композиции для порошкового покрытия. Дисперсию, описанную выше в Примере 3, высушивали в двойной барабанной сушилке Bufolvak 6”×8” с зазором 10 мил при температуре барабана 240°F, вращающегося при 2,9 об/мин. Полученный материал образовывал ажурный лист, который легко разбивался в крупный порошок с сухим остатком 96,0%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 6

Дисперсия полиуретана

Данный пример описывает получение дисперсии полиуретана, которую впоследствии использовали для образования соответствующих дисперсий полиуретан/нанопигмент в Примерах 7-9 и 13. Дисперсию полиуретана получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Поли(бутиленоксид)5 355,6
Диметилолпропионовая (DMPA) 119,2
Триэтиламин 54,0
Бутилированный гидрокситолуол 2,2
Трифенилфосфит 1,1
Загрузка II
Гидроксиэтил метакрилат (НЕМА) 27,8
Бутилметакрилат 48,4
Бутил акрилат 319,2
Загрузка III
Метиленбис(4-циклогексилизоцианат) 558,9
Загрузка IV
Бутилметакрилат 55,6
Загрузка V
Деионизованная вода 2086,3
Диэтаноламин 20,2
Этилендиамин 26,9
Диметилэтаноламин 19,7
Загрузка VI
Бутилметакрилат 50,0
5Поли(бутиленоксид), имеющий среднечисленную молекулярную массу 1000.

Дисперсию полиуретана получали в четырехгорлой круглодонной колбе, оборудованной электронным температурным датчиком, механической мешалкой, холодильником и колбонагревателем. Загрузку I перемешивали в колбе в течение 5 мин при температуре 125°С. Добавили загрузку II и охладили смесь до 70°С. Загрузку III добавили в течение 10 минутного периода. Добавили загрузку IV и полученную смесь постепенно нагрели до 90°С в течение 90 мин и затем выдерживали при 90°С в течение 1 часа. Загрузку V перемешивали в отдельной колбе и нагревали до 60°С. 1387,8 г продукта реакции загрузок I, II, III и IV добавляли к загрузке V в течение 10 минут. Добавили загрузку VI и охладили полученную смесь до комнатной температуры. Конечный продукт был прозрачной эмульсией с кислотным числом 12,5, вязкостью по Брукфильду 3710 сантипуаз (шпиндель №5 при 60 об/мин), рН 7,6 и сухим остатком 29,4%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 7

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента синий фталоцианиновый РВ 15:3. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Дисперсия полиуретана Примера 6 7271,0
Деионизованная вода 3293,1
Метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) 2,0
Пигмент РВ 15:3 1079,5
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 131,5
Загрузка II
Деионизованная вода 102,4
Трет-Бутил гидропероксид (70%-ный водный раствор) 12,3
Загрузка III
Деионизованная вода 512,1
Сульфат железа-аммония 0,15
Метабисульфит натрия 12,3

Ингредиенты перемешивали в течение 2,5 часов с использованием смесителя Ross Model №HSM-100L типа ротор/статор и затем повторно обрабатывали в дробилке Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при 1400 об/мин (431,2 м/мин) в течение общего времени 19,0 часов. Ход измельчения контролировали визуальным наблюдением изменения прозрачности образцов тонких пленок, нанесенных поверх черной и белой бумаги Leneta. Добавили загрузку II и полученную смесь перемешивали 5 минут при 11°С. Загрузку III добавили двумя аликвотами в течение 5 минут. Температуру смеси повысили до 13°С. Конечный продукт был синей жидкостью с вязкостью по Брукфильду 26 сантипуаз (шпиндель №1 при 60 об/мин), рН 7,2 и содержанием нелетучей части 30,0%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 8

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента хинакридон красный PR 122. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Дисперсия полиуретана Примера 6 7271,0
Деионизованная вода 3293,1
Метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) 2,0
Пигмент PR 122 1079,5
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 131,5
Загрузка II
Деионизованная вода 102,4
трет-Бутил гидропероксид (70%-ный водный раствор) 12,3
Загрузка III
Деионизованная вода 512,1
Сульфат железа-аммония 0,15
Метабисульфит натрия 12,3

Ингредиенты перемешивали в течение 2,5 часов с использованием смесителя Ross Model №HSM-100L типа ротор/статор и затем повторно обрабатывали в дробилке Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при 1400 об/мин в течение общего времени 23 часа. Ход измельчения контролировали визуальным наблюдением изменения прозрачности образцов тонких пленок, нанесенных поверх черной и белой бумаги Leneta. Добавили загрузку II, и полученную смесь перемешивали 5 минут при 24°С. Загрузку III добавили двумя аликвотами в течение 5 минут. Температуру смеси повысили до 26°С. Конечный продукт был красной жидкостью с вязкостью по Брукфильду 27 сантипуаз (шпиндель №1 при 60 об/мин), рН 7,4 и содержанием нелетучей части 29,3%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 9

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента диазо желтый PY 128. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Загрузка I
Дисперсия полиуретана Примера 6 7271,0
Деионизованная вода 3293,1
Метиловый эфир гидрохинона (MEHQ) 2,0
Пигмент PY 128 1079,5
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 131,5
Загрузка II
Деионизованная вода 102,4
трет-Бутил гидропероксид (70%-ный водный раствор) 12,3
Загрузка III
Деионизованная вода 512,1
Сульфат железа-аммония 0,15
Метабисульфит натрия 12,3

Ингредиенты перемешивали в течение 5,5 часов с использованием смесителя Ross Model № HSM-100L типа ротор/статор и затем повторно обрабатывали в дробилке Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при 1400 об/мин (431,2 м/мин) в течение общего времени 23 часа. Ход измельчения контролировали визуальным наблюдением изменения прозрачности образцов тонких пленок, нанесенных поверх черной и белой бумаги Leneta. Добавили загрузку II, и полученную смесь перемешивали 5 минут при 24°С. Загрузку III добавили двумя аликвотами в течение 5 минут. Конечный продукт был желтой жидкостью с вязкостью по Брукфильду 53 сантипуаз (шпиндель №1 при 60 об/мин), рН 7,3 и содержанием нелетучей части 28,8%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 10

Получение итермедиата композиции для порошкового покрытия

Данный пример описывает приготовление рецептуры сердцевины сухих материалов, используемых для получения композиции для порошкового покрытия последующих Примеров. Рецептуру сердцевины получали из следующих ингредиентов в указанных отношениях:

Компоненты 1-9 предварительно перемешивали в смесителе Henschel в течение 1 мин при 1000 об/мин. Затем смесь выдавливали через двухшнековый экструдер Coperion W&P 30 мм с вращением в одном направлении при скорости вращения шнеков 340 об/мин и среднем вращающем моменте 30-40%. Экструдер был снабжен системой ввода при низком давлении и пятью зонами с независимо контролируемой температурой, как описано в опубликованных патентных заявках США 2005/0213423; 2005/0212159 А1 и 2005/0212171 А1. Пять зон с независимо контролируемой температурой поддерживались при следующих температурах: Зона 1: 60°С; Зона 2: 120°С; Зона 3: 130°С; Зона 4: 120°С; Зона 5: 100°С. Экструдат охлаждали и измельчали в системе механического измельчения до размера частиц примерно от 28 до 30 микрон. Частицы избыточного размера удалили и добавили компонент 10.

ПРИМЕР 11

Получение композиций покрытия из порошкового материала

Были получены различные композиции для порошкового покрытия из интермедиата композиции для порошкового покрытия Примера 10 и дисперсии полиуретан/нанопигмент Примеров 2-4 и 7-9, а также различных смесей данных дисперсий (массовые соотношения в пределах от 90:10 до 10:90). Каждая из композиций для порошкового покрытия была получена в условиях, описанных в Примере 10, с использованием двухшнекового экструдера Coperion W&P 30 мм с вращением в одном направлении, оборудованного системой ввода при низком давлении, и пятью зонами с независимым температурным контролем, как описано в опубликованных патентных заявках США 2005/0213423; 2005/0212159 А1 и 2005/0212171 А1. Интермедиат композиции для порошкового покрытия Примера 10 подавался в экструдер при скорости 280 граммов в минуту, а дисперсии пигментов подавались в экструдер при скорости 105 граммов в минуту через систему инжекции при низком давлении. Зона 4 была оборудована отверстием для удаления летучих паров. Экструдат охлаждали и перемалывали в системе механического измельчения до размера частиц примерно от 28 до 30 микрон.

ПРИМЕР 12

Способ подбора цвета

Данный Пример доказывает улучшенную способность композиций для порошкового покрытия настоящего изобретения соответствовать цвету цветного покрытия, нанесенного из композиции для жидкого покрытия. В данном Примере стандартом было цветное пурпурное/красное покрытие, нанесенное из композиции для жидкого покрытия. Показатели цвета, которые измеряли мультиугловым спектрофотометром MA68I при различных углах наблюдения, представлены в Таблице. Порошковое покрытие А показало лучшее соответствие цвета, которое могло быть достигнуто с использованием композиции для порошкового покрытия, включающей только стандартные пигменты. Порошковое покрытие В представляет лучшее соответствие цвета, которое могло быть достигнуто с использованием композиции для порошкового покрытия, включающей комбинацию дисперсий нанопигментов Примеров 2-4 и 7-9.

Порошковое покрытие А
Угол L а b С h
15 9,2 -14,6 8,53 -15,6 6,53
25 6,27 -7,94 5,68 -8,46 4,86
45 8,19 5,16 5,71 5,35 5,53
75 10,03 17,53 6,73 18,34 4,05
110 10,69 22 7,24 22,97 2,95
Порошковое покрытие B
Угол L а b С h
15 -9,58 -9,21 -1,6 -8,57 -3,72
25 -5,59 -5,98 -3,27 -5,13 -4,49
45 0,25 0,09 -5,75 1,06 -5,56
75 1,75 5,86 -5,54 6,43 -4,86
110 1,84 6,02 -4,26 6,32 -3,8

В данном Примере наблюдается положительная тенденция значения "С", показывая, таким образом, лучшее соответствие цвета стандарту при фейс углах (15 и 25). При измерении флоп углов (45, 75, 110) отрицательная динамика указывает на более темные и более желательные смещения цвета. В случае вышеуказанного образца значения для всех трех углов уменьшались по отношению к первоначальному порошковому объекту, приближаясь, таким образом, к стандарту.

ПРИМЕР 13

Дисперсия полиуретан/нанопигмент

Данный пример описывает получение дисперсии наноразмерного пигмента периленовый красный PR-179. Дисперсию получали из следующей смеси ингредиентов в указанных отношениях:

Ингредиенты Масса (граммы)
Дисперсия полиуретана Примера 6 6272,3
Деионизованная вода 4545,6
Пигмент PR 17914 1818,2
Shellsol OMS (Shell Chemical Co.) 218,2
14Коммерчески доступный от Sun Chemical

Ингредиенты перемешивали и повторно обрабатывали с помощью дробилки Advantis V15 Drais, содержащей 500 мл 0,3 мм средства дробления Zirconox YTZ® в однолитровой дробильной камере. Смесь измельчали при максимальном значении 1350 об/мин в течение общего времени 42,75 часа. Конечный продукт представлял собой красную жидкость с содержанием нелетучей части 39,4%, как измерено при 110°С в течение одного часа.

ПРИМЕР 14

В данном Примере две композиции порошкового покрытия были получены с использованием ингредиентов и способа, описанных в Примере 10. В Примере 14а 3 массовых части пигмента PR 179, коммерчески доступного от Sun Chemical, были включены в композицию Примера 10. В Примере 14b 3 массовых части дисперсии полиуретан/нанопигмент были включены в композицию Примера 10. Композиции порошкового покрытия Примеров 14а и 14b наносили электростатически на 4"×12" панели с электроосажденным покрытием. Панели отверждали при подходящей повышенной температуре и охлаждали до температуры окружающей среды. Показатели краски измеряли на мультиугловом спектрофотометре MA68I при различных углах наблюдения. Результаты показаны в Таблице и представлены в виде разности значения Примера 14b по сравнению с Примером 14а.

Угол L а b С h
15 -1,76 -3,2 -2,64 -4,08 -0,77
25 -3 -5,02 -4,05 -6,33 -1,21
45 -4,05 -8,41 -5,9 -10,2 -1,23
75 -4,5 -10,17 -6,52 -12,06 -0,65
110 -4,59 -10,85 -6,68 -12,74 -0,18

В данном Примере уменьшение значения "L" свидетельствовало об увеличении яркости и проявления цвета.

Специалисты поймут, что в вариантах реализации, описанных выше, могут быть сделаны изменения без отклонения в них от общей идеи изобретения. Поэтому подразумевается, что данное изобретение не ограничивается конкретными раскрытыми вариантами реализации, но оно предназначено для охвата изменений, находящихся в пределах сущности и объема изобретения, которые определены приложенной формулой изобретения.

1. Композиция для порошкового покрытия, полученная из водной дисперсии, включающей закапсулированные в полимер частицы, в которой закапсулированные в полимер частицы включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер, который легко измельчается при условиях окружающей среды.

2. Композиция для порошкового покрытия по п.1, в которой частицы включают наночастицы.

3. Композиция для порошкового покрытия по п.2, в которой наночастицы включают неорганические наночастицы.

4. Композиция для порошкового покрытия по п.3, в которой наночастицы включают неорганические наночастицы, выбранные из коллоидного диоксида кремния, тонкодисперсного диоксида кремния, аморфного диоксида кремния, оксида алюминия, коллоидного оксида алюминия, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидного оксида иттрия, коллоидного диоксида циркония, аморфного диоксида циркония и их смесей.

5. Композиция для порошкового покрытия по п.3, в которой неорганические наночастицы включают смешанный оксид металла.

6. Композиция для порошкового покрытия по п.2, в которой наночастицы имеют максимальную мутность 10%.

7. Композиция для порошкового покрытия по п.2, в которой наночастицы включают органические наночастицы.

8. Композиция для порошкового покрытия по п.7, в которой органические наночастицы включают органические пигменты, выбранные из периленов, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов (а именно, трифендиоксазинов), 1,4-дикетопирролопирролов, антрапиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, тиоиндиго, 4,4'-диамино-1,1'-диантрахинонила, азосоединений, их замещенных производных и их смесей.

9. Способ получения водной дисперсии частиц, закапсулированных в хрупкий полимер, включающий обработку водной среды в условиях измельчения, где водная среда содержит смесь, содержащую:
а) частицы,
б) этилен-ненасыщенный мономер и
в) диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер,
при этом закапсулированные в полимер частицы образуются при измельчении по меньшей мере части этилен-ненасыщенного мономера с диспергируемым в воде этилен-ненасыщенным полимером во время условий измельчения, а хрупкий полимер является полимером, который легко измельчается при условиях окружающей среды.

10. Способ по п.9, в котором диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер включает полиэфирный полиуретан, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность.

11. Способ по п.10, в котором диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность, получают из реагентов, содержащих: (а) полиизоцианат; (б) полиэфирный полиол; и (в) материал, содержащий этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу.

12. Способ по п.11, в котором диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность, получают из реагентов, содержащих дополнительно: (г) полиамин; и (д) материал, содержащий кислотную функциональную группу или ангидрид и функциональную группу, реакционноспособную в отношении изоцианата или гидроксильных групп.

13. Способ по п.9, в котором диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер имеет средневесовую молекулярную массу 40000-80000 граммов на моль.

14. Основа, по меньшей мере, частично покрытая покрытием, нанесенным из композиции для порошкового покрытия по п.1.

15. Основа по п.14, в которой основа включает металлическую основу.

16. Многослойное сложное покрытие, в котором, по меньшей мере, один слой покрытия нанесен из композиции для порошкового покрытия по п.1.

17. Способ получения композиции для порошкового покрытия, включающий: (1) введение в экструдер компонентов, содержащих: (а) водную дисперсию, содержащую закапсулированные в полимер частицы, в которой закапсулированные в полимер частицы включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер, который легко измельчается при условиях окружающей среды, и (б) сухие материалы; (2) смешивание компонентов (а) и (б) в экструдере; (3) удаление летучих компонентов из смеси для образования экструдата; (4) охлаждение экструдата и (5) измельчение экструдата до желательного размера частиц.

18. Способ получения водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц, включающий: (1) получение в водной среде смеси из: (а) частиц, (б) этилен-ненасыщенного мономера и (в) диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства, содержащего диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер, и (2) полимеризацию этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства для образования закапсулированных в полимер частиц, содержащих диспергируемый в воде полимер, где способ не включает стадию воздействия на смесь условий высокого усилия сдвига, а полимер является хрупким полимером, который легко измельчается при условиях окружающей среды.

19. Способ по п.18, в котором после стадии (1) частицы формируются в наночастицы.

20. Способ по п.18, в котором диспергируемый в воде этилен-ненасыщенный полимер имеет средневесовую молекулярную массу 40000-80000 граммов на моль.

21. Композиция для порошкового покрытия, образованная из водной дисперсии, полученной способом по п.18.

22. Отражающая поверхность, по меньшей мере, частично покрытая слоем придающего цвет неукрывающего покрытия, нанесенным из композиции для порошкового покрытия по пп.1 или 21, включающей множество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к покрытию с повышенной стойкостью к царапанию. .
Изобретение относится к сухой краске в виде частиц для применения в получении смешанных красок для покрывающих композиций. .
Изобретение относится к порошковой композиции для покрытий с регулируемым глянцем, пригодной для покрытия рулонов подстилающих поверхностей. .

Изобретение относится к способу получения модифицированного неорганического кислородсодержащего зернистого материала. .

Изобретение относится к получению мелкозернистого полиариленэфиркетона, используемого для нанесения на металлические и керамические предметы и получения композитов.

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к водным дисперсиям на основе винилиденфторида для получения защитных красок. .

Изобретение относится к композиции эпоксидного порошкового покрытия и к способу ее получения. .

Изобретение относится к УФ-отверждаемым порошковым композициям для получения гидрофобного лакового покрытия. .

Изобретение относится к вариантам отверждаемого состава порошкового покрытия и к способу катодной защиты стальной подложки от коррозии. .
Изобретение относится к созданию художественных красок для ручной росписи декоративных изделий. .

Изобретение относится к антикоррозионным защитным двухэлементным системам покрытий стальных поверхностей, включающих тонкослойное грунтовочное покрытие и толстослойное наружное полимочевинуретановое покрытие, и может быть использовано, в частности, для защиты металлических труб газо- и нефтепроводов, эксплуатирующийся в жестких климатических условиях под воздействием химически агрессивных водных сред и блуждающих токов.

Изобретение относится к композициям на основе силан-функциональных полимеров, которые являются подходящими для адгезивного связывания, герметизации и покрытия пористых субстратов.

Изобретение относится к способу получения водного средства для нанесения покрытия и к полученному при этом средству для нанесения покрытия или лаку, а также к применению средства для нанесения покрытия в качестве связующего в однокомпонентных и двухкомпонентных системах, а также к получению покрытий для впитывающих основ.

Изобретение относится к полиуретановой диспергирующей смоле, имеющей главную полиуретановую цепь, содержащую гидрофильные группы боковой цепи на основе полиалкиленоксида, причем группы боковой цепи присоединены к главной полиуретановой цепи посредством ковалентных связей.
Изобретение относится к композиции для покрытия, включающей а) полиакрилатный полиол, получаемый полимеризацией ненасыщенных олефиновых мономеров, где, по меньшей мере, 40 мас.% мономеров включают линейные или разветвленные алк(ен)ильные или алк(ен)иленовые группы, имеющие, по меньшей мере, 4 атома углерода; b) полиэфирный полиол, получаемый этерификацией составляющих звеньев, имеющих функциональные группы, образующие сложный эфир, где, по меньшей мере, 30 мас.% составляющих звеньев включают линейные или разветвленные алк(ен)ильные или алк(ен)иленовые группы с, по меньшей мере, 4 атомами углерода на функциональную группу, образующую сложный эфир, где полиэфирный полиол имеет гидроксильное число выше 280 мг КОН/г и гидроксильную функциональность, по меньшей мере, 2, и с) изоцианат-функционализированный сшивающий агент.
Изобретение относится к водным покрывным композициям с низким содержанием летучих органических соединений. .
Изобретение относится к области полимеризации и сополимеризации олефинов с целью получения ценных полимерных продуктов, таких как линейный полиэтилен низкой плотности, полигексен и т.д.

Водные дисперсии закапсулированных в полимер частиц, относящиеся к ним композиции для покрытия и покрытые основы

Наверх