包含醇酸树脂和乙酸异戊酯的高固体涂料组合物本发明涉及一种非水液体涂料组合物，其包含醇酸树脂和挥发性有机
溶剂。本发明进一步涉及一种涂覆基材的方法和经涂覆的基材。
为了获得允许将涂料组合物施加(例如通过刷涂或喷涂)至基材上所必
需的粘度，挥发性有机溶剂是非水液体涂料组合物中所必需的。醇酸树脂
基涂料组合物中的典型有机溶剂是芳族溶剂和脂族烃基溶剂。然而，蒸发
至大气中的该类挥发性有机溶剂会导致空气污染、光化学烟雾，当烟雾被
涂漆工吸入时，它们通常是不健康的或者是有毒的，它们通常是可燃的且
带来火灾风险，且它们通常基于矿物油，而矿物油是有价值的不可再生资
源。
因此，长期以来一直需要降低液体涂料组合物中的挥发性有机溶剂的
量以减少上述问题。
因此，本发明力图提供需要更少量挥发性有机溶剂的涂料组合物。此
外，所述挥发性有机溶剂应至少部分基于可再生资源。
现在，本发明提供了一种非水液体涂料组合物，其包含醇酸树脂和挥
发性有机溶剂，其中至少15重量％的有机溶剂为乙酸异戊酯。
令人惊讶地发现，乙酸异戊酯在与醇酸树脂组合时具有极好的稀释能
力和粘度降低性质。更特别地，溶解在乙酸异戊酯中的醇酸树脂的粘度显
著低于处于标准溶剂如芳族或脂族烃中的相同醇酸树脂的粘度。因此，为
了获得预先确定的醇酸树脂基涂料组合物的目标粘度，在使用乙酸异戊酯
时，需要降低量的有机溶剂。
此外，作为乙酸异戊酯的关键原料，异戊醇是通过发酵碳水化合物生
产乙醇的副产物。用于生产乙醇的植物基可再生碳水化合物的发酵以大的
工业规模实施，且由该方法获得的副产物，即异戊醇可大量获得。
醇酸树脂是合成聚酯树脂，其是多元醇和多元羧酸的酯化产物，且包
含天然和/或合成脂肪酸或油，其中油通常定义为脂肪酸甘油三酯。取决于
脂肪酸或油含量，醇酸可分成短油、中油或长油树脂。此外，醇酸树脂分
成干性和非干性树脂。这些性质主要取决于存在于醇酸树脂中的脂肪酸的
类型和量。不饱和或多不饱和脂肪酸的存在获得了干性醇酸树脂，其在暴
露于氧气时形成交联网络。也可用异氰酸酯、环氧化物或酚类化合物对醇
酸树脂进行改性，从而改善特定性质，例如与金属基材的粘合性或颜料润
湿性。
在优选实施方案中，醇酸树脂部分基于回收的聚酯。在许多社区收集
聚酯基废料，例如来自饮料瓶，且可将其用作酯化方法中的原料以减少对
新鲜矿物油基原料的需求。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种应用最广
泛的且适于回收的聚酯。
一般而言，所述涂料组合物的至少20重量％的成膜物质由一种或多种
醇酸树脂构成。在优选的实施方案中，至少30重量％或者甚至至少50重量
％的成膜物质由醇酸树脂构成。应理解的是，成膜物质包括除颗粒状颜料
和填料之外的涂料组合物的非挥发性组分。
如上所述，本发明的涂料组合物包含挥发性有机溶剂，且至少15重量
％的溶剂为乙酸异戊酯。挥发性有机溶剂应理解为具有在101.3kPa标准大
气压下测得为小于或等于250℃的初沸点。
乙酸异戊酯可与其他溶剂混合。当挥发性有机溶剂包含至少15重量％
乙酸异戊酯时，可获得好的结果。
当挥发性有机溶剂包含更高比例的乙酸异戊酯时，稀释行为的有益效
果更为显著。
在优选的实施方案中，至少30％或者至少45％的挥发性有机溶剂为乙
酸异戊酯。最优选至少60％的挥发性有机溶剂为乙酸异戊酯。
如上所述，本发明力图提供一种具有降低量的挥发性有机溶剂的涂料
组合物。因此，优选本发明涂料组合物的挥发性有机物含量不超过600g/l。
在更优选的实施方案中，挥发性有机物含量不超过500g/l，或者不超过
420g/l。一般而言，在所需的施加粘度下，挥发性有机物含量保持尽可能低。
除上文所述的乙酸异戊酯含量之外，所述涂料组合物中可存在其他挥
发性有机稀释剂。合适的挥发性有机稀释剂的实例为烃如甲苯、二甲苯、
Solvesso100，酮，萜如双戊烯或松油，卤代烃如二氯甲烷，醚如乙二醇二
甲醚，酯如乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸正丁酯，或醚酯如甲氧基丙基乙酸
酯或乙氧基乙基丙酸酯。还可使用这些化合物的混合物。
为了降低获得所希望的施加粘度所需的挥发性有机溶剂的比例，所述
涂料组合物中可包含非挥发性液体稀释剂。该类非挥发性液体稀释剂的实
例为植物油，如蓖麻油或亚麻子油，和环氧化植物油。
如果希望的话，所述涂料组合物可包含一种或多种所谓的“豁免溶剂”。
豁免溶剂是不参与大气光化学反应从而形成烟雾的挥发性有机化合物。其
可为有机溶剂，但其在阳光存在下需要如此长的时间才与氮氧化物反应，
以至于美国环境保护局认为其反应性可忽略不计。经许可用于漆和涂料中
的豁免溶剂的实例包括丙酮、乙酸甲酯、对氯三氟甲苯(以名称Oxsol100
市售)，和挥发性甲基硅氧烷。乙酸叔丁酯也被视为豁免溶剂。
在一个实施方案中，所述涂料组合物以即用于施加的储存稳定单组分
组合物的形式提供。该类组合物可包含在施加后在大气氧影响下固化和交
联的干性醇酸树脂，或者可为通过蒸发溶剂而干燥的物理干燥涂料组合物。
或者，储存稳定的涂料组合物可包含交联剂，其在施加涂料组合物后通过
施加热或光化辐射而活化。
在另一实施方案中，所述涂料组合物以单独储存部分的成套包装形式
提供，所述部分包含含醇酸的基料单元和交联剂单元，所述单元在涂料组
合物施加前混合。当通过将基料单元和交联剂单元混合而获得的涂料组合
物不是储存稳定的时，例如在其中交联剂与基料单元组分的可交联基团在
室温下反应的情况下，该实施方案是特别有用的。
在优选的实施方案中，基料单元包含羟基官能的醇酸树脂，且交联剂
单元包含羟基反应性交联剂。
羟基反应性交联剂的实例被氨基树脂、胍树脂、封闭的多异氰酸酯和
多异氰酸酯醚化。
在优选的实施方案中，交联剂单元包括多异氰酸酯交联剂。适用于交
联剂单元中的异氰酸酯官能交联剂为包含至少两个异氰酸酯基的异氰酸酯
官能的化合物。优选地，所述异氰酸酯官能的交联剂为多异氰酸酯，如脂
族、脂环族或芳族二、三或四异氰酸酯。二异氰酸酯的实例包括1,2-亚丙基
二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、2,3-亚丁基二异
氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲
基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、ω,ω'-二丙基醚二异氰酸酯、1,3-
环戊烷二异氰酸酯、1,2-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、异佛
尔酮二异氰酸酯、4-甲基-1,3-二异氰酸酯基环己烷、反-亚乙烯基二异氰酸
酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(W)、甲苯二异氰酸酯、1,3-
双(异氰酸酯基甲基)苯、苯二亚甲基二异氰酸酯基、α,α,α',α'-四甲基苯二
亚甲基二异氰酸酯1,5-二甲基-2,4-双(2-异氰酸酯基乙基)苯、
1,3,5-三乙基-2,4-双(异氰酸酯基甲基)苯、4,4'-二异氰酸酯基联苯、3,3'-二
氯-4,4'-二异氰酸酯基联苯、3,3'-二苯基-4,4'-二异氰酸酯基联苯、3,3'-二甲
氧基-4,4'-二异氰酸酯基联苯、4,4'-二异氰酸酯基二苯甲烷、3,3'-二甲基
-4,4'-二异氰酸酯基和二异氰酸酯基萘。三异氰酸酯的实例包括1,3,5-三异氰
酸酯基苯、2,4,6-三异氰酸酯基甲苯、1,8-二异氰酸酯基-4-(异氰酸酯基甲基)
辛烷和赖氨酸三异氰酸酯。还可包含多异氰酸酯的加合物和低聚物，例如
缩二脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、脲二酮、氨基甲酸酯及其混合物。该
类低聚物和加合物的实例为2分子二异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯或异
佛尔酮二异氰酸酯与二元醇如乙二醇的加合物，3分子六亚甲基二异氰酸酯
与1分子水的加合物(以Bayer的商品名DesmodurN获得)，1分子三羟甲基
丙烷与3分子甲苯二异氰酸酯的加合物(以Bayer的商品名DesmodurL获
得)，1分子三羟甲基丙烷与3分子异佛尔酮二异氰酸酯的加合物，1分子季
戊四醇与4分子甲苯二异氰酸酯的加合物，3分子间-α,α,α',α'-四甲基苯二亚
甲基二异氰酸酯与1分子三羟甲基丙烷的加合物，1,6-二异氰酸酯基己烷的
异氰脲酸酯三聚体，异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯三聚体，1,6-二异氰
酸酯基己烷的脲二酮二聚体，1,6-二异氰酸酯基己烷的缩二脲，1,6-二异氰
酸酯基己烷的脲基甲酸酯，及其混合物。此外，异氰酸酯官能的单体如α,α’-
二甲基间异丙烯基苄基异氰酸酯也适合使用。
除上文所述的组分之外，本发明的涂料组合物中可存在其他化合物。
该类化合物可为主基料和/或反应性稀释剂，其任选包含可交联的反应性基
团。实例包括羟基官能的基料，例如聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丙烯酸
酯多元醇、聚氨酯多元醇、乙酰丁酸纤维素、羟基官能的环氧树脂，和树
枝状多元醇(例如如国际专利申请WO93/17060所述)。还可存在羟基官能的
低聚物和单体，例如蓖麻油、三羟甲基丙烷和二元醇。
所述涂料组合物还可包含潜羟基官能化合物，例如包含双环原酸酯、
螺原酸酯或螺原硅酸酯基团的化合物。这些化合物及其用途描述于
WO97/31073和WO2004/031256中。
最后，可存在酮树脂、天冬酸(aspargylacid)酯，和潜或非潜氨基官能
化合物如唑烷类、酮亚胺、醛亚胺、二亚胺、仲胺和聚胺。这些和其
他化合物是本领域技术人员所已知的且尤其在US5214086中提到。
所述涂料组合物可进一步包含通常用于涂料组合物中的其他成分、添
加剂或助剂，例如颜料、染料、表面活性剂、颜料分散助剂、流平剂、润
湿剂、反缩孔剂、消泡剂、防流挂剂、热稳定剂、光稳定剂、UV吸收剂、
抗氧化剂和填料。在其中所述醇酸树脂为空气干性醇酸的实施方案中，优
选所述涂料组合物还包含干燥剂如金属盐，和防结皮剂。
在优选的实施方案中，双组分涂料组合物还包含用于催化羟基和异氰
酸酯之间的固化反应的固化催化剂。该类催化剂是本领域技术人员所已知
的。催化剂通常以基于涂料组合物的非挥发物计算为0-10重量％，优选
0.001-5重量％的量，更优选为0.01-1重量％的量使用。合适的催化剂包括
碱性催化剂，例如叔胺，和金属基催化剂。合适的金属包括锌、钴、锰、
锆、铋和锡。优选涂料组合物包含锡基催化剂。锡基催化剂的公知实例为
二月桂酸二甲基锡、二叔碳酸二甲基锡、二油酸二甲基锡、二月桂酸二丁
基锡、二月桂酸二辛基锡和辛酸锡。
还优选双组分涂料组合物额外包含适用期延长剂。适用期延长剂提高
了涂料组合物的适用期，即所有组分混合至粘度变得对于所述组合物的施
加而言过高的时刻之间的时间。适用期延长剂可合适地以与上述固化催化
剂类似的量存在。优选的适用期延长剂对涂料组合物的干燥速度仅具有有
限或者不具有不利影响。因此，这些适用期延长剂改善了适用期与干燥速
度之间的平衡。合适的适用期延长剂的实例为含羧酸基团的化合物，例如
乙酸、丙酸或戊酸，和含芳族羧酸基团的化合物，如苯甲酸。
其他合适的适用期延长剂为二羰基化合物，例如2,4-戊二酮、酚类化合
物，和含硫醇基团的化合物。
所述涂料组合物可施加至任何基材上。施加可通过适于施加液体涂料
组合物的任何方法进行，例如刷涂、辊涂、浸涂或喷涂。基材可例如为金
属，如铁、钢和铝，塑料，木材，玻璃，合成材料，纸，皮革或其他涂层。
所述涂料组合物显示出作为清漆、头道底漆、着色面漆、底漆和填料的特
别适用性。当所述涂料组合物为清漆组合物时，其优选施加至赋予颜色和/
或效应的头道底漆上。在这种情况下，清漆形成多层漆层(例如通常施加在
汽车的外部上)的顶层。头道底漆可为水基头道底漆或溶剂基头道底漆。所
述涂料组合物适于诸如桥梁、管线、工业装置或建筑物、油气装置或船舶
的涂覆物体。所述组合物特别适于涂饰和重涂交通工具，例如汽车、火车、
卡车、公共汽车和飞机，或其部分。
本发明还涉及涂覆基材的方法，其中将本发明的涂料组合物施加至基
材上，从而形成涂层。如上所述，所述涂层可为多涂层体系的一部分，例
如为透明或着色的面漆层，或者着色的底漆层。在一个具体实施方案中，
基材为交通工具或其部分。
本发明进一步涉及一种基材，其至少部分被通过所述方法获得的涂层
覆盖。
实施例
原料和方法
分子量通过尺寸排阻色谱法使用聚苯乙烯作为标样测定。
酸值和羟基值基于非挥发物含量计算和表示。
涂料的流动通过肉眼评价，且使用Byk-Garner的来测定小
的表面不规整性(长波)，从而得到“桔皮”值。对光滑表面而言，这两个
值必须尽可能低。
涂层的表干时间通过轻触和检测棉花是否可从表面吹走。
自由操作时间(Free-to-handletime)通过用拇指压在涂层上而测定，当
手指压痕在30秒内消失时，涂层能自由操作。
DesmodurL75获自Bayer的多异氰酸酯
ColorBuild获自AkzoNobel的底漆
实施例1和对比实施例A
以处于二甲苯中的98.2％溶液的形式提供长油(61.3％)大豆油基醇酸
树脂。在实施例1中，将所述树脂用乙酸异戊酯稀释，在对比实施例A中，
将所述树脂用烃基溶剂(ShellsolD40)稀释。在各种固含量下在23℃下使用
PhysicaMCR301流变仪在200s-1下测定粘度。
在各固含量下以Pa·s计的粘度数据汇总在表1中：
固体％
对比实施例A
实施例1
98.2
937
937
90.0
228
43.5
80.0
44.2
3.3
70.0
4.8
0.50
65.0
1.9
0.22
从表1中可推断出，在其中使用乙酸异戊酯稀释醇酸树脂的实施例1中，
粘度降低要比其中使用ShellsolD40稀释醇酸树脂的对比实施例A有效得
多。因此，当使用乙酸异戊酯作为溶剂时，可使用更少量的溶剂获得目标
粘度。
在实施例2和对比实施例B中，由表2所示的原料制备醇酸树脂。原料
的量以重量份(pbw)给出。表2还汇总了树脂的性质。其再次证明，与标准
溶剂二甲苯相比，使用乙酸异戊酯允许好得多地降低粘度。
表2
通过将表3所示的组分混合而制备着色的面漆组合物。量以重量份给出
(pbw)。
将所述组合物施加至预涂覆有ColorBuild并砂磨的冷轧钢板上，
使其在23℃下固化。
表3
从表3可推断出，在相当的粘度下，实施例3的本发明涂料组合物具有
比实施例C的对比组合物更高的固含量和更低的VOC。此外，在类似的干
燥速度下，本发明的涂料组合物还具有比对比组合物更小的表面不规则性。