PPG公司汽车粉末涂料组合物专利分析

冯宁李悦

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州450002）

PPG公司汽车粉末涂料组合物专利分析

冯宁李悦

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州450002）

PPG公司是全球汽车粉末涂料工业的龙头公司之一。本文对PPG公司汽车粉末涂料的专利申请进行了初步分析，重点研究了基于氨基塑料树脂交联剂的汽车粉末涂料组合物，基于该分析，有助于了解汽车粉末涂料的技术发展。

PPG；汽车粉末涂料；交联剂；专利分析

粉末涂料是一种环保型涂料，其一般由树脂、固化剂（热固性粉末涂料中）、颜料、填料和助剂（包括流平剂、稳定剂等）等组成，由于不含挥发性溶剂，使得粉末涂料的市场十分活跃[1]。粉末涂料的一个亮点是汽车行业，在汽车领域得到了广泛的应用[2]。目前，汽车粉末涂料的生产厂家主要有德国的巴斯夫、美国的杜邦、美国的PPG、瑞士的汽巴精化、荷兰的帝斯曼DSM公司。

1 PPG公司汽车粉末涂料专利申请情况

图1 PPG公司汽车粉末涂料年专利申请量变化

PPG公司是世界上汽车粉末涂料的龙头公司之一，始建于1883年，总部设在美国匹兹堡市，在全球近70个国家设有生产基地及附属机构，共有超过30 800名员工，每年投资上亿美元开发和改进产品，在全世界范围内拥有数量庞大的相关专利，图1是PPG公司汽车粉末涂料的专利申请量的年变化分析，从图1可以看出，在2000年之前，关于汽车粉末涂料的专利申请量仅仅只有不到35件的申请，而从2000年之后，PPG提交了大量关于汽车粉末涂料的申请，尤其是在2000-2007年，年申请量都达到10件以上，特别是2000-2001年，单年的申请量都达到了15件以上，这反映出，汽车粉末涂料的研究从2000年之前的萌芽状态，到2000年逐渐开始进入研究的热点，随后从2008年开始，关于汽车粉末涂料的申请量一直维持在较低水平。

图2、氨基塑料树脂交联剂的制备与改性的技术演进

2 基于氨基塑料树脂交联剂的粉末涂料组合物的技术发展

氨基塑料树脂是粉末涂料组合物常用低成本交联剂，可以改善涂料的耐候性、耐化学性和抗划伤性等性能，然而，由于氨基塑料树脂通常为液体，从而导致氨基塑料树脂不易加入到粉末涂料中，其次，即使将氨基塑料树脂加入粉末涂料中，通常还会导致获得的涂层具有差的粉末稳定性。最后，加热条件下，氨基塑料树脂交联反应中会产生醇蒸汽，当醇蒸汽穿过涂膜从涂料表面逸出时，会形成针孔”或“凹坑”，从而引起粉末涂料产生“起泡”的现象。因此，氨基塑料树脂交联剂的改进对粉末涂料组合物来说至关重要，PPG公司在这方面做了大量的研究，图2展示了PPG公司关于氨基塑料树脂交联剂改进的技术演进过程。

苯并噁嗪基团可以用于交联剂的制备，US6500545B1公开了具有苯并噁嗪基团的交联剂，包括如下未凝胶化反应产物：(a)至少一种单羟基芳香族化合物，(b)至少一种具有一个或以下非烷基化NH基团的氨基三嗪化合物，其中反应剂(a)与反应剂(b)以1.0－3.0∶1.0的摩尔比存在。该交联剂基本不含羟基且其玻璃化转变温度至少为25℃，能够提供具有与液体氨基塑料树脂相似的涂料性能，而不会引起由于“放气”带来的涂层表面缺陷。US6316109B1也提供了一种含有反应性苯并噁嗪基团的交联剂，不同的是，其包括如下未凝胶化的反应产物：(a)多元芳香族化合物；和(b)每个三嗪环含有一个或以下非烷基化NH键的氨基三嗪化合物。该交联剂基本不含羟基官能团且其玻璃化转变温度至少为10℃，能够提供具有与液体氨基塑料树脂相似的涂料性能，而不会由于“放气”而导致涂层表面缺陷。

随后，采用特定的具有与氨基塑料树脂反应的含活泼氢基团的化合物作为改性剂，也制备了一系列氨基塑料树脂交联剂。US2003/0149191A1公开了一种交联剂，包括如下未凝胶化反应产物：（a）至少一种氨基塑料树脂，（b）至少一种包含能与（a）反应的官能基团的功能化聚合物，其玻璃转化温度至少为15℃；和（c）：不同于（b）的化合物具有与（a）反应的具有活性氢基团的化合物。US2002/0132935A1公开了一种含有苯并噁嗪基团的交联剂，包括如下未凝胶化的反应产物：（a）氨基塑料树脂；（b）多羟基芳香族化合物；和（c）：至少一种具有与（a）反应的具有活性氢基团的化合物。US2002/0040112A1公开了一种交联剂，包括如下未凝胶化的反应产物：(a)至少一种氨基塑料树脂；（b）含有反应性氨基甲酸乙酯基团的加合物；（c）至少一种不同于（b）的含有能与（a）反应的含活性氢基团的化合物。US2002/0071955A1公开了一种具有苯并恶嗪基团的交联剂，包括如下未凝胶化的反应产物：（a）单羟基的芳香族化合物；（b）至少一种氨基塑料树脂；（c）至少一种不同于（a）的含有能与（b）反应的活性氢基团的化合物。采用具有与氨基塑料树脂反应的含活泼氢基团的改性剂制备的汽车粉末涂料稳定性好，同时，在排气的过程中，不会引起涂层表面缺陷。

进一步的，氨基三嗪化合物也可以用于粉末涂料交联剂的制备，US2002/0103293A1提供了两种交联剂，交联剂A，包括如下未凝胶化反应产物：1.基于a)聚酯多元醇、b)单异氰酸酯的反应性含尿烷基团的反应产物；2.每个三嗪环含有一个或以下非烷基化NH键的氨基三嗪化合物。该交联剂基本不含尿烷N-H官能度且玻璃化转变温度至少为25℃。交联剂B，包括如下未凝胶化反应产物：1.基于a)多异氰酸酯、b)一元封端剂的反应性含尿烷基团的反应产物：2.氨基三嗪化合物。该交联剂基本不含尿烷N-H官能度且玻璃化转变温度至少为10℃。采用上述原料制备的用于粉末涂料组合物的氨基三嗪基交联剂，能够提供高度稳定的粉末涂料组合物且不会在“排气”过程中引起针孔或划痕。US2003/0065106A1公开了一种交联剂，含有如下未胶凝化反应产物：1.聚酯型多元醇，和2.每个三嗪环含有一个或不含未烷基化NH键的氨基三嗪化合物，其中，聚酯型多元醇是1)环脂族多元醇和2)环状多羧酸或酸酐的反应产物。该交联剂基本上不含羟基官能团，并且其玻璃化转变温度为至少10℃。采用上述原料制备的用于粉末涂料组合物的氨基三嗪基交联剂，能够提供稳定贮存的粉末涂料组合物，且不会因“起泡”而引起涂层表面缺陷。

为了拓宽对交联剂进行改性的工艺，也可以采用一些特定化合物对氨基塑料树脂进行改性，包括含N原子的芳香族杂环、妥尔油松香等，以克服氨基塑料树脂难以引入粉末涂料的缺陷。US2003/0100686A1公开了一种交联剂，含有如下反应物的未胶凝反应产物：1)氨基塑料树脂；2)含有能与氨基塑料树脂反应的活泼氢官能团的化合物，这里，活泼氢官能团，指含有一个或多个活泼氢的基团，包括羟基、酰胺基、胺类、羧基、氨基甲酸酯、脲基和巯基；该交联剂基本上不含能与氨基塑料树脂反应的官能团，并且其玻璃化转变温度为至少10℃；化合物2）优选为单功能化的磺酰胺；含有该改性氨基塑料的粉末涂料具有良好的性能并容易使用。US2004/0224146A1公开了一种交联剂，含有如下反应物的未胶凝反应产物：1.至少一种氨基塑料树脂；2至少一种改性化合物。该交联剂基本上不含羟基官能团，并且其玻璃化转变温度为至少10℃；含有该改性氨基塑料的粉末涂料具有良好的性能并容易使用。US2004/0225075A1公开了一种交联剂，含有如下反应物的未胶凝反应产物：1)至少一种氨基塑料树脂；2.至少一种包含N原子的芳香族杂环。该交联剂基本上不含羟基官能团，并且其玻璃化转变温度为至少10℃；含有该改性氨基塑料的粉末涂料具有良好的性能并容易使用。US2004/0225076A1公开了一种交联剂，含有如下反应物的未胶凝反应产物：1)至少一种氨基塑料树脂；2）至少一种妥尔油松香。该交联剂基本上不含羟基官能团，并且其玻璃化转变温度为至少10℃，含有该改性氨基塑料的粉末涂料具有良好的性能并容易使用。

除上述采用特定化合物对交联剂进行改性外，也可以通过引入羧基对氨基塑料树脂进行改性，以获得未胶凝形式的改性氨基树脂，克服氨基塑料树脂难以引入粉末涂料的缺陷。US2004/0043223A1公开了一种交联剂，包括（a）氨基塑料树脂；（b）含羧酸的化合物；该交联剂基本不含反应性羧基，且具有至少10℃的玻璃化转变温度，含有该改性氨基塑料的粉末涂料具有良好的性能并容易使用。US2004/0209083A1公开了一种交联剂，包含以下反应物的未胶凝反应产物的交联剂：（a）氨基塑料树脂；（b）选自卤素取代的苯甲酸或含酯羧酸的含单官能羧酸的化合物或含多官能羧酸的化合物；该交联剂具有至少10℃的玻璃化转变温度且基本上不含活性氢基团，含有该改性氨基塑料的粉末涂料具有良好的性能并容易使用。

3 结语

本文以PPG公司为切入点，研究了氨基塑料树脂交联剂的技术发展脉络。通过对氨基塑料树脂交联剂的技术分析，可以了解基于氨基塑料树脂交联剂的汽车粉末涂料组合物的发展状况，为粉末涂料组合物领域的技术发展提供了参考。

[1]朱则刚.车用粉末涂料的发展概述[J].现代涂料与涂装,2008(11):39-40.

[2]张捷，陈钟泰，陈龙才.汽车用粉末涂料及其进展[J].涂料工业,1999(06):31-33.

Patent Analysis of Automotive Powder Coatings for PPG-Crosslinkers based on aminoplast resins

Feng Ning Li Yue
(Patent Examination Cooperation Center of The Patent Office,SIPO,Zhengzhou Henan 450002)

PPG Co.Ltd.is one of the global biggest company engaged in the automotive powder coatings.This paper gives a Primary analysis about the patentapplications of the PPG,mainly focus on the crosslinkers based on amino⁃plast resins to curable powder coating.Based on the analysis,it can help us understand the technical development of automotive powder coatings.

PPG;automotive powder coatings;crosslinkers;patent analysis

U465.9

A

1003-5168（2017）04-0060-03

2017-03-28

冯宁（1987-），男，硕士，研究实习员，研究方向：发明专利实质审查工作;李悦（1988-），女，硕士，研究实习员，研究方向：发明专利实质审查工作，等同第一作者。