Powder coating composition, coated substrate, component, and method of treating a substrate

Abstract

Disclosed is a powder coating composition comprising a first ingredient and a second ingredient, wherein the first ingredient comprises a combination of a high-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of about 200-400 mgKOH / g and a low-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of about 30-70 mgKOH / g; and the second ingredient comprises an isocyanate curing agent. Also disclosed is a coated substrate, a component, and a method of treating a substrate.

Description

POWDER COATING COMPOSITION, COATED SUBSTRATE, COMPONENT, AND METHOD OF TREATING A SUBSTRATETECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates generally to the field of coatings, specially to a powder coating composition, a coated substrate, a component, and a method of treating a substrate.BACKGROUND

[0002] Powder coatings are a class of solvent-free, volatile-free solid coatings with advantages such as harmlessness, environmental friendliness, high efficiency, and low cost. In recent years, with the continuous increase of environmental protection efforts at home and aboard and the constant improvements of users’ environmental awareness, the demand for powder coatings is becoming more and more urgent in various fields. Currently, powder coatings have been widely used in the fields of automobiles, pipelines, household appliances, furniture, aluminum profiles, and the like.

[0003] With the development of science and technology, various industrial, household, and digital products (such as, various processing tools, automobiles, household appliances or tools, instruments / apparatus, desktop computers, notebook computers, and mobile phones) have gradually become indispensable tools in people’s production and life. Shell coating of the products is an important link in the production process, which can not only provide various decorations for the products, but also can provide protection to metal or plastic substrates of the shell to enhance its hardness, scratch resistance, wear resistance, and durability. In existing technologies, many products have shells made of steel, aluminum, magnesium or their alloy materials, but existing powder coatings have shortcomings, e.g., in adhesion to the coated surface, leveling property, and / or weather resistance.

[0004] Hence, there is a need to develop a powder coating composition having both good mechanical properties and good appearance properties.SUMMARY

[0005] The inventors have done a lot of research and developed a powder coating composition suitable for metal substrates. The powder coating composition can achieve a bright appearance effect (e.g., an effect of simulating bright silver or even electroplating silver or other aesthetic appearance) , and further achieve good hardness, flatness, leveling, adhesion, scratch resistance, weather resistance and comfortable feel similar to skin touch. It can also avoid poor coverage at the edge and / or corner (e.g., by reducing or even eliminating coverage defects such as shrinked edge or fat edge) , which commonly occurs in coating layers formed by spraying and curing an existing powder coating. Thus, the powder coating composition may be advantageously used to coat a substrate made from steel, aluminum, magnesium or any alloy thereof, such as a component of various industrial, household, or digital products (e.g., notebook computers, etc. ) .

[0006] In an aspect, the present disclosure provides a powder coating composition comprising a first ingredient and a second ingredient, wherein the first ingredient comprises a combination of a high-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of 200-400 mgKOH / g and a low-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of 30-70 mgKOH / g; and the second ingredient comprises an isocyanate curing agent.

[0007] In another aspect, the present disclosure provides a coated substrate comprising a substrate and the powder coating composition applied on at least a portion of the substrate.

[0008] In yet another aspect, the present disclosure provides a component comprising the coated substrate.

[0009] In still another aspect, the present disclosure provides a method of treating a substrate comprising: spraying the powder coating composition onto at least a portion of the substrate; and curing the powder coating composition.

[0010] The features and advantages of the present invention will be particularly presented in detail in the following description of the embodiments.DETAILED DESCRIPTION

[0011] In the present application, unless expressly stated otherwise, the use of singular comprises a plural and the use of a plural comprises a singular. For example, even though “a” resin is mentioned herein, one or more resin may be used.

[0012] In this application, the terms “comprising, ” “comprising, ” and “containing” or the like are not intended to limit the invention to exclude any variations or additions. In addition, although the present invention has described the powder coating composition, preparation methods, or the like with terms such as “comprising” , the powder coating compositions, preparation methods, or the like as detailed herein may further be described as “consisting essentially of” or “consisting of. . . ” Herein, “consisting essentially of” means that any additional components would not materially affect the properties of the coating layer formed from the powder coating composition.

[0013] In the present application, unless expressly stated otherwise, the use of “or” means “and / or” , even though “and / or” may be expressly used in some cases. Additionally, it should be understood that any numerical range described herein is intended to encompass all the sub-ranges contained therein. For example, a range of “1 to 10” is intended to comprise all the sub-ranges between the listed minimum value of 1 and the listed maximum value of 10 (including the endpoints) , namely, all the sub-ranges having a minimum value equal to or great than 1 and a maximum value equal to or less than 10.

[0014] Except those in the examples or otherwise expressly stated, it is to be understood that all numerical values representing amounts of components used in the specification and claims may be varied by the term “about” in all cases. Accordingly, the numerical parameters set forth in the following description and claims are approximations that may vary depending upon the desired properties to be obtained by the present invention, unless otherwise indicated to be contrary. At the least, it is not to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, and each numerical parameter should at least be construed in terms of its number of significant digits and by applying ordinary rounding.

[0015] Although the numerical ranges and parameters describing the broad scope of the present invention are approximations, the numerical values listed in the particular EXAMPLES are reported as precisely as possible. However, any one value inherently has a certain error, which is an inevitable consequence of standard deviation found in its corresponding measurement method.

[0016] In an aspect, the present disclosure provides a powder coating composition comprising a first ingredient and a second ingredient, wherein the first ingredient comprises a combination of a high-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of about 200-400 mgKOH / g and a low-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of about 30-70 mgKOH / g; and the second ingredient comprises an isocyanate curing agent.

[0017] As used herein, the term “powder coating” refers to a solid powder-like coating comprising resin (s) , curing agent (s) , and additional additive (s) such as pigments, fillers and / or adjuvants. The term “powder” refers to a material which is dry at room temperature (e.g., about 20-30℃) and atmospheric pressure, and is in the state of fine, loose particles. In general, a single particle in the powder coating can have a maximum particle size of not greater than about 200 μm as measured by sieving method.

[0018] Suitably, the powder coating described in the present disclosure may have a medium gloss to a low gloss. As used herein, the term “medium gloss” means that the powder coating composition may form a coating layer having a gloss at 60-degree angle (60° gloss) of about 31-70%after coating and curing; and the term “low gloss” means that the powder coating composition may form a coating layer having a 60° gloss of about 3-30%after coating and curing. The gloss may be measured using a commercially available gloss meter according to ASTM D523 (2014) .

[0019] The powder coating composition according to the present disclosure may also have an excellent leveling property. In some examples, the powder coating composition according to the present disclosure may even have a leveling property comparable to the good leveling property of liquid coatings. As used herein, the term “leveling” or “leveling property” of the powder coating refers to the flatness and smoothness of the coating layer formed by the powder coating composition on the substrate surface, which may directly affect the surface gloss and color consistency of the coating layer. The higher the leveling grade, the better the flatness and smoothness of the coating on the coating surface, and the higher the color consistency. In addition, the leveling grade may also directly affect the service life and weather resistance of the coating layer. The coating with good leveling property may have good adaptability and stability to changes in environment and temperature, and may effectively prolong the service life of the coating layer. In summary, the leveling grade of powder coatings is one of the important standards to evaluate the quality and surface smoothness of the coatings. Appropriate leveling grade may facilitate to obtain good coating effect and service life, which contributes to provide good quality and competitiveness of the product. In some examples, the powder coating according to the present invention may have a leveling grade of ≥7, suitably ≥8. As used herein, the “leveling grade” is rated with reference to the PCI standard panels developed by the Powder Coating Institute (PCI) and produced by ACT. These panels represent the degrees of smoothness achievable with the powder coatings and are considered the benchmark for smoothness within the powder coating industry.

[0020] The powder coating composition according to the present invention may be a thermoset coating composition, namely, the powder coating composition may irreversibly form a coating film by curing, which cannot be molten upon reheating and cannot be dissolved in a solvent. Herein, the term “cured” means that at least some ingredients in the powder coating composition are polymerized and / or cross-linked, or dried to form a hardened coating film. The powder coating composition according to the present disclosure is curable by heating. For example, the powder coating composition is curable by heating (e.g., by baking) at 180-240℃for 8-20 min. As used herein, the term “curable” means that after heating (e.g., by baking) for a curing time under appropriate conditions (e.g., at a temperature of 180-240℃ and atmospheric pressure) , the formed film layer has a MEK double wipe value of at least about 50, or even at least about 70, as measured in accordance with ASTM D4752-10 (2015) . Suitably, the powder coating composition is curable by heating at 220℃ (e.g., by baking) for 8-15 min. Suitably, a film cured from the powder coating composition may have a thickness ranging from about 50 μm to about 150 μm, e.g., about 60 μm to about 90 μm.

[0021] Suitably, the first ingredient of the powder coating composition may comprise a combination of a high-hydroxyl value polyester resin and a low-hydroxyl value polyester resin, wherein the high-hydroxyl value polyester resin may have a hydroxyl value of about 200-400 mgKOH / g, e.g., about 250-330 mgKOH / g; and the low-hydroxyl value polyester resin may have a hydroxyl value of about 30-70 mgKOH / g, e.g., about 30-50 mgKOH / g. If the hydroxyl value of the high-hydroxyl value polyester resin and / or the low-hydroxyl value polyester resin is too high or too low (i.e., higher than the upper limit of the corresponding range or lower than the lower limit of the corresponding range) , it may cause problems such as unstable gloss, poor leveling, and poor mechanical properties in the coating layer.

[0022] Suitably, the high-hydroxyl value polyester resin may have a number average molecular weight (Mn) of about 2,000-3,000, e.g., about 2,500; and the low-hydroxyl value polyester resin may have a Mn of about 3,000-4,000, e.g., about 3,500. The Mn may be determined by gel permeation chromatography using a suitable standard such as polystyrene standard. If the molecular weight of the high-hydroxyl value polyester resin and / or the low-hydroxyl value polyester resin is too high or too low (i.e., higher than the upper limit of the corresponding range or lower than the lower limit of the corresponding range) , it may cause problems such as unstable gloss, poor leveling, and poor mechanical properties in the coating layer.

[0023] Suitably, the high-hydroxyl value polyester resin may have an acid value of not more than about 15 mgKOH / g, such as not more than about 10 mgKOH / g, e.g., not more than about 8 mgKOH / g, e.g., not more than about 2 mgKOH / g. The low-hydroxyl value polyester resin may have an acid value of not more than about 15 mgKOH / g, such as not more than about 10 mgKOH / g, e.g., not more than about 8 mgKOH / g, e.g., not more than about 6 mgKOH / g, e.g., not more than about 2 mgKOH / g. As used herein, the term “acid value” refers to milligrams of KOH required by neutralizing a free acid in 1 gram of resin. If the acid value of the high-hydroxyl value polyester resin and / or the low-hydroxyl value polyester resin is too high (i.e., higher than the upper limit of the corresponding range) , it may cause unstable gloss and insufficient curing of the coating film.

[0024] Suitably, the high-hydroxyl value polyester resin may have a glass transition temperature (Tg) of about 50-55℃, and the low-hydroxyl value polyester resin may have a Tg of about 55-60℃. The Tg may be determined by dynamic thermomechanical analysis (DMA) using a TA Instruments Q800 instrument, with the following measuring parameters: a frequency of 10 Hz, an amplitude of 5 mm, and a temperature ramp of -100℃ to 250℃, and the Tg is determined as the peak of the tanδ curve according to ASTM D7028 (2015) .

[0025] Suitably, at least one of the high-hydroxyl value polyester resin and the low-hydroxyl value polyester resin has super-weatherability. Preferably, both the high-hydroxyl value polyester resin and the low-hydroxyl value polyester resin have super-weatherability. As used herein, the term “super-weatherability” means that if a resin is prepared into a powder coating (e.g., the powder coating composition of the present disclosure) , and a coating layer formed by spraying and curing the so-prepared powder coating has a gloss retention rate of greater than or equal to about 90%after 1000 hours of xenon lamp aging test according to GB / T 16422.2-2014, then the resin is deemed to have super-weatherability; and the phrase “meeting requirements of super-weatherability” means that the coating layer formed by spraying and curing the coating has a gloss retention rate of greater than or equal to about 90%after 1000 hours of xenon lamp aging test according to GB / T 16422.2-2014.

[0026] Suitably, the weight ratio of the high hydroxyl value polyester resin to the low hydroxyl value polyester resin may range from about 1: 2 to about 1: 5, such as, from about 1: 2.5 to about 1: 5, from about 1: 3 to about 1: 5, from about 1: 3.5 to about 1: 5, from about 1: 4 to about 1: 5, from about 1: 4.5 to about 1: 5; or such as, from about 1: 2 to about 1: 1.4.5, from about 1: 2 to about 1: 4, from about 1: 2 to about 1: 3.5, from about 1: 2 to about 1: 3; or, e.g., 2: 3. If the content of the high-hydroxyl value polyester resin in the first ingredient is too low (e.g., the weight ratio is lower than about 1: 5) , it may result in extinction difficulty of the coating film; and if the content of the high-hydroxyl value polyester in the first ingredient is too high (e.g., the weight ratio is higher than 1: 2) , it may result in poor mechanical property the coating film.

[0027] Suitably, the second ingredient of the powder coating composition may comprise an isocyanate curing agent, such as, mono-, di-, and / or polyisocyanate, or any combination thereof. The term “mono-isocyanate” refers to a compound comprising a single -NCO group in the molecule; the term “di-isocyanate” refers to a compound comprising two -NCO groups; and the term “polyisocyanate” refers to a compound comprising three or more isocyanate (-NCO) groups. Suitably, the isocyanate contained in the second ingredient of the powder coating composition according to the present disclosure may comprise aliphatic and / or alicyclic isocyanates. In some examples, the isocyanate curing agent may be a self-blocked polyisocyanate.

[0028] Suitably, the second ingredient may comprise an isocyanate or a combination of isocyanates. For example, the second ingredient may comprise a combination of two or more isocyanates. Suitable examples of isocyanate curing agents for the polyester resin may comprise, but are not limited to, BF1320 and BF1321 available from Evonik, or any other suitable isocyanate curing agent. For example, the second ingredient may comprise a combination of BF1320 and BF1321. In some examples, BF1320 and BF1321 may be combined at any weight ratio. For example, the more the BF1321 added, the lower the gloss; and the more the BF1320 added, the higher the gloss.

[0029] Suitably, the isocyanate curing agent in the second ingredient may have a total NCO content of 10-18 wt%, and a free NCO content of less than 1 wt%, based on the total weight of the isocyanate curing agent.

[0030] The molar ratio of the first ingredient to the second ingredient may be about 3: 1 to about 1: 1, e.g., about 5: 2 to about 2: 1. If the content of the first ingredient is too low or too high (e.g., the weight ratio of the first ingredient to the second ingredient is lower than about 1: 1 or higher than about 3: 1) , it may cause problems such as unstable gloss, poor leveling, and poor mechanical properties in the coating layer.

[0031] In the powder coating composition of the present disclosure, the combination of the high-hydroxyl value polyester resin and the low-hydroxyl value polyester resin provides good gloss effect; the combination of two curing agents facilitates to provide good gloss stability; the polyester resin make the powder coating composition have good weather resistance; and the combination of the above ingredients further provides leveling property even comparable to the liquid coatings, thereby providing a powder coating with good comprehensive properties.

[0032] Suitably, the powder coating composition of the present disclosure may further comprise one or more selected from the group consisting of: a leveling agent, a rheology-modifying agent, and a degassing agent, which, alone or taken together, may provide the powder coating composition with good leveling and rheology properties so as to obtain a smooth and flat surface upon spraying the powder coating composition onto a substrate surface, and facilitate to improve (e.g., reduce or even eliminate) the poor coverage at the edge and / or corner (e.g., shrinked edge or fat edge) . Based on the total weight of the powder coating composition, each of the leveling agent, rheology-modifying agent and degassing agent may be present in the composition in an amount of about 0-5 wt%.

[0033] Suitably, the powder coating composition of the present invention may further comprise a wax. Suitable examples of waxes may be micropowder waxes, e.g., one or more selected from the group consisting of polyethylene wax (PE wax) , polypropylene wax (PP wax) , polytetrafluoroethylene wax (PTFE wax) , and polyamide wax (PA wax) . Adding wax powder into the powder coating composition can effectively reduce the friction coefficient, improve scratch resistance and hand feel as compared with those free of wax. Based on the total weight of the powder coating composition, the wax may be present in the composition in an amount of about 0-5 wt%.

[0034] Suitably, the powder coating composition of the present disclosure may further comprise a fat edge modifying aid. As used herein, the term “fat edge” , also known as “thick edge” or “powder accumulation” , refers to a phenomenon that some powder coating is accumulated at a site near the edge or corner of the sprayed substrate or workpiece during the spraying process so that the formed coating film raises at the edge and is remarkably thicker than other regions (e.g., the central region of the formed coating film) . Adding the fat edge modifying aid into the powder coating composition may further improve (e.g., reduce or even eliminate) the fat edge phenomenon of the powder coating. For example, adding the fat edge modifying aid into the powder coating composition can result in a coating layer with no remarkable fat edge. As used herein, the term “remarkable fat edge” means that the difference between the average thickness in the edge / corner region of the coating layer formed by the powder coating and the average thickness of the central region of the coating is not greater than about 100%of the average thickness of the central region, e.g., not greater than about 80%, not greater than about 60%, not greater than about 50%, not greater than about 40%, not greater than about 30%or not greater than about 20%, and so on. Based on the total weight of the powder coating composition, the fat edge modifying aid may be present in the composition in an amount of about 0-5 wt%. Suitable Examples of the fat edge modifying aids can comprise, but are not limited to, fumed silica, fumed alumina, or any mixture thereof.

[0035] Suitably, the powder coating composition of the present disclosure may further comprise a pigment / filler (i.e., pigment and / or filler) . The pigment / filler may impart a color and / or effect to the powder coating, and / or improve the relevant properties of the powder coating, such as, hardness, wear resistance, corrosion resistance, and stability. In generally, based on the total weight of the powder coating composition, the pigment / filler may be present in an amount of about 10-30 wt%in the composition.

[0036] Suitably, the powder coating composition according to the present disclosure may further comprise one or more additional auxiliary ingredients / aids. The additional auxiliary ingredients may comprise, but are not limited to, one or more selected from the group consisting of anti-fouling agents, powdering agents, coupling agent, anti-caking agent, anti-scratch agent, antistatic agent, antibacterial agent, anti-aging agent, slip agent, flame retardant, viscosity modifier, and antioxidant. In use, persons skilled in the art may adjust the amounts of the additional auxiliary ingredients according to the practical requirements. In general, based on the total weight of the powder coating composition, each of the additional auxiliary ingredients may be present in the composition in an amount of not greater than about 5 wt%, e.g., one or more or all of the additional auxiliary ingredients may be each present in the composition in amount of not greater than 2 wt%.

[0037] The present disclosure further provides a coated substrate comprising a substrate and the powder coating composition applied on at least a portion of the substrate. Suitably, the substrate may comprise one or more selected from the group consisting of aluminum, magnesium, stainless steel, titanium, nickel, or any alloy thereof. For example, the substrate may be made from a material selected from the group consisting of steel (stainless steel) , magnesium, magnesium alloy, aluminum, aluminum alloy, magnesium aluminum alloy, and any combination thereof.

[0038] Suitably, the substrate may be a metallic component of various products. For example, the substrate may be a metallic component of various industrial, household, or digital products. Suitable examples of the substrates may comprise, but are not limited to, metal tools (such as wrenches, screwdrivers, nuts, sleeves, etc. ) , automobile parts, housings or components of household appliances (such as televisions, washing machines, refrigerators, kitchen appliances, etc. ) , housings or components of household tools (such as mop sticks, metal trays, storage boxes, etc. ) , and housings or components instruments / apparatus (such as various testing instruments or meters, etc. ) . Suitably, the substrate can be the shell or partial shell components of notebook computers, tablet computers, mobile phones, photo frames, mop bars, metal trays, metal countertops, washing machines, refrigerators, small kitchen appliances, or can be the components of any other suitable products. For example, the substrate can be a metallic product shell made from steel, aluminum, magnesium or their alloys.

[0039] The present disclosure further provides a component, comprising a substrate and a coating layer applied on at least a portion of the substrate, wherein the coating layer is formed by the powder coating composition. Suitably, the coating layer may have a film thickness of about 50-150 μm, e.g., about 60-90 μm.

[0040] Suitably, the coating layer on the component of the present disclosure may have a medium gloss to a low gloss. For example, the coating layer may have a gloss at 60-degree angle (60° gloss) of about 3-70%. For example, the coating layer formed by the plain coating composition may have a 60° gloss of about 3-30%, e.g., about 3-20%, e.g., about 5-15%; and the coating layer formed by the metal-bound coating layer may have a 60° gloss of about 3-70%, e.g., about 5-50%, e.g., about 5-20%, e.g., about 10-15%. As used herein, the term “plain coating layer” , also called plain paint, refers to a coating film formed by curing a powder coating free of any effect pigment such as aluminum powder and mica; and the term “metal-bound coating layer” , also called metallic paint, refers to a coating film formed by curing a powder coating comprising an effect pigment such as aluminum powder and / or mica. The terms “gloss at 60 degree” , “gloss at 60°” , and “60° gloss” refer to a gloss measured at 60-degree angle using a gloss meter (e.g., a commercially available gloss meter) .

[0041] Suitably, the coating layer of the present disclosure can have one or more selected from the group consisting of: 1. a level grade ≥7, e.g., ≥8 as assessed according to the PCI leveling grade standards; 2. an adhesion ≥ 5B, as measured according to ASTM D3359 (2017) ; 3. a hardness ≥ 2H, e.g., ≥3H, or ≥4H, as measured according to ASTM D3363 (2005) ; 4. no remarkable fat edge, e.g., having a fat edge index F of less than 100%; 5. a weather resistance meeting requirements of super-weatherability.

[0042] Suitably, the substrate may comprise one or more selected from the group consisting of: aluminum, magnesium, steel / stainless steel, titanium, nickel or any alloy thereof. For example, the substrate may be made from steel / stainless steel, magnesium, magnesium alloy, aluminum, aluminum alloy or magnesium aluminum alloy .

[0043] The substrate may be a metallic component of various products. For example, the substrate may be a metallic component of various industrial, household, or digital products. Suitable examples of the substrates may comprise, but are not limited to, metal tools (such as wrenches, screwdrivers, nuts, sleeves, etc. ) , automobile parts, housings or components of household appliances (such as televisions, washing machines, refrigerators, kitchen appliances, etc. ) , housings or components of household tools (such as mop sticks, metal trays, storage boxes, etc. ) , and housings or components instruments / apparatus (such as various testing instruments or meters, etc. ) . Suitably, the substrate can be the shell or partial shell components of notebook computers, tablet computers, mobile phones, photo frames, mop bars, metal trays, metal countertops, washing machines, refrigerators, small kitchen appliances, or can be the components of any other suitable products. For example, the substrate can be a metallic product shell made from steel, aluminum, magnesium or their alloys, such as, a laptop shell or cover.

[0044] The present disclosure further provides a method of treating a substrate comprising: spraying the powder coating composition onto at least a portion of the substrate; and curing the powder coating composition. Suitably, the curing may be carried out by baking at 180-240℃ for 8-20 min. For example, the curing may be carried out by baking at 200-220℃for 10-15 min. EXAMPLES

[0045] The following examples are provided to further illustrate the invention, but it should not be construed as limiting the invention to the details described in the examples. All parts and percentages in the following examples are by weight, unless otherwise stated.Preparation of Powder Coating Compositions According to the Present Disclosure

[0046] The powder coating compositions according to the present disclosure were prepared using the ingredient and amounts as listed in Table 1 below, wherein the powder coating compositions Ex1 to Ex8 are plain powder coatings, and the powder coating compositions Ex9 to Ex12 are metal-bound powder coatings. The preparation method comprised: uniformly mixing all the components except the externally added fat edge modifying aid (labelled with the superscript “n” in Tables 1 and 2, when applicable) under stirring, and then uniformly mixing the externally added fat edge modifying aid (when applicable) with the so-prepared mixture, thereby giving the desired powder coating composition. The units of the values listed in Tables 1 and 2 below are parts by weight. Table 1. Plain Powder Coating Compositions According to the Present Disclosure Table 2. Metal-Bound Powder Coating Compositions According to the Present Disclosure NOTE:aHigh-hydroxyl value polyester resin: ALBESTER SILKYMATT 6615, available from  Synthomer, with a Mn of 2500; a hydroxyl value of 270-300 mgKOH / g; and an acid value of ≤6 mg KOH / g;bLow-hydroxyl value polyester resin: ALBESTER SILKYMATT 6620, available from  Synthomer, with aMn of 3500; a hydroxyl value of 38-48 mgKOH / g; and an acid value of ≤4 mg KOH / g;cCuring agent: BF1321, available from Evonik;dCuring agent: BF1320, available from Evonik;eLeveling agent: Resiflow PL-200, available from ESTRON;fDegassing agent: benzoin, commercially available;gRheology Aid: hydrogenated castor oil;hWax: PE-310 POLYETHYLENE, available from Clariant;iFiller: barium sulfate, commercially available;jHardening filler: fiberglass, commercially available;kFat edge modifying aid: fumed silica or fumed aluminia, commercially available;lColorant: Carbon black;mColorant: titanium dioxide;nExternally added fat edge modifying aid: fumed silica and fumed alumina;oBound aluminum powder: PCU 1000, available from Eckart;pBound mica: T260-23, available from Merck.Performance Tests

[0047] The above-prepared powder coating compositions Ex1 to Ex12 were applied on to aluminum substrates, respectively, and baked at 200-220℃ for 10-15 minutes, to give the components 1-12. Then, the components 1-12 and the coating layers formed thereon were tested as follows:1. Gloss

[0048] The gloss of the coating layer was detected at a 60° angle using a commercially available gloss meter according to ASTM D523 (2014) . After testing, it is found that the gloss of the coating layers formed by the powder coating compositions Ex1 to Ex12 is between 3%and 70%, wherein the gloss of the plain coating layers (Ex1 to Ex8) is between 3%and 30%; and the gloss of the metallic coating layers (Ex9 to Ex12) is between 5%and 70%.2. Leveling

[0049] The leveling grade of the powder coating composition was assessed using the ACT PCI standard panels to detect the leveling property. After testing, it is found that the level grade of the powder coating compositions Ex1 to Ex12 is ≥ 7. The ACT PCI standard panels used here are developed by the Powder Coating Institute (PCI) and produced by ACT, which are used to evaluate the degrees of smoothness of the powder coatings and considered the benchmark for smoothness within the powder coating industry.3. Appearance

[0050] The surface of the formed coating layer was observed by naked eyes to detect the appearance. After testing, it is found that the coating surfaces formed by powder coating compositions Ex1 to Ex12 have no sand hole, no bubble, no crack, no local accumulation or bulge, no shrinked edge or fat edge, and have smooth and flat surface.4. Hardness

[0051] The hardness of the coating layer was detected according to ASTM 3363 (2005) . After testing, it is found that the hardness of the powder coating compositions Ex1 to Ex12 is greater than or equal to 2H, indicating good hardness effect.5. Adhesion to the Substrate

[0052] The adhesion of the coating layer was detected according to ASTM D3359 (2017) . After testing, it is found that the adhesion of the powder coating compositions Ex1 to Ex12 to the aluminum substrate is ≥ 5B.6. Weather Resistance

[0053] The weather resistance of the coating layer wad detected according to GB / T 16422.2-2014. After 1000 hours of testing, the powder coating compositions Ex1 to Ex12 meet the requirement of gloss retention rate ≥90%, and color difference ≤2.7. Fat Edge Index

[0054] The powder coating was sprayed onto a 150 mm x 75 mm x 0.6 mm aluminum plate, baked at 200℃ for 10 minutes to curing the coating layer. 1 cm x 1 cm samples were randomly taken from the edge region and central region of the sample plate, embedded in a resin, polished, and measured by microscope for their film thickness. The maximum film thickness of the sample taken from the edge region was recorded as E1, and the film thickness of the sample taken from the central region was recorded as M1. The fat edge index F1 was calculated by the following formula:

[0055] The detection was carried out in triplicate, and the average of Fs was calculated as the final fat edge index F. In general, an F value <50%represents good, an F value of 50-100%represent medium, and an F value ＞100%represents poor. 8. MEK Wipe Test

[0056] The coatings were subjected to MEK wipe test according to ASTM D4752-10 (2015) . It is found that all the coatings have MEK double wipe value of at least about 50.

[0057] The results are shown in Tables 3 and 4 below. Table 3: Performance Test Results of Plain Powder Coating Compositions According to the  Present Disclosure Table 4: Performance Test Results of Metal-Bound Powder Coating Compositions According  to the Present Disclosure

[0058] As seen from the above results, the powder coating compositions of the present disclosure have good extinction effect and leveling property, and can form smooth and flat coating layer with no fat edge which have good adhesion to the substrate, high hardness, and excellent weather resistance.

Claims

1.A powder coating composition comprising a first ingredient and a second ingredient, wherein the first ingredient comprises a combination of a high-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of about 200-400 mgKOH / g and a low-hydroxyl value polyester resin with a hydroxyl value of about 30-70 mgKOH / g; and the second ingredient comprises an isocyanate curing agent.2.The powder coating composition of claim 1, wherein the high-hydroxyl value polyester resin has an acid value of less than about 8 mgKOH / g, and the low-hydroxyl value polyester resin has an acid value of less than about 6 mgKOH / g.3.The powder coating composition of claim 1 or 2, wherein a weight ratio of the first ingredient to the second ingredient ranges from about 3: 1 to about 1: 1.4.The powder coating composition of any one of claims 1-3, wherein a weight ratio of the first ingredient to the second ingredient ranges from about 5: 2 to about 2: 1.5.The powder coating composition of any one of claims 1-4, wherein the isocyanate curing agent has a total NCO content of about 10-18 wt%, and a free NCO content of less than about 1 wt%.6.The powder coating composition of any one of claims 1-5, wherein the isocyanate curing agent comprises a combination of two or more isocyanate curing agents.7.The powder coating composition of any one of claims 1-6, further comprising one or more selected from the group consisting of: a leveling agent, a rheology-modifying agent, and a degassing agent.8.The powder coating composition of any one of claims 1-7, further comprising a wax.9.The powder coating composition of any one of claims 1-8, further comprising a fat edge-modifying additive.10.The powder coating composition of any one of claims 1-10, which is curable at 180-240℃ for 8-20min.11.The powder coating composition of any one of claims 1-10, wherein a film cured from the powder coating composition has a thickness ranging from about 50 μm to about 150 μm.12.A coated substrate comprising a substrate and a powder coating composition of any one of claims 1-11 coated on at least a portion of the substrate.13.The coated substrate of claim 12, wherein the substrate comprises one or more selected from the group consisting of aluminum, magnesium, stainless steel, titanium, nickel, or any alloy thereof.14.The coated substrate of claim 12 or 13, wherein the substrate is a metallic component of an industrial product, a house article, or a digital product.15.The coated substrate of any one of claims 12-13, wherein the substrate is a laptop cover.16.A component comprising a coated substrate of any one of claims 12-15.17.The component of claim 16, wherein the coating meets one or more of:i) a leveling of ≥ rating 7 as measured according to PCI;ii) an adhesion of ≥ 4B as measured according to ASTM D3359 (2017) ;iii) a hardness of ≥ 2H as measured according to ASTM D3363 (2005) ;iv) no remarkable fat edge; andv) a weather resistance meeting requirements of super-weatherability.18.A method of treating a substrate, comprising:spraying the powder coating composition of any one of claims 1-11 onto at least a portion of the substrate; andcuring the powder coating composition.

Images