專利名稱：：改進(jìn)厚涂層干燥時(shí)間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及改進(jìn)水性厚涂層干燥時(shí)間的方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及通過(guò)涂布至少兩層分離的涂層來(lái)改善含有快干粘合劑的水性厚涂層的干燥時(shí)間的方法。涂料可作為厚涂層(即濕態(tài)厚度至少為0.4毫米)來(lái)涂布以提高耐久性，改善諸如隔音、絕緣、遮蓋和保護(hù)基材等特定性能。典型地，可能需要使用厚涂層的用途包括屋頂涂料和路標(biāo)或路線漆。涂布厚涂層的一個(gè)缺陷是干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。特別是對(duì)于在溫度、濕度可變和天氣變化不定的情況下使用的外用涂料，這一缺點(diǎn)就成了大問(wèn)題。而對(duì)于在盡可能短的時(shí)間內(nèi)使車輛在剛涂布的路標(biāo)漆上通行的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該問(wèn)題就更加嚴(yán)重。涂料工業(yè)中有許多用于加速外用厚涂層中所用的產(chǎn)品的干燥時(shí)間的化學(xué)和方法。很多產(chǎn)品使用溶劑基快干涂料。低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的有機(jī)溶劑在涂料被涂到地面上之后迅速蒸發(fā)，以使剛涂布的路標(biāo)具有所期望的快干特性。但是，此類涂料配料除將揮發(fā)性有機(jī)溶劑釋放到環(huán)境中以外，還將使工人暴露于有機(jī)溶劑的蒸氣中。因?yàn)檫@些缺點(diǎn)以及來(lái)自政府和社區(qū)的日益嚴(yán)厲的環(huán)境法令，特別希望開發(fā)更多的在保留快速干燥性能和/或特性的同時(shí)對(duì)環(huán)境更友好的涂料。人們已做了許多努力來(lái)開發(fā)水性或水基涂料體系。主要是由于水的高沸點(diǎn)、高蒸發(fā)潛熱、強(qiáng)極性和強(qiáng)的氫鍵作用，水性涂層的干燥時(shí)間通常比有機(jī)溶劑基涂層的干燥時(shí)間更長(zhǎng)。干燥時(shí)間強(qiáng)烈地依賴于在涂布涂料時(shí)大氣氣氛的相對(duì)濕度。在高濕度的情況下，可能需要數(shù)小時(shí)或者更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)干燥水性涂層。干燥速度的延遲問(wèn)題對(duì)于更快涂布的路標(biāo)漆特別嚴(yán)重。過(guò)長(zhǎng)的干燥時(shí)間嚴(yán)重限制了水性涂料的使用性，特別是對(duì)路線漆和路標(biāo)漆來(lái)說(shuō)更是如此，這是由于過(guò)長(zhǎng)的干燥時(shí)間導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間的交通中斷。在試圖制備干燥時(shí)間較短的水性涂料、即迅速或快速干燥或固化的涂料中，設(shè)計(jì)了使用鹽或酸及其組合來(lái)誘導(dǎo)凝固的方法，如含有對(duì)PH值敏感的粘合劑的體系。這些涂料包括在以下公布的專利申請(qǐng)和已授權(quán)的專利中公開的那些涂料(a)EP-A-0,066,108公開了水性路標(biāo)組合物，其中該粘合劑是純丙烯酸類樹脂、羧基化苯乙烯/富馬酸二丁酯共聚物和聚多官能胺如聚甲基吖丙啶的混合物。(b)EP-B-0,322,188公開了含有成膜膠乳聚合物、弱堿官能化合成膠乳聚合物和揮發(fā)性堿的水性涂料組合物。(c)EP-B-0,409,459公開了水性涂料組合物，其含有Tg不低于0℃且陰離子穩(wěn)定的乳液聚合物、多胺官能化聚合物和揮發(fā)性堿，其中堿的用量使該組合物具有使基本上全部多胺官能化聚合物處于非離子狀態(tài)的pH值，和其中多胺官能化聚合物的50重量％以上將在揮發(fā)性堿蒸發(fā)時(shí)在5-7的pH下仍可溶解。處于非離子狀態(tài)(即脫質(zhì)子化)時(shí)，多胺與陰離子穩(wěn)定的乳液以及可能存在于組合物中的任何其它陰離子成分之間的相互作用被消除。揮發(fā)性堿必須具有足夠的揮發(fā)性，以便在空氣干燥的條件下釋放。在不存在揮發(fā)性堿的情況下，質(zhì)子化胺部分與陰離子成分相互作用，導(dǎo)致涂料組合物不穩(wěn)定。(d)US-A-5,804,627公開了制備用于外用表面的快干涂層的方法，該方法包括將水性組合物涂在這些表面上，其中該水性組合物含有Tg高于0℃且陰離子穩(wěn)定的乳液聚合物、多胺官能化聚合物和揮發(fā)性堿，其中多胺官能化聚合物含有約20重量％至約100重量％的含胺基的單體單元，揮發(fā)性堿的量足以使組合物的pH值升至使基本上全部多胺官能化聚合物處于非離子狀態(tài)的值，并使揮發(fā)性堿蒸發(fā)以制備該涂層。(e)US-A-5,922,398公開了含有含胺官能側(cè)基的膠乳粒子的水性涂料組合物。膠乳粒子具有大于約0℃的Tg且能在涂布溫度下成膜。加入一定量的堿(例如氨)以將組合物的pH值提高至使基本上全部胺官能團(tuán)處于非離子狀態(tài)的值。在成膜時(shí)，堿蒸發(fā)，使側(cè)胺部分被質(zhì)子化。然后所得的側(cè)銨部分與陰離子表面活性劑發(fā)生相互作用，導(dǎo)致該水性體系不穩(wěn)定，從而加速干燥。(f)US-A-5,824,734公開了水性涂料組合物，其含有胺官能化膠乳聚合物、交聯(lián)的單體和小于5重量％的親水性單體，其中該膠乳聚合物含有以聚合物固體重量計(jì)的0.1-5重量％的仲或叔氨基丙烯酸酯。該組合物也含有礦物性顏料。在pH值至少為7的條件下制備胺官能化膠乳聚合物。聚合之后，調(diào)高pH值，優(yōu)選pH值在8-9.5之間，以保證體系的穩(wěn)定性。當(dāng)pH值降低時(shí)，聚合物粒子和礦物顏料粒子的分散體的穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致聚合物和礦物粒子沉淀和干燥。(g)US-A-5,947,632公開了含有多種通用材料的水性涂料組合物，其中包括滑石粉、空心球狀聚合物、固態(tài)聚合物(例如酸、鈉或鉀形式的離子交換樹脂珠粒)和無(wú)機(jī)化合物(例如無(wú)機(jī)超吸收性凝膠，Sumica凝膠)。這些材料的共同特點(diǎn)是其在同樣的第一步中與水性粘合劑一起使用時(shí)或在后續(xù)步驟使用時(shí)可加速涂層的干燥。然而，仍然需要改進(jìn)的方法，特別是那些以最低成本來(lái)加速外用水性厚涂層的干燥時(shí)間的方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該方法使用以涂料配料總重量計(jì)的25重量％-75重量％的第一部分。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，該方法使用至少一種第二部分，其是單次涂布的，和是以涂料配料總重量計(jì)的25重量％-75重量％。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法使用以涂料配料總重量計(jì)的50重量％的第一部分和以涂料配料總重量計(jì)的50重量％的單獨(dú)第二部分。在本發(fā)明的更優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法進(jìn)一步包括這樣的步驟，即在涂布第一濕涂層之前或之后、包括在涂布任何第二層或后續(xù)涂層之前或之后，將吸收劑涂在基材上。本文所用的“水性”指這樣的組合物，其含有以組合物總重量計(jì)的大于60重量％、優(yōu)選70重量％和最優(yōu)選80重量％的水作為涂料配料的介質(zhì)。這樣，至多含40重量％的有機(jī)溶劑的涂料配料在此定義范圍內(nèi)。這里所說(shuō)的術(shù)語(yǔ)“路”是通用術(shù)語(yǔ)，包括連續(xù)、長(zhǎng)期或間歇地供行人、車輛、拖拉機(jī)或飛機(jī)使用的任何室內(nèi)或室外的固體表面。“路”的一些非限制性例子包括高速公路、街道、私人車道、人行道、跑道、出租車道、柏油路、停車場(chǎng)、屋頂、室內(nèi)地面(例如工廠地面、商業(yè)街內(nèi)的地面)和其它路面。表面材料可以是磚石、焦油、瀝青、樹脂、混凝土、水泥、石頭、灰泥、瓦、木材、聚合物材料及其組合。對(duì)于用于建筑物、墻、屋頂和其它結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或外表面的路標(biāo)漆、路標(biāo)、房屋涂料、防護(hù)涂料來(lái)說(shuō)，本發(fā)明方法可用于改進(jìn)其干燥時(shí)間?；牡谋砻婵梢允悄静?、金屬(如鋁、鋼及其它金屬)、聚合物、石膏等。其它的應(yīng)用包括涂在各種制品如廣告牌、船支和汽車的金屬基材上。而在所有這些基材上可能已有一層或多層或新或舊的涂層或漆層?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的多種方法將該涂料配料涂在基材表面上。一些例子包括刷涂、噴涂、擠出、浸漬及其組合。用于本發(fā)明方法的涂料配料需含有快干粘合劑。如上所述，許多這些快干粘合劑是本領(lǐng)域已知的。適用的快干粘合劑包括(a)水性分散體，其含有(ⅰ)陰離子穩(wěn)定的且Tg至少為-10℃的聚合物；(ⅱ)由胺或亞胺單體形成的多胺官能化聚合物；和(ⅲ)揮發(fā)性堿，其用量足以使多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化；(b)水性分散體，其含有(ⅰ)多胺官能化聚合物，其是含有胺官能側(cè)基的膠乳聚合物，其中該膠乳聚合物的Tg至少為-10℃；和(ⅱ)揮發(fā)性堿，其用量足以使所述多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化；(c)水性分散體，其含有(ⅰ)多胺官能化聚合物，其是含有胺官能側(cè)基和酸官能側(cè)基的膠乳聚合物，其中胺官能團(tuán)對(duì)酸官能團(tuán)的比例大于3∶1，和其中所述膠乳聚合物的Tg至少為-10℃；和(ⅱ)揮發(fā)性堿，其用量足以使所述多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化；(d)水性分散體，其含有(ⅰ)多胺官能化聚合物，其是含有胺官能側(cè)基的膠乳聚合物，其中含胺官能側(cè)基的所述膠乳聚合物的Tg至少為-10℃；(ⅱ)含有酸官能側(cè)基的膠乳聚合物，其中含酸官能團(tuán)的所述膠乳聚合物的Tg至少為-10℃；(ⅲ)揮發(fā)性堿，其用量足以使所述多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化；(e)水性分散體，其含有(ⅰ)含有多胺官能化聚合物的水乳液，該聚合物的Tg至少為-10℃，其由以下可聚合的單體形成(A)丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯類，其中烷基酯部分含有1-18個(gè)碳原子；(B)以所述丙烯酸酯類成膜聚合物計(jì)的0.1-5重量％的至少一種仲氨基或叔氨基丙烯酸酯單體、或仲氨基或叔氨基甲基丙烯酸酯單體；和(C)以丙烯酸酯類成膜聚合物計(jì)的0.1-5重量％的可交聯(lián)單體，該單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-羥烷基丙烯酰胺；和所述多胺官能化聚合物，其含有以所述成膜聚合物計(jì)的小于3重量％的本文引用的親水性單體；和(ⅱ)揮發(fā)性堿，其用量足以使所述多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化；(f)一種組合物，其含有(ⅰ)含有含強(qiáng)陽(yáng)離子側(cè)基的聚合物的水性分散體，其中所述含強(qiáng)陽(yáng)離子側(cè)基的聚合物的Tg至少為-10℃；和(ⅱ)含有含弱酸側(cè)基的聚合物的水性分散體，其中所述含弱酸側(cè)基的聚合物的Tg等于或大于-10℃；和(g)含有含強(qiáng)陽(yáng)離子側(cè)基和弱酸側(cè)基的聚合物的水性分散體，其中該聚合物的Tg至少為-10℃。除快干粘合劑以外，涂料配料中也任選含有能進(jìn)一步加速涂層干燥的吸收劑。合適的吸收劑包括有機(jī)超吸收性聚合物、離子交換樹脂、空心球狀聚合物、分子篩，滑石粉、無(wú)機(jī)吸收劑如無(wú)機(jī)超吸收性凝膠和Sumica凝膠、多孔碳質(zhì)材料、無(wú)孔碳質(zhì)材料及其混合物。在本發(fā)明中吸收劑的用量在以快干粘合劑總重量計(jì)的0.01重量％-90重量％的范圍內(nèi)。優(yōu)選的范圍是0.1重量％-70重量％，更優(yōu)選0.1重量％-30重量％。涂料配料也可含有傳統(tǒng)的涂料組分，特別是那些在外用厚涂層用途中使用的組分，其包括增稠劑；流變改性劑；染料；螯合劑；抗微生物劑；分散劑；顏料，如二氧化鈦、有機(jī)顏料、炭黑；增量劑，如碳酸鈣、滑石粉、粘土、二氧化硅和硅酸鹽類；填料，如玻璃或聚合物微球，石英和砂；防凍劑；增塑劑；增粘劑，如硅烷類；凝聚劑；潤(rùn)濕劑；表面活性劑；防滑添加劑；交聯(lián)劑；消泡劑；著色劑；增粘劑；石蠟；防腐劑；防凍/熔劑；防腐蝕劑；和抗絮凝劑，但不限于此。本文所述的范圍是封閉式的，相關(guān)范圍的最大值和最小值可以組合。表Ⅰ-涂料配料A通過(guò)幾種不同的涂布方法評(píng)價(jià)涂料配料A。以下述方式檢測(cè)各方法的干燥時(shí)間(1)將各涂料配料的4英寸(0.1016米)寬線涂在原有路標(biāo)上，涂成特定的濕膜厚度；(2)任選在上述部分仍處于濕態(tài)時(shí)，將各涂料配料的隨后部分涂在第一部分上(按照所希望的涂布次數(shù)重復(fù)此步驟)；(3)在一定的時(shí)間間隔下，使一輛福特型F-350輕型卡車以約20英里每小時(shí)(32公里/小時(shí))的速度駛過(guò)這些線；(4)檢查周圍的路面，檢查是否有被卡車輪胎帶起并沉積在路面上其它地方的白色涂料；(5)記錄幾乎沒有或完全沒有涂料沉積到路面上的時(shí)間(“無(wú)痕跡時(shí)間”)。其條件及結(jié)果如表Ⅱ所示。表Ⅱ-涂料配料A的評(píng)價(jià)<tablesid="table2"num="002"><table>涂布方法涂料配料A的第一部分涂料配料A的第二部分*涂層總厚度吸收劑干燥至無(wú)痕跡的時(shí)間1(對(duì)比)0.762毫米(濕態(tài))100％--0.762毫米(濕態(tài))無(wú)4分鐘20.381毫米(濕態(tài))50％0.381毫米(濕態(tài))50％0.762毫米(濕態(tài))無(wú)2分鐘3(對(duì)比)0.762毫米(濕態(tài))100％--0.762毫米(濕態(tài))離子交換樹脂**1.5分鐘40.381毫米(濕態(tài))50％0.381毫米(濕態(tài))50％0.762毫米(濕態(tài))離子交換樹脂**0.5分鐘</table></tables>*在涂布第一部分之后約0.5秒時(shí)涂布(“濕層覆蓋濕層”)**規(guī)格為150克/米2的AmberliteIR120H離子交換樹脂(在第一和第二涂層之間涂布)，可從羅姆和哈斯公司，費(fèi)城，PA獲得。我們意外地發(fā)現(xiàn)，與涂布總濕膜厚度相同的單涂層的方法相比，通過(guò)涂布兩層分離的涂料涂層(“濕層覆蓋濕層”)的辦法可顯著縮短干燥時(shí)間[方法2與方法1(對(duì)比)比較，方法4與方法3(對(duì)比)比較]。權(quán)利要求1．改進(jìn)外用涂層的干燥時(shí)間的方法，包括以下步驟(a)制備含有快干粘合劑的水性涂料配料；(b)將涂料配料的第一部分涂在基材上，形成第一濕涂層；(c)在所述第一濕涂層干燥之前，將涂料配料的至少一種第二部分涂在第二濕涂層上，形成至少一層第二濕涂層；(d)使所述第一濕涂層和所述至少一層第二涂層干燥；其中所述第一濕涂層和所述至少一層第二涂層的總厚度為0.4毫米-0.5毫米。2．權(quán)利要求1的方法，其中所述第一部分是以涂料配料總重量計(jì)的25重量％-75重量％。3．權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種第二部分是單次涂布的，其是以涂料配料總重量計(jì)的25重量％-75重量％。4．權(quán)利要求1的方法，其中所述第一部分是以涂料配料總重量計(jì)的50重量％，和其中所述至少一種第二部分是以涂料配料總重量計(jì)的50重量％。5．權(quán)利要求1的方法，其中所述快干粘合劑含有(a)陰離子穩(wěn)定的且Tg高于-10℃的聚合物；(b)由胺單體或亞胺單體形成的多胺官能化聚合物；和(c)揮發(fā)性堿，其用量足以使所述多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化。6．權(quán)利要求1的方法，其中所述快干粘合劑含有(ⅰ)含有含胺官能側(cè)基的膠乳聚合物的多胺官能化聚合物，其中所述膠乳聚合物的Tg至少為-10℃；和(ⅱ)揮發(fā)性堿，其用量足以使所述多胺官能化聚合物的共軛酸脫質(zhì)子化。7．權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在涂布所述第一濕涂層之前或之后將吸收劑涂在所述基材上，其中所述吸收劑選自離子交換樹脂，空心球狀聚合物，分子篩，滑石粉，無(wú)機(jī)超吸收性凝膠，Sumica凝膠，多孔碳質(zhì)材料，無(wú)孔碳質(zhì)材料及其混合物。全文摘要所公開的是改進(jìn)含有快干粘合劑的外用水性厚涂層的干燥時(shí)間的方法,其中將涂層作為至少兩層分離的涂層和以“濕層覆蓋濕層”的方式來(lái)涂布。文檔編號(hào)E01F9/04GK1298769SQ0013428公開日2001年6月13日申請(qǐng)日期2000年11月30日優(yōu)先權(quán)日1999年12月3日發(fā)明者D·C·沙爾,J·J·索布查克申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司