專利名稱：含有聚氯乙烯增量劑顆粒的涂料組合物的制作方法
相關(guān)申請的相互參考本申請要求于2002年6月12日申請的美國臨時申請60/388,413的權(quán)益，所述申請的全部內(nèi)容在此結(jié)合參考引用。
發(fā)明的背景本發(fā)明總體上涉及涂料，更具體地說涉及用于涂料組合物的增量劑。
一般來說，油漆組合物由三種常用組分組成液體粘合劑、顏料(包括增量劑)和添加劑(如增稠劑和抗微生物劑)。粘合劑通常是樹脂狀物質(zhì)，它能轉(zhuǎn)變成固體形成膜，將油漆組合物中的顏料顆粒粘結(jié)在一起。
增量劑是不溶于液體粘合劑但可加到油漆組合物中的物質(zhì)的固體分散顆粒，它能改進油漆膜的流動性、光澤、表面形狀(surface topography)和/或機械和滲透特性。一般來說，增量劑是無機物，它選自重晶石、粘土、云母、滑石、碳酸鈣、二氧化硅等。然而，聚合物增量劑也是已知的。
聚合物增量劑通常用作致渾濁劑。更具體地說，有小泡的聚合物增量劑可用于油漆組合物，通過將空氣空隙引入油漆干膜中來提高干遮蓋性。這種有小泡的聚合物增量劑的例子描述于美國專利No.4,572,869中。
聚合物增量劑也用于提高油漆膜的耐久性。Bingham的美國專利No.3,527,729披露了在油漆組合物中使用彈性聚合物增量劑來改進耐擦傷性。在Bingham的專利中，使用大小為5-75微米的聚氨酯顆粒。Bauman的美國專利No.4,972,030進一步披露了在油漆組合物中使用高分子量的聚乙烯顆粒來改進耐磨性。在Bauman的專利中，聚乙烯顆粒經(jīng)表面處理，使得該顆粒變成親水性。
迄今為止，固體聚氯乙烯顆粒還沒有在油漆組合物中用作增量劑。關(guān)于油漆和其它涂料，聚氯乙烯主要用在增塑溶膠中，其中聚氯乙烯分散在增塑劑如二甘醇二苯甲酸酯中。Simpson的美國專利No.5,643,974披露了一種用于水性油漆組合物的復(fù)合顏料，其中該復(fù)合顏料包含與無機顏料顆粒如二氧化鈦結(jié)合的聚氯乙烯顆粒。在Simpson的專利中，聚氯乙烯顆粒的大小為0.02-0.5微米，它起隔離物的作用來降低顏料顆粒的絮凝性，從而提高不透明性。
發(fā)明的概述按本發(fā)明，提供一種油漆組合物，它包含液體粘合劑樹脂和以油漆組合物中固體的總重量計約5-60重量％的平均粒度約為5-150微米的聚氯乙烯增量劑顆粒。該油漆組合物還包含著色顏料并且不含增塑劑。
按本發(fā)明也提供一種水性涂料組合物，以固體計，它包含以水性涂料組合物中固體的總重量計約5-50重量％的水性粘合劑樹脂，和以水性涂料組合物中固體的總重量計約25-50重量％的平均粒度約為20-80微米的聚氯乙烯增量劑顆粒。
發(fā)明的詳細描述除非另有指出或顯而易見外，份數(shù)是重量份，百分數(shù)是重量百分數(shù)。
在此所用的“無光”油漆組合物是能形成具有低于約5的60和85度光澤的油漆干膜的油漆組合物。
在此所用的“緞光”油漆組合物是能形成具有約5-25的60和85度光澤的油漆干膜的油漆組合物。
在此所用的“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”，“(甲基)丙烯酸類”是指“甲基丙烯酸類”和“丙烯酸類”。
在此所用的術(shù)語“不透明顏料”是指折射率大于1.8的顏料。
在此關(guān)于油漆組合物所用的術(shù)語“顏料體積濃度”(以下稱為“PVC”)是指在油漆組合物中存在的顏料顆粒(有機和無機的，包括增量劑顆粒)的體積與非揮發(fā)性物質(zhì)(顏料顆粒和樹脂)的總體積之比(以百分數(shù)表示)。
在此所用的術(shù)語“增塑劑”是指非水的、非揮發(fā)性的液體介質(zhì)，它與聚氯乙烯是相容的，在加到含聚氯乙烯的涂料組合物中時會變成干膜的一部分，并且能提高膜的柔韌性。增塑劑與聚氯乙烯混合時會產(chǎn)生一種凝膠，并且在組合物加熱時最終成為一種完全熔化的固體。增塑劑的例子包括鄰苯二甲酸酯、二元酸酯、磷酸酯、聚酯基增塑劑，尤其是鄰苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸二異壬酯。將增塑劑和乙烯基樹脂如聚氯乙烯混合形成增塑溶膠和有機溶膠，這在已有技術(shù)中是皆知的。
在此所用的術(shù)語“聚氯乙烯”是指氯乙烯的均聚物，或者至少80重量％得自氯乙烯的單元與高達約20重量％一種或多種其它乙烯基單體的共聚物。
在此所用的“調(diào)色母料(tinting concentrate)”是指包含高濃縮量的研磨到研磨載體中的著色顏料的液體顏料母料。調(diào)色母料中最常用的研磨載體是乙二醇和水與各種表面活性劑的共混物。常用的著色顏料包括氧化鐵黃、氧化鐵紅、氧化鐵棕(ferric iron oxide brown)(它是一種紅色、黃色和黑色氧化鐵的混合物)、氧化鞣料(它是一種類似的混合物)、富鐵黃土和富鐵煅黃土、富錳棕土和燒棕土、銅酞菁綠和藍、DNA橙(二硝基苯胺橙#5)、炭黑、燈黑、甲苯胺紅、對氯紅(parachlor red) (燒紅(burnt red)和褐紅(maroon red))、漢薩黃(它是間對硝基甲苯胺的偶氮偶合)和喹吖啶酮紅、深紅和紫。在調(diào)色母料中著色顏料的用量一般約為5-70重量％，這視著色顏料的種類而異。
在此所用的“環(huán)境干燥”是指當對涂料施加并使其在一般是常規(guī)建筑油漆應(yīng)用的環(huán)境條件下固化或干燥時，所述涂料能固化或風干成最終的膜。一般來說，這種環(huán)境條件的溫度約為35-100°F。
本發(fā)明涉及一種涂料組合物，它含有代替常規(guī)無機或有機增量劑(或除了常規(guī)無機或有機增量劑外)的聚氯乙烯增量劑。本發(fā)明的涂料組合物可用于各種不同的用途，但尤其適用作建筑油漆。關(guān)于建筑應(yīng)用，該涂料組合物能提供多個優(yōu)于常規(guī)建筑油漆組合物的令人驚奇的優(yōu)點。這些優(yōu)點包括在自然或人工UV光和潮濕條件下經(jīng)天候老化，干燥的涂料膜具有改進的保色性；干燥的涂料膜具有提高的耐擦刮性；干燥的涂料膜具有較大的柔韌性，用于改進的耐龜裂性；干燥的涂料膜具有改進的耐擦傷性和耐拋光性；干燥的涂料膜對單寧或其它污染物的遷移以及對會導(dǎo)致起霜或風化的鹽的遷移具有提高的阻隔性；干燥的涂料膜具有改進的防水性；對單寧的遷移具有改進的阻隔性；在環(huán)境條件下固化或干燥時具有總體優(yōu)良的膜性能；由于對粘合劑的需求量低，故在PVC增加時能保持性能。
本發(fā)明的涂料組合物通常包含一種或多種粘合劑樹脂、聚氯乙烯增量劑顆粒和添加劑。該涂料組合物不含增塑劑。在沒有增塑劑的情況下，在涂料在環(huán)境條件下固化或干燥之后，聚氯乙烯增量劑顆粒在膜中保持分散顆粒的狀態(tài)。
粘合劑樹脂可以是任何樹脂或樹脂的混合物，但不包括增塑劑樹脂?？梢允褂玫臉渲ㄌ烊缓秃铣傻挠?、醇酸、改性的醇酸和水性樹脂。合適的水性樹脂包括經(jīng)乳液聚合獲得的膠乳聚合物、聚酯乳液、水可稀釋的醇酸聚合物、醇酸-丙烯酸類分散體、醇酸乳液、含氟聚合物乳液、硅氧烷乳液、聚乙烯乳液、聚氨酯分散體、聚酰胺分散體和聚氨酯-丙烯酸類分散體。
對于建筑應(yīng)用，粘合劑樹脂較好是水性樹脂，更好是至少由一種烯鍵式不飽和單體在水中采用表面活性劑和水溶性引發(fā)劑經(jīng)乳液聚合獲得的膠乳聚合物。典型的烯鍵式不飽和單體包括乙烯基單體、丙烯酸類單體、酸官能單體、烯丙基單體和丙烯酰胺單體。對于建筑應(yīng)用，粘合劑樹脂較好是從乙烯基單體和/或丙烯酸類單體獲得的樹脂。
合適的乙烯基單體包括乙烯基酯、乙烯基芳族烴類、乙烯基脂族烴類、乙烯基烷基醚和它們的混合物?？梢允褂玫囊蚁┗サ睦影ㄒ宜嵋蚁?、丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、壬酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯和乙酸乙烯基異丙酯?？梢允褂玫囊蚁┗甲鍩N類的例子包括苯乙烯、甲基苯乙烯和其它低級烷基苯乙烯、氯代苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘和二乙烯基苯?？梢允褂玫囊蚁┗鍩N類的例子包括氯乙烯和偏二氯乙烯以及α-烯烴，如乙烯、丙烯、異丁烯，以及共軛二烯，如1，3-丁二烯、甲基-2-丁二烯、1，3-戊二烯、2，3-二甲基丁二烯、異戊二烯、環(huán)己烯、環(huán)戊二烯和二環(huán)戊二烯?？梢允褂玫囊蚁┗榛训睦影谆蚁┗?、異丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚和異丁基乙烯基醚。
適用于本發(fā)明的丙烯酸類單體包括任何具有丙烯酸類官能度的化合物，如(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯酸以及(甲基)丙烯酸的芳族衍生物、丙烯酰胺和丙烯腈。一般來說，(甲基)丙烯酸烷基酯單體(在此也稱為“(甲基)丙烯酸的烷基酯”)具有每個分子含1-12個，較好約1-5個碳原子的烷基酯部分。合適的丙烯酸類單體例如包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、甲基丙烯酸1-金剛烷基酯(1-adamatyl methacrylate)和各種反應(yīng)產(chǎn)物，如丁基、苯基和羥甲苯基的縮水甘油醚與(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥烷基酯如(甲基)丙烯酸的羥乙酯和羥丙酯、氨基(甲基)丙烯酸酯，以及丙烯酸如(甲基)丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氯代丙烯酸、α-氰基丙烯酸、巴豆酸、β-丙烯酰氧基丙酸和β-苯乙烯基丙烯酸的反應(yīng)產(chǎn)物。
可以采用制備膠乳聚合物所用的任何皆知的自由基乳液聚合方法來制備粘合劑樹脂。在此適用的聚合方法披露于美國專利No.5,486,576中，所述專利的內(nèi)容在此結(jié)合參考引用。
以涂料組合物中固體的總重量計，本發(fā)明涂料組合物中粘合劑樹脂的用量以固體為基準計較好約為5-50重量％，更好約為5-30重量％，再好約為15-25重量％。
如上所述，聚氯乙烯增量劑顆?？梢允锹纫蚁┑木畚?，或者至少80重量％得自氯乙烯的單元與高達約20重量％一種或多種其它乙烯基單體的共聚物。合適的乙烯基單體包括α-烯烴，如乙烯和丙烯；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和苯甲酸乙烯酯；偏二氯乙烯；(甲基)丙烯酸烷基酯，如丙烯酸甲酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸鯨蠟酯；乙烯基芳族單體，如苯乙烯和乙烯基甲苯；丙烯腈；甲基丙烯腈；和馬來酰亞胺，如N-環(huán)己基馬來酰亞胺、N-苯基馬來酰亞胺或馬來酰亞胺。然而，聚氯乙烯增量劑顆粒較好是氯乙烯均聚物。聚氯乙烯聚合物可以采用懸浮聚合或其它已有技術(shù)中已知的方法制得，并且可市售自許多供應(yīng)商。一種有用的聚氯乙烯樹脂增量劑顆粒是購自Poly One Corporation的Geon 217。
聚氯乙烯增量劑顆粒的平均粒度大于3微米。聚氯乙烯增量劑顆粒的平均粒度較好約為5-150微米，更好約為10-100微米。聚氯乙烯增量劑顆粒是固體。
聚氯乙烯增量劑顆粒的Fikentscher K值較好約為50-80，更好約為60-70。Fikentscher K值通過溶液粘度測量法加以確定，它提供一種分子量的度量。Fikent scher K值和數(shù)均分子量(Mn)之間的相關(guān)性如下Fikentscher K值為50大致上相當于Mn為28,000，F(xiàn)ikentscher K值為80大致上相當于Mn為80,000。
聚氯乙烯增量劑往往是親水的，這樣，當它在水性介質(zhì)中使用時無需經(jīng)表面處理，這與上述在Bauman的美國專利No.4,972,030中披露的聚乙烯顆粒相不同。
以涂料組合物中固體的總重量計，本發(fā)明涂料組合物中聚氯乙烯增量劑顆粒的用量以固體為基準計較好約為5-60重量％，更好約為25-50重量％。
采用制造油漆領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方法來制造本發(fā)明的涂料組合物。一般來說，對于水性組合物，在制造過程中有四個階段預(yù)變稀(pre-thin)階段、研磨階段、洗滌階段和變稀(thindown)階段。
在預(yù)變稀階段，將粘合劑樹脂連同消泡劑和傳送水(chase water)加到變稀槽內(nèi)。一般來說，使用主要粘合劑樹脂和一種或多種次要粘合劑樹脂。與次要粘合劑樹脂相比，主要粘合劑樹脂的量明顯更多，并且它是配方粘合性的主要來源。次要粘合劑樹脂的體積小得多，通常將其加入以進一步提高涂覆性能。在低剪切的條件下，在變稀槽內(nèi)將粘合劑樹脂、傳送水和消泡劑混合在一起，獲得預(yù)變稀混合物。
在研磨階段，在高剪切的條件下，在磨機中將聚氯乙烯增量劑顆粒(和任何在低剪切混合條件下不均化的其它干原料)分散到包含水和一種或多種分散劑的載體中，所述分散劑可以是陰離子和/或非離子的。如已有技術(shù)中所知，非離子的分散劑是保護性的膠體，它包含親水基團(如聚環(huán)氧乙烷)和疏水基團(如烴鏈)。在已有技術(shù)中也已知的是，陰離子的分散劑包括低分子量的分子，如胺醇(如氨甲基丙醇)、磷酸鹽(如焦磷酸四鉀)和多羧酸或多羧酸共聚物的聚合組合物。分散過程粉碎了聚氯乙烯增量劑顆粒的聚集體，形成了更好的顆粒分布，并用載體潤濕了聚氯乙烯增量劑顆粒。這種潤濕阻止了聚氯乙烯顏料顆粒的再聚集。
在洗滌階段，將水泵入磨機中，清洗磨機并將研磨的糊料送入變稀槽內(nèi)。
在變稀階段，在低剪切的條件下，在變稀槽內(nèi)將研磨糊料、傳送水和預(yù)變稀混合物混合在一起。也可以加入另外的組分如增稠劑、聚結(jié)助劑、抗微生物劑、防沫劑、冰凍-熔化添加劑、著色劑等。通?？梢约尤肓鲃涌刂苿钥刂平M合物的流動和流平性。一旦制得，將涂料組合物母料進一步用稀釋溶劑(reducing solvent)、水和通常少量的聚結(jié)溶劑稀釋(1et down)。
應(yīng)明白的是，本發(fā)明不以任何方式局限于上述制造涂料組合物的方法。其它制造方法也可以使用。例如，采用組分漿料的連續(xù)油漆制造方法可用于制造本發(fā)明的涂料組合物。
在本發(fā)明的第一個實施方案中，涂料組合物是具有超深顏色的“無光”或“緞光”水性建筑油漆組合物。
無光深色油漆得自超深基料(ultra deep bases) (也稱為中性基料)。一般來說，無光中性基料包含少量或不含不透明的顏料，如二氧化鈦(TiO2)，但包含大量的大粒度的增量劑，如碳酸鈣、粘土和二氧化硅，它們的加入量大，從而獲得一暗淡、少光澤的外觀。
盡管常規(guī)的無光深色油漆具有合意的外觀，但與其它標準的涂料體系相比，它們的耐拋光性和耐擦傷性非常差。最輕微的損傷也會很容易地并且不可逆地對它們造成損害。申請人認為常規(guī)的無光深色油漆抗洗滌或擦拭或其它刷涂的耐用性差的原因，大部分是由于制造無光深色油漆的無光中性基料中所用的增量劑的種類和用量。申請人認為常規(guī)的無機增量劑容易重排或者甚至從膜的表面移除，從而拋光油漆膜。
申請人發(fā)現(xiàn)，當拋光油漆膜時，會產(chǎn)生兩個不同的效果在油漆膜上會形成白色或較淺顏色的區(qū)域和/或一部分油漆膜的光澤(sheen)會明顯增加。下面將形成白色或較淺的顏色稱為顏色拋光，下面將光澤的增加稱為光澤拋光。申請人使用掃描電子顯微術(shù)來觀察許多不同油漆膜中的顏色拋光和光澤拋光。
基于申請人采用掃描電子顯微術(shù)的觀察，并且不受任何特定理論的約束，申請人認為顏色拋光是由于在油漆膜中形成的空氣空隙所造成的，所述空氣空隙是當增量劑顆粒從油漆膜中移除和/或粘合劑破裂時產(chǎn)生的。如果一些或全部的空氣空隙都接近光散射的有效尺寸(約0.3微米)，就會產(chǎn)生白色(在暗色中形成較淺顏色的區(qū)域)。
基于申請人采用掃描電子顯微術(shù)的觀察，并且不受任何特定理論的約束，申請人認為光澤拋光是由于粘合劑在增量劑顆粒上的流動所造成的，所述流動是當增量劑顆粒不能充分保護粘合劑免受損害時發(fā)生的。例如，增量劑顆粒脫落和/或推入到粘合劑中。如果表面在拋光后變得明顯更光滑，則光澤會增加。
出于上述原因，申請人認為油漆膜的耐拋光性受油漆膜中所用增量劑顆粒的性質(zhì)和它們與粘合劑相互作用的影響。
申請人發(fā)現(xiàn)，使用聚氯乙烯增量劑顆粒(某些粒度范圍)來代替一般的無機增量劑，無光深色油漆的耐拋光性和耐擦傷性能明顯得到改善。申請人也發(fā)現(xiàn)，使用這種聚氯乙烯增量劑也可以改進無光深色油漆的耐擦刮性和洗滌性。在不受任何特定理論約束的情況下，申請人認為這些改進的性能是由于聚氯乙烯增量劑顆粒的粒度以及聚氯乙烯增量劑顆粒的物理和化學性質(zhì)所致。
較好地來說，聚氯乙烯增量劑顆粒是固體，通常為球形，其平均粒度約為20-80微米，更好約為30-60微米，再好約為30-50微米。采用這種粒度，聚氯乙烯增量劑顆粒就能保護油漆膜并使其無光，而不會使油漆膜具有起紋理的外觀。更具體地說，聚氯乙烯增量劑顆粒凸起在上述粘合劑表面上，使油漆膜變得粗糙，從而降低油漆膜的光澤。由于聚氯乙烯增量劑顆粒在上述粘合劑表面凸起，聚氯乙烯增量劑顆粒就減少了粘合劑與在油漆膜上移動的拋光元素之間的接觸數(shù)量，從而保護油漆膜。聚氯乙烯增量劑顆粒是堅韌的，它們與拋光元素接觸時不會破裂。然而，聚氯乙烯增量劑顆粒是充分彈性的，當它們與拋光元素接觸時，會使聚氯乙烯增量劑顆粒彎曲和變形，而非從油漆膜中拉出?？紤]到聚氯乙烯是比較硬的聚合物(其Tg約為80℃)，這個現(xiàn)象是令人驚奇的。聚氯乙烯增量劑顆粒與丙烯酸類和乙烯基丙烯酸類粘合劑體系也會有相當好的相互作用，從而進一步提高使用聚氯乙烯增量劑顆粒的油漆膜的耐拋光性。
以涂料組合物中固體的總重量計，在涂料組合物第一個實施方案中聚氯乙烯增量劑顆粒的用量以固體為基準計較好約為25-50重量％，更好約為35-45重量％。
按第一個實施方案，涂料組合物包含(若有的話)少量的不透明顏料如二氧化鈦(TiO2)。若存在的話，以涂料組合物中固體的總重量計，在本發(fā)明涂料組合物中不透明顏料的用量以固體為基準計較好為小于25重量％。然而，更好是涂料組合物不含不透明顏料。
第一個實施方案的涂料組合物的粘合劑樹脂是較好從乙烯基單體和/或丙烯酸類單體獲得的膠乳。若涂料組合物用于外部用途，則粘合劑樹脂較好是一種全丙烯酸類膠乳。若涂料組合物用于內(nèi)部用途，則粘合劑樹脂較好是一種乙烯基丙烯酸類膠乳，即一種從包含至少50重量％乙酸乙烯酯并且剩余單體選自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的單體獲得的膠乳?？墒惺鄣囊蚁┗┧犷惥酆衔飿渲睦影ㄙ徸訰ohm & Haas Company的Res 3083和Rovace 661以及購自Union Carbide Corp.的UCAR 6045。
第一個實施方案的涂料組合物較好包含消光劑，所述消光劑包含不溶于水并且能有效地降低光澤的物質(zhì)的固體小顆粒。單個消光劑顆粒的粒度比聚氯乙烯增量劑顆粒的粒度小。消光劑顆粒的粒度較好約為0.05-10微米，但它以凝塊或聚集體的形式存在時粒度可高達約50微米。消光劑顆粒可以是無機或有機的。合適的無機消光劑的例子包括硅酸鹽如滑石，和各種形式的二氧化硅如無定形、氣凝膠、硅藻、水凝膠和熱解法的二氧化硅。合適的有機消光劑的例子包括不溶性的脲醛樹脂、聚乙烯、聚丙烯、纖維素纖維和聚氨酯/聚脲共聚物。消光劑較好包含脲醛樹脂顆粒，其單個顆粒的粒度約為0.5-2微米，以凝塊或聚集體的形式存在時粒度可高達約10微米?？梢允褂玫碾迦渲w粒的例子披露于Wismer等人的美國專利No.3,943,080中，該專利的內(nèi)容在此結(jié)合參考引用。可以使用的包含脲醛樹脂顆粒的市售消光劑由Bergen Materials，Corp.以商品名BERMASILKTM銷售。BERMASILKTM消光劑包含脲和甲醛的亞甲基二氨基甲醚縮聚物聚合物的顆粒。
以涂料組合物中固體的總重量計，在涂料組合物第一個實施方案中消光劑的用量以固體為基準計較好約為1-10重量％，更好約為2-6重量％，再好約為3-5重量％。
為了獲得超深的顏色，用一種或多種調(diào)色母料對第一個實施方案的涂料組合物進行調(diào)色，所述調(diào)色母料的總量一般為每加侖涂料組合物約8-12盎司。
涂料組合物第一個實施方案的PVC較好約為10-70％，更好約為30-50％，再好為35-45％。按重量計，水性組合物的總固體較好約為20-60％，更好約為30-50％，再好約為35-45％。
視精確的配方，第一個實施方案的涂料組合物可以形成油漆干膜，該膜可以是從具有低于2的60和85度光澤的非常無光的油漆膜到具有約25的60和85度光澤的緞光油漆膜，所有這些膜都具有優(yōu)越的耐拋光性和耐擦傷性。在外部應(yīng)用中，該涂料組合物另外還提供優(yōu)于常規(guī)無光深色外部油漆的改進的保色性。
本發(fā)明將參考下述實施例得到更好的理解，所提供的這些實施例僅用于舉例的目的，它們不應(yīng)被理解成對本發(fā)明范圍的限制。
實施例1從下述組分制備本發(fā)明例舉的第一中性基料組合物(下面稱為“第一發(fā)明基料組合物”)組分份數(shù)(重量份)描述(a.)311.50Res 3083
(b.) 10.00 消泡劑(c.) 363.87 水(d.) 2.00Min-U-Gel 400(e.) 12.00 羥乙基纖維素(f.) 0.50In-can防腐劑(g.) 2.502-氨基-2-甲基-1-丙醇(h.) 8.00陰離子分散劑(i.) 5.00非離子分散劑(j.) 15.00 Bermasilk(k.) 130.00 Geon 217(l.) 12.50 Texanol(m.) 25.00 締合的增稠劑總計 897.87aRes 3083是購自Rohm and Haas的乙烯基丙烯酸類膠乳dMin-U-Gel 400是購自Flori din Company的石絨粘土jBermasilk是購自Bergen Materials，Corp.的脲和甲醛的亞甲基二氨基甲醚縮聚物聚合物的顆粒kGeon 217是購自PolyOne Corporation的平均粒度約為35微米并且K-值為67的氯乙烯均聚物的顆粒lTexanol是購自Eastman Chemical的12碳酯醇將10盎司藍色調(diào)色母料加到1加侖第一發(fā)明基料組合物中，從第一發(fā)明基料組合物制得“第一發(fā)明油漆組合物”。第一發(fā)明油漆組合物的PVC為40.68％，NVM(非揮發(fā)性物質(zhì)的含量)為39.29％。第一發(fā)明油漆組合物是適用于內(nèi)墻的無光深色建筑油漆。
實施例2從下述組分制備本發(fā)明例舉的第二中性基料組合物(下面稱為“第二發(fā)明基料組合物”)
組分份數(shù)(重量份)描述(a.) 310.00 市售的丙烯酸類膠乳A(b.) 7.00 消泡劑(c.) 348.07 水(d.) 4.00 Min-U-Gel 400(e.) 6.75 羥乙基纖維素(f.) 1.00 In-can防腐劑(g.) 3.50 2-氨基-2-甲基-1-丙醇(h.) 8.00 陰離子表面活性劑(i.) 3.00 非離子表面活性劑(j.) 162.52 CP 501(k.) 17.52 Bermasilk(l.) 18.00 丙二醇(m.) 12.00 Texanol(n.) 5.00 締合的增稠劑(o.) 2.50 Troysan Polyphase AF-1總計 906.86dMin-U-Gel 400是購自Floridin Company的石絨粘土jCP 501是購自Colorite Specialty Resins的平均粒度約為45微米并且 K-值為66的氯乙烯均聚合顆粒kBermasilk是購自Bergen Materials，Corp.的脲和甲醛的亞甲基二氨基甲醚縮聚物聚合物的顆粒mTexanol是購自Eastman Chemical的12碳酯醇oTroysan Polyphase AF-1是購自Troy Chemical Corporation的包含3-碘代-2-丙炔基-N-丁基氨基甲酸酯(IPBC)的殺菌劑實施例3從下述組分制備本發(fā)明例舉的深色基料組合物(下面稱為“第三發(fā)明基料組合物”)
組分份數(shù)(重量份)描述(a.) 284.00 商品使用的醇酸A(b.) 214.00 140閃蒸石腦油(140 Flashnaptha)(c.) 10.00 有機粘土增稠劑(d.) 3.50碳酸亞丙基酯(e.) 3.00大豆卵磷脂(f.) 12.012％羧酸鈣(g.) 1.00消泡劑(h.) 65.00 R900 TiO2(i.) 26.00 Bermasilk(j.) 240.00 Geon 217(k.) 1.0012％鈷催化劑(l.) 3.00甲基乙基酮肟總計 862.50對比例1從下述組分制備第一常規(guī)中性基料組合物(下面稱為“第一常規(guī)基料組合物”)組分份數(shù)(重量份)描述(a.) 336.30 Rovace 661(b.) 8.00 消泡劑(c.) 355.13 水(d.) 4.00 Min-U-Gel 400(e.) 1.00 羥乙基纖維素(f.) 0.50 In-can防腐劑(g.) 4.00 陰離子分散劑(h.) 2.00 非離子分散劑(i.) 4.50 2-氨基-2-甲基-1-丙醇(j.) 165.00 結(jié)晶二氧化硅(30微米)
(k.) 50.00 煅燒的硅藻土(l.) 14.00 乙二醇(m.) 17.00 Texanol(n.) 25.00 締合的增稠劑總計 986.43aRovace 661是購自Rohm and Haas的乙烯基丙烯酸類膠乳dMin-U-Gel 400是購自Floridin Company的石絨粘土mTexanol是購自Eastman Chemical的12碳酯醇將10盎司藍色調(diào)色母料加到1加侖第一常規(guī)基料組合物中，從第一常規(guī)基料組合物制得“第一對比油漆組合物”。第一對比油漆組合物的PVC為34.96％，NVM(非揮發(fā)性物質(zhì)的含量)為43.03％。第一對比油漆組合物是適用于內(nèi)墻的無光深色建筑油漆。
對比例2從下述組分制備第二中性基料組合物(下面稱為“第二對比基料組合物”)組分份數(shù)(重量份)描述(a.) 310.00 市售的丙烯酸類膠乳A(b.) 7.00消泡劑(c.) 348.57 水(d.) 4.00Min-U-Gel 400(e.) 6.75羥乙基纖維素(f.) 1.00In-can防腐劑(g.) 3.502-氨基-2-甲基-1-丙醇(h.) 8.00陰離子分散劑(i.) 3.00非離子分散劑(j.) 270.00 Minex 4(k.) 55.00 Iceberg
(l.) 18.00 丙二醇(m.) 12.00 Texanol(n.) 5.00氨基甲酸酯改性的增稠劑(o.) 2.50Troysan Polyphase AF-1總計 1054.32dMin-U-Gel 400是購自Floridin Company的石絨粘土kMinex 4是購自Unimin Corporation的霞石正長巖kIceberg是購自Burgess Pigment Company的高嶺土mTexanol是購自Eastman Chemical的12碳酯醇oTroysan Polyphase AF-1是購自Troy Chemical Corporation的包含3-碘代-2-丙炔基-N-丁基氨基甲酸酯(IPBC)的殺菌劑對比例3從下述組分制備第三深色基料組合物(下面稱為“第三對比基料組合物”)組分份數(shù)(重量份)描述(a.) 284.00 商品使用的醇酸A(b.) 214.00 140閃蒸石腦油(c.) 10.00 有機粘土增稠劑(d.) 3.50碳酸亞丙基酯(e.) 3.00大豆卵磷脂(f.) 12.012％羧酸鈣(g.) 1.00消泡劑(h.) 65.00 R900 TiO2(i.) 236.00 碳酸鈣(j.) 42.00 煅燒的粘土(k.) 148.00 片狀滑石(l.) 74.00 Minex 4(m.) 1.0012％鈷催化劑
(n.) 3.00 甲基乙基酮肟總計 1096.50hR900是TiO2lMinex 4是購自Unimin Corporation的霞石正長巖測試耐拋光性采用下述步驟測試第一和第三發(fā)明油漆組合物以及第一和第三對比油漆組合物的耐拋光性。
將發(fā)明油漆組合物和對比油漆組合物放在分開的Leneta擦洗板上在縱向上向下拉7密耳，讓其在環(huán)境條件下干燥7天。將各干燥后的板放在Gardco洗滌性試驗機-D型(磨耗試驗機)的玻璃上，使用包著Gardco磨耗舟皿的干酪布(得自DeRoyal Textiles的20B級)對它們拋光200次循環(huán)。在拋光之前和之后測量各板的60度光澤和85度光澤。類似地，在拋光之前和之后測量各板的顏色變化(ΔE)。
上述測試的結(jié)果列于下表中
耐擦傷性采用下述基于ASTM D 5178的步驟測試第一和第三發(fā)明油漆組合物以及第一和第三對比油漆組合物對于塑料和金屬的耐擦傷性。
將發(fā)明油漆組合物和對比油漆組合物放在分開的Leneta擦洗板上在縱向上向下拉7密耳，讓其在環(huán)境條件下干燥7天。干燥后，從板上切下兩塊3×5英寸的片。
采用加德納平衡束刮粘和擦傷試驗機(Gardner Balanced Beam ScrapeAdhesion and Mar Tester)測試第一塊片對塑料的耐擦傷性。試驗機上裝有塑料六弦琴風鎬(guitar pick)，其尖端高至角狀接合器(Dime Adapter)。將六弦琴風鎬與第一塊片接觸。在沒有基板的情況下，施加2000克砝碼，第一塊片被拉到測頭以下。然后，按0-5的標度評價第一塊片，其中5是好，0是差或者膜被移開。
采用加德納平衡束刮粘和擦傷試驗機測試第二塊片對金屬的耐擦傷性。試驗機上裝有幾乎被切成兩半的一角硬幣。將該硬幣與角狀接合器保持在適當?shù)奈恢?。將所述硬幣的切割邊緣與第二塊片接觸。在沒有基板的情況下，施加2000克砝碼，第二塊片被拉到測頭以下。然后，按0-5的標度評價第二塊片，其中5是好，0是差或者膜被移開。
上述測試的結(jié)果列于下表中
保色性采用下述步驟測試第二發(fā)明基料組合物和第二對比基料組合物的保色性。
用各種調(diào)色母料對第二發(fā)明基料組合物和第二對比基料組合物的樣品進行調(diào)色，其用量為每加侖樣品10盎司調(diào)色母料，從而形成多種發(fā)明外部油漆組合物和多種對比外部油漆組合物。用刷涂機將各發(fā)明外部油漆組合物和各對比外部油漆組合物施涂到鋁板上，讓它們干燥1星期。然后將板放在QUV耐氣候試驗機中，用UVA340燈泡(Radient.77)在60℃時UV光循環(huán)4小時和在50℃時濃縮循環(huán)4小時，這兩個循環(huán)交替進行?？偟难h(huán)時間為1320小時，其中UV光時間約為500小時。在試驗后，測量板的d60(60度光澤的變化)、d85(85度光澤的變化)和ΔE(總的顏色變化)，評價發(fā)明外部油漆組合物和對比外部油漆組合物。結(jié)果列于下表中
耐單寧性(Tannin Resistance)采用下述步驟測試第二和第三發(fā)明基料組合物以及第二和第三對比基料組合物對單寧滲出的耐受性。
在6×36英寸的紅木板上交替刷涂(以自然展開的速度)上發(fā)明基料組合物和對比基料組合物，其刷涂的面積為6×6英寸部分。干燥過夜后，將Sherwin-Williams A-100無光外部膠乳漆的面漆以自然展開的速度施涂到各組合物上。讓涂有面漆的板干燥過夜。然后，將紅木板經(jīng)涂覆的表面與來自Cleveland Condensing Cabinet、在60℃時保持水分的濕氣接觸并過夜。在這些條件下，來自紅木的單寧就遷移到涂覆的表面上。采用ΔE(總的顏色變化)或Y反散度用有色眼睛測量單寧遷移到表面上的平均量或度。ΔE越大和/或Y反射度越小，則單寧滲出的量就越多。結(jié)果列于下表中。A-100面漆的Y反射度為85。
盡管本發(fā)明針對其特定的實施方案作了說明，但這些實施方案是為了舉例的目的而非起限制作用，并且在此所述的具體實施方案的其它變化和改進對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，所有這些都在本發(fā)明所要求的精神和范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明并不局限于在此所描述的具體實施方案的范圍和效果，也不以任何其它方式與本發(fā)明預(yù)知的已有技術(shù)的進步程度相矛盾。
本文中所引用的所有申請、專利和出版物的全部內(nèi)容在此都結(jié)合參考引用。
權(quán)利要求
1.一種油漆組合物，它包含液體粘合劑樹脂；以油漆組合物中固體的總重量計約5-60重量％的平均粒度約為5-150微米的聚氯乙烯增量劑顆粒；和著色顏料；其中油漆組合物不含增塑劑。
2.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，其中粘合劑樹脂是至少一種烯鍵式不飽和單體經(jīng)乳液聚合獲得的膠乳聚合物。
3.如權(quán)利要求2所述的油漆組合物，其中粘合劑樹脂從選自乙烯基單體、丙烯酸類單體、酸官能單體、烯丙基單體、丙烯酰胺單體和上述單體混合物中的至少一種單體形成。
4.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，它還包含占油漆組合物中固體總重量的約1-10重量％的消光劑。
5.如權(quán)利要求4所述的油漆組合物，其中消光劑選自硅酸鹽、二氧化硅、脲醛樹脂、聚乙烯、聚丙烯、纖維素纖維、聚氨酯/聚脲共聚物和它們的混合物。
6.如權(quán)利要求4所述的油漆組合物，其中消光劑包含脲醛樹脂顆粒。
7.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，其中油漆組合物不含不透明顏料。
8.如權(quán)利要求7所述的油漆組合物，它還包含調(diào)色母料，所述調(diào)色母料的用量為每加侖涂料組合物約8-12盎司。
9.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，其中聚氯乙烯增量劑顆粒的平均粒度約為20-80微米。
10.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，其中油漆組合物包含以油漆組合物中固體的總重量計約25-50重量％的聚氯乙烯增量劑顆粒。
11.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，其中聚氯乙烯增量劑顆粒是氯乙烯的均聚物。
12.如權(quán)利要求1所述的油漆組合物，其中油漆組合物是水性油漆組合物。
13.一種水性油漆組合物，以固體計，它包含以水性油漆組合物中固體的總重量計約5-50重量％的水性粘合劑樹脂；以水性油漆組合物中固體的總重量計約25-50重量％的平均粒度約為20-80微米的聚氯乙烯增量劑顆粒；消光劑；和著色顏料。
14.如權(quán)利要求13所述的水性油漆組合物，其中消光劑選自硅酸鹽、二氧化硅、脲醛樹脂、聚乙烯、聚丙烯、纖維素纖維、聚氨酯/聚脲共聚物和它們的混合物。
15.如權(quán)利要求13所述的水性油漆組合物，其中水性油漆組合物不含不透明顏料。
16.如權(quán)利要求14所述的水性油漆組合物，其中消光劑包含脲醛樹脂顆粒。
17.如權(quán)利要求13所述的水性油漆組合物，其中水性粘合劑樹脂從選自乙烯基單體、丙烯酸類單體、酸官能單體、烯丙基單體、丙烯酰胺單體和上述單體混合物中的至少一種單體形成。
18.如權(quán)利要求13所述的水性油漆組合物，其中聚氯乙烯增量劑顆粒的平均粒度約為30-60微米。
19.如權(quán)利要求18所述的水性油漆組合物，其中聚氯乙烯增量劑顆粒的平均粒度約為30-50微米。
20.如權(quán)利要求13所述的水性油漆組合物，其中水性油漆組合物包含以水性油漆組合物中固體的總重量計約35-45重量％的聚氯乙烯增量劑顆粒。
21.如權(quán)利要求13所述的水性油漆組合物，其中聚氯乙烯增量劑顆粒是氯乙烯的均聚物。
22.如權(quán)利要求21所述的水性油漆組合物，其中聚氯乙烯增量劑顆粒的Fikentscher K值約為50-80。
23.如權(quán)利要求22所述的水性油漆組合物，其中水性油漆組合物在環(huán)境條件下固化或干燥時形成一具有低于約25的60和85度光澤的油漆干膜。
24.一種水性涂料組合物，以固體計，它包含以水性涂料組合物中固體的總重量計約5-50重量％的水性粘合劑樹脂；和以水性涂料組合物中固體的總重量計約25-50重量％的平均粒度約為20-80微米的聚氯乙烯增量劑顆粒。
25.如權(quán)利要求24所述的水性涂料組合物，它還包含著色顏料。
26.如權(quán)利要求25所述的水性涂料組合物，它還包含消光劑。
27.如權(quán)利要求26所述的水性涂料組合物，其中消光劑包含脲醛樹脂顆粒。
28.一種涂覆基材的方法，它包括(i)給基材施涂一種環(huán)境固化的涂料組合物，該組合物包含液體粘合劑樹脂；以油漆組合物中固體的總重量計約5-60重量％的平均粒度約為5-150微米的聚氯乙烯增量劑顆粒；和著色顏料；其中油漆組合物不含增塑劑；和(ii)讓涂層在環(huán)境條件下固化或干燥成膜。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中施涂涂料并在約35-100°F的溫度下使其固化或干燥。
全文摘要
一種涂料組合物，它包含平均粒度約為5－150微米的聚氯乙烯增量劑顆粒，其中所述涂料組合物不含增塑劑，在涂料固化或風干后，所述顆粒在膜中保持分散顆粒的狀態(tài)。
文檔編號C09D133/06GK1659247SQ03813407
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者J·M·魯特, J·M·杜克勒, D·F·克利莫維, N·伏爾洛吉斯, K·T·基林斯基 申請人:曉溫-威廉姆斯公司