CN102161855A - 湿时不透明而干时可透视的耐候性阻挡层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了水性自检验湿涂层或膜，其在基材上干燥形成半透明至透明的耐候性阻挡层，优选的是所述基材为覆板之类的建筑基材。作为湿膜，所述涂层包含一种或多种能够在使用条件下形成膜的水性乳液或分散体聚合物，以及小于6％的颜料体积浓度(％PVC)的一种或多种遮光剂，最高达临界％颜料体积浓度(CPVC)的一种或多种增量剂，任选的一种或多种颜料，并且基本不含包括空穴、空心或中空球的颜料。所述涂层或膜使得人们能施涂适量的涂层，制备耐候性阻挡层，该阻挡层干燥形成透视的涂层或膜。

Description

湿时不透明而干时可透视的耐候性阻挡层及其制备方法
技术领域
本发明涉及由水性乳液或分散体聚合物制备的自检验的(self-inspecting)涂层，所述涂层在干燥时提供耐候性阻挡层，而且使用者可以透过所述阻挡层看到被涂覆的基材。更具体来说，本发明涉及自检验的湿涂层，即如果将其施涂到足以保护基材免受自然环境影响的厚度，则其在湿的时候是不透明的，而在干的时候能够形成半透明至透明的涂层，其中所述涂层包含一种或多种水性乳液聚合物涂料组合物，所述组合物包含最高达临界％颜料体积浓度(CPVC)的增量剂，小于6％PVC、优选等于或小于4％PVC的一种或多种遮光剂，任选的其它颜料，而且基本不含包括空穴或中空球的颜料，本发明还涉及涂覆过的建筑基材和制备所述涂层的方法。
背景技术
建筑物经常使用基于木材、水泥或石膏的外部片材或板(例如覆板)建造，其上可以覆盖木材、铝或乙烯基壁板之类的表面或覆面，或者可以覆盖水泥罩面，例如EIFS。因为在覆板之间存在间隙，可以将挠性片材(例如购自杜邦公司(DuPont)的Tyvek，毡或焦油沥青纸)用钉子或U形钉钉在建筑物的覆板上，以便在安装覆面之前保护建筑物免受自然环境影响。但是，这样的片材不是非常好的挡风或防水阻挡层，而且要施加这些片材需要繁重的劳动，这是因为必须将片材展开，铺设在需要覆盖的区域上，然后用钉子或U形钉固定就位。
新近，人们提出了液体涂料用于外部覆面。这些涂层提供良好的耐候性阻挡层。但是，现有的这些涂层的形式用来掩盖下方的板，在几乎任意施涂的厚度下，这些涂层都是不透明的。因此，很难了解施涂的涂层的厚度是多少，存在施涂不足或者过度施涂的很大风险。另外，这些涂层会阻挡建筑板基材的视觉特征或功能特征，包括其上用模板印刷的线条，结构特征，例如钉子或螺丝钉的位置，建筑板的对齐，下方的建筑框架，例如立柱和托梁的位置，以及标记。
Pressman在美国专利公开第2008/0138142号中揭示了用来在对窗框刷漆的过程中涂覆玻璃(例如窗子)的水基可涂漆可剥离的掩蔽液。所述水性液体可以是乳胶漆，可以形成掩蔽膜，所述掩蔽膜在湿的时候是不透明的绿色，干燥的时候是半透明的蓝色。Pressman没有揭示任何耐候性的涂层或膜，也没有揭示任何在施涂的时候能够指示已经施涂了足够涂料的组合物或涂料。
本发明设法解决的问题是：提供用于制备用于建筑物的耐候性阻挡层的涂层和涂料组合物，使得一旦所述阻挡层干燥，使用者就能看到建筑物基材上的任意标记或特征，而且使得使用者能够很容易地了解是否已经在建筑基材上施涂了足够的组合物来形成所述耐候性阻挡层。
发明内容
根据本发明，提供一种自检验的湿涂层或膜，所述涂层或膜干燥时形成半透明至透明的耐候性阻挡层，所述耐候性阻挡层包含施涂在基材上的组合物，所述施涂的组合物包含施涂在基材上的组合物，该组合物包含一种或多种能够在使用条件下形成膜的水性乳液或分散体聚合物；小于6％颜料体积浓度(％PVC)、优选等于或小于4％PVC的一种或多种遮光剂；一种或多种增量剂，其量使得涂料包含最高达临界％颜料体积浓度(CPVC)，优选最高45％PVC；任选的一种或多种颜料；基本不含包括空穴、空心或中空球的颜料；将所述组合物施涂在基材上。适用于制备所述涂层或膜的组合物可以主要由乳液或分散体聚合物、颜料、增量剂和/或遮光剂以及任意的添加剂组成。
在一个实施方式中，本发明的自检验的水性涂料包含一种或多种乳液或分散体聚合物，该聚合物的玻璃化转变温度(Tg)等于或低于35℃，优选等于或低于25℃。
在另一个实施方式中，所述乳液或分散体聚合物的重均粒度为20-500nm，优选等于或大于160nm，或者优选等于或小于400nm。在此实施方式中，当所述乳液或分散体聚合物的重均粒度等于或小于100nm的时候，所述组合物的％颜料体积浓度(％PVC)为10-50，优选等于或大于20，以便在不过度施涂涂料的情况下确保足够的湿膜遮盖性。
在另一个实施方式中，所述自检验的湿水性涂层包括不透明的膜，所述膜的厚度为100μm至1800μm，优选为350μm至1250μm，或者更优选为500至800μm。
在又一个实施方式中，所述自检验的水性涂料包含最高2％PVC，优选0.01-1％PVC的一种或多种着色剂，例如有机着色剂或者染料，以提供着色的湿膜和干膜。
在又一个实施方式中，所述耐候性阻挡层包含由所述自检验的水性涂料制备的干涂层，所述干涂层的干膜厚度可以为等于或大于50μm至最高1200μm，优选为等于或大于100μm至最高750μm。
另外，在建筑基材上提供了涂层。涂覆的基材可以包括例如木覆板，例如定向纤维板(OSB)或胶合板，石膏覆板，水泥覆板，泡沫覆板，砖石结构，例如地下室墙或煤渣砖墙，木屋顶，地板或底层地板。在一个这样的实施方式中，涂覆的基材可以包含泡沫密封的覆板。
用来制备水性自检验的涂料的组合物包含：一种或多种乳液或分散体聚合物，一定量的一种或多种增量剂，有限量的颜料、着色剂和/或遮光剂，以制得具有本发明的％PVC的膜。在本发明的一个实施方式中，所述水性涂料组合物包含一种或多种着色剂和30-72重量％的固体，其中所述固体包括聚合物、颜料、增量剂、遮光剂、着色剂以及在涂层干燥的时候不会从涂层中蒸发出来的任意其它的添加剂。
根据本发明，用来制备耐候性阻挡膜的方法包括：将包含一种或多种乳液或分散体聚合物的自检验的水性涂料组合物施涂在建筑基材上，直至不再能看到基材为止，由此制备本发明的湿涂层或膜，然后干燥。所述施涂可以包括施涂到与样品的不透明度相符，所述不透明度表示湿涂层或膜的合适的目标不透明度。
在另一个实施方式中，所述方法还包括在将所述涂料组合物施涂在基材上之前，对在建筑基材内的任意间隙施加发泡的水性组合物，该组合物包含Tg低于25℃的乳液或分散体聚合物，表面活性剂，水和发泡剂。较佳的是，所述发泡的组合物能够在干燥的时候，在不大于0.035兆帕的压力下被压缩至厚度不大于3毫米。
在本发明的方法中，所述发泡的组合物和自检验的水性涂料组合物可以包含相同的一种或多种聚合物。
另外，所述方法可以进一步包括在涂覆的覆板上安装装饰覆面，例如乙烯基壁板。
本文列出的所有范围都包括端值且可以组合。例如，如果揭示了％PVC为10-50，优选等于或大于20，或者优选等于或小于40，或者更优选等于或小于45，则包括以下情况：％PVC为10-50，10-20，10-40，20-50，20-40，40-50，10-45，20-45，40-45以及45-50。
除非另外的说明，所有的温度和压力单位是室温和标准压力。
所有包括括号的短语表示包括括号的内容和不包括括号的内容的任一情况或两种情况。例如，短语“(甲基)丙烯酸酯”可供选择地包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在本文中，术语临界％颜料体积浓度(CPVC)表示颜料、增量剂(或填料)和遮光剂的浓度，该浓度使得聚合物粘合剂不再完全涂覆或连续粘合涂料中的非粘合剂组分(增量剂，填料，颜料等)，因此制得的涂层会包括气穴。
在本文中，术语“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及它们的混合物，术语“(甲基)丙烯酸类”表示丙烯酸类，甲基丙烯酸类以及它们的混合物。
在本文中，术语“颜料体积浓度”或％PVC表示用下式计算的量：
Figure BSA00000409745400041
在本文中，术语“聚合物”表示由一种或多种不同的单体制备的聚合物，例如共聚物、三元共聚物、四元共聚物、五元共聚物等，可以是任意的无规聚合物、嵌段聚合物、接枝聚合物、序列聚合物或梯度聚合物。
″玻璃化转变温度″或″Tg″表示根据ASTM E-1356-91通过差示扫描量热法(DSC)测定的聚合物的中点玻璃化转变温度，在测试的时候，样品在TA Instruments Q-1000 DSC上在氮气气氛下进行测量，温度直线上升速率为10-20℃/分钟，温度为-90-150℃(两次)。由第二次加热取中点拐折。
在本文中，除非另外说明，术语″计算的Tg″或″玻璃化转变温度″表示通过使用福克斯公式(Fox equation)计算的聚合物的Tg(T.G.Fox，Bull.Am. Physics Soc.，第1卷，第3期，第123页(1956)。
在本文中，术语“不透明的”和完全遮盖基材的概念可以互换使用。
在本文中，术语“自检验的”涂料表示具有以下特性的涂料组合物：当该组合物被施涂至能够提供耐候性阻挡层的最小湿膜厚度的时候，能够从半透明或“透视”状态变为不透明状态。
在本文中，所谓“基本不含包括空穴、空心或中空球的颜料”表示没有向涂料组合物中加入这样的颜料，所述湿涂层包含0.1％PVC的任意此类颜料。
在本文中，除非另外说明，术语“重均分子量”表示使用布鲁克哈温仪器公司(Brookhaven Instruments Corp.(美国纽约州，霍特兹威尔(Holtsville，NY)))的BI-90粒度分析仪，通过光散射(LS)测定的粒度。
在本文中，术语″重均分子量″表示使用水性凝胶渗透色谱法(GPC)测得的相对于共聚物在KOH中水解的聚丙烯酸(PAA)标样的重均分子量。
在本文中，术语“重量％”表示重量百分数。
本发明人发现，包含乳液或分散体聚合物并且包含等于或小于6％PVC的一种或多种遮光剂的湿水性涂料可以提供自检验的涂料，使得人们能够仅仅施涂制备耐候性阻挡层所需的涂料量，以防浪费，同时干燥形成半透明至透明的耐候性阻挡层。因此，可以将所述耐候性阻挡层施涂在建筑基材上，使得人们在施涂之后能够看到建筑基材，从而可看到建筑物外部的标志，表示立柱位置或钉子图案的标记。另外，当将木质、泡沫、水泥或石膏的外部覆板置于结构框架上的时候，可以看到覆板片材之间的任意间隙。因此，为了机械或空间对齐本发明的耐候性阻挡层完全能够使物体(例如装饰覆面和屋外线脚，外部风扇或电箱)最佳地设置在耐候性阻挡层上。另外，本发明的耐候性阻挡层使人们可以在直到建筑完成的时候看到(如果需要的话)覆板或建筑框架材料的制造者的标记。
所述湿自检验涂料包含适于制备耐候性阻挡层的一种或多种乳液聚合物。所述乳液聚合物可以是具有耐候性并且在使用条件下能够成膜的任何乳液聚合物。较佳地，所述乳液聚合物是丙烯酸类聚合物或共聚物。在湿膜中包括空穴、空心或中空球的颜料无法遮盖基材，但是即使湿施涂的膜不是完全不透明的，也会干燥形成不透明的膜。因此，应当避免使用包括空穴、空心或中空球的颜料。
对于仅仅由乳液聚合物制备的湿施涂的自检验涂料，如果以湿涂层的形式施涂，直至湿涂层刚好能够完全遮盖基材，则该涂层会干燥成透明至半透明的。如果在所述湿的自检验涂层膜中包含颜料或增量剂，特别是如果包含任意的遮光剂，则开始变得完全遮盖或不透明所需的湿施涂的厚度也会相应地减小。
合适的乳液聚合物的玻璃化转变温度(Tg)等于或低于35℃，优选等于或低于25℃。如本领域已知的，使用一种或多种聚结性溶剂有助于任意Tg高于使用温度的乳液聚合物成膜。较佳的是，为了确保耐候性阻挡层具有足够的耐久性，所述乳液聚合物的Tg等于或高于-10℃。
合适的乳液聚合物的重均粒度为20-500nm，优选等于或大于100nm，或者优选等于或小于400nm，或者更优选150-350nm。对于重均粒度为150-350纳米的乳液聚合物来说，所述湿施涂的自检验水性涂层变得不透明的厚度最小，使得单用乳液聚合物的湿膜在350-800微米的厚度下是不透明的。重均粒度大于100nm且小于500nm，能够在湿施涂的涂层中提供较好的遮盖性，使得单用乳液聚合物能够在等于或小于1350微米的厚度下提供不透明的湿涂层。重均粒度小于100纳米的乳液聚合物在湿态时遮盖的效力较低。重均粒度大于500纳米的乳液聚合物在使用的时候容易发生沉降，具有不稳定性。
在一个实施方式中，当所述乳液聚合物的重均粒度等于或小于100nm的时候，所述湿施涂的自检验涂层的％PVC为10-50，优选等于或大于20，以便在不过度施涂涂料的情况下确保足够的湿遮盖性。
一般来说，当湿施涂的自检验涂层包含一种或多种增量剂，等于或小于6％PVC的遮光剂，以及最高达8％PVC的颜料的时候，％PVC等于或大于20或者等于或小于45的涂层能够在350-800微米的湿施涂厚度下完全遮盖基材。
任何的乳液聚合物，如果单独使用，或者与增量剂、增量剂颜料一起使用(低于CPVC的涂层，并且基本不含遮光剂)，都可以干燥形成半透明的膜，例外情况极少。
在一个实施方式中，配制涂料组合物，使得施涂的涂层的干厚度与湿厚度之比为0.2∶1至0.75∶1。因此，所述自检验的水性涂料组合物的固体体积量为20-70％。
所述乳液聚合物本身的选择并不是关键性的，只要其能够提供自检验的湿涂层，以及耐候性干膜，并且可以在使用条件下干燥。
合适的乳液聚合物可以包括例如由以下单体形成的丙烯酸类聚合物和共聚物：(甲基)丙烯酸酯，包括(甲基)丙烯酸C1-C18烷基酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯，以及(甲基)丙烯腈；由苯乙烯或取代的苯乙烯制备的聚合物和共聚物；由丁二烯制备的聚合物和共聚物；水性聚烯烃分散体；由乙烯基单体制备的聚合物，所述乙烯基单体包括例如乙酸乙烯酯或其它的乙烯基酯，或者卤乙烯；以及它们的共聚物。可以使用苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。其它合适的乳液聚合物可以包括水性分散体聚合物，例如聚氨酯分散体(PUD)。丙烯酸类聚合物具有较佳的耐候性，因此是优选的。
任选地，为了改进乳液聚合物在水中的稳定性，以可聚合单体的总重量为基准，所述乳液聚合物可以由0.1-5重量％的酸官能单体制备，所述酸官能单体包括例如(甲基)丙烯酸和马来酸，它们的酸酐或盐。
其它合适的乳液聚合物可以包括共聚物，所述共聚物包含任意上述单体以及最高达10重量％(以单体总重量为基准)的可自氧化的单体，例如甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)。
较佳的是，所述乳液聚合物可以具有合适的水蒸气透过速率，以减少建筑基材墙内的任何水分凝结。因此，所述乳液聚合物的蒸气透过速率应当高于建筑物基材本身，这样耐候性阻挡层内的任意水分能够扩散到耐候性阻挡层外部。蒸气渗透速率(VTR)通常根据ASTM E-96(1996)进行测量，单位为泊姆(perm)，较高的泊姆值与较高的水蒸气渗透速率相关。例如，OSB的VTR为3-6泊姆，因此乳液聚合物应提供大于6泊姆的耐候性阻挡层。涂料配制领域的技术人员能够通过根据ASTM E-96测量候选涂料组合物，将其与建筑基材的泊姆值比较，从而选择具有所需泊姆值的乳液聚合物。或者，如果市售的乳液聚合物提供有泊姆值数据，则可以使乳液聚合物与建筑基材适当地匹配。
合适的乳液聚合物可以包括例如RhoplexTM EC-2540，一种挠性的丙烯酸类聚合物乳液，Tg为-10℃，粒度为350nm，购自陶氏化学公司(美国密歇根州的米德兰市(Midland，MI))。这样的乳液聚合物可以在没有另外的添加剂的情况下使用。其它合适的乳液聚合物包括苯乙烯-丙烯酸类聚合物(例如购自陶氏公司的RhoplexTM 2019R或者购自德国路德维希港(BASF，Ludwigschafen，DE)的BASF公司的Acronal S-400)；乙烯-乙酸乙烯酯，苯乙烯-丁二烯和聚氨酯分散体，其例子参见美国专利第7,179,845号(弗摩产品有限公司(Fomo Products Inc.))；以及RovaceTM 9100丙烯酸类-乙酸乙烯酯共聚物，购自美国密歇根州米德兰市的陶氏化学公司。
将由所述乳液聚合物制备的涂料施涂在基材上，直到无法再透过涂层看到基材为止。
合适的增量剂可以包括当以适量使用的时候(即作为遮光剂的时候)不会有效遮盖基材的任何增量剂或填料，例如碳酸钙，二氧化硅，硅酸盐，滑石，霞石岩正长岩，石英(岩)，碳酸钙，氧化铝，粘土以及它们的组合。一些增量剂能够提供颜色，即它们是增量剂颜料，只要它们作为增量剂使用的时候不会有效地遮盖基材，就将其看作增量剂。优选的增量剂是碳酸钙和硅酸盐。
合适的颜料可以包括例如铁氧化物或着色剂，例如有机颜料或染料酞菁。
一种合适的遮光剂是二氧化钛。
增量剂可以以任意的浓度使用，使得湿涂层的总％PVC为0至CPVC，或者10-50％PVC，或者优选20-45％PVC，或者更优选对于施涂的500-800μm的湿厚度，20-40％的PVC。
颜料的用量可以最高为6％PVC，优选最高为4％PVC，更优选最高为2％PVC。
遮光剂的用量可以最高为6％PVC，优选最高为4％PVC，更优选最高为2％PVC。
颜料和遮光剂的总量不应超过8％PVC，优选不应超过4％PVC。
着色剂用量应当少，并且这是合乎需要的，因为当耐候性阻挡涂层干燥的时候，颜色会变得更明显，使得在眩光可能带来问题的室外的可见性能更好。
涂料配方可以包含以常规方式使用的另外的已知的组分，例如增稠剂，如聚乙烯醇(PVA)，羟乙基纤维素(HEC)，缔合性增稠剂，例如疏水性改性的碱溶性乳液(HASE)，疏水性改性的环氧乙烷-氨基甲酸酯聚合物(HEUR)，以及疏水性改性的羟基乙基纤维素(HMHEC)，碱溶性或碱溶胀性乳液(ASE)，其它的纤维素类增稠剂，和凹凸棒土粘土；流变改性剂；增塑剂；聚结性溶剂，例如2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯和乙二醇醚；分散剂；润湿剂；染料；螯合剂；防腐剂，杀生物剂和防霉剂；防冻剂；增滑剂；蜡；冻/融保护剂；消泡剂；腐蚀抑制剂；以及防絮凝剂。HEC是优选的增稠剂。
下表1给出了合适的自检验的涂料组合物。
表1：样品配方
  材料   重量份
  水   9.5
  丙二醇   0.67
  TamolTM 8511   0.26
  TritonTM X-4052   3.4
  FoamasterTM NXZ3   0.15
  乳液聚合物RhoplexTM EC 2540   37.14
  开始研磨
  SnowhiteTM 124   47.91
  Foamaster NXZ   0.15
  ColortrendTM “F”888-10455   0.12
  氨水(28％)   0.17
  AcrysolTM TT-6156增稠剂   0.53
  总计   100
1.聚(甲基丙烯酸)钠分散剂(美国密歇根州米德兰市的陶氏化学公司)；2.非离子型表面活性剂(美国密歇根州米德兰市的陶氏化学公司)；3.消泡剂(美国俄亥俄州辛辛那提的考格尼斯公司(Cognis Corp.，Cincinnati，OH))；4.碳酸钙增量剂(加拿大安大略的珀斯的奥马雅加拿大有限公司(Omya Canada Inc.，Perth，Ontario，Canada))；5.红色氧化铁颜料(美国新泽西州帕丽斯盘尼的艾沃尼克工业公司(Evonik Indistries，Parsippany，NJ))；6.丙烯酸类碱溶性乳液聚合物增稠剂(美国密歇根州米德兰市的陶氏化学公司)
以上配方以5000克的规模制备。将材料按照次序，一次一种物料加入研磨罐中。加入每一种物料后，就通过打旋对罐内的物料进行短暂的搅拌。在加入RhoplexTM EC-2540之后，将研磨罐从试验台顶转移，放置在CowlesTM高速分散器(美国加利福尼亚州奇诺市的磨合斯科勒斯公司(Morehouse Cowles，Chino，CA))上，对组分进行混合和研磨。将Snowhite 12碳酸钙缓慢加入，以确保良好分散。一开始将搅拌器速度设定到1000rpm，然后在加入Snowhite 12碳酸钙的时候增大到大约1300rpm。在加入Snowhite 12碳酸钙之后立刻加入Foamaster NXZ消泡剂，保持研磨5分钟以完全混合。加入AcrysolTM TT-615增稠剂之后，保持研磨20分钟。在此过程中，根据状况，将搅拌速度增大到2000-3000rpm。研磨物用100目的筛网过滤，使用真空罐和搅拌机脱气。
在本发明的方法中，将水性涂料组合物施涂在基材上，直至湿涂层为不透明为止。如果需要的话，可以将大致外观不透明的湿膜的样品与基材相比较，以帮助使用者的施涂。一般来说，当组合物的固体较少，或者遮光剂、颜料或增量剂较少的情况下，施涂较多的水性涂料组合物，所述乳液聚合物的重均粒度小于100nm。
所述水性涂料组合物可以通过任意已知的方法施涂到基材上，例如通过喷涂，辊涂，刷涂或者其它已知的施涂方法。
在本发明的方法中，干燥包括使其干燥，任选地进行空气干燥。
在一个实施方式中，本发明的方法还包括在涂覆的覆板上安装装饰性覆面(cladding)。所述覆面可以包括铝或乙烯基壁板。
本发明的方法还可以包括在施涂所述湿的自检验涂层之前，施加发泡的水性乳液聚合物组合物，以填充基材内的间隙，例如覆板片材之间的间隙，然后使得所述泡沫材料干燥。施加所述泡沫材料的操作可以包括例如涂抹或使用泡沫施加机。
合适的泡沫组合物可以包含一种或多种Tg低于25℃的水性乳液聚合物，表面活性剂，例如非离子型表面活性剂，水和发泡剂，例如空气或二氧化碳，其中湿的刚施涂的12毫米厚、50毫米宽的发泡组合物的护条能够在干燥的时候、在不大于0.035MPa压力下压缩至不大于3毫米的厚度。
在一个实施方式中，所述泡沫组合物以及自检验的涂料组合物中的一种或多种乳液聚合物可以包含相同的一种或多种聚合物。
本发明的涂覆的基材可以选自建筑覆板，例如OSB，地板和砖石结构。这些基材的应用可以包括用于密封建筑物覆板以及用于地面以下或地下室墙的涂层。对于地面以下的应用，可以使用较厚的(例如等于或大于150微米)的橡胶聚合物，例如苯乙烯-丁二烯共聚物或橡胶丙烯酸类(例如丙烯酸丁酯共聚物)的涂层。
实施例：以下实施例说明本发明。
在以下的实施例1-15中，三种乳液聚合物各自如表1所示配制，制备了五种涂料，所述五种涂料使用所示％PVC的碳酸钙作为增量剂。首先配制50％PVC的涂料，然后用所示乳液聚合物将50％PVC的涂料稀释至所示的配方，制得25％PVC和10％PVC增量剂的配制物。由这三种乳液聚合物中每种聚合物配制的一种涂料含有10％PVC二氧化钛(遮光剂)，由这三种乳液聚合物每种聚合物配制的一种涂料不含任何颜料或增量剂，为0％PVC。
实施例中使用的材料如下：
丙烯酸类：丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯乳液共聚物，55％(w/w)固体，Tg(玻璃化转变温度)-40℃，重均粒度350nm；
SB苯乙烯/丁二烯乳液共聚物，51％(w/w)固体，Tg为-26℃，重均粒度为150nm；
VAc：乙酸乙烯酯乳液聚合物，56％(w/w)固体，Tg为30℃，重均粒度为300-400nm；
CaCO3：研磨的碳酸钙，平均粒度12μm；
TiO2：二氧化钛，平均粒度275nm，水中的固体76％(w/w)的浆液；
着色剂：红色氧化铁着色剂糊料，水中的固体69％(w/w)；
增稠剂：疏水改性的，碱溶性丙烯酸类乳液(HASE)，水中的固体28％(w/w)；以及
氨水：28％(w/w)的水溶液
使用Garner刮涂方块制备实施例1-15的各种涂料配方的三个膜，设定湿膜厚度(WFT)为125，625合1250微米。指定膜的厚度以帮助建立以后应用的为自检验涂层的推荐的涂层厚度。将相同涂层的全部三个膜刮涂在单独的Leneta 28.5×43cm涂布率卡片(chart)Form 12H上，所述卡片具有交替图案的黑白交替对角条纹(The Leneta Co.，Mahwah NJ)。首先进行125微米的刮涂，然后进行625微米的刮涂，最后进行1250微米的刮涂。在最后的刮涂之后，立刻使用索尼超稳定摄象机(Sony Super Steady Shot)DSC-H2以大约2M像素分辨率拍摄在卡片上的湿膜的数码照片(未显示)。在每张照片中精确重现了每个卡片相对于摄象机的位置、照明和角度。使得膜在环境条件下干燥过夜(16小时)，然后对各个卡片使用完全相同的位置、照明和角度，对干态的膜再次拍照。
表2：实施例1-15：配方
*基于稀释计算，非实际称重
测试方法
遮盖性-主观：可以根据透过涂层对Leneta卡片的黑白条纹进行观察来主观地确定膜所提供的湿遮盖性和干遮盖性。当黑白基材无法区别的时候，则涂层完全遮盖基材，称作“不透明”。如果能够透过涂层区别条纹，则将涂层评为″半透明”。
遮盖性-客观：通过使用Adobe Photoshop(Adobe Systems Incorporated，San Jose，CA)软件测定数码照片的RGB(红/绿/蓝)值，客观地用数字确定遮盖性。对于湿涂层和干涂层的各张照片，RGB值是在白色基材的三个点、以及黑色基材上的三个点上测定的，并取平均值。每张照片给出一个Δ值，其中Δ定义为根据下式在白色和黑色基材上各R，G和B值之差的绝对值(量值)之和：
Δ＝‖(R白-R黑)‖+‖(G白-G黑)‖+‖(B白-B黑)‖
如果照片的Δ＜12，则涂层能够遮盖基材，而Δ＞15表示涂层为半透明或透明的，使得基材能够被看到。
表3：湿膜和干膜涂层的Δ值
Figure BSA00000409745400131
Figure BSA00000409745400141
如上表3所示，在比较例5，10和15中包含10％的PVC遮光剂含量，除了比较例15的最薄的125微米的乙酸乙烯酯(VAc)乳液聚合物涂层以外，实际上在所有的厚度下所有的涂层都能够遮盖基材，未能提供能够透视的耐候性阻挡层。实施例15的VAc 125μm厚的涂层仅仅刚好能够满足不透明的湿/干半透明标准。这表明包含10％PVC的遮光剂的涂层不适合用来制备本发明的耐候性阻挡层。同时，实施例1-4，6-9和11-14的125μm厚的湿涂层均不遮盖基材，因此表明在此厚度下，组合物必须要有一些遮光剂来起作用，因为聚合物和增量剂无法遮盖基材。遮光剂会影响透视的干膜，除非遮光剂量很少，小于6％PVC。由于这个原因，125μm湿厚度涂料应用不是优选的。
另外，如上表3所示，实施例1-4的四个丙烯酸类625μm湿厚度的涂层能够提供湿遮盖性，而干燥形成透视的耐候性阻挡层。在1250μm时，当存在任意增量剂的时候，丙烯酸类涂层在湿态和干态的情况下都能够遮盖基材。这些实施例表明包括350纳米重均粒度的丙烯酸类乳液聚合物能够在625微米的湿厚度下提供本发明的自检验的耐候性阻挡涂层。
另外，如上表3所示，实施例6-9和11-14的苯乙烯-丁二烯(SB)和VAc625μm湿厚度涂层一般能够在湿态时成功地遮盖基材，干燥形成透视的涂层。实施例12的例外的VAc涂层表明即使不含任何遮光剂，50％PVC的涂层对于所有的聚合物也均不可用。实施例6和9中的SB的例外表明重均粒度为150纳米的乳液聚合物对于遮盖不是优选的。因此，除了50％PVCVAc和150nm重均粒度的SB乳液聚合物涂层以外，这些聚合物的自检验涂层应当以大约625微米施涂，施涂机应当在此厚度停止施涂涂层。另外，150nm重均粒度的SB涂层(包含0和10％PVC，实施例6和9)可以作为1250μm的湿膜施涂，以确保湿遮盖，干燥形成透视涂层。

Claims (10)

1.一种自检验的湿涂层或膜，所述涂层或膜在干燥的时候形成半透明至透明的耐候性阻挡层，所述耐候性阻挡层包含一种施涂在基材上的组合物，所述施涂的组合物包含：一种或多种能够在使用条件下形成膜的水性乳液或分散体聚合物，以及小于6％的颜料体积浓度(％PVC)的一种或多种遮光剂，最高达临界％颜料体积浓度(CPVC)的一种或多种增量剂，任选的一种或多种颜料，并且基本不含包括空穴、空心或中空球的颜料。
2.如权利要求1所述的涂层或膜，其主要由以下组分组成：乳液或分散体聚合物，颜料，增量剂和/或遮光剂，以及最高达2％PVC的一种或多种着色剂。
3.如权利要求1所述的涂层或膜，其特征在于，所述一种或多种遮光剂的含量等于或小于4％PVC。
4.如权利要求1所述的涂层或膜，其特征在于，所述湿涂层的总％PVC最高达45％PVC。
5.如权利要求1所述的涂层或膜，其特征在于，所述乳液或分散体聚合物的重均粒度为20-500nm，当所述乳液或分散体聚合物的重均粒度等于或小于100nm的时候，所述组合物的％颜料体积浓度(％PVC)为10-50。
6.如权利要求1所述的涂层或膜，其特征在于，所述乳液或分散体聚合物的重均粒度等于或大于160纳米。
7.如权利要求1所述的涂层或膜，其特征在于，所述自检验的湿水性涂料组合物包括厚度在100-1800微米的不透明的膜。
8.如权利要求1所述的涂层或膜，位于选自下组的建筑基材上：木覆板，石膏覆板，水泥覆板，泡沫覆板，砖石结构，木屋顶，地板和底层地板。
9.一种制备耐候性阻挡层的方法，所述方法包括：将自检验的水性乳液或分散体聚合物涂料组合物施涂在建筑基材上，直至不再能看到基材为止，由此形成权利要求1所述的湿涂层，然后干燥。
10.如权利要求9所述的方法，该方法还包括在将所述涂料组合物施涂在基材上之前，对建筑基材内的任意间隙施加发泡的水性组合物，该组合物包含Tg低于25℃的乳液或分散体聚合物，表面活性剂，水和发泡剂。
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