详细说明
本披露提供了水性涂料组合物和由水性涂料组合物形成的弹性体涂层的实施方案,这些弹性体涂层具有高弹性体特性同时仍然提供了防吸尘性(DPR)。对于这些不同的实施方案,本披露的水性涂料组合物包括一种第一聚合物颗粒和一种第二聚合物颗粒,它们各自具有一个体积平均粒径(例如,一个相对粒径)和一个玻璃化转变温度(例如,一个硬度)的关系,该关系帮助实现这些有益特性的一种希望的平衡。
对于这些不同的实施方案,水性涂料组合物中这些第一和第二聚合物颗粒各自具有在一个预定关系中的一个体积平均粒径与一个窄的平均粒度分布以及一个玻璃化转变温度(“Tg”),该预定关系允许由此形成的弹性体涂层具有高弹性体特性以及防吸尘性。出人意料地,用于形成这种弹性体涂层的水性涂料组合物既不要求包含挥发性有机化合物(VOC)的聚结剂也不要求来自其他来源的VOC。对于这些不同的实施方案,本披露的水性涂料组合物不包含一种聚结剂和/或一种VOC。
除了显示这些有益的特性而不需要一种聚结剂(或者一种VOC)之外,本披露的水性涂料组合物还提供了弹性体涂层,该弹性体涂层具有低的蒸汽透过率以及高的疏水行为。除如在此所讨论的其他之外,这些特性允许特别好地适用于在砖石建筑、混凝土表面、以及石头表面上使用的弹性体涂层。
根据本披露,水性涂料组合物包括一种第一聚合物颗粒以及一种第二聚合物颗粒,其中该第一和第二聚合物颗粒具有玻璃化转变温度(Tg)和粒径之比两者的一个预定关系。对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒具有的Tg为-50℃至-30℃。对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒具有的Tg为-40℃至-30℃。对于这些不同的实施方案,第二聚合物颗粒具有的Tg为45℃至90℃。对于这些不同的实施方案,第二聚合物颗粒具有的Tg为70℃至90℃。对于这些不同的实施方案,这些第一和第二聚合物颗粒可以对应地是指一种“软聚合物”颗粒以及一种“硬聚合物”颗粒,其中这些术语是彼此相对的。
对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒具有一个第一体积平均粒径并且第二聚合物颗粒具有一个第二体积平均粒径。对于本发明的这些实施方案,水性组合物中的这些第一和第二聚合物颗粒的形状采取是球形的,如一种规则球体。对于这些不同的实施方案,当在水性涂料组合物中时,第一体积平均粒径是在0.33微米至0.60微米的范围内,并且第二体积平均粒径是在在0.06微米至0.09微米的范围内。这些第一和第二颗粒的体积平均粒径是基于球形几何形状使用根据一台Nanotrac
150(Microtrac,Inc)动态光散射装置的直径测量来确定的,其中该测量是在蒸馏水中颗粒的1重量百分比的水性悬浮液上进行的。
对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有至少650,000的重均分子量Mw。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有至少700,000的重均分子量Mw。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有至少750,000的重均分子量Mw。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有至少590,000的数均分子量Mn。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有至少640,000的数均分子量Mn。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有至少700,000的数均分子量Mn。
对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第二聚合物颗粒可以具有至少435,000的重均分子量Mw。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第二聚合物颗粒可以具有至少500,000的重均分子量Mw。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第二聚合物颗粒可以具有至少540,000的重均分子量Mw。对于这些不同的实施方案,这些第二聚合物颗粒可以具有至少390,000的数均分子量Mn。对于这些不同的实施方案,这些第二聚合物颗粒可以具有至少460,000的数均分子量Mn。对于这些不同的实施方案,这些第二聚合物颗粒可以具有至少500,000的数均分子量Mn。第一和第二聚合物颗粒的重均分子量和数均分子量两者均是使用凝胶渗透色谱法来测量的。
如认识到的,重均分子量与数均分子量之比给出了这些聚合物颗粒的多分散性指数(PDI)的值,其中PDI接近1表明了聚合物量长度相当均匀。对于这些不同的实施方案,这些第一聚合物颗粒和这些第二聚合物颗粒各自可以具有接近1的PDI(靠近一个单分散)。对于不同的实施方案,该第一聚合物颗粒和该第二聚合物颗粒各自具有一个重量平均分子量,它们提供的多分散性指数为不大于1.11。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有的PDI为不大于1.10。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有的PDI为不大于1.09。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第一聚合物颗粒可以具有的PDI为不大于1.08。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第二聚合物颗粒可以具有的PDI为不大于1.11。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第二聚合物颗粒可以具有的PDI为不大于1.09。对于这些不同的实施方案,用于制备这种水性涂料组合物的第二聚合物颗粒可以具有的PDI为不大于1.08。PDI是使用来自一台Nanotrac
150(Microtrac,Inc)动态光散射装置的直径测量来测量的,其中该测量是在蒸馏水中颗粒的1重量百分比的水性悬浮液上进行的。
其结果是,本披露的不同的实施方案提供了在水性涂料组合物中的这些第一和第二聚合物颗粒各自可以具有非常窄的一个平均粒度分布。换言之,这些第一和第二体积平均粒径各自的平均粒度分布具有非常小的多分散性(例如,一个标准差的平均粒度分布)。例如,第一聚合物颗粒的多分散性可以是5百分比或者更小,同时第二聚合物颗粒的多分散性可以是7百分比或者更小。其结果是,水性涂料组合物基本上可以具有一个这些第一和第二聚合物颗粒的双峰粒径分布、或者一种二元混合物。
对于这些不同的实施方案,这些第一和第二聚合物颗粒的双峰分布、或者二元混合物允许水性涂料组合物中这些颗粒的粒径之比。对于这些不同的实施方案,在水性涂料组合物中以粒径之比提供了第一体积平均粒径以及第二体积平均粒径,其中该第一体积平均粒径与第二体积平均粒径的粒径之比是至少4∶1。对于不同的实施方案,该第一体积平均粒径与该第二体积平均粒径的粒径之比是在4∶1至6∶1的范围内。
对于这些不同的实施方案,已经发现了这些第一和第二聚合物颗粒的双峰分布以及粒径之比对在弹性体涂层形成的过程中这些聚合物颗粒如何离析有影响。如认识到的,运动中的颗粒系统(如形成弹性体涂层时水性涂料组合物中的这些第一和第二聚合物颗粒)其自身通过多种机制来分布,包括被称为逾渗的机制。在逾渗过程中,该系统的不同尺寸的颗粒可以在不同的方向上迁移,取决于多个不同的因素。这些因素可以包括这些颗粒的相对尺寸和重量连同发生逾渗时的逾渗温度。这种迁移的结果是,这些不同尺寸的颗粒可以将它们自身离析到弹性体涂层的不同部分上。
对于这些不同的实施方案,除其他之外,随着弹性体涂层形成,据信这些第一和第二聚合物颗粒的粒径之比(与其双峰分布)和重均分子量影响了这些聚合物颗粒的离析。具体地讲,逾渗阈值体积Vp已经从这些参数中被识别出了,这些参数提供了第二聚合物颗粒(与第一聚合物颗粒相比,相对更小硬质聚合物颗粒)的体积百分比,该体积百分比是在干燥过程中使第二聚合物颗粒优先离析到弹性体涂层的外表面上所需要的。在这种相对位置中,这些第二聚合物颗粒可以帮助形成一个硬质并且粗糙的层,该硬质并且粗糙的层既是疏水的并且还帮助改进防吸尘性,而第一聚合物颗粒帮助平衡并且控制弹性体涂层的弹性体行为。对于这些不同的实施方案,逾渗阈值体积(Vp)可以使用水性涂料组合物来获得,这些水性涂料组合物具有在水性涂料组合物的干燥基重上至少75体积百分比的第一聚合物颗粒。对于这些不同的实施方案,水性涂料组合物的剩余体积百分比可以是第二聚合物颗粒。对于这些不同的实施方案,逾渗阈值体积(Vp)的逾渗温度是在5℃至40℃的范围内。
然而,应该认识到:随着弹性体涂层形成,未必存在这些第一和第二聚合物颗粒的完全离析。对于这些不同的实施方案,弹性体涂层的硬质并且粗糙的层可以包括这些第一和第二聚合物颗粒的一种共混物。然而,当第二聚合物颗粒的体积百分比是在逾渗阈值体积(Vp)之内时,此类共混物典型地包括大部分的第二聚合物颗粒。换言之,本披露的逾渗阈值体积(Vp)可以用来更好地确保这些第一和第二聚合物颗粒的双峰系统将会优先离析,这样使得该硬质并且粗糙的层的大部分是由这些第二聚合物颗粒形成的。
当第二聚合物颗粒是在逾渗阈值体积(Vp)内时,此类共混物的实例(用于形成的坚硬并且粗糙的层)包括在水性涂料组合物的干燥基重上从16至25体积百分比的这些第二聚合物颗粒和从75至84体积百分比的这些第一聚合物颗粒。出人意料地,该硬质并且粗糙的层中的第一和第二聚合物颗粒的这些体积百分比提供了改进的防吸尘性,同时支持该硬质并且粗糙的层的这些聚合物颗粒提供了高弹性的弹性体涂层。甚至更出人意料地,还已经发现当第二聚合物颗粒的体积百分比是在逾渗阈值体积(Vp)内时,该水性涂料组合物不要求一种聚结剂或者一种VOC以形成弹性体涂层。
对于这些不同的实施方案,该硬质并且粗糙的层的形态结构同样还促进了这些弹性体涂层提供防吸尘性(DPR)的能力。如在以下实例部分中所展示的,弹性体涂层的硬质并且粗糙的层包括了具有提供一个“粗糙”表面的多个凸起或多个隆起物的一种形貌。本领域的普通技术人员将会认识到相对高程度的表面粗糙度的存在可以提供在粗糙表面与材料(这些材料可以与粗糙表面相接触)之间的至少两种重要的接触影响。第一,高程度的表面粗糙度的存在可以提供在该表面与一种可以与该表面相接触的污染物(例如一种微粒或一个水性液滴)之间的非常小的接触区域。这样,在该污染物与该表面之间的附着由于在二者之间极小的接触区域可以被最小化。第二,表面粗糙度可以有助于在该污染物的一个部分之下空气的捕集。例如,当考虑到一个液滴与该粗糙表面相接触时,一个空气边界层可以在该液滴的部分与该表面之间形成;这个空气边界层可以增加在该液滴与该表面之间的接触角。
尽管表面粗糙度可以提供具有某一程度疏水性的一个表面,但当与提供一个低表面能的表面化学作用相组合时,疏水性可以进一步被提高。弹性体涂层的硬质的和粗糙的层还显示了一个低的表面能,该表面能与该粗糙表面相结合,产生了抵抗润湿以及灰尘和污染物的附着的一个高接触角。因此,当一个固体颗粒或者一个液滴(例如水滴)接触了该涂层时,由于表面粗糙度和低表面能的组合作用,它可以从表面上滚下或者滑下。同样地,当考虑液滴时,当该液滴从表面滚下并且遇到表面上的一个固体颗粒时,这个固体颗粒可以附着到正通过的液滴上并且可以同时与液体一起从表面上去除,因为如在此说明的在表面与颗粒之间的附着已经被最小化了。因此,该颗粒可以优先附着到液体上并且从弹性体涂层的表面上“被清洁”。
出人意料地,已经发现了如果一种聚结剂与本披露的水性涂料组合物一起使用,则所生成的硬质的并且粗糙的结构被改变成相对于没有使用一种聚结剂而形成的硬质并且粗糙的表面的一个更平滑的表面。这样,对于这些不同的实施方案,本披露的水性涂料组合物不包含、使用和/或包括一种聚结剂和/或一种VOC。
如在此所讨论的,如果一个水滴的接触角是大于90°,那么这个表面被认为是疏水的。对于这些不同的实施方案,使用本披露的水性涂料组合物形成的弹性体涂层可以具有120°至大于140°的接触角。对于这些不同的实施方案,水性涂料组合物的这些特性(流变学、固体含量,等等)是适合用于许多已知应用技术的应用的。此外,一旦本披露的水性涂料组合物被涂覆到一个基底上的话,它们不要求进一步的加工步骤。
如应该认识到,可以用来控制聚合物颗粒尺寸的已知的乳液聚合技术(如悬浮聚合作用,优先包括接种聚合作用、以及分散体聚合作用,等)可以用来控制聚合物颗粒尺寸。如认识到的,除其他之外,与乳液聚合技术一起使用的一种或多种表面活性剂(低CMC、一种或多种反应性表面活性剂,等等)的类型和聚合方法可以对聚合物颗粒的尺寸有影响。这些聚合物颗粒的尺寸和多分散性(例如粒径)可以通过选择这些第一和第二聚合物颗粒各自的聚合起始材料和条件(如种子尺寸和浓度、聚合速率、催化剂或者引发剂浓度、反应温度、表面活性剂浓度,以及类似物)进行控制。
对于这些不同的实施方案,接种聚合作用可以用于实现对于这些第一和第二聚合物颗粒所述的PDI、平均粒度分布、以及多分散性的轮廓。例如,具有的平均粒径为0.15微米和多分散性为5百分比或者更低的第一种子可以按0.24至0.28重量份范围内的水平来使用,基于100重量百分比的该第一聚合物颗粒单体的重量。对于这些不同的实施方案,具有的平均粒径为0.035微米和多分散性为6百分比或者更低的第二种子可以在15.1至16重量份范围内使用,基于100重量百分比的该第二聚合物颗粒单体。
对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒和第二聚合物颗粒可以各自通过至少一种疏水烯键式不饱和单体的乳液聚合法进行制备。对于这些不同的实施方案,这些第一和第二聚合物颗粒的各自的组成包括基于该聚合物总重的从90百分比至99.9百分比。此类疏水烯键式不饱和单体的实例包括但不限于具有至少8个碳原子和/或氟化的单体的高度分枝的单体。
对于这些不同的实施方案,这些高度分枝的单体可以包括但不限于高度分枝的新乙烯基酯。适合的高度分枝的新乙烯基酯包含从8至18个碳原子并且从适合的高度分支的羧酸通过本领域内已知的方法来制备。市售的新乙烯基酯产品通常是包含一个优势种类的一种混合物。用在本披露中使用的适合的新乙烯基酯组合物可以包括但不限于:新壬酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、新十二酸乙烯酯、以及混合的分枝的羧酸的乙烯基酯类、混合的10至13个碳原子的分枝的羧酸的乙烯基酯类、异癸基甲基丙烯酸酯,以及类似物。适合的氟化的单体可以包括但不限于氟烯烃类,如氯三氟乙烯和四氟乙烯、全氟(丙烯乙烯醚)、全氟(甲基乙烯醚)、全氟(乙基乙烯醚)、六氟丙烯(HFP)、2,2,2,三氟乙基甲基丙烯酸酯,以及类似物。可以使用这些高度分枝的单体和/或这些氟化的单体的混合物。
除了至少一种疏水烯键式不饱和的单体之外,这些第一和第二聚合物颗粒各自可以用(例如,各自以聚合的形式来包括)至少一种亲水的官能单体来形成。对于这些不同的实施方案,结合进入本披露的第一和第二聚合物颗粒中的亲水官能单体的量值是在基于该聚合物总重的按重量计10百分比至0.1百分比的范围内。
在形成第一和第二聚合物颗粒中有用的亲水官能单体的实例可以包括但不限于含有烯键式不饱和双键的亲水官能单体,这些单体用于在聚合过程中与疏水烯键式不饱和的单体或者其他单体的自由基反应。此类亲水官能单体的实例可以包括但不限于:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸乙脂、丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸戊酯、以及它们多种混合物。
可以在这些第一和第二聚合物颗粒的制备中使用的其他亲水官能单体可以包括,但不限于:乙烯基酯类,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯,以及类似物;乙烯基醚类,例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚,以及类似物;烯丙基单体类,例如,乙酸烯丙基酯、丙酸烯丙基酯、乳酸烯丙基酯、烯丙基胺类,以及类似物;烯烃类,如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯,以及类似物。其他乙烯基单体类、官能单体类、以及交联单体类,例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺(DAAM)、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单甲基丙烯酸酯、2-氰基乙基丙烯酸酯、二乙基氨乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲氧乙酯、p-羧乙基丙烯酸酯、乙烯甲基丙烯酸酯磷酸酯、马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二乙基己基酯、富马酸二乙酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、马来酸二烯丙酯、巴豆酸,它们的多种混合物,以及类似物。
这些聚合物颗粒的玻璃化转变温度可以使用福克斯方程式(T.G.Fox,Bull.Am.Physics Soc.,Volume 1,Issue No.3,page 123(1956))来计算,其中计算例如单体M1、M2以及M3的一种共聚物的Tg:
1/Tg(计算)=w(M1)/Tg(M1)+w(M2)/Tg(M2)+w(M3)/Tg(M3)
其中Tg(计算)是对于该共聚物计算的玻璃化转变温度,其中w(M1)是该共聚物中单体M1的重量分数,w(M2)是该共聚物中单体M2的重量分数,w(M3)是该共聚物中单体M3的重量分数,Tg(M1)是M1的均聚物的玻璃化转变温度,Tg(M2)是M2的均聚物的玻璃化转变温度,并且Tg(M3)是M3的均聚物的玻璃化转变温度,所有的温度以K为单位计的。例如在J.Brandrup,E.H.Immergut and E.A.Grulke,Wiley-Interscience Publishers第四次编辑出版的[聚合物手册](Polymer Handbook)中可以找到关于单体和/或均聚物的Tg值。如认识到的,如在此所讨论的多种单体或者这些单体的量值可以被选择为形成这些第一和第二颗粒中的每一种以使得实现所希望的聚合物颗粒的Tg值和/或范围。
对于这些不同的实施方案,在形成第一聚合物颗粒中所使用的单体可以包括异癸基甲基丙烯酸酯(IDMA)。对于这些不同的实施方案,在形成第一聚合物颗粒中所使用的单体可以包括丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基新癸酸酯(NEO 10)、以及甲基丙烯酸甲酯的多种混合物,这些混合物包含不大于10重量百分比的NEO 10以及不大于3重量百分比的甲基丙烯酸甲酯,其中剩余的单体是丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯、或者它们的一种组合。例如,对于这些不同的实施方案,该第一聚合物颗粒包括处于聚合的形式的从按重量计5百分比至10百分比的NEO 10、按重量计3百分比或更少的一种甲基丙烯酸甲酯单体,其中剩余的单体是丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯、或它们的一种组合。
对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒可以包括处于聚合的形式(例如可以使用以下物质形成)的97至98.3重量百分比的异癸基甲基丙烯酸酯(IDMA);从0至2.0重量百分比的丙烯酸;以及从0至2.06重量百分比的丙烯酰胺。对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒可以包括处于聚合的形式的97.3至98重量百分比的异癸基甲基丙烯酸酯;从0至1.8重量百分比的丙烯酸;以及从0至1.8重量百分比的丙烯酰胺。对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒可以包括处于聚合的形式的97.5至97.8重量百分比的异癸基甲基丙烯酸酯;从0至1.4重量百分比的丙烯酸;以及从0至1.7重量百分比的丙烯酰胺。
对于这些不同的实施方案,在形成第二聚合物颗粒中所使用的单体可以包括2,2,2,三氟乙基甲基丙烯酸酯。对于这些不同的实施方案,在形成第二聚合物颗粒中所使用的单体可以包括丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基新癸酸酯(NEO 10)、以及甲基丙烯酸甲酯的多种混合物,这些混合物包含不大于10重量百分比的NEO 10以及不大于3重量百分比的甲基丙烯酸甲酯,其中剩余的单体是丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯、或者它们的一种组合。
对于这些不同的实施方案,第二聚合物颗粒可以包括处于聚合的形式(例如可以使用以下物质形成)的94至98.5重量百分比的2,2,2,三氟乙基甲基丙烯酸酯;从0至2.0重量百分比的丙烯酸;以及从0至2.0重量百分比的丙烯酰胺。对于这些不同的实施方案,第二聚合物颗粒可以包括处于聚合的形式的94.3至98.3重量百分比的2,2,2,三氟乙基甲基丙烯酸酯;从0至1.8重量百分比的丙烯酸;以及从0至1.8重量百分比的丙烯酰胺。对于这些不同的实施方案,第二聚合物颗粒可以包括处于聚合的形式的94.4至98.3重量百分比的2,2,2,三氟乙基甲基丙烯酸酯;从0至1.4重量百分比的丙烯酸;以及从0至1.4重量百分比的丙烯酰胺。
可以使用适合的聚合反应条件。典型地,反应条件是在0℃至100℃的范围内。该聚合反应可以使用聚合引发剂来进行。适合的自由基聚合引发剂是已知的促进乳液聚合的引发剂并且可以包括水溶性的氧化剂,如有机过氧化物(例如过氧化氢叔丁基、过氧化氢枯烯,等等)、无机氧化剂(例如过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵,等等)、以及那些在水相中通过水溶性还原剂活化的引发剂。这类引发剂是以足以引起聚合作用的量使用的。所使用的这类自由基引发剂的量值是基于所有存在单体的重量的0.05重量份至6重量份的范围内。
对于这些不同的实施方案,可以使用氧化还原引发剂,尤其是当在更低的温度下进行聚合反应时。例如,除上述的过硫酸盐和过氧化物引发剂之外,可以使用还原剂。典型的还原剂可以包括但不限于:亚硫酸氢盐、次硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、还原糖类(如葡萄糖、山梨糖、抗坏血酸、异抗坏血酸,以及类似物)的碱金属盐。总体上,这些还原剂在基于所有存在的单体重量的0.01重量百分比至5重量百分比的范围内来使用。
不同的添加剂可以在聚合反应之前、之中、或之后使用。除其他之外,这些可以包括表面活性剂类、反应性表面活性剂类、产生自由基的试剂类、缓冲剂类、中和剂类、螯合剂类、增塑剂类、消泡剂类、链转移剂类、增塑剂类、乳化剂类、聚合物稳定剂类。适合的表面活性剂可以包括但不限于具有低临界胶束浓度(CMC)的那些。对于这些不同的实施方案,适合的表面活性剂具有在25℃下在0.1M NaCl中小于0.009g/100g的CMC。因此,对于这些不同的实施方案,第一聚合物颗粒可以包括具有在25℃下在0.1M NaCl中小于0.009g/100g临界胶束浓度的一种表面活性剂。对于这些不同的实施方案,在聚合反应过程中使用反应性表面活性剂也是有可能的。
适合的表面活性剂的实例可以包括DOWFAXTM2A1(Dow Chemical Company)、RHODAFACTM RF-610D(Rhodia)、ADEKATM R-1025(Adeka)、HITENOLTM BC-20 and HITENOLTM BC-1025(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.)。对于这些不同的实施方案,表面活性剂的量值可以是在0重量百分比至3百分比的范围内。对于这些不同的实施方案,表面活性剂的量值可以是在0重量百分比至2.8百分比的范围内。对于这些不同的实施方案,可以在第二聚合物颗粒的形成中使用的一种蜡乳液,包括MichemLube 511(一种来自Michelman的阴离子石蜡/聚乙烯蜡乳液)。因此,对于这些不同的实施方案第二聚合物颗粒可以包括一种阴离子石蜡/聚乙烯蜡乳液。
本披露的第一和第二聚合物颗粒是从乳液聚合中作为水性组合物中的胶乳聚合物来获得的。含有或者第一聚合物颗粒或者第二聚合物颗粒的有用的水性组合物典型地具有基于该组合物总重的从42重量百分比至55百分比的固体含量。本披露的聚合物颗粒可以是专门定制的以获得所希望的Tg、分子量、以及粘度。含有这些聚合物颗粒的一种水性组合物的pH通常是在2至12的范围内。
用于生产这些第一和第二聚合物颗粒中的每一种的组合这些聚合成分的方式可以是通过不同的已知的单体进料方法,如连续的单体添加、增量的单体添加、或者将全部单体量在一个单次的进料中添加。该具有聚合添加剂的水性介质的全部量可以在引入单体之前存在于聚合容器中,或者可替代地,该水性介质或其一部分可以在聚合过程中被连续地或增量地加入。
对于这些不同的实施方案,这种水性涂料组合物可以作为用在一种涂层配制品中的粘合剂。例如,对于这些不同的实施方案,这种水性涂料组合物可以作为用在一种漆配制品中的粘合剂。对于这些不同的实施方案,这种漆配置品可以根据许多已知的制造方法进行制备。总体上,此类方法涉及水性涂料组合物(在这种情况下,粘合剂)的制备、另外的成分的混合、颜料的分散、以及将密度和粘度调整到所希望的水平。本领域内已知的多种添加剂和稀释剂可以在漆配置品中进行混合以实现漆配置品和/或弹性体涂层中特定的特性。这些添加剂可以包括但不限于:表面活性剂类、消泡剂、增稠剂类、流变改性剂类、聚结剂类、杀生物剂类、防霉剂类、表面活性剂类、以及本领域内已知的其他添加剂类。
对于这些不同的实施方案,本披露的漆配置品可以不使用一种聚结剂或者一种VOC(挥发性有机化合物)来制备。对于这些不同的实施方案,本披露的漆配置品是没有使用一种聚结剂或者一种VOC来制备的。对于这些不同的实施方案,具有水性涂料组合物的漆配置品可以包括20%至48%的颜料体积浓度(PVC)。对于这些不同的实施方案,漆配置品可以是具有相对低的PVC的一种“半光泽漆”。对于这些不同的实施方案,漆配置品可以是具有相对高的PVC的一种“半光漆”。对于这些不同的实施方案,漆配置品可以是具有与半光漆相比较相对高的PVC的一种“无泽漆”。
适合的颜料可以包括:碳黑;二氧化钛;铁颜料,如固体氧化铁;氧化锑颜料;氧化锌、钡颜料;钙颜料;锆颜料;铬颜料;镁颜料;硫化锌;锌钡白、酞菁蓝,以及塑料颜料,如包含空隙和小泡的固体珠粒和微球颜料。水性涂料组合物还可以包含其他成分,这些成分包括增充剂类,如硅石、滑石、云母、碳酸钙、长石、霰石、方解石、白云石、氢氧化镁、碳酸镁、菱镁矿、缎光白、三水合铝、粘土、高岭土粘土、煅烧粘土、硅藻土、六方碳钙石、麦羟硅钠石、以及它们多种组合物。在水性涂料组合物中使用的颜料和/或其他成分可以是疏水的和/或是处理过的以使得与它们的未处理调节的相比较是更疏水的。
这种水性涂料组合物可以包括增稠剂类和/或流变改性剂类以改变水性涂料组合物的流变能力和流动。这种水性涂料组合物可以包括染料类;包括杀生物剂类、防霉剂类、以及杀真菌剂类的防腐剂;增塑剂类;助黏附剂类;消泡剂类;分散剂类、乳化剂类、缓冲剂类、中和剂类、冷冻-融化添加剂类、湿边助剂类、湿润剂类、UV吸附剂类,如二苯甲酮、取代的二苯甲酮、以及取代的乙酰苯,着色剂类、蜡、和/或抗氧化剂类,以及它们的多种组合。
对于这些不同的实施方案,包括该水性乳液聚合物的水性涂料组合物可以通过多种不同的技术制备。例如,当该水性涂料组合物被着色时,可以在高剪力下使用高速混合器如COWLES混合器将至少一种颜料分散在水性涂料组合物中,或者在替代方案中,可以使用至少一种预分散的颜料。其他的技术也是有可能的。
以下是使用本披露的水性涂料组合物作为粘合剂的漆配置品的非限制性的实例。对于这些不同的实施方案,漆配置品可以具有从0.2至0.5重量百分比的一种分散剂(例如,Tamol
TM 165,Rohm & Haas)、从0.10至0.25重量百分比的一种表面活性剂(例如,Triton
TM CF 100,Dow Chemical Company)、从0.05至0.15重量百分比的一种消泡剂(例如,TEGO
Foamex 8020,Evonik Tego Chemie)、从17至22重量百分比的一种颜料(例如,Ti-Pure
R-706,DuPont E.I.de Nemours & Co.)、从7至12重量百分比的一种第一增充剂(例如,Sibelite
M 3000,SCR-Sibelco)、从4至7重量百分比的一种第二增充剂(例如,Lithosperse
7005,J.M.Huber Corporation)、从0.40至0.60重量百分比的一种增稠剂(例如,CELLOSIZE
TM HEC ER-30,000,Dow Chemical Company)、从34至45重量百分比的本披露的水性涂料组合物用作粘合剂、从0.03至0.07重量百分比的一种防腐剂(例如,Kathon
TM LX 14%,Rohm and Haas Co.)、以及从0.02至0.06重量百分比的一种杀生物剂(例如,2正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT),Rohm and Haas Co.)。对于这些不同的实施方案,水可以用于实现漆配置品的100重量百分比。
对于这些不同的实施方案,漆配置品可以具有从0.3至0.45重量百分比的一种分散剂(例如,Tamol
TM 165,Rohm & Haas)、从0.15至0.25重量百分比的一种表面活性剂(例如,Triton
TM CF 100,Dow Chemical Company)、从0.05至0.15重量百分比的一种消泡剂(例如,TEGO
Foamex 8020,Evonik Tego Chemie)、从18至22重量百分比的一种颜料(例如,Ti-Pure
R-706,DuPont E.I.de Nemours & Co.)、从8至12重量百分比的一种第一增充剂(例如,Sibelite
M 3000,SCR-Sibelco)、从5至7重量百分比的一种第二增充剂(例如,Lithosperse
7005,J.M.Huber Corporation)、从0.45至0.60重量百分比的一种增稠剂(例如,CELLOSIZE
TM HEC ER-30,000,Dow Chemical Company)、从37至45重量百分比的本披露的水性涂料组合物用作粘合剂、从0.04至0.07重量百分比的一种防腐剂(例如,Kathon
TM LX 14%,Rohm and Haas Co.)、以及从0.03至0.06重量百分比的一种杀生物剂(例如,2正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT),Rohm and Haas Co.)。对于这些不同的实施方案,水可以用于实现漆配置品的100重量百分比。
对于这些不同的实施方案,漆配置品可以具有从0.3至0.35重量百分比的一种分散剂(例如,Tamol
TM 165,Rohm & Haas)、从0.15至0.18重量百分比的一种表面活性剂(例如,Triton
TM CF 100,Dow Chemical Company)、从0.05至0.10重量百分比的一种消泡剂(例如,TEGO
Foamex 8020,Evonik Tego Chemie)、从18至20重量百分比的一种颜料(例如,Ti-Pure
R-706,DuPont E.I.de Nemours & Co.)、从10至12重量百分比的一种第一增充剂(例如,Sibelite
M 3000,SCR-Sibelco)、从5至6重量百分比的一种第二增充剂(例如,Lithosperse
7005,J.M.Huber Corporation)、从0.50至0.60重量百分比的一种增稠剂(例如,CELLOSIZE
TM HEC ER-30,000,Dow Chemical Company)、从38至45重量百分比的本披露的水性涂料组合物用作粘合剂、从0.05至0.07重量百分比的一种防腐剂(例如,Kathon
TM LX 14%,Rohm and Haas Co.)、以及从0.04至0.06重量百分比的一种杀生物剂(例如,2正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT),Rohm and Haas Co.)。其他的配制品也是有可能的,其中本披露的水性涂料组合物被用作漆的粘合剂。对于这些不同的实施方案,水可以用于实现漆配置品的100重量百分比。
对于这些不同的实施方案,漆配置品能够以两个步骤过程来制备:研磨和调漆(letdowrn)。在研磨过程中,可以将除其他组分之外,溶剂(水)、分散剂、表面活性剂、消泡剂、颜料、防腐剂、杀生物剂、增充剂、以及增稠剂混合在一起。在调漆过程中,将该粘合剂加入到研磨产品中,其中可以使用更多的增稠剂来改变这种漆配置品的流变能力和流动。
对于这些不同的实施方案,本披露的水性涂料组合物在以下应用中可以是有用的,其中具有改进的机械、弹性体、附着和疏水的特性的弹性体涂层是希望的,如弹性体壁涂层、弹性体屋顶涂层、建筑涂层、工业以及汽车涂层、密封剂、粘合剂、纺织品应用,等等。
该水性涂料组合物可以有利地涂敷到基底上,例如像天然弹性体类、合成弹性体类、聚合物类、金属、金属氧化物类、玻璃、布料、陶瓷、粘土、纤维、混凝土、砖块、岩石、矿渣砖、纸、薄膜、毛毯、窗帘、大理石、花岗岩、壁纸、灰浆、砂浆、干砌墙、灰泥粉墙(spackling)、石膏、风干砖、灰泥、无釉砖、釉面砖、无釉瓷、釉面瓷、纸板、打底的表面、涂漆的表面、风化的表面、木材、水泥胶结基底,以及类似物。这种水性涂料组合物可以涂敷到一个表面上作为底漆层。一经施加到基底上就对水性涂料组合物的干燥典型地允许在环境条件下进行,例如像在0℃至35℃下,这包括如在此定义的室温。
水性涂料组合物可以通过不同的涂敷方法涂敷到一个基底的表面上,这些方法包括喷雾法,例如像空气雾化喷雾、空气辅助喷雾、无空气喷雾、高容量低压力喷雾以及空气辅助的无空气喷雾;辊压;浸渍;擦刷;帘幕涂覆;以及刮涂涂敷器(drawdown applicator)。涂敷到一个基底上的水性涂料组合物的量可以随着基底的类型而广泛地改变。例如涂敷到一个混凝土基底上的量可以取决于混凝土的类型、混凝土的孔隙率、以及混凝土风化的程度。此外,水性涂料组合物可以被吸收进入该混凝土中并且可以填充该混凝土的气孔。适合的涂敷不要求在基底上形成水性涂料组合物的连续涂层。水性涂料组合物作为一个单一涂敷或者多重涂敷来施加。
在水性涂料组合物涂敷到一个基底上之后,将该水性涂料组合物进行干燥或者允许其干燥至形成弹性体涂层。包括水性涂料组合物的基底可以通过施加加热或者热空气来去除水来进行干燥。对于这些不同的实施方案,涂敷到一个基底上的水性涂料组合物可以允许在环境条件(如在10℃至50℃范围内的温度以及在0至99百分比范围内的相对湿度)下干燥形成弹性体涂层。在环境条件下典型地干燥时间可以是在90分钟至96小时的范围内。
对于这些不同的实施方案,本披露的水性涂料组合物可以用于处理非多孔的和多孔的基底表面,如汽车和家用材料,包括车轮、车轮装饰罩、车轮护盖、可拆卸的车轮护盖、挡泥板、车嵌板以及涂漆的表面、透明涂覆的车表面、金属、涂漆的金属夹具、镀铬的物品、保险杠、保险杠贴纸、昆虫挡板、雨挡板,乙烯基材料包括车行李箱、车轮护盖、敞篷车、野营汽车遮阳篷、遮阳帘、车辆护盖、牌照板、塑料物品、透镜护盖、信号灯透镜覆盖物、致动灯透镜覆盖物、前照灯和雾灯透镜、乙烯基、橡胶、皮革制品表面、仪表板、仪表仪器透镜覆盖物、座椅、地毯、以及地板脚垫(floor runner)。
本披露的实施方案通过以下实例进行展示。应理解的是,这些具体的实例、材料、量值、以及程序都应根据在此提出的本披露的范围和精神而宽泛地进行解释。
实例
给出了以下实例以展示而非限制本披露的范围。除非另外指明,所有的份数和百分比都是按重量计的。除非另外指明,使用的所有的仪器和化学药品都是可商购的。
材料
单体
从Evonik可得的异癸基甲基丙烯酸酯(“IDMA”)单体。
从Nalco可得的丙烯酸。
从SNF Inc可得的丙烯酰胺。
从Tosoh USA Inc可得的2,2,2,三氟乙基甲基丙烯酸酯。
从Resolution Performance Products可得的NEO 10分枝的乙烯基酯。
从BASF可得的甲基丙烯酸甲酯(“MMA”)。
表面活性剂、分散剂、以及消泡剂
从Dow Chemical Company可得的DOWFAXTM 2A1。
从Rhodia Inc可得的RHODAFACTM RE-610D。
从Adeka USA Corporation可得的ADEKATM R-1025。
从Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co可得的HITENOLTM BC-20。
从Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co可得的HITENOLTM BC-1025。
从Dow Chemical Company可得的TritonTM CF 100。
从Rohm and Haas Co可得的TamolTM 165。
从Cytec Industries,Inc可得的AEROSOL A-102。
从Evonik Tego Chemie可得的TegoFoamex 8020。
用于乳液聚合的种子
从Dow Chemical Company可得的UCARTM Latex DA 3105。
从Dow Chemical Company可得的UCARTM Latex 626。
从Dow Chemical Company可得的Latex SL-3000。
聚合引发剂、氧化剂
从FMC Corporation可得的过硫酸钠。
从Univar USA Inc可得的甲基重亚硫酸钠。
从Lyondell Chemical Company Inc可得的叔丁基过氧化氢(TBHP)。
粘合剂、颜料、增充剂、以及其他添加剂
从Michelman,Inc可得的MICHEM
Lube 511。
从Rhom and Haas可得的RHOPLEXTM 2438。
从Dow Chemical Company可得的UCARLatex DA 3176 A。
从Dow Chemical Company可得的TergitolTM NP-100。
从Rohm and Haas Co可得的KathonTM LX 14%。
从Ashland可得的DrewplusL-108。
从V.T.Vanderbilt Company Inc可得的Nytal
300。
从J.M.Huber Corporation可得的Huber
80C。
从DuPont E.I.de Nemours & Co可得的Ti-Pure
R-706、Ti-Pure
R-902、以及Ti-Pure
R-931。
从SCR-Sibelco可得的Sibelite
M 3000。
从J.M.Huber Corporation可得的Lithosperse
7005。
从Dow Chemical Company可得的CELLOSIZETM HEC ER-30,000。从Rohm and Haas Co可得的2正-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT)。
从BASF可得的2-EHA。
实例1
在本实例中,研究了逾渗阈值体积Vp作为粒径之比的函数。如在此所讨论的,逾渗阈值体积Vp提供了第二聚合物颗粒(与第一聚合物颗粒相比,相对小的硬质聚合物颗粒)的体积百分比,该体积百分比是在干燥过程中使第二聚合物颗粒优先离析到弹性体涂层的外表面所需要的。粒径之比是指第一聚合物颗粒的体积平均粒径相对第二聚合物颗粒的体积平均粒径的比例量值或者相对量度。如在此所讨论的,已经发现了这些第一和第二聚合物颗粒的双峰分布以及粒径之比对在弹性体涂层形成的过程中这些聚合物颗粒如何离析有影响。
如在此所定义的逾渗阈值体积Vp是通过数学计算来确定的,其结果绘制在图1上。Continuum Percolation Thresholds for mixtures of spheres of different sizes(R.Consiglio,D.R.Baker,G.Paul & H.E Stanley;Physica A:Statistical Mechanics and its Applications,Volume 319,1 March 2003,Pages 49-55)和Introduction of the Percolation Theory(Dietrich Stauffer and Amnon Aharony;Taylor & Francis,London Revised Second Edition 1994)被用于进行这些数学计算。
如图1中所示,随着粒径之比增加,逾渗阈值体积Vp减小。其结果是,要求第二聚合物颗粒更低的浓度来实现逾渗阈值体积Vp。对于这些不同的实施方案,还观察到随着粒径之比增加弹性体涂层的防吸尘性和其他特性的改进。如在此所讨论的,对于为弹性体涂层提供逾渗阈值体积Vp、连同防吸尘性、以及伸长特性的粒径之比的值包括了其中第一体积平均粒径与第二体积平均粒径具有在4∶1至6∶1范围内的粒径之比的那些。已发现高于6∶1的粒径之比使水性涂料组合物中的第一聚合物颗粒随着时间的流逝而发生沉积。
从图1所提供的数据中,制备了在逾渗阈值体积为57%和25%的第一和第二聚合物颗粒的水性涂料组合物。对于具有逾渗阈值体积为57%的水性涂料组合物,第一聚合物颗粒具有的PDI为1.09、Tg为-30℃、Mw为720,000、并且体积平均粒径为0.1微米。第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Tg为70℃、Mw为480,000、并且体积平均粒径为0.09微米。这些第一和第二聚合物颗粒的体积平均粒径允许了具有的粒径之比为1.11∶1的水性涂料组合物实现57%的逾渗阈值体积。这些第一和第二颗粒的体积平均粒径是基于球形几何形状使用根据一台Nanotrac150(Microtrac,Inc)动态光散射装置的直径测量来确定的,其中该测量是在蒸馏水中颗粒的1重量百分比的水性悬浮液上进行的。
对于具有逾渗阈值体积为25%的水性涂料组合物,第一聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Tg为-30℃、Mw为730,000、并且体积平均粒径为0.36微米。第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Tg为70℃、Mw为480,000、并且体积平均粒径为0.09微米。这些第一和第二聚合物颗粒的体积平均粒径允许了具有的粒径之比为4∶1的水性涂料组合物实现25%的逾渗阈值体积。这些第一和第二颗粒的体积平均粒径是基于球形几何形状使用根据一台Nanotrac
150(Microtrac,Inc)动态光散射装置的直径测量来确定的,其中该测量是在蒸馏水中颗粒的1重量百分比的水性悬浮液上进行的。
对于这些水性涂料组合物中的每一种来讲,在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。在制备弹性体涂层之前允许该组合物放置24小时。通过使用来自Byk-Gardner(USA)的一个U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的水性涂料组合物的涂层涂敷到一个Leneta P121-10N卡片(Leneta Company)上来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的一种弹性体涂层。允许该水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。喷射涂覆这些弹性体涂层中的每一种并且在扫描电子显微镜(由Hitachi Instruments Inc制造的Hitachi S2400)下观察这些弹性体涂层的每一种。
图2提供了使用具有的粒径之比为1.11∶1和逾渗阈值为57%的上述水性涂料组合物形成的弹性体涂层的SEM图像。如图2中所示的,这些第二聚合物颗粒(硬质聚合物)按在支持表层的聚合物颗粒中大约相同的比例(与它们的浓度成正比)存在于表层处。这将是从具有相似颗粒大小(粒径之比几乎等于1)的可相容乳胶液的不规则填充来预期的。根据本披露的逾渗在此水性涂料组合物中是不可见的。
相比之下,图3提供了使用具有的粒径之比为4∶1和逾渗阈值为25%的水性涂料组合物形成的弹性体涂层的SEM图像。如图3中所示的,这些第二聚合物颗粒在干燥过程中已经优先离析到弹性体涂层的外表面上。如在此所讨论的,这些第二聚合物颗粒的优先离析被认为是由于如在此讨论的逾渗。在这种相对位置中,这些第二聚合物颗粒可以帮助形成弹性体涂层的硬质并且粗糙的层,该硬质并且粗糙的层既是疏水的并且还帮助改进防吸尘性,同时第一聚合物颗粒帮助平衡并且控制弹性体涂层的行为。
实例2
在这个实例中,研究了弹性体涂层的抗弯曲性随着在水性涂料组合物中使用的第一聚合物颗粒和第二聚合物颗粒的Tg值而变化。具体地讲,对于该水性涂料组合物,改变第一聚合物颗粒的Tg同时保持第二聚合物颗粒的Tg恒定。
在与4∶1的粒径之比相对应的25%逾渗阈值体积下,制备这些第一和第二聚合物颗粒的水性涂料组合物。关于这个实例,第一聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为730,000、体积平均粒径为0.36、以及Tg值以-10℃开始并且接着是-20℃、-30℃以及-40℃。第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为480,000、体积平均粒径为0.09微米、以及Tg值为70℃。第一和第二聚合物颗粒的Tg值是使用一台来自TA Instruments的DSC Q 1000通过差示扫描热量法来确定的。对于该测试,以高达120℃的温度循环来调节样品,将样品在120℃下维持两分钟,冷却至-90℃,并且以10℃/min来扫描。曲线的拐点被指定为聚合物颗粒的Tg。
对于这些水性涂料组合物中的每一种来讲,在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒相混合。将该水性涂料组合物在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。在按配方制造弹性体涂层之前允许该水性涂料组合物放置24小时。
通过使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成一个1.2毫米(mm)厚的水性涂料组合物的涂层来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的弹性体涂层。允许水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以便形成弹性体涂层。从该玻璃板上取下弹性体涂层并且根据用于心轴弯曲测试的ASTM D522标准检测方法使用一台Elcometer1510圆锥形心轴弯曲测试仪(测厚仪)来测试各个涂层的抗弯曲性。关于表1中示出的这些结果,“通过”是指在抗弯曲性测试之后在弹性体涂层中没有看见裂缝,并且“未通过”是指在抗弯曲性测试之后在弹性体涂层中看见了裂缝。结果在以下表1中示出。
表1
表1中示出了随着第一聚合物颗粒的Tg增大,弹性体涂层的抗弯曲性没有通过。
实例3
在这个实例中,研究了弹性体涂层的残余黏性以及薄膜裂缝特性随水性涂料组合物中使用的第一聚合物颗粒和第二聚合物颗粒的Tg值的变化。具体地讲,对于该水性涂料组合物,保持第一聚合物颗粒的Tg恒定同时改变第二聚合物颗粒的Tg。
在与4∶1的粒径之比相对应的25%逾渗阈值体积下,制备这些第一和第二聚合物颗粒的水性涂料组合物。对于这个实例,该第一聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为730,000、体积平均粒径为0.36微米、以及Tg值为-30℃。该第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为480,000、体积平均粒径为0.09微米、以及Tg值为40℃、45℃、70℃、以及90℃。第一和第二聚合物颗粒的Tg值使用一台由TA Instruments制造的DSC Q 1000通过差示扫描热量法来确定,如前面在实例2中所讨论的。
对于这些水性涂料组合物中的每一种来讲,在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。在制备弹性体涂层之前允许该水性涂料组合物放置24小时。通过使用来自Byk-Gardner(USA)一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的水性涂料组合物的涂层涂敷到一个Leneta P121-10N卡片(Leneta Company)上来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的弹性体涂层。允许水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。
根据ASTM D3121使用滚球测试方法来测试各个涂层的残余黏性。关于残余粘性的测试,以厘米计的球滚动的距离确定了残余黏性的存在,其中小于20厘米的距离表明具有一种不可接受黏性的涂层并且20厘米或更大的距离表明具有一种可接受粘性的或者没有粘性的涂层。使用一台TT-100滚球径迹测试仪,该测试仪满足了由压敏胶带协会(Pressure Sensitive Tape Council)(PSTC-6)和ASTM(ASTM D3121)设定的用于测试薄膜的粘性的标准。
测试这些弹性体涂层的每一个的薄膜裂缝特性,其中在弹性体涂层中裂缝的存在是根据ASTM D823通过目测观察制成的弹性体涂层来确定的。
残余粘性和薄膜裂缝特性二者的结果以下在表2中示出。
表2
如在表2中示出的,随着第二聚合物颗粒的Tg增加,弹性体涂层从具有残余粘性(对于第二聚合物颗粒,40℃的Tg)过渡到在70℃和更大的Tg值下不具有残余粘性。然而,如果第二聚合物颗粒的Tg增大到90℃的值或者更高,弹性体涂层示出了薄膜裂缝。
实例4
在这个实例中,使用一个沾污试验来测量使用具有不同粒径之比的水性涂料组合物形成的弹性体涂层的防吸尘性。此外,还测量了使用具有不同粒径之比的水性涂料组合物形成的弹性体涂层的伸长率。
制备具有的粒径之比为3∶1、4∶1、以及6∶1的第一和第二聚合物颗粒的水性涂料组合物。对于这个实例,第一聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Tg值为-30℃、Mw为750,000、以及体积平均粒径为或者0.27、0.36或0.54。第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Tg为70℃、Mw为480,000、以及体积平均粒径为0.09。这些第一和第二聚合物颗粒的体积平均粒径允许了具有的粒径之比为3∶1、4∶1、以及6∶1的水性涂料组合物分别实现28%、25%以及16%的逾渗阈值体积。这些第一和第二颗粒的体积平均粒径是基于球形几何形状使用根据一台Nanotrac
150(Microtrac,Inc)动态光散射装置的直径测量来确定的,其中该测量是在蒸馏水中颗粒的1重量百分比的水性悬浮液上进行的。
对于这些水性涂料组合物中的每一种来讲,在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。在制备弹性体涂层之前允许该组合物放置24小时。
对于沾污试验,通过使用来自Byk-Gardner(USA)一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的水性涂料组合物的涂层涂敷到一个Leneta Form 2C不透明卡片(Leneta Company)涂漆的一侧上来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的弹性体涂层。允许水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。
使用一台TechnibriteTM Micro TB-1C(使用457nm的波长,测量角度为45°)来测量并记录每个涂层的初始反射率。使用氧化铁在水中的一种浆料(红色氧化铁和水的50%重量/重量的浆料)来污染该弹性体涂层的整个表面。为了污染该弹性体涂层,在25℃的温度下使用一个刷子将浆料涂敷在该弹性体涂层上。将该污染的涂层放在设置到60℃的一个烘箱(Blue M工业烘箱)中8小时。允许该污染了的涂层冷却至室温。使用一个气动手枪(Cane NT)在40PSI的压力下和距污染了的涂层20至30cm的距离处用高压水(室温下自来水)来洗涤该污染了的涂层。在室温和湿度下来干燥该洗涤的污染了的涂层。重复这个污染过程总共5次。
在第五次污染过程之后,在用于测量该初始反射率的相同的设定下使用Technibrite Micro TB-1C来测量该污染了的涂层的最终反射率。使用弹性体涂层的初始反射率和污染了的涂层的最终反射率来计算反射率的百分比下降,使用以下等式:
%反射率的下降=[(初始反射率)-(最终反射率)/初始反射率]x100。
为测试弹性体涂层的伸长率,通过使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成一个1.2毫米(mm)厚的水性涂料组合物的涂层来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的弹性体涂层。允许水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以便形成弹性体涂层。从该玻璃板上取下该弹性体涂层,并且根据ASTM D2370使用一台Instron 1011(Instron)来测量弹性体涂层的伸长率。
以下表3提供了关于这些污染了的弹性体涂层的反射率的百分比下降的数据,其中反射率百分比下降越大,弹性体涂层的抗吸尘性越低。表3还提供了关于这些弹性体涂层的伸长率(%)的数据。
表3
如从表3中可见的,具有的粒径之比为6∶1的水性涂料组合物提供了具有反射率百分比下降和伸长率优于具有的粒径之比为3∶1的水性涂料组合物的弹性体涂层。如在此所讨论的,对于给定的这些Tg,粒径之比对水性涂料组合物逾渗效率有影响。据信,如与4∶1或6∶1的比值相比较,水性涂料组合物小于4∶1的粒径之比逾渗效率更低,这导致了弹性体涂层的表层中更少的第二聚合物颗粒。这种更低效率的逾渗致使更多的第二聚合物颗粒保留在弹性体涂层的表层之下,在那里这种第二聚合物颗粒使得表层下的弹性体涂层的整个Tg的增大。此外,当更多的第二聚合物颗粒存在于表层之下时,它们可以形成硬质的聚合物区域,这些区域产生了在表层下的弹性体涂层中的不连续性,从而导致了如在表3中所展示的对弹性体涂层伸长率的负面影响。
实例5
在这个实例中,在具有不同的颜料体积浓度(PVC)的漆配制品中使用水性涂料组合物作为粘合剂。对使用漆配制品形成的弹性体涂层测试抗起泡性、伸长率、防吸尘性、以及多孔性。
在与4∶1的粒径之比相对应的25%逾渗阈值体积下,制备这些第一和第二聚合物颗粒的水性涂料组合物。对于这个实例,第一聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为730,000、体积平均粒径为0.36微米、以及Tg值为-30℃。第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为480,000、体积平均粒径为0.09微米、以及Tg值为70℃。在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒相混合。将该组合物在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。在制备漆配制品之前允许该水性涂料组合物放置24小时。该水性涂料组合物具有51重量%的固体含量。
以两个步骤来配置漆。在第一步骤中,一种研磨物质是通过向1Kg玻璃烧杯加入45.13重量百分比的水、0.15重量百分比的TEGO
Foamex 8020消泡剂、0.46重量百分比的Tamol
TM 165分散剂、0.23重量百分比的Triton
TM CF 100表面活性剂、以及0.76重量百分比的CELLOSIZE
TM HEC ER-30,000增稠剂,同时用一台COWLES混合器以低速(不大于20RPM)在室温下混合10分钟来制备的。
为了制备该研磨物质,以高速(大于50RPM)来搅拌30.37重量百分比的Ti-Pure
R-706二氧化钛颜料、15.19重量百分比的Sibelite
M3000增充剂以及7.6重量百分比的Lithosphere
7005增充剂。在加入最后的增充剂之后,将搅拌以高速维持一小时。最终,加入0.046重量百分比的OIT(杀真菌剂)和0.064重量百分比的Kathon LX 14%作为杀菌剂。
在第二步骤中,以不大于20RPM的速度通过在研磨时加入水性涂料组合物(用作粘合剂)来制备调漆物质以获得20%、42%、以及55%的三种不同的颜料体积浓度(PVC)。对于20%的PVC,将40重量百分比的研磨物质与60重量百分比的水性涂料组合物共混。对于42%的PVC,将66重量百分比的研磨物质与34重量百分比的水性涂料组合物共混。对于55%的PVC,将76重量百分比的研磨物质与24重量百分比的水性涂料组合物共混。以10RPM的搅拌器速度将所生成的漆配制品混合另外10分钟。使用氨或者其他碱将pH调至8。
为了测试这些漆配制品的抗起泡性,通过使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成一个1.2毫米(mm)厚的水性涂料组合物的涂层来形成具有这些漆配制品的每一种的涂层。允许水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以便形成弹性体涂层。从玻璃板上取下该弹性体涂层,并且切割成5cm乘5cm试验样品。将该样品放在充满自来水的一个玻璃烧杯中,并且允许该样品在室温下浸透96小时。在96小时的时候,从自来水中取出该样品并且用薄纸擦干样品的表面并且根据ASTM D714测试抗起泡性。
为了测试漆配置品的伸长率,形成如以上对于抗起泡性测试所讨论的具有这些漆配置品中的每一种的涂层。从该玻璃板上取下弹性体涂层,并且根据ASTM D2370使用一台Instron 1011来测量用不同的漆配置品制备的弹性体涂层的延伸率。
使用以上在实例4中所讨论的沾污试验来测量使用这些漆配置品制备的弹性体涂层的反射率下降。
为了测试由这些漆配置品形成的弹性体涂层的多孔性,通过使用来自Byk-Gardner(USA)的一个U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的漆配置品的涂层涂敷到一个Leneta P121-10N卡片(Leneta Company)上来形成具有这些漆配置品的每一种的涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。根据ASTM D3258来测试由这些漆配置品制备的弹性体涂层的多孔性。
表4示出了使用这些漆配置品制备的涂层的抗起泡性、伸长率、防吸尘性(如通过反射率的下降测量的)、以及多孔性的结果。
表4
*抗起泡性:差是指MD(起泡尺寸2);好是指F(起泡尺寸8)或更小。
**结果作为未试验的涂层和浸渍的涂层的反射率的差异来呈现。对于PVC等于20%,非常低是指3%的下降;对于PVC等于42%,非常低是指5%的下降;并且对于PVC等于55%;高意味着27%的下降。
如在表4中所示的,由具有20%的PVC的漆配置品制备的弹性体涂层具有高的伸长率、非常低的多孔性(导致了差的抗起泡性)、以及在沾污试验之后反射率17%的下降。与由具有20%的PVC的漆配置品制备的弹性体涂层相比较,由具有42%的PVC的漆配置品制备的弹性体涂层具有的更低的伸长率、在沾污试验之后反射率17%的下降、非常低的多孔性、但具有好的抗起泡性。据信,对于如为此实例制备的漆配置品,42%的PVC是非常靠近于临界颜料体积浓度的。如所理解的,漆的临界颜料体积浓度是PVC,对于这个PVC,粘合剂(在这种情况下水性涂料组合物)的量值是覆盖了漆中所有颜料颗粒所必须的最小量。使用高于临界颜料体积浓度的PVC制备的漆配置品典型地示出了更高的多孔性,这提供了弹性体涂层内的多个空隙以便提供遮盖力、抗起泡性,但却提供了更低的伸长率。
实例6
在这个实例中,如以上针对实例5所讨论的,使用不同类型的二氧化钛配置具有42%的PVC的漆配置品。测试由这些漆配置品形成的弹性体涂层的接触角以及防吸尘性。用于在这些漆配置品中使用的这些不同类型的二氧化钛是Ti-Pure
R-902(DuPont)、Ti-Pure
R-931(DuPont)、以及Ti-Pure
R-706(DuPont),其中每种类型的二氧化钛具有处于不同重量百分比的无定形硅石和氧化铝的不同涂层。这三种二氧化钛中,Ti-Pure
R-706具有一个疏水的表向处理。
为测试接触角,通过使用来自Byk-Gardner一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的水性涂料组合物的涂层涂敷到一个Leneta P121-10N卡片(Leneta Company)上来形成具有这些漆配置品的每一种的涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。根据ASTM D7334(悬滴法)使用一个Dataphysics OCA 150测量这些弹性体涂层的接触角。
为测试反射率的下降,通过使用来自Byk-Gardner一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的漆配置品的涂层涂敷到一个Leneta Form 2C的不透明卡片(Leneta Company)的涂漆的一侧上来形成具有这些漆配置品的每一种的涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。使用以上在实例4中所讨论的沾污试验来测量使用这些漆配置品制备的弹性体涂层的反射率下降。
表5示出了使用具有42%的PVC和不同的二氧化钛的漆配置品制备的弹性体涂层的接触角和反射率下降的结果。
表5
如表5中所示的,与所测试的其他类型二氧化钛相比较,Ti-Pure
R-706给出了漆配置品最低的反射率的下降以及最高的接触角。
实例7
在这个实例中,如以上针对实例5所讨论的,使用增充剂的不同的组合来配置具有42%的PVC的漆配置品。测试由这些漆配置品形成的弹性体涂层的接触角以及防吸尘性。不同类型的增充剂包括Sibelite
M 3000、Lithosperse
7005、Nytal
300、以及Huber
80C。Sibelite
M 3000是一种硅石疏水增充剂并且Lithosperse
7005是具有疏水表面处理的一种粘土。两种增充剂具有一种疏水行为。另一方面,Nytal
300是比Sibelite
M 3000疏水更小的一种滑石,并且Huber
80C是一种亲水碳酸钙。
这些漆如在实例5中所说明的来配置,其中一个第一漆配置品包括以下增充剂的一个第一组合:Sibelite
M 3000和Lithosperse
7005(如在实例5中所说明的),并且一个第二漆配置品包括以下增充剂的一个第二组合:Nytal
300和Huber
80C。对于增充剂的一个第二组合,该漆配置品包括10重量百分比的Nytal
300以及5重量百分比的Huber
80C。
为了测试反射率的下降,通过使用来自Byk-Gardner一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的漆配置品的涂层涂敷到一个Leneta Form 2C的不透明卡片(Leneta Company)的涂漆的一侧上来形成具有这些漆配置品的每一种的涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。使用以上在实例4中所讨论的沾污试验来测量使用这些漆配置品制备的弹性体涂层的反射率下降。
为了测试接触角,通过使用来自Byk-Gardner一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的水性涂料组合物的涂层涂敷到一个Leneta P121-10N卡片(Leneta Company)上来形成具有这些漆配置品的每一种的涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。根据ASTM D7334(悬滴法)使用一个Dataphysics OCA 150测量这些弹性体涂层的接触角。
表6示出了使用由多种增充剂的不同组合配置的具有42%的PVC的漆配置品制备的弹性体涂层的接触角和反射率下降的结果。
表6
如在表6中所示的,与增充剂(Nytal
300和Huber
80C)的第二组合相比较,增充剂(Sibelite
M 300和Lithosperse
7005)的第一组合的使用提供了更疏水的涂层。由使用增充剂的第一组合配置的漆所示出的反射率的更低下降还证实了典型地在粗糙疏水表面上见到的更高的防吸尘性。
实例8
在这个实例中,测试使用不同的表面活性剂以一种乳液聚合法形成的第一聚合物颗粒的吸水率。这些表面活性剂包括DOWFAXTM 2A1、HITENOLTM BC-20(一种反应性表面活性剂)、以及AEROSOL A-102。
对于这个实例,以一种接种的半连续乳液聚合法来制备该第一聚合物颗粒作为一种胶乳。当DOWFAXTM 2A1是表面活性剂时,通过加入按重量计每百份单体(PPHM)97.34份的IDMA、0.6PPHM的丙烯酸、2.06PPHM的丙烯酰胺、15PPHM的水以及0.47PPHM的DOWFAXTM 2A1来制备一种单体预制乳液。当HITENOLTM BC-20是表面活性剂时,通过加入97.34PPHM的IDMA、0.6 PPHM的丙烯酸、2.06PPHM的丙烯酰胺、15PPHM的水以及0.8PPHM的HITENOLTM BC-20来制备单体预制乳液。当AEROSOL A-102是表面活性剂时,通过加入97.34PPHM的IDMA、0.6PPHM的丙烯酸、2.06PPHM的丙烯酰胺、15PPHM的水以及1.4PPHM的AEROSOL A-102来制备单体预制乳液。在具有一个Heidolph ST1搅拌器(10cm直径桨叶以1400RPM运行)的一个两升玻璃烧杯(直径15cm)中在室温下将这些单体预制乳液各自混合一小时。
将58.63PPHM的水和0.28PPHM的49.2百分比的硬粒籽胶乳(UCARTM Latex 3105)(具有0.14微米的体积平均粒径)加入到一个具有搅拌器的一加仑夹套反应器中。将该反应器加热至78℃。
在反应零时间时,开始了加入的甲基重亚硫酸钠流(0.10PPHM)和作为初始还原剂的1.71PPHM水以及过硫酸钠流(0.35PPHM)和作为一种聚合引发剂的6.8PPHM的水。在距零时间3分钟时,开始了加入单体预制乳液流。在距零时间184分钟时,完成了加入单体预制乳液流。在距零时间195分钟时,完成了加入初始还原剂以及聚合引发剂。在距零时间195至205分钟时,继续搅拌乳液产品。在距零时间205至215分钟时,开始了加入最终的聚合反应氧化剂流(0.35PPHM的TBHP和2.54PPHM的水)以及最终的聚合反应还原剂流(0.23PPHM的甲基重亚硫酸钠以及1.71PPHM的水)。将反应器温度增加至80℃并且允许反应从零时间继续从215分钟到250分钟。聚合反应之后,使用氨水将该反应中和至8.0的最终pH。作为一种后加入,将具有30摩尔环氧乙烷的0.86PPHM的TergitolTM NP-100加到聚合反应产物中以便提供机械和离子稳定性。
为了测试第一聚合物颗粒的吸水率,形成具有第一聚合物颗粒的涂料组合物的一个涂层。对于该涂料组合物,在一台Col Parmer 17341离心机中在2,000RPM下将第一聚合物颗粒的乳胶液离心10分钟以便将空气从乳胶液中去除。使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成该涂料组合物的1.2毫米(mm)厚的涂层。允许该涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以形成涂层。从玻璃板上取下该涂层,并且切割成该涂层的5cm乘5cm试验样品。
使用一个分析天平来称该试验样品的重量并且以克为单位记录初始重量。将该样品放在充满自来水的一个玻璃烧杯中,并且允许该样品在室温下浸透24小时。在24小时的时候,从自来水中取出该试验样品并且使用薄纸擦干该试验样品的表面。立即称该样品的重量,并且以克为单位记录最终的重量。重复这个24小时测试程序以及最终的重量测量以便完成在自来水中的96小时浸透。使用以下等式计算百分比吸水率:
%吸水率=[(最终重量-初始重量)/初始重量]X 100
吸水率的结果在以下表7中示出。
表7
如在表7中所示的,在96小时之后,使用AEROSOL A-102表面活性剂制备的第一聚合物颗粒具有最高百分比的吸水率。相比之下,在96小时之后,使用DOWFAXTM 2A1制备的第一聚合物颗粒具有最低的吸水率。与其他表面活性剂相比较,DOWFAXTM 2A1具有非常低的临界胶束浓度(CMC),这意思是它是高度疏水的。相比之下,AEROSOL A-102是亲水的(磺基琥珀酸盐的一种钠盐),并且HITENOLTM BC-20是保持被接枝到聚合物颗粒上的反应性表面活性剂。
实例9
在这个实例中,制备有和没有一种蜡水性分散体Michem
Lube 511的水性涂料组合物。
在与4∶1的粒径之比相对应的25%逾渗阈值体积下,制备这些第一和第二聚合物颗粒的水性涂料组合物。对于这个实例,第一聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为730,000、体积平均粒径为0.36微米、以及Tg值为-30℃。第二聚合物颗粒具有的PDI为1.08、Mw为480,000、体积平均粒径为0.09微米、以及Tg值为70℃。
对于没有Michem
Lube 511的水性涂料组合物,在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒相混合。将该组合物在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。允许水性涂料组合物放置24小时。
对于具有Michem
Lube 511的水性涂料组合物,向这些第二聚合物颗粒中加入1.0重量/重量百分比(在湿基重上)的Michem
Lube 511,并且在一台Heidolph ST1搅拌器中在室温下以低速(10rpm)混合10分钟。在一台Heidolph ST1搅拌器中将在水性涂料组合物干燥基重上的75体积百分比的第一聚合物颗粒和25体积百分比的第二聚合物颗粒与Michem
Lube 511相混合。将该组合物在200RPM下在25℃温度下混合15分钟。允许水性涂料组合物放置24小时。
为了测试各个水性涂料组合物的吸水率,在一台Col Parmer 17341离心机中以2,000RPM将水性涂料组合物离心10分钟以便将空气从乳胶液中去除。使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成该水性涂料组合物的1.2毫米(mm)厚的涂层。允许水性涂料组合物在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以便形成弹性体涂层。从该玻璃板上取下弹性体涂层,并且切割成5cm乘5cm的试验样品。
使用一个分析天平来称试验样品的重量并且以克为单位来记录初始重量。将该试验样品放在充满自来水的一个玻璃烧杯中,并且允许该试验样品在室温下浸透24小时。在24小时的时候,从自来水中取出该试验样品并且使用薄纸擦干该试验样品的表面。立即称该样品的重量,并且以克为单位记录最终的重量。重复这个24小时测试程序以及最终的重量测量以便完成在自来水中的96小时的浸透。使用以下等式计算百分比吸水率:
%吸水率=[(最终重量-初始重量)/初始重量]X 100
结果在以下表8中示出。
表8
如所示的,在96小时之后,包括Michem
Lube 511的水性涂料组合物具有甚至更低百分比的吸水率。在使用了水性涂料组合物作为粘合剂的漆配置品中,一种蜡乳液(像Michem
Lube 511)的使用可以帮助提供一种粗糙的表皮表面,该表皮表面与在漆配置品中没有使用蜡乳液的相比较是甚至更疏水的。
实例10
在这个实例中,制备了四个漆配制品(每个具有如实例5中所说明的42%的PVC),其中第一漆配制品使用水性涂料组合物作为粘合剂(如在实例5中所说明的来制备的),第二漆配制品使用具有Michem
Lube 511(在湿基重上的1重量/重量百分比,如实例9中所说明的)的水性涂料组合物作为粘合剂(如在实例5中所说明的来制备的),第三漆配制品使用UCAR
Latex DA 3176 A作为粘合剂,并且第四漆配制品使用RHOPLEX
TM 2438(Rhom and Haas)作为粘合剂。测试用漆配置品形成的这些涂层的伸长率、拉伸强度、吸水率、以及蒸汽透过率。
为了测试这些涂层的伸长率、拉伸强度、吸水率、以及蒸汽透过率,通过使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成一个1.2毫米(mm)厚的漆配置品的涂层来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的涂层。允许该漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以便形成涂层。对于伸长率以及拉伸强度,从玻璃板上取下涂层并且根据ASTM D2370使用一台Instron 1011(Instron)测量伸长率以及拉伸强度。根据ASTM F1249测试如在此所讨论的涂层的吸水率以及蒸汽透过率。结果在以下表9中示出。
表9
实例11
在这个实例中,制备了四个漆配制品(每个具有如实例5中所说明的27%的PVC),其中第一漆配制品使用水性涂料组合物作为粘合剂(如在实例5中所说明的来制备的),第二漆配制品使用具有Michem
Lube 511(在湿基重上的1重量/重量百分比,如实例9中所说明的)的水性涂料组合物作为粘合剂(如在实例5中所说明的来制备的),第三漆配制品使用UCAR
Latex DA 3176 A作为粘合剂,并且第四漆配制品使用RHOPLEX
TM 2438(Rhom and Haas)作为粘合剂。
为了测试这些涂层的伸长率、拉伸强度、吸水性、以及蒸汽透过率,通过使用来自Byk-Gardner的一个U-形刮涂棒在一个玻璃板上形成一个1.2毫米(mm)厚的漆配置品的涂层来形成具有这些水性涂料组合物的每一种的涂层。允许该漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥七(7)天下以便形成涂层。对于伸长率以及拉伸强度,从玻璃板上取下涂层并且根据ASTM D2370使用一台Instron 1011(Instron)测量伸长率以及拉伸强度。根据ASTM F1249测试如在此所讨论的涂层的吸水性以及蒸汽透过率。结果在以下表10中示出。
表10
实例12
在这个实例中,制备了四个漆配制品:使用实例5中所说明的相同的漆配制品制备具有42%的PVC的一个第一漆配制品;使用实例5中所说明的相同的漆配制品制备具有42%的PVC的一个第二漆配制品;使用实例5中所说明的相同的漆配制品制备具有42%的PVC的一个第三漆配制品,其中并且UCAR
Latex DA 3176 A是粘合剂;并且使用实例5中所说明的相同的漆配制品制备具有27%的PVC的一个第四漆配制品,其中RHOPLEX
TM 2438(Rhom and Haas)是粘合剂。
对于沾污试验,通过使用来自Byk-Gardner(USA)一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的漆配置品的涂层涂敷到一个Leneta Form 2C不透明卡片(Leneta Company)涂漆的一侧上来形成具有这些漆配置品组合物的每一种的弹性体涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成涂层。
使用一台Technibrite Micro TB-1C(使用457nm的波长,测量角度为45°)来测量并记录每个涂层的初始反射率。在25℃的温度下使用一把刷子用氧化铁在水中的一种浆料(红色氧化铁和水的50%重量/重量的浆料)来污染涂层的整个表面。将污染的涂层放在设置到60℃的一个烘箱(Blue M工业烘箱)中8小时。允许污染了的涂层冷却至室温。使用一个气动手枪(Cane NT)在40PSI的压力下和距污染了的涂层20至30cm的距离处用高压水(室温下自来水)来洗涤该污染的涂层。在室温和湿度下来干燥该洗涤的污染了的涂层。重复这个污染过程总共5次。
图4提供了在沾污试验之后的这些涂层的图像,其中在这些污染了的涂层的区域400(如以上讨论的已经洗涤的)中测量了反射率。对于这些图像,区域400中的黑色部分表明了这些涂层上污垢的存在。如可见地,与其他两个涂层相比较(第三和第四漆配置品),一个视觉的比较评估证明了使用水性涂料组合物作为粘合剂配置的弹性体涂层(第一和第二漆配置品)提供了优越的防吸尘性。
实例13
在这个实例中,如以上关于实例5所讨论的来制备具有42%的PVC的漆配置品。通过使用来自Byk-Gardner一个的U-形刮涂棒将一个0.007英寸(7密耳)厚的漆配置品的涂层涂敷到一个Leneta P121-10N卡片(Leneta Company)上来形成具有这些漆配置品的涂层。允许漆配置品在25℃温度和50%的受控相对湿度下干燥24小时以便形成弹性体涂层。根据ASTM D7334(悬滴法)使用一个Dataphysics OCA 150测量该涂层的接触角。
该弹性体涂层产生了142°度的接触角。图5中示出了在该弹性体涂层上水滴的图片,该水滴的形状表明该弹性体涂层的表面是疏水的。