CN102471612A - 包含衣康酸酯胶乳颗粒的涂料和使用其的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单醇、单环氧化物、单胺或其的混合物的反应产物。还公开了使用该涂料特别地用于抑制声音和/或振动传输穿过基材的方法。

Description

包含衣康酸酯胶乳颗粒的涂料和使用其的方法
发明领域
本发明总的涉及包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单醇、单环氧化物和/或单胺的反应产物，和使用该涂料的方法。
发明背景
汽车制造商近年来尝试减少材料成本，并且这样做的一种方式是使用较薄规格金属片用于车体板和其他部件。尽管提供了初始原料成本节省，但较薄规格金属表现出一些缺陷。较薄的金属具有较小的冲击强度并且还具有较低的声音和振动阻尼能力。为了克服这些缺陷，汽车制造商开始将声音和振动阻尼的、抗震动和车体板增强(BPR)涂料施涂于车体板的里面。地板、防火墙、门板里面和车箱盖上的涂料可用于阻尼或减少道路和发动机噪音，防止声音传播到汽车的车厢中。同样，抗震动组合物普遍用于防止车门和车箱盖振动。它们通常作为小球或滴—在工业中通常称为“巧克力滴”挤出在增强金属棒与车板之间。通过改变组分的类型和数量，这些组合物可以提供不同的膨胀程度和从非常软到非常硬的强度。开发用于上述目的的涂料有时是固体层压的预切割片或垫，其必须人工施涂于基材。一次只能覆盖小的区域，使得层的施涂费时并且昂贵。开发用于上述目的的其他涂料可以挤出或喷射到基材上，但当固化时可能使金属变形，在外面的涂漆面上产生可见的缺陷。在一些情形中其只有在寒冷温度下可见。该现象通常被称为“印透”、“读透”、“电报化”和/或“重影”。该外观缺陷显然是不希望的。
在许多制造工艺中使用的原料的价格不断升高，特别是其的价格随着油价升高或降低的那些。由于此并且由于预测的油储存枯竭，因此衍生自可再生资源或替代性资源的原料可能是希望的。环境友好产品的需求增加以及变化并且不稳定的石化市场的不确定性促使由可再生和/或廉价的资源开发原料。
因此将希望基于衍生自可再生资源或替代性资源的原料的可用于提供声音和/或振动阻尼和/或耐印透性的涂料。
发明概述
本发明涉及包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单醇的反应产物。
本发明进一步涉及包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单环氧化物的反应产物。
本发明进一步涉及包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单胺的反应产物。
本发明进一步涉及包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单醇、单环氧化物和/或单胺的反应产物。
包含该组合物的涂料和使用该组合物的方法也是本发明的主题。
发明详述
本发明涉及一种包含胶乳颗粒的涂料。所述胶乳颗粒是衣康酸和/或衣康酸酐，在本文有时称为“衣康酸/酸酐”，和单醇、单环氧化物和/或单胺的反应产物。本文关于胶乳颗粒使用的“反应产物”是指得自于衣康酸/酸酐与单醇、单环氧化物和/或单胺的聚合的产物。
本领域技术人员将理解衣康酸具有两个酸官能团，或其残基，例如酸酐基团。衣康酸/酸酐可从Cargill、Aldrich、Acros等商购获得。衣康酸/酸酐包含烯属不饱和度，这可以使得其适用于可辐射固化涂料，和/或提供用于与也包含烯属不饱和度的其他单体聚合的位置。如本文使用的包含“烯属不饱和度”的化合物是具有至少一个反应性双键的一类化合物。在某些实施方案中，将理解衣康酸/酸酐可以是生物质衍生的。如本文使用的“生物质衍生的”是指衍生自活生物体或新近活生物体，例如植物(包括树木)或动物，并且不衍生自石油基资源。
任何单醇可以根据本发明使用。如本文使用的术语“单醇”是指仅有一个羟基官能团的醇。然而，本领域那些技术人员将理解单醇可以具有一个或多个其他反应性官能团，或者用于与其他化合物反应的位点。可以使用具有任何碳原子数目的单醇。合适的单醇的例子包括，但不限于，2-乙基己醇、环己醇、乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、月桂醇和硬脂醇。
衣康酸/酸酐的酸/酐官能团将与单醇反应以形成酯键。该反应产物有时在本文称为“衣康酸/酸酐酯”。衣康酸/酸酐酯将仍然具有烯属不饱和度。该烯属不饱和度的位点可以进一步与其他具有官能团和/或烯属不饱和度的单体或聚合物反应。因此在某些实施方案中，衣康酸/酸酐酯与(甲基)丙烯酸酯和/或另外的具有烯属不饱和度的化合物反应。以该方式，具有烯属不饱和度的化合物会与衣康酸/酸酐酯反应。
任何单环氧化物可以根据本发明使用。如本文使用的术语“单环氧化物”是指包含一个环氧官能团的化合物、低聚物、聚合物等。单环氧化物可以具有一个或多个其他反应性官能团，或者用于与其他化合物反应的位点。将理解环氧基将与衣康酸/酸酐上的酸/酐基反应，以得到具有羟基官能团的反应产物。合适的单环氧化物包括单醇和表氯醇的反应产物，例如正丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、O-甲苯基缩水甘油醚、壬基酚缩水甘油醚、单羧酸的缩水甘油酯例如2，3-环氧丙基新癸酸酯、乙酸缩水甘油酯、丙酸缩水甘油酯、丁酸缩水甘油酯等。
任何单胺可以根据本发明使用。如本文使用的术语“单胺”是指包含一个胺基的化合物、低聚物、聚合物等。单胺可以具有一个或多个其他反应性官能团，或者用于与其他化合物反应的位点。将理解胺将与衣康酸/酸酐上的酸/酐基反应，以得到具有酰胺官能团的反应产物。合适的单胺包括乙胺、二乙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺、己胺、二己胺、庚胺、二庚胺、辛胺和二辛胺。
在某些实施方案中，一种或多种单醇、一种或多种单环氧化物和/或一种或多种单胺均可用于制备颗粒。由不同单体制备的颗粒的组合也可以一起使用。包含其他材料的胶乳颗粒也可与本文所述的那些组合使用，例如包含(甲基)丙烯酸酯的胶乳颗粒。
胶乳颗粒的制备可以通过本领域已知的任何方式。例如，当衣康酸/酸酐和单醇、单环氧化物和/或单胺聚合时可以形成胶乳颗粒。通过乳液聚合的胶乳颗粒合成是本领域公知的并且几个过程概述于美国专利号6,531,541，第8栏第20行至第9栏第32行，该摘节在此引入作为参考。
在某些实施方案中，本发明的涂料可以进一步包含另外的组分，例如包含烯属不饱和度的一类组分。包含烯属不饱和度的合适化合物的例子包括，但不限于，(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯，和其组合。如本文使用的“(甲基)丙烯酸酯”和类似的术语是指丙烯酸酯和相应的甲基丙烯酸酯。
根据本发明的胶乳颗粒将通常具有20-500nm，例如50-250nm或70-200nm的平均粒径。
胶乳颗粒的玻璃化转变温度(“Tg”)为约-60℃至+120℃，例如-20℃至+80℃或者-10℃至+50℃。Tg通过差示扫描量热法测量。在某些实施方案中，可以使用具有不同Tg的胶乳颗粒的共混物以在宽的温度范围内实现声音和/或振动阻尼。例如，通过使用与在较高温度下具有峰值声音和/或振动阻尼的颗粒共混的在较低温度下具有峰值声音和/或振动阻尼的颗粒，可以在较宽的温度范围内实现好的声音和/或振动阻尼。
在某些实施方案中，包含任一种上述胶乳颗粒的涂料可以用于基材上，例如如下所述。本发明的涂料可以包含5重量％或更多的胶乳颗粒，例如10重量％或更多，20重量％或更多，30重量％或更多，40重量％或更多，或者50重量％或更多，该重量百分比基于100％固体涂料组合物。在某些实施方案中，本发明的涂料将包含5-25重量％的胶乳颗粒，例如10-15重量％。如这里使用的“重量百分比”是指涂料的总固体重量。
本发明的涂料组合物可以进一步包含一种或多种聚合物成膜材料，其包括例如聚环氧化物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚丁二烯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯和其的混合物和/或共聚物。
有用的聚环氧化物可以每分子具有至少两个环氧化物或环氧乙烷基团，并且包括环氧官能的低聚物、聚合物和/或共聚物。一般而言，使用甲基紫作为指示剂通过采用过氯酸和季铵溴化物的滴定测量，环氧官能聚合物的环氧当量可以为约70-约4,000。合适的环氧官能聚合物可以是饱和或不饱和、环状或无环、脂族、脂环族、芳族或杂环的。如果希望，环氧官能聚合物可以具有悬垂或末端羟基。它们可以含有取代基例如卤素、羟基和醚基。这些材料的有用类型包括由通过表卤醇(例如表氯醇或表溴醇)与二元醇或多元醇在碱的存在下反应得到的环氧聚醚，例如双酚A的二缩水甘油醚组成的聚环氧化物，例如EPON 828环氧树脂，其可从Shell Chemical Company商购获得。
有用的热塑性聚合物成膜材料包括聚乙酸乙烯酯；芳族乙烯基聚合物；具有乙烯基芳烃作为单体组分的乙烯基共聚物，例如聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物；饱和聚酯，其包括饱和脂族聚酯例如聚己二酸新戊酯、聚己二酸亚丙酯和聚ε-己内酯；聚丙烯酸酯例如具有1-8个碳原子的烷基的聚(甲基)丙烯酸烷基酯，聚甲基丙烯酸酯或者通过甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯和丙烯酸2-乙基己酯聚合得到的聚(甲基)丙烯酸烷基酯；饱和聚酯氨基甲酸酯，聚丁二烯；聚氯乙烯和聚氯乙烯/乙酸酯。有用的基本饱和的聚酯由多官能酸和多元醇通过例如公开于美国专利号4,739,019第3栏第22行至第5栏第15行的方法制备，该摘节在此引入作为参考。
在一个实施方案中，聚丙烯酸酯成膜材料例如由丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸制备的聚丙烯酸酯共聚物乳液包括在涂料组合物中。该产品可作为ACRONAL DS 3502从BASF Corporation商购获得。可以用作成膜剂的其他丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、(甲基)丙烯酸环烷基酯，例如具有4-8个碳的那些、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯，例如具有1-4个碳的那些，和丙烯酸乙基己酯(“EHA”)。可以使用本领域已知的任何其他(甲基)丙烯酸酯。
如果使用，基于组合物的总固体，成膜材料通常以约1-约40重量％，例如约5-约30重量％的量存在于涂料组合物中。
在某些实施方案中，任何上述胶乳颗粒可以加入常规的声音和/或振动阻尼涂料。这类涂料的例子描述于美国专利号6,531,541中，其的全部内容在此引入作为参考。例如，这类涂料中的一些或全部(甲基)丙烯酸酯可以用任一种或多种上述胶乳颗粒，特别是包含(甲基)丙烯酸酯的那些代替。
本发明的涂料可以进一步包含一种或多种填料用于提高涂料的声音和/或振动阻尼能力。并且，如通过奥伯斯特(奥伯斯特)密度测量，填料与胶乳之间的密度差异可以有助于使声音和/或振动能量分散贯穿膜。甚至在胶乳颗粒之间的填料分布也可以提供更好的声学性能，并且填料还可以进一步有助于抑制基材的机械振动并且因此抑制声音和/或振动传输。有用的填料包括云母、粉末状板岩、蒙脱土薄片、玻璃薄片、金属薄片、石墨、滑石、氧化铁、粘土矿物、纤维素纤维、矿物纤维、碳纤维、玻璃或聚合物纤维或珠粒、铁氧体、碳酸钙、碳酸钙镁，例如按名称DOLOCRON由Mineral Technologies出售的那些，重晶石、研磨的天然或合成橡胶、二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝粉末、VANSIL，其是由R.T.Vanderbilt，Co.出售的硅灰石，和其的混合物。基于涂料的总固体重量，填料材料可以占涂料的约20-约90重量％，例如约50-约80重量％。在一个实施方案中，胶乳颗粒占组合物的约10重量％，并且填料和其他添加剂占约90重量％。
另外，一种或多种增塑剂可以包括在本发明的涂料中。合适的增塑剂的非限定性例子包括己二酸酯、苯甲酸酯、戊二酸酯、间苯二甲酸酯、磷酸酯、聚酯、癸二酸酯、磺酰胺、邻苯二甲酸烷基苄酯、和对苯二甲酸酯。增塑剂的量可以为组合物的总固体重量的约0.1直到约50重量％，例如0.1-10重量％。
本发明的涂料可以进一步包括各种任选的组分和/或添加剂，取决于使用者的需要，例如一种或多种着色剂，如炭黑或石墨。如本文使用的术语“着色剂”是指将颜色和/或其他不透明性和/或其他视觉效果赋予给组合物的任何物质。着色剂可以采用任何合适的形式，例如离散颗粒、分散体、溶液和/或薄片加入涂料。在本发明的涂料中可以使用单种着色剂或者两种或多种着色剂的混合物。
其他合适的着色剂包括颜料、染料和色调剂，例如在颜料工业中使用和/或在干燥色料制造商协会(DCMA)中列出的那些，以及特殊效果组合物。着色剂可以包括，例如在使用条件下不溶但可润湿的细碎固体粉末。着色剂可以是有机或无机的，并且可以是凝聚或非-凝聚的。可以通过研磨或简单混合将着色剂引入涂料。可以通过使用研磨载体例如丙烯酸研磨载体研磨到涂料中而引入着色剂，载体的使用将是本领域技术人员熟知的。
颜料和/或颜料组合物的例子包括，但不限于，咔唑二噁嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、二偶氮、萘酚AS、盐类(色淀)、苯并咪唑酮、缩合物、金属络合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹吖啶酮、二萘嵌苯、紫环酮、二酮基吡咯基吡咯、硫靛蓝、蒽醌、阴丹士林、蒽嘧啶、阴丹士林黄、皮蒽酮、蒽嵌蒽醌、二噁嗪、三芳基碳正离子、喹吖酞酮颜料、二酮基吡咯基吡咯红(“DPPBO红”)、二氧化钛、炭黑、碳纤维、石墨、其他导电颜料和/或填料，和其的混合物。术语“颜料”和“有色填料”可互换使用。
染料的例子包括，但不限于，溶剂和/或水基的那些，例如酸染料、偶氮染料、碱性染料、直接染料、分散染料、反应性染料、溶剂染料、硫染料、媒染剂染料，例如钒酸铋、蒽醌、二萘嵌苯、铝、喹吖啶酮、噻唑、噻嗪、偶氮、靛蓝、硝基、亚硝基、噁嗪、酞菁、喹啉、芪和三苯基甲烷。
色调剂的例子包括，但不限于，分散在水基或水不混溶的载体中的颜料，例如可从Degussa，Inc.商购获得的AQUA-CHEM 896，和可从Accurate Dispersions分部，Eastman Chemical，Inc商购获得的CHARISMA COLORANTS和MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS。
如上所述，着色剂可以为分散体，包括但不限于纳米颗粒分散体的形式。纳米颗粒分散体可以包括一种或多种产生所希望的可见颜色和/或不透明性和/或视觉效果的高度分散的纳米颗粒着色剂和/或着色剂颗粒。纳米颗粒分散体可以包括着色剂，例如具有小于150nm，例如小于70nm或小于30nm粒径的颜料或染料。可以通过用具有小于0.5mm粒径的研磨介质研磨原始的有机或无机颜料来制备纳米颗粒。纳米颗粒分散体和制备它们的方法的例子描述于U.S.专利No.6,875,800B2中，其在此引入作为参考。纳米颗粒分散体也可以通过结晶、沉淀、气相冷凝和化学磨损(即部分溶解)制备。为了使纳米颗粒在涂料中的重新凝聚最小化，可以使用树脂涂覆的纳米颗粒分散体。如本文使用的“树脂涂覆的纳米颗粒分散体”是指其中分散有包含纳米颗粒和纳米颗粒上的树脂涂料的离散“复合微粒”的连续相。树脂涂覆的纳米颗粒分散体和制备它们的方法的例子描述于2004年6月24日提交的U.S.申请No.10/876,031中，其在此引入作为参考，和2003年6月24日提交的U.S.临时申请No.60/482,167中，其也在此引入作为参考。
可用于本发明涂料中的特殊效果组合物的例子包括产生一种或多种外观效果例如反射、珠光、金属光泽、磷光、荧光、光致变色、感光、热致变色、角致变色和/或颜色改变的颜料和/或组合物。另外的特殊效果组合物可以提供其他可感知的性能，例如反射、不透明性或纹理。在非限定性实施方案中，特殊效果组合物可以产生色移，使得当在不同角度下观察涂料时涂料的颜色改变。颜色效果组合物的例子描述于U.S.专利No.6,894,086中，其在此引入作为参考。另外的颜色效果组合物可以包括透明涂覆的云母和/或合成云母、涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化铝、透明液晶颜料、液晶涂料，和/或其中干涉由材料内的折射率差异产生并且不归因于材料表面与空气之间的折射率差异的任何组合物。
在某些非限定性实施方案中，可以在本发明的涂料中使用当暴露在一个或多个光源下时可逆地改变其颜色的感光组合物和/或光致变色组合物。可以通过暴露在特定波长的辐射下来活化光致变色和/或感光组合物。当组合物变得激发时，分子结构改变并且改变的结构展现出不同于组合物的初始颜色的新颜色。当移开对辐射的暴露时，光致变色和/或感光组合物可以返回至静止状态，其中恢复组合物的初始颜色。在一个非限定性实施方案中，光致变色和/或感光组合物在未-激发态中可以无色并且在激发态中展现出颜色。在毫秒至几分钟例如20秒-60秒内可以出现全色变化。光致变色和/或感光组合物的例子包括光致变色染料。
在一个非限定性实施方案中，感光组合物和/或光致变色组合物可以例如通过共价连接与聚合物和/或可聚合组分的聚合材料缔合和/或至少部分连接。与其中感光组合物可能迁移到涂料外并且结晶到基材中的一些涂料相反，根据本发明的非限定性实施方案的与聚合物和/或可聚合组分缔合和/或至少部分连接的感光组合物和/或光致变色组合物最少地迁移到涂料外。感光组合物和/或光致变色组合物以及制备它们的方法的例子描述于2004年7月16日提交的U.S.申请序列号10/892,919中，并且在此引入作为参考。
一般而言，着色剂可以足以赋予所希望的性能、视觉和/或颜色效果的任何量存在于涂料组合物中。着色剂可以占本组合物的1-65重量％，例如3-40重量％或5-35重量％，该重量百分比基于组合物的总重量。
其他添加剂包括增强剂、触变剂、促进剂、表面活性剂、延展剂、稳定剂、腐蚀抑制剂、稀释剂、发泡剂和/或抗氧剂。合适的触变剂包括煅制二氧化硅、膨润土、硬脂酸涂覆的碳酸钙、脂肪酸/油衍生物和联合的氨基甲酸酯增稠剂例如RM-8，其可从Rohm and Haas商购获得。如果使用，触变剂通常以组合物的总固体重量的至多约20重量％的量存在。任选的另外组分例如炭黑或石墨、发泡剂、可膨胀聚合物微球或小球例如聚丙烯或聚乙烯微球、表面活性剂和腐蚀抑制剂比如磺酸钡，如果使用，通常以少于组合物的总固体重量的约5重量％的量存在。也可以使用低分子量多醇，比如丙二醇、聚丙二醇、乙二醇和聚乙二醇。也可以使用胶乳颗粒凝结溶剂，比如丁基纤维素、丁基卡必醇、propasol B、DOWANOLDPM、DOWANOL PPh、DOWANOL DPnB、DOWANOL Eph和Eastman TEXANOL。
基于使用的设备类型、希望的膜厚和抗下垂性，本涂料的粘度是应用特异的。一般而言，在2RPM下用#7锭子Brookfield测量进行测量，涂料的粘度将大于1000厘泊(“cp”)，并且约为1000-约1,000,000cp。在20RPM下在环境温度(约25℃)在Brookfield粘度计上读数，可喷射涂料通常具有大于约100,000cp的粘度。
在某些实施方案中，组合物将具有合适的粘度以允许在喷涂期间组合物充分雾化。可以通过使用增稠剂部分地或者通过本领域已知的任何方式控制粘度。胶乳颗粒之间的相互作用可能影响包含它们的组合物的流变性。它们可以极大地被颗粒表面上的离子电荷密度影响。电荷密度可以通过使用酸共聚单体控制。
根据本发明涂覆的基材可以包括由金属，聚合物例如热固性材料和热塑性材料形成的那些，以及金属和聚合物基材的组合。可以根据本发明涂覆的合适的金属基材包括铁金属例如铁、钢和其的合金，非-铁金属例如铝、锌、镁、铜和其的合金，及其的组合。在某些实施方案中，基材由冷轧钢，电镀锌钢例如热浸电镀锌钢或者电镀锌的铁-锌钢，铝或镁形成。也可以使用铁和非-铁金属的复合材料的组合。在组合物施涂前，待处理的金属基材可以是赤裸的、预处理或者预涂(例如通过电涂覆)。
可用于根据本发明涂覆的基材的热固性材料包括聚酯、环氧化物、酚醛类、聚氨酯例如反应注塑的氨基甲酸酯(RIM)热固性材料，和其的混合物。可用的热塑性材料包括热塑性聚烯烃例如聚乙烯和聚丙烯，聚酰胺例如尼龙，热塑性聚氨酯，热塑性聚酯，丙烯酸类聚合物，乙烯基聚合物，聚碳酸酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物，EPDM橡胶，共聚物和其的混合物。
在本发明的方法中可以施涂本涂料的基材通常是基材，通常是汽车基材的非-A级表面。“A级”表面是将成为所得制品的大多数可见部分的一部分的那些表面。例如在汽车应用中，A级表面可以包括门板、车蓬、行李箱、四开板、侧板等的外面部分，其直接暴露于天气并且对于消费者容易看见。“非-A级”表面是目的是制品的非-高度可见的区域或者甚至非-可见的区域的那些表面，例如在汽车基材的情形中为门板的内部、四开板和侧板的内表面、车蓬或行李箱的下面等。尽管A级表面需要美观耐用的装饰，但将这种美观装饰施涂于非-A级表面通常是不希望的，因为这类涂料昂贵并且施涂费时。然而，非-A级表面通常至少用抗腐蚀涂料涂覆以防止生锈或腐蚀。此外，值得注意根据本发明的方法施涂于非-A级表面的包含胶乳颗粒的组合物在一些实施方案中可以通过如果不防止印透，则使印透最小化而影响施涂于相反(A级)表面的涂料的外观。
基材的厚度可以通常为0.25-3.18毫米(mm)(10-125密耳)，例如0.6-1.2mm(23.6-47.2密耳)，尽管如果需要，厚度可以更大或更小。
在任何组合物沉积在基材表面前，普遍实践，尽管不必须的是通过彻底清洗和脱脂表面，从表面上除去外来物质。该清洗通常在基材形成(冲压、焊接等)最终应用形状后进行。基材的表面可以通过物理或化学方式清洗，例如机械研磨表面或者用商购获得的本领域那些技术人员公知的碱性或酸性清洗剂，例如偏硅酸钠和氢氧化钠清洗/脱脂。清洗剂的一个非限定性例子是CHEMKLEEN 163，可从PPG Industries，Inc商购获得的碱性-基清洗剂。
清洗步骤后，基材可以用去离子水或者冲洗剂的水溶液冲洗以除去任何残渣。可以例如通过使用气刀、通过基材短暂暴露于高温使水闪蒸出或者通过基材在刮板辊之间通过，使基材空气干燥。
在本发明的方法中，将用包含胶乳颗粒的涂料涂覆的基材可以是裸露的清洗的表面；其可以是油性的，用一种或多种预处理组合物预处理，和/或用一种或多种通过任何方法，包括但不限于，电沉积、喷涂、浸涂、辊涂、幕涂、挤出或者人工例如用刀片施涂的涂料组合物、底漆等预涂。
本文所述的包含胶乳颗粒的涂料可以单独使用，或者可与其他涂料组合使用。例如，可以使用包含热固性(可固化)或热塑性或者其混合物的树脂的涂料组合物作为第一涂料。首先施涂的涂料组合物可以包含本领域已知的各种聚合物的任一种。例如，聚合物可以选自丙烯酸类聚酯、聚氨酯、聚丁二烯、聚醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚脲、多元醇的聚缩水甘油醚，和/或多酚的聚缩水甘油醚。如本文使用的术语“聚丁二烯”意在包括氢化聚丁二烯和环氧化聚丁二烯。当首次施涂的涂料组合物是热固性的，则聚合物可以包含各种反应性官能团的任一种。在本发明的一个实施方案中，聚合物包含反应性环氧、异氰酸酯、封端的异氰酸酯、羟基、酸、氨基甲酸酯和/或氨基官能团。热固性涂料组合物通常进一步包含至少一种能与聚合物的官能团反应的固化剂。这类组合物进一步描述于美国专利号7,288,290中，其的全部内容在此引入作为参考。
本发明的涂料可以通过本领域的任何标准方式，例如上述那些的任一种直接施涂于基材或者首次施涂的涂料。如果使用首次施涂的涂料组合物，则在施涂本组合物前其可以干燥、部分干燥或者完全不干燥。如果将一种或多种本组合物在首次施涂的组合物上施涂于基材，则其可以“湿罩湿”，在施涂本组合物前首次施涂的组合物不干燥或固化。并且，可以例如通过使用串联喷嘴涂覆机共挤出将第一涂料组合物和本发明的组合物共挤出在基材上。应该理解首次施涂的组合物的施涂方法与用于施涂本组合物的方法无关。例如，首次施涂的组合物可以通过喷射施涂并且本组合物可以通过挤出施涂，或者反之亦然，两者可以通过喷射、均通过挤出或者任何其他组合施涂。作为选择，在第一涂料组合物施涂后并且在本组合物施涂前，可以将首次施涂的组合物干燥或固化。合适的固化方法将是本领域那些技术人员已知的，其基于第一涂料的组成、基材、使用者的需要等。在仍然另一个实施方案中，多于一个如本文所述的包含胶乳颗粒的涂料施涂于基材，直接施涂于基材或者与一个或多个其他层例如上面使用的首次施涂的涂料组合物组合。在特定实施方案中，一种或多种本文所述的涂料施涂于电涂层。
在本涂料施涂于首次施涂的涂料组合物后，使一种或两种涂料干燥或固化。在本发明的一个实施方案中，可以将基材加热至足以使一种或两种涂料组合物基本固化的温度和时间，以在基材上形成包含胶乳颗粒的涂料。固化时间和温度可以设计为允许包含胶乳颗粒的组合物同时与施涂于基材的A级表面的电沉积和/或装饰漆，和/或与施涂于非-A级表面的电沉积漆同时固化。
当施涂于基材时，本发明的组合物可以提供快速干燥的耐干裂的涂料，所述涂料可以抑制声音和/或振动传输通过基材。干膜厚度可以通常约15密耳到高至约200密耳。
涂料的声音阻尼可以使用奥伯斯特ASTM测试方法E756-98(“用于测量材料的振动阻尼性能的标准测试方法”)，第3和10段测量。在该测试中，消音的主要度量是损耗系数—材料的损耗模量与储存模量的比值。奥伯斯特值通常为对于未涂覆的钢(厚度30密耳)为0.001(如果敲击钢板，我们将听到“叮当声”)到0.01(“当当声”)到0.1(“梆梆声(bunk)”)到对于越来越有效的涂料而言为0.5(“砰击声”)。本领域那些技术人员将理解测量的声音和振动阻尼值可以随着总的膜厚以及进行测量的温度或温度范围而变化。如上所述，不同的颗粒在不同温度下可以具有不同的声音和/或振动阻尼；声音和/或振动阻尼也可以取决于例如颗粒的组成逐个颗粒的变化。奥伯斯特试验测量了涂料-基材复合物的声音损耗系数。将试验样品施涂于奥伯斯特棒，其是得自McMaster-Carr，零件号码89705-K 12 1的由特殊油固化的研磨扁材形成的金属棒，AISI/SAE GRD 0-1，1/32英寸(0.8mm)厚，1/2英寸(12.7mm)宽，并且固化。
在宽的温度范围内通过ASTM E-756-98测量，通过本发明的方法涂覆的基材通常具有0.05或者更大的奥伯斯特耗散系数的声音和/或振动阻尼值。例如，用本组合物涂覆的基材在至少20℃(例如5℃-25℃，0℃-20℃，-20℃至0℃等)，至少30℃(例如-5℃至25℃，-20℃至5℃等)或至少40℃(例如10℃-50℃)的温度范围内可以具有0.05或者更大的声音和/或振动阻尼值。应该理解对于一些最终应用，较低的声音和/或振动阻尼值可以接受。例如，对于家用器具例如洗衣机和干燥机，较低的声音和/或振动阻尼值可以接受。在该情形下，较低的总干膜厚度例如80-100密耳(在最佳的膜比例下)可能是希望的，并且通常将提供0.05或者更大的奥伯斯特耗散系数的声音和振动阻尼值。
因此，本发明进一步涉及抑制声音和/或振动传输穿过基材的方法。该方法总的包括将上述任一种涂料组合物施涂于基材，并且使涂料至少部分干燥。施涂可以通过本领域已知的任何方式，例如上述那些的任一种。可以使用对流炉或红外辐射通过空气干燥或加热至200℃进行干燥。在本发明的含水涂料组合物施涂于基材表面后，可以首先允许其在环境或些微升高的温度下部分干燥，随后加热涂覆的基材。
一般而言，本发明的涂料组合物在机动车的四开板、车顶、车门、内部、门板和驾驶室中找到应用。在其他应用中，涂料组合物可以在合适的位置用于结构例如车辆或飞机或建筑的内部或外部，以提供最大声音阻尼性能。
在某些实施方案中，用于本发明方法的包含胶乳颗粒的组合物不意在包括层压型复合物；即本文使用的涂料组合物不包括并且不应用于随后将通过压缩、热或通过使用粘合剂等施涂于基材的固体片材、膜、垫、衬片或板。相反，用于本发明方法的组合物是液体。通过“液体”是指组合物具有允许它们至少可挤出的粘度。在本发明的一个实施方案中，组合物具有允许它们至少可泵压的粘度，并且在另一些实施方案中组合物具有允许它们至少可喷射的粘度。本发明的组合物可以例如在50℃-60℃的温度下热施涂以促进泵压和喷射。
如本文使用的，除非另外清楚地说明，所有数字例如表示数值、范围、数量或百分比的那些可以被阅读为像由词语“约”前缀那样，即使该术语没有明确地显现。并且，本文列出的任何数值范围意在包括其中包含的所有子范围。单数包括复数并且反之亦然。例如，尽管在本文提及“一种”胶乳颗粒、“一种”单醇、“一种”单环氧化物、“一种”单胺，但可以使用这些的每一种的一种或多种和任何其他组分。如本文使用的术语“聚合物”是指低聚物以及均聚物和共聚物，并且前缀“聚”是指两个或多个。包括和类似的术语是指包括但不限于。
实施例
以下实施例意在解释本发明，但应该不被看作是以任何方式限制本发明。
衣康酸二(2-乙基己基)酯的合成
反应烧瓶装有搅拌器、热电偶、氮气入口和迪安-斯塔克蒸馏头。将衣康酸260.7克、2-乙基己醇534.0克、二甲苯100.3克、亚磷酸三苯酯4.2克、IONOL 0.9克(得自Cognis的自由基抑制剂)装入烧瓶，并且将该混合物加热至120℃。收集二甲苯-水共沸物并且使二甲苯返回烧瓶。17小时后使反应混合物冷却至室温。酯具有10.8的酸值和91.4的％固体。
胶乳的合成
反应烧瓶装有搅拌器、热电偶、氮气入口和冷凝器。伴随着在氮气下加热至80℃，加入进料A并且搅拌。通过混合所有组分20分钟制备进料D的预乳液。在80℃下向进料A中加入进料B并且搅拌5分钟。然后加入进料C并且搅拌30分钟。在3小时内将余下的进料D和引发剂进料E同时加入反应混合物。将反应混合物在80℃搅拌1小时并且随后冷却至36℃。然后在5分钟内加入进料F，随后是进料G，其在5分钟内加入。将胶乳分散体搅拌20分钟并且通过25微米滤袋过滤。
聚合物组成表1
Figure BDA0000135480180000151
1可从Rhodia Inc获得的表面活性剂
2可从Arch Chemicals获得的杀虫剂
使用每一实施例通过加入相应的胶乳，随后是DOLOCRON、FOAMMASTER和ACRYSOL RM-8，如表2所示，并且使用DAC SPEEDMIXER混合制备涂料组合物。将涂料施涂于测量为9英寸(L)x 0.5英寸(W)x 0.032英寸(T)(22.86x 1.27x 0.081cm)的奥伯斯特棒。用适合于提供约0.07英寸干厚度的模板将试验材料施涂于奥伯斯特棒。在棒的一端，普遍已知为棒的根部留出1英寸(2.54cm)未覆盖。在将边缘上的余料研磨以匹配棒的尺寸前，将棒在室温下调节至少10天。根据ASTM E-756使用Data Physics SignalCalc分析仪进行复合损耗系数(CLF)测量。用2-5个模式伴随着在10℃、25℃和40℃的相应共振频率取得复合损耗系数(CLF)测量并且列在表2中。
声音阻尼涂料组合物和性能(表2)
3 FOAMMASTER 111＝可从Cognis获得的烃消泡剂
4 DOLOCRON 4512＝可从Specialty Minerals获得的白云石碳酸钙镁
5 ACRYSOL RM-8＝可从Rhom & Hass获得的流变改性剂
如上所述，声音和/或振动阻尼性能与测试温度和聚合物的Tg有关。一般而言，在一个或多个温度但并非全部温度下，聚合物将表现出好的声音和/或振动阻尼。如表2中所示，本发明的胶乳(实施例2和3)的性能与该观察一致，在其中两个测试温度下运行良好，但在第三温度下不好。实际上，涂料3的性能与涂料1类似，该涂料通常描述于美国专利号6,531,541中。因此，使用可再生资源的本胶乳与使用非可再生资源的涂料运行一样好。在10℃-40℃，涂料2和3的混合物将预期提供声音和/或振动阻尼。
尽管上面出于解释的目的描述了本发明的特定实施方案，但本领域那些技术人员将显然知道可以进行本发明细节的许多变化，只要不偏离定义在附属的权利要求中的发明。

Claims (18)

1.一种涂料，包含：
包含衣康酸/酸酐和单醇的反应产物的胶乳颗粒。
2.权利要求1的涂料，其中单醇包括2-乙基己醇。
3.权利要求1的涂料，其中反应产物进一步包括包含烯属不饱和度的化合物。
4.权利要求3的涂料，其中包含烯属不饱和度的化合物是(甲基)丙烯酸酯和/或苯乙烯。
5.权利要求1的涂料，其中基于涂料的总固体重量，胶乳颗粒占涂料的8-20重量％，并且基于涂料的总固体重量，填料占涂料的10-90重量％。
6.权利要求5的涂料，其中填料包括碳酸钙镁、碳酸钙、云母和/或硅灰石。
7.权利要求1的涂料，其中胶乳颗粒的Tg为-20至+50℃。
8.一种包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单环氧化物的反应产物。
9.一种包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单胺的反应产物。
10.权利要求9的涂料，其中单胺包括烷基胺。
11.一种包含胶乳颗粒的涂料，所述胶乳颗粒包含衣康酸/酸酐和单醇、单环氧化物和/或单胺的反应产物。
12.一种抑制基材中的声音和振动传输的方法，包括将权利要求1的涂料施涂于至少一部分所述基材。
13.权利要求12的方法，其中涂料施涂于非-A级汽车表面。
14.权利要求13的方法，其中在施涂涂料前将电涂层施涂于基材。
15.权利要求12的方法，其中涂料当固化时具有50-150密耳的干膜厚度。
16.一种抑制声音和振动传输穿过基材的方法，包括将权利要求8的涂料施涂于至少一部分所述基材。
17.一种抑制声音和振动传输穿过基材的方法，包括将权利要求9的涂料施涂于至少一部分所述基材。
18.一种抑制声音和振动传输穿过基材的方法，包括将权利要求11的涂料施涂于至少一部分所述基材。
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