CN104169078A - 用于纤维水泥基材的改性抗压碎胶乳面涂层组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种最终面涂层涂料组合物和方法，其采用具有乙酰乙酰基或酮官能团的多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂，从而提供了抗压碎最终面涂层组合物。所述组合物可用于涂布多种基材，包括木材、水泥和纤维水泥。

Description

用于纤维水泥基材的改性抗压碎胶乳面涂层组合物
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2012年3月14日提交的美国临时申请序列No.61/610,655的优先权，该临时申请的公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及预涂饰纤维水泥壁板。
背景技术
纤维水泥复合壁板是与乙烯基壁板、铝壁板或木壁板相比具有许多优点的高质量建筑材料。一个主要的优点是纤维水泥壁板具有明显较佳的耐久性。纤维水泥壁板通常包括由木浆或合成纤维与二氧化硅、水硬水泥和水混合制成的基材。所述混合物被压制成板形式并干燥。可对壁板的一个或两个主表面进行压型或压印使其看上去像有纹理的或粗锯(roughsawn)木材或其它建筑产品，或使其成扇形或者切割成类似于木瓦状。可使用多种样式和形状的壁板，包括互搭壁板(lap siding)、竖向壁板(vertical siding)、拱腹面板(soffit panel)、镶边板(trim board)、成形边缘仿木瓦制品(shinglereplicas)和仿石材或仿灰泥粉刷(stucco)制品，所有这些可统称为“板”。纤维水泥壁板还可以多种尺寸和厚度获得。例如，竖向壁板通常具有约1.2m(4英尺)的宽度，约2.5m至3m(8英尺至10英尺)的长度和约4mm至15mm(0.16英寸至0.59英寸)的厚度。可将纤维水泥护壁板在制造工厂里进行预涂饰(例如涂底漆或上漆)，叠置储存(例如在工厂或经销商的仓库里)，以及输送至施工现场以准备附连至建筑物。所得预涂饰板在附连时即具有涂底漆或上漆的外观。
然而，遗憾的是，纤维水泥壁板与乙烯基壁板、铝壁板或木壁板产品相比是更重的基材。虽然建筑商和业主期望纤维水泥壁板的美观且方便，但预涂饰板的装饰表面在储存期间会出现视觉上可见的损伤或损坏。如果损坏的预施涂饰物仅为底漆，则后果不会太严重。附连至建筑物之后，预涂底漆板可用最终面涂层涂布，在任何情况下都要实施的步骤。然而，如果损坏的预施涂饰物是最终面涂层，则至少损坏的部分或者往往整个板均须进行重新涂饰。这使得制造具有预施最终面涂层的板材的目的无法实现。
一种损坏机理是由于重的板彼此叠置，积聚的板重量损坏涂饰物。例如，压印壁板表面上的涂底漆的或上漆的峰可被压碎，变平的峰可表现为具有光泽的斑点。制造商试图通过将成对的预涂饰板以面对面的关系放置且保护性塑料或纸衬垫介于预涂饰面表面之间来减少此类损坏。所得板对可以叠置在托板上，例如以约30cm至60cm(约1英尺至约2英尺)的托板高度，如果衬垫具有足够的厚度，则其可充分保护托板内的板的表面。然而，为了使仓库容量最大化，制造商或者经销商还可将壁板的多个托板直接彼此叠置，使用间隔条使铲车可进入各托板之间。此类多个托板叠堆中的底板负载叠置于它们上面的所有板的重量。在高仓库中，施加在底板上的重量可超过6、8甚至10kg/cm2(85psi、113psi或甚至142psi)。尽管存在保护衬垫，但对此类底板上的涂饰物的损坏可较为严重。另外，位于间隔板条下面的板的各部分可受到比未直接位于间隔板条下面的各部分更加集中的载荷(即，压力)，因而直接位于间隔板条下面的一块或多块板上可能显露出局部涂饰物的损坏。
发明内容
综上所述，应意识到本领域需要的是一种预涂饰纤维水泥壁板产品，其在以多个托板叠堆形式例如在高仓库中储存时保持其出厂外观。本文公开并要求保护改善的组合物、壁板或屋面产品以及用于制备预涂饰纤维水泥壁板或屋面产品的方法。
本发明公开了一种包含乙酰乙酰氧基-或酮-官能化多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂的最终面涂层组合物，其经证实可经受纤维水泥壁板产品在储存期间可施加的力。
因此，一方面，本发明提供了一种被涂布纤维水泥制品，其包括具有第一主表面的非附连纤维水泥板基材，所述第一主表面的至少一部分被抗压碎面涂层组合物覆盖，所述抗压碎面涂层组合物包含具有乙酰乙酰氧基或酮官能团的多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂。
另一方面，本发明提供了一种用于制备被涂布纤维水泥制品的方法，所述方法包括提供具有第一主表面的非附连纤维水泥板基材；提供面涂层涂料组合物，所述面涂层涂料组合物包含具有乙酰乙酰氧基或酮官能团的多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂；将所述面涂层涂料组合物施加至所述第一主表面的至少一部分上；交联、干燥或以其它方式硬化所述涂料组合物以形成抗压碎最终面涂层；以及将两块或更多块如此涂布的板叠置在托板上或其它水平支承表面上。
在进一步优选的实施方案中，将一对被涂布板以面对面的关系放置，其中塑料或纸保护衬垫介于面涂表面之间，或将多个此类板对叠置在铲车平台上以形成负载托板，或将载荷被涂布板的多个托板彼此叠置。
附图说明
图1为被涂布纤维水泥制品的示意性截面图；
图2为两者间具有保护衬垫的一对面对面的被涂布纤维水泥制品的示意性截面图；
图3为被涂布纤维水泥制品的托板的透视图；
图4为被涂布纤维水泥制品的多个托板叠堆的透视图；
在附图的各张图中，相同的参考符号指示相同的元件。附图中的元件未按比例绘制。
具体实施方式
使用端点表述的数值范围包括该范围内包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
术语“一种”、“一个”、“所述”、“至少一种/个”、“一种/个或多种/个”可互换使用。因此，例如，包含“一种”添加剂的涂料组合物意味着所述涂料组合物包含“一种或多种”添加剂。
术语“板”是指适于附连至建筑物外表面的大致平坦的部件，包括互搭壁板、竖向壁板、拱腹面板、镶边板、仿木瓦制品、仿石材制品和仿灰泥粉刷制品。
当相对于涂料组合物使用时，短语“抗粉化”是指，如果该涂料组合物被施加于纤维水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化时，则根据ASTM D 4214测试方法A采用在佛罗里达竖向外露5年来评价时，所述涂料组合物的粉化评级不小于5(即，评级为5至10)，更优选地为不小于6(即，评级为6至10)，最优选地为不小于8(即，评级为8至10)。
当相对于涂料组合物使用时，短语“抗色变”是指，如果该涂料组合物被施加在纤维水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化时，则在佛罗里达竖向外露5年后，所述涂料组合物的变化小于15个DE*单位，更优选地为变化小于10个DE*单位，最优选地为变化小于8个DE*单位。
当相对于涂料组合物使用时，短语“抗裂(crack resistant)”是指，如果该涂料组合物被施加在纤维水泥板基材上并在其上干燥或以其它方式硬化时，则根据ASTM D 661采用在佛罗里达竖向外露5年评价时，所述涂料组合物的破裂评级不小于5(即，评级为5至10)，更优选地为不小于6(即，评级为6至10)，最优选地为不小于8(即，评级为8至10)。
当相对于涂料组合物使用时，短语“抗压碎(crush resistant)”是指，如果该涂料组合物被施加在两块面对面的压印纤维水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化且经受约6kg/cm2的压力时，则采用下述1至5的评级量表时，所述涂层表现出的评级为3或更佳。
短语“最终面涂层”是指，在干燥或以其它方式硬化时在与建筑物外墙附连的纤维水泥板上形成装饰性或保护性最外侧涂饰物层的涂料组合物。作为进一步的解释，此类最终面涂层包括漆料、色料或密封剂，它们能够经受长期的户外暴露(例如，相当于朝南竖向地暴露在佛罗里达阳光下一年)而看不出有令人不满意的劣化，但不包括底漆，底漆在没有被面涂层涂布的情况下不能经受长期的户外暴露。
当相对于涂料组合物使用时，短语“抗剥落性(flake reistant)”是指，如果该涂料组合物被施加在纤维水泥板基材上并被干燥或以其它方式硬化时，则根据ASTM 772采用在佛罗里达竖向外露5年评价时，所述涂料组合物的剥落评级不小于5(即，评级为5至10)，更优选地为不小于6(即，评级为6至10)，最优选地为不小于8(即，评级为8至10)。
当相对于胶乳聚合物使用时，短语“官能化”是指，该聚合物除了羧酸基团和包含(CHx)基团(其中x为0、1、2、3或更大)的直链、支链或环结构外，还包含另外的侧接反应性化学片段。
当相对于涂料组合物使用时，术语“光泽度”是指，根据ASTM D 523评价纤维水泥板主表面的平滑区域时所得到的60°测量结果。
当相对于托板使用时，术语“负载”是指，所述托板包含四块或更多块板的叠堆。
当相对于包含苯乙烯的或由苯乙烯制备的多段胶乳聚合物使用时，短语“低水平”是指，小于30wt％(基于使用的烯键式不饱和单体的总重量)的苯乙烯存在于所述多段胶乳聚合物中或被用于形成所述多段胶乳聚合物；“很低水平”是指，小于20wt％的苯乙烯存在于所述多段胶乳聚合物中或被用于制备所述多段胶乳聚合物；“基本上不含”是指，小于10wt％的苯乙烯存在于所述多段胶乳聚合物中或被用于制备所述多段胶乳聚合物。
当相对于液体涂料组合物使用时，短语“低VOC”是指，所述涂料组合物包含基于液体涂料组合物总重量小于约10wt％的挥发性有机化合物，更优选为小于约7wt％的挥发性有机化合物，最优选为小于4wt％的挥发性有机化合物。
术语“(甲基)丙烯酸”包括丙烯酸和甲基丙烯酸中的任一者或两者，术语“(甲基)丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一者或两者。
当相对于胶乳使用时，术语“多段”是指，所述胶乳聚合物通过不连续的加入两种或更多种单体来制备，或通过连续变化地加入两种或更多种单体来制备。通常，多段胶乳在用差示扫描量热法(DSC)测量时不会表现出单一Tg拐点。例如，通过不连续地加入两种或更多种单体制备的多段胶乳的DSC曲线可表现出两个或更多个Tg拐点。另外，通过连续变化地加入两种或更多种单体制备的多段胶乳的DSC曲线可能不会表现出Tg拐点。作为进一步解释，采用单一的单体加入或不变化地加入两种单体制备的单段胶乳的DSC曲线可仅表现出单一Tg拐点。偶尔在只观察到一个Tg拐点时，可能难以确定胶乳是否表示多段胶乳。在这种情况下，有时经过更精细的检测可检测到较低的Tg拐点，或可检查用于制备胶乳的合成路线以确定是否可预期生成多段胶乳。
术语“托板”是指，板可以叠置在上面的移动式仓储平台，所述托板可以在仓库内用铲车来移动。
术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本发明的实施方案。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施例也可为优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其他实施例是不可用的，且并非意图将其他实施例排除在本发明的范围之外。
当相对于托板叠堆使用时，术语“压力”是指，施加到叠堆中最低托板上的最上面的板的可识别区域(例如凸起的峰)上估计的或测量的最大压力。这块最上面的板或着在顶部的板在托板的正下方(例如在托板间隔板条的下面)的区域往往会受到非常集中的载荷。虽然在这块顶板下方的各板可承受甚至更大的总重量，但此类重量往往会较均匀地分布，其中峰面积载荷低于直接位于托板下方的情况。
当相对于板使用时，术语“非附连”是指，所述板还未被固定在(例如钉在、螺接或胶接在)建筑物上。
当相对于涂料组合物使用时，短语“耐候性”是指，所述涂料组合物暴露于户外时具有以下性质中的至少一种或多种(更优选地为其中的至少两种或更多种，更优选地为其中的至少三种或更多种，最优选地为其中的全部)：抗粉化、抗色变、抗裂或抗剥落。
参见图1，以示意性截面截面图示出了本发明的被涂布纤维水泥板10。板10包括纤维水泥基材12。基材12通常非常重并且可例如具有约1至1.6g/cm3或更大的密度。基材12的第一主表面14可压印成具有小的峰或脊16和谷18，例如类似于粗锯木材。主表面14可具有多种其它的表面构型，可类似于除粗锯木材之外的多种建筑材料。任选的一个或多个另外层20(例如，其可为密封剂、底漆或密封剂和底漆二者的层)可位于表面14的顶部。层20能形成牢固粘附的基层，在所述基层上面可形成一层或多层牢固粘附的最终面涂层22，并且可遮蔽麻点或其它不规则部分(在某些情况下当板在工厂里干燥时产生)，否则可在表面14上可见。如果为底漆，则层20可包含高颜料体积浓度(PVC)，例如约45％或更高。然而，层20并非耐候性或装饰性的，并非未被设计成用作或打算用作最终面涂层。最终面涂层22提供抗压碎表面，所述抗压碎表面是耐候性或装饰性的，并且其可在另外的板叠置在制品10顶部时抵抗损坏。最终面涂层22有利地可经受在其它仓储和运输作业例如长时间的储存和将预涂饰的叠置板10运往施工现场过程中施加到板10上的力。最终面涂层22因此可降低可见的涂层损坏，并因此减少了在板10已被附接到建筑物上之后所需的修整式修理和重新涂布。
主表面14中的峰16和谷18之间的高度差通常比图1中示出的那些大得多；为了突出的目的，底漆层20和最终面涂层22的厚度在图1中已被放大了。主表面14中的峰16和谷18之间的典型实际高度差例如可为约1mm至5mm。
图2示出了被涂布纤维水泥板10a、10b的面对面的对24的示意性截面图，其压印面14a、14b可被任选的底漆、任选的密封剂或底漆和密封剂两者(图2中未示出)以及最终面涂层22a、22b所覆盖。最终面涂层22a、22b面向彼此，但被设置在最终面涂层22a、22b之间的保护衬垫26分隔并且一定程度地受其保护而不被损坏。图2中的布置方式可在高的板10叠堆彼此堆积时提供较佳的抗压碎性。
图3示出了负载托板30的透视图，其包括托板32，其上面已负载多个八板对24a至24g。任选的绑扎带34有助于使负载托板32稳定。夹在上水平平台36与下水平平台37之间的横梁35也可使负载托板32稳定。本领域的普通技术人员将意识到也可采用其它托板构型。例如，托板可包含更多的横梁35(例如3个、4个、5个或更多个)，或可省去下水平平台37。本领域的普通技术人员将意识到托板32可负载不同于图3所示大壁板的具有各种形状的纤维水泥板。例如，托板可负载数排并排的板条、拱腹面板、镶边板、木瓦、仿石材制品、仿灰泥粉刷制品和其它可用的板构型。本领域普通技术人员也将意识到，负载托板32的高度是可变的，例如可为约0.2米至2米。
图4示出了两个并排叠堆40a和40b的透视图，所述叠堆分别包含彼此叠置的负载托板32a、32b、32c和32d、32e、32f。尽管图4示出了每个叠堆中有三块托板，但该叠堆可包含更多或更少的托板，因而可具有多种总高度。托板可能不是均匀分布重量的，托板横梁可将托板重量集中在托板下方的板压印表面内的峰区域上。因此实际上，所有重叠的板重量可施加在整个板表面积的低至5-10％上。例如，使用目前可用的针对纤维水泥壁板设计的托板装载系统，被涂布纤维水泥板可叠置高达约6米。对于此类6米高的叠堆，在叠堆最下面的托板中的最上面板上所产生的压力(基于约5-10％的接触面积)例如可为约10kg/cm2，当叠堆高4米时约为8kg/cm2，叠堆高2米时约为6kg/cm2。
本发明可采用多种纤维水泥板基材。此类基材通常包含木浆(例如包含纤维素纤维)、二氧化硅和水硬水泥(例如波特兰水泥)的复合材料。用于本发明的代表性的纤维水泥基材包括未被涂布的纤维水泥基材、密封的但未涂底漆的纤维水泥基材、预涂底漆的且任选密封的纤维水泥基材、以及预上漆的且任选涂底漆的或密封的纤维水泥基材。无论得到时是否已经涂布，基材可根据需要任选地进一歩被涂底漆、着色或密封，然后如本发明所述进行面涂。
多种合适的纤维水泥基材(例如壁板和屋面产品)可商购获得。例如，若干种优选的纤维水泥壁板产品可采购自James Hardie Building ProductsInc.(加利福尼亚米逊维耶荷市)，包括以HARDIEHOMETM壁板、HARDIPANELTM竖向壁板、HARDIPLANKTM互搭壁板、HARDIESOFFITTM面板、HARDITRIMTM板条、HARDISHINGLETM壁板和ARTISANTM互搭壁板出售的那些基材。可获得具有延长保质期的这些产品，据称其可抵抗水汽损坏，只需要少量维修，不破裂、腐烂或分层，可抵抗由于长时间暴露于湿气、雨、雪、盐雾和白蚁所产生的损坏，不可燃，并且赋予木材暖色(warmth)和纤维水泥耐久性。其它合适的纤维水泥壁板基材包括采购自Knauf USG Systems GmbH&Co.KG(德国伊瑟隆)的AQUAPANELTM水泥板产品；采购自Cemplank(加利福尼亚米逊维耶荷市)的CEMPLANKTM、CEMPANELTM和CEMTRIMTM水泥板产品；采购自CertainTeed Corporation(费城福吉谷)的WEATHERBOARDSTM水泥板产品；采购自MaxiTile Inc.(加利福尼卡森)的MAXITILETM、MAXISHAKETM、MAXISLATETM、MAXIPLANKTM、MAXIPANELTM、MAXISOFFITTM、MAXISHINGLETM和MAXIDECKTM水泥板产品；采购自Nichiha U.S.A.，Inc.(乔治亚州诺克罗斯市)的BRESTONETM、CINDERSTONETM、LEDGESTONETM、NEWPORT BRICKTM、SIERRA PREMIUMTM和VINTAGE BRICKTM水泥板产品；采购自中国张家港Evemice Building Materials Co.，Ltd.的EVERNICETM水泥板产品；和采购自印度Everest Industries Ltd.的EBOARDTM水泥板产品。
本发明可采用多种木材基材。此类木材基材可包括例如工程木材产品，例如定向刨花板、纤维板和单板层积材(laminated veneer lumber，LVL)。纤维工程木材产品可由木纤维制成。通常，工程木材产品为由木屑或植物纤维构成的建筑材料，这些木屑或植物纤维粘结在一起并被压缩成刚性片材。按密度递增排列的工程木材产品的类型包括颗粒板、中密度纤维板和硬板(有时被称为高密度纤维板)。
所公开的被涂布板包含一层或多层最终面涂层。例如，在一个示例性实施方案中，板被密封剂层和一个或多个最终面涂层组合物层涂布。在另一个示例性实施方案中，板被底漆层和一个或多个最终面涂层组合物层涂布。在另一个示例性实施方案中，板被密封剂层、底漆层和一个或多个最终面涂层组合物层涂布。优选地，对各层进行选择以提供对基材以及在体系的相邻层之间具有良好的粘附力的涂层体系。
代表性的任选密封剂层包含丙烯酸胶乳材料。密封剂层可例如提供一种或多种特性，例如改善的粘附力、抗风化性、耐水性、抗粘连性。示例性密封剂包括未加颜料的或低颜料水平的胶乳溶液，其包含例如介于约5wt％和20wt％之间的固体。市售密封剂的实例为采购自PPG的OLYMPICTMFC密封剂。其它密封剂包括以下列文献中描述的那些密封剂：美国专利申请公开No.2007/0259166；No.2007/0259188；No.2007/0269660；No.2008/0008895；No.2009/0214791；和No.2010/0028696；国际专利申请序列号PCT/US07/61326；和美国专利No.7,812,090；No.7,834,086；No.8,057,864；和No.8,057,893。这些申请或专利中每一者的公开内容均以引用方式并入本文中。密封剂在干燥或以其它方式硬化后的推荐厚度为约0.1mm至0.3mm。
代表性的任选底漆层包含丙烯酸胶乳或乙烯基底漆。如果需要，底漆可包含彩色颜料。优选的底漆的所测60°光泽度值小于15个光泽度单位，更优选地为小于10个光泽度单位，最优选地为小于5个光泽度单位，并且其PVC至少为45％。优选的底漆还提供抗粘连性。底漆在干燥或以其它方式硬化后的推荐厚度为约10微米至50微米，更优选地为约15微米至约30微米。
本发明可使用多种最终面涂层组合物。面涂层包含多段胶乳聚合物和交联剂，通常将包含载体(例如水或一种或多种有机溶剂)，如果需要可包含其它成分，例如彩色颜料A，以及在某些实施方案中可具有油漆的特征。优选地，最终面涂层被配制为使得其可用使板移动通过涂布头(coatinghead)的工厂施加设备和合适的干燥或固化设备来施加到纤维水泥基材上并进行硬化。优选的最终面涂层组合物的所测60°光泽度值大于1个光泽度单位，更优选地为介于5个与30个光泽度单位之间。
多种多段胶乳聚合物可用于所公开的最终面涂层中。多段胶乳聚合物优选地包含至少两种具有不同玻璃化转变温度(即，不同Tg值)的聚合物。在一个优选的实施方案中，所述胶乳可包含第一聚合物段(软段)和第二聚合物段(硬段)，第一聚合物段的Tg低于40℃，例如介于约-65℃和40℃之间，更优选地为介于约-15℃和15℃之间，并且第二聚合物段的Tg高于40℃，例如介于约40℃和230℃之间，更优选地为介于约60℃和105℃之间。
多段胶乳可用乳液聚合和顺序单体进料技术方便地制备。例如，在聚合反应的早期加入第一单体组合物，然后在聚合反应的后期加入第二不同单体组合物。在某些实施方案中，有利的可能是用高Tg单体组合物开始聚合反应，然后切换至低Tg单体组合物，而在其它实施方案中，有利的可能是用低Tg单体组合物开始聚合反应，然后切换至高Tg单体组合物。也可利用多个硬段和软段。例如，在某些组合物中，有利的可能是聚合两种不同低Tg软段单体组合物。在示例性实施方案中，第一软段可用Tg接近室温(例如20℃)的单体组合物来制备，第二软段可用Tg比室温低得多(例如小于5℃)的单体组合物来制备。尽管并不希望受理论束缚，但据信所述第二软段聚合物有助于改善胶乳聚合物粒子的聚结。
有利的是采用通过连续变化的单体进料制备的梯度Tg胶乳聚合物。所得聚合物通常具有不表现出Tg拐点的DSC曲线，或可被称为具有实质上无数个Tg段。例如，可从高Tg单体进料开始，然后在聚合反应的某个时间点开始将低Tg软段单体组合物加入高Tg硬段单体物料中。所得多段胶乳聚合物将具有从高到低的梯度Tg。在其它实施方案中，有利的是将Tg硬段单体组合物加入低Tg软段单体组合物中。梯度Tg聚合物还可结合多种Tg聚合物来使用。举例而言，可以采用高Tg单体物料(F1)和低Tg单体物料(F2)，其中将F2物料导入F1单体容器中，并且将来自F1容器的物料导入胶乳反应容器中。可切断物料F2，将物料F1送入胶乳反应容器中以引发聚合反应，从而开始聚合反应。开始聚合反应后，可将F2加入F1中，F2进料速率高于进入反应容器中总的F1+F2进料速率，并且在此实例中，获得了具有降低Tg的“软段”聚合物粒子，其具有较高Tg的芯和梯度Tg的壳。
基于聚合物总重量，所公开的多段胶乳聚合物组合物优选地包含约5重量％至约95重量％的软段聚合物形态，更优选地包含约50重量％至约90重量％的软段聚合物形态，最优选地包含约60重量％至80重量％的软段聚合物形态。基于聚合物总重量，所公开的多段胶乳聚合物组合物优选地包含约5重量％至约95重量％的硬段聚合物形态，更优选地包含约10重量％至50重量％的硬段聚合物形态，最优选地包含约20重量％至40重量％的硬段聚合物形态。
基于全部组合物固体，所公开的最终面涂层组合物优选地包含至少约10wt％，更优选地至少约25wt％，更优选地至少约35wt％的多段胶乳聚合物。基于全部组合物固体，所公开的最终面涂层组合物优选地包含小于100wt％，更优选地小于约85wt％，更优选地小于约80wt％的多段胶乳聚合物。
多段胶乳聚合物优选地使用一种或多种烯键式不饱和单体通过链增长聚合来制备。聚合反应可在各种温度下进行，例如在约10℃至100℃的温度范围内进行。合适的烯键式不饱和单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸4-羟丁酯缩水甘油醚、甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯(AAEM)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯以及它们的混合物。
优选的多段胶乳聚合物实施方案也可使用一种或多种疏水单体(例如，(甲基)丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、叔丁基苯乙烯以及其它为胶乳聚合物制备领域的普通技术人员所熟悉的单体)来制备。例如，多段胶乳聚合物可使用基于全部胶乳聚合物固体至少15wt％的甲基丙烯酸丁酯来制备。
官能化多段胶乳聚合物结合乙酰乙酰基或酮官能团(例如，羰基反应基团)。例如，乙酰乙酰基或酮官能团可以如下形式结合到聚合物中：羟烷基丙烯酸单体和甲基丙烯酸单体的乙酰乙酰氧基酯，例如丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、乙酰乙酸烯丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基丁酯、甲基丙烯酸2，3-二(乙酰乙酰氧基)丙酯、甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯、与(甲基)丙烯酸羟乙酯反应的双烯酮等或它们的组合。在某些实施方案中，乙酰乙酰基官能团使用例如甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯(AAEM)通过链增长聚合反应来提供。酮官能团可另外使用DAAM、甲基乙烯基甲酮、乙基乙烯基甲酮等通过链增长聚合来提供。羰基官能团可另外使用丙烯醛或异丁烯醛(methacrolein)通过链增长聚合来提供。
优选的官能化胶乳聚合物基于胶乳聚合物总重量优选地包含至少约0.05wt％的反应性羰基官能团，更优选地约0.05wt％至1.0wt％的反应性羰基官能团，最优选地约0.15wt％至0.65wt％反应性羰基官能团。示例性的官能化胶乳聚合物描述于美国公开专利申请No.US 2006/0135684A1和US2006/0135686A1中，这两篇专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。可聚合的羟基官能团或其它包含活性氢的单体也可通过与双烯酮或其它合适的乙酰乙酰化剂反应被转化成相应的乙酰乙酰官能单体(参见例如Comparison of Methods for the Preparation of Acetoacetylated Coating Resins，Witzeman，J.SS.；Dell Nottingham，W.；和Del Rector，F.J.，CoatingsTechnology；第62卷，1990，101及其中包含的参考文献)。在优选的涂料组合物中，乙酰乙酰基官能团经由甲基丙烯酸2-(乙酰乙酰氧基)乙酯结合到聚合物中。
在本发明的一些方面，多段胶乳聚合物可结合促进湿粘附力的含氮乙烯基单体。示例性的湿粘附力单体包括，例如，甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二乙氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯、N-[3-(二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、2-咪唑啉酮的衍生物，1-(2-氨基乙基)-，N，N-双[2-羟基-3-(2-丙烯基氧基)丙基]和N-[2-羟基-3-(2-丙烯基氧基)丙基]，以SIPOMER WAMTM商标采购自Rhodia；N-(2-甲基丙烯酰胺基-乙基)亚乙基脲(SIPOMER WAM II)；和N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亚乙基脲，分别为以ROHAMERETM6852-O采购自RohmTech的50％在水中溶液和以ROHAMERE 6844-0采购自RohmTech的25％在甲基丙烯酸甲酯中溶液。优选的多段胶乳聚合物还可包含低水平的苯乙烯。更优选地，它们可包含很低水平的苯乙烯。最优选地，它们基本上不含苯乙烯。
多段胶乳聚合物还可使用高Tg碱溶性聚合物硬段来制备。碱溶性聚合物可通过如下制备：用丙烯酸或甲基丙烯酸或其它可聚合的酸单体(通常以高于7wt％)制备聚合物，并且加氨或其它碱使所述聚合物溶解。合适的碱溶性高Tg载体聚合物的实例包括采购自BASF的ONCRYLTM675和JONCRYL 678低聚物树脂。然后，可在硬段碱溶性聚合物存在的条件下对低Tg软段单体组合物或梯度Tg组合物进行聚合以制备多段胶乳聚合物。可调整所公开的多段胶乳聚合物中单体的比率以提供所需水平的“硬”或“软”链段。可采用Fox公式来计算由两种单体物料制备的聚合物的理论Tg：
1/Tg＝Wa/Tga+Wb/Tgb
其中，Tga和Tgb为由单体"a″和″b″形成的聚合物各自的玻璃化转变温度；且
Wa和Wb为聚合物″a″和″b″各自的重量分数。
例如，可通过提供包含以下物质的单体组合物来引入软链段：1至15份双丙酮二丙烯酰胺(DAAM)、5至65份丙烯酸丁酯、20至90份甲基丙烯酸丁酯、0至55份甲基丙烯酸甲酯和0.5至5份(甲基)丙烯酸以及0至10份湿粘附力单体；可通过提供包含以下物质的单体组合物来引入硬链段：0至15份DAAM、0至20份丙烯酸丁酯、0至40份甲基丙烯酸丁酯、45至95份甲基丙烯酸甲酯、0至10份湿粘附力单体和0.5至5份(甲基)丙烯酸。还可通过提供包含以下物质的单体组合物来引入软链段：5至65份丙烯酸丁酯、20至90份甲基丙烯酸丁酯、0至55份甲基丙烯酸甲酯、0至5份(甲基)丙烯酸、0至10份湿粘附力单体和2至20份2AAEM；可通过提供包含以下物质的单体组合物来引入硬链段：0至20份丙烯酸丁酯、0至40份甲基丙烯酸丁酯、45至95份甲基丙烯酸甲酯、0至5份(甲基)丙烯酸、0至10份湿粘附力单体和0至20份AAEM。上述组合物用于对此概念进行阐述，但在本发明的实践中可使用其它组合物。所公开的多段胶乳聚合物可在软段、硬段或软段和硬段两者中官能化。
胶乳聚合物通常使用一种或多种非离子或阴离子乳化剂(单独或一起使用)来稳定。用于最终面涂层组合物中的合适乳化剂是本领域普通技术人员已知的或可使用标准方法来确定。合适的非离子乳化剂的实例包括叔辛基苯氧基乙基聚(39)乙氧基乙醇、十二烷氧基聚(10)乙氧基乙醇、壬基苯氧基乙基聚(40)乙氧基乙醇、聚乙二醇2000一油酸酯、乙氧基化蓖麻油、氟化烷基酯和烷氧基化物、聚氧亚乙基(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯、蔗糖单椰油酸酯、二(2-丁基)苯氧基聚(20)乙氧基乙醇、羟乙基纤维素聚丙烯酸丁酯接枝共聚物、二甲基硅酮聚亚烷基氧接枝共聚物、聚(环氧乙烷)聚(丙烯酸丁酯)嵌段共聚物、环氧丙烷与环氧乙烷的嵌段共聚物、被30摩尔环氧乙烷乙氧基化的2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇、N-聚氧亚乙基(20)月桂酰胺、N-月桂基-N-聚氧亚乙基(3)胺和聚(10)乙二醇十二烷基硫醚。合适的阴离子乳化剂的实例包括月桂基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钾、二辛基磺基琥珀酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、壬基苯氧基乙基聚(1)乙氧基乙基硫酸铵盐、苯乙烯磺酸钠、十二烷基烯丙基磺基琥珀酸纳、亚麻籽油脂肪酸、乙氧基化壬基酚的磷酸酯的钠盐、钾盐、锂盐或铵盐、辛氧基醇-3-磺酸钠、椰油基肌氨酸钠、1-烷氧基-2-羟丙基磺酸钠、α-烯烃(C14-C16)磺酸钠、羟基链烷醇的硫酸盐、N-(1，2-二羧基乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸(succinamate)四钠、N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸二钠、烷基酰胺聚乙氧基磺基琥珀酸二钠、磺基琥珀酸的乙氧基化壬基酚半酯二钠和叔辛基苯氧基-乙氧基-聚(39)乙氧基-乙基硫酸钠。
一种或多种水溶性自由基引发剂通常用于多段胶乳聚合物的链增长聚合中。适用于最终面涂层组合物的引发剂是本领域普通技术人员已知的或可通过标准方法来确定。代表性的水溶性自由基引发剂包括过氧化氢；叔丁基过氧化物；碱金属的过硫酸盐如过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸锂；过硫酸铵；以及此类引发剂与还原剂的混合物。代表性的还原剂包括亚硫酸盐，如碱金属的偏亚硫酸氢盐(metabisulfite)、亚硫酸氢盐(hydrosulfite)和硫代硫酸盐(hyposulfite)；甲醛次硫酸钠(sodium formaldehydesulfoxylate)；和还原糖，如抗坏血酸和异抗坏血酸。引发剂的量基于单体总量优选地为约0.01wt％至约3wt％。在氧化还原体系中，还原剂的量基于单体总量优选地为约0.01wt％至3wt％。
所公开的最终面涂层组合物还包含酰肼、肼或多胺作为交联剂。交联剂可添加至第一(软)段、第二(硬)段或第一段和第二段两者。示例性的酰肼为多酰肼，例如有机二羧酸或低聚羧酸(特别是具有3至20个碳原子的那些)的二酰肼。实例为丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸和2-甲基十四烷二酸的二酰肼；甲基-、乙基-、丙基-、丁基-、己基-、庚基-、辛基-、2-乙基己基-、壬基-、癸基-、十一烷基-和十二烷基丙二酸的二酰肼；甲基-、乙基-、丙基-、丁基-、己基-、庚基-和辛基琥珀酸的二酰肼；2-乙基-3-丙基琥珀酸和-戊二酸的二酰肼；环己烷二羧酸和环己基甲基丙二酸的二酰肼；对苯二甲酸、苯基琥珀酸、肉桂基丙二酸和苄基丙二酸的二酰肼；戊烷-1，3，5-三羧酸的三酰肼；己-4-烯-1，2，6-三羧酸的三酰肼；3-氰基戊烷-1，3，5-三羧酸的三酰肼和二氰基富马酸二酰肼，以及二聚和低聚不饱和脂肪酸的二酰肼和低聚酰肼。
其它示例性交联剂包括多胺，例如以JEFFAMINETM商标市售的那些。示例性JEFFAMINE二胺包括D-系列JEFFAMINE二胺如D-230、D-400、D-300、D-2000等或它们的组合。
在一个优选的实施方案中，酰肼交联剂为二酰肼如己二酸二酰肼(ADH)并且多段胶乳聚合物包括酮(例如DAAM)或1，3-酮(例如AAEM)官能团。
所公开的最终面涂层组合物包含至少为0.25∶1，更优选地至少为0.5∶1，甚至更优选地至少为0.65∶1的交联剂(例如，二酰肼、肼或多胺)与反应性羰基官能团(例如，乙酰酰基-官能团)的可交联基团的优选反应当量比率，来制备多段胶乳聚合物。所公开的涂料组合物优选地包含量基于胶乳聚合物的重量小于约10重量％，更优选地小于约6重量％，甚至更优选地小于约4重量％的二酰肼、肼或多胺。
所公开的最终面涂层组合物可包含一种或多种任选的VOC。适用于最终面涂层组合物的VOC是本领域普通技术人员已知的或可通过标准方法来确定。有利地，最终面涂层组合物是低VOC的，优选基于组合物总重量包含小于10重量％，更优选地小于7重量％，最优选地小于4重量％的VOC。
所公开的最终面涂层组合物可包含一种或多种任选的聚结剂(coalescent)以促进成膜。适用于最终面涂层组合物的聚结剂是本领域普通技术人员已知的或可通过标准方法来确定。合适的聚结剂包括乙二醇醚，例如采购自Eastman Chemical Co.的EASTMANTMEP、EASTMAN DM、EASTMAN DE、EASTMAN DP、EASTMAN DB和EASTMAN PM和酯醇例如采购自Eastman Chemical Co.的TEXANOLTM酯醇。优选地，所述任选的聚结剂是低VOC聚结剂，例如美国专利No.6,762,230B2所述，该专利的公开内容以引用方式并入本文中。最终面涂层组合物所包含的低VOC聚结剂的量基于胶乳聚合物的重量优选地至少为约0.5wt％，更优选地至少为约1wt％，更优选地至少为约1.5wt％。最终面涂层组合物所包含的低VOC聚结剂的量基于胶乳聚合物的重量还优选地小于约10wt％，更优选地小于约6wt％，更优选地小于约4wt％。
所公开的最终面涂层组合物可包含一种或多种任选的表面活性剂以改变面涂层组合物与基材或与先前施加的涂层之间的相互作用。表面活性剂可影响组合物的质量，包括如何处理所述组合物，组合物如何在基材的整个表面铺展，以及其如何与基材结合。具体而言，表面活性剂可改变组合物润湿基材的能力。表面活性剂还可提供均化、消泡或流量控制性质等。适用于最终面涂层组合物的表面活性剂是本领域普通技术人员已知的或可通过标准方法来确定。如果使用，表面活性剂优选地以基于面涂层组合物的总重量小于5wt％的量存在。
示例性表面活性分散剂或润湿剂描述于美国公开专利申请No.2007/011098iA1中，该专利申请的公开内容以引用方式整体并入本文中。
所公开的最终面涂层组合物可包含一种或多种任选的颜料。适用于最终面涂层组合物的颜料是本领域普通技术人员已知的或可通过标准方法来确定。示例性颜料包括二氧化钛白、炭黑、灯黑、氧化铁黑、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁棕(氧化铁红、氧化铁黄与氧化铁黑的共混物)、酞菁绿、酞菁蓝、有机红(如萘酚红、喹吖啶酮红和甲苯胺红)、喹吖啶酮品红、喹吖啶酮紫、DNA橙或有机黄(如汉萨黄(Hansa yellow))。其它示例性颜料包括复合无机颜料，例如亚铬酸铜、铝酸钴、亚铬酸钴、钛酸钴和镍锑钛等。
最终面涂层组合物还可包含光泽度控制剂或荧光增白剂，例如采购自Ciba Specialty Chemicals(纽约州塔里敦)的UVITEXTMOB荧光增白剂。
在某些实施方案中，有利的是面涂层组合物中包含填料或惰性成分。填料或惰性成分对固化前后的组合物进行增量(extend)，降低其成本，改变其外观或提供其所需要的特性。适用于最终面涂层组合物的填料和惰性成分是本领域普通技术人员已知的或可通过标准方法来确定。示例性的填料或惰性成分包括粘土、玻璃珠、碳酸钙、滑石、二氧化硅、长石、云母、重晶石、陶瓷微球、偏硅酸钙、有机填料等。填料或惰性成分以基于面涂层组合物的总重量优选地小于约15wt％的量存在。
在某些应用中，其还可有利地包含杀生物剂或杀真菌剂。示例性的杀生物剂或杀真菌剂包括采购自Buckman Laboratories(田纳西州孟菲斯市)的ROZONETM2000、BUSANTM1292和BUSAN 1440；采购自Troy ChemicalCorp.(新泽西州弗洛勒姆帕克)的POLYPHASETM663和POLYPHASE 678和采购自Rohm and Haas Co.的KATHONTMLX。
最终面涂层还可包含其它任选的成分，这些成分对面涂层组合物在储存、处理、或施加时或在其它或后续阶段的性质进行改变。可根据需要使用蜡、消光剂，流变控制剂、刮擦添加剂和其它类似的性能增强添加剂，这些添加剂的量可有效提高最终面涂层组合物以及干燥的或以其它方式硬化的面涂层的性能。改善涂层物理性能的示例性蜡乳状液包括采购自Michelman，Inc.(俄亥俄州辛辛那提市)的MICHEMTM乳液32535、21030、61335、80939M和7173MOD和采购自ChemCor(纽约州切斯特市)的CHEMCORTM20N35、43A40、950C25和10N30。示例性的流变控制剂包括采购自Ciba Specialty Chemicals的RHEOVISTM112、RHEOVIS 132、RHEOVIS152、VISCALEXTMHV30、VISCALEX AT88、EFKATM6220和EFKA 6225；采购自Byk Chemie的BYKTM420和BYK 425；采购自ElementisSpecialties(新泽西州海斯唐市)的RHEOLATETM205，RHEOLATE 420和RHEOLATE 1；采购自Rohm and Haas Co.的ACRYSOLTML TT-615、ACRYSOL RM-5、ACRYSOL RM-6、ACRYSOL RM-8W、ACRYSOLRM-2020和ACRYSOL RM-825；采购自Hercules Inc.(特拉华州威尔明顿市)的NATROSOLTM250LR和采购自Dow Chemical Co.(密歇根州米德兰市)的CELLOSIZETMQP09L。所需的涂层性能特性包括耐化学性、耐磨性、硬度、光泽度、反射性、外观或这些特性的组合以及其它类似的特性。例如，面涂层可包含促进耐磨性的佐剂，如二氧化硅或氧化铝(如溶胶-凝胶处理的氧化铝)。
多种其它任选的添加剂可用于所公开的最终面涂层组合物中并且将为本领域普通技术人员所熟悉的，包括在Koleske等人的Paint and CoatingsIndustry(2003年4月，第12-86页)中所描述的那些。例如，最终面涂层组合物可包含一种或多种性能或性质增强添加剂，例如着色剂、染料、增稠剂、热稳定剂、均化剂、防缩孔剂、固化指示剂、增塑剂、沉降抑制剂、紫外光吸收剂等。另外，对于使用工厂涂布设备(如幕帘式涂布机)进行施加而言，组合物可采用针对所选设备和装置定制的添加剂。此类添加剂通常使用本领域普通技术人员熟悉的标准方法根据场所的不同来选择。
最终面涂层组合物可使用任何合适的施加方法施加到任选密封的或涂底漆的基材上。例如，可对面涂层组合物进行辊涂、喷涂、幕涂、真空涂布、刷涂或使用使用气刀系统进行流涂。优选的施加方法提供了均匀的涂层厚度并且具有成本效益。尤其优选的施加方法采用工厂设备，其使得板移动通过涂布头并从那里通过合适的干燥或固化设备。涂层以基本上均匀厚度层的形式覆盖板的第一主表面的至少一部分，优选地覆盖整个第一主表面。
所公开的最终面涂层组合物的PVC优选地小于45％，更优选地小于约40％，最优选地为约10％至约35％。当使用采购自Rhopoint Instruments Ltd.(英国东萨塞克斯郡)的RHOPOINTTM 1212/42MFFT-60杆仪测试时，最终面涂层组合物的MFFT优选地为约0℃至约55℃，更优选地为约0℃至约20℃。
已经发现，面涂层的厚度可影响本发明的性能。例如，如果面涂层太薄，则涂饰的板可能达不到所需的性能、耐候性和外观。如果面涂层太厚，则体系的成本将不必要地增加。干燥的或以其它方式硬化的最终面涂层的推荐厚度介于约20微米与约200微米之间，更优选地介于约25微米与约120微米之间，更优选地介于约30微米与约100微米之间，最优选地介于约35微米与约75微米之间。
面涂层可使用任何合适的方法(例如，两部分固化机理、辐射固化、空气干燥、热固化等)硬化(即交联和干燥)成漆膜。更优选地，面涂层的硬化无须将水泥基材加热至高温。虽然采用此类加热方法在本发明的范围之内，但对于具有低热传递特性水泥基产品而言，这有点低效。因此，优选的方法通常采用低于100℃，更优选低于90℃，最优选低于80℃的板表面温度。可利用辐射硬化体系(例如UV或可见光固化体系)或多组分体系(例如两部分体系)。例如，多组分体系可以通过如下方式硬化：在施加到基材上之前或期间将各组分混合并使混合组分在基材上硬化。其它低温硬化体系将是本领域普通技术人员已知的，或可使用标准方法来确定，并且可在需要时被利用。
可使用一个或多个介于相邻板之间的衬垫来叠置所公开的预涂饰板。示例性衬垫包含可帮助保护板免受损坏的片材或膜材料。如果需要，衬垫可稍微粘附于板面(从而有助于使衬垫保持紧靠板表面)或仅简单地通过摩擦作用保持到位。在一个优选的实施方案中，板对以面对面的关系叠置，其中在各面之间设置衬垫以形成抗压碎单元。然后，多个这些单元可叠置形成较大的叠堆。示例性的衬垫包括纸、塑料、泡沫、无纺布或织物片材和膜材料。优选的衬垫包括塑料片材以保护涂饰的板在运输安装期间不被揉搓和刮伤。衬垫可具有多种厚度，例如约介于20微米与100微米之间的厚度。
所公开的最终面涂层耐压碎损坏。抗压碎性可用视觉评估并使用1至5的评级标准进行评级，如下所述，5表示涂层基本上无损坏，1表示涂层严重受损。在两个面对面的被涂布压印基材受到的压力为约6kg/cm2，更优选地为约8kg/cm2，最优选地为约10kg/cm2时，最终面涂层提供的抗压碎性至少为3，更优选地至少为4，最优选为5。例如，在约8kg/cm2的压力下进行测试时，试板样品优选地达到3或更高，更优选地为4或更高，最佳为5的评级。抗压碎性的视觉评估可按照以下方式进行：
将15cmX21cm工厂涂底漆的木纹理压印纤维水泥壁板(HARDIEPLANK互搭壁板，精选CEDARMILL级，采购自James HardieBuilding Products，Inc.)用最终面涂层组合物进行涂布，其中使用漆刷和足够的材料以提供约22微米的干膜厚度(DFT)。在施加第一涂层之后，就立即将被涂布板置于烘箱中并保持20秒，以使板表面温度(BST)达到43-52℃。在10秒闪蒸时间后，将板用最终面涂层组合物进行重新涂布，其中使用漆刷和足够的材料以提供另外的22微米DFT，使得涂层总厚度约为44微米DFT。将被涂布板返回至烘箱中并强制干燥60秒钟达到60-65℃BST。将被涂布板从烘箱中移出，冷却至约55℃BST并覆盖聚烯烃保护衬垫。第二块类似涂布的且由衬垫覆盖的具有约55℃BST的板与试板面对面地放置。将两块板(它们之间有两个保护片材)置于台板已被预热至约55℃的水压机上并经受试验压力(例如6、8或10kg/cm2，相当于85、114或142p.s.i.)10分钟。将板从水压机移除，试板上那些紧密木纹理图案压印的部分根据下表1中示出的评级量表进行评价。记录四个试样的平均评级。
表1
视觉评估
如以下实施例中所示，与未采用改善的面涂层体系的纤维水泥产品相比，具有本发明的最终面涂层体系的纤维水泥产品提供了显著的抗压碎性。
实施例1
多段胶乳聚合物A
酮官能化的多段胶乳聚合物由第一单体混合物制备，所述第一单体混合物包含水、表面活性剂、28％氨、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺和促进湿粘附力的含氮乙烯基单体。准备第二单体混合物，其包含水、表面活性剂、28％氨、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和含氮乙烯基湿粘附力单体。段一和段二的理论玻璃化转变温度分别为4℃和80℃。向反应器中装入水、表面活性剂和28％氨并加热至80-90℃。将过硫酸钠与水的引发剂溶液添加到反应器中。在搅拌下经两小时将第一单体混合物和过硫酸钠与水的溶液加入反应器中。在搅拌下经一小时将第二单体混合物和过硫酸钠与水的溶液加入反应器中。将反应在80-90℃下保持30分钟。添加叔丁基氢过氧化物和异抗坏血酸在水中的溶液并保持30分钟。冷却反应。添加己二酸二酰肼(ADH)作为交联剂。用28％氨将pH调节至7.5-8.5，并用水将固体调节至约46-50％。表2中示出了测试的各种胶乳聚合物及其DAAM和ADH含量。
表2
实施例2
多段胶乳聚合物B
乙酰乙酰基官能化的多段胶乳聚合物通过实施例1中所述的方法来制备，不同之处在于用AAEM代替DAAM。下表3中示出了测试的各种胶乳聚合物及其AAEM和ADH含量。
表3
实施例3
多段胶乳聚合物C
多段胶乳聚合物可使用实施例1中所述的方法来制备，但在第一(软)段和第二(硬)段中均使用DAAM。
实施例4
多段胶乳聚合物D
多段胶乳聚合物可使用实施例1中所述的方法来制备，但仅在第二(硬)段中使用DAAM。
实施例5-17
多段胶乳聚合物面涂层组合物
在配备有高速搅拌器和分散桨叶的混合容器中，将下表4中示出的成分以所列顺序加入。最终面涂层组合物通过以下方式来形成：添加前两种组分，混合5分钟至均匀，添加后面的5种组分，高速混合15分钟，然后加入其余6种组分，使用中速搅拌混合15分钟。将含水量约为12％的纤维水泥壁板用所得组合物进行面涂，并且使用上述抗压碎性能视觉评估量表以及约8kg/cm2的试验压力(5分钟)进行评价。结果在表5中示出：
表4-面涂层
--------------------
(1)CELLOSIZETMQP 09L羟乙基纤维素，采购自Dow ChemicalCompany(密歇根州米德兰市)
(2)DEHYDRANTM1620，采购自Cognis Corporation(俄亥俄州辛辛那提市)
(3)TEXANOLTM酯醇，采购自Eastman Chemical Company(田纳西州金斯波特)
(4)DISPERBYKTM190嵌段共聚物溶液，采购自Byk-Chemie USA(康涅狄格州瓦林福德)
(5)TI-PURETMR902-28二氧化钛，采购自E.I.DuPont de Nemoursand Company(特拉华州威尔明顿市)
(6)ASP 170硅酸铝，采购自Englehard Corporation(新泽西州艾斯林市)
(7)氢氧化铵26％，采购自Aldrich Chemical
(8)BYKTM024聚硅氧烷消泡剂，采购自Byk-Chemie USA(康涅狄格州瓦林福德)
(9)ACRYSOLTMRM-2020NPR疏水改性的环氧乙烷尿烷嵌段共聚物，采购自Rohm and Haas Company(宾夕法尼亚州费城)
表5
如表5所示，与相应的非交联比较组合物相比，交联的面涂层组合物的每一者均提供更抗压碎的涂层。包含采用ADH交联的AAEM的组合物提供改善的抗压碎性。这些涂层应当易于承受在至少两个被涂布板的托板叠堆的底部进行储存。
已如此描述了本发明的优选实施方案，本领域技术人员将容易地意识到本文所述的教导可适用于所附权利要求范围内的其它实施方案。全部专利、专利文献和出版物的完整公开内容以引用方式并入本文中，如同单独并入一般。
本公开发明的示例性实施方案包括：
1.一种抗压碎涂料组合物，其包含：
具有酮官能团或乙酰乙酰氧基官能团的多段胶乳聚合物和肼、酰肼或多胺交联剂，该涂料组合物在涂布于纤维水泥基材上时提供改善的抗压碎性。
2.根据实施方案1所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物具有梯度Tg。
3.根据实施方案1所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物包含Tg低于约40℃的至少一个软段和Tg高于约40℃的至少一个硬段。
4.根据实施方案3所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物包含Tg介于约-65℃和约40℃之间的至少一个软段和Tg介于约40℃和约230℃之间的至少一个硬段。
5.根据实施方案3所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物包含Tg介于约-15℃和约15℃之间的至少一个软段和Tg介于约60℃和约105℃之间的至少一个硬段。
6.根据实施方案3所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物包含基于聚合物总重量约50wt％至约90wt％的软段聚合物形态和基于所述多段胶乳聚合物总重量约10wt％至约50wt％的硬段聚合物形态。
7.根据实施方案3所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物包含基于聚合物总重量约60wt％至约80wt％的软段聚合物形态和基于所述多段胶乳聚合物总重量约20wt％至约40wt％的硬段聚合物形态。
8.根据实施方案3所述的组合物，其中所述软段是官能化的。
9.根据实施方案3所述的组合物，其中所述硬段是官能化的。
10.根据实施方案3所述的组合物，其中所述硬段和软段是官能化的。
11.根据实施方案1所述的组合物，其中所述酮官能团衍生自双丙酮丙烯酰胺。
12.根据实施方案1所述的组合物，其中所述乙酰乙酰氧基官能团衍生自甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
13.根据实施方案1所述的组合物，其中所述多段胶乳聚合物包含基于所述多段胶乳聚合物总重量约0.05wt％至约1.0wt％的反应性酮或乙酰乙酰氧基官能团。
14.根据实施方案1所述的组合物，其中所述交联剂加入软段、硬段或两者中。
15.根据实施方案1所述的组合物，其中所述酰肼为二酰肼。
16.根据实施方案1所述的组合物，其中所述二酰肼为己二酸二酰肼。
17.根据实施方案1所述的组合物，其中所述多胺为二胺。
18.根据实施方案1所述的组合物，其中基于所述胶乳聚合物的重量，所述酰肼、肼或多胺占小于约10％。
19.根据实施方案1所述的组合物，其中交联剂与所述反应性官能团的可交联基团的反应当量比率至少为约0.25∶1。
20.根据实施方案1所述的组合物，其中所述组合物包含基于所述全部组合物固体至少约10wt％的多段胶乳聚合物。
21.根据实施方案1所述的组合物，其中所述组合物包含基于所述全部组合物固体至少约25wt％的多段胶乳聚合物。
22.根据实施方案1所述的组合物，其中所述组合物包含小于10wt％的挥发性有机物。
23.根据实施方案1所述的组合物，其中当两块面对面的被涂布压印纤维水泥板基材经受约8kg/cm2的压力时，所述组合物在交联、干燥或以其它方式硬化时的抗压碎性值为至少3。
24.根据实施方案1所述的组合物，其中所述组合物为密封剂层或面涂层的形式。
25.根据实施方案1所述的组合物，其中所述组合物为水泥质基材顶部的密封剂层的形式。
26.一种用于制备抗压碎被涂布纤维水泥制品的方法，所述方法包括：
提供具有第一主表面的非附连纤维水泥板基材；
提供面涂层涂料组合物，其包含具有酮官能团或乙酰乙酰氧基官能团的多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂；
将所述面涂层涂料组合物施加至所述第一主表面的至少一部分上；
干燥或以其它方式硬化所述涂层组合物以形成抗压碎最终面涂层；和
将两个或多个如此涂布的板叠置在托板或其它水平支承表面上。
27.根据实施方案26所述的方法，其还包括将密封剂或底漆组合物施加至所述第一主表面，然后施加所述面涂层涂料组合物。
28.根据实施方案26所述的方法，其还包括将一对被涂布板以面对面的关系放置，其中保护衬垫介于所述被涂布表面之间。
29.根据实施方案28所述的方法，其包括将多个此类板对叠置在托板上。
30.根据实施方案29所述的方法，其包括将多个此类托板彼此叠置。
31.根据实施方案26所述的方法，其中当两块面对面的被涂布压印纤维水泥板基材经受约8kg/cm2的压力时，所述最终面涂层的抗压碎性值为至少3。
32.根据实施方案26所述的方法，其中当两块面对面的被涂布压印纤维水泥板基材经受约10kg/cm2时，所述最终面涂层的抗压碎性值为至少3。

Claims (20)

1.一种被涂布纤维水泥制品，其包括具有第一主表面的非附连纤维水泥板基材，所述第一主表面的至少一部分被抗压碎面涂层组合物覆盖，所述抗压碎面涂层组合物包含具有乙酰乙酰氧基官能团或酮官能团的多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述多段胶乳聚合物包含Tg低于约40℃的至少一个软段和Tg高于约40℃的至少一个硬段Tg。
3.根据权利要求2所述的制品，其中所述软段是官能化的。
4.根据权利要求2所述的制品，其中所述硬段是官能化的。
5.根据权利要求2所述的制品，其中所述硬段和软段是官能化的。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述酮官能团衍生自双丙酮丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的制品，其中所述乙酰乙酰氧基官能团衍生自甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
8.根据权利要求1所述的制品，其中所述多段胶乳聚合物包含基于所述多段胶乳聚合物总重量约0.05wt％至约1wt％的反应性酮或乙酰乙酰基官能团。
9.根据权利要求1所述的制品，其中所述酰肼为二酰肼。
10.根据权利要求1所述的制品，其中所述二酰肼为己二酸二酰肼。
11.根据权利要求1所述的制品，其中所述多胺为二胺。
12.根据权利要求1所述的制品，其中基于所述胶乳聚合物的重量，所述交联剂占小于约10wt％。
13.根据权利要求1所述的制品，其中交联剂与所述反应性官能团的可交联基团的反应当量比率至少为约0.25∶1。
14.根据权利要求1所述的制品，其中当两块面对面的被涂布压印纤维水泥板基材经受约8kg/cm2的压力时，所述面涂层在交联、干燥或以其它方式硬化时的抗压碎性值为至少3。
15.根据权利要求1所述的制品，其中所述组合物为在水泥质基材顶部的层的形式。
16.一种制备抗压碎被涂布纤维水泥制品的方法，所述方法包括：
提供具有第一主表面的非附连纤维水泥板基材；
提供面涂层涂料组合物，其包含具有酮官能团或乙酰乙酰氧基官能团的多段胶乳聚合物和酰肼、肼或多胺交联剂；
将所述面涂层涂料组合物施加至所述第一主表面的至少一部分上；
交联、干燥或以其它方式硬化所述涂料组合物以形成抗压碎最终面涂层；和
将两个或多个如此涂布的板叠置在托板或其它水平支承表面上。
17.根据权利要求16所述的方法，其还包括将一对被涂布板以面对面的关系放置，其中保护衬垫介于所述被涂布表面之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其包括将多个此类板对叠置在托板上。
19.根据权利要求18所述的方法，其包括将多个此类托板彼此叠置。
20.根据权利要求16所述的方法，其中当两块面对面的被涂布压印纤维水泥板基材经受约8kg/cm2的压力时，所述最终面涂层的抗压碎性值为至少3。
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