CN1044112A - 与粘胶涂料一起使用的溶剂基粘结涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过采用含溶剂的粘结层(fiecoaf)来改善胶粘涂料(masfic coafing)体系的质量的方法和一种含溶剂的粘结层组合物。该粘结层涂敷在衬底的表面，用以克服衬底的各种缺陷，否则这些缺陷会使直接涂在衬底上的胶粘涂料过早地破坏。然后将胶粘涂料在粘结层上，获得优良的胶粘涂料组合物。
Description
本发明涉及用作分布在衬底与后来涂敷的至少一种涂料之间的一层或多层涂层（也称粘结层）的含溶剂的组合物。更具体地说，本发明涉及一种含溶剂的粘结层，当该粘结层分布在衬底与胶粘涂料之间时能使胶粘涂料体系的性能改善。
有些涂料应用需要形成较厚的膜。例如，涂敷在用于工业建筑屋顶上的单层改性沥青屋顶膜这样的衬底上的涂料的厚度一般为10～40密耳（0.02～0.10厘米）左右。这类涂料常称为“屋顶厚浆涂料（roofmasfics）”，不过本说明书中所用的“胶粘涂料”这一术语包括任何涂敷到大体上是水平的表面（如屋顶平台）、大体上是垂直的表面（如墙）或其他衬底表面上的这类厚浆涂料。在某些情况下，要涂敷胶粘涂料的衬底表面本身会带来一些问题，例如胶粘涂料与衬底难以粘合，在衬底中或衬底的表面上有高度着色体，该着色体会迁移到胶粘涂料中，使胶粘涂料变色。本发明的分布在衬底与胶粘涂料之间的粘结层解决了这些问题，同时又不会使涂敷有效的胶粘涂料这一目的变得非常复杂或受到妨碍。
美国专利4，571，415公开了用于外表面的水基涂料和嵌缝组合物，它们在涂敷后很快就具有抵抗偶然碰到的雨水等冲洗的能力。该组合物包含水分散体，该水分散体是由用乳液聚合法制得的水不溶性胶乳聚合物、与阴离子聚合物一起分散的无机颜料和具有不稳定的挥发的配位体的多价配离子（如锌铵配离子）的水溶性盐组成的。上述美国专利涉及用于外表面的含水组合物，并未公开或提出有关用作含溶剂的粘结层的组合物的建议。
在油漆和涂料技术领域中，人们早已知道使用含有含羧基的溶剂溶解聚合物的含溶剂涂料。人们也知道使用多价离子，以使其与这些羧基相互作用，从而使聚合物“交联”。但在该技术领域中并未有人公开或建议可用于胶粘涂料体系的含溶剂粘结层组合物。
因此，本发明的一个目的是提供一种分布在衬底与胶粘涂料之间的含溶剂的粘结层，以解决妨碍有效的胶粘涂料体系的涂敷的那些问题。
本发明的一个目的是提供一种通过采用中间涂层（或粘结层，可以是一层或多层）而使有用的胶粘涂料能涂敷到不能直接涂敷胶粘涂料体系的衬底（指会使直接涂上的胶粘涂料体系过早破坏的衬底）上的方法，它并不会使总胶粘涂料体系的涂敷复杂化或延长时间。
本发明涉及一种含溶剂的粘结层组合物，也涉及一种通过在涂敷胶粘涂料之前先在衬底上涂敷一层含溶剂的粘结层来改进胶粘涂料体系的方法。
胶粘涂料体系是一种干燥厚度通常约为10～40密耳（约0.02～0.10厘米）的较厚的涂料体系，涂敷在内部衬底或外部衬底上，例如涂在混凝块砌岸壁或由屋顶油毡和沥青或焦油组成的组合屋顶上。该胶粘涂料体系是由至少一种涂料组成的。
本发明所用的衬底可以是新形成的表面或老化的表面，例如混凝土，或者可以是预先或刚用至少一种涂料处理或涂敷过的第一衬底表面，例如重涂焦油的平屋顶。
含溶剂的粘结层是在衬底涂敷至少一种胶粘涂料之前涂敷到衬底上的，该含溶剂的粘结层含有至少一种能溶于所用溶剂的溶剂溶解聚合物。
溶剂溶解聚合物是用技术上熟知的聚合方法制备的。任何能生成具有约-20°～+20℃玻璃化温度（Tg）的溶剂溶解聚合物的单体或单体混合物均可用来制备用于本发明的粘结层的溶剂溶解聚合物。例如，可使用丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸（2-乙基己基酯）、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酯丁酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸二十酯等丙烯酸酯单体。也可使用丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、磺酸单体、含氨基官能团的单体、苯乙烯、取代的苯乙烯、丁二烯、丙烯腈、醋酸乙烯等。所选用的溶剂溶解聚合物的单体组分需能使干燥聚合物的Tg达-20～+20℃左右。溶剂溶解聚合物最好具有较好的疏水性，以提高粘结层和总胶粘涂料体系的耐水性。而且最好溶剂溶解聚合物的疏水性与衬底的疏水性相似，以提高粘结层与衬底的粘合力。
聚合物中含酸单体的含量宜低些，例如为溶剂溶解聚合物的重量的约0.5～8%。含酸单体包括上面提到的那些。含酸单体用量少有利于最大限度地提高溶剂溶解聚合物的疏水性、粘结层的耐水性和总胶粘涂料体系的耐水性和耐起泡性。但含酸单体用量较大时有利于提供酸官能度，这样加入的多价离子就能与之相互反应而生成不粘手的粘结层。一般，本发明的较低玻璃化温度的溶剂溶解聚合物实施方案均得益于所加的多价离子和较高含量的含酸单体。
有时还宜使用链转移剂，它包括硫醇和卤素化合物，以调节溶剂溶解聚合物的分子量。较为可取的链转移剂的例子有C4～20烷基硫醇和巯基丙酸及其酯。一般，这类链转移剂的用量可为干燥的溶剂溶解聚合物的重量的0～3%左右。
溶剂溶解聚合物必须能溶于制备涂敷衬底用粘结层所用的溶剂。溶剂溶解聚合物可用擅长本技术的人所熟知的本体聚合、悬浮聚合等聚合方法制备并分离。在这种情况下，为了制备本发明的粘结层，溶剂溶解聚合物必须溶于能使它溶解的溶剂或溶剂混合物。虽然这样，最好还是用溶液聚合方法，在能使该溶剂溶解聚合物溶解的溶剂或溶剂混合物中制备溶剂溶解聚合物，并用制得的聚合物溶液，和视情况选加其他溶剂和涂料组分，制备本发明的粘结层。
用于制备粘结层的溶剂系选自可用于制备室温风干的含溶剂涂料的溶剂。选择溶剂时还要考虑到溶剂与衬底的相互作用，如果选用的溶剂能使衬底完全溶解，制得的粘结层就不够好。而且，如果所用的溶剂不能从所涂敷的粘结层中迅速蒸发掉，便会引起胶粘涂料体系起泡。例如，当本发明的粘结层涂于无规立构聚丙烯改性的沥青片材上时，甲苯、二甲苯、正丁醇、乙醇、异丙醇和己醇等溶剂都是适用的，但矿物稀释剂会对衬底起化学浸蚀作用，甲基正戊基酮会使最终的胶粘涂料体系起泡。较适合于这种衬底的溶剂是正丁醇、甲苯和含有较多量（例如20%或20%以上）甲苯的溶剂混合物。
本发明有时还需要在粘结层中加入防粘剂。涂敷粘结层是涂敷总胶粘涂料体系过程中的附加的步骤。当粘结层涂敷到基本上呈水平的表面（如屋顶）时，粘结层必须迅速降低粘性，以便操作工人能在粘结层上来回走动，及时涂敷后来的胶粘涂料，从而不会不适当地延长整个涂敷过程的时间。在这种情况下，为了获得一个实用的体系，防粘剂是必不可少的。本技术领域已知无机颜料和聚合颜料可用于降低涂料的粘性。在本发明的粘结层中宜采用多价离子可溶性盐作防粘剂。尤其宜采用锌盐。锌盐的用量最好是这样的，即溶剂溶解聚合物中每摩尔共聚的含酸单体用约0.2～0.8摩尔锌。
此外还可加入常用的涂料组分，如颜料、分散剂、表面活性剂、增稠剂、防沫剂、防堵孔剂、着色剂、蜡等。
粘结层可涂敷到各种不同的衬底上，例如沥青表面、水泥/石棉屋顶板、聚氨酯泡沫塑料屋顶板、损坏的混凝土等。该粘结层可用常用的方法如刷涂、擦涂、辊涂、无空气喷涂等方法进行涂敷。
下面的实施例是要说明本发明涉及的粘结层组合物和改进胶粘涂料体系的质量的方法。本发明并不限于这些，因为本发明的其他应用对擅长本技术的人来说是显而易见的。
实施例1 溶剂溶解聚合物的制备
试样A的制备。在一装有机械搅拌器和水冷凝器的5升四颈圆底烧瓶中加入261克正丁醇。在通N2搅动的情况下将烧瓶中的正丁醇加热至回流（约120℃）。另外制备由763.5克丙烯酸丁酯、763.5克甲基丙烯酸异癸酯、783克甲基丙烯酸甲酯和121.6克丙烯酸组成的单体混合物。并制备由24.31克2′，2′-偶氮＝（2-甲基丁腈）（Vazo 67）溶于300克正丁醇而得的引发剂溶液。将243克单体混合物和33克引发剂溶液加入烧瓶内回流的正丁醇中。加入这两种溶液后，烧瓶中混合物的温度下降到110℃，然后由于进行聚合的混合物的放热作用，温度又升至125℃。达到最高放热温度125℃后2分钟，开始添加剩余的单体混合物和引发剂溶液。用3小时的时间将这两种溶液以均匀的速率加入，使反应物保持约120℃的回流温度。加完这两种溶液后，再用30分钟时间添加由24.31克Vazo67溶于300克正丁醇而得的溶液。然后再用15分钟时间添加由24.31克Vazo67溶于120克正丁醇而得的溶液。使反应混合物反应30分钟。然后在反应混合物中加入400克正丁醇稀释溶剂。使反应混合物冷却并用粗平布过滤。反应混合物的固体含量为63.6%（理论值为65.0%），Brooffeld粘度为16，000厘。溶剂溶解聚合物的Tg计算值为-8℃。实施例2 另外的溶剂溶解聚合物的制备试样B，C，D，E，F，G，H，I，J，K
用不同的单体混合物按照实施例1的方法制备了另外10种溶剂溶解聚合物，结果如下：
单体混合物（所有数量均用克表示）
试样 B C D E F
BA 763.5 432.8 843.8 522.8 1050.4
IDMA 763.5 953.2 486.3 1215.8 600.6
MMA 783 924.0 979.9 571.4 659.0
AA 121.6 121.6 121.6 121.6 121.6
2431.6 2431.6 2431.6 2431.6 2431.6
试样 J G H I K
BA 1547 - 1270.3 - 907
IDMA - 1466.2 - 1816.4 539.8
MMA 735 843.8 1039.7 493.6 863.2
AA 121.6 121.6 121.6 121.6 121.6
2431.6 2431.6 2431.6 2431.6 2431.6
试样的特性
试样 测得的固体含量% Brookfield粘度，（cps） Tg计算值，℃
B 63.7 16，200 -8
C 65.0 37，750 +2
D 65.0 26，250 +1
E 63.11 8，200 -16
F 63.1 6，000 -16
G 67.7 - +1
H 69.1 - +1
I 64.5 13，900 -16
J 69.4 - -16
K 65.0 16，200 -7
实施例3 防粘粘结层组合物的制备
试样AA。在搅拌下将36克正丁醇加入225克试样A中。搅拌10.68克酸锌二水合物、18.15克甲醇和2.82克的28%氨水溶液，直至获得透明的溶液。在搅拌下将该含锌溶液加入试样A溶液中。
实施例4 另外的防粘粘结层组合物的制备
试样BB、CC、DD、EE、FF、GG、HH、II、JJKK。用下列组分按照实施例3的方法制备了另外10种防粘粘结层组合物。
| 试样 | 溶剂溶解聚合物1 | 正丁醇，克 | Zn(oAC)202H2O,克 | 甲醇，克 | 28％NH4OH,克 |
BB B 36.3 10.69 18.17 2.82
CC C 41.7 10.91 18.55 2.88
DD D 41.7 10.91 18.55 2.88
EE E 34 10.59 18.0 2.80
FF F 34 10.59 18.0 2.80
GG G 52.8 11.36 19.3 3.00
HH H 98.5 11.60 19.7 3.06
II I 39.5 10.82 18.40 2.86
JJ J 53.4 11.65 19.80 3.08
KK K 41.7 10.91 18.55 2.88
在所有情况下均用225克由实施例2制得的所示的溶剂溶解聚合物
比较实施例1 胶粘涂料的制备
胶粘涂料1的制备。在高速Cowles分散混合器中将下列组分混合并研磨15分钟。
水 152.52克
羟乙基纤维素（Natrosol
250MXR） 4.37克
阴离子分散剂（30%T.S.）（Tamo/
850） 4.96克
乙二醇 25.4克
消泡剂（Nopco
N×2） 1.98克
KTPP 1.49克
碳酸钙（Duramite
） 422.72克
二氧化钛（T：Pwre
R-960） 70.37克
氧化锌（Kadox
515） 46.95克
与下列组分进行低速研磨
胶乳聚合物（55%固体）（RhopLex
E-1791） 470.59克
Texanol
聚结剂 7.24克
防老剂（SKane
M-8） 1.00克
消泡剂（Nopco
NXZ） 1.98克
氨水（28%） 0.99克
比较实施例2 胶粘涂料的制备
胶粘涂料2的制备。将下列组分在高速Cowles混合器中研磨15分钟（所有数量均用克表示）：
水 152.5
阴离子分散剂（30%固体）（Tamol
850） 4.8
消泡剂（Nopco
NZX） 1.9
KTPP 1.4
氧化铝三水合物（Alcoa
C-330） 327.6
二氧化钛（Tipwre
R-960） 70.4
三氧化锑（ThermoguardS） 25.9
（Decabromodiphenyl oxide）（FR-300BA） 51.8
十溴二苯基氧
氧化锌（Kadox
515） 46.9
将搅拌机的速度降至慢速，并使叶轮的位置在研磨物料下面靠近表面处，然后添加下列
组分：
胶乳聚合物（55%固体）（Rhoflex
E-1791） 470.6
消泡剂（Nofco
NZX） 1.9
聚结剂（Texanol
） 6.9
防老剂（Skane
M-8） 2.1
氨水（28%NH3） 1.0
添加以上组分后，将叶轮重新调节至可进行充分搅拌的位置，并继续搅拌5分钟。
实施例5 粘结层组合物的Tg对防止着色（sfain blocking）的影响
用一＃40 Gardner扁平条（drawdownrod）将粘结层组合物涂敷在美国IntecCovp生产的Brai无规立构聚丙烯改性沥青片上，使干燥后的粘结层的厚度约为3密耳。使涂层在环境条件下干燥2～4小时。用Gardner刀将屋顶厚浆涂料涂敷到粘结层上，使干膜厚度达10密耳。每个试样均在环境条件下干燥24小时，然后将其在50℃烘箱中放置2周。用“L＊a＊b＊”形式的白色标准校准过的Minolla Chroma Mefer CR-231测定给色量（Col（Colorvalue）“b”值是对黄色的量度，0＝绝对洁白，6＝几乎没有可见的颜色，30＝浅棕色
表5.1 实施例5的防止着色的结果
“b”/比较实施例1 “b”/比较实施例2
粘结层 Tg（计算值） 胶粘涂料表面涂层 胶粘涂料表面涂层
FF -16℃ 9.3 8.8
KK -7℃ 4.7 3.9
DD 1℃ 0.9 4.2
None 17-18 14
本发明的粘结层使置于加速老化环境中的胶粘涂料的表面上出现的发黄现象减少。溶剂溶解聚合物的Tg对防止着色有主要的影响，Tg需在-20℃以上。
实施例6 胶粘涂料体系的性能
胶粘涂料体系所需的其他性能包括耐起泡性、粘合力和低温柔韧性。使用本发明的粘结层时，如果胶粘涂料是涂敷在改性的沥青衬底上，那么需使用低粘性的粘结层组合物提供抗渗胶性（bleed-through resistance）等其他性能。
耐起泡性：按实施例5的方法涂散粘结层和胶粘涂料。将涂过粘结层且后来又涂了胶粘涂料表面层的无规立构聚丙烯改性的沥青片切成约4×4英寸的大小。在环境条件下风干24小时后，将试样置于去离子水中水面下1英寸处，并在1～28天期间检验其起泡和分层的情况。结果用〔泡的大小（10＝很小，2＝大）和泡的密度（H＝重;M＝中等;L＝轻）/出现第一批泡时所经的天数〕表示。
粘合力。按实施例5的方法涂散粘结层和胶粘涂料。在粘结层之上涂敷胶粘涂料之后，将1英寸宽的飞机布条置于湿膜上，并用漆刷将涂料刷在布的表面上，使布浸湿。在室温下干燥3小时后测定干粘合力。湿粘合力则是在室温下干燥2周后又在自来水中浸泡1周后测定的。布条在拉伸试验机上进行180°拉伸，拉力用磅/英寸表示。破坏形式用下列符号表示：
A＝粘附破坏;C＝内聚破坏;IC＝涂层内破坏;FD＝布条分层。
低温柔韧性：按实施例5的方法涂敷粘结层和胶粘涂料。在Brai片的表面涂了胶粘涂料之后，将其切成约4×4英寸大小。使其风干1周后将其置于一可变温度低温试验箱内。当温度平衡后，将Brar片绕一系列尺寸逐渐减少（4英寸、2英寸、1英寸、0.5英寸）的圆棒弯曲，最后折叠180°，所用的温度为75°F、45°F、30°F，P＝合格;F＝不合格。
粘性：用一＃40 Gavdner扁平条将粘结层涂敷到Brai无规立构聚丙烯改性沥青片上。在环境条件下干燥2～4小时后，用手触摸此试验其粘性并分成以下等级;E＝完全没有粘性;VG＝用整个手掌触摸时感到略有粘性;G＝用手指触摸时感到略有粘性;F＝用手掌触摸时可听到“吻”声;P＝感到粘手。
表6.1 粘结层组合物和总胶粘涂料体系的试验结果
实施例7 溶剂溶解聚合物主链对胶粘涂料体系的性能的影响
按实施例2重复制备试样J和试样I，所不同的是在反应结束时并未加稀释溶剂正丁醇，制得的试样的理论固体含量为70%，两种试样分别用试样J′和试样I′表示。
表7.1 溶剂溶解聚合物主链中的BA与IDMA的比较
试样′ J′ I′
组合物 BA/MMA/AA IDMA/MMA/AA
溶剂防粘剂 正丁醇 正丁醇
固体含量，% 无 ZnOAc 无 ZnOAc
粘性（4小时后） 70.7 65.5 70.9 65.5
EXt（130F）：P-VG VG E-
OVn（205F）：P VG-G E-
耐起泡性 （比较实施例1表面涂层）
1天 无气泡 无气泡 无 无
8天 MOD（中等） LIGHT（轻微） 无 无
14天 MOD（中等） LIGHT（轻微） 无 无
21天 MOD（中等） LIGHT（轻微） 无 无
28天 MOD（中等） LIGHT（轻微） 无 无
粘合力 （磅/英寸） （仅涂粘结层）
干 2.2 0.6 2.3 1.1
湿 0.8 0.6 1.6 1.1
1试样J′和I′的Tg（计算值）各为-16℃。
本发明的粘结层组合物提供有用的胶粘涂料体系。IDMA共聚物与锌防粘剂一起提供的粘结层和所得的胶粘涂料体系性能全面，其粘性、耐起泡性和粘合力均很好，因此其性能优于疏水性较差的BA组合物。
Claims (11)
1、一种提高胶粘涂料体系的质量的方法，该方法包括：
(a)配制粘结层组合物，该组合物至少包含一种溶剂溶解聚合物，其中所述聚合物的玻璃化温度约为-20～+20℃；
(b)将所述的粘结层组合物涂敷在衬底的表面上；以及
(c)将胶粘涂料涂到已涂在该衬底表面上的该粘结层上。
2、权利要求1所述的方法，其中所述的溶剂溶解聚合物是由含有烯属不饱和含酸单体的单体混合物制得的，所述含酸单体的含量为所述单体混合物的重量的0.5～8.0%左右。
3、权利要求2所述的方法，其中所述的单体混合物还含有一种疏水单体，其含量至少为所述单体混合物的重量的20%左右，所述的疏水单体系选自丙烯酸的C8～20烷基酯和甲基丙烯酸的C8～20烷基酯。
4、权利要求1所述的方法，其中所述的粘结层组合物还含有多价离子的盐。
5、权利要求4所述的方法，其中所述的多价离子为锌。
6、权利要求1所述的方法，其中所述的衬底表面为沥青表面。
7、一种可用于胶粘涂料体系的粘结层组合物，它包含至少一种溶剂溶解聚合物，所述聚合物的玻璃化温度为-20～+20℃。
8、权利要求7所述的粘结层组合物，其中所述的溶剂溶解聚合物是由含有烯属不饱和含酸单体的单体混合物制得的，所述含酸单体的含量为所述单体混合物的重量的0.5～8.0%左右。
9、权利要求8所述的粘结层组合物，其中所述的单体混合物还含有一种疏水单体，其含量至少为所述单体混合物的重量的20%左右，所述的疏水单体系选自丙烯酸的C8～20烷基酯和甲基丙烯酸的C8-20烷基酯。
10、权利要求7所述的粘结层组合物，还进一步含有多价离子的盐。
11、权利要求10所述的粘结层组合物，其中所述的多价离子为锌。
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