CN104870553A - 含衍生化聚胺的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了含有阴离子稳定的聚合物、一种以上的衍生化聚胺和挥发性碱的水性涂料组合物。所述涂料组合物可进一步包括一种以上的可被或可不被阴离子稳定的其他聚合物，和/或其他添加剂，包括颜料、消泡剂、颜料分散剂、增稠剂、表面活性剂及其结合。通过掺入衍生化聚胺，如烷氧基化聚胺，可降低涂料组合物的固化时间。还提供了由本发明所述的涂料组合物形成的涂层和形成这些涂层的方法。

Description

含衍生化聚胺的组合物
技术领域
本公开内容总体上涉及在各种领域中应用的含衍生化聚胺的涂料组合物。
背景技术
在外表面上形成耐用的高品质涂层面对诸多挑战。值得注意的是，外表面上的涂层通常保持暴露于施用和干燥期间的自然环境中。因此，在施用涂料和干燥期间的天气条件会影响外部涂层的质量。特别地，在施用涂料期间和/或之后的降雨会洗脱一些或全部的涂层，从而导致涂层失效。
通过缩短涂料的固化时间，可使涂层失效的情况——例如归因于不可预料的降雨的那些——最小化。为此，向涂料中加入添加剂以减少固化时间。虽然含有固化添加剂的涂料确实显示出速凝特性，但是这些涂料存在严重的缺点，包括降低的断裂伸长率和风化时显著的黄变。因此，已证明现有的速凝涂料不适合于许多应用。
发明内容
公开了包含阴离子稳定的共聚物、衍生化聚胺和挥发性碱的速凝水性涂料组合物。在施用于表面上时，该涂料具有快速的固化时间。此外，该涂料组合物在风化时基本上无黄变，并显示出适合的物理特性，包括足够的断裂伸长率，从而用于广泛的外部应用中。
所述涂料组合物包含一种以上的阴离子稳定的聚合物。阴离子稳定的聚合物可源自一种以上的烯键式不饱和的单体，包括(甲基)丙烯酸酯单体、乙烯基芳族单体、烯键式不饱和脂族单体、乙烯基酯单体及其结合。在一些实施方案中，阴离子稳定的共聚物具有的测量Tg为-70℃至25℃。
在某些情况下，阴离子稳定的共聚物为丙烯酸系共聚物，其可源自：(i)一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体；(ii)一种以上的含羧酸单体；(iii)任选的一种以上的乙酰乙酰氧基单体；(iv)任选的一种以上的含磷单体；以及(v)除单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)以外，任选的一种以上的其他烯键式不饱和单体。在某些实施方案中，阴离子稳定的共聚物源自大于80重量％的一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体，如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯及其结合。在一些实施方案中，阴离子稳定的共聚物源自大于0重量％至5重量％的一种以上的含羧酸单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸及其结合。在某些实施方案中，阴离子稳定的共聚物源自大于0重量％至35重量％的一种以上的其他烯键式不饱和单体，如苯乙烯、丙烯酰胺及其结合。
所述涂料组合物还含有衍生化聚胺，例如衍生化聚亚烷基亚胺、衍生化聚乙烯胺或其结合。示例性的衍生化聚胺包括由环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷及其结合衍生的烷氧基化聚胺。
适合的衍生化聚胺可具有多种分子量和氮衍生化度(degree ofnitrogen-derivatization)。例如，衍生化聚胺可以具有5,000至5,000,000道尔顿的平均分子量和/或5％至100％的氮衍生化度。在一些实施方案中，衍生化聚胺在涂料组合物中的存在量为0.1重量％至5重量％，基于阴离子稳定的共聚物的干重计。
所述涂料组合物还含有挥发性碱。示例性的挥发性碱包括，但不限于，氨、低级烷基胺如二甲胺和二乙胺、乙醇胺、吗啉、氨基丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-二甲氨基乙醇及其结合。在某些实施方案中，挥发性碱为氨。
所述涂料组合物可进一步含有其他聚合物。其他聚合物可以是，例如，源自一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体、乙烯基芳族单体、烯键式不饱和脂族单体、乙烯基酯单体及其结合的聚合物或共聚物。涂料组合物还可以包括一种以上的添加剂，包括颜料、填料、分散剂、聚结剂、pH中和剂、增塑剂、消泡剂、表面活性剂、增稠剂、杀生物剂、共溶剂及其结合。
还提供了由本文所述的涂料组合物形成的涂层，以及形成这些涂层的方法。通常，涂层通过将本文所述的涂料组合物施加到表面上，并使涂料干燥以形成涂层而形成。所得干涂层通常至少包括阴离子稳定的聚合物和衍生化聚胺。干涂层可进一步包括一种以上的上述其他聚合物和/或添加剂。涂层厚度可随涂料的施用而变化。在一些实施方案中，涂层具有10密耳至100密耳的干燥厚度。在某些实施方案中，根据ASTM D-2370，在室温下于14天的干燥期后，涂层具有大于200psi的拉伸强度，和/或根据ASTM D-2370，在室温下于14天的干燥期后，涂层具有大于100％的断裂伸长率。在一些实施方案中，根据ASTM D-2370，在1000小时的加速风化后，涂层具有大于200psi的拉伸强度和大于100％的断裂伸长率。
所述涂料组合物可以适用于多种表面，包括但不限于金属、沥青、混凝土、石材、陶瓷、木材、塑料、聚合物、聚氨酯泡沫、玻璃及其结合。涂料组合物可应用于内表面或外表面。在某些实施方案中，表面是建筑表面，如屋顶、墙壁、地板或其结合。
一个以上的实施方案的细节阐述于以下的说明中。其他特征、目的和优点将在说明书和权利要求书中是显而易见的。
具体实施方式
如本文所用，术语“(甲基)丙烯酸酯单体”包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯单体。
本文所述的涂料组合物包含一种以上的阴离子稳定的聚合物。适合的阴离子稳定的聚合物包括源自一种以上的烯键式不饱和单体的共聚物。示例性的烯键式不饱和单体包括(甲基)丙烯酸酯单体、乙烯基芳族单体(如苯乙烯)、烯键式不饱和脂族单体(如丁二烯)、乙烯酯单体(如乙酸乙烯酯)及其结合。在一些实施方案中，阴离子稳定的聚合物可包括纯丙烯酸类共聚物、苯乙烯丙烯酸类共聚物、乙烯基丙烯酸类共聚物、或羧基化或非羧基化苯乙烯丁二烯共聚物。
在一些实施方案中，阴离子稳定的聚合物包括丙烯酸系共聚物。丙烯酸系共聚物包括源自一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物。丙烯酸系共聚物可以是纯丙烯酸类聚合物(即，完全源自(甲基)丙烯酸酯单体的聚合物或共聚物)、苯乙烯-丙烯酸类聚合物(即，源自苯乙烯和一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物)，或乙烯基-丙烯酸类聚合物(即，源自一种以上的乙烯基酯单体和一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物)。
在一些情况下，丙烯酸系共聚物包括：
(i)一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体；
(ii)一种以上的含羧酸单体；
(iii)任选的一种以上的乙酰乙酰氧基单体；
(iv)任选的一种以上的含磷单体；和
(v)除单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)之外，任选的一种以上的其他烯键式不饱和单体。
丙烯酸系共聚物可源自大于55重量％以上的一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体(例如，65重量％以上，75重量％以上，80重量％以上，85重量％以上，88重量％以上，90重量％以上，91重量％以上，92重量％以上，93重量％以上，94重量％以上，或95重量％以上的(甲基)丙烯酸酯单体)，基于单体的总重量计。在一些实施方案中，(甲基)丙烯酸酯单体可包括由具有3至6个碳原子的α,β-单烯键式不饱和单羧酸和二羧酸与具有1至12个碳原子的烷醇得到的酯(例如，由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸或衣康酸与C1-C20、C1-C12、C1-C8或C1-C4烷醇得到的酯)。
示例性的丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸酯单体包括，但不限于，丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸正庚酯、甲基丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲基庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、巴豆酸烷基酯、乙酸乙烯酯、马来酸二正丁酯、马来酸二辛酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸四氢化糠基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸己内酯、单(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯，(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2,3-二(乙酰乙酰氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸甲基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、二(甲基)丙烯酸1,6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯及其结合。
在某些情况下，丙烯酸系共聚物源自两种以上、三种以上或四种以上的(甲基)丙烯酸酯单体。在某些实施方案中，丙烯酸系共聚物源自至少两种(甲基)丙烯酸酯单体，其中至少一种(甲基)丙烯酸酯单体其相应的均聚物具有80℃以上的Tg(例如，90℃以上、100℃以上或105℃以上)(例如，甲基丙烯酸甲酯)和至少一种(甲基)丙烯酸酯单体其相应的均聚物具有0℃以下的Tg(例如，-10℃以下、-20℃以下、-30℃以下、-40℃以下、或-50℃以下)(例如，丙烯酸丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯)。
在具体的实施方案中，丙烯酸系共聚物源自选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯及其结合的一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体。
丙烯酸系共聚物可源自大于0重量％至5重量％的一种以上的含羧酸单体，基于单体的总重量计。示例性的羧酸单体包括但不限于α,β-单烯键式不饱和单羧酸和二羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、马来酸、富马酸、二甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、烯丙基乙酸、乙烯基乙酸、中康酸、亚甲基丙二酸、柠康酸及其结合。在某些实施方案中，丙烯酸系共聚物源自大于0重量％至5重量％，或大于0重量％至2.5重量％的丙烯酸、甲基丙烯酸或其结合。
丙烯酸系共聚物可源自大于0重量％至5重量％的一种以上的含磷单体。适合的含磷单体的实例包括醇的二氢磷酸酯，其中醇包含可聚合的乙烯基或烯基(olefenic group)，烯丙基磷酸酯、(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯如(甲基)丙烯酸2-磷酸乙酯(PEM)、(甲基)丙烯酸2-磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸3-磷酸丙酯和(甲基)丙烯酸磷酸丁酯、(甲基)丙烯酸3-磷酸-2-羟丙酯、双(羟甲基)富马酸酯或衣康酸酯的单磷酸酯或二磷酸酯；(甲基)丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯的磷酸酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙基酯的磷酸酯、(甲基)丙烯酸酯的环氧乙烷缩合物的磷酸酯H2C＝C(CH3)COO(CH2CH2O)nP(O)(OH)2和类似的环氧丙烷和环氧丁烷缩合物的磷酸酯，其中n为数量1至50；巴豆酸磷酸烷基酯、马来酸磷酸烷基酯、富马酸磷酸烷基酯、(甲基)丙烯酸磷酸二烷基酯、巴豆酸磷酸二烷基酯、乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷次膦酸、α-膦酰基苯乙烯、2-甲基丙烯酰氨基-2-甲基丙烷次膦酸、(甲基)丙烯酸(羟基)亚膦酰基烷基酯、甲基丙烯酸(羟基)亚膦酰基甲酯及其结合。在某些实施方案中，丙烯酸系共聚物源自大于0重量％至2.5重量％的一种以上的含磷单体。在具体的实施方案中，丙烯酸系共聚物源自大于0重量％至5重量％，或大于0重量％至3重量％的甲基丙烯酸2-磷酸乙酯(PEM)。
丙烯酸系共聚物可源自大于0重量％至5重量％的一种以上的乙酰乙酰氧基单体。适合的乙酰乙酰氧基单体包括(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基烷基酯，例如(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基丁酯和(甲基)丙烯酸2,3-二(乙酰乙酰氧基)丙酯、乙酰乙酸烯丙酯、乙酰乙酸乙烯酯及其结合。在某些实施方案中，丙烯酸系共聚物源自大于0重量％至10重量％或0.5重量％至5重量％的一种以上的乙酰乙酰氧基单体。
丙烯酸系共聚物可源自大于0重量％至35重量％的一种以上的其他烯键式不饱和单体。例如，丙烯酸系共聚物可进一步包括具有最高达20个碳原子的乙烯基芳族化合物、包含最高达20个碳原子的羧酸的乙烯基酯、(甲基)丙烯腈、乙烯基卤化物、包含1至10个碳原子的醇的乙烯基醚、具有2至8个碳原子和一个或两个双键的脂族烃、含硅烷单体、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺衍生物、硫系单体或这些单体的结合。
适合的乙烯基芳族化合物包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯和对甲基苯乙烯、α-丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙烯、4-正癸基苯乙烯、乙烯基甲苯及其结合。包含最高达20个碳原子的羧酸的乙烯基酯包括，例如，月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、叔羧酸乙烯酯、乙酸乙烯酯及其结合。乙烯基卤化物可包括被氯、氟或溴取代的烯键式不饱和化合物，例如氯乙烯和偏二氯乙烯。乙烯基醚可包括，例如，包含1至4个碳原子的醇的乙烯基醚，例如乙烯基甲基醚或乙烯基异丁基醚。具有2至8个碳原子和一个或两个双键的脂族烃可包括，例如，具有4至8个碳原子和两个烯式双键的脂族烃，例如丁二烯、异戊二烯和氯丁二烯。含硅烷单体可包括，例如，乙烯基硅烷，例如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基硅烷)和乙烯基三异丙氧基硅烷，以及(甲基)丙烯酸酯基烷氧基硅烷，例如(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。(甲基)丙烯酰胺衍生物包括，例如，由以下一般结构定义的含酮基的酰胺官能单体
CH2＝CR1C(O)NR2C(O)R3
其中R1为氢或甲基；R2为氢、C1-C4烷基或苯基；且R3为氢、C1-C4烷基或苯基。例如，(甲基)丙烯酰胺衍生物可以是二丙酮丙烯酰胺(DAAM)或二丙酮甲基丙烯酰胺。含硫单体包括，例如，磺酸和磺酸酯，例如乙烯基磺酸、甲基丙烯酸2-磺基乙酯、苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸2-硫氧基乙酯、丁基磺酸乙烯酯；砜例如乙烯基砜；亚砜例如乙烯基亚砜；和硫化物例如l-(2-羟乙基硫)丁二烯。若存在，则含硫单体通常以大于0重量％至5重量％的量存在。
在一些情况下，涂料组合物包含源自下列化合物的丙烯酸系共聚物：
(i)10至15重量％的甲基丙烯酸甲酯；
(ii)50至70重量％的丙烯酸丁酯；
(iii)15至30重量％的丙烯酸2-乙基己酯；
(iv)大于0至5重量％的含羧酸单体；
(v)0至5重量％的丙烯酰胺；
(vi)0至5重量％的乙酰乙酰氧基单体；和
(vii)0至5重量％的含磷单体。
在一些情况下，涂料组合物包含源自下列化合物的丙烯酸系共聚物：
(ⅰ)55至75重量％的丙烯酸丁酯；
(ⅱ)0至25重量％的丙烯酸2-乙基己酯；
(ⅲ)10至35重量％的苯乙烯；
(ⅳ)大于0至5重量％的含羧酸单体；
(ⅴ)0至5重量％的丙烯酰胺；
(ⅵ)0至5重量％的乙酰乙酰氧基单体；和
(ⅶ)0至5重量％的含磷单体。
在一些实施方案中，阴离子稳定的聚合物包括苯乙烯-丁二烯共聚物。苯乙烯-丁二烯共聚物可以是羧基化的(即，由一种以上的含羧酸单体进一步衍生)或可以是非羧基化的。
阴离子稳定的聚合物可具有-70℃至25℃的玻璃化转变温度(Tg)，如通过差示扫描量热法(DSC)使用如例如ASTM 3418/82中所述使用的中点温度测得。在某些情况下，阴离子稳定的共聚物具有的测量Tg为大于-70℃(例如，大于-60℃、大于-50℃、大于-40℃、大于-30℃、大于低于-20℃、大于-10℃或大于0℃)。在一些情况下，阴离子稳定的共聚物具有的测量Tg为小于15℃(例如，小于10℃、小于0℃、小于-10℃、小于-20℃、小于-30℃、小于-40℃、小于-50℃或小于-60℃)。在某些实施方案中，阴离子稳定的共聚物具有的测量Tg为-60℃至15℃，-55℃至10℃或-50℃至0℃。在一些实施方案中，阴离子稳定的聚合物可具有25℃至80℃的Tg。在这些实施方案中，涂料组合物可进一步包括适于将阴离子稳定的聚合物的Tg降低至成膜范围内的聚结剂。
阴离子稳定的聚合物可通过多相聚合技术制备，包括，例如，自由基乳液聚合、悬浮聚合和微乳液聚合。在一些实施例中，阴离子稳定的聚合物通过使用自由基乳液聚合来聚合单体而制备。乳液聚合温度范围可为10℃至130℃，或50℃至90℃。聚合介质可仅包括水，或水与水混溶性液体(如甲醇、乙醇或四氢呋喃)的混合物。在一些实施方案中，聚合介质不含有机溶剂且仅包含水。
乳液聚合可以按照分批法、半分批法或以连续法的形式进行。在一些实施方案中，部分单体可被加热至聚合温度并部分聚合，并且可随后连续地、分步骤地或以浓度梯度叠加的方式将单体批次的剩余部分加入聚合区。在一些实施方案中，共聚物以单级产生(即，不包括具有不同单体组成的单独进料以产生多级聚合物颗粒如芯/壳颗粒)。
乳液聚合可用各种助剂(包括水溶性引发剂和调节剂)进行。用于乳液聚合的水溶性引发剂的实例为过二硫酸的铵盐和碱金属盐，例如，过二硫酸钠、过氧化氢或有机过氧化物，例如，叔丁基氢过氧化物。还原-氧化(氧化还原)引发剂体系也适合作为乳液聚合的引发剂。氧化还原引发剂体系由至少一种通常为无机的还原剂和一种有机或无机氧化剂组成。氧化组分包括，例如，上述已指定的用于乳液聚合的引发剂。还原组分为，例如，亚硫酸的碱金属盐，例如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，焦亚硫酸的碱金属盐例如焦亚硫酸钠，脂族醛和酮的亚硫酸氢盐加成化合物，例如丙酮合亚硫酸氢盐，或还原剂如羟甲基亚磺酸及其盐，或抗坏血酸。氧化还原引发剂体系可以与可溶性金属化合物一起使用，所述可溶性金属化合物的金属组分能以多种价态存在。典型的氧化还原引发剂体系包括，例如，抗坏血酸/硫酸亚铁(II)/过二硫酸钠、叔丁基氢过氧化物/焦亚硫酸钠、叔丁基氢过氧化物/羟甲基亚磺酸钠、或叔丁基氢过氧化物/抗坏血酸。各个组分，例如还原组分，也可以是混合物，实例为羟甲基亚磺酸钠盐与焦亚硫酸钠的混合物。所述化合物通常以水溶液的形式使用，其下限浓度由分散体中可接受的水量决定，且上限浓度由各自的化合物在水中的溶解度决定。浓度可为0.1重量％至30重量％、0.5重量％至20重量％、或1.0重量％至10重量％，基于溶液计。引发剂的量通常为0.1重量％至10重量％或0.5重量％至5重量％，基于待聚合的单体计。也可在乳液聚合中使用两种以上不同的引发剂。为了移除残留的单体，在乳液聚合结束后可加入引发剂。
在聚合中，为了降低共聚物的分子量，可例如以0至0.8重量份的量使用分子量调节剂或链转移剂，基于100重量份的待聚合的单体计。适合的实例包括具有巯基的化合物例如叔丁基硫醇、丙烯酸巯基乙酸乙酯(thioglycolid acid ethylacylic ester)、巯基乙醇、巯基丙基三甲氧基硅烷和叔-十二烷基硫醇。另外，可使用无巯基的调节剂，如萜品油烯。在一些实施方案中，乳液聚合物是在大于0重量％至0.5重量％的至少一种分子量调节剂的存在下制备的，基于单体的量计。在一些实施方案中，乳液聚合物是在小于0.3重量％或小于0.2重量％(例如，0.10重量％至0.15重量％)的分子量调节剂的存在下制备的。
在聚合期间，还可加入分散剂(如表面活性剂)以有助于维持单体在水性介质中的分散。例如，聚合反应可包括小于3重量％或小于1重量％的表面活性剂。在一些实施方案中，聚合反应基本上不含表面活性剂，并且可包括小于0.05重量％或小于0.01重量％的一种以上的表面活性剂。
可在聚合期间使用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。适合的表面活性剂包括具有3至50或4至30的乙氧基化度的乙氧基化C8至C36或C12至C18脂肪醇、具有3至50的乙氧基化度的乙氧基化单-、二-和三-C4至C12或C4至C9烷基酚、磺基琥珀酸二烷基酯的碱金属盐、C8至C12烷基硫酸酯的碱金属盐和铵盐、C12至C18烷基磺酸的碱金属盐和铵盐和C9至C18烷基芳基磺酸的碱金属盐和铵盐。阳离子乳化剂包括，例如，具有至少一个氨基或铵基和至少一个C8-C22烷基的化合物。
本文所述的涂料组合物进一步包含一种以上的衍生化聚胺。衍生化聚胺充当固化剂，并减少涂料组合物的固化时间。
聚胺为含有多个伯胺基团、仲胺基团或其结合的化合物。一般而言，聚胺含有至少三个伯胺基团、仲胺基团或其结合。例如，聚胺可包含至少5个伯胺和/或仲胺基团、至少10个伯胺和/或仲胺基团、至少15个伯胺和/或仲胺基团、至少20个伯胺和/或仲胺基团、至少25个伯胺和/或仲胺基团、至少50个伯胺和/或仲胺基团，或者更多。聚胺可任选地进一步含有一个以上的叔胺基团。
聚胺可以是由一种以上的含有胺基的单体衍生的聚合物或共聚物。适合的这种类型的单体包括乙烯基胺、烯丙基胺和氮丙啶。其他适合的含有氨基的单体包括含有一个以上伯胺和/或仲胺基团的(甲基)丙烯酸酯单体，例如甲基丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯。在一些实施方案中，聚胺是由一种以上的含氨基的单体衍生的丙烯酸类聚合物。
本文所用的衍生化聚胺为N被衍生化从而使得一个以上的胺氮已被衍生化的聚胺(即，聚胺中一些数目的伯胺和/或仲胺基团被共价修饰以用非氢部分代替伯胺和/或仲胺基团中一个以上的氢原子)。例如，就含有一个以上伯胺基团的聚胺来说，衍生化聚胺可包括至少部分伯胺基团已被转换为仲胺或叔胺基团的聚胺。就含有一个以上仲胺基团的聚胺来说，衍生化聚胺可包括至少部分仲胺基团已被转换为叔胺的聚胺。
适合的衍生化聚胺是本领域已知的，并且包括其中一些数目的伯胺和/或仲胺基团被共价修饰以用非氢部分(R)代替一个以上氢原子的聚胺。在一些实施方案中，衍生化聚胺中的每个R独立地选自C1-6烷基，任选地被一个以上羟基基团取代；酰基(-COR1)，其中R1为C1-C6烷基或C5-C7芳基或者杂芳基，任选地被一个以上羟基基团取代；(-COOR2)，其中R2为C1-C6烷基或C5-C7芳基或杂芳基，任选地被一个以上羟基基团取代；(-SO2R3)，其中R3为C1-C6烷基或C5-C7芳基或杂芳基，任选地被一个以上羟基基团取代；和聚(烯化氧)基团。衍生化聚胺中存在的R基团可如此选择以使衍生化聚胺具有亲水性，这使得衍生化聚胺与本文所述水性组合物相容。例如，可选择衍生化聚胺中的R基团以使得衍生化聚胺是水溶性的或水分散性的。在一些实施方案中，至少50％的衍生化胺基为烷氧基化胺基基团。
在一些实施方案中，衍生化聚胺包括烷氧基化聚胺基团。适合的烷氧基化聚胺包括源自2至8个碳的烯化氧的烷氧基化聚胺。在一些情况下，烷氧基化聚胺源自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或其结合。在具体的实施方案中，烷氧基化聚胺是烷氧基化聚亚烷基亚胺、烷氧基化聚乙烯胺或其结合。适合的烷氧基化聚乙烯胺包括Andre等在美国专利第7,268,199号中所描述的那些，其以引用的方式纳入本说明书以作为烷氧基化聚乙烯胺的教导。适合的烷氧基化聚亚烷基亚胺及其制备方法在本领域中也是已知的。参见，例如Thankachan等的美国专利第7,736,525号，Borzyk等的美国专利第6,811,601号和WO 99/67352，所有这些以引用的方式纳入本说明书以作为烷氧基化聚亚烷基亚胺的教导。适合的烷氧基化聚胺也包括，例如，Tanner等在美国专利第8,193,144号中所描述的那些，其以引用的方式纳入本说明书以作为本文所述的烷氧基化聚胺。在具体的实施方案中，组合物包含乙氧基化聚乙烯亚胺、丙氧基化聚乙烯亚胺、丁氧基化聚乙烯亚胺或其结合。
在一些实施方案中，衍生化聚胺包括烷基化聚亚烷基亚胺(例如，烷基化聚乙烯亚胺或烷基化聚乙烯胺)、羟基烷基化聚亚烷基亚胺(例如，羟基烷基化聚乙烯亚胺或羟基烷基化聚乙烯胺)、酰基化聚亚烷基亚胺(例如，酰基化聚乙烯亚胺或酰基化聚乙烯胺)或其结合。
衍生化聚胺通常以小于10重量％的量掺入组合物中，基于阴离子稳定的共聚物的干重计。可根据衍生化聚胺的种类、组合物中存在的阴离子稳定的共聚物的性质和组合物所需的固化时间选择组合物中存在的衍生化聚胺的量。
在一些情况下，衍生化聚胺的存在量为大于0.05重量％、大于0.1重量％、大于0.15重量％、大于0.20重量％、大于0.25重量％、大于0.3重量％、大于0.4重量％、大于0.5重量％、大于0.6重量％、大于0.7重量％、大于0.8重量％、大于0.9重量％、大于1.0重量％、大于1.25重量％、大于1.5重量％、大于2重量％或大于2.5重量％。在一些情况下，衍生化聚胺的存在量为小于8重量％、小于7.5重量％、小于6重量％、小于5重量％、小于4.5重量％、小于4重量％、小于3.5重量％、小于3重量％、小于2.5重量％、小于2重量％、小于1.5重量％、小于1重量％或小于0.5重量％。
在一些实施方案中，衍生化聚胺在组合物中的存在量为0.1重量％至5重量％，基于阴离子稳定的共聚物的干重计。在某些实施方案中，衍生化聚胺在组合物中的存在量为0.5重量％至2.5重量％，基于阴离子稳定的共聚物的干重计。
具有各种分子量和氮衍生化度的衍生化聚胺可被掺入涂料组合物中。组合物的固化时间和所得涂层的物理性质可以通过选择衍生化聚胺的负载水平、分子量、微观结构(例如支化度)和氮衍生化度而改变。组合物的固化时间和所得涂层的物理性质还会受到涂料施用和干燥期间的环境条件(包括湿度和温度)的影响。在一些实施方案中，根据环境条件包括湿度和温度，将特定的衍生化聚胺以特定的负载水平纳入涂料组合物中，从而实现具有所需固化时间、所需物理性质或其结合的涂层。
在一些实施方案中，衍生化聚胺具有的平均分子量为大于500道尔顿、大于1000道尔顿、大于2,500道尔顿、大于5,000道尔顿、大于10,000道尔顿、大于15,000道尔顿、大于20,000道尔顿、大于25,000道尔顿、大于30,000道尔顿、大于35,000道尔顿、大于40,000道尔顿、大于50,000道尔顿、大于60,000道尔顿、大于70,000道尔顿、大于80,000道尔顿、大于90,000道尔顿或大于100,000道尔顿。衍生化聚胺可具有的平均分子量为小于5,000,000道尔顿、小于2,500,000、小于1,000,000、小于750,000道尔顿、550,000道尔顿、小于500,000道尔顿、小于450,000道尔顿、小于400,000道尔顿、小于350,000道尔顿、小于300,000道尔顿、小于350,000道尔顿、小于300,000道尔顿、小于250,000道尔顿、小于200,000道尔顿、小于175,000道尔顿、小于150,000道尔顿、小于125,000道尔顿或小于100,000道尔顿。在某些实施方案中，衍生化聚胺具有的平均分子量为5,000至5,000,000道尔顿、5,000道尔顿至500,000道尔顿或40,000至150,000道尔顿。
通常，衍生化聚胺具有的氮衍生化度为至少5％，所述氮衍生化度定义为在聚胺中已被共价修饰以用非氢部分代替一个以上氢原子的可用氮的百分率。在某些实施方案中，衍生化聚胺具有的氮衍生化度为至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％或至少90％。在某些实施方案中，衍生化聚胺具有的氮衍生化度为小于99％、小于98％、小于97％、小于95％、小于90％、小于85％、小于80％或小于75％。
在一些实施方案中，衍生化聚胺具有的氮衍生化度为5％至100％之间。在某些实施方案中，衍生化聚胺具有的氮衍生化度为50％至95％或者70％至90％之间。在衍生化聚胺为烷氧基化聚胺的实施方案中，氮衍生化度可称为氮烷氧基化度，定义为在聚胺中已被转换为相应的羟烷基的可用氮的百分率。
本文所描述的速凝涂料组合物还含有挥发性碱。挥发性碱为这样的碱性物质，其可溶于水，在常规储存条件下保持在水性涂料组合物中，并在适合的干燥条件下从水性涂料组合物中蒸发。
通常，一种以上的挥发性碱以有效保持涂料组合物的pH在7.5至12.5的范围内、或9至11的范围内的量被掺入组合物中。在一些实施方案中，将一种以上的挥发性碱以0.1重量％至5.0重量％掺入组合物中。在某些实施方案中，将一种以上的挥发性碱以0.5重量％至2.5重量％掺入组合物中。
适合的挥发性碱可基于几种因素而选择，包括它们的碱性和挥发性。示例性的挥发性碱包括，但不限于，氨、低级烷基胺如二甲胺、三乙胺和二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、吗啉、氨基丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-二甲氨基乙醇和其结合。在某些实施方案中，挥发性碱为氨。在一些情况下，氨是存在于涂料组合物中的唯一的挥发性碱。或者，可将氨与其他挥发性碱、非挥发性碱如碱金属氢氧化物、或其结合混合掺入。
在一些实施方案中，组合物可进一步含有其他聚合物，其可以是被或不被阴离子稳定化的。其他聚合物可以是例如源自本文所述单体的聚合物或共聚物。
若存在，则其他聚合物通常的存在量为大于0重量％至15重量％，基于阴离子稳定的共聚物的重量计。在一些情况下，其他聚合物的存在量为小于10重量％、小于7.5重量％、小于5重量％、小于2.5重量％、小于2重量％、小于1.5重量％或小于1重量％，基于阴离子稳定的共聚物的重量计。若存在，则其他聚合物通常的存在量为大于0.05重量％、大于0.1重量％、大于0.25重量％、大于0.5重量％、大于0.75重量％、大于1.0重量％、大于1.5重量％或大于2.5重量％，基于阴离子稳定的共聚物的重量计。在一些实施方案中，其他共聚物以0.1重量％至10重量％存在于组合物中，基于阴离子稳定的共聚物的重量计。
在一些实施方案中，其他聚合物可包括Tg为-70℃至60℃的聚合物。在一些情况下，其他聚合物具有的测量Tg为大于-70℃(例如，大于-60℃、大于-50℃、大于-40℃、大于-30℃、大于-20℃、大于-10℃、大于0℃、大于10℃、大于20℃或大于30℃)。在某些情况下，其他聚合物具有的测量Tg为小于60℃(例如、小于50℃、小于40℃、小于30℃、小于20℃、小于10℃、小于0℃、小于-10℃、小于-20℃、小于-30℃、小于-40℃或小于-50℃)。在一些情况下，其他聚合物具有的测量Tg为-70℃至50℃之间。在某些情况下，其他聚合物具有的Tg为-20℃至50℃之间。在一些实施方案中，其他共聚合物具有的Tg为大于60℃或小于-70℃。
在一些实施方案中，其他聚合物的Tg大于阴离子稳定的共聚物的Tg。例如，其他聚合物的测量Tg比阴离子稳定的共聚物的测量Tg大5℃以上、10℃以上、15℃以上、20℃以上、25℃以上、30℃以上、35℃以上、40℃以上、45℃以上或50℃以上。
水性涂料组合物可进一步包括一种以上的添加剂，包括颜料、填料、分散剂、聚结剂、pH调节剂、增塑剂、消泡剂、表面活性剂、增稠剂、杀生物剂、共溶剂及其结合。组合物中的添加剂的选择受到许多因素的影响，包括丙烯酸类聚合物分散体的性质和涂料组合物的预期用途。
适合的颜料的实例包括金属氧化物，例如二氧化钛、氧化锌、氧化铁或其结合。在某些实施方案中，组合物包括二氧化钛颜料。市售的二氧化钛颜料的实例为2101、2310，购自KronosWorldWide，Inc.(Cranbury，N.J.)；R-900，购自DuPont(Wilmington，Del.)；或AT1，购自Millenium InorganicChemicals。二氧化钛还可以浓缩的分散体形式得到。二氧化钛分散体的实例为4311，也可购自Kronos WorldWide，Inc。
适合的填料的实例包括碳酸钙、霞石正长岩(25％霞石、55％钠长石和20％钾长石)、长石(铝硅酸盐)、硅藻土、焙烧的硅藻土、滑石(水合硅酸镁)、铝硅酸盐、硅石(二氧化硅)、矾土(氧化铝)、粘土(水合硅酸铝)、高岭土(高岭石、水合硅酸铝)、云母(水合硅酸铝钾)、叶蜡石(铝硅酸盐氢氧化物)、珍珠岩、重晶石(硫酸钡)、硅灰石(偏硅酸钙)及其结合。在某些实施方案中，组合物包括碳酸钙填料。
适合的分散剂的实例为多元酸分散剂和疏水性共聚物分散剂。多元酸分散剂通常为聚羧酸，例如聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸，其部分或完全为它们的铵盐、碱金属盐、碱土金属盐、铵盐或者低级烷基季铵盐的形式。疏水性共聚物分散剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸与疏水性单体的共聚物。在某些实施方案中，组合物包括聚丙烯酸类分散剂，例如PigmentDisperser N，可购自BASF SE。
有助于在干燥期间成膜的适合的聚结剂包括乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单丁醚、二甘醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯及其结合。
适合的增稠剂的实例包括疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯(HEUR)聚合物、疏水改性的碱溶性乳液(HASE)聚合物、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、疏水改性的聚丙烯酰胺及其结合。HEUR聚合物为二异氰酸酯与具有疏水性烃基封端的聚环氧乙烷的线性反应产物。HASE聚合物为用疏水性乙烯基单体改性的(甲基)丙烯酸的均聚物，或(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯或马来酸的共聚物。HMHEC包括用疏水性烷基链改性的羟乙基纤维素。疏水改性的聚丙烯酰胺包括丙烯酰胺与用疏水性烷基链改性的丙烯酰胺(N-烷基丙烯酰胺)的共聚物。在某些实施方案中，涂料组合物包括疏水改性的羟乙基纤维素增稠剂。
适合的pH调节剂的实例包括氨基醇、单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、二异丙醇胺(DIPA)、1-氨基-2-丙醇(AMP)、氨及其结合。
消泡剂用于使涂料组合物混合和/或施用期间的起泡最小化。适合的消泡剂包括硅油消泡剂，如聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷及其结合。示例性的硅氧烷系消泡剂包括购自BYK USAInc.(Wallingford，Conn.)；系列消泡剂，购自Evonik Industries(Hopewell，Va.)；以及系列消泡剂，购自Ashland Inc.(Covington，Ky.)。
适合的表面活性剂包括非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。非离子表面活性剂的实例为烷基苯氧基聚乙氧基乙醇，其具有约7个至约18个碳原子的烷基，并具有约6至约60个氧化乙烯单元；长链羧酸的环氧乙烷衍生物；长链醇的类似的环氧乙烷缩合物及其结合。示例性的阴离子表面活性剂包括磺基琥珀酸酯、高级脂肪醇硫酸酯、芳基磺酸酯、烷基磺酸酯、烷基芳基磺酸酯的铵盐、碱金属盐、碱土金属盐和低级烷基季铵盐及其结合。在某些实施方案中，组合物包含非离子型烷基聚乙二醇表面活性剂，如TDA8或的AT-18，购自BASF SE。在某些实施方案中，组合物包含阴离子型烷基醚硫酸酯表面活性剂，如FES77，购自BASF SE。在某些实施方案中，组合物包含阴离子型二苯醚二磺酸酯表面活性剂，如DB-45，购自PilotChemical。
可掺入适合的杀生物剂以在储存时抑制涂料组合物中细菌和其他微生物的生长。示例性的杀生物剂包括2-[(羟甲基)氨基]乙醇、2-[(羟甲基)氨基]2-甲基-1-丙醇、邻-苯基苯酚、钠盐、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)、5-氯2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT)、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑酮以及可接受的盐及其结合。适合的杀生物剂还包括抑制涂料中霉菌或其孢子生长的防霉剂。示例性的防霉剂包括2-(氰硫基甲硫基)苯并噻唑、氨基甲酸3-碘-2-丙炔基丁酯、2,4,5,6-四氯间苯二甲腈、2-(4-噻唑基)苯并咪唑、2-N-辛基4-异噻唑啉-3-酮、二碘甲基对甲苯基砜以及可接受的盐及其结合。在某些实施方案中，涂料组合物包含1,2-苯并异噻唑啉-3-酮或其盐。这种类型的杀生物剂包括BD20，购自Arch Chemicals，Inc(Atlanta，GA)。
示例性的共溶剂和增塑剂包括乙二醇、丙二醇、二甘醇及其结合。
可任选掺入组合物中的其他适合的添加剂包括流变改性剂、润湿剂和铺展剂、流平剂、导电性添加剂、粘合促进剂、防粘剂、防缩孔剂和防皱缩剂、防冻剂、防蚀剂、抗静电剂、阻燃剂和膨胀添加剂、染料、光学增白剂和荧光添加剂、UV吸收剂和光稳定剂、螯合剂、清洁性添加剂、交联剂、消光剂、絮凝剂、润湿剂、杀虫剂、润滑剂、增味剂、油、蜡和滑动助剂、拒污剂、防污剂及其结合。
上述涂料组合物可作为具有50至85％或60至75％的固含量的水性分散系被提供。在一些情况下，本文所述涂料组合物可作为粉末制剂被提供。这种类型的粉末制剂包括阴离子稳定的共聚物、衍生化聚胺和任选的一种以上的上述添加剂(例如，颜料、填料和/或喷雾干燥助剂)。可以在使用前例如通过加入水、一种以上的挥发性碱和任选的一种以上的共溶剂来重构粉末制剂，从而提供上述的水性涂料组合物。
还提供了由本文所述涂料组合物形成的涂层和形成这些涂层的方法。通常，涂层通过将本文所述的涂料组合物施加到表面上，并使涂料干燥以形成涂层而形成。所得干涂层通常至少包括阴离子稳定的聚合物和衍生化聚胺。干涂层可进一步包括一种以上的上述添加剂(例如，颜料和/或填料)。
可将涂料组合物通过任何适合的涂布技术(包括喷涂、辊涂、刷涂或铺涂)施加到表面上。根据具体施用要求，涂料组合物可在单涂层中应用，或在多个连续涂层(例如两层涂层或三层涂层)中应用。通常，使涂料组合物在环境条件下干燥。然而，在某些实施方案中，涂料组合物可例如通过加热和/或通过涂层上的循环空气而干燥。
涂料可以和促凝剂共同施用以降低表面上的涂层的固化时间。适合的促凝剂包括消耗挥发性碱并缩短涂层的固化时间的化合物，例如酸。例如，促凝剂可以为稀酸，例如乙酸或柠檬酸。促凝剂可以在涂料施用前施加至表面上，与涂料组合物同时施加，或在已在表面上施加涂料之后但在干燥之前施加至涂层上。
涂层厚度可根据涂料的应用而变化。例如，涂层可具有的干燥厚度为至少10密耳(例如，至少15密耳、至少20密耳、至少25密耳、至少30密耳或至少40密耳)。在一些情况下，涂层具有的干燥厚度为小于100密耳(例如小于90密耳、小于80密耳、小于75密耳、小于60密耳、小于50密耳、小于40密耳、小于35密耳或小于30密耳)。在一些实施方案中，涂层具有的干燥厚度为10密耳至100密耳之间。在某些实施方案中，涂层具有的干燥厚度为10密耳至40密耳之间。
本文描述的涂层的断裂伸长率可以根据ASTM D-2370进行测定。通常，如根据ASTM D-2370测量，在至少14天的干燥期后，涂层显示的断裂伸长率为至少为90％(例如，至少95％、至少100％、至少110％、至少120％、至少130％、至少140％、至少150％、至少160％、至少170％、至少180％、至少190％或至少200％)。在一些实施方案中，如根据ASTMD-2370测量，在1,000小时加速风化后，涂层显示的断裂伸长率为至少90％(例如，至少95％、至少100％、至少110％、至少120％、至少130％、至少140％、至少150％、至少160％、至少170％、至少180％、至少190％或至少200％)。
本文描述的涂层的拉伸强度可根据ASTM D-2370进行测定。通常，如根据ASTM D-2370测量，在至少14天的干燥期后，涂层显示的拉伸强度为至少140psi(例如，至少150psi、至少160psi、至少170psi、至少180psi、至少190psi、至少200psi、至少210psi、至少220psi或至少225psi)。在一些实施方案中，如根据ASTM D-2370测量，在1,000小时加速风化后，涂层显示的拉伸强度为至少140psi(例如，至少150psi、至少160psi、至少170psi、至少180psi、至少190psi、至少200psi、至少210psi、至少220psi或至少225psi)。
涂料组合物可施用于各种表面，包括但不限于金属、沥青、混凝土、石材、陶瓷、木材、塑料、聚氨酯泡沫、玻璃及其结合。
涂料组合物可施用于内表面或外表面。在某些实施方案中，所述表面为建筑表面，如屋顶、墙壁、地板或其结合。建筑表面可位于地上、地下或其结合。
在一些情况下，将涂料施加到表面上以形成水分的阻隔层。例如，可将涂料施加到屋顶或墙壁上以防止或密封水泄漏。可将涂料施加到地基、墙壁或屋顶以作为防水组分而防止水渗透(例如，形成弹性防风雨膜)。在一些情况下，将涂料与常规防风雨膜结合而施加到表面。涂层还可用作部分的外部绝缘装饰体系(EIFS)。
在某些实施方案中，将涂料施加到表面上以反射太阳辐射。在这些情况下，涂料通常含有一种以上的反射太阳能的颜料，如二氧化钛。通过反射太阳的热量，涂层可有助于冷却表面。在将涂料施加到建筑表面如屋顶的情况下，屋顶涂层可有助于降低建筑物内部的温度和冷却成本。
在一些实施方案中，将涂料施加到路面作为交通油漆。在这些实施方案中，路面可以是例如沥青或混凝土。在一些情况下，当将涂料用作交通油漆时，该涂料包含填料如反射填料。
在某些实施方案中，涂料为弹性屋顶涂料。在某些实施方案中，涂层通常会满足ASTM D6083-05(题为“用于屋顶的液体应用丙烯酸类涂料的标准说明”)的要求。在具体的实施方案中，根据ASTM D-2370，在1000小时的加速风化后，涂层具有大于200psi的拉伸强度和大于100％的断裂伸长率。
还提供了降低常规丙烯酸类弹性屋顶涂料组合物的固化时间的方法，所述方法包括将衍生化聚胺(例如烷氧基化聚胺)加入弹性屋顶涂料组合物中。在这些实施方案中，衍生化聚胺通常的添加量如本文所述，为例如大于0重量％至10重量％之间，基于屋顶涂料组合物中的弹性组分的重量计。然后，如上所述，可将这些组合物施加到表面，并使其干燥。
衍生化聚胺还可作为固化剂掺入其他类型的含有阴离子稳定的共聚物的组合物中。特别地，衍生化聚胺可用于降低需要快速固化和/或防雨的其他组合物的固化时间。例如，可将衍生化聚胺加入常规的粘合剂(例如，建筑粘合剂)、水泥浆、填缝剂、密封剂和外部绝缘装饰体系(EIFS)中，从而降低固化时间。
通过非限制性说明，下面给出本公开内容的某些实施方案的实施例。
实施例
实施例1:含有聚乙烯亚胺固化剂的组合物
如下所述制备含有阴离子稳定的丙烯酸系共聚物(Tg＝-32℃)和两种不同的聚乙烯亚胺(PEI-1，MW＝1300道尔顿；PEI-2，MW＝2000道尔顿)的弹性涂料。
对于600g涂料组合物，混合以下成分：
将37g水、2.4g Pigment Disperser N(BASF)、2.0g丙二醇、2.4gBYK 035消泡剂(BYK)、1.0g Lutensol TDA8(BASF)、60.7g Kronos2310(Kronos，Inc.)、43.0g OMYACARB UFT-FL(Omya)、32.2gATOMITE(Imerys)、118.4g DURAMITE(Imerys)和1.2g PROXELDB20杀生物剂(Arch Chem.)混合直至均匀。
然后随后加入下列物质：230g水性聚合物乳液、46g水、约2g 29％的氨或更多以达到pH 10、适量的聚乙烯亚胺或其它固化剂、5.0gBYK035消泡剂(BYK)，以及最后2.5g NATROSOL 250MXR(Ashland)在100g丙二醇中的预混合浆液。
涂层的模拟防雨
使用PGT Co.#2压延孔(draw down well)将制剂施用于黑色lanetta纸上成为30密耳厚的涂层。在压延涂料后立即启动设置为20分钟的计时器。当接近20分钟终点时，将涂覆的面板置于支架上，并使之保持45°角。将滴定管直接设置在面板上方。滴定管的尖端与面板表面的距离设置为10英寸。在20分钟的干燥时间后，将去离子水滴到经涂覆的面板上。在大约1分钟内，将总共5毫升的去离子水滴到面板上。在最高达两小时内，以20分钟的时间间隔测试该涂层。在两小时结束时，以0至100％的等级目测评估涂层在每个时间间隔处的完整性。百分之零表明无耐水性，且百分之百表明涂层表面无损害以及涂料无径流。然后基于100％的等级建立样品的固化时间。
膜拉伸强度和膜断裂伸长率的测量
在14天的干燥期后，根据ASTM D-6083测量膜拉伸强度和膜断裂伸长率。
表1.含有聚乙烯亚胺固化剂的组合物的性能
结果
表1示出由含有阴离子稳定的丙烯酸系共聚物(Tg＝-32℃)和两种不同的聚乙烯亚胺(PEI-1，MW＝1300道尔顿；PEI-2，MW＝2000道尔顿)的涂料组合物所形成的涂层的膜拉伸强度、断裂伸长率和模拟防雨性。
如表1所示，含有阴离子稳定的丙烯酸系共聚物和无PEI的组合物在40分钟后表现出无抗洗脱性。加入PEI改进了涂层的抗损坏性和抗洗脱性，且含有2％PEI的组合物在40分钟后表现出无损坏和无洗脱。然而，加入PEI却显著降低了膜断裂伸长率，且含有2％PEI的组合物表现出小于100％的膜断裂伸长率值。此外，含PEI的所有组合物在加速风化后呈现出严重的黄变。
实施例2：含有烷氧基化聚乙烯亚胺(APEI)固化剂的组合物
如下所述制备含有两种不同的阴离子稳定的丙烯酸系共聚物(丙烯酸-1：Tg＝-32℃；丙烯酸-2：Tg＝-28℃)中的一种和乙氧基化聚乙烯亚胺的弹性涂料。
对于600g涂料组合物，混合以下成分：
将37g水、2.4g Pigment Disperser N(BASF)、2.0g丙二醇、2.4gBYK 035消泡剂(BYK)、1.0g Lutensol TDA 8(BASF)、60.7g Kronos2310(Kronos，Inc.)、43.0g OMYACARB UFT-FL(Omya)、32.2gATOMITE(Imerys)、118.4g DURAMITE(Imerys)和1.2g PROXELDB20杀生物剂(Arch Chem.)混合直至均匀。
然后随后加入下列物质：230g水性聚合物乳液、46g水、约2g 29％的氨或更多以达到pH 10、适量的聚乙烯亚胺或其他固化剂、5.0gBYK035消泡剂(BYK)，以及最后2.5g NATROSOL 250MXR(Ashland)在100g丙二醇中的预混合浆液。
如上述实施例1，测量由这些涂料组合物形成的涂层的膜拉伸强度、断裂伸长率和模拟防雨性。
表2.含有烷氧基化聚乙烯亚胺固化剂的组合物的性能
结果
表2示出由含有两种不同的阴离子稳定的丙烯酸系共聚物(丙烯酸-1：Tg＝-32℃；丙烯酸-2：Tg＝-28℃)中的一种和乙氧基化聚乙烯亚胺(APEI)的涂料组合物所形成的涂层的膜拉伸强度、断裂伸长率和模拟防雨性。
如表2所示，含有阴离子稳定的丙烯酸系共聚物和无APEI的组合物在40分钟后表现出无抗洗脱性。加入APEI改进了涂层的抗损坏性和抗洗脱性，且含有1％APEI的组合物在40分钟后表现出无损坏和无洗脱。此外，加入APEI增强了膜断裂伸长率，且含有1％APEI的组合物表现出大于200％的膜断裂伸长率。此外，含APEI的所有组合物在加速风化后不呈现出黄变。
所附权利要求书的组合物和方法不限于本文所述的具体组合物和方法的范围，其旨在作为权利要求书的几个方面的说明，并且功能上等同的任何组合物和方法旨在落入权利要求书的范围内。除了本文所述和示出的那些之外，组合物和方法的各种修改也旨在落入所附权利要求书的范围内。此外，尽管本文仅具体描述了已公开的某些代表性的组合物和方法步骤，组合物和方法步骤的其他结合也旨在落入所附权利要求书的范围内，即使没有具体地列举。因此，步骤、元素、组分或成分的结合在本文中可被明确地提及或者稍微地提及，然而，步骤、元素、组分和成分的其他结合也被包括在内，即使没有明确地说明。本文所用的术语“包含”及其变型与术语“包括”及其变型同义使用，并且都是开放的、非限制性术语。尽管术语“包含”和“包括”在本文中已被用作描述各种实施方案，但是可以使用术语“基本上由……组成”和“由……组成”代替“包含”和“包括”以提供本发明中更具体的实施方案并且也被公开。除了在实施例中，或另有指明，本说明书和权利要求中使用的表示成分、反应条件等的数量的所有数字应被理解为并非试图限制将等同原则应用于权利要求书的范围，而应至少根据有效数字的位数和普通四舍五入方法来解释。

Claims (46)

1.一种水性组合物，包含：
(a)阴离子稳定的共聚物；
(b)衍生化聚胺；和
(a)挥发性碱。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述衍生化聚胺是烷氧基化聚亚烷基亚胺、烷氧基化聚乙烯胺或其结合。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物具有的Tg为-70℃至25℃之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物具有的Tg为-60℃至15℃之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物具有的Tg为-55℃至10℃之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物具有的Tg为-50℃至0℃之间。
7.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物具有的Tg为25℃至80℃，并且其中所述组合物还包含聚结剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺具有的平均分子量为500至5,000,000道尔顿之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺具有的平均分子量为40,000至150,000道尔顿之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺具有的氮衍生化度为5％至100％之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺具有的氮衍生化度为70％至90％之间。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺是源自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷及其结合的烷氧基化聚胺。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述烷氧基化聚胺包括烷氧基化聚乙烯亚胺(PEI)。
14.根据权利要求12所述的组合物，其中所述烷氧基化聚胺包括烷氧基化聚乙烯胺。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺以0.1重量％至5重量％存在于组合物中，基于阴离子稳定的共聚物的干重计。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的组合物，其中所述衍生化聚胺以0.5重量％至2.5重量％存在于组合物中，基于阴离子稳定的共聚物的干重计。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物源自一种以上的选自下列的烯键式不饱和单体：苯乙烯、丁二烯、甲基(丙烯酸酯)单体、乙酸乙烯酯、乙烯酯单体及其结合。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物包括丙烯酸系共聚物。
19.根据权利要求18所述的组合物，其中所述丙烯酸系共聚物源自：
(i)一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体；
(ii)一种以上的含羧酸单体；
(iii)任选地一种以上的乙酰乙酰氧基单体；
(iv)任选地一种以上的含磷单体；和
(v)除单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)以外，任选地一种以上的其他烯键式不饱和单体。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的组合物，其中所述丙烯酸系共聚物源自大于80重量％的一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体。
21.根据权利要求19至20中任一项所述的组合物，其中所述一种以上的(甲基)丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯及其结合。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物源自大于0重量％至5重量％的一种以上的含羧酸单体。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的组合物，其中所述一种以上的含羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸及其结合。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物源自大于0重量％至5重量％的一种以上的含磷单体。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的组合物，其中所述一种以上的含磷单体选自甲基丙烯酸2-磷酸乙酯(PEM)、甲基丙烯酸2-磷酸丙酯、甲基丙烯酸3-磷酸丙酯、甲基丙烯酸磷酸丁酯、甲基丙烯酸3-磷酸-2-羟丙酯及其结合。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物源自大于0重量％至35重量％的一种以上的其他烯键式不饱和单体。
27.根据权利要求18至26中任一项所述的组合物，其中所述其他烯键式不饱和单体包括乙烯基芳族单体。
28.根据权利要求27所述的组合物，其中所述乙烯基芳族单体包括苯乙烯。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物包括源自下列组分的丙烯酸系共聚物：
(i)10至15重量％的甲基丙烯酸甲酯；
(ii)50至70重量％的丙烯酸丁酯；
(iii)15至30重量％的丙烯酸2-乙基己酯；
(iv)大于0至5重量％的含羧酸单体；
(v)0至5重量％的丙烯酰胺；
(vi)0至5重量％的乙酰乙酰氧基单体；和
(vii)0至5重量％的含磷单体。
30.根据权利要求1至28中任一项所述的组合物，其中所述阴离子稳定的共聚物包括源自下列组分的丙烯酸系共聚物：
(i)55至75重量％的丙烯酸丁酯；
(ii)0至25重量％的丙烯酸2-乙基己酯；
(iii)10至35重量％的苯乙烯；
(iv)大于0至5重量％的含羧酸单体；
(v)0至5重量％的丙烯酰胺；
(vi)0至5重量％的乙酰乙酰氧基单体；和
(vii)0至5重量％的含磷单体。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的组合物，还包含其他聚合物。
32.根据权利要求31所述的组合物，其中所述其他聚合物包括Tg为-70℃至25℃之间的共聚物。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的组合物，还包含颜料、填料或其结合。
34.一种组合物，包含：
(a)阴离子稳定的共聚物；和
(b)衍生化聚胺；
其中所述组合物为粉末形式。
35.一种涂料，包含：
(a)阴离子稳定的共聚物；
(b)衍生化聚胺；和
(c)颜料、填料或其结合。
36.一种在表面上制备涂层的方法，包括：
(a)将权利要求1至33中任一项所定义的水性涂料组合物施加至表面；和
(b)使所述组合物干燥以产生涂层。
37.根据权利要求36所述的方法，其中施加步骤包括提供包含阴离子稳定的共聚物和挥发性碱的涂料组合物，并且在将涂料组合物施加至表面之前，向所述涂料组合物中添加衍生化聚胺。
38.根据权利要求36或37所述的方法，其中所述表面选自金属、沥青、混凝土、石材、陶瓷、木材、塑料、聚氨酯泡沫、玻璃及其结合。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的方法，其中所述表面为建筑表面。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的方法，其中所述表面为外表面。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述表面为屋顶。
42.根据权利要求36至41中任一项所述的方法，其中所述涂层具有的干燥厚度为10密耳至100密耳之间。
43.根据权利要求36至42中任一项所述的方法，其中根据ASTMD-2370，在室温下在14天的干燥期后，所述涂层具有大于200psi的拉伸强度。
44.根据权利要求36至43中任一项所述的方法，其中根据ASTMD-2370，在室温下在14天的干燥期后，所述涂层具有大于100％的断裂伸长率。
45.根据权利要求36至44中任一项所述的方法，其中根据ASTMD-2370，在1,000小时的加速风化后，所述涂层具有大于200psi的拉伸强度和大于100％的断裂伸长率。
46.根据权利要求36至45中任一项所述的方法，还包括施加促凝剂。
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