CN1069502A - 水乳液基涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

—种粘度至少为20厘泊的水乳液涂料组合物，它含有分子量至少为50000，而最好为大于500000，以及玻璃化转变温度至少为10℃的粘结剂和填料，其中粘结剂约占20至50重量份而填料高达约60重量份。此组合物还含有有效量的一种或多种的选自聚结剂、润湿剂、增稠剂、表面活性剂和消泡剂的添加剂。此组合物特别适合于涂施到为木马、模型制造和玩具工业所共有的被涂物上。一般说来，最好用喷枪涂施这种木马/模型制造组合物并让涂层在至少为13℃的温度下固化一周，以产生最高的能达到的性能。

Description

水乳液基涂料组合物
本申请系1990年4月3日第07/504317号申请的部分接续申请。
本发明概括地涉及水乳液基涂料组合物，而更具体地涉及特别适用于各种为木马、模型制造和玩具工业所共有的被涂物的涂料组合物。
尽管几十年来水乳型漆已被公知和使用，近年来的研究和开发着眼于在气候老化、耐久性和柔韧性方面的性能可与溶剂型漆相比的水基组合物。这方面的努力是由于担心与使用溶剂型漆有关的污染和对健康的危害而做出的。美国环境保护署(United States EnvironmentalProtection Agency)已经规定将1991作为限制工业使用溶剂型漆的年限。
漆作为被涂物上的涂层长期以来被用于增进外观和免遭大气侵蚀以及，如安全绝缘、隔绝蒸汽等目的。通常认为漆是由四种基本组分构成的，它们是颜料、粘结剂(或非挥发性漆料)、挥发性漆料(或载体)、和添加剂。颜料，既可以是有机的也可以是无机的成分，它提供想要的漆色并按其特有的不透明性和光泽来选择。粘结剂是一种当被暴露在大气或加热的情况下会形成干涂层或膜的物质，并为颜料提供介质。粘结剂一般为树脂(通常为合成聚合材料)、干性油、或它们的混合物。挥发性漆料的量可约占漆体积的50％，但是当漆被干燥或固化时，它被蒸发到大气中。在溶制型(也称溶剂基的)漆中的挥发性漆料一般为有机溶剂，诸如芳香烃(如二甲苯或甲苯)或脂肪烃(如石油溶剂油或石脑油)，而在水性(也称水基)漆中的挥发性漆料当然为水。在最大的一类水基漆中，粘结剂被乳化到水介质中，也就是将粘结剂以微滴形式分散在水中，粘结剂成为内相而水成为外相。这些漆还被称为乳化漆或乳液基漆。
添加剂是指用来促进形成合格膜的一些试剂。一般水基漆的添加剂包括聚结剂、增稠剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂、和防冻剂。通常在薄膜形成期加入聚结剂来瞬时增塑粘结剂以促使乳液粒子聚结。增稠剂通常被加入以促进颜料粒子在贮存期的悬浮、应用时合适的流变性、以及流动而不流挂。通常加入防腐剂来防止贮存期细菌的侵袭，而加入其他添加剂是为了减少泡沫、调节pH、防止表面缺陷、以及提供冻/融稳定性等目的。
木马、模型制造和玩具工业已经是一个极少选用水基漆的领域。自三十年代以来，木马工业一般得接受其他工业部门使用的涂装技术，例如使用汽车用喷漆和瓷漆。当要求将这种主导地位的颜料用更多的使用物和有利于环境的替换物所取代时，许多木马漆从市场上消失了。只有为数不多的公司继续提供瓶装的溶剂型木马涂料。
只有在联邦环境保护署(和加利福尼亚州大气质量控制委员会)[Federal Environmental Protection Agency(and CaliforniaAir Quality Control Council)]采取步骤提醒一般公众注意经常使用溶剂型木马漆所包含的危险之后，滚工业才试图以使用水净化或水性漆来加以响应。但是这些配方中最好的也是不适当的，它们的不透明性和粘结性较差。尽管水性漆继续得到这一技术领域的承认，只要这些水性漆对帆布和纸被涂物具有合格的粘结力，但是木马制造者/模型制造者发现，他(或她)不能在各种常遇到的被涂物上成功地使用这些漆。因此溶剂基漆在这一技术中仍处于主导地位。
在此期间，木马工业在制造工艺和按照原来被仿造的物品复制非常精细部分的能力方面持续地取得进步。现代模型具有非常精确的细部，其比例之小通常达到1/250。合适的涂料和漆不仅必须能提供薄的、不遮盖模型细部的膜，而且还应提供良好的粘结力、柔韧性和抗冲击性。尽管承认水性涂料的高度安全性与环境性，但是该技术还必须报以能提供非常薄的漆膜使金属和塑料模型的外部特别显著的水基涂料。
本发明提供一种涂料组合物，例如一种显示卓越的粘合力、保光性、耐擦性、或膜质量、以及柔韧性的漆。上面涂有本发明组合物的被涂物能弯曲180°而不会龟裂、碎落、或使干涂膜丧失粘结力。此外，该组合物具有低的有机溶剂含量。
本发明为一种水包油型乳液涂料组合物，其粘度为20至约1500厘泊，它包括：成膜粘结剂；与粘结剂相混合以赋于不同的光泽和颜色的填料；一种或多种促进形成合格膜的添加剂，它们选自增稠剂、聚结剂、润湿剂、消泡剂、和表面活性剂。合适的粘结剂之玻璃化转变温度至少为10℃、优选的至少为30℃，分子量至少为50000.优选的为大于约500000。此涂料组合物的pH为约3至约11。其总固体物含量为约20％至约60％重量。该组合物含约20至约50重量份的以粘结剂胶乳形式提供的粘结剂，高达约60重量份的填料，以及有效量的一种或多种添加剂。组合物的干涂膜相当于具有按重量计填料与粘结(包括非挥发性固体)之比的范围为0.0∶1至约3.0∶1，优选的为2.0∶1。
本发明的组合物特别适用于为木马工业所共有的被涂物，例如合金钢、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲醛、黄铜、等等。该组合物可被用作涂末道漆或者将它基本上可用于细涂、色调谐调涂、镂花涂或将它视为底漆似的加以再涂。最好该涂料组合物以喷涂法涂施，然后在环境温度下干燥或烘烤。薄膜干燥快而且无不愉快气味。优选的温度为从室温到99℃，虽然在水被从涂层中释出后可以采用更高的温度。
本发明的水性涂料组合物与现有技术的组合物相比有利地显示出对模型用材料的优良的粘附力并且获得具有不寻常的不透明性的非常细(薄)的薄膜厚度和无表面缺陷。组合物能够涂施到被涂物上而得到约0.25至2.5×10-3英寸厚的薄膜(相比之下现有技术的组合物所得薄膜厚度为2至8×10-3英寸)，而仍保持卓越的粘附力和柔韧性。薄膜增强了被涂施表面的细部而不是将细部实际上掩盖住。
本发明的组合物提供各种各样的最后修饰表面，例如无光(低光泽)、缎光(中等光泽)、和高光泽。无光是现有技术组合物能得到的唯一的最后修饰表面。
在本发明的组合物中没有低浓度的有机溶剂和增塑剂，这就减轻或消除了现有技术木马/模型涂料组合物中所存在的环境和毒性问题。
本发明的其他优点和更充分的估价可通过审阅以下的详细说明而得出。
本发明涉及一种对各种被涂物提供非常耐久和柔韧的涂层、而被涂物仅需最低限度表面处理的组合物。这些特性是通过各种组分的新组合而达到的。本发明还涉及制备和应用此组合物的方法。
本发明的涂料组合物能施加到几乎任何表面，但是它特别适用于木马-模型制造工业中所用的被涂物，例如钢、铝、黄铜、等等，特别是聚合的被涂物。然而，应滚知道此涂料组合物的应用并不限于这种木马-模型制造物品，它可应用到各种被涂物和物品上。
除非另有说明外，在本发明的叙述中的加工步骤和浓度测定均是在室温(约20℃至约25℃)和常压条件下进行的。
此处所用的、并且在本技术领域中所常用的术语“粘结剂”指有机成膜物；而术语“粘结剂胶乳”指在基本上为水性介质中的粘结剂(或其混合物)的任何稳定的分散体。术语“填料”是指一种能增强涂料组合物和/或改变涂层光泽和颜色的材料，例如，颜料。术语“增稠剂”是指一种可被用来稠化液体的材料，或一种被用来增加涂料粘度或调整涂料流变性的添加剂。术语“固体物含量”是指按重量计的在乳液组合物中的粘结剂、填料和非挥发性添加剂的量。术语“玻璃化转变温度”或“T g”是指通过绘制刚性模量与温度之比的曲线所发现的拐点温度。术语“被涂物”是指其表面上被涂施以涂料的材料，例如，金属、塑料、合金、等等。术语“预混物”是指通常在水介质中的组分的混合物，在各组分被包含在涂料组合物中之前将它们混合在一起。
一方面本发明提供一种水乳液基组合物，它包括粘结剂、填料和各种添加剂诸如润湿剂、表面活性剂、聚结剂、等等。本发明的组合物具有20至约1500厘泊(cp)的粘度并且事实上可以是具有触变作用的。总固体物含量为约20％至约60％固体物而水含量为约80％至约40％，优选的为30％至约50％固体物和约50％至约70％的水。组合物的pH范围为约3至约11，优选为约7.5至约10。以总固体物含量为基准计，组合物干膜的填料与粘结剂(包括任何非挥发性添加剂)的重量比范围为0.0∶1至约3∶1，优选的为0.0∶1至约2∶1。
合适的粘结剂是聚合物、嵌段或接技聚合物、或互穿网络聚合物，而分子量为50000和最好为大于500000的共聚物被优选。虽然可以使用交联剂，但是本发明的涂料组合物，除了自交联丙烯酸类粘结剂外，粘结剂最好是热塑性的。本发明所用的粘结剂的Tg至少为10℃、优选的至少为30℃。
一般说来，粘结剂以粘结剂胶乳的形式被使用。适用的粘结剂胶乳具有约200cp至约600cp的粘度并且是由平均(或中等)粒径小于5微米的粘结剂粒子组成的。最好是，用于本发明中的粘结剂胶乳为选自以下聚合物和共聚物胶乳中之一：水性聚氨酯分散体；环氧-官能乳液；醋酸乙烯酯共聚物；羧化乙烯醋酸乙烯酯共聚物；羧化丙烯酸类树脂；羟基官能丙烯酸类树脂；丙烯腈功能丙烯酸类树脂；自交联丙烯酸类树脂；羧化聚氯乙烯丙烯酸类树脂；羧化苯乙烯丁二烯共聚物；苯乙烯丁二烯共聚物；苯乙烯改性丙烯酸酯共聚物；乙烯基吡啶共聚物；以及它们的被分散在水中的混合物。
正如胶乳涂料通常那样，粘合的程度与质量将取决于所选的特定粘结剂/被涂物的组合。现已发现，冷轧钢、磷酸盐化钢、或黄铜，对本发明的各种粘结剂来说，是能提供良好粘合的被涂物。然而，当被涂物为聚甲醛、碳复合材料、或聚苯乙烯时，为特定的木马涂料选择粘结剂是十分重要的。在某些情况中，特定组合物的粘合程度还可以通过混合不同的粘结剂而被增强。根据此处所提的这些原理，可以使适当组合的涂料符合特定被涂物的要求。
为了达到组合物的粘度和流变性、以及想要的不透明性和颜色，可以在本发明的组合物中包含各种填料和添加剂。合适的填料粒子具有小于25微米的平均(或中等)粒径。某些市场上可购得的适用填料是颜料，诸如碳黑(例如，RegalTM黑，可由Cabot Co.得到)；酞菁兰(例如，HeliogenTM兰，可由BASF Co.购得)；异二氢吲哚黄(例如，IrgazincTM黄，可由Ciba Geigy购得)；芳基金属红化合物(例如，FBRK-70TM，可由Hoechst-Celanese购得)；烧褐土(例如，152domestic，可由Hoover Co.购得)；黄色氧化铁(例如，BayferroxTM3910，可由Mobay Co.购得)；红色氧化铁(例如，由Mobay Co.购得的BayferroxTM 160M)；以及其他填料诸如硅酸铝(例如，ASP-40TM，可由Engelhard Co.购得)；硅酸镁(例如，由Pfizer Co.购得的Miciotalc MP-10-52TM)；硫酸钡(例如，由Smithko购得的Micro-dine XR BarytesTM)；碳酸钙(例如，由Genstar Co.购得的Ca-melcarTM)；非晶形硅石(例如，可由Degussa Corp.购得的HK 188TM)；微晶硅石(例如，由Illinois Minerals Co.购得的ImsilTM A108)。
一般说来，增稠剂按其量足以得到想要的粘度和流变性来添加。仅使用很小量，最好为涂料组合物的约0.1％至约10％重量，不过增稠剂并非是必不可少的。以下为某些适用于本发明的商业上可购得的增稠剂：羟丙基甲基纤维素(例如，MethocelTM，可由Dow Che-mical Co.得到)；羟乙基纤维素(例如，由Agualon Co.购得的Na-trosolTM)；含水硅酸镁(例如，由Rheox购得的BentoneTM)；中和聚丙烯酸醋共聚物(例如，由Rohm & Haas Co.得到的AcrysolTM)；以及缔合聚氨酯增稠剂(例如，由Rohm & Haas Co.得到的QR-708TM)。
其他有利的添加剂是表面活性剂、聚结剂或成膜助剂、润湿剂和消泡剂。
表面活性剂(表面活性或表面张力改进剂)对增加填料的分散和使涂层表面缺陷的形成减小到最低限度是有好处的。例如，在使用颜料诸如碳黑或酞菁兰情况时，添加表面活性剂，诸如辛苯氧基聚乙氧基乙醇(例如，得自Union Carbide，Inc.的TritonTM X-100)可促进颜料分散。可以使用其他促进分散的表面活性剂；然而，优选使用这种非离子的和短效的表面活性剂。短效表面活性剂是一种在宽范围pH值下稳定的并且会从所涂施的涂料的薄膜中蒸发的表面活性剂。这些表面活性剂的浓度相当于所用颜料重量的约0.5％至约10％。
如以上所指出的那样，其他表面活性剂可被加入以使表面缺陷的形成减小到最低限度。在本发明组合物中适用的那类在商业上可购得的表面张力改进剂为：聚硅氧烷共聚物(例如，由Byk-Chemie供应的BykTM 301和BykTM 306；或由Raybo Chemicals供应的Raybo 61Aqua WetTM)；炔属醇或二醇或其乙氧基化衍生物(例如，由Air Pro-ducts，Inc.购得的SurfynolTM 104E和SurfynolTM 440)。这些表面张力改进剂的浓度合适的为占涂料组合物重量的约0.2％至约3％。
许多惯用的流动或成膜助剂能增大流动、减少泡沫，而且有时在有助于被涂施涂料聚结(这促使形成更连续的涂层)的同时还能提高冻/融稳定性。一些流动助剂为：乳酸酯、2-丁氧基乙醇、邻苯二甲酸酯、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇、甲基·苯基甲醇、乙二醇、二乙二醇、双丙酮醇、丙二醇、乙二醇或丙二醇的单酯和二酯、等等。聚结剂包括外聚结剂和内聚结剂。外聚结剂，例如2-丁氧基乙醇，是溶于乳液组合物的外部含水相中；而内聚结剂，例如邻苯二甲酸丁辛酯是溶于内相的。
这些流动助剂的混合物也可被使用。一种流动助剂的混合物已被发现在本发明组合物中特别有效，它具有以下相对量的各组分：71份2-丁氧基乙醇；6份邻苯二甲酸丁辛酯；12份丙二醇。使用这种混合物是考虑到利用这些具有想要性质的组分能超过或高于它们各自的流动特性。例如丙二醇不仅能改进流动性，而且还能提高涂料组合物的冻-融稳定性，以及还放慢干燥速率，因此它能防止结皮和提供更连续的薄膜。2-丁氧基乙醇是外聚结剂而且还能降低组合物的表面张力而促进更好地润湿被涂物。邻苯二甲酸丁辛酯是一种内聚结剂。
由于在模型被涂物上存在极微细的细部，因此必须保证在被涂物上形成薄膜时不出现过早的表面结皮，表面结皮会截留大部分的挥发性材料。这可以通过在本发明的组合物中包含润湿剂来实现。一些适用的润湿剂是乙二醇、丙二醇、2-丁氧基乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇、以及各种乳酸酯。现已发现，丙二醇和乳酸丁酯的混合物在本发明的组合物中尤为有效。丙二醇在组合物中起二方面作用。首先，它保持薄膜开放以使水份可以蒸发。其次，它能赋予均衡的冻-融稳定性。在本发明组合物中润湿剂的浓度，以涂料组合物的重量为基准计，一般处在约5％至约15％的范围内。
使用消泡剂以防止或减少起泡到最低限度。为这一目的可以使用各种各样的消泡剂。适用于本发明组合物的几种可从市场购得的消泡剂是：矿物油类消泡剂(例如，由Colloid Ind.得到的Colloids643TM、Colloids 640TM、以及Colloids 647TM)；非硅氧烷类消泡剂(例如，Interfoam XI-7TM，可由AKZO Inc.得到)；非离子表面活性剂和石油烃的掺合物(例如，由Diamond Shamrock Corp.获得的Foamaster VLTM)；硬脂酸盐改性的清泡剂(例如，由Ultra Ad-hesive Inc.获得的Dee-Fo 918TM、Dee-Fo 233TM、以及Dee-Fo 97-3TM)。消泡剂的浓度适合的为占涂料组合物重量的0％至约1％。
本发明的组合物可按以下方式来配制：首先将消泡剂加到具有低粘度、一般为200～600cp的原料粘结剂胶乳中。对混合物进行缓慢搅拌同时加入内和外聚结剂与润湿剂的预混物。然后可加入增稠剂，如果需要的话，还可加入一些填料以调整组合物的颜色和光泽。继续混合直至填料的平均粒径小于25微米时为止。整个混合过程最好在室温下进行，不过温度从10℃至82℃均是可以接受的。
本发明的涂料组合物可以用各种涂布机来涂施，例如，喷涂装置，或手工刷涂。本组合物的优选涂施方法是使用根据Bernoulli的气吸和雾化原理设计的喷枪。可以添加少量额外的水以提高给定喷涂装置的雾化特性。
正如熟练技术人员所知，被涂物的表面处理对涂装效果是至关重要的。然而，本发明的涂料组合物，与现有技术中常用的涂料组合物相比，不太需要冗长的和充分的被涂物表面处理。例如，在涂饰金属诸如黄铜、铝、钢和铜时，对于涂料的涂施与正常粘合来说表面处理总是必不可少的。例如，溶剂清洗或阳极处理，与均匀轻度抛光喷砂处理(氧化铝，220至100粒度)的结合常被用于要被涂层粘附的铝被涂物的表面处理。黄铜、青铜和铜不仅要清洗而且还需要施以锌(铬)黄底漆。
现已发现，就涂施本发明涂料组合物而言，金属表面可以通过用洗涤剂(例如，可由Proctor & Gamble Co.得到的DawnTM或LemonJoyTM牌洗涤剂)的简单清洗来进行处理，它可以除去制造时所用的任何油，接着在120℃或更高温度下用水冲洗，然后在环境温度下空气干燥。如果普通洗涤剂未能从被涂物表面去掉油状物质的话，可以在洗涤前使用异丙醇。
根据本发明，塑料的表面处理基本上与金属的相似；尽管塑料被涂物具有最多的各种硬度和表面力学特性。除了一些类型的尼龙外，被涂物，诸如聚氟烃、聚甲醛、聚苯乙烯、合成橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物以及不饱和聚酯的表面仅需用洗涤剂清洗、在120℃或更高温度用热水冲洗，然后空气干燥即可。
作为通常被施加到木材(一种多孔材料)上的封闭底漆的替代物，本发明的涂料组合物可用水稀释到粘度为20cp至40cp并用柔软的海绵或棉布如涂施着色剂那样涂布。在用砂纸打光除去术材的微丝之后，可以涂施原浓度的有色涂料。
硬壳浇注料，诸如塑料和木马与工艺品领域使用的其他多孔浇注化合物，可以用本发明的涂料组合物通过喷涂(用喷枪)或刷子、海绵和棉花球涂施进行最后修饰。任何一种真正的多孔材料，一旦用本发明的组合物涂覆后，就不会发生由于浇注材料的水合/脱水循环造成的尺寸上的变形。本发明的涂料组合物与现有技术的组合物相比在水汽和高湿区域能有效地提供更好的水蒸汽隔离保护作用。
根据本发明的涂料组合物成膜快速而无须使用工业加热器和炉。长达一周的固化提供最佳性能。本发明组合物所提供的干涂层之特征在于具有非常良好的粘附力、耐轻度冲击(在正常的预期的贮运和使用中，会出现轻度冲击)以及很高的柔韧性(可被弯曲到180°以上而不碎落或丧失粘附力)。由于木马工业的比例范围为1/100至1/2英寸尺，因此就有色涂料而说，涂膜必须与1/250英寸比例细部和1/2英寸比例细部相适应而不完全遮掩最细的细部。本发明的涂料组合物可涂施到被涂物上，结果每次涂覆所得干涂膜的厚度为约0.25至约2.5×10-3英寸，与之相比，现有技术组合物的干涂膜厚度一般为2至8×10-3英寸。这样的干涂膜具有不寻常好的不透明性、无表面缺陷，并且能增强被涂表面的微细部而不会将它们物理地掩盖住。
在温度高于其玻璃化转变温度时干涂膜还显示出能再流动性。此特性对于喷涂时不合适的过喷程度或要求稍高的光泽或影象清晰度的情况是重要的。
本发明组合物能提供无光、缎光和高光的涂层，这种涂层是现有技术水性漆所无法提供的。
本发明的组合物现已在各种被涂物上以各种比例进行试验，使用以下的试验方法：
胶带试验(ASTM D3359)
此试验被用来评估涂层对被涂物的附着力是否达到通常适用的水平。此附着力试验包括以相互垂直方向在涂覆被涂物的薄膜上切割六或十一刀而划出格子状图形，在格子上粘贴压敏胶带然后撕去，并通过与标准图形和例图相比较，从OB(失败)至5B(非常好)的尺度来评价附着力。此试验不能在较高水平的附着力之间作出区别，这需要有更精密的测定方法。
用锥形轴棒进行伸长试验(ASTM D-522)
此试验测定涂层的柔韧性。将待测伸长的涂料涂施到清洁的被涂物底板上由此得到均匀厚度的涂层。在轴棒上弯曲此板并观察涂层破坏的痕迹。记录涂施涂料与测定试样之间的时间、以及使涂膜完成期间所用的环境温度和湿度并对各被测试样进行校正。
被涂物上漆膜的柔韧性不仅取决于漆膜的膨胀性而且还取决于漆膜与被涂物之间的附着力。良好的附着比之不良的附着会得到明显比较好的柔韧性。漆膜的柔韧性在很大程度上决定了漆膜抗龟裂、碎落和机械变形的能力。通常，用来评价柔韧性的试验要比实际工作条件严峻得多。
快速变形试验(ASTM D-2794)
此试验测定抗冲击性。在试验中将涂料以可重复的方式涂施到适合的薄被涂物板上。在涂料以相同方式被固化和老化后，将一标准重物以某一距离下落以致在涂层和被涂物上冲击出压痕。压痕既可以是侵入压痕也可以是挤出压痕。通过逐渐增加重物下落的距离，可以测出通常出现破坏时的点。通常，刚好通过试验的最高值(即，距离)作为结果以英寸-磅为单位进行记录。
现已对本发明作了概括性介绍，以下列出本发明涂料组合物的具体例子，其中所有的份数均为重量份数而所有的温度均以摄氏度表示，除非另有说明。
实施例1
向3140份由Reichhold Chemicals提供的Polymer SpensolL-41TM牌号的聚氨酯分散体添加4780份由Rohm & Haas提供的Copolymer Rhoplex WL-96TM牌号的腈官能的丙烯酸类共聚物，然后加入1份由Colloids Inc.提供的Colloid 643TM牌号的矿物油基消泡剂。将此混合物缓慢搅拌直至其均一时为止。问此均质混合物添加48份得自Daniels Products的牌号为W-23TM的表面活性剂的多官能协合掺合物(该掺合物起分散助剂作用)，96份丙二醇，946份得自SCM Inc.的牌号为RCL-2TM的二氧化钛，以及110份得自Montana Talc Inc.的牌号为Nicron 660TM的硅酸镁。将此混合物继续混和直到颜料和其他填料的平均粒径减少到小于25微米为止。向此均质混合物添加由38份2-丁氧基乙醇和13份得自Rohm & Haas的牌号为QR-708TM的缔合的聚氨酯增稠剂组成的预混物。将所得的组合物用得自Daniels Products的牌号为WD 2432TM的柠檬黄氧化物、牌号为WD 2228TM的酞菁兰和牌号为WD 2345TM的着色黑预制颜料分散体进一步着色，以与预先存在的标准色板相一致。所得到的组合物使用RVF#2心轴在10RPM下的布鲁克菲尔德粘度为120厘泊。
然后将此涂料组合物通过在30psi压力下用带有Badger 380 II型空气压缩机和在目标距离为11/2英寸至6英寸时喷束范围为1/4英寸至3英寸的200型单动内混合喷枪喷涂到铝被涂物上。然后在环境温度下将涂层搁置二分钟，然后在八分钟时间内逐渐增加温度至稍低于100℃，并继续保持此温度七分钟。另外一种涂装过程是让涂层在100℃下保持15分钟并且在达到最终性能之前在环境温度下空气干燥七天。涂层显示出非常好的附着力(附着力试验为5B)，抗冲击性高于或等于80英寸-磅，而伸长率等于或大于25％。对钢、玻璃纤维、以及聚苯乙烯被涂物得到相似的结果。
实施例2
在混合装置内放置作为水基胶乳的560份由B.F.Goodrich提供的牌号为Goodrite 2508×34TM的乙烯基吡啶共聚物，和25份由Rohm & Haas提供的牌号为Rhoplex HA-12TM的自交联丙烯酸聚合物。向此混合物添加1份得自Colloids Inc.的硅氧烷改性的牌号为Colloids 681TM的高沸点矿物油类消泡剂，然后加入由31份水、6.25份得自Monsanto的牌号为Santicizer 160TM的邻苯二甲酸丁辛酯和61份由Purac Incorporated提供的乳酸丁酯组成的预混物。将混合物搅拌到成为平滑均匀的组合物为止。向此含水组合物添加由150份水，25份得自Air Products，Inc.牌号为Surfynol61TM的二甲基己炔醇(它作为250份得自Hoechst-Celanese牌号为F3RK-70TM的芳基金属红化合物的漂洗助剂)组成的预混物。所得水乳液基组合物的粘度为320cp。当将它用与实施例1中所述的类似的涂施方法涂施到合成橡胶上时，该组合物显示出良好的附着力与柔韧性。
实施例3
使用实施例2的方法将5.6份得自Ultra Adhesives，Inc.牌号为Dee-Fo 323TM的硬脂酸盐改性消泡剂添加到2542份得自ICIResins U.S.牌号为Neooryl A-655的羧基官能丙烯酸共聚物，和由175份的2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇、170份水、以及38份得自Monsanto Co.牌号为Santicizer 160TM的邻苯二甲酸丁辛酯组成的预混物中。向此混合物添加由30份2-丁氧基乙醇和10份得自Rohm.& Haas牌号为QR-708TM的缔合聚氨醋增稠剂组成的预混物。然后用300份得自Englehard Inc.牌号为Auraspersew-7017TM的碳黑预制的颜料分散体着色所得的混合物。当将其按实施例1中所述的那样涂施到黄铜被涂物上时，形成具有良好光泽(在60℃时为75％)、卓越的附着力(5B)、160/56英寸-磅(正面/背面)的抗冲击性，并且在直径为1/8英寸的轴棒上未发现破坏痕迹。
实施例4
使用实施例2的方法，将3.8份得自Colloids，Inc.牌号为Colloids 643TM的用硅氧烷改性的高沸点矿物油类消泡剂加到500份得自Dow Chemical牌号为Dow Latex 460TM的苯乙烯-丁二烯聚合物，和1680份得自Rohm & Haas牌号为WL-51TM的苯乙烯改性的丙烯酸类共聚物中。向此混合物添加由320份2-丁氧基乙醇、62份2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇、51份邻苯二甲酸二丁酯和12份28％氨水组成的预混物。此组合物作为清漆，按实施例1所述的那样被涂施到聚苯乙烯被涂物上。所得薄膜具有良好的柔韧性和附着力，尽管在环境温度经过四月后，在柔韧性方面发现很小的降低。
实施例5
使用实施例2的方法，将3份由Ross Chemical，Inc.提供的牌号为Foam Blast 384TM的高沸点矿物油型消泡剂加到由1000份ICIResins U.S提供的牌号为Neocryl A-655TM的羧基官能丙烯酸类共聚物和500份得自Union Carbids Inc.牌号为UCAR 354TM的醋酸乙烯酯共聚物组成的混合物中。向此混合物加入由6份28％氨水、150份甲基·苯基卡必醇、60份水以及50份二丙酮醇组成的预混物。向混合物添加600份预制的颜料分散体(它包括360份水)、48份得自Jobnson Wax牌号为Jonerwl 678TM的丙烯酸树脂以及10份28％氨水。所得的组合物按实施例1中所述的那样被涂施到铝被涂物上。得到的薄膜显示出良好的附着力和良好的柔韧性。当它被涂施到阴极电沉积的钢上时附着力的结果是最令人满意的。
实施例6
使用实施例2的方法，将4份得自Ross Chemicals Inc.牌号为Foam Blast 384TM的高沸点矿物油型消泡剂加到388份甲基卡必醇，15.4份得自Rohm & Haas牌号为Triton CF-10TM的非离子表面活性剂，1940份得自E.I.Dupont牌号为Tipure R-900TM的二氧化钛，以及199份水中。将此混合物研磨到平均粒径小于25微米。向此研磨混合物添加4610份得自Rohm & Haas牌号为Maincote AE-58TM的酸官能丙烯酸类聚合物、492份水、18份28％氨水、294份邻苯二甲酸丁辛酯、90份15％亚硝酸钠水溶液以及40份得自Rohm & Haas牌号为Acrysol RM-1020TM的缔合聚氨酯增稠剂。向所生成的混合物添加1/4体积份的由1255份得自Hi-TekPolymers牌号为Epi-Rez WJ-3520TM的乳化环氧树脂以及471份水组成的预制掺合物。将上组合物按实施例1中所述的方法涂施到模型物品中常用的铅-锡合金被涂物上。所产生的附着力是卓越的，而这样的薄膜的柔韧性是在1/8英寸的轴棒上未出现破坏的痕迹。
实施例7
使用实施例2方法，将2.2份得自Akzo Inc.牌号为InterfoamXI-7TM的非硅氧烷消泡剂加到500份得自ICI Resins U.S.牌号为Neocryl A-655TM的羧基官能丙烯酸类聚合物和100份得自Air Pro-ducts牌号为Airelex 416TM的羧基官能乙烯醋酸乙烯酯共聚物中。向此混合物添加由60份2-丁氧基乙醇、18份2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇和6份28％氨水组成的聚结剂预混物。向所得的混合物添加由38份2-丁氧基乙醇和13份得自Rohm & Haas牌号为QR-708TM的缔合聚氨酯增稠剂组成的预混物。为了着色所得到的组合物，按实施例1中所述的那样使用得自Daniels Products的预制着色浆。将涂料按实施例1所述的方法涂施到得自Uniroyal Inc.牌号为KraiusticTM的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料上。所制得的薄膜显示出卓越的附着力和抗冲击性。
实施例8
使用实施例2的方法，将得自Ultra Adhesives Inc.牌号为Dee-Fo 918TM的硬脂酸盐改性消泡剂添加到300份得自B.F.Goodrich、牌号为Hycar 450×60TM的羧化聚氯乙烯丙烯酸类树脂和300份得自Polysar Inc.牌号为PL-208TM的羧化苯乙烯丁二烯树脂中。将所得到的混合物与实施例7中所述的聚结剂预混物相混合。将得到的此种清亮的组合物按实施例1中所述的方法涂施到尼龙铸造片上。薄膜所达到的附着力是卓越的。
实施例9
使用实施例2的方法，将4份得自Ross Chemicals，Inc.牌号为Foam Blast 384TM的高沸点矿物油型消泡剂添加到340份得自JohnsonWax、牌号为Joncryl 540TM羟基官能丙烯酸类树脂中。向此混合物添加7份得自Air Products Inc.牌号为Surfynol 104TM的叔炔二醇，8份得自Angus Chemical、牌号为AMP-95TM的2-氨基-2-甲基-L-丙醇，以及400份得自SCM Pigments、牌号为RCL-2TM的二氧化钛。以高速分散此混合物产生小于25微米的平均粒径。向此混合物添加530份得自Johnson Wax、牌号为Joncryl 540TM的羟基官能丙烯酸类树脂，220份水和由50份2-丁氧基乙醇和200份得自American Cyanamid、牌号为Melamine Cymel 303TM的羟甲氧基甲基蜜胺树脂。
按实施例1所述的方法将制得的组合物涂施到磷酸盐化钢上。在环境温度下搁置8分钟和13分钟130℃的烘烤周期后，产生具有良好的硬度和抗冲击性的薄膜。
尽管现已参照某些优选实施方案以及此处所列举的各实施例将本发明予以公开，但是本领域技术熟练人员懂得在不背离本发明范围的前提下可以作出种种改进，包括变动、增加和省略。因此，这意味着这样的改进已被本发明所包括，而且本发明的范围仅受根据权利要求书所作出的充分解释的限制。

Claims (18)

1.一种粘度至少为20厘泊并包括以下组分的水乳液基涂料组合物，这些组分为：
(A)约20至约50重量份的一种选自水性聚氨酯分散体、环氧官能乳液、醋酸乙烯酯共聚物、羧化乙烯醋酸乙烯酯共聚物、羧化丙烯酸类树脂、羟基官能丙烯酸类树脂、丙烯腈官能丙烯酸类树脂、自交联丙烯酸类树脂、羧化聚氯乙烯丙烯酸类树脂、羧化苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯改性丙烯酸酯共聚物、乙烯基吡啶共聚物、以及它们的被分散在水中的混合物的粘结剂；
(B)约60重量份以下的填料；以及
(C)有效量的一种或多种的选自增稠剂、聚结剂、润湿剂、消泡剂、以及表面活性剂的添加剂。
2.权利要求1的涂料组合物，其中粘度范围为20至约1500厘泊。
3.权利要求1的涂料组合物，其中粘结剂具有小于5微米的平均粒径。
4.权利要求1的组合物，其中填料包括平均粒径小于25微米的粒子。
5.权利要求1的组合物，其中填料选自颜料、硅酸铝、硅酸镁、硫酸钡、碳酸钙、非晶形硅石和微晶硅石、以及它们的混合物。
6.权利要求1的组合物，其中组合物的干薄膜中填料与粘结剂的重量比为0.0∶1至约2∶1。
7.权利要求6的组合物，其中组合物的干薄膜中填料与粘结剂的重量比为0.0∶1至约1.2∶1。
8.一种制备水乳液基涂料组合物的方法，包括：
将约20重量份至约50重量份的以粘结剂胶乳的形式提供的粘结剂与高达60重量份的填料和有效量的一种或多种选自聚结剂、润湿剂、表面活性剂、增稠剂和消泡剂的添加剂相混合以形成粘度为20厘泊至1500厘泊的最后所得到的组合物。
9.权利要求8的方法，其中粘结剂胶乳具有约200厘泊至600厘泊的粘度和小于5微米的平均粘结剂粒径。
10.权利要求8的方法，进一步包括混合制成的组合物直至填料的平均粒径小于25微米为止的步骤。
11.一种涂覆被涂物的方法，包括涂施一层包含粘结剂和填料的组合物，并且在对被涂物的涂施过程中，该组合物为一种粘度为20厘泊至1500厘泊、pH为约3至约11、并且含有约20至约50重量份的粘结剂和高达60重量份的填料、以及有效量的一种或多种的选自聚结剂、润湿剂、表面活性剂、增稠剂、以及消泡剂的添加剂的水乳液。
12.权利要求11的方法，其中被涂物选自金属和塑料，并且涂施步骤还包括用洗涤剂洗涤被涂物、在约120℃用水冲洗、以及空气干燥被涂物。
13.权利要求11的方法，其中涂施步骤还包括将被涂物加热到温度约为100℃。
14.一种涂料组合物，具有约20厘泊至约1500厘泊的粘度，约3至约11的pH值和约30％至60％重量的总固体物含量，并且包含玻璃化转变温度约30℃和分子量至少为50000的粘结剂和填料，其中组合物的干膜中填料与粘结剂的重量比为0.0∶1至约2∶1。
15.权利要求14的组合物，其中粘结剂选自水性聚氨酯分散体/乳液、环氧官能乳液、醋酸乙烯酯共聚物、羧化乙烯酯酸乙烯酯共聚物、羧化丙烯酸类树脂、羟基官能丙烯酸类树脂、丙烯腈官能丙烯酸类树脂、自交联丙烯酸类树脂、羧化聚氯乙烯丙烯酸类树脂、羧化苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、苯乙烯改性丙烯酸类共聚物、乙烯基吡啶共聚物、以及它们的分散于水中的混合物。
16.权利要求14的组合物，其中粘结剂的分子量大于约500000。
17.权利要求14的组合物，其中pH为7.5至约10。
18.权利要求14的组合物，其中填料选自颜料、硅酸铝、硅酸镁、硫酸钡、碳酸钙、非晶形硅石和微晶硅石、以及它们的混合物。
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