CN107109088A - 用于提高的遮盖的添加剂及包含其的漆组合物 - Google Patents

Abstract

例如漆和染剂的建筑组合物包含含有多个胶乳颗粒的添加剂，其作为掺加剂添加至不透明颜料和成膜粘合剂的已有混合物。每个胶乳颗粒由与可聚合表面活性剂共聚的胶乳聚合物制成。胶乳聚合物在环境温度下是非成膜聚合物。

Description

用于提高的遮盖的添加剂及包含其的漆组合物

相关申请的交叉引用

本申请是于2012年12月18日提交的共同未决美国专利申请号13/717,781的部分继续。该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及使高玻璃化转变温度胶乳单体在可聚合表面活性剂存在下共聚以产生混合到包含不透明颜料和粘合剂的建筑组合物中的添加剂。

背景技术

例如漆和染剂的建筑组合物包含成膜连续相组分，其可以是水性或非水性的并且包含聚合物作为溶质或作为胶态分散体。不透明颜料或颜料是分散在漆粘合剂中以向漆和涂料提供遮盖力和颜色的颗粒化合物。颜料还提高漆的耐久性和风化特性、提供不透明性和例如翻转、光亮的特殊效果，以及改变流动和应用特性。干颜料分散在水和分散剂中以形成研磨物，即悬浮在水溶液中。然后，将研磨物添加到水性胶乳组合物中以形成漆或者添加在着色剂液体组合物中。重颜料颗粒彼此分离并且作为胶态分散体均匀地分布遍及漆组合物。否则，可发生多种缺陷，包括色移、溢流和漂浮、沉降和光泽损失。其上没有电荷并且没有涂覆的颜料需要表面活性剂或分散剂以供更好地分布。

在将漆或涂料施加至基底并在基底上形成膜之后，漆或涂料中的颜料吸收并散射光以阻止光经由膜向下通至基底上的层并返回观察者的眼睛。漆的遮盖力或不透明力(opacifying power)通过1升漆产生完全遮盖所覆盖的平方米数来表示。此外，颜料的遮盖力表示为1千克分散在漆中的颜料所覆盖的平方米数，使得当施加在之前施加的漆层时颜料遮盖任何在前的层的颜色。

典型的不透明颜料包括二氧化钛(TiO₂)，二氧化钛由于其用于最大遮盖力的高折射指数和最佳粒径而具有遮盖力。例如，金红石二氧化钛白的颗粒直径为200nm至300nm。然而，二氧化钛颗粒在漆中的分布或布置影响产生的遮盖力。例如，二氧化钛当以大颗粒簇的形式存在时可以是透明的，并且当团聚时由于光散射效率降低，其遮盖力显著降低。反之，良好的颗粒分散提高漆中二氧化钛颗粒的遮盖效率。诸如分散剂和表面活性剂的添加剂用于漆中以阻止二氧化钛颗粒团聚并最大化这些漆中二氧化钛颗粒的遮盖力。

在漆中使用二氧化钛作为不透明颜料的另一个考虑因素是成本。由于二氧化钛是一种昂贵的组分，因此通过使用降低量的二氧化钛来实现成本节约。Emmons等的美国专利号5,385,960、Emmons等美国专利号6,080,802、Bohlinget等的美国专利申请公告号2012/0058277和Bohling等的美国专利申请公告号2012/0058278以及Koller等的美国专利号7,960,026讨论了尝试降低漆组合物中作为遮盖或不透明颜料的二氧化钛的量。

这些之前的尝试仅使用具有用于二氧化钛颗粒附着的期望官能团的单体。一般见于漆和涂料中的其他添加剂包括表面活性剂。表面活性剂包括疏水和亲水端，并且通常例如在漆形成的研磨或调漆(letdown)阶段期间添加以实现颗粒在漆中的期望分散。Palmer等的国际专利申请号PCT/US2013/039784公开了在反应性表面活性剂存在下制备的胶乳颗粒的产生。然后，向该胶乳颗粒分散体添加二氧化钛颗粒。然而，这些胶乳颗粒具有低玻璃化转变温度，并且在所得漆膜中用作粘合剂或成膜聚合物。具有低玻璃化转变温度的颗粒不能可靠地提供二氧化钛颗粒之间的间隔。因此，期望提供不透明颗粒之间的更可靠间隔以降低涂料组合物中所需的不透明颜料的量的涂料组合物。

发明内容

本发明涉及一种建筑组合物，其包含含有胶乳颗粒的添加剂、不透明颜料和成膜聚合物粘合剂，其中胶乳颗粒包含与可聚合表面活性剂共聚的聚合物。所述聚合物在室温或环境温度下是非成膜的且具有大于约30℃、优选大于约50℃且更优选大于约100℃的玻璃化转变温度，并且胶乳颗粒与成膜聚合物粘合剂形成掺加剂。

可聚合表面活性剂包含与胶乳聚合物结合的单或多烯丙基端和吸附至不透明颜料的磷酸酯或硫酸酯端。胶乳颗粒包含约100nm至约200nm、优选约140nm至约150nm的粒径。

建筑组合物中添加剂与不透明颜料的重量比为约1:5至约1:15、更优选约1:7.5至约1:12.5。与可聚合表面活性剂共聚的胶乳聚合物占建筑组合物中聚合物的总量的约5％至约25％、优选约7％至约15％。添加剂占建筑组合物的按重量计约0.5％至约7.5％、优选约1.0％至约3.5％。本文中使用的建筑组合物中添加剂与不透明颜料的重量比和添加剂中的胶乳聚合物相对于总聚合物的百分比基于固体含量。

本发明还涉及一种用于提高本发明的建筑水性组合物的遮盖特性的方法，所述建筑水性组合物具有添加剂和降低的不透明颜料水平，所述方法包括以下步骤：

(i)制备具有满载的不透明颜料水平的标准建筑水性组合物；

(ii)制备具有所述降低的不透明颜料水平的第二建筑水性组合物，所述降低的不透明颜料水平比所述满载的不透明颜料水平低预定量；

(iii)确定相对于标准建筑组合物的第二建筑组合物的第一着色强度；

(iv)通过向第二建筑水性组合物添加所述添加剂来制备所述本发明的建筑水性组合物，其中所述添加剂改善由蒸发本发明的建筑水性组合物制成的干燥膜中不透明颜料的间距；

(v)确定相对于标准建筑组合物的本发明的建筑水性组合物的第二着色强度；

(vi)确保第二着色强度高于第一着色强度。

添加剂可以是由下文讨论的胶乳聚合物和聚合表面活性剂共聚的胶乳颗粒，并且可以是下文总结并在母案专利申请中讨论的彼此接枝的酸官能聚合物和聚合物载体。

本发明还涉及一种用于制备用于建筑组合物的添加剂的方法，其包括以下步骤：

通过使胶乳单体在可聚合表面活性剂存在下聚合来产生胶乳颗粒，其中胶乳颗粒在室温下是非成膜的并且具有大于约30℃的玻璃化转变温度，其中可聚合表面活性剂包含单或多烯丙基端和磷酸酯或硫酸酯端；

使胶乳单体在规定时间内聚合；以及

使胶乳单体在该规定时间的仅最后约1/2至约1/4内在可聚合表面活性剂存在下聚合。

本发明还涉及一种用于建筑组合物的添加剂，所述添加剂包含多个胶乳颗粒，每个胶乳颗粒包含与可聚合表面活性剂共聚的胶乳聚合物，所述胶乳聚合物是在室温下非成膜的聚合物并且具有大于约30℃的玻璃化转变温度，其中所述添加剂能够与建筑组合物中的粘合剂形成掺加剂，并且附着至建筑组合物中的不透明颜料。

具体实施方式

通常来说，胶乳漆在两个步骤中制备。在研磨阶段，将颜料、分散剂和水以及其他添加剂添加到容器并以高速混合。在该步骤期间，颜料的每个团聚物被分解为其初始粒径。一旦颜料团聚物分解，其需要被稳定化防止重新团聚。该稳定性由分散剂，诸如低分子量的可商购获得的Tamol^TM分散剂，酸官能聚合物和/或表面活性剂提供。这些材料经碱中和和未经中和均可利用。认为，这些多酸分散剂吸附到颜料颗粒表面上，提供被静电稳定化防止团聚的颜料颗粒。在调漆阶段，将研磨物与水性胶乳树脂和其他添加剂(例如表面活性剂、增稠剂、消泡剂、杀生物剂等)混合以制备例如漆的建筑组合物。

漆膜的不透明力是所得漆膜中不透明颜料颗粒的量和这些不透明颜料颗粒的间距的函数。合适的不透明颜料是无机颜料，并且包括但不限于二氧化钛(钛铁矿、金红石和锐钛矿)、硅酸铝、碳酸钙、硅酸镁、硫酸钡、氧化锌、亚硫酸锌及其组合。优选地，不透明颜料是二氧化钛。不透明颜料颗粒的合适粒径为约10nm至约50,000nm。为了使来自二氧化钛颗粒的散射最大化，其优选地彼此间隔至少或多至一个直径的距离。由于二氧化钛颗粒的典型直径为约250nm，本领域已知的低分子量多酸分散体不能提供该间距。此外，可期望可靠地维持小于约250nm的不透明颜料颗粒之间的间距。为了实现这一间距，期望颗粒具有在约50nm多至约250nm范围内的尺寸。这些颗粒吸附到不透明颜料颗粒上，并且在环境条件下不变形。通过使用包含具有足够高玻璃化转变温度的聚合物的颗粒，防止变形并维持期望的间距。

在母案申请序列号13/717,781中，二氧化钛颜料颗粒之间的间距通过将酸官能聚合物附着，优选接枝至载体聚合物的表面，从而允许所得聚合物颗粒吸附至二氧化钛颜料表面来提供。在母案发明中，在聚合物颜料分散剂存在下使载体单体聚合以产生在所得聚合物颗粒的表面上接枝有聚合物颜料分散剂的聚合物颗粒。

母案申请中的一个实施方案公开了一种接枝颜料分散添加剂，其包含彼此接枝的聚合颜料分散剂和聚合物载体。聚合物颜料分散剂的重均分子量约为1,000道尔顿至约20,000道尔顿并且酸值为约150至约250。聚合颜料分散剂也可溶于碱性溶液。聚合物载体的最低成膜温度(minimum film forming temperature，MFFT)大于约10℃且小于约130℃、优选小于100℃并且大于约15℃且优选大于约20℃。接枝颜料分散聚合物添加剂能够吸附至例如二氧化钛的不透明颜料。添加剂包含具有直径在约75nm至约200nm范围内的平均粒径的颗粒。

母案申请序列号13/717,781的另一个实施方案涉及一种接枝颜料分散聚合物添加剂，其包含彼此接枝的聚合物颜料分散剂和聚合物载体。聚合物颜料分散剂的重均分子量为约5,000道尔顿至约20,000道尔顿，并且酸值为约150至约250。聚合物颜料分散剂也可溶于碱性溶液。聚合物载体至少包含苯乙烯或丙烯酸基团。接枝颜料分散聚合物添加剂能够吸附至例如二氧化钛的不透明颜料。添加剂包含具有直径在约75nm至约200nm范围内的平均粒径的颗粒。丙烯酸基团可包含甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯。

母案申请中公开的添加剂可具有在约75nm至约137nm或约177nm范围内的平均粒径。母案申请中公开的添加剂的聚合物载体可以是单相聚合物、多相聚合物或核-壳聚合物。聚合物颜料分散剂占接枝颜料分散聚合物添加剂的总重量的至少约1％并且优选小于50％。聚合物分散剂的重均分子量也可以在约8,000道尔顿至约17,000道尔顿范围内。

在本发明中，例如漆和染剂的建筑涂料中不透明颜料之间的间距由通过使非成膜单体与可聚合表面活性剂聚合形成的另一种添加剂来提供。所述表面活性剂具有某些官能团，例如烯丙基、二烯丙基或多烯丙基、以及磷酸酯或硫酸酯。非成膜单体优选地具有高玻璃化转变温度(Tg)以赋予添加剂足够的硬度来维持不透明颜料之间的间距。根据应用，Tg应足够高于环境温度，不管是室内还是室外的环境温度，如下文所讨论的，以维持间距。

在本发明的一个实施方案中，二氧化钛颜料颗粒之间的间距通过将添加剂掺加到建筑组合物粘合剂和不透明颜料的现有混合物中，允许添加剂中的聚合物颗粒吸附至不透明颜料颗粒表面来提供。所述添加剂的聚合物颗粒具有在不透明颜料颗粒之间建立期望间距的尺寸，并且由具有高玻璃化转变温度的聚合物形成。该高玻璃化转变温度至少高于建筑组合物粘合剂中使用的粘合剂聚合物的玻璃化转变温度。所述聚合物颗粒通过使单体与可聚合表面活性剂共聚以产生具有用于附着至不透明颜料颗粒表面的期望表面官能团的聚合物颗粒来产生。

本发明涉及添加剂、包含添加剂的建筑组合物(例如漆)、用于提高遮盖的方法和用于制备建筑组合物的方法。一般来说，添加剂能够与建筑组合物中的粘合剂形成掺加剂，并且能够附着至建筑组合物中的不透明颜料。在一个实施方案中，添加剂包含多个胶乳颗粒。每个胶乳颗粒由与可聚合表面活性剂共聚的至少一种非成膜胶乳聚合物形成。本文中使用的非成膜聚合物不是粘合剂，是在室温或环境温度，例如室内约20℃至约26℃或室外多至约45℃是非成膜的。成膜聚合物或胶乳是在所述室温或环境温度下形成膜的粘合剂。合适的胶乳聚合物是玻璃化转变温度大于约30℃、优选大于约40℃的非成膜聚合物。在一个实施方案中，非成膜聚合物的玻璃化转变温度大于约50℃、优选大于约60℃、70℃、80℃或90℃并且更优选大于约100℃。

合适的非成膜胶乳聚合物优选地包括丙烯酸类和乙烯基丙烯酸类。优选地，胶乳聚合物是甲基丙烯酸酯聚合物。其他合适的非成膜胶乳聚合物包括但不限于聚苯乙烯、聚(乙酸乙烯酯)、聚氯三氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(氯乙烯)和聚(乙烯醇)。在一个实施方案中，任何丙烯酸单体均可用于本发明以产生合适的非成膜胶乳聚合物。合适的丙烯酸单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯和丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸硬脂酯和甲基丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯和甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯和甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、2-羟基丁基、丙烯酸二甲基氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸酯、烷基(甲基)丙烯酸(例如甲基丙烯酸)、湿粘附单体(例如N-(2-甲基丙烯酰基氧基乙基)亚乙基脲)、以及用于交联功能的多官能单体(例如二乙烯基苯、二丙烯酸酯)等、丙烯酸、离子丙烯酸盐、烷基丙烯酸、离子烷基丙烯酸盐、卤代丙烯酸、离子卤代丙烯酸盐、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺、单烷基丙烯酰胺、单烷基烷基丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯、烷基丙烯酸烷基酯、丙烯腈、烷基丙烯腈、二烷基丙烯酰胺、二烷基烷基丙烯酰胺、羟基烷基丙烯酸酯、羟基烷基丙烯酸酯、亚烷基二醇的仅部分酯化的丙烯酸酯、非聚合多羟基化合物(例如甘油)的仅部分酯化的丙烯酸酯、聚合多羟基化合物的仅部分酯化的丙烯酸酯、及其组合。甲基丙烯酸烷基酯单体优选为甲基丙烯酸甲酯。

优选的含有芳族基团的单体是苯乙烯和α-甲基苯乙烯。其他合适的含有芳族基团的单体包括但不限于2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、(乙烯基苄基)三甲基氯化铵、2,6-二氯苯乙烯、2-氟苯乙烯、2-异丙烯基苯胺、3(三氟甲基)苯乙烯、3-氟苯乙烯、α-甲基苯乙烯、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苄基氯、α-溴苯乙烯、9-乙烯基蒽、及其组合。

优选的含有伯酰胺基团的单体是甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺。其他合适的含有酰胺基团的单体包括但不限于N-乙烯基甲酰胺、或任何乙烯基酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(羟甲基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-甲氧基丙基)丙烯酰胺、N-(丁氧基甲基)丙烯酰胺、N-(异丁氧基甲基)丙烯基(甲基丙烯基)酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]丙烯基(甲基丙烯基)酰胺、7-[4-(三氟甲基)香豆素](甲基)丙烯酰胺、3-(3-氟苯基)-2-丙烯酰胺、3-(4-甲基苯基)丙烯酰胺、N-(叔丁基)(甲基)丙烯酰胺、及其组合。这些单体可以与上面列出的丙烯酸单体聚合。

合适的苯乙烯单体包括但不限于苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、甲氧基苯乙烯等。在该实施方案中，苯乙烯单体优选地与甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺单体共聚。

合适的乙烯基单体包括乙烯基酯，例如，如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、壬酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、己酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、乙酸乙烯基异丙酯以及类似的乙烯基酯；腈单体，例如丙烯腈、甲基丙烯腈等；乙烯基芳烃，例如，如苯乙烯、甲基苯乙烯以及类似的低级烷基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘和二乙烯基苯；乙烯基脂族烃单体，例如，如氯乙烯和偏二氯乙烯，以及α-烯烃，例如如乙烯、丙烯、异丁烯，以及共轭二烯例如如1,3-丁二烯、甲基-2-丁二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基丁二烯、异戊二烯、环己烯、环戊二烯和二环戊二烯；以及乙烯基烷基醚，例如，如甲基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚和异丁基乙烯基醚。

本发明的添加剂颗粒的平均粒径为约50nm至约250nm、或约75nm至约225nm、优选约100nm至约200nm并且更优选约140nm至约150nm。在一个实施方案中，聚合物胶乳聚合物的粒径为约140nm至150nm。平均粒径的下限可为50nm、75nm、100nm或125nm，并且平均粒径的上限可为150nm、175nm、200nm、225nm或250nm。可接受的平均粒径的范围可为从任何下限数到任何上限数。平均粒径是基于体积平均值的平均直径。

高玻璃化转变温度胶乳与含有磷酸酯的烯键式不饱和反应性表面活性剂共聚。这些反应性表面活性剂在其疏水端包含与聚合物胶乳共价结合的官能团或反应团。在聚合期间，例如乳剂聚合期间，这些反应性官能团与胶乳聚合物不可逆地结合。合适的反应性可聚合表面活性剂包括但不限于单和多烯丙基阴离子表面活性剂，包括硫酸酯和磷酸酯。在一个实施方案中，可聚合表面活性剂是磷酸二烯丙酯表面活性剂。该可聚合表面活性剂通过其二烯丙基官能团与胶乳聚合物共价结合，并且可经由磷酸酯官能团通过吸附而与无机不透明颜料结合。

所述添加剂独立于建筑组合物的其他组分而形成，并且用作降低和优化建筑组合物中所需的不透明颜料的量的添加剂。所述添加剂可以以期望的相对于不透明颜料的重量比，如建筑组合物内整个树脂包的百分比或整个建筑组合物中的重量百分数使用。

在一个实施方案中，添加剂固体与不透明颜料固体的重量比为约1:5至约1:15、优选约1:7.5至约1:12.5并且更优选约1:9.5至约1:11.5。在一个实施方案中，建筑组合物中添加剂固体与不透明颜料固体的重量比为约1:10或约1:9.5至约1:11。这些重量比可通过建筑组合物中不透明颜料的量，以及添加剂是否用于以下功能的添加剂来确定：降低不透明颜料的量，例如使不透明颜料的量降低约15％或者是否用作提高具有相对低水平的不透明颜料的建筑组合物中的现有量的不透明颜料的遮盖。一般来说，使用添加剂的最小量可期望地增加建筑组合物的遮盖或期望地减少不透明颜料。

在另一个实施方案中，非成膜添加剂固体以包括建筑组合物的成膜粘合剂树脂的总固体树脂包的至多约30％存在。例如，树脂包可包含约5％至约25％的非成膜添加剂和75％至约95％的成膜粘合剂树脂。或者，树脂包包含约7％至约15％的非成膜添加剂和约85％至约93％的成膜粘合剂树脂。非成膜添加剂可占总树脂包的约9％至约12.5％。再者，使用添加剂的最低量以实现建筑组合物中期望的提高特性。一般来说，建筑组合物中成膜粘合剂树脂的量维持在足以提供建筑组合物的期望结合的水平。增加添加剂的量高于对应于该树脂量的百分比优选地通过不透明颜料的相应替代来实现。

在另一个实施方案中，添加剂在水性或建筑组合物的总重量中的重量百分比为约1/2％至7.5％、更优选约1％至约3.5％、或约1.5％至约2.5％、或约1.75％至约2.25％。

实施例1.在一个实施方案中，通过向5升圆底瓶中添加666g去离子水、1.0g乳化剂、2.0g碳酸氢钠和3.8g聚丙二醇PPG-725来制备添加剂，所述乳化剂例如月桂基硫酸钠乳化剂，例如可从Solvay Novecare商购获得的UB。将该混合物在氮气下在搅拌下加热至约75℃至80℃。

丙烯酸单体的制备物或预乳剂通过向301.6g去离子水添加1077.7g甲基丙烯酸甲酯和6.98g甲基丙烯酸以及40.8g月桂基硫酸钠乳化剂UB和35.9g第二乳化剂来制备，甲基丙烯酸是主要组分并且产生Tg为约105℃的聚合物，第二乳化剂例如聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯乳化剂，例如RS-610A25，其可从Rhodia商购获得。在约78℃的温度下，向圆底瓶添加第一量约77g的预乳剂。15分钟之后，向圆底烧瓶添加乳剂聚合引发剂，例如氧化剂溶液。在一个实施方案中，在约80℃的温度下向圆底瓶添加1.5g过硫酸钠在38.4g去离子水中的溶液。再在添加聚合引发剂后15分钟，将预乳剂的剩余部分在2.75小时内进料，同时使反应温度维持在约80℃。

为了将反应性表面活性剂引入聚合过程中用于共聚，产生30g的约50％二烯丙基磷酸酯表面活性剂溶液在50g去离子水中的溶液。合适的磷酸二烯丙酯表面活性剂溶液包括可从Ethox Chemicals商购获得的ERS-1684。一般来说，使胶乳单体在规定时间内聚合，并且使胶乳单体在仅规定时间的最后1/2至最后1/4、优选最后1/3内在可聚合表面活性剂存在下聚合。例如，在开始预乳剂的剩余部分的预乳剂进料后两小时，即在两小时四十五分钟的单体进料中的两小时，在混合下将反应性表面活性剂溶液添加到预乳剂的剩余部分。此外，在开始预乳剂单体进料时，在3个小时的时间内进料约2.0g过硫酸钠(即氧化剂)在48g水中的溶液。应注意，过硫酸盐进料在预乳剂进料结束之后继续进行15分钟。在过硫酸盐进料结束后三十分钟，将反应器冷却至60℃至65℃。冷却之后，添加26.5g DI水中的约5.19g用于乳剂聚合的还原剂以及13g水中的2.6g叔丁基氢过氧化物，所述还原剂例如可从Brüggemann-Group商购获得的FF6M。15分钟后，再添加另外的13g水中的2.6g叔丁基氢过氧化物，并将所得胶乳聚合物冷却至室温，其中在15分钟后添加7.7g防腐剂，例如Polycide 428。通过过滤回收胶乳聚合物。

所得胶乳聚合物具有以下特性：pH 9.04、粘度74cP、粒径148nm和固体46.9％。这产生包含多个胶乳颗粒的添加剂，其中每个胶乳颗粒是与可聚合表面活性剂共聚的胶乳聚合物，并且其中胶乳聚合物是第一玻璃化转变温度大于约30℃、优选大于约50℃并且更优选大于约100℃的非成膜聚合物。

为了使用添加来产生建筑组合物，产生包含多个不透明颜料颗粒例如二氧化钛颗粒的研磨物。在一个实施方案中，将二氧化钛以及其他颜料在分散剂存在下在研磨步骤中分散。分散剂通常是低分子量酸性官能聚合物，其与二氧化钛颗粒的表面相互作用，但在防止二氧化钛颗粒相互作用方面相对效率低。在粘合剂胶乳存在下在第二步骤中混合或调漆研磨物。向研磨物和粘合剂的该混合物中添加添加剂，使得多个胶乳颗粒是在研磨物和粘合剂混合物中的掺加剂。在一个实施方案中，粘合剂是第二玻璃化转变温度小于约20℃、优选小于约10℃并且更优选小于约0℃的胶乳聚合物。一般来说，合适的粘合剂包括但不限于聚合物、热塑性粘合剂、天然树脂、纤维素衍生物、丙烯酸类、乙烯基、氯化聚合物、聚酯、成膜胶乳聚合物及其组合。

产生具有和不具有本发明的添加剂的建筑组合物的多种实例，以证明在由在掺合物中使用添加剂获得的具有在降低不透明颜料的量的提高的遮盖特性。

实施例2：每100加仑漆使用269磅二氧化钛来产生标准漆。首先，使用以下配方来产生研磨物(所有值均以磅/100加仑计，其是漆工业中的常规单位)：

研磨物：

然后，将所得研磨物用以下成膜粘合剂和其他添加剂进行调漆。

调漆：

所得漆的粘度为98KU和1.12ICI。

实施例3：制备包含实施例2的漆中二氧化钛的85％的漆。在该配方中，使用228磅TiO₂/100加仑漆，并以类似于实施例2中的方式制备漆。用水补充由TiO₂的量降低引起的体积减小。另外，在最后的调漆的步骤中，使用72.7磅水而不是63.6。所得漆的粘度为90KU和0.904ICI。

实施例4：制备包含实施例2的漆中二氧化钛的85％和45磅来自上述实施例1的本发明添加剂的漆。该配方使用228磅TiO₂/100加仑漆，并且包括45磅的乳胶颗粒添加剂。根据实施例2中概述的制备来制备漆，其中添加剂作为掺加剂在调漆期间并且在添加丙烯酸胶乳1(即成膜粘合剂)之后添加。通过将调漆剂中的水从63.6磅减少至31.2磅来克服由减少二氧化钛和添加胶乳颗粒添加剂引起的总体体积增加。另外，使用10.8磅而不是13.5磅的非离子缔合型增稠剂1并且使用0.8磅而不是1.1磅的纤维素增稠剂1。所得漆的粘度为98KU和0.846ICI。该实施例中添加剂固体(45磅@46.9％固体)与不透明颜料(228磅)的比例为约1:10.9。添加剂(45磅@46.9％固体)相对于总树脂包(408磅@50％固体+45磅@46.9％固体)的百分比约为9.93％。添加剂固体(45磅@46.9％)相对于漆总重量(例如来自实施例2的1148磅)的百分比约为1.83％。

实施例5：评价来自实施例2、3和4的漆的遮盖。确定漆的对比度。对于对比度，在Penopac Chart 5314(Byk-Gardner)卡片上进行湿漆的2密耳刮涂(drawdown)。该卡片具有三个区域：经涂覆的黑色区域、经涂覆的白色区域和未经涂覆的区域。允许刮样干燥过夜。第二天，在Gretag Macbeth Color Eye 2145上确定在卡片上经涂覆黑色部分上的漆的Y反射率和在卡片上经涂覆白色部分上的漆的Y反射率。越白的涂层产生越高的Y值。对比度是在黑色区域上的漆的Y值除以在白色区域上的漆的Y值的比值。相对于标准漆来评估实施例2至4中的每种实验漆在相同卡上的对比度。报道了实验漆的“δ对比度”，其是实验漆的对比度减去标准漆的对比度。正的δ对比度意味着实验漆的对比度高于标准漆的对比度，负数意味着标准漆的对比度高于实验漆的对比度。还报道了“δ反射率”，其是实验品在黑色上的Y反射率减去标准品在黑色上的反射率。

还报道了着色强度。本文中使用的着色强度定义为二氧化钛可向着色漆增加白度的程度的量度。在一个优选的着色强度测试中，向14盎司的漆添加5克标准黑色着色剂并混合。制备3密耳刮样，并使其干燥过夜。测试了实验漆和标准对照漆两种。标准对照漆是包含满载二氧化钛的漆。如下确定实验漆相对于标准漆的着色强度：用Gretag Macbeth ColorEye 2145测量对照漆刮样和实验漆刮样的反射率，并随后使用Color Eye 2145的软件确定基础色调强度。越高的着色强度表示越白的基础漆。这种提高最可能是由于二氧化钛在干漆膜中更好地分散。

所得结果总结在下表1中。

当如实施例3中从配方中移除TiO₂时，相对于实施例2的标准品，对比度和反射率二者都显著下降。着色强度也下降至-11.6％。当如实施例4中向在85％TiO₂载量下的配方添加本发明的添加剂时，对比度和反射率二者都与实施例2的对比度和反射率大致相同，着色强度降低，但没有在不存在本发明添加剂的情况下降低那样多。在某些情况下，TiO₂载量降低并且具有本发明添加剂的漆的着色强度可具有高于具有满TiO₂载量的标准漆的着色强度的着色强度。

或者，可使用干对比度代替着色强度来确定添加剂是否提高TiO₂载量降低并且具有本发明添加剂的漆的遮盖。可将标准漆和TiO₂降低的漆之间的对比度差异与标准漆和TiO₂降低且具有本发明添加剂的漆之间的对比度差异进行比较。

实施例6：使用248磅TiO₂/100加仑漆制备第二标准漆。根据以下配方制备研磨物(所有值均以磅/100加仑计)：

研磨物：

然后，用根据以下配方的成膜胶乳调漆研磨物：

调漆剂：

所得第二标准漆的粘度为94KU。

实施例7：使用211磅TiO₂(121.6磅CR-826，89.7磅CR-813)/100加仑漆制备包含实施例6的第二标准漆的二氧化钛的85％的漆。以与实施例6中相同的方式制备漆。用水补充由通过移除TiO₂引起的体积减小。在调漆中，使用168磅而不是156.9磅的水。另一区别之处是使用6.3而不是6磅的纤维素增稠剂1。所得漆的粘度为89KU。

实施例8：制备包含实施例6的第二标准漆的二氧化钛的85％和45磅实施例1的本发明添加剂的漆。该配方使用211磅TiO₂(121.6磅CR-826，89.7磅CR-813)/100加仑漆，并且包括45磅的本发明添加剂。以与实施例6中概述的制备类似的方式制备漆，其中胶乳颗粒添加剂在乙烯基丙烯酸胶乳之后混合。通过将调漆剂中的水从156.9磅减少至126.9磅来克服由减少二氧化钛和添加胶乳颗粒添加剂引起的总体体积增加。另一区别之处是使用6.2磅而不是6磅的纤维素增稠剂1。所得漆的粘度为90KU。该实施例中添加剂固体(45磅@46.9％固体)与不透明颜料(211磅)的比例为约1:10.0。添加剂固体(45磅@46.9％)相对于总树脂包(372磅@51％+45磅@46.9％)的百分比为约9.97％。添加至漆总重量(例如来自实施例6的1106磅)的添加剂固体(45磅@46.9％)的百分比为约1.91％。

实施例9：针对遮盖来对实施例6、7和8的漆进行评价。如实施例5中所述确定漆的对比度和着色强度。

结果总结于下表2中：

当如实施例7从配方中移除TiO₂时，相对于实施例6的第二标准漆，对比度和反射率二者都显著下降。着色强度也下降至-8.19％。当如实施例8中向在85％TiO₂载量下的调漆剂配方掺加胶乳聚合物添加剂时，对比度高于实施例6的对比度。另外反射率略低，色调强度降低，但没有比在不存在本发明添加剂的情况下降低那样多。

玻璃化转变温度可以通过公知的Fox方程来确定。该方程在众多出版物中公开，包括美国公告号2008/0058473和2014/0235752以及美国专利号.8,530,591，其通过引用整体并入本文。

虽然本文公开的本发明举例说明性实施方案明显满足上述目的，但应认识到，本领域技术人员可提出出很多修改方案和其他实施方案。来自一个实施方案的特征或要素可用于其他实施方案或与其他实施方案一起使用。因此，应理解，所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的所有这样的修改方案和实施方案。

Claims (22)

1.一种建筑组合物，其包含：

含有胶乳颗粒的添加剂，其中所述胶乳颗粒包含与可聚合表面活性剂共聚的聚合物，其中所述聚合物在室温下是非成膜的并且具有大于约30℃的玻璃化转变温度；

不透明颜料；以及

成膜聚合物粘合剂；

其中所述胶乳颗粒与所述成膜聚合物粘合剂形成掺加剂。

2.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述玻璃化转变温度大于约50℃。

3.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述玻璃化转变温度大于约100℃。

4.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述可聚合表面活性剂包含反应形成所述胶乳聚合物的一部分的单烯丙基端或多烯丙基端。

5.根据权利要求4所述的建筑组合物，其中所述可聚合表面活性剂还包含吸附至所述不透明颜料的磷酸酯端或硫酸酯端。

6.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述胶乳颗粒包含约100nm至约200nm的粒径。

7.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述胶乳颗粒包含约140nm至约150nm的粒径。

8.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述建筑组合物中添加剂与所述不透明颜料的重量比为约1:5至约1:15。

9.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述建筑组合物中添加剂与所述不透明颜料的重量比为约1:7.5至约1:12.5。

10.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中与所述可聚合表面活性剂共聚的所述胶乳聚合物占所述建筑组合物中聚合物的总量的约5％至约25％。

11.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中与所述可聚合表面活性剂共聚的所述胶乳聚合物占所述建筑组合物中聚合物的总量的约7％至约15％。

12.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述添加剂占所述建筑组合物的按重量计约0.5％至约7.5％。

13.根据权利要求1所述的建筑组合物，其中所述添加剂占所述建筑组合物的按重量计约1.0％至约3.5％。

14.一种用于提高第一建筑水性组合物的遮盖特性的方法，所述第一建筑水性组合物具有添加剂和降低的不透明颜料水平，所述方法包括以下步骤：

(i)制备具有满载的不透明颜料水平的标准建筑水性组合物；

(ii)制备具有所述降低的不透明颜料水平的第二建筑水性组合物，所述降低的不透明颜料水平比所述满载的不透明颜料水平低预定量；

(iii)确定相对于所述标准建筑组合物的所述第二建筑组合物的第一着色强度；

(iv)通过向所述第二建筑水性组合物添加所述添加剂来制备所述第一建筑水性组合物，其中所述添加剂改善由蒸发所述第一建筑水性组合物制成的干燥膜中所述不透明颜料的间距；

(v)确定相对于所述标准建筑组合物的所述第一建筑水性组合物的第二着色强度；

(vi)确保所述第二着色强度高于所述第一着色强度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述着色强度是不透明颜料能够向着色漆增加白度的程度的量度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中用于所述着色强度的测试包括将第一量的标准黑色着色剂添加至第二量的对照漆和受试漆并混合，制备所述对照漆和所述受试漆的刮样并将其干燥，测量所述对照和受试刮样的反射率以及比较所述刮样的白度的强度。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述添加剂包含由胶乳聚合物和可聚合表面活性剂共聚的胶乳颗粒。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述添加剂包含彼此接枝的酸官能聚合物和聚合物载体。

19.一种用于制备用于建筑组合物的添加剂的方法，其包括：

通过使胶乳单体在可聚合表面活性剂存在下聚合来产生胶乳颗粒，其中所述胶乳颗粒在室温下是非成膜的并且具有大于约30℃的玻璃化转变温度；

其中所述可聚合表面活性剂包含单烯丙基端或多烯丙基端和磷酸酯端或硫酸酯端；

使所述胶乳单体在规定时间内聚合；以及

使所述胶乳单体在所述规定时间的约最后1/2至约最后1/4内在所述可聚合表面活性剂存在下聚合。

20.一种用于建筑组合物的添加剂，所述添加剂包含：

多个胶乳颗粒，每个胶乳颗粒包含与可聚合表面活性剂共聚的胶乳聚合物，所述胶乳聚合物是在室温下非成膜的聚合物并且具有大于约30℃的玻璃化转变温度；

其中所述添加剂能够与所述建筑组合物中的粘合剂形成掺加剂，并且能够附着至所述建筑组合物中的不透明颜料。

21.根据权利要求20所述的添加剂，其中所述可聚合表面活性剂包含单烯丙基端或多烯丙基端和磷酸酯端或硫酸酯端。

22.根据权利要求20所述的添加剂，其中所述胶乳颗粒包含约75nm至约200nm的粒径。