CN1090215C - 水性多彩涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多彩涂料配制物，该配制物由以下组分组成：(1)约5%-约30%(重量)中和的乳胶；(2)约0.5%-约10%(重量)的锂蒙脱石白土；(3)约0.05%-约1%(重量)的纤维素增稠剂；(4)约0.5%-约10%(重量)的至少两种颜料；(5)约0.5%-约10%(重量)的有机溶剂；(6)约0.05%-约2%(重量)的增塑剂；以及(7)约37%-约93.4%(重量)的水。

Description

水性多彩涂料
多彩涂料应用于涂覆需要在涂层中表现出多于一种颜色的表面。通常，在这种涂层中分散着一种或多种附加颜色的斑点花纹、条纹或斑点的突起颜色。使用多彩涂料可产生类似壁纸的外观。然而，多彩涂料可涂覆到不适宜或不适用于贴壁纸的多种基底上。例如，多彩涂料可容易地涂覆到不规则表面上并且可用于外部涂装。事实上，多彩涂料作为粗糙表面用涂料具有显著的优点。多彩涂料的涂覆价格通常也比壁纸低。
在商业和工业设施中专业漆工已广泛使用多彩涂料。例如，目前在油漆商业的和公共的建筑、运动场和剧场中已大规模地使用了多彩涂料。另外，多彩涂料还可用于油漆汽车、仪器设备、桥梁、标牌、以及其它类型的构件。但是，目前多彩涂料还没有被独自作业的漆工所广泛使用。因为房主经常粉刷其所拥有的房屋，多彩涂料不能广泛用于粉刷私人房屋。尽管如此，在家庭房屋的内部和外部粉刷方面，使用多彩涂料具有很大的潜力。
目前大多数的多彩涂料是通过水/溶剂不互溶性原理而起作用。这种不互溶性保持不同的颜色相互分离，因此涂覆一次涂料就会产生多彩体系。这种多彩涂料配方必需含一种或多种有机溶剂。有机溶剂的一系列缺点是它们有毒、易燃并污染环境。出于目前日益提高的环保意识，需要在涂料配方中减少使用或不使用有机溶剂。
美国专利4,968,741和5,122,566公开了可以用于制备水稀释性涂料的乳胶及用该乳胶制备的含相对少量有机溶剂如乙二醇正丁醚的涂料。美国专利4,968,741和5,122,566还公开了制备中和的乳胶的方法，该乳胶用于制备水稀释性涂料，该方法包括：(1)在小于约3.5pH条件、存在约0.5-约4.0phm的至少一种磷酸酯表面活性剂和存在约0.5-约4.0phm的至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数单体混合物)：(a)约45％-约85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)约15％-约50(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，和(C)约1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；以及(2)用氨中和该乳胶至pH为约7-约10.5范围，则得到中和的乳胶。
通过使用本发明的技术，可以制备水基多彩涂料配制物，该多彩涂料配制物不是通过水/溶剂不互溶性原理而起作用。这些多彩涂料配制物与通过水/溶剂不互溶性原理起作用的常规配制物相比，对环境更有利。这些多彩涂料具有突出的长期稳定性并且可用常规喷涂设备容易地涂覆到基体上。用这种多彩涂料制成的涂层具有优异的擦净性、可洗性、耐水性以及颜色稳定性。
本发明更具体地公开了一种多彩涂料配制物，该配制物由以下组分组成：
(1)约5％-约30％(重量)中和的乳胶，该乳胶由包括下列步骤的方法制得：(A)在小于约3.5pH条件、存在约0.5-约4.0phm的至少一种磷酸酯表面活性剂和存在约0.5-约4.0phm的至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数单体混合物)：(a)约45％-约85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)约15％-约50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，和(c)约1％-约6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；以及(B)用氨中和该乳胶至pH为约7-约10.5范围，则制得中和的乳胶；
(2)约0.5％-约10％(重量)的锂蒙脱石白土；
(3)约0.05％-约1％(重量)的纤维素增稠剂；
(4)约0.5％-约10％(重量)的至少两种颜料；
(5)约0.5％-约10％(重量)的有机溶剂；
(6)约0.05％-约2％(重量)的增塑剂；以及
(7)约37％-约93.4％(重量)的水。
本发明还公开了制备多彩涂料配制物的方法，该方法包括下列步骤：
(1)通过将约0.5-约10重量份的纤维素增稠剂混合到100重量份水中而制备增稠剂溶液；
(2)向该增稠剂溶液中加入足量的碱制备pH值在约7.5-约12范围内的pH调整的增稠剂溶液；
(3)将约15-约90重量份的第一种颜料分散在100重量份的上述pH调整的增稠剂溶液中，制备呈第一种颜色的增稠剂溶液；
(4)将约50-约300重量份中和的乳胶、约5-约80重量份溶剂、约0.5-约20重量份增塑剂和约5-约80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到上述呈第一种颜色的增稠剂溶液中，制成呈第一种颜色的乳胶组分；其中所述的锂蒙脱石白土水溶液含有约1％-约20％(重量)锂蒙脱石白土，而其中所述的中和的乳胶是由包括下列步骤的方法制得的：(A)在小于约3.5pH条件、存在约0.5-约4.0phm至少一种磷酸酯表面活性剂和存在约0.5-约4.0phm至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数的单体混合物)：(a)约45％-约85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)约15％-约50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，和(C)约1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；以及(B)用氨中和该乳液至pH为约7-约10.5范围则制得中和的乳胶；
(5)将约15-约90重量份的第二种颜料分散在100重量份的上述pH调整的增稠剂溶液中，制备呈第二种颜色的增稠剂溶液；
(6)将约50-约300重量份中和的乳胶、约5-约80重量份溶剂、约0.5-约20重量份增塑剂和约5-约80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到上述呈第二种颜色的增稠剂溶液中，制成呈第二种颜色的乳胶组分；其中所述的锂蒙脱石白土水溶液含有约1％-约20％(重量)锂蒙脱石白土，而其中所述的中和的乳胶是由包括下列步骤的方法制得的：(A)在小于约3.5pH条件、存在约0.5-约4.0phm至少一种磷酸酯表面活性剂和存在约0.5-约4.0phm至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数的单体混合物)：(a)约45％-约85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)约15％-约5.0％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，和(C)约1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；以及(B)用氨中和该乳液至pH为约7-约10.5范围则制得中和的乳胶；以及
(7)将上述呈第一种颜色的乳胶组分和上述呈第二种颜色的乳胶组分混合到第二种锂蒙脱石白土溶液中，制成多彩涂料配制物，其中该第二种锂蒙脱石白土溶液含约0.5-约10％(重量)锂蒙脱石白土，其中该第二种锂蒙脱石白土溶液与上述呈第一种颜色的乳胶组分和上述呈第二种颜色的乳胶组分之和的重量比在约1∶2至约4∶1范围内。
本发明的多彩涂料配制物用特定方法制得。该方法的第一步包括通过将约0.5-约10重量份纤维素增稠剂混合到100重量份水中而而制备增稠剂溶液。在大多数情况下是将约1-约5重量份纤维素增稠剂混合到100重量份水中。一般地优选将约2-约3重量份纤维素增稠剂混合到100重量份水中。
然后制备pH调整的增稠剂溶液。通过向上述增稠剂溶液中加入足量的碱则制得PH值在约7.5-约1 2范围内的P H调整的增稠剂溶液，从而完成该步骤。可以使用多种碱来调整上述增稠剂溶液的PH值。通常优选地使用氨作为该碱。所用的氨通常为氢氧化铵形式。在大多数情况下，将该PH调整的增稠剂溶液的PH值调整在约8-约10范围内。通常优选的PH调整的增稠剂溶液具有在约8.3-约8.7范围内的PH值。
之后将颜料分散在该P H调整的增稠剂溶液中则制得有颜色的增稠剂溶液。通常是将约15-约90重量份颜料混合到100重量份该PH调整的增稠剂溶液中。在大多数情况下，将约25-约40重量份颜料混合到100重量份PH调整的增稠剂溶液中。通常优选地将约30-约35重量份颜料混合到100重量份PH调整的增稠剂溶液中，以制得有颜色的增稠剂溶液。
有颜色的增稠剂溶液可制成希望结合在多彩涂料配制物中的所有颜色。通常用于制备水基涂料的任何颜料均可用于制备该有颜色的增稠剂溶液。可用颜料的一些代表性例子包括无机颜料如二氧化钛、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑和褐色金属氧化物，以及有机颜料如酞菁蓝和酞菁绿。
之后，通过将中和的乳胶、溶剂、增塑剂和锂蒙脱石白土溶液混合到上述有颜色的增稠剂溶液中，制得有颜色的乳胶组分。通常，将约50重量份中和的乳胶、约5-约80重量份溶剂、约0.5-约20重量份增塑剂和约5-约80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到有颜色的增稠剂溶液中，以制成有颜色的乳胶组分。
通常优选将约100-约200重量份中和的乳胶混合入有颜色的增稠剂溶液。通常更优选地将约125-约175重量份中和的乳胶混合到有颜色的增稠剂溶液中。
可用于制备本发明涂料配制物的中和的乳胶由US 4,968,741和5,122,566中所公开的自由基乳液聚合方法制备。用于制备这种中和的乳胶的原料组合物含有单体、至少一种磷酸酯表面活性剂、至少一种水不溶非离子表面活性剂和至少一种自由基引发剂。用于这种聚合的单体原料组合物由以下组分组成(a)约45％-约85％(重量)乙烯基芳族单体、(b)约15％-约50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体和(C)约1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物。优选地，合成的聚合物是由约60％-约80％(重量)乙烯基芳族单体、约20％-约40％(重量)丙烯酸烷基酯和约1.5％-约5％(重量)不饱和羰基化合物组成的。更优选的聚合物是由约65％-75％(重量)乙烯基芳族单体、约22％-约30％(重量)丙烯酸烷基酯单体和约2％-约4％(重量)不饱和羰基化合物组成的。
可用的乙烯基芳族单体的一些代表性例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯。苯乙烯和α-甲基苯乙烯是优选的乙烯基芳族单体。由于苯乙烯的价格相对较低，因而苯乙烯是最优选的乙烯基芳族单体。可用的丙烯酸烷基酯具有含2-约10个碳原子的烷基部分。该丙烯酸烷基酯优选具有含3-5个碳原子的烷基部分。丙烯酸正丁酯是非常优选的丙烯酸烷基酯单体。可用的不饱和羰基化合物的一些代表性例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸、马来酸和马来酐。优选的不饱和羰基化合物包括丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸和衣康酸。丙烯酸和甲基丙烯酸是最优选的不饱和羰基化合物。在大多数情况下，使用丙烯酸和甲基丙烯酸两者混合物作为用于制备乳胶的不饱和羰基化合物组分是优越的。例如，使用约1％-约3％(重量)丙烯酸和约0.5％-约1.5％(重量)甲基丙烯酸会使所得乳胶具有改善的冻-融稳定性。例如，使用约2％丙烯酸和1％甲基丙烯酸作为不饱和羰基化合物组分，使所制得的乳胶能经受大于5次的冻-融循环。对于需要经过世界上寒冷地区进行运输的乳胶来说，具有这种改善的冻-融稳定性是非常重要的。
用于制备所述中和的乳胶的原料组合物还含有基本数量的水。存在于该原料组合物中的单体总量与水的比值可以在约0.2∶1-约1.2∶1内。在该原料组合物中的单体总量与水的比值一般优选为约0.8∶1-约1.1∶1内。例如，在该原料组合物中使用单体与水的比值为约1∶1是非常满意的。
该原料组合物还含有约0.5phm-约4.0phm的至少一种磷酸酯表面活性剂(phm为在每100份单体中所占的份数)。在该聚合介质中该磷酸酯表面活性剂的存在量一般选地为约1phm-约3.5phm。该原料组合物通常更优选地含有约2-约3phm的磷酸酯表面活性剂。
用于本发明的磷酸酯表面活性剂可从多种途径商购得到。例如，GAF公司以商标名Gafac±RE-410、Gaftax±CD-169和Gaftax±DP-100出售磷酸酯表面活性剂。其它一些可商购的磷酸酯表面活性剂包括Indoil±(BASF Wyandotte公司)、Emphos±(Witoo化学公司)、Cyolophos±(Cyoloohemioals公司)、Tryfao±(Emery工业公司)、和Aloamet±(Lonza公司)。
用于制备所述中和的乳胶的磷酸酯表面活性剂可具有下列结构式：
Figure C9611738900121
式中R是烷基或芳基。依据一般规则，R含有约4-约40个碳原子。这种碳酸酯表面活性剂优选地是部分中和盐的形式。可以使用一代盐和非离子化合物以及二代盐。例如，作为优选的磷酸酯表面活性剂的Gafac±RE-410是一种复杂混合物，由下面(1)、(2)和(3)组成：(1)具有结构式：
Figure C9611738900122
的二代盐；(2)具有结构式：
Figure C9611738900131
的一代盐；和(3)具有结构式：
Figure C9611738900132
的非离子化合物。
对于Gafac± RE-410来说，n是4，R表示壬基酚。
用于制备本发明乳胶的原料组合物还含有约0.5phm-约4phm至少一种水不溶非离子表面活性剂。该水不溶非离子表面活性剂在聚合介质中存在的量优选为约1phm-约3.5phm，更优选的存在量为约2phm-约3phm。该水不溶非离子表面活性剂通常是脂肪醇或非离子表面活性剂。
所用的脂肪醇一般是结构式R-OH的醇，其中R是含5-22个碳原子的烷基。在大多数情况下，R是含10-18个碳原子的烷基。通常优选的脂肪醇含12-14个碳原子。例如，月桂醇是特别优选的脂肪醇。
可用作水不溶非离子表面活性剂的非离子表面活性剂一般具有小于约12的亲水-亲油平衡(HLB)值。一般优选的这种非离子表面活性剂具有小于约10的HLB值。HLB值表明了表面活性剂的乳化性能以及分子中亲水和亲油(疏水)部分之间的相对平衡。HLB值进一步地描述在Griffin，W.C.，J.Soc.Cos met.Chem.1，311(1949)中，该文献参考结合入本文。给定表面活性剂的HLB值一般随温度的增加而降低。本文所指的HLB值是在所用反应温度下测量或计算出的。可以使用含少量(1-约8个)环氧乙烷重复单元的水不溶非离子表面活性剂。这些水不溶非离子表面活性剂可具有下列结构式：其中n是1-约8的整数而m是约6-约1 2的整数。通常优选的m是8或9。该化合物的HLB值随结合的环氧乙烷的数的增加而增大。该化合物的HLB值作为n的函数如下增大：
n                           HLB值
1                           3.6
3                           7.8
4                           10.4
10                          13.5
16                          15.8
30                          17.3
40                          17.9
作为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物的多元醇也可用作水不溶非离子表面活性剂。这种多元醇具有下列结构式：式中n和m是整数，m与n的比至少为约5∶1，
Figure C9611738900151
表示单体单元的分布可以是无规的。可用的该多元醇也具有至少约1500的分子量。优选的多元醇含有少于约10％键合的环氧乙烷(具有至少约10∶1的m与n之比)。
在聚合介质中磷酸酯表面活性剂的用量越大则得到更好的乳胶稳定性。但是，磷酸酯表面活性剂的用量越大会在最终的涂层中导致较多的发白现象，并因而导致较差的耐锈和耐蚀性。水不溶非离子表面活性剂的用量越大则导致较差的乳胶稳定性，但也导致较少的发白现象和更好的耐水性(较小的渗水性)。因此，在原料组合物中平衡所用的磷酸酯和脂肪醇之间的用量是重要的。
用于制备中和的乳胶的自由基水乳液聚合用至少一种自由基引发剂引发。该自由基引发剂的通常使用浓度为约0.01phm-约1phm。常用的自由基引发剂包括各种过氧化合物如过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化氢、二叔丁基过氧化物、二枯基过氧化物、过氧化2，4-二氯苯甲酰、癸酰基过氧化物、月桂基过氧化物、氢过氧化枯烯、氢过氧化对烷、叔丁基氢过氧化物、过氧化乙酰、过氧化丁酮、过氧化琥珀酸、过氧二碳酸联十六烷基酯、过氧乙酸叔丁酯、叔丁基过氧马来酸、过氧苯甲酸叔丁酯、乙酰基环己基磺酰基过氧化物，等；各种偶氮化合物如2-叔丁基偶氮-2-氰基丙烷、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁腈、2-叔丁基偶氮-1-氰基环己烷、1-叔戊基偶氮-1-氰基环己烷、等；各种烷基过酮缩醇如2，2-双-(叔丁基-过氧)丁烷、等。在这种水液聚合中，水溶性过氧化物自由基引发剂特别适用。
用于制备所述中和的乳胶的乳液聚合一般在约125°F(52℃)至190°F(88℃)温度下进行。在高于约88℃温度，丙烯酸烷基酯如丙烯酸丁酯具有沸腾的趋势。因此，为将这种丙烯酸烷基酯单体加热到高于约88℃，则需要加压套管。另一方面，在低于约52℃温度，该聚合反应以非常缓慢的速度进行。在低于约52℃温度下表现出的这种慢速聚合会使聚合物的重复单元在其主链中的分布不均匀。因为大大降低了聚合反应器的生产率，因而在这种低温下表现出的慢速聚合反应也是所不希望。
一般优选的聚合温度保持在约150°F(66℃)-180°F(82℃)之内。更优选的反应温度控制在约160°F(71℃)-约170°F(77℃)内。在PH低于约3.5的条件进行聚合是重要的，这样不会产生对水敏感的聚合物。在整个聚合过程中，聚合反应介质的PH优选地保持在约3.0或更小的值。随着聚合的进行，聚合介质的PH会自然降低。因此可以通过将起始单体原料组合物的PH值调整在约3.0-约3.5、并允许聚合反应进行的范围内而得到良好的结果。在这种情况下，聚合介质的最终PH值将会是约1.5，这是非常令人满意的。
在商业实际操作过程中，一般希望在起始原料中加入约15％-约25％的单体。然后将该起始原料反应约30分钟至约60分钟。之后将余量的单体连续加入反应区中，加入的速率可足以将反应温度保持在所希望的温度范围内。通过将单体连续加到反应介质中并且同时保持相对恒定反应温度，可制备非常均匀的聚合物。
然后用氨将合成的乳胶中和至PH在约7至约10.5范围内。一般优选地将该乳胶中和至PH在8-10范围内，更优选地将该乳胶中和至PH在约9.0至约9.5范围内。这可以通过将氨简单地分散在乳胶中而完成，从而制得中和的乳胶。
可用附加的水将形成的乳胶稀释至所需浓度(固体含量)。该乳胶一般具有在约20％-约55％范围内的固体含量。该乳胶优选地具有约35％-约50％的固体含量。更优选的固体含量为约42％-约46％。GoodyearTire & Rubber Company以Pliolitl7104乳胶商品名出售的一种乳胶适用于制备本发明涂料配制物的中和的乳胶。在1996年1月1日之后所述中和的乳胶以PliotecTM 7104乳胶商品名出售。
在制备有颜色的乳胶组分中，通常优选地将约10-约50重量份溶剂混合到上述有颜色的增稠剂溶液中。通常更优选地将约20-约30重量份溶剂混合到有颜色的增稠剂溶液中。当然，所用的溶剂可以是两种或多种溶剂的混合物。优选的溶剂至少是水可混的、更优选是水可溶的聚结溶剂。在多种可用溶剂中，通常优选乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚和二甘醇单丁醚。
通常优选地将约1-约10重量份增塑剂混合到该有颜色的增稠剂溶液中。通常更优选地将约3-约6重量份增塑剂混合到该有颜色的增稠剂溶液中。当然，所用的增塑剂可以是两种或多种增塑剂的混合物。
可以使用适用于涂料配制物的很多种增塑剂。希望的增塑剂在室温(约25℃)是液体并具有足够高的沸点，优选的沸点至少100℃，甚至更优选为至少150℃，这样当涂在基底上时，增塑剂不会从涂料配制物中挥发掉。实际上，增塑剂会增加聚结树脂的干涂层水不溶性。另外，该增塑剂或增塑剂混合物的特征必须是可与树脂本身相容。为了这一特征，需要的溶解度参数为约8至约16范围。这种溶解度参数是在The Enoyolopedia ofPolymerSoienoe and Teohnology(第3卷854页，1965，John Wiley and SonsIno.出版)中所述的类型，它可由公式σ＝(∑F)/V＝F/MW/d简单地确定，其中σ＝溶解度参数，F＝基团的相关摩尔吸收常数的总和，由Small，PA[(J Appl Chem 3，71，(1953)]确定，V＝25℃的摩尔体积，MW＝分子量，d＝25℃的密度。
多种增塑剂可用作此目的。例如它们可以是F ederation Series onCoating Teohnology(1974年4月出版)第二十二单元(题目为“增塑剂”)中所列的种类，只要它们满足所需的熔点、沸点和相容性。多种增塑剂的代表是环状增塑剂如磷酸酯、邻苯二甲酸酐酯和偏苯三酸酯，以及N-环己基-对甲苯磺酰胺、癸二酸二苄酯、二甘醇二苯甲酸酯、二叔辛基苯基醚、二丙烷二醇二苯甲酸酯、N-乙基-对甲苯磺酰胺、异亚丙基二苯氧基丙醇、烷基化萘、聚乙二醇二苯甲酸酯、邻-对甲苯磺酰胺、三甲基戊二醇二苯甲酸酯和三甲基戊二醇单异丁酸酯单苯甲酸酯。
多种无环增塑剂的代表是己二酸酯、壬二酸酯、柠檬酸酯、乙酰基柠檬酸酯、肉豆蔻酸酯、磷酸酯、蓖麻酸酯、乙酰基蓖麻酸酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、环氧化酯、以及1，4-丁烷二醇二辛酸酯、丁氧基乙基壬酸二[(丁氧基乙氧基)乙氧基]甲烷、酒石酸二丁酯、二甘醇二壬酸酯、二甘醇酸二异辛酯、壬酸异癸酯、四甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二(2-乙基己酸酯)、三甘醇二壬酸酯和2，2，4-三甲基-1，3-戊烷二醇二异丁酸酯。
另外的环状、无环及其它的各种增塑剂包括氯化石蜡、氢化三联苯、取代酚、丙二醇、聚丙二醇酯、聚乙二醇酯、蜜胺、环氧化豆油、蜜胺、液态氢化枞酸酯、环氧树脂酸酯、烷基邻苯二酰基烷基甘醇酸酯、氨磺酰、癸二酸酯、芳族环氧化物、脂族环氧化物、液态聚(3-甲基苯乙烯)、马来酸酯、苯六甲酸酯、苯甲酸酯、苄基酯、洒石酸酯、琥珀酸酯、异邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸酯、丁酸酯、富马酸酯、戊二酸酯、二辛酸酯、二苯甲酸酯和二苄基酯。由含4-6个碳原子的单烯烃或者由含4-6个碳原子的单烯烃和二烯烃的混合物衍生得到的相对低分子量聚合物和共聚物是合适的，并且这种烃和与苯乙烯和/或3-甲基苯乙烯的烃混合物也是可用的。
优选的酯是由羧酸和二羧酸与具有约7-13个碳原子的烃二醇(优选饱和的烃二醇)反应制备的，该羧酸和二羧酸包括脂肪酸如邻苯二甲酸、苯甲酸、二苯甲酸、己二酸、癸二酸、硬脂酸、马来酸、酒石酸、琥珀酸、丁酸、富马酸和戊二酸。
各种磷酸酯的代表是磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二丁基苯酯、磷酸二苯基辛酯、磷酸甲基二苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三(2-丁氧基乙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三-2(氯丙基)酯和磷酸三辛酯。
各种邻苯二甲酸酐酯的代表是邻苯二甲酸丁基辛酯、邻苯二甲酸丁基2-乙基己基酯、邻苯二甲酸丁基正辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸联三癸酯、邻苯二甲酸正己基正癸酯、邻苯二甲酸正辛基正癸酯、邻苯二甲酸烷基苄酯、邻苯二甲酸双(4-甲基-1，2-苯基)酯、邻苯二甲酸丁基苄酯、邻苯二甲酸丁基环己酯、邻苯二甲酸二(2-丁氧基乙基)酯、邻苯二甲酸二环己基异癸酯、邻苯二甲酸二环己酯、异邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二正庚酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯、异邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酰酯、异邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、混合的邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二苯酯、邻苯二甲酸2-(乙基己基)异丁酯、丁基邻苯二甲酰丁基甘醇酸酯、乙基(和甲基)邻苯二甲酰乙基甘醇酸酯、聚丙二醇双(戊基)邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸己基异癸酯、邻苯二甲酸异癸基三癸酯和邻苯二甲酸异辛基异癸酯。
偏苯三酸酯的代表是偏苯三酸三异辛酯、偏苯三酸三正辛基正癸酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三(2-乙基己基)酯、偏苯三酸三正己基正癸酯、偏苯三酸三正己酯、偏苯三酸三异癸酯和偏苯三酸三异壬酯。
各种己二酸酯的代表是二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙基]己二酸酯、二(2-乙基己基)己二酸酯、己二酸二异癸酯、己二酸二辛酯(包括己二酸二异辛酯)、己二酸正己基正癸酯、己二酸正辛基正癸酯、和己二酸二正庚酯。
癸二酸酯的代表是癸二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、癸二酸二丁氧基乙酯、癸二酸二异辛酯和癸二酸二异丙酯。
壬二酸酯的代表性例子是壬二酸二(2-乙基己基)酯、壬二酸二环己酯、壬二酸二异丁酯和壬二酸二异辛酯。
通常优选地将约10-约50重量份锂蒙脱石白土溶液混合到有颜色的增稠剂溶液中。通常更优选地将约20-约30重量份锂蒙脱石白土溶液混合到有颜色的增稠剂溶液中。该锂蒙脱石白土溶液通常含有约1％-约20％(重量)锂蒙脱石白土。优选的锂蒙脱石白土溶液含5％-15％(重量)锂蒙脱石白土，最优选的锂蒙脱石白土溶液含约8％-11％(重量)锂蒙脱石白土。
锂蒙脱石白土是一种溶胀的和胶凝的白土，其分子式近似地是Na0.67(Mg，Li)6Si8O20(OH，F)4。锂蒙脱石白土属蒙脱土类，有时称为Strese &Hofmann锂蒙脱石。
通过将有颜色的乳胶组分混合到含约0.5％-10％(重量)白土的锂蒙脱石白土溶液中而制得上述多彩涂料配制物。该锂蒙脱石白土溶液优选地含约2％-7％(重量)、更优选地含有4％-5％(重量)锂蒙脱石白土。该锂蒙脱石白土溶液与有颜色的乳胶组分总量的重量比在约1∶2-约4∶1范围内。该锂蒙脱石白土溶液与有颜色的乳胶组分总量的重量比优选地在约1∶1-约3∶1范围内。该锂蒙脱石白土溶液与有颜色的乳胶组分总量的重量比更优选地在约3∶2-约5∶2范围内。
本发明的多彩涂料配制物的制备方法优选还包括下列步骤：(i)将15-90重量份第三种颜料分散在100重量份pH调整的增稠剂溶液中制得呈第三种颜色的增稠剂溶液；(ii)将50-300重量份中和的乳胶、5-80重量份溶剂、0.5-20重量份增塑剂和5-80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到该呈第三种颜色的增稠剂溶液中制得呈第三种颜色的乳胶组分，其中所述的锂蒙脱石白土水溶液含有1％-20％(重量)锂蒙脱石白土，所述的中和的乳胶由包括下列步骤的方法制得：
(A)在小于3.5pH条件，存在0.5-4.0phm的至少一种磷酸酯表面活性剂和存在0.5-4.0phm的至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数单体混合物)：(a)45％-85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)15％-50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，(c)1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；(B)用氨中和该乳胶至pH为7-10.5范围制得中和的乳胶；其中在步骤(7)将呈第三种颜色的乳胶组分混合到第二种锂蒙脱石白土溶液中；其中第二种锂蒙脱石白土溶液与呈第一种颜色的乳胶组分、呈第二种颜色的乳胶组分和呈第三种颜色的乳胶组分之总和的重量比在1∶2至4∶1范围内。
本发明的多彩涂料配制物也可任选地含有填料、稳定剂、干燥剂、杀菌剂、杀虫剂、抗污剂、和防腐剂。填料通常是不贵重的，它加到涂料配制物中可得到所需的稠度和不沉淀特性。填料也可改善涂层的物理性能，如耐磨擦性和抗裂纹性。广泛使用的填料的一些代表例子是白垩、白土、云母、重晶石和滑石类、以及硅石。
干燥剂是化学化合物，如钴盐、铅盐、锰盐、钡盐和锌盐，它们能加快干燥。增塑剂是用于控制薄膜硬度或赋予薄膜柔韧性的试剂。稳定剂是抵消垫和紫外光的破坏作用的化学试剂。杀菌剂和杀虫剂通常加到室内和室外涂料中。防污剂通常加到海洋用漆中以防止海蚀产生。
本发明的多彩涂料配制物由下列组分组成(重量百分数)：约5％-约3 0％中和的乳胶(包括该乳胶中的水)、约0.5％-约10％锂蒙脱石白土、约0.05％-1％纤维素增稠剂、约0.5-约10％颜料、约0.5％-约10％溶剂、约0.05％-约2％增塑剂、和约37％-约93.4％水。本发明的多彩涂料配制优选地含有(重量百分数)：约10％-约20％中和的乳胶(包括该乳胶中的水)、约1％-7％锂蒙脱石白土、约0.1％-约0.6％纤维素增稠剂、约1％-约6％颜料、约1％-约6％溶剂、约0.1％-约1％增塑剂、和约60-约86.8％水。本发明的多彩涂料配制物更优选地含有(重量百分数)：约14％-约18％中和的乳胶、约2％-约5％锂蒙脱石白土、约0.1％-0.4％纤维素增稠剂、约2％-约4％颜料、约2％-约4％溶剂、约0.3％-约0.7％增塑剂和约68％-约79％水。
通过下列实施例说明本发明，这些实施例仅以说明本发明为目的，并不能认为是限制本发明的范围或其可实用的方式。除了另有特别指明之外，所用的所有份数和百分数均以重量计。
                          实施例1
在该实施例中制备白-红-黄多彩涂料配制物。通过将5.08磅纤维素增稠剂混合到218磅水中而制得在该制备过程中使用的三份增稠剂溶液。通过加入氢氧化铵(NH4OH)将该增稠剂溶液的PH值调整到8.5，则制得PH调整的增稠剂溶液。
通过将72.66磅二氧化钛混合到一份PH调整的增稠剂溶液中而制得呈白色的增稠剂溶液。通过将40.00磅红色氧化物混合到另一份PH调整的增稠剂溶液中而制得呈红色的增稠剂溶液。通过将40.00磅黄色氧化物混合到第三份PH调整的增稠剂溶液中而制得呈黄色的增稠剂溶液。伴随高速混合分别将这三份有颜色的增稠剂溶液充分混合。
通过将(a)436.01磅Pliolite7104乳胶、(b)77.03磅丁基溶纤剂、(c)13.08磅SanticizerTM160增塑剂和(d)74.85磅9.5％的LaponitRDS锂蒙脱石白土水溶液混合到每一份有颜色的增稠剂溶液中，则制得有颜色的乳胶组分。
通过将9.7磅焦磷酸四钠和83.83磅LaponiteRDS锂蒙脱石白土混合到790磅水中，则制得水相。在所用的该混合步骤中，在连续搅拌1小时条件下，交替地加入焦磷酸四钠和白土。使用前将所得的水相静置24小时。
通过将100份呈白色的乳胶组分、100份呈红色的乳胶组分和100份呈黄色的乳胶组分混合到600份水相中，则制得多彩涂料配制物。通过用双压气抢将该多彩涂料涂覆到基底上，得到了良好的结果。
                        比较例2
在该实施例中重复实施例1中的步骤，不同之处是用Carboset761乳胶代替Pliolite7104乳胶。然而，只得到了通常漂浮在该涂料配制物表面上的伴随颜料的细颗粒。该实施例说明了Carboset 761用于制备本发明的多彩涂料配制物是不令人满意的。
                      比较例3
在该实施例中重复实施例1中的步骤，不同之处是用Joncryl537乳胶代替Pliolite7104乳胶。然而，形成了均匀的溶液，这在用于多彩涂料中是不令人满意的。该实施例说明了Joncryl 537用于制备本发明的多彩涂料配制物是不令人满意的。
                      比较例4
在该实施例中重复实施例1中的步骤，不同之处是用MaincotePR71乳胶代替Pliolite7104乳胶。然而，只得到了通常漂浮在该涂料配制物表面上的伴随颜料的细颗粒。该实施例说明了MaincotePR71用于制备本发明的多彩涂料配制物是不令人满意的。
                      比较例5
在该实施例中重复实施例1中的步骤，不同之处是用Aquamac702乳胶代替Pliolite7104乳胶。然而，颜料漂浮在涂料配制物的表面上。该实施例说明了Aquamac 702用于制备本发明的多彩涂料配制物是不令人满意的。
尽管为了说明本发明目的已举出特定代表性实施例，但对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明范围内，可以作出各种改变和变化，这是显而易见的。

Claims (19)

1.一种制备多彩涂料配制物的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)通过将0.5-10重量份的纤维素增稠剂混合到100重量份水中而制备增稠剂溶液；
(2)向该增稠剂溶液中加入足量的碱制备pH值在7.5-12范围内的pH调整的增稠剂溶液；
(3)将15-90重量份的第一种颜料分散在100重量份的上述pH调整的增稠剂溶液中，制备呈第一种颜色的增稠剂溶液；
(4)将50-300重量份中和的乳胶、5-80重量份溶剂、0.5-20重量份增塑剂和5-80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到呈第一种颜色的增稠剂溶液中，制成呈第一种颜色的乳胶组分；其中所述的锂蒙脱石白土水溶液含有1％-20％(重量)锂蒙脱石白土，而其中所述的中和的乳胶是由包括下列步骤的方法制得的：(A)在小于3.5pH条件、存在0.5-4.0phm至少一种磷酸酯表面活性剂和存在0.5-4.0phm至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数的单体混合物)：(a)45％-85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)15％-50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，和(c)1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；(B)用氨中和该乳液至pH为7-10.5范围制得中和的乳胶；
(5)将15-90重量份的第二种颜料分散在100重量份的pH调整的增稠剂溶液中，制备呈第二种颜色的增稠剂溶液；
(6)将50-300重量份中和的乳胶、5-80重量份溶剂、0.5-20重量份增塑剂和5-80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到上述呈第二种颜色的增稠剂溶液中，制成呈第二种颜色的乳胶组分；其中所述的锂蒙脱石白土水溶液含有1％-20％(重量)锂蒙脱石白土，而其中所述的中和的乳胶是由包括下列步骤的方法制得的：(A)在小于3.5pH条件、存在0.5-4.0phm至少一种磷酸酯表面活性剂和存在0.5-4.0phm至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数的单体混合物)：(a)45％-85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)15％-50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，(c)1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；(B)用氨中和该乳液至pH为7-10.5范围制得中和的乳胶；
(7)将上述呈第一种颜色的乳胶组分和上述呈第二种颜色的乳胶组分混合到第二种锂蒙脱石白土溶液中，制成多彩涂料配制物，其中该第二种锂蒙脱石白土溶液含0.5-10％(重量)锂蒙脱石白土，其中该第二种锂蒙脱石白土溶液与上述呈第一种颜色的乳胶组分和上述呈第二种颜色的乳胶组分之和的重量比在1∶2至4∶1范围内。
2.一种多彩涂料配制物，其特征在于该配制物由下列组分组成：
(1)5％-30％(重量)中和的乳胶，该乳胶由包括下列步骤的方法制得：(A)在小于3.5pH条件、存在0.5-4.0phm的至少一种磷酸酯表面活性剂和存在0.5-4.0phm的至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合以产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数单体混合物)：(a)45％-85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)15％-50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，(c)1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；(B)用氨中和该乳胶至pH为7-10.5范围，制得中和的乳胶；
(2)0.5％-10％(重量)的锂蒙脱石白土；
(3)0.05％-1％(重量)的纤维素增稠剂；
(4)0.5％-10％(重量)的至少两种颜料；
(5)0.5％-10％(重量)的有机溶剂；
(6)0.05％-2％(重量)的增塑剂；
(7)37％-93.4％(重量)的水。
3.权利要求1的方法，其特征在于通过将1-5重量份纤维素增稠剂混合到100重量份水中制得增稠剂溶液。
4.权利要求3的方法，其特征在于在步骤(2)中将pH值调整在8-10范围内。
5.权利要求4的方法，其特征在于在步骤(3)中将25-40重量份第一种颜料分散在100重量份pH调整的增稠剂溶液中，在步骤(5)中将25-40重量份第二种颜料分散在100重量份pH调整的增稠剂溶液中。
6.权利要求5的方法，其特征在于将100-200份中和的乳胶、10-50份溶剂、1-10份增塑剂和10-50份锂蒙脱石白土水溶液混合到呈第一种颜色的增稠剂溶液中制得呈第一种颜色的乳胶组分，将100-200份中和的乳胶、10-50份溶剂、1-10份增塑剂和10-50份锂蒙脱石白土水溶液混合到呈第二种颜色的增稠剂溶液中制得呈第二种颜色的乳胶组分。
7.权利要求6的方法，其特征在于在步骤(4)中所用的锂蒙脱石白土水溶液含有5％-15％(重量)锂蒙脱石白土，在步骤(6)中所用的锂蒙脱石白土水溶液含有5％-15％(重量)锂蒙脱石白土。
8.权利要求7的方法，其特征在于在步骤(7)中所用的第二种锂蒙脱石白土溶液含有2％-7％(重量)锂蒙脱石白土。
9.权利要求8的方法，其特征在于该第二种锂蒙脱石白土溶液与呈第一种颜色的乳胶组分和呈第二种颜色的乳胶组分之和的重量比在1∶1至3∶1范围内。
10.权利要求9的方法，其特征在于通过将2-3重量份纤维素增稠剂混合到100重量份水中制得该增稠剂溶液，在步骤(2)中将pH值调整在8.3-8.7范围内，在步骤(3)将30-35重量份第一种颜料分散到100重量份pH调整的增稠剂溶液中，在步骤(5)将30-35重量份第二种颜料分散到100重量份pH调整的增稠剂溶液中。
11.权利要求10的方法，其特征在于将125-175份中和的乳胶、20-30份溶剂、3-6份增塑剂和20-30份锂蒙脱石白土水溶液混合到呈第一种颜色的增稠剂溶液中制得呈第一种颜色的乳胶组分，将125-175份中和的乳胶、20-30份溶剂、3-6份增塑剂和20-30份锂蒙脱石白土水溶液混合到呈第二种颜色的增稠剂溶液中制得呈第二种颜色的乳胶组分。
12.权利要求11的方法，其特征在于在步骤(4)中所用的锂蒙脱石白土水溶液含有8％-11％(重量)的锂蒙脱石白土，在步骤(6)中所用的锂蒙脱石白土水溶液含有8％-11％(重量)的锂蒙脱石白土。
13.权利要求12的方法，其特征在于在步骤(7)中所用的第二种锂蒙脱石白土溶液含有4％-5％(重量)锂蒙脱石白土，该第二种锂蒙脱石白土溶液与呈第一种颜色的乳胶组分和呈第二种颜色的乳胶组分之和的重量比在3∶2至5∶2范围内。
14.权利要求13的方法，其特征在于第一种颜料是二氧化钛。
15.权利要求13的方法，其特征在于溶剂是聚结溶剂。
16.权利要求15的方法，其特征在于该聚结溶剂选自乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚和二甘醇单丁醚。
17.权利要求2的多彩涂料配制物，其特征在于所述多彩涂料配制物由下列组分组成：(1)10％-20％(重量)中和的乳胶，(2)1％-7％(重量)锂蒙脱石白土，(3)0.1％-0.6％(重量)纤维素增稠剂，(4)1％-6％(重量)颜料，(5)1％-6％(重量)有机溶剂，(6)0.1％-1％(重量)增塑剂，(7)60％-86.8％(重量)水。
18.权利要求2的多彩涂料配制物，其特征在于所述多彩涂料配制物由下列组分组成：(1)14％-18％(重量)中和的乳胶，(2)2％-5％(重量)锂蒙脱石白土，(3)0.1％-0.4％(重量)纤维素增稠剂，(4)2％-4％(重量)颜料，(5)2％-4％(重量)有机溶剂，(6)0.3％-0.7％(重量)增塑剂，(7)68％-79％(重量)水。
19.权利要求1的方法，其特征在于该方法还包括下列步骤：(i)将15-90重量份第三种颜料分散在100重量份pH调整的增稠剂溶液中制得呈第三种颜色的增稠剂溶液；(ii)将50-300重量份中和的乳胶、5-80重量份溶剂、0.5-20重量份增塑剂和5-80重量份锂蒙脱石白土水溶液混合到该呈第三种颜色的增稠剂溶液中制得呈第三种颜色的乳胶组分，其中所述的锂蒙脱石白土水溶液含有1％-20％(重量)锂蒙脱石白土，所述的中和的乳胶由包括下列步骤的方法制得：
(A)在小于3.5pH条件，存在0.5-4.0phm的至少一种磷酸酯表面活性剂和存在0.5-4.0phm的至少一种水不溶非离子表面活性剂的条件下，将单体混合物进行自由基水乳液聚合产生乳胶，该单体混合物含有(基于100重量百分数单体混合物)：(a)45％-85％(重量)乙烯基芳族单体，(b)15％-50％(重量)至少一种丙烯酸烷基酯单体，(c)1％-6％(重量)至少一种不饱和羰基化合物；(B)用氨中和该乳胶至pH为7-10.5范围制得中和的乳胶；其中在步骤(7)将呈第三种颜色的乳胶组分混合到第二种锂蒙脱石白土溶液中；其中第二种锂蒙脱石白土溶液与呈第一种颜色的乳胶组分、呈第二种颜色的乳胶组分和呈第三种颜色的乳胶组分之总和的重量比在1∶2至4∶1范围内。
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