CN109071907B - 多层涂层和制备多层涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种多层涂层，其包含底漆涂层、一个或多个弹性层和顶涂层，并且具有良好的机械特性，和一种制备所述多层涂层的方法。

Description

多层涂层和制备多层涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种多层涂层和一种制备所述多层涂层的方法。
背景技术
用于运动场，尤其室外运动场，如篮球场、排球场、羽毛球场和网球场等的合成表面通常由橡胶和粘合剂体系的聚合物混合物制成，以便实现适当弹性、良好的防滑性、减震和损伤减少。
由常规聚氨基甲酸酯(PU)粘合剂或硅酮改性聚氨基甲酸酯(SPU)粘合剂制成的运动场的合成表面由于其令人满意的柔韧性、耐磨性、防滑性和易于维护而在市场上占主导地位。由于存在通常含甲苯二异氰酸酯(TDI)或亚甲基二苯基二异氰酸酯、有机溶剂和/或含重金属的催化剂的常规PU或SPU粘合剂，运动场的合成表面具有毒性问题。此外，在高湿度和直射阳光的条件下，在应用期间包含具有溶剂型PU/SPU材料的常规弹性层的运动场的合成表面易于破裂。
为了解决上述问题，已经使用丙烯酸乳胶粘合剂代替网球场表面的常规弹性层中的PU/SPU粘合剂。然而，由于基于丙烯酸的弹性层的繁琐涂覆，丙烯酸乳胶粘合剂未广泛用于其它运动场表面。基于丙烯酸的弹性层必须在长时段内以多层的形式涂覆，并且每层需要长时间来干燥。此外，基于丙烯酸的场地表面的常规应用似乎具有较差的弹性。弹性不足导致基于丙烯酸的运动场表面的使用寿命缩短。
因此，希望提供一种由丙烯酸乳胶粘合剂制成的新型合成表面运动场，所述丙烯酸乳胶粘合剂提供在涂覆期间可接受的干燥速度和足够的拉伸强度和拉伸伸长率，以满足标准要求，如GB/T 19851.11-2005标准。这种新型多层涂层可以用于各种运动场，尤其室外运动场，如篮球场、排球场、羽毛球场和网球场等。
发明内容
本发明提供一种新型多层涂层，其包含底漆涂层、一个或多个弹性层和顶涂层，所述新型多层涂层适于制备运动场。由具有小于3.5毫米(mm)的厚度的聚合物混合物形成的弹性层在室温(20-25℃)下以可接受的干燥速度干燥，也就是说，在将所述聚合物混合物涂覆到基材约24小时之后所获得的层是适于步行的。多层涂层展示满足GB/T19851.11-2005标准：《中小学体育器材和场地(Sports equipment and playground for middle schooland primary school)》第11部分：《合成材料面层运动场地(Synthetic surfacedathletic ground)》(第2页，第4.6项)的要求的足够拉伸强度和拉伸伸长率。在本文中GB/T19851.11-2005标准是由中华人民共和国(P.R.China)国家质量监督检验检疫总局和中华人民共和国国家标准化管理委员会发布，于2005年8月26日颁布，并且于2005年10月1日生效的国家标准。制备本发明的多层涂层的方法与基于溶剂的聚氨基甲酸酯粘合剂相比在建构期间不含讨厌的气味并且无火灾风险。所获得的多层涂层基本上不具有挥发性有机残基。
在第一方面中，本发明是一种多层涂层，其包含(i)底漆涂层，所述底漆涂层包含含有苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的水性底漆组合物；(ii)一个或多个弹性层，所述弹性层包含含有水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：玻璃转化温度为-5℃或更低的第一丙烯酸乳液(共)聚合物；玻璃转化温度为至少15℃的第二丙烯酸乳液(共)聚合物；包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂；和发泡剂；其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.5到1:0.2；以及(iii)顶涂层，其包含含有丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物。
在第二方面中，本发明是一种制备第一方面的多层涂层的方法。所述方法包含(1)提供包含苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的水性底漆组合物；(2)将所述水性底漆组合物涂覆到基材上；(3)干燥并且固化所述水性底漆组合物以形成底漆涂层；(4)提供包含水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：玻璃转化温度为-5℃或更低的第一丙烯酸乳液(共)聚合物；玻璃转化温度为至少15℃的第二丙烯酸乳液(共)聚合物；包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂；和发泡剂；其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.5到1:0.2；(5)将所述聚合物混合物涂覆到所述底漆涂层上；(6)干燥并且固化所述聚合物混合物以形成弹性层，使得所述底漆涂层存在于所述基材与所述弹性层之间；(7)提供包含丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物；(8)将所述水性顶涂层组合物涂覆到所述弹性层上；以及(9)干燥并且固化所述水性顶涂层组合物以形成顶涂层，使得所述弹性层存在于所述底漆涂层与所述顶涂层之间。
附图说明
图1是本发明一个实施例的横截面的示意性说明。
具体实施方式
本文中的术语“水性”意指水或以混合物的重量计，含有50重量百分比(wt％)或更少的水混溶的溶剂的水混合物。本文中的术语“丙烯酸”是指(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和其改性形式，例如丙烯酸(甲基)羟基烷基酯。因此，术语“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸、甲基丙烯酸和其混合物中的任一种。
本发明的多层涂层包含
(i)底漆涂层，其包含含有苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的水性底漆组合物；
(ii)一个或多个弹性层，其包含含有水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：
第一丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为-5℃或更低；
第二丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为至少15℃；
交联剂，其包含水分散性异氰酸酯组合物；和
发泡剂；并且
其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.5到1:0.2；以及
(iii)顶涂层，其由包含丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物制成。
底漆涂层的厚度一般是50微米或更大、75微米或更大或甚至100微米或更大，并且同时一般是500微米或更小、400微米或更小、300微米或更小。每一弹性层的厚度一般是0.5mm或更大、1.0mm或更大或甚至1.5mm或更大，并且同时一般是3.5mm或更小、2.5mm或更小或甚至2mm或更小。弹性层的总厚度一般是0.5mm或更大、1mm或更大或甚至1.5mm或更大，并且同时一般是8mm或更小、5mm或更小或甚至4mm或更小。顶涂层的厚度一般是50微米或更大、100微米或更大或200微米或更大，并且同时一般是1000微米或更小、800微米或更小或甚至600微米或更小。
底漆涂层存在于基材与弹性层之间。底漆涂层可以进一步改善多层涂层与基材的粘着。底漆涂层可以由水性底漆组合物制成。适用于本发明的水性底漆组合物包含苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物。此类乳液的市售实例是可从陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany)购得的PRIMALTMAS-8152N(PRIMAL是陶氏化学公司的商标)。以水性底漆组合物的总固体重量计，水性底漆组合物中苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的量可以是20wt％或更大、30wt％或更大或甚至40wt％或更大，并且同时95wt％或更小、85wt％或更小或甚至75wt％或更小的量。
适用于本发明的水性底漆组合物可以进一步包含水。以水性底漆组合物的总重量计，水的浓度可以是5wt％或更高、15wt％或更高或甚至25wt％或更高，并且同时80wt％或更低、70wt％或更低或甚至60wt％或更低。
除了上述组分之外，适用于本发明的水性底漆组合物可以进一步包含常规添加剂中的任一种或组合，如聚结剂、共溶剂、表面活性剂、缓冲剂、中和剂、增稠剂、非增稠流变改性剂、分散剂、防霉剂、杀生物剂、塑化剂、防沫剂、除沫剂、防结皮剂、着色剂、流动剂以及交联剂。
本发明的多层涂层包含一个或多个弹性层。弹性层存在于顶涂层与底漆涂层之间。弹性层由干燥的聚合物混合物制成。
适用于本发明的聚合物混合物包含水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶。可用于本发明的水性粘合剂组合物包含：(a)Tg为-5℃或更低的第一丙烯酸乳液(共)聚合物，(b)Tg为至少15℃的第二丙烯酸乳液(共)聚合物。本文所用的丙烯酸乳液(共)聚合物的Tg值为通过使用福克斯方程式(Fox equation)(T.G.Fox,《美国物理协会公报.(Bulletin of theAmerican Physical Society.)》,第1卷,期刊号3,第123页(1956))计算的那些Tg值。举例来说，为了计算单体M1和M2的共聚物的Tg，
Figure BDA0001842764920000051
其中Tg(calc.)为针对共聚物计算的玻璃转化温度，w(M1)为单体M1在共聚物中的重量分数，w(M2)为单体M2在共聚物中的重量分数，Tg(M1)为M1的均聚物的玻璃转化温度，并且Tg(M2)为M2的均聚物的玻璃转化温度，所有温度都以K为单位。单体的玻璃转化温度可以例如见于《聚合物手册(Polymer Handbook)》,第四版,由Brandrup,E.H.Immergut和E.A.Grulke编，Interscience Publishers，1999。
适用于本发明的第一或第二丙烯酸乳液(共)聚合物可以包含一种或多种共聚合烯系不饱和非离子性单体。本文中的“非离子单体”是指在pH＝1-14之间不具有离子性电荷的可聚合单体。适合的烯系不饱和非离子单体的实例包括(甲基)丙烯酸酯单体，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟丙酯；丙烯酰胺；(甲基)丙烯腈；苯乙烯以及经取代的苯乙烯；或其混合物。烯系不饱和非离子单体优选包含(甲基)丙烯酸酯单体，或其与苯乙烯的组合。在一个优选实施例中，烯系不饱和非离子单体仅包含(甲基)丙烯酸酯单体。以第一丙烯酸乳液(共)聚合物的固体重量计，适用于本发明的第一丙烯酸乳液(共)聚合物可以包含70重量％(wt％)或更多的共聚合非离子单体，75wt％或更多或甚至80wt％或更多，并且同时99.5wt％或更少、95wt％或更少或甚至90wt％或更少的共聚合非离子单体。以第二丙烯酸乳液(共)聚合物的固体重量计，适用于本发明的第二丙烯酸乳液(共)聚合物可以包含70重量％(wt％)或更多的共聚合非离子单体，75wt％或更多或甚至80wt％或更多，并且同时99.5wt％或更少、95wt％或更少或甚至90wt％或更少的共聚合非离子单体。
适用于本发明的第一和/或第二丙烯酸乳液(共)聚合物还可以包含具有一种或多种官能团的一种或多种共聚合烯系不饱和单体。所述官能团可以选自羰基、乙酰乙酸酯、烷氧基硅烷、羧基、脲基、酰胺、酰亚胺、氨基或其混合。优选地，使用带有羰基的烯系不饱和单体，如二丙酮丙烯酰胺。适合的含有官能团的烯系不饱和单体的实例包括烯系不饱和羧酸或二羧酸，例如丙烯酸或甲基丙烯酸、衣康酸和顺丁烯二酸；酰胺，和优选地上述羧酸的N-烷基醇酰胺或羟基烷基酯，如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、2-羟乙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯；或其混合物。
以第一丙烯酸乳液(共)聚合物的固体重量计，适用于本发明的第一丙烯酸乳液(共)聚合物可以包含0.01wt％或更多的共聚合含官能团的烯系不饱和单体，0.05wt％或更多或甚至0.1wt％或更多，并且同时20wt％或更少、10wt％或更少或甚至5wt％或更少的共聚合含官能团的烯系不饱和单体。以第二丙烯酸乳液(共)聚合物的固体重量计，适用于本发明的第二丙烯酸乳液(共)聚合物可以包含0.01wt％或更多的共聚合含官能团的烯系不饱和单体，0.05wt％或更多或甚至0.1wt％或更多，并且同时20wt％或更少、10wt％或更少或甚至5wt％或更少的共聚合含官能团的烯系不饱和单体。
在一个优选实施例中，以第一和第二丙烯酸乳液(共)聚合物各自的固体重量计，第一和第二乳液丙烯酸(共)聚合物包含70wt％到99.5wt％的上文所描述的共聚合烯系不饱和非离子单体，和0.5wt％到10wt％的上文所描述的具有一种或多种官能团的共聚合烯系不饱和单体。
适用于本发明的乳液(共)聚合物可以通过所属领域中熟知的聚合技术，如上文所描述的单体的悬浮聚合或乳液聚合制备。乳液聚合为优选的方法。用于制备丙烯酸乳液(共)聚合物粒子的水性分散液的乳液聚合技术为聚合物领域中熟知的，并且包括多阶段聚合工艺。对于每一单体，以用于制备丙烯酸(共)聚合物的水性分散液中的单体的总重量计，单体的浓度大体上与以丙烯酸(共)聚合物的固体重量计的共聚合的所述单体的浓度相同。
丙烯酸(共)聚合物的水性分散液可以通过在表面活性剂存在下从上文所描述的单体乳液聚合来制备。表面活性剂优选带有烯丙基。适合的市售表面活性剂包括例如基于烷基烯丙基磺基丁二酸钠的TREMTM LF-40表面活性剂，其可从科宁(Cognis)购得；ADEKATMResoap SR-10反应性阴离子乳化剂，其可从艾迪科(Adeka)购得；基于磷酸酯壬基苯酚铵乙氧基化物的DEXTROLTM OC-1525表面活性剂，其可从德克斯特(Dexter)购得；LATEMULTM PD-104阴离子性可聚合表面活性剂，其可从花王化学公司(Kao Chemicals)购得；HITENOLTMKH-10阴离子性可聚合界面活性剂，其可从第一工业制药株式会社(Dai-ichi KogyoSeiyaku Co.Ltd)购得；或其混合物。以单体的总重量计，所用表面活性剂的量通常是0.01wt％或更大、0.3wt％或更大或甚至0.5wt％或更大，并且同时10wt％或更小、5wt％或更小或甚至2wt％或更小。
乳液聚合方法可以在链转移剂存在下进行。适合的链转移剂的实例包括3-巯基丙酸、十二烷基硫醇、3-巯基丙酸甲酯、苯硫酚、杜鹃花酸烷基硫醇(azelaic alkylmercaptan)或其混合物。链转移剂可以以有效量使用来控制所获得的丙烯酸乳液聚合物的分子量。举例来说，以单体的总重量计，链转移剂的浓度可以是0.01wt％或更高、0.05wt％或更高或甚至0.1wt％或更高，并且同时5wt％或更低、3wt％或更低或甚至2wt％或更低。另外，自由基引发剂可以用于乳液聚合方法中。
适用于本发明的第一或第二丙烯酸乳液(共)聚合物可以呈乳液形式。以所述乳液的总重量计，所述乳液可以具有30wt％或更多、35wt％或更多或甚至40wt％或更多的固体，并且同时70wt％或更少、68wt％或更少或甚至65wt％更少的固体。
适用于本发明的第一丙烯酸乳液(共)聚合物的Tg可以是-5℃或更低、-6℃或更低、-8℃或更低或甚至-10℃或更低，并且同时-50℃或更高、-45℃或更高或甚至-40℃或更高。适合的市售第一丙烯酸乳液(共)聚合物乳液包括例如ELASTENETM2848NG和RHOPLEXTMEC-2540丙烯酸乳液，其皆可从陶氏化学公司购得(ELASTENE和RHOPLEX是陶氏化学公司的商标)；或其混合物。
以水性粘合剂组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，水性粘合剂组合物中第一丙烯酸乳液(共)聚合物以固体计的浓度可以是5wt％或更高、10wt％或更高、15wt％或更高或甚至20wt％或更高，并且同时95wt％或更低、90wt％或更低或甚至80wt％或更低。
第二丙烯酸乳液(共)聚合物可以具有至少15℃、18℃或更高或甚至20℃或更高，并且同时60℃或更低、50℃或更低或甚至40℃或更低的Tg。适合的市售第二丙烯酸乳液(共)聚合物乳液包括例如PRIMALTMAC 261P和PRIMALTMTX-100丙烯酸乳液，两者皆可从陶氏化学公司购得；或其混合物。
以水性粘合剂组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，水性粘合剂组合物中第二丙烯酸乳液(共)聚合物以固体计的浓度可以是5wt％或更高、10wt％或更高、15wt％或更高或甚至20wt％或更高，并且同时95wt％或更低、90wt％或更低或甚至80wt％或更低。
以水性粘合剂组合物的总固体重量计，水性粘合剂组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物以固体计的总量可以是20wt％或更大、30wt％或更大或甚至40wt％或更大，并且同时70wt％或更小、65wt％或更小或甚至60wt％或更小。
适用于本发明的水性粘合剂组合物进一步包含交联剂。本文中的“交联剂”是指具有两个或多于两个反应性基团并且能够与连接到聚合物链的反应性基团反应以形成聚合物链之间的交叉连接的化合物。交联剂上的反应性基团可以与连接到聚合物链的反应性基团相同或不同。
适用于本发明的交联剂包含水分散性异氰酸酯组合物。适用于本发明水分散性异氰酸酯组合物可以包含异氰酸酯化合物和包含至少一种阴离子基团、至少一种聚环氧乙烷片段，或阴离子基团和聚环氧乙烷片段两者的改性异氰酸酯化合物。在一些实施例中，水分散性异氰酸酯组合物包含异氰酸酯化合物、包含阴离子基团的改性异氰酸酯化合物以及包含聚环氧乙烷片段的改性化合物。如本文所使用，阴离子基团是带有负电荷的化学基团。负电荷可以是-1、-2或-3。具有阴离子基团的化合物与一种或多种阳离子缔合。缔合的阳离子可以是金属阳离子或具有阳离子基团的有机化合物、具有+1、+2或+3正电荷的基团。当具有阴离子基团的化合物处于固态或处于非极性环境中时，缔合阳离子与阴离子性基团相邻定位。当所述化合物溶解或分散于水中时，阴离子基团和缔合的阳离子可以分离。优选的阴离子基团为磺酸根、羧酸根、羧酸基、膦酸根或其混合物。适合的市售水分散性异氰酸酯组合物包括例如可从拜耳材料科学公司(Bayer Material Science AG)购得的基于二异氰酸六亚甲酯的BAYHYDURTMXP2655亲水性脂族多异氰酸酯。
以水分散性异氰酸酯组合物的总固体重量计，水分散性异氰酸酯组合物中的异氰酸酯化合物的浓度可以是1wt％或更大、20wt％或更大或甚至50wt％或更大，并且同时95wt％或更小、90wt％或更小或甚至80wt％或更小。
水性粘合剂组合物中的交联剂进一步包含一种或多种环氧硅烷。意外的是，环氧硅烷与水分散性异氰酸酯组合物的组合可以进一步改良所得固化聚合物混合物的防水性。环氧硅烷意指具有至少一个环氧基的官能性硅烷。适合的环氧硅烷的实例包括3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷；3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷；3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷；β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷；或其混合物。适合的市售环氧硅烷包括例如SILQUESTTMA-187、SILQUESTTMWetLink 78、SILQUESTTMA-186和COATOSILTM2287环氧硅烷，其均可从迈图性能材料公司(Momentive Performance Materials)购得；或其混合物。当使用环氧硅烷时，水分散性异氰酸酯组合物与环氧硅烷的重量比可以是0.1:1或更高、0.5:1或更高或甚至1.5:1或更高；并且同时10:1或更低、5:1或更低或甚至2.5:1或更低。
以丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，水性粘合剂组合物中的总交联剂的浓度可以是2wt％或更高、4wt％或更高或甚至6wt％或更高，并且同时40wt％或更低、30wt％或更低或甚至16wt％或更低。
适用于本发明的水性粘合剂组合物进一步包含一种或多种发泡剂。本文中“发泡剂”是指可以在材料内部生成空隙以形成多孔结构的化合物。适合的发泡剂的实例包括脂肪酸盐，如油酸钠；烷基磺酸盐，如烷基磺酸钠和烷基苯磺酸钠；烷基多糖苷或其混合物。以水性粘合剂组合物的总固体重量计，发泡剂的浓度可以是0.02wt％或更高、2.0wt％或更高或甚至3.0wt％或更高，并且同时10.0wt％或更低，9.0wt％或更低，或甚至8.0wt％或更低。
适用于本发明的水性粘合剂组合物可以进一步包含硅酮分散液。以水性粘合剂组合物的总固体重量计，硅酮分散液以固体计的浓度可以是0wt％或更高、0.2wt％或更高或甚至0.5wt％或更高，并且同时5.0wt％或更低、3.0wt％或更低或甚至2.0wt％或更低。
适用于本发明的水性粘合剂组合物可以进一步包含一种或多种流变改性剂。流变改性剂可以是聚乙烯醇、粘土材料、酸衍生物、酸共聚物、氨基甲酸酯缔合增稠剂(urethaneassociate thickeners；UAT)、聚醚脲聚氨基甲酸酯(PEUPU)、聚醚聚氨基甲酸酯(PEPU)或其混合物。适合的流变改性剂的实例包括碱可溶胀的乳液(ASE)，如经钠或铵中和的丙烯酸聚合物；疏水性改性的碱可溶胀的乳液(HASE)，如疏水性改性的丙烯酸共聚物；缔合流变改性剂，如疏水性改性的乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)；以及纤维素流变改性剂，如甲基纤维素醚、羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、疏水性改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、羧甲基2-羟乙基纤维素钠、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素以及2-羟丙基纤维素。优选地，流变改性剂是基于HEUR、HEMC或HEC，例如可从陶氏化学公司购得的ACRYSOLTMRM-12W非离子流变改性剂、WALOCELTMMT 400PFV和CELLOSIZETMQP300(ACRYSOL、WALOCEL和CELLOSIZE是陶氏化学公司的商标)。当存在时，以水性粘合剂组合物的总固体重量计，流变改性剂的浓度可以是0.001wt％或更高、0.002wt％或更高或甚至0.005wt％或更高，并且同时3.0wt％或更低、2.0wt％或更低或甚至0.3wt％或更低。
除上文所描述的组分以外，适用于本发明的水性粘合剂组合物可以进一步包含以下添加剂中的任一种或组合：无机增量剂、颜料、填充剂、缓冲剂、中和剂、分散剂、保湿剂、防霉剂、杀生物剂、防结皮剂、着色剂、流动剂、抗氧化剂、塑化剂、调平剂、分散剂、粘合促进剂以及稀释剂。当存在时，以水性粘合剂组合物的总固体重量计，这些添加剂可以呈0.001wt％或更大、优选0.01wt％或更大，并且同时20wt％或更小、优选4wt％或更小的量。
适用于本发明的聚合物混合物进一步包含硫化或交联橡胶。适用于本发明的适合硫化或交联橡胶的实例包含苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、乙烯丙烯橡胶、丁二烯橡胶、天然橡胶、苯乙烯丁二烯共聚物、氢化腈、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚氯丁二烯或其混合物。优选地，使用EPDM橡胶。
聚合物混合物中硫化或交联橡胶包含具有小于0.5mm、小于0.3mm、小于0.1mm或小甚至于0.05mm的筛分粒度的橡胶粉末。在适用于本发明的聚合物混合物中，丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与硫化或交联橡胶的总重量的重量比可以是1:1.5到1:0.2。重量比可以是1:0.5或更低、优选1:0.7或更低，并且同时1:1.2或更高、优选1:0.9或更高。
适用于本发明的聚合物混合物可以进一步包含筛目为250目的二氧化硅粉末。在适用于本发明的聚合物混合物中，丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与二氧化硅粉末的总重量的重量比可以是1:0.5到1:0.001。重量比可以是1:0.04或更低、优选1:0.08或更低，同时1:0.35或更高、优选1:0.25或更高。
在一些实施例中，适用于本发明的聚合物混合物可以通过首先制备水性粘合剂组合物，并且随后将其与硫化或交联橡胶和二氧化硅粉末混合而获得。水性粘合剂组合物可以在两部分中供应：第一和第二丙烯酸乳液(共)聚合物、发泡剂以及任选地额外组分(如流变改性剂和泡沫稳定剂)通常形成“A部分”；并且包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂通常形成“B部分”。当使用时，环氧硅烷可以存在于A部分和/或B部分中。适用于本发明的聚合物混合物可以通过将A部分与B部分混合以形成水性粘合剂组合物，随后与硫化或交联橡胶和二氧化硅粉末混合来制备。
令人惊讶地，适用于本发明的弹性层能够在室温下快速干燥，而从含有丙烯酸乳胶粘合剂和橡胶粉末并且不含交联剂或发泡剂的常规聚合物混合物获得的弹性层，即使在室温下约7天后仍无法彻底干燥。在一个实验室试验中，适用于本发明的聚合物混合物制成的3mm厚弹性层在25℃到28°℃下在24小时后彻底干燥。
适用于本发明的聚合物混合物可以在一般5℃或更高、10℃或更高、15℃或更高或甚至20℃或更高，并且同时80℃或更低50℃或更低40℃或更低或甚至35℃或更低的温度下固化。固化聚合物混合物的时间可以是1小时或更长、6小时或更长或甚至12小时或更长，并且同时48小时或更短、36小时或更短或甚至24小时或更短。也可如下操作，部分固化聚合物混合物并且接着在稍后的时间完成固化工艺。
顶涂层由包含至少一种丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物制成。用于顶涂层的适合的丙烯酸乳液(共)聚合物的实例如上文用于弹性层的聚合物混合物中所描述。在一些优选实施例中，水性顶涂层组合物可以包含：玻璃转化温度为-5℃或更低的第一丙烯酸乳液(共)聚合物、玻璃转化温度为至少15℃的第二丙烯酸乳液(共)聚合物和具有或不具有环氧硅烷的包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂。
以水性顶涂层组合物的总固体重量计，水性顶涂层组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物以固体计的总量可以是20wt％或更大、30wt％或更大或甚至40wt％或更大，并且同时95wt％或更小、85wt％或更小或甚至75wt％或更小。
以水性顶涂层组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，水性顶涂层组合物中总交联剂的浓度可以是1wt％或更高、4wt％或更高或甚至6wt％或更高，并且同时40wt％或更低、30wt％或更低或甚至16wt％或更低。
适用于本发明的水性顶涂层组合物可以进一步包含水。以水性顶涂层组合物的总重量计，水的浓度可以是0wt％或更高、20wt％或更高或甚至30wt％或更高，并且同时90wt％或更低、80wt％或更低或甚至70wt％或更低。
水性顶涂层组合物可以进一步包含如上文中针对水性粘合剂组合物所描述的任选地额外组分，除发泡剂以外。水性顶涂层组合物可以进一步包含抗划伤剂、颜料和氧化钛。
水性顶涂层组合物可以在两部分中供应：丙烯酸乳液(共)聚合物和任选地额外组分(如流变改性剂)通常形成“A部分”；并且包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂通常形成“B部分”。当使用时，环氧硅烷可以存在于A部分和/或B部分中。适用于本发明的水性顶涂层组合物通过将A部分与B部分混合形成。顶涂层可以一般通过将水性顶涂层组合物涂覆到弹性层上，并且随后干燥并且固化水性顶涂层组合物以形成顶涂层来制备。
本发明的多层涂层可以进一步包含基层以进一步改善系统的弹性。基层可以是施工现场涂覆层。
基层通常具有在5mm到10mm范围内的厚度。基层存在于底漆涂层与弹性层之间。基层可以由包含水性粘合剂组合物的聚合物混合物制成，所述水性粘合剂组合物包含至少一种丙烯酸乳液(共)聚合物和硫化或交联橡胶。
用于基层的适合的水性粘合剂组合物的实例如上文针对弹性层的聚合物混合物中所描述。在一些优选实施例中，用于基层的水性粘合剂组合物可以包含：玻璃转化温度为-5℃或更低的第一丙烯酸乳液(共)聚合物、玻璃转化温度为至少15℃的第二丙烯酸乳液(共)聚合物和具有或不具有环氧硅烷的包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂。
以水性粘合剂组合物的总固体重量计，用于基层的水性粘合剂组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物以固体计的总量可以是20wt％或更大、30wt％或更大或甚至40wt％或更大，并且同时70wt％或更小、65wt％或更小或甚至60wt％或更小。
以丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，用于基层的水性粘合剂组合物中总交联剂的浓度可以是2wt％或更高、4wt％或更高或甚至6wt％或更高，并且同时40wt％或更低、30wt％或更低或甚至16wt％或更低。
用于基层的水性粘合剂组合物可以进一步包含如上文中针对用于弹性层的聚合物混合物中的水性粘合剂组合物所描述的任选地额外组分。
用于基层的聚合物混合物可以进一步包含硫化或交联橡胶。用于基层的聚合物混合物中适合的硫化或交联橡胶的实例包含SBR、EPDM橡胶、乙烯丙烯橡胶、丁二烯橡胶、天然橡胶、苯乙烯丁二烯共聚物、氢化腈、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚氯丁二烯、研磨轮胎橡胶(GTR)、废旧橡胶、废旧硫化橡胶或其混合物。优选地，使用废旧硫化或交联橡胶；此类废旧橡胶可以来自任何已知来源，如轮胎、鞋底和研磨轮胎橡胶。更优选地，使用废旧轮胎橡胶。
用于基层的聚合物混合物中的硫化或交联橡胶可以进一步包含筛分粒度为0.5mm或更大、1mm或更大、或甚至2mm或更大，并且同时6mm或更小、5mm或更小、或甚至4mm或更小的橡胶粒子。在一些实施例中，用于基层的聚合物混合物中的硫化或交联橡胶可以进一步包含筛分粒度小于0.5毫米(mm)、小于0.3mm、小于0.1mm或甚至小于0.05mm的橡胶粉末。。
在用于基层的聚合物混合物中，丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与硫化或交联橡胶的总重量的重量比可以是1:4到1:0.2。重量比可以是1:0.5或更低、1:1或更低，并且同时1:3或更高、1:2或更高、1:1或更高。以硫化或交联橡胶的总重量计，用于基层的聚合物混合物中的硫化或交联橡胶可以包含10wt％到100wt％、20wt％到80wt％或40wt％到60wt％的橡胶粒子；并且其余的硫化或交联橡胶是橡胶粉末。
本发明的多层涂层可以进一步包含其它功能性层。举例来说，多层涂层可以进一步包含存在于弹性层与顶涂层之间的强化层强化层的存在可以适用于保护弹性层，并且进一步改善多层涂层的弹性。
强化层可以由包含水性粘合剂组合物的聚合物混合物制成，所述水性粘合剂组合物包含至少一种丙烯酸乳液(共)聚合物和硫化或交联橡胶。
用于强化层的适合的水性粘合剂组合物的实例如上文中针对用于弹性层的聚合物混合物中所描述。在一些实施例中，用于强化层的水性粘合剂组合物可以包含：玻璃转化温度为-5℃或更低的第一丙烯酸乳液(共)聚合物、玻璃转化温度为至少15℃的第二丙烯酸乳液(共)聚合物和具有或不具有环氧硅烷的包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂。
以水性粘合剂组合物的总固体重量计，水性粘合剂组合物中丙烯酸乳液(共)聚合物以固体计的总量可以是20wt％或更大、30wt％或更大或甚至40wt％或更大，并且同时70wt％或更小、65wt％或更小或甚至60wt％或更小。
以丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，水性粘合剂组合物中总交联剂的浓度可以是2wt％或更高、4wt％或更高或甚至6wt％或更高，并且同时40wt％或更低、30wt％或更低或甚至16wt％或更低。
用于强化层的水性粘合剂组合物可以进一步包含如上文中针对用于弹性层的聚合物混合物中的水性粘合剂组合物所描述的任选地额外组分，除了发泡剂之外。
用于强化层的聚合物混合物进一步包含硫化或交联橡胶。用于强化层的适合的硫化或交联橡胶的实例如上文中针对用于弹性层的聚合物混合物所描述。在聚合物混合物中硫化或交联橡胶进一步包含筛分粒度小于0.25mm、小于0.1mm或甚至小于0.05mm的橡胶粉末。
在适用于本发明的强化层的聚合物混合物中，丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与硫化或交联橡胶的总重量的重量比可以是1:1.8到1:0.24。重量比可以是1:0.6或更低、优选1:0.84或更低，并且同时1:1.44或更高、优选1:1.08或更高。
用于强化层的聚合物混合物可以进一步包含筛目为250目的二氧化硅粉末。在适用于本发明的聚合物混合物中，丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与二氧化硅粉末的总重量的重量比可以是1:0.7到1:0.001。重量比可以是1:0.2或更低、优选1:0.3或更低，并且同时1:0.65或更高、优选1:0.6或更高。
用于基层和强化层的聚合物混合物可以通过如上文中针对弹性层所描述的方法获得。在一些实施例中，基层是在工厂中生产和固化的预制橡胶垫。
根据GB/T 19851.11-2005标准，本发明的多层涂层达到至少0.5兆帕(MPa)的拉伸强度，和至少90％的断裂伸长率。
制备本发明的多层涂层的方法可以包含：
(1)提供包含苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的水性底漆组合物；
(2)将所述水性底漆组合物涂覆到基材上；
(3)干燥并且固化所述水性底漆组合物以形成底漆涂层；
(4)提供包含水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：
第一丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为-5℃或更低；
第二丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为至少15℃；
交联剂，其包含水分散性异氰酸酯组合物；和
发泡剂；并且
其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.5到1:0.2；
(5)将所述聚合物混合物涂覆到底漆涂层上；
(6)干燥并且固化所述聚合物混合物以形成弹性层，使得所述底漆涂层存在于所述基材与所述弹性层之间；
(7)提供包含丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物；
(8)将所述水性顶涂层组合物涂覆到所述弹性层上；以及
(9)干燥并且固化所述水性顶涂层组合物以形成顶涂层，使得所述弹性层存在于所述底漆涂层与所述顶涂层之间。
制备本发明多层涂层的方法可以进一步包含：将用于弹性层的聚合物混合物涂覆到弹性层上以形成多个弹性层；将用于基层的聚合物混合物涂覆到底漆涂层上以形成基层；将用于强化层的聚合物混合物涂覆到弹性层上以形成强化层。
在制备多层涂层时，可以通过任何已知方法，例如通过辊涂，将水性底漆组合物涂覆到湿基材或干基材上。基材可以是任何基材，包括例如混凝土、沥青、金属或木材。用于基层的聚合物混合物可以通过任何已知的方法涂覆到底漆涂层上，例如手工涂抹，使用常规设备机器涂覆，或通过将预制橡胶垫粘附到底漆涂层上。用于弹性层的聚合物混合物可以通过任何已知的方法涂覆到底漆涂层或基层上，例如手工涂抹。用于强化层的聚合物混合物可以通过任何已知的方法涂覆到弹性层上，例如涂抹或喷涂。水性顶涂层组合物可以通过任何已知方法涂覆到弹性层或强化层上，例如喷涂或辊涂。
在制备多层涂层的过程中，干燥并且固化水性底漆组合物、聚合物混合物或水性顶涂层组合物可以在预定温度下进行并且持续足以使水蒸发的预定时间段。干燥和固化可以在环境温度，例如5℃或更高、15℃或更高或甚至20℃或更高，并且在同时50℃或更低、40℃或更低或甚至30℃或更低的温度下进行。干燥并且固化水性底漆组合物、聚合物混合物或水性顶涂层组合物的时间可以取决于各种因素，包括例如所涂覆的水性底漆组合物、聚合物混合物或水性顶涂层组合物的厚度，和室外条件，如温度、相对湿度和风力。举例来说，干燥并且固化水性底漆组合物、聚合物混合物或水性顶涂层组合物的时间可以是1小时或更长、6小时或更长或甚至12小时或更长，并且同时48小时或更短、36小时或更短、甚至24小时或更短。由于本发明的水性底漆组合物、聚合物混合物和水性顶涂层组合物的较快干燥速度，制备本发明的多层涂层的方法可以在可接受的构建时间内进行。在将水性底漆组合物涂覆到基材上，将聚合物混合物涂覆到底漆上和将水性顶涂层组合物涂覆到弹性层上之间的时间段可以是各种各样的，例如时间可以是48小时或更短、36小时或更短或甚至24小时或更短，并且同时2小时或更长、2.5小时或更长或甚至3小时或更长。
获得的多层不具有挥发性有机残留物，因为多层涂层在底漆涂层、弹性层和顶涂层中使用水性组合物。在相同的干燥条件下，所述方法可以在比包含丙烯酸乳液(共)聚合物和橡胶粉末但没有交联剂或发泡剂的用于弹性层的聚合物混合物更短的建构时间下进行。
本发明的多层涂层可以用于多种应用，例如隔音材料、声波垫层、地板垫层和垫(matting)；工业、体育设施，如操场表面、垫片和衬垫、球芯和消费品，如地板砖、盖、模制产品等，以及用于道路铺设和维护应用。具体来说，多层涂层适用作运动场表面。
本发明的尤其期望实施例包括多层结构。参照图1，示出本发明10的多层涂层的一个实施例的示意性透视图，其包含顶涂层11、弹性层12、底漆涂层13和任选地一个或多个其它层。上文所提及的层中的每一个包含两个相对的主表面，它们可以根据上文所描述的多层涂层彼此接触。
在本发明中，除非另外规定，否则每个优选技术方案和更优选技术方案中的技术特点可以彼此组合来形成新技术方案。为了简洁，本说明书省略对这些组合的描述。然而，所有通过组合这些技术特点而获得的技术方案应被视为明确地逐字地被描述在本说明书中。
为了进一步说明本发明，提供以下实例。然而，应理解，本发明不限于这些说明性实例。
实例
现将在以下实施例中描述本发明的一些实施例，除非另外说明，否则其中所有份数和百分比均以重量计。
I.原材料
实例中使用以下材料和缩写：
“AA”表示丙烯酸。
“MAA”表示甲基丙烯酸。
“BA”表示丙烯酸丁酯。
“MMA”表示甲基-丙烯酸甲酯。
“AN”表示丙烯腈。
Figure BDA0001842764920000191
*乳胶皆可从陶氏化学公司购得。
Tg通过如上文所描述的福克斯方程式测定。
“MFFT”是指最低膜形成温度(Minimum Film Formation Temperature)并且根据ASTM D2354-10测量。
可从陶氏化学公司购得的PRIMALTMAS-8152N是苯乙烯-丙烯酸乳液聚合物。
可从赢创(Evonik)购得的TEGOTM2290是石蜡油型消泡剂。
可从杜邦(DuPont)购得的CAPSTONETMFS-61是含氟表面活性剂。
可从陶氏化学公司购得的ACRYSOLTMRM-2020NPR是非离子氨基甲酸酯增稠剂。
可从陶氏化学公司购得的ACRYSOLTMRM-12W增稠剂是非离子氨基甲酸酯增稠剂。
可从陶氏化学公司购得的TRITONTMCG-110是发泡剂。
可从陶氏化学公司购得的TRITONTMCF-10是润湿剂。
Xianbang C-405硬脂酸钙可从上海仙邦化学有限公司(Shanghai XianbangChemicals Co.Ltd)购得。
可从拜耳材料科学公司购得的BAYHYDURTMXP2487/1是基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的亲水性的脂肪族多异氰酸酯，含有六亚甲基-1,6-二异氰酸酯均聚物、脂肪族多异氰酸酯以及异氰酸酯；并且用作交联剂。
可从迈图性能材料公司购得的SILQUESTTMA187环氧官能性硅烷是γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷并且用作交联剂。
可从上海科学技术有限公司(Shanghai Science and technology Co.Ltd)购得的筛目为250目的硅石粉(silica flour)用作无机填充剂。
呈小于0.5mm的筛分粒度的EPDM橡胶粉末可从福建奥翔体育塑胶有限公司(Fujian Aoxiang Sports Plastic Rubber Co.,Ltd)购得。
II.分析方法
以下分析设备和方法用于分析本发明和比较样品。
湿密度
根据GB/T 6750-2007《色漆和清漆密度的测定比重瓶法(Paints and Varnishes-Determination of density-Pyknometer method)》，用100毫升圆筒金属杯测定湿密度。本文中GB/T 6750-2007标准是由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中华人民共和国国家标准化管理委员会发布，于2007年9月11日颁布，并且于2008年4月1日生效的国家标准。
拉伸粘合强度
24小时时的拉伸粘合强度指示弹性层的快硬强度。较高的快硬强度确保可以在弹性层上行走，以便下一步涂覆。在16-18小时后将层样品切成4厘米(cm)×4cm的正方形试样。随后将金属圆盘粘在层样品上。将层样品在23℃和50％相对湿度下固化24小时。用HP1000粘合力测试仪测试弹性层的拉伸粘合强度。至少0.5Mpa的拉伸粘合强度是可以接受的。
拉伸强度和断裂伸长率特性
运动场样品的拉伸强度和断裂伸长率特性根据GB/T 19851.11-2005标准的第5.6项评价。如果样品展示至少0.5MPa的拉伸强度，则其符合GB/T 19851.11-2005标准的拉伸强度要求。否则，其不符合拉伸强度要求。如果样品展示至少90％的断裂伸长率，则其符合GB/T 19851.11-2005标准的断裂伸长率要求。否则，其不符合断裂伸长率要求。
III.样品制备
1.本发明运动场实例1
本发明运动场实例1是一种运动场，其包含根据本发明的实施例中的一个的底漆涂层、弹性层和顶涂层。
用于底漆涂层的水性底漆组合物的制备
基于表1中所描述的配方，通过将所有组分用IKA混合器以300转/分钟(RPM)的混合速度混合制备均质底漆组合物。
表1：用于底漆涂层的水性底漆组合物
材料 重量份
PRIMAL<sup>TM</sup>AS-8152N 50
水 50
总计 100
用于弹性层的聚合物混合物的制备
通过基于表2中所描述的配方混合A部分粘合剂、B部分粘合剂以及C部分来调配聚合物混合物。通过用IKA混合器以300RPM的混合速度将第一聚合物乳胶和第二聚合物乳胶、作为发泡剂的TRITONTMCG-110、作为润湿剂的TRITONTMCF-10、Xianbang C-405硬脂酸钙、作为非离子氨基甲酸酯增稠剂的ACRYSOLTMRM-2020NPR均匀混合制备A部分粘合剂。通过将BAYHYDURTMXP2487/1异氰酸酯交联剂与SILQUESTTMA187硅烷交联剂混合制备B部分。通过将无机硅石粉与有机EPDM粒子混合制备C部分。
表2：用于弹性层的聚合物混合物
Figure BDA0001842764920000221
*重量比是指A部分的总重量/B部分的总重量/C部分的总重量的比。
将以上获得的聚合物混合物的B部分逐渐添加到以上获得的聚合物混合物的A部分中并且以300RPM的混合速度与其混合3分钟。将A部分与B部分的共混物在800RPM的较高混合速度下进一步混合3分钟，并且随后获得发泡粘合剂。随后，将以上获得的聚合物混合物的C部分添加到所得发泡粘合剂中并且以800RPM的混合速度与其混合3分钟以获得新鲜的聚合物混合物。随后根据上文所描述的测试方法评估湿密度，并且报道于表6中。
将以上获得的水性底漆组合物涂覆到混凝土基材上以形成200微米底漆涂层。将以上获得的聚合物混合物涂覆到底漆涂层上以形成具有3mm湿膜厚度的弹性层。随后根据上文所描述的测试方法评估弹性层样品的拉伸粘合强度，并且报道于表6中。
用于顶涂层的水性顶涂层组合物的制备
通过基于表3中所描述的配方混合所有组分来制备水性顶涂层组合物。
表3：顶涂层的水性顶涂层组合物
Figure BDA0001842764920000231
*重量比是指A部分的重量/B部分的总重量的比。
将水性顶涂层组合物的A部分用IKA混合器以300RPM的混合速度均匀共混。将以上获得的水性顶涂层组合物的B部分逐渐添加到A部分中并且以300RPM的混合速度与其混合至少3分钟，以获得均质顶涂层组合物。
运动场样品的制备
用于拉伸强度测试和断裂伸长率测试的运动场样品如下制备。将以上获得的新鲜聚合物混合物用镘刀涂覆到模具中以形成厚度为约3mm的弹性层。弹性层在室温下在约1-2天内干燥。随后将水性顶涂层组合物涂覆到弹性层上以形成厚度为约200-500毫米的顶涂层。在固化约24小时之后，将所获得的运动场样品切成哑铃样品。将这些哑铃样品进一步暴露于干燥条件下(在23℃下7天)。随后根据上文所描述的测试方法评估所获得的样品的拉伸特性并且报道于表7中。
2.本发明运动场实例2
本发明运动场实例2是一种运动场，其包含根据本发明的实施例中的一个的底漆涂层、基层、弹性层和顶涂层。
用于底漆涂层的水性底漆组合物的制备
本发明的运动场实例1使用与本发明运动场实例1中所描述的相同的用于底漆涂层的水性底漆组合物。
用于弹性层的聚合物混合物的制备
本发明的聚合物混合物通过基于表4中所描述的配方将A部分粘合剂、B部分粘合剂以及C部分混合来调配。通过用IKA混合器以300RPM的混合速度将第一聚合物乳胶和第二聚合物乳胶、作为发泡剂的TRITONTMCG-110、作为润湿剂的TRITONTMCF-10、Xianbang C-405硬脂酸钙、作为非离子氨基甲酸酯增稠剂的ACRYSOLTMRM-2020NPR均匀混合制备A部分粘合剂。通过将BAYHYDURTMXP2487/1异氰酸酯交联剂与SILQUESTTMA187硅烷交联剂混合制备B部分。通过将无机硅石粉与有机EPDM粒子混合制备C部分。
表4：用于弹性层的聚合物混合物
Figure BDA0001842764920000241
*重量比是指A部分的总重量/B部分的总重量/C部分的总重量的比。
将以上获得的聚合物混合物的B部分逐渐添加到以上获得的聚合物混合物的A部分中并且以300RPM的混合速度与其混合3分钟。将A部分与B部分的共混物在800RPM的较高混合速度下进一步混合1分钟，并且随后获得发泡粘合剂。随后，将以上获得的聚合物混合物的C部分添加到所得发泡粘合剂中并且以800RPM的混合速度与其混合3分钟以获得新鲜的聚合物混合物。随后根据上文所描述的测试方法评估弹性层样品的湿密度，并且报道于表6中。
将充当基层的预制30cm×30cm橡胶垫切成4cm×4cm方块。将以上获得的聚合物混合物涂覆到混凝土板上以形成具有3mm湿膜厚度的弹性层。随后将切割的橡胶块涂覆到弹性层上。将层样品在23℃和50％相对湿度下固化24小时。用HP 1000粘合力测试仪测试弹性层的拉伸粘合强度，并且报道于表6中。
用于顶涂层的水性顶涂层组合物的制备
本发明运动场实例2使用与本发明运动场实例1中所描述的相同的顶涂层的水性顶涂层组合物。
运动场样品的制备
用于拉伸强度测试和断裂伸长率测试的运动场样品如下制备。将新鲜聚合物混合物的极薄层涂覆到充当基层的预制30cm×30cm橡胶垫上以密封表面。在薄层干燥后随后用镘刀将新鲜聚合物混合物涂覆到薄层上，以形成厚度为约3mm的弹性层。弹性层在室温下在约1-2天内干燥。随后将水性顶涂层组合物涂覆到弹性层上以形成厚度为约200-500毫米的顶涂层。在固化约24小时之后，将所获得的运动场跑道样品切成哑铃样品。将这些哑铃样品进一步暴露于干燥条件下(在23℃下7天)。随后根据上文所描述的测试方法评估所获得的样品的拉伸特性并且报道于表7中。
3.比较运动场实例
比较运动场实例是包含弹性层和顶涂层的运动场。
用于弹性层的聚合物混合物的制备
通过基于表5中所描述的配方将A部分粘合剂与B部分混合来调配本发明的聚合物混合物。通过用IKA混合器以300RPM的混合速度将第一聚合物乳胶和第二聚合物乳胶、作为发泡剂的TRITONTMCG-110、作为润湿剂的TRITONTMCF-10、Xianbang C-405硬脂酸钙、作为非离子氨基甲酸酯增稠剂的ACRYSOLTMRM-2020NPR均匀混合制备A部分粘合剂。通过将无机硅石粉与有机EPDM粒子混合制备B部分。
表5：弹性层的聚合物混合物
Figure BDA0001842764920000251
*重量比是指A部分的总重量/B部分的总重量的比。
将以上获得的聚合物混合物的B部分添加到以上获得的聚合物混合物的A部分粘合剂中并且以800RPM的混合速度与其混合3分钟，得到新鲜聚合物混合物。随后根据上文所描述的测试方法评估弹性层样品的湿密度，并且报道于表6中。
将以上获得的聚合物混合物涂覆到混凝土基材上以形成具有3mm湿膜厚度的弹性层。随后根据上文所描述的测试方法评估弹性层样品的拉伸粘合强度，并且报道于表6中。
用于顶涂层的水性顶涂层组合物的制备
比较运动场实例使用与本发明运动场实例1中所描述的相同的用于顶涂层的水性顶涂层组合物。
运动场样品的制备
用于拉伸强度测试和断裂伸长率测试的运动场样品如下制备。用镘刀将新鲜的聚合物混合物涂覆到模具中以形成厚度为约3mm的弹性层。弹性层在室温下在约1-2天内干燥。随后将水性顶涂层涂覆到弹性层上以形成厚度为约200-500微米的顶涂层。在固化约24小时之后，将所获得的运动场样品切成哑铃样品。将这些哑铃样品进一步暴露于干燥条件下(在23℃下7天)。随后根据上文所描述的测试方法评估所获得的样品的拉伸特性并且报道于表7中。
IV.分析结果
为了证明体现本发明的运动场的优良特性，已经制备并且分析了三个具有不同层的运动场样品。
首先，在使用一种或多种包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂制备的弹性层与不使用交联剂制备的弹性层之间进行比较。具体地说，本发明运动场实例1和2的弹性层在具有包含水分散性异氰酸酯组合物的交联剂的情况下制成；而比较运动场实例在没有交联剂的情况下制成。下表6总结弹性层样品的评估。如表6所示，本发明运动场实例的所有弹性层样品均满足性能要求，即湿密度(<1.0克/毫升(g/ml))和高拉伸粘合强度(>0.5MPa)，其展示并且展现良好的干燥速度和粘合强度。
表6：干燥时间和粘合强度的比较
Figure BDA0001842764920000271
*在23℃和50％的相对湿度下1天后的拉伸粘合强度
其次，将本发明运动场实例1和2与GB/T 19851.11-2005标准的要求进行比较。下面的表7总结了在干燥条件下运动场样品的评估。如表7中所示，本发明运动场实例1展示至少约0.98Mpa的拉伸强度和约303％的断裂伸长率；而本发明运动场实例2展示至少约1.20MPa的拉伸强度和约173％的断裂伸长率。因此，两者均满足GB/T 19851.11-2005标准的拉伸强度和断裂伸长率要求。
表7：拉伸强度和断裂伸长率的比较
运动场 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％)
本发明运动场实例1 0.98 303
比较运动场实例 N/A N/A
本发明运动场实例2 1.20 173
GB/T 19851.11-2005 ≥0.5 ≥90
*干条件：在23℃和50％相对湿度下7天。

Claims (13)

1.一种多层涂层，其包含：
(i)底漆涂层，其包含含有苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的水性底漆组合物；
(ii)一个或多个弹性层，其包含含有水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：
第一丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为-5℃或更低；
第二丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为至少15℃；
交联剂，其包含水分散性异氰酸酯组合物；
发泡剂；
其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.5到1:0.2；以及
(iii)顶涂层，其包含含有丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物。
2.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述交联剂进一步包含环氧硅烷。
3.根据权利要求1所述的多层涂层，其中以所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，所述交联剂以2wt％到40wt％的量存在。
4.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述发泡剂选自油酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基多糖苷或其混合物。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层，其中以所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量计，所述水性粘合剂组合物包含5wt％到95wt％的第一丙烯酸乳液(共)聚合物和5wt％到95wt％的第二丙烯酸乳液(共)聚合物。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层，其中所述丙烯酸乳液(共)聚合物包含作为聚合单元的至少一种烯系不饱和非离子单体和至少一种具有至少一个选自以下的官能团的烯系不饱和单体：羰基、乙酰乙酸酯、烷氧基硅烷、羧基、脲基、酰胺、酰亚胺或氨基，或其混合物。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层，其中所述聚合物混合物进一步包含筛目为250目的二氧化硅粉末。
8.根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层，其中所述水性粘合剂组合物进一步包含硅酮分散液。
9.根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层，其中所述多层涂层进一步包含基层，所述基层包含含有水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：
(i)第一丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为-5℃或更低；
(ii)第二丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为至少15℃；
(iii)交联剂，其包含水分散性异氰酸酯组合物；
(iv)发泡剂；
其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度为0.5mm到6mm的橡胶粒子；
并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:4到1:0.2。
10.根据权利要求9所述的多层涂层，其中所述硫化或交联橡胶进一步包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末。
11.根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层，其中所述多层涂层进一步包含强化层，所述强化层包含含有水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：
(i)第一丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为-5℃或更低；
(ii)第二丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为至少15℃；和
(iii)交联剂，其包含水分散性异氰酸酯组合物；并且
其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.25mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.8到1:0.24。
12.根据权利要求11所述的多层涂层，其中所述聚合物混合物进一步包含筛目为250目的二氧化硅粉末。
13.一种制备根据权利要求1到4中任一项所述的多层涂层的方法，其包含：
(1)提供包含苯乙烯-丙烯酸乳液(共)聚合物的水性底漆组合物；
(2)将所述水性底漆组合物涂覆到基材上；
(3)干燥并且固化所述水性底漆组合物以形成底漆涂层；
(4)提供包含水性粘合剂组合物和硫化或交联橡胶的聚合物混合物，其中所述水性粘合剂组合物包含：
第一丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为-5℃或更低；
第二丙烯酸乳液(共)聚合物，其玻璃转化温度为至少15℃；
交联剂，其包含水分散性异氰酸酯组合物；
发泡剂；
其中所述硫化或交联橡胶包含筛分粒度小于0.5mm的橡胶粉末；并且所述丙烯酸乳液(共)聚合物的总固体重量与所述硫化或交联橡胶的总重量的重量比为1:1.5到1:0.2；
(5)将所述聚合物混合物涂覆到所述底漆涂层上；
(6)干燥并且固化所述聚合物混合物以形成弹性层，使得所述底漆涂层存在于所述基材与所述弹性层之间；
(7)提供包含丙烯酸乳液(共)聚合物的水性顶涂层组合物；
(8)将所述水性顶涂层组合物涂覆到所述弹性层上；以及
(9)干燥并且固化所述水性顶涂层组合物以形成顶涂层，使得所述弹性层存在于所述底漆涂层与所述顶涂层之间。
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