CN1182766A - 底涂剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通用的水基底涂剂组合物,其不需有机溶剂,可提高粘合强度和耐久度,并可保证底涂剂涂布工作过程所需的足够适用期,本发明的底涂剂组合物含有(a)通过聚异氰酸酯的反应获得的改性的聚异氰酸酯;有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的乳化剂;和有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的硅烷交联剂和(b)个芯壳乳液,其有橡胶态聚合物的芯层和玻璃态聚合物的壳层,并在芯层和/或壳层内有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团。

Description

底涂剂组合物
本发明涉及一种底涂剂组合物,更具体涉及一种用于当粘合剂如密封剂和被粘物如混凝土,木材,金属,塑料和其它物体粘合在一起时所进行的底涂过程的底涂剂组合物。
当粘合剂如主要用于房屋建筑的密封剂填充在被粘物如混凝土,木材,金属和塑料的接缝处时,底涂过程通常是在被粘物上进行,以增加粘合强度和粘合耐久度。
用于这种目的的底涂剂组合物在例如日本特开昭NO.平3(1991)-6274中公开,其公开了一种底涂剂组合物,其包括异佛尔酮二异氰酸酯的三聚物和含活性氢基团的树脂的反应物;硅烷交联剂;和含固化催化剂的有机溶液。同样日本特开昭No.平6(1994)-329925公开了一种底涂剂组合物,其包括用含有烷氧基基团的巯基硅烷改性的聚异氰酸酯;有一个或多个异氰脲酸酯环和两个或多个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯;烷氧基硅烷和γ-氯丙基三甲氧基硅烷中的至少一个;和溶解在惰性有机溶剂中的氯化聚合物。
然而,任何一种已知的底涂剂组合物均含有一种有机溶剂。目前还不知道有一种不含有机溶剂的水性底涂剂组合物。
另一方面,从全球环境,安全,卫生等角度出发,减少有机溶剂的用量目前是迫切需要的,因此迫切需要发展一种水性的底涂剂组合物用作粘合剂如密封剂的底涂过程的底涂剂组合物。
因此,本发明的目的是提供一种水性底涂剂组合物,其不需有机溶剂,可提高粘合强度和耐久度,并可保证底涂剂涂布过程工作所需的足够的适用期。
本发明的底涂剂组合物,包括(a)通过聚异氰酸酯的反应获得的改性的聚异氰酸酯;有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的乳化剂;和有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的硅烷交联剂和(b)一个芯壳乳液,其有橡胶态聚合物的芯层和玻璃态聚合物的壳层,并在芯层和/或壳层内有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团。
最好芯壳乳剂(b)的芯层内有活性氢基团。同样,芯壳乳液(b)的芯层的橡胶态聚合物的玻璃转化温度(Tg)最好不大于20℃,芯壳乳液(b)的壳层的玻璃态聚合物的玻璃转化温度(Tg)最好不大于80℃。
此外,改性的聚异氰酸酯(a)内的聚异氰酸酯最好是一个含有异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯,聚异氰酸酯含有一个用1,6-二异氰酸根合己烷作为基础的异氰脲酸酯基团。乳化剂最好是聚氧乙烯烷基醚和/或聚氧乙烯烷芳基醚。而且,硅烷交联剂最好是以巯基硅烷为基础的硅烷交联剂。
本发明的底涂剂组合物中,改性的聚异氰酸酯(a)是乳化剂和硅烷交联剂内可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团和聚异氰酸酯内的异氰酸酯基团以一定的比例反应的反应产物。
本发明的聚异氰酸酯主要包括脂肪族和/或脂环族的二异氰酸酯和含有脂肪族和/或脂环族的二异氰酸酯的衍生物作为基础的聚异氰酸酯。所用的聚异氰酸酯最好包括含有异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯,聚异氰酸酯含有一个用1,6-二异氰酸根合己烷(后称HDI)和/或1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷(后称IPDI)作为基础的异氰脲酸酯基团;含有尿定叮(uretdion)基团的聚异氰酸酯,其含有用HDI和/或IPDI作为基础的尿定叮基团;含有脲基甲酸酯基团的聚异氰酸酯,其含有一个用HDI和/或IPDI作为基础的脲基甲酸酯基团;含有缩二脲基团的聚异氰酸酯,其含有一个用HDI和/或IPDI作为基础的缩二脲基团;和含有噁二嗪三酮(oxadiazinetrion)基团的聚异氰酸酯,其含有一个用HDI和/或IPDI作为基础的噁二嗪三酮(oxadiazinetrion)基团。这些含衍生物的聚异氰酸酯可包括两种或多种衍生物,且两种或多种此类含衍生物的聚异氰酸酯可一起使用,它们中最好为含异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯,聚异氰酸酯含有用HDI作为基础的异氰脲酸酯基团,同样,异氰酸酯的含量为约10%至约40%(重量)。
有可与聚异氰酸酯的异氰酸酯基团反应的活性氢基团的乳化剂包括,例如,有羟基基团或巯基基团作为与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的非离子乳化剂。它们中较佳的是有羟基基团的聚氧乙烯为基础的乳化剂。这些乳化剂的例子有聚氧乙烯烷基醚,其包括聚氧乙烯单甲基醚,聚氧乙烯单月桂基醚和聚氧乙烯单油基醚;聚氧乙烯烷芳基醚,其包括聚氧乙烯单辛基苯基醚和聚氧乙烯单壬基苯基醚;和聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯,其包括聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯。
这些乳化剂可单独使用或两种或多种混合使用,它们中较佳的是聚氧乙烯烷基醚和/或聚氧乙烯烷芳基醚。
聚异氰酸酯和乳化剂反应的聚异氰酸酯的异氰酸酯基团与乳化剂的活性氢基团的当量比最好为每1.00比0.010-0.034。如果每1.00的异氰酸酯基团的乳化剂的活性氢基团的当量比小于0.010,则在某些场合会发生不完全乳化。另一方面,如果每1.00的异氰酸酯基团的乳化剂的活性氢基团的当量比大于0.034,其亲水性就会大大增加,引起其性质包括抗水性的破坏。
有可与聚异氰酸酯的异氰酸酯基团反应的活性氢基团的硅烷交联剂包括,例如,有巯基基团,氨基基团作为与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的硅烷交联剂。硅烷交联剂的例子是以巯基硅烷为基础的硅烷交联剂,如β-巯基乙基三乙氧基硅烷和γ-巯基丙基三甲氧基硅烷;和以氨基硅烷为基础的硅烷交联剂,如γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。它们中较佳的是以巯基硅烷为基础的硅烷交联剂,更佳的是γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。
聚异氰酸酯和硅烷交联剂反应的当量比最好为每1.00的聚异氰酸酯中的异氰酸酯基团有0.010-0.300的硅烷交联剂的活性氢基团。如果每1.00的异氰酸酯基团的硅烷交联剂的活性氢基团的当量比小于0.010,则用该硅烷交联剂会发生被粘物的不充分粘合,从而降低了抗水性。另一方面,如果每1.00的异氰酸酯基团的硅烷交联剂的活性氢基团的当量比大于0.030,自由的异氰酸酯基团的浓度将大大降低,从而造成其性质如粘合性质中的耐久度的破坏。
改性的聚异氰酸酯(a)可通过将聚异氰酸酯,乳化剂和硅烷交联剂组分以上述反应比例混合,并在约50℃至90℃下搅拌混合物约1小时至约8小时,以使其反应。获得的改性的聚异氰酸酯(a)内的自由异氰酸酯基团的含量宜在11.5至21.5%(重量)范围内。如果含量小于11.5%,自由的异氰酸酯基团的浓度将大大降低,从而破坏了其性质(包括粘合性质中的耐久性)。另一方面,如果量大于21.5%,与芯壳乳液(b)混合后混合物的适用期将缩短。
为获得有所需的自由异氰酸酯基团含量的改性聚异氰酸酯(a),可在上述反应期间按时从反应系统的反应物取样,用氨基等质量法测定异氰酸酯基团的含量,这样当异氰酸酯基团的含量达到一个预定的含量时,可终止反应。组分最好预先以这种比例混合,这样当乳化剂和硅烷交联剂与聚异氰酸酯的反应定量终止后,获得的改性的聚异氰酸酯(a)中的自由异氰酸酯基团的含量可在11.5至21.5%之间,而后混合的组分可反应直至反应完全终止。
而且,获得的改性聚异氰酸酯(a)的粘度为100至10000mPa·s(23℃下)。
本发明的芯壳乳剂(b)是一种芯壳聚合物乳液,其有橡胶态聚合物的芯层和玻璃态聚合物的壳层,且芯层和/或壳层有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团。
芯壳乳液通常包括那些可通过各种合成方法获得的乳液,通常其可通过连串多步乳液接种聚合反应方法获得,在连串乳液聚合反应方法中上一级的聚合物依次被下一级的聚合物覆盖,最好当聚合反应生成颗粒后,在反应系统中加入单体,表面活性剂和水,然后加入聚合反应的引发剂以使乳剂的聚合反应开始。
芯层内的聚合反应是形成橡胶态聚合物的反应。可形成橡胶态聚合物的单体包括,例如,共轭二烯或烷基基团有2-8个碳的丙烯酸烷基酯或它们的混合物。共轭二烯包括,例如,丁二烯,异戊二烯和氯丁二烯。烷基基团内有2-8个碳的丙烯酸烷基酯包括,例如,丙烯酸乙酯,丙烯酸丙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸环己酯,丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异壬酯。它们中最好的为丙烯酸丁酯。
为聚合芯层,可与丙烯酸烷基酯共聚的单体共聚,可共聚单体包括,如芳香族乙烯或芳香族亚乙烯,其包括苯乙烯,乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯;乙烯基氰或亚乙烯基二氰,其包括丙烯腈和甲基丙烯腈;甲基丙烯酸烷基酯,其包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯。而且,可交联的单体也可被共聚,其包括链烷多醇多丙烯酸酯或链烷多醇多甲基丙烯酸酯,如乙二醇二丙烯酸酯,乙二醇二甲基丙烯酸酯,丁二醇二丙烯酸酯,己二醇二丙烯酸酯,己二醇二甲基丙烯酸酯,低聚乙二醇二丙烯酸酯,低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,和不饱和羧酸烯丙酯,如丙烯酸烯丙酯,甲基丙烯酸烯丙酯,马来酸二烯丙酯,富马酸二烯丙酯和衣康酸二烯丙酯。
而且,当可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团被引入芯层时,有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的单体与可形成橡胶态聚合物的单体共聚。可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团包括例如,羧基基团,羟基基团和氨基基团,其中较佳的为羟基基团。有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的单体包括丙烯酸,甲基丙烯酸,丙烯酸2-羟基乙酯,甲基丙烯酸2-羟基乙酯,聚乙二醇丙烯酸酯,聚乙二醇甲基丙烯酸酯,聚丙二醇丙烯酸酯,聚丙二醇甲基丙烯酸酯,N-羟甲基丙烯酰胺,N-羟甲基甲基丙烯酰胺,丙烯酸N-甲氨基乙酯,甲基丙烯酸N-甲氨基乙酯,丙烯酸N-叔-丁氨基乙酯,甲基丙烯酸N-叔-丁氨基乙酯,丙烯酸2-羟基丙酯和甲基丙烯酸2-羟基丙酯。其中较佳的是甲基丙烯酸2-羟基乙酯和甲基丙烯酸2-羟基丙酯。
这些单体聚合形成橡胶态聚合物。橡胶态聚合物的玻璃转化温度(Tg)最好不超过20℃。如果玻璃转化温度Tg超过20℃,则在某些场合不能获得足够的粘合强度。
当同时用两种或多种单体时,共聚反应产物的Tg可大致根据下列方程(1)决定。
                 1/Tgc=W1/Tg1+W2/Tg2+W3/Tg3+…(1)
其中,W1代表共聚物中单体1的重量分数。
      W2代表共聚物中单体2的重量分数。
      W3代表共聚物中单体3的重量分数。
      Tgc指共聚物的Tg用绝对温度(°K)表示。
      Tg1指单体1的均聚物的Tg用绝对温度(°K)表示;
      Tg2指单体2的均聚物的Tg用绝对温度(°K)表示;和
      Tg3指单体3的均聚物的Tg用绝对温度(°K)表示。
已有文献的已知值,如聚丙烯酸乙酯为249(°K),聚丙烯酸丁酯为233(°K),聚丙烯酸2-乙基己酯213(°K),聚苯乙烯378(°K),聚乙烯基甲苯为409(°K),聚α-甲基苯乙烯为441(°K),聚甲基丙烯酸甲酯为403(°K),聚丙烯酸为379(°K),聚甲基丙烯酸为501(°K),聚甲基丙烯酸2-羟基乙酯为328(°K),这些是可获得的均聚物的Tg。然而,由于甲基丙烯酸烯丙酯均聚物的Ig值无法获得,且交联结构或Tg由反应的条件决定,因此为了方便,计算得出假定其Tg为373(°K)。
壳层的聚合反应可形成玻璃态聚合物。可形成玻璃态聚合物的单体包括,例如,(i)可聚合的乙烯基单体,其包括丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸烷酯,如丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯;芳香族乙烯类或芳香族亚乙烯类,如苯乙烯,乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯;和乙烯基氰或亚乙烯基二氰,如丙烯腈或甲基丙烯腈,(ii)多丙烯酸链烷多醇酯或多甲基丙烯酸链烷多醇酯,其包括乙二醇二丙烯酸酯,乙二醇二甲基丙烯酸酯,丁二醇二丙烯酸酯,己二醇二丙烯酸酯,己二醇二甲基丙烯酸酯,低聚乙二醇二丙烯酸酯,低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,和(iii)不饱和羧酸烯丙酯,其包括丙烯酸烯丙酯,甲基丙烯酸烯丙酯,马来酸二烯丙酯,富马酸二烯丙酯和衣康酸二烯丙酯。其中较佳的是甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯。
此外,当可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团被引入壳层时,有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的单体可与上述的可形成玻璃态聚合物的单体共聚。可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团包括,例如,羧基基团,羟基基团,和氨基基团,其中较佳的是羟基基团。有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的单体包括丙烯酸,甲基丙烯酸,丙烯酸2-羟基乙酯,甲基丙烯酸2-羟基乙酯,聚乙二醇丙烯酸酯,聚乙二醇甲基丙烯酸酯,聚丙二醇丙烯酸酯,聚丙二醇甲基丙烯酸酯,N-羟甲基丙烯酰胺,N-羟甲基甲基丙烯酰胺,丙烯酸N-甲氨基乙酯,甲基丙烯酸N-甲氨基乙酯,丙烯酸N-叔-丁氨基乙酯,甲基丙烯酸N-叔-丁氨基乙酯,丙烯酸2-羟基丙酯和甲基丙烯酸2-羟基丙酯。其中较佳的是甲基丙烯酸2-羟基乙酯和甲基丙烯酸2-羟基丙酯。
这些单体可聚合成玻璃态聚合物。壳层的反应的进行是通过在上述的芯反应获得的橡胶态聚合物颗粒乳化剂溶液中加入可形成玻璃态聚合物的单体。玻璃态聚合物的Tg最好不小于80℃。如果Tg低于80℃,则抗水性可能降低。壳层的Tg可通过上面的方程(1)来决定。
因此获得的芯壳乳液(b)在芯层和/或壳层内有可与异氰酸酯反应的活性氢基团。最好芯壳乳液的芯层有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团。如果芯壳乳液的芯层没有可与异氰酸酯反应的活性氢基团,则在某些场合不能获得足够的粘合强度。
获得的芯壳乳液中所含可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的含量最好在这样一个范围,当用羟基基团作为可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团时,例如,芯壳乳液的固体内容物的羟基值在约20至约110(mgKOH/g)范围内。所期望的芯层中的橡胶态聚合物和壳层中的玻璃聚态合物的重量比为20/80至90/10之间。而且,对获得的芯壳乳剂的颗粒直径没有特定限制,其通常在50-1000nm之间,最好在100-700nm之间。
在制备芯壳乳剂(b)时,可广泛选用几乎所有的表面活性剂,包括阴离子型表面活性剂,其包括十二烷基苯磺酸钠,十二烷基硫酸钠和二辛基烷基磺基琥珀酸钠,和非离子型表面活性剂,其包括聚氧乙烯壬基苯基醚和聚氧乙烯单硬脂酸酯。此外,可用无机和有机的或油溶性和水溶性聚合反应引发剂,包括,例如,偶氮二甲基丙腈,过氧化苯甲酰,叔-丁基过氧化氢,异丙基苯过氧化氢,过氧化氢,过硫酸钠和过硫酸铵。
为调节聚合物的分子量,在聚合反应中还可采用分子量改性剂,例如,正-辛基硫醇,正-十二烷基硫醇,叔十二烷基硫醇,巯基乙酸和巯基乙酸2-乙基己酯。
改性的聚异氰酸酯(a)和获得的芯壳乳液(b)以当量比(异氰酸酯基团/活性氢基团)为每一芯壳乳液(b)的活性氢基团的改性的聚异氰酸酯(a)的异氰酸酯基团为0.2-5,较佳的为0.5-2.5,更佳的为1.0-2.0混合以获得本发明的底涂剂组合物。
用本发明的底涂剂组合物,每100份(重量)改性的聚异氰酸酯(a)和芯壳乳液(b)的混合物可按其目的和用途与0.1-400份(重量)的水混合。而且,可按需混合入已知的添加剂,其包括不含可与异氰酸酯反应的活性氢基团的硅烷交联剂;颜料;防老剂;增塑剂;和增粘剂。
由此获得的本发明的底涂剂组合物的适用期为约8小时,因此尽管其为两组分系统的底涂剂,包括改性的聚异氰酸酯(a)和芯壳乳液(b),但是其足以在一天内进行底涂过程。而且,本发明的底涂剂组合物可在用于房屋建筑等的接缝处时用普通方法如喷涂,刷涂等方法涂布在被粘物的表面。
本发明的底涂剂组合物是一种不需有机溶剂的水性底涂剂,其在全球环境,安全,卫生等方面比常规的以有机溶剂为基础的底涂剂优越,且也可提供与常规的以有机溶剂为基础的底涂剂一样好的或更好的粘合剂与被粘物之间的粘合强度和粘合耐久度。
此外,尽管本发明的底涂剂组合物为包括改性的聚异氰酸酯(a)和芯壳乳剂(b)的两组分系统底涂剂,但是其适用期很长,因此其足可在长时间内进行底涂过程。
实施例
下面,参照下列实施例将更清楚地理解本发明。应注意,除另有特指,这里所用的份数和百分数(%)的数字表示按重量计的份数和百分数。
(改性的聚异氰酸酯A的合成)
称取100份含有异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯(TAKENATE D-170(商品名),从Takeda Chemical Industries,Ltd.获得),该聚异氰酸酯含有以HDI作为基础的异氰酸酯基团,将其加入一个装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的四颈烧瓶中,并加入12份聚氧乙烯壬基苯基醚(EMUL GEN 920(商品名),从Kao Corporation获得)和3份γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(Y-11167(商品名),从Nippon Unicar CompanyLimited获得)在70℃搅拌。然后,将混合物加热至80℃搅拌3小时。冷却至室温后,可得到基本上无色透明的改性聚异氰酸酯A。改性的聚异氰酸酯A的异氰酸酯基团的含量为18.6%,粘度为900mPa·s(在23℃)。
(改性的聚异氰酸酯B的合成)
以同样的操作获得改性的聚异氰酸酯B,只是用9份聚氧乙烯壬基苯基醚和3份聚氧乙烯单甲基醚(UNIOX M-550(商品名),从NOF Corporation获得)代替改性的聚异氰酸酯A的合成过程中的12份聚氧乙烯壬基苯基醚。该改性的聚异氰酸酯B的异氰酸酯基团的含量为18.5%,粘度为860mPa·s(在23℃)。
(改性的聚异氰酸酯C的合成)
以同样的操作获得改性的聚异氰酸酯C,只是将改性的聚异氰酸酯A合成过程中的3份γ-巯基丙基三甲氧基硅烷改为27份。该改性的聚异氰酸酯C的异氰酸酯基团的含量为11.6%,粘度为2000mPa·s(在23℃)。
(改性的聚异氰酸酯D的合成)
以同样的操作获得改性的聚异氰酸酯D,只是不用改性的聚异氰酸酯A合成过程中的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。该改性的聚异氰酸酯D的异氰酸酯基团的含量为19.7%,粘度为540mPa·s(在23℃)。
(改性的聚异氰酸酯E的合成)
以同样的操作获得改性的聚异氰酸酯E,只是不用改性的聚异氰酸酯B合成过程中的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。该改性的聚异氰酸酯D的异氰酸酯基团的含量为19.6%,粘度为490mPa·s(在23℃)。
(改性的聚异氰酸酯F的合成)
以同样的操作获得改性的聚异氰酸酯F,只是用不含可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403(商品名),从Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd获得)代替改性的聚异氰酸酯A合成过程中的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。该改性的聚异氰酸酯F的异氰酸酯基团的含量为19.2%,粘度为450mPa·s(在23℃)。
(芯壳乳液a的制备)
在下列实施例和对比实施例中,下列术语用缩写表示:
丙烯酸乙酯…EA
丙烯酸正-丁酯…BA
甲基丙烯酸甲酯…MMA
苯乙烯…St
甲基丙烯酸2-羟基乙酯…HEMA
甲基丙烯酸烯丙酯…ALMA
叔-十二烷基硫醇…t-DMP
二辛烷基磺基琥珀酸钠(NWOCOL P(商品名),从Dai-Ichi Kogyo SeiyakuCo.,Ltd获得)…NP
去离子水…DIW
过硫酸钠…SPS
将75.00份的DIW,10.00份的1%的NP水溶液和5.00份1%的碳酸氢钠水溶液加入一个有回流冷凝管的聚合反应容器中,并在温度升至70℃时在氮气流中搅拌。在5份BA加入并溶解后,再加入5.00份2%的SPS水溶液以引发接种聚合。在70℃搅拌30分钟后,加入8.00份2%的SPS水溶液,然后以180分钟的时间加入含有下列组分的以形成芯层的单体乳液。
形成芯层的单体乳液
BA                56.25份
HEMA              18.68份
t-DMP             0.08份
1%NP水溶液       48.00份
1%碳酸氢钠水溶液 8.00份
DIW               8.00份
在80℃搅拌90分钟后,将混合物冷却到70℃。然后,加入2.00份2%的SPS水溶液,再以60分钟的时间加入包括下列组分的形成壳层的单体乳剂液。
形成壳层的单体乳液
MMA               18.00份
EA                1.60份
ALMA              0.40份
1%NP水溶液       12.00份
1%碳酸氢钠溶液   2.00份
DIW               6.00份
在80℃搅拌90分钟后,将混合物冷却到室温,以获得芯壳乳剂a,其固体含量为35.0%,固体含量的羟基值为79.6(mgKOH/g)。芯层树脂的Tg温度计算值约为-22℃,壳层的Tg温度计算值约为110℃、
(芯壳乳液b的制备)
进行同样操作以获得芯壳乳液b,只是在芯壳乳液a的制备中形成芯层的单体乳液的组分作如下作改变。芯壳乳液b的固体含量为35.0%,固体含量的羟基值为79.6(mgKOH/g)。芯层树脂的Tg温度计算值约为-6℃,壳层的Tg温度计算值约为110℃。
BA                45.00份
St                11.25份
HEMA              18.68份
t-DMP             0.08份
1%NP水溶液       48.00份
1%碳酸氢钠水溶液 8.00份
DIW               8.00份
(芯壳乳液c的制备)
在芯壳乳液a的制备中,不进行壳层的反应,以获得芯壳乳液c,其固体含量为33.3%,固体含量的羟基值为99.4(mgKOH/g)。树脂的Tg温度计算值约为-22℃。
(芯壳乳液d的制备)
进行同样操作以获得芯壳乳液d,只是在芯壳乳液a的制备中壳层的单体乳液组分作如下作改变。芯壳乳液d的固体含量为35.0%,固体含量的羟基值为79.6(mgKOH/g)。芯层树脂的Tg温度计算值约为-22℃,壳层的Tg温度计算值约为70℃。
MMA                         14.00份
EA                          5.60份
ALMA                        0.40份
1%NP水溶液                 12.00份
1%碳酸氢钠溶液             2.00份
DIW                         6.00份
(芯壳乳液e的制备)
进行同样操作以获得只在壳层有羟基基团的芯壳乳液e,只是在芯壳乳液a的制备中对形成芯层和壳层的单体乳液组分作如下作改变并加入2%SPS水溶液。芯壳乳液e的固体含量为35.0%,固体含量的羟基值为79.6(mgKOH/g)。芯层树脂的Tg温度计算值约为-40℃,壳层的Tg温度计算值约为98℃。
形成芯层的单体乳液
BA                          24.98份
t-DMP                       0.03份
1%NP水溶液                 18.00份
1%碳酸氢钠水溶液           3.00份
DIW                         3.00份
形成壳层的单体乳液
MMA                         47.12份
EA                          2.80份
HEMA                        18.68份
ALMA                        1.40份
1%NP水溶液                 42.00份
1%碳酸氢钠溶液             7.00份
DIW                         11.00份
形成芯层的2%SPS水溶液      3.00份
形成壳层的1%SPS水溶液      7.00份
(芯壳乳液f的制备)
进行同样操作以获得芯壳乳液f,只是在芯壳乳液a的制备中形成芯层的单体乳液的组分作如下作改变。芯壳乳液f的固体含量为35.0%,一个固体含量的羟基值为79.6(mgKOH/g)。芯层树脂的Tg温度计算值约为25℃,壳层的Tg温度计算值约为110℃。
BA                          27.75份
St                          28.50份
HEMA                        18.68份
t-DMP                       0.08份
1%NP水溶液                 48.00份
1%碳酸氢钠水溶液           8.00份
DIW                         8.00份
实施例1
在100份芯壳乳液a中加入56份DIW,搅拌,再在获得的混合物中加入17份改性聚异氰酸酯A进行混合,以获得本发明的底涂剂组合物。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例2
在100份芯壳乳液a中加入56份DIW,搅拌,再在获得的混合物中加入17份改性聚异氰酸酯B进行混合,以获得本发明的底涂剂组合物。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例3
如实施例1进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是用芯壳乳液b代替芯壳乳液a。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例4
如实施例2进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是用芯壳乳液b代替芯壳乳液a。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例5
在100份芯壳乳液a中加入81份DIW,搅拌,再在获得的混合物中加入28份改性聚异氰酸酯C进行混合,以获得本发明的底涂剂组合物。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例6
如实施例1进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是改性的聚异氰酸酯A从17份改为12份,DIW从56份改为45份。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.1。
实施例7
如实施例3进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是改性的聚异氰酸酯A从17份改为22份,DIW从56份改为68份。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为2.0。
实施例8
如实施例1进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是用芯壳乳液d代替芯壳乳液a。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例9
如实施例1进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是用芯壳乳液e代替芯壳乳液a。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
实施例10
如实施例1进行相同操作以获得本发明的底涂剂组合物,只是用芯壳乳液f代替芯壳乳液a。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
对比实施例1
在100份芯壳乳液a中加入54份DIW,搅拌,再在获得的混合物中加入16份改性聚异氰酸酯D进行混合,以获得一种底涂剂组合物。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
对比实施例2
如对比实施例1进行相同操作以获得一种底涂剂组合物,只是用改性聚异氰酸酯E代替改性的聚异氰酸酯D。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
对比实施例3
如对比实施例1进行相同操作以获得一种底涂剂组合物,只是用改性聚异氰酸酯F代替改性的聚异氰酸酯D。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
对比实施例4
在100份芯壳乳液c中加入58份DIW,搅拌,再在获得的混合物中加入20份改性聚异氰酸酯A进行混合,以获得一种底涂剂组合物。异氰酸酯基团与羟基基团的当量比(异氰酸酯基团/羟基基团)为1.5。
(底涂剂组合物的评价)
由此获得的实施例和对比实施例中的底涂剂组合物在最初固化和浸在热水后立即通过测定使用实施例和对比实施例的用于房屋建筑的密封剂的粘合强度来评定。测试按下列方法进行,采用灰浆板,护壁板(MOENSIDING W(商品名),从Nichiha Co,Ltd获得)和ALC板(POWER BOARD(商品名),从Asahi ChemicalConstruction Materials Co.,Ltd.获得)作为被粘物并用改性的硅氧烷为基础的单组分型密封剂和一种以聚氨酯为基础的单组分型密封剂作为用于房屋建筑的密封剂。
(1)用以改性硅氧烷为基础的单组分型密封剂的粘合物的粘合结合
将上述实施例和对比实施例获得的底涂剂组合物在灰浆板和护壁板(与JIS(日本工业标准)R5201一致)的表面上涂布两次。在用空气干燥1小时,将改性的以硅为基础的单组分型密封剂(与JIS A5758一致)填充在板内,并进行最初固化。由此生成的粘合物元件用作测试拉伸粘合强度的样品。最初固化在25℃下进行14天。
(2)用以聚氨酯为基础的单组分型密封剂的粘合物的粘合结合
将实施例1-4获得的底涂剂组合物在ALC板(与JIS(日本工业标准)R5201一致)的表面上涂布两次。在用空气干燥1小时,将以聚氨酯为基础的单组分型密封剂(与JIS A5758一致)填充在板内,并进行最初固化。生成的结合元件用作测试拉伸粘合强度的样品。最初固化在25℃下进行28天。
粘合强度和粘合耐久度(抗水性)的测试
样品在最初固化及浸泡在50℃的热水中7天以后,立即分别测定其粘合强度(kgf/cm2)和延伸度(%)。测试结果列在表1和2中,为了参照,与测试结果一起的是使用工业上可获得的以有机溶剂为基础的底涂剂组合物(聚异氰酸酯为基础)获得的结果。
                                     表1
    实施例   1   2   3   4   5   6   7   8
    改性的聚异氰酸酯   A   B   A   B   C   A   A   A
    乳液   a   a   b   b   a   a   b   d
    当量比(NCO基团/OH基团)   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5   1.1   2.0   1.5
粘合剂(1)被粘物:灰浆板填缝剂:改性的硅氧烷为基础的密封剂 在固化后立即测定浸泡在热水后测定 强度(kgf/cm2)延伸度(%)强度(kgf/cm2)延伸度(%)   4.17452.5605   4.07272.5593   4.07032.4580   3.86832.4578   4.06632.5574   3.96652.4580   3.76432.3558   3.43871.2355
粘合剂(1)被粘物:护壁板填缝剂:改性的硅氧烷为基础的密封剂 在固化后立即测定浸泡在热水后测定 强度(kgf/cm2)延伸度(%)强度(kgf/cm2)延伸度(%)   5.15922.0661   5.26122.1680   5.05672.2659   4.95452.0624   4.85612.1685   4.95332.0631   4.75191.9608   3.73441.6420
粘合剂(2)被粘物:ALC板密封剂:聚氨酯为基础的密封剂, 在固化后立即测定浸泡在热水后测定 强度(kgf/cm2)延伸度(%)强度(kgf/cm2)延伸度(%)   4.95682.5458   5.76782.7521   4.56072.0541   4.66402.1546   ----   ----   ----   ----
                                            表2
  实施例,对比实施例和参照实施例 实施例9 实施例10 对比实施例1 对比实施例2 对比实施例3 对比实施例4   参照实施例
    改性的聚异氰酸酯   A    A    D    E    F    A   以有机溶剂为基础的底涂剂组合物(聚异氰酸酯基础)
    乳液   e    f    a    a    a    c
    当量比(NCO基团/OH基团)   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5
粘合剂(1)被粘物:灰浆板密封剂:改性的硅氧烷为基础的密封剂 在固化后立即测定浸泡在热水后测定 强度(kgf/cm2)延伸度(%)强度(kgf/cm2)延伸度(%)   4.15511.4390   3.33661.1331   4.15881.0206   4.05940.9178   4.05701.1218   2.92790.447     3.85372.0580
粘合剂(1)被粘物:边缘板密封剂:改性的硅氧烷为基础的密封剂 在固化后立即测定浸泡在热水后测定 强度(kgf/cm2)延伸度(%)强度(kgf/cm2)延伸度(%)   4.04761.6424   3.53291.4402   4.04420.9165   3.94010.8131   4.13950.428   3.2311.07122     4.55011.7554
粘合剂(2)被粘物:ALC板密封剂:聚氨酯为基础的密封剂 在固化后立即测定浸泡在热水后测定 强度(kgf/cm2)延伸度(%)强度(kgf/cm2)延伸度(%)   ----    --    --    --   --    --     --
从表1和2可以了解,与对比实施例1-4相比,实施例1-10的底涂剂组合物在最初固化后立刻测定和浸泡在热水后测定均有良好的粘合性能。
而且,可以了解,实施例1-7每一个均用了芯层内有活性氢基团的芯壳乳液,其中芯层的橡胶态聚合物的Tg不超过20℃,壳层的玻璃态聚合物的Tg不小于80℃,与采用壳层有活性氢基团的芯壳聚合物e的实施例9,采用芯层橡胶态聚合物的Tg大于20℃的芯壳聚合物f的实施例10及采用壳层玻璃态聚合物的Tg小于80℃的芯壳聚合物d的实施例8相比,实施例1-7均有良好的粘合性能。

Claims (6)

1.一种底涂剂组合物,其包括:
(a)通过聚异氰酸酯的反应获得的改性的聚异氰酸酯;有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的乳化剂;和有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团的硅烷交联剂;和
(b)一种芯壳乳液,其有橡胶态聚合物的芯层和玻璃态聚合物的壳层,并在芯层和/或壳层内有可与异氰酸酯基团反应的活性氢基团。
2.根据权利要求1所述的底涂剂组合物,其中芯壳乳液(b)的芯层有活性氢基团。
3.根据权利要求1所述的底涂剂组合物,其中芯壳乳液(b)的芯层橡胶态聚合物的玻璃转化温度Tg不大于20℃,芯壳乳液(b)壳层玻璃态聚合物的玻璃转化温度Tg不小于80℃。
4.根据权利要求1所述的底涂剂组合物,其中改性的聚异氰酸酯(a)中的聚异氰酸酯是一个含有异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯,其含有用1,6-二异氰酸根合己烷作为基础的异氰脲酸酯基团。
5.根据权利要求1所述的底涂剂组合物,其改性的聚异氰酸酯(a)中的乳化剂是聚氧乙烯烷基醚和/或聚氧乙烯烷芳基醚。
6.根据权利要求1所述的底涂剂组合物,其改性的聚异氰酸酯(a)中的硅烷交联剂是以巯基硅烷为基础的硅烷交联剂。
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