水性涂料组合物和其制造方法技术

本发明专利技术提供一种水性涂料组合物，包含多步水性乳液聚合物、阴离子胶态二氧化硅和增稠剂。所述水性涂料组合物提供低光泽度，同时保持良好的物理稳定性和透明度。

Waterborne coatings compositions and their manufacturing methods

The invention provides a water-borne coating composition comprising a multistep water-based emulsion polymer, anionic colloidal silica and a thickening agent. The aqueous coating composition provides low gloss while maintaining good physical stability and transparency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性涂料组合物和其制造方法
本专利技术涉及水性涂料组合物和制造这类水性涂料组合物的方法。
技术介绍
透明顶涂料组合物通常作为额外的盖层应用于涂漆衬底。透明顶涂层的应用在外部表面，如外部建筑物墙壁、外部地板和汽车部件上尤其普遍。应用透明顶涂层的主要目的是提供无色的“不可见”保护层，以防止涂漆表面受到物理和化学风化作用(如潮湿，紫外线和粉尘等)的影响。然而，已经观察到，在将透明顶涂料涂覆到涂漆表面之后，当暴露于光线时，经涂布表面倾向于变得不合需要的有光泽，由此产生对底层涂漆表面的美学外观造成负面影响的不期望的眩光效果。减少顶涂料组合物中这类不希望的光泽效果的常规方法是将微填充剂，如多孔二氧化硅或颜料作为消光剂加入透明顶涂料组合物中。这类消光剂为经涂布表面提供额外的表面粗糙度，以分散光反射并因此降低其反射效果。然而，添加消光剂往往会不利地影响顶涂料组合物的物理稳定性。具体地说，如微填充剂的消光剂倾向于沉淀并在顶涂层内形成可见的沉降层。这些微填充剂层降低经涂布表面的透明度。因此，期望提供一种顶涂料组合物，其提供具有低光泽度的加工面，同时保持可接受的透明度和良好的物理稳定性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人意外地地发现一种新颖的水性涂料组合物。在其它应用中，这种新颖的水性涂料组合物可以用作透明顶涂料，其不仅在涂覆到涂漆表面后提供低光泽度，而且还展现良好的物理稳定性和透明度。更具体地说，本专利技术的专利技术人通过一系列实验发现，将某些高分子量多步水性乳液聚合物、阴离子胶态二氧化硅和某种类型的增稠剂以特定份数、工艺条件和步骤组合将产生水性涂料组合物，所述水性涂料组合物在涂覆到涂漆衬底时使得具有低光泽度值(即在60°加德纳光泽度(GardnerGloss)等级上为20或更小)、良好的透明度水平(即，L*值在BYKGardnerColor引导球形分光光度计上测量不超过30)以及良好的物理稳定性(即，未在涂料组合物的横截面中形成沉淀层)。在第一方面中，本专利技术是一种水性涂料组合物，其包含多步水性乳液聚合物，所述多步水性乳液聚合物包含：以多步水性乳液聚合物的干重计20重量％到80重量％的酸值为9.81到32.7的第一聚合物，所述第一聚合物具有50000到1000000的计算分子量；和以所述多步水性乳液聚合物的干重计80重量％到20重量％的酸值为0到6.54的第二聚合物，所述第二聚合物具有50,000到1,000,000的计算分子量；阴离子胶态二氧化硅；和增稠剂。在第二方面中，本专利技术是提供涂层的方法，包含：形成水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含(1)多步水性乳液聚合物，所述多步水性乳液聚合物包含：以多步水性乳液聚合物的干重计，20重量％到80重量％酸值为9.81到32.7的第一聚合物，所述第一聚合物具有50,000到1,000,000的计算分子量；和以所述多步水性乳液聚合物的干重计80重量％到20重量％的酸值为0到6.54的第二聚合物，所述第二聚合物具有50,000到1,000,000的计算分子量；(2)阴离子胶态二氧化硅；和(3)增稠剂；将水性涂料组合物涂覆到衬底上；并干燥所述涂覆的水性涂料组合物或使所述涂覆的水性涂料组合物干燥。具体实施方式在本专利技术的一个实施例中，本专利技术的水性涂料组合物包含至少一种多步水性乳液聚合物。以多步水性乳液聚合物的干重计，这种多步水性乳液聚合物包含20重量％到80重量％、优选40重量％到70重量％的第一聚合物，所述第一聚合物的酸值为每克干聚合物9.81到32.7mgKOH，优选13.08到26.16。第一聚合物具有50,000到1,000,000计算的数均分子量(“Mn”)，和不超过50℃的玻璃化转变温度(“Tg”)。以多步水性乳液聚合物的干重计，这种多步水性乳液聚合物还包括80重量％到20重量％、优选30重量％到60重量％的第一聚合物，所述第一聚合物的酸值为0到6.54，优选0到5.23。第二聚合物具有50,000到1,000,000的计算的数均分子量(“Mn”)和不超过100℃的玻璃化转变温度(“Tg”)。在此，“多步水性乳液聚合物”意味着通过依序添加2种或更多种不同聚合物组合物而制备的乳液聚合物。“第一聚合物”和“第二聚合物”意味着不管其在多步乳液聚合过程中制备的顺序，两种具有相同或不同组成的聚合物。“第一聚合物”意味首先形成的水性乳液聚合物。“第二聚合物”意味在第一聚合物存在下形成的水性乳液聚合物。注意，第一聚合物或第二聚合物的重量、组成、酸值或计算的Tg不应该包括任何种子聚合物或任何其它聚合物的重量或组成。在本专利技术的一些实施例中，多步水性乳液聚合物的第一聚合物和第二聚合物各自通常包括至少一种非离子共聚的烯系不饱和单体，例如(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、丙烯酸月桂酯、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、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羟乙脂、甲基丙烯酸羟丙酯；(甲基)丙烯腈脲基官能化(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的乙酰乙酸酯、乙酰胺或氰基乙酸酯；苯乙烯和被取代的苯乙烯；丁二烯；单烯系不饱和苯乙酮或苯甲酮衍生物；乙烯、丙烯和1-癸烯；乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯和其它乙烯基酯；乙烯基单体，如氯乙烯和偏二氯乙烯；或其混合物。如在整个本公开中所使用的如“(甲基)丙烯酸酯”或“(甲基)丙烯酰胺”等术语“(甲基)”后接另一术语的使用分别是指“丙烯酸酯”或“丙烯酰胺”和“甲基丙烯酸酯”和“甲基丙烯酰胺”两者。在本专利技术的一些实施例中，多步水性乳液聚合物的第一聚合物和第二聚合物可以进一步包含一种或多种烯系不饱和阴离子单体作为共聚单元。这些“烯系不饱和阴离子单体”包括例如可聚合酸、酸酐和金属离子(例如Li、Na、K、Ca)以及其铵离子盐。适合的可聚合烯系不饱和阴离子性单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸磷酸乙酯、乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、反丁烯二酸、顺丁烯二酸、衣康酸单甲酯、反丁烯二酸单甲酯、反丁烯二酸单丁酯、顺丁烯二酸酐、2-丙烯酰胺基-2-甲基至1-丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸的钠盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸的铵盐、乙烯基磺酸钠、烯丙醚磺酸的钠盐等，和其混合物。在一些优选实施例中，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、2-甲基丙烯酸磷酸乙基酯或其混合物用作烯系不饱和阴离子单体。适用于本专利技术中的乳液聚合物可进一步包含一种或多种具有一种或多种官能团作为自交联剂的烯系不饱和单体作为共聚单元。官能团可选自羰基、乙酰乙酸酯、烷氧基硅烷、脲基、酰胺、酰亚胺、氨基或其混合物。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。如上所述，在本专利技术的一个实施例中，多步水性乳液聚合物的第一聚合物具有9.81到32.7、优选13.08到26.16的酸值。第二聚合物具有0到6.54、优选0到5.23的酸值。这些酸值通过测定基于第一聚合物中共聚单烯系不饱和酸单体，每克聚合物酸的毫当量数并乘以氢氧化钾的分子量来计算。酸值单位是每克干聚合物重量毫克KOH。酸单体包括羧酸单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、马来酸、衣康酸单甲酯、富本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性涂料组合物，包含(a)多步水性乳液聚合物，包含：以所述多步水性乳液聚合物的干重计20重量％到80重量％的酸值为9到33的第一聚合物，所述第一聚合物具有50,000到1,000,000的计算Mn；和以所述多步水性乳液聚合物的干重计80％到20重量％的酸值为0到7的第二聚合物，所述第二聚合物具有50,000到1,000,000的计算Mn；(b)阴离子胶态二氧化硅；和(c)增稠剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种水性涂料组合物，包含(a)多步水性乳液聚合物，包含：以所述多步水性乳液聚合物的干重计20重量％到80重量％的酸值为9到33的第一聚合物，所述第一聚合物具有50,000到1,000,000的计算Mn；和以所述多步水性乳液聚合物的干重计80％到20重量％的酸值为0到7的第二聚合物，所述第二聚合物具有50,000到1,000,000的计算Mn；(b)阴离子胶态二氧化硅；和(c)增稠剂。2.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中以所述水性涂料组合物的固体重量计，所述多步水性乳液聚合物以46重量％到85重量％的量存在。3.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述第一聚合物具有13到26的酸值。4.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述第二聚合物具有0到5的酸值。5.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述多步水性乳液聚合物的第一聚合物具有-36℃到50℃的玻璃化转变温度。6.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述多步水性乳液聚合物的第二聚合物具有30℃至100℃的玻璃化转变温度。7.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中以所述水性涂料组合物的固体重量计，所述多步乳液聚合物具有0.1到5％硅烷偶联剂。8.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其中以所述水性涂料组合物的固体重...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩凤，许建明，王毓江，兰云飞，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US