用于制备速凝性水性涂料的组合物和方法技术

技术编号：41298607 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-13 14:46

本发明专利技术提供了双组分速凝性水性涂料组合物，该双组分速凝性水性涂料组合物在膜形成和凝固较快的情况下仍提供具有良好膜质量的涂料膜。该组合物包含作为组分I的成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物，诸如弹性体丙烯酸聚合物或弹性体乙烯基聚合物，以及一种或多种表面活性剂；以及，作为组分II的聚阳离子的聚阳离子耐受性混合物、水性聚合物组合物诸如成膜丙烯酸乳液聚合物以及非离子表面活性剂或乙氧基化阴离子表面活性剂，该乙氧基化阴离子表面活性剂的每个分子具有平均7个或更多个，或优选地9个或更多个环氧乙烷基团。组分I能够是弹性体屋顶涂料组合物。该组合物能够被共喷涂以形成涂料，例如屋顶涂料。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及双组分速凝性水性涂料组合物，其包含作为一种组分(组分i)的水性阴离子稳定的聚合物组合物，以及在使该阴离子稳定的聚合物凝固的单独的聚阳离子耐受性组分(组分ii)中的聚阳离子和水性聚合物组合物。具体而言，本专利技术涉及包含以下组分的双组分水性涂料组合物：作为组分i的成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物，以及作为聚阳离子耐受性组分ii的聚阳离子和水性聚合物组合物，诸如乳液聚合物，其中该水性聚合物组合物用非离子表面活性剂、聚乙氧基化阴离子表面活性剂或者它们中的两者或更多者的混合物来稳定。

技术介绍

1、与典型的常温固化膜相比，迅速凝固性或速凝性外部涂料能够提供若干优点。水性外部涂料具有施涂后(即在干燥或固化之前)易立即洗脱性。此外，由于劳动成本日益增加，并且制备涂料的限速因素是干燥涂料组合物的每个施涂层所需的时间，因此越来越希望避免在包括施涂多种涂料的工作上耗费数天的时间。因此，涂料制造商已经提供了用于包括多(通常)组分涂料溶液例如双喷涂料流在内的速凝性涂料的溶液。另外，已知的速凝性涂料已能够在一次涂料施涂就获得非常厚的膜；这是优于常规涂料的优点，就常规涂料而言，厚膜的干燥时间往往过长，而且具有导致泥裂的趋势。当涂料表面优先干燥时会发生泥裂，并最终随着其余膜的干燥而导致裂纹和膜缺陷。然而，已知的速凝性涂料的缺点是，即使当它们以低体积固含量(<20％v/v)使用时，其中的凝固剂也会腐蚀喷涂设备。因此，此类速凝性涂料可能严重抑制涂料干燥膜特性，诸如拉伸强度和伸长率，以及所施涂的涂料浸水后该涂料的吸水溶胀性或重量百分比增加。</p>

2、在已知的双组分速凝性涂料溶液的一个示例中，一种组分含有阴离子乳液聚合物的水性着色组合物，第二组分含有作为凝固剂的絮凝剂，例如聚阳离子聚合物或无机多价金属盐。此类速凝性涂料允许膜形成快速地进行，以形成厚膜。然而，膜中的水在膜凝固时被截留，从而导致形成空隙空间。在多组分速凝性膜中产生空隙、间隙或缺陷的另一个因素是该膜中的涂料材料发生反应的速度。此类膜倾向于凝结成大液滴颗粒，从而使该膜具有高孔隙度。这种孔隙度的存在可以经由使用光学显微镜或通过目视检查到膜表面的高度粗糙性而非光滑性而得以显示。如根据astm d6083d471所确定的耐吸水溶胀性测试所示，高孔隙度还降低涂料的机械强度和耐水性两者。

3、最近，授予iyer等人的us2017/0037263a1公开了两部分水性涂料组合物，其中这两个部分被共同施涂，以形成速凝性涂料。第一部分或第一组分包括涂料组合物，该涂料组合物含有一种或多种聚合物，诸如乳液聚合物，例如衍生自酸单体的乳液聚合物。第二部分或第二组分可以包括絮凝剂，诸如多价金属盐，例如钙盐，该絮凝剂以有效量使用，以使得在将这两种组分施涂到表面(诸如屋顶)时，这两种组分的接触或共喷涂使涂料发生迅速凝固。使用iyer的双组分涂料和方法获得的结果提供几乎瞬时的絮凝，从而在基材上形成液滴。然而，凝固或成膜的速率不允许液滴均匀分布，从而导致许多膜缺陷，诸如空隙。在喷涂应用中，当涂料液滴在其周围凝结时，絮凝剂喷涂液滴也留下空隙空间。与仅由同一第一组分制备的涂料相比，所得的涂料膜具有实质上更多的孔，具有实质上更弱的机械强度和实质上更高的吸水率。

4、本专利技术人致力于提供速凝性涂料组合物以及将它们进行施涂以制备这样的涂料的方法：该涂料在所得的涂料膜中表现出较低的施涂后易立即洗脱性、减少的缺陷(诸如空隙)和可接受的孔隙度。

技术实现思路

1、根据本专利技术，双组分速凝性水性涂料组合物包含：

2、组分i，所述组分i包含：

3、由聚合物制备的成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物，所述聚合物具有一个或多个酸官能团，优选地羧基或羧酸铵根基团；并且，

4、还包含一种或多种表面活性剂，所述表面活性剂的总量为基于组分i的总重量计0.04重量％至3重量％或优选地0.2重量％至2.0重量％；以及

5、聚阳离子耐受性组分ii，例如，所述聚阳离子耐受性组分ii(i)当在20℃至25℃和大气压力处在架子上静置2天(48小时)或更多天或优选地7天(168小时)或更长的时间时，不分离、沉淀析出或产生可见的沉淀物，并且进一步地，(ii)如通过以下方式所确定，是剪切耐受性流动并且在与聚阳离子浆液混合之后不含粗砂或发生凝结：将200g所述组分ii组合物与5滴溶于聚乙二醇的聚硅氧烷消泡剂一起添加至浆液中，所述浆液用台式混合器制备并且由200g baso4粉末和50g水组成，容纳于10cm直径、1l金属研磨罐中，然后使用5.5cm直径cowles锯条混合器来对所得的组分ii-浆液混合物混合体进行均质化，并且在2000rpm处混合30分钟，所述组分ii包含：

6、水性聚合物组合物，优选地，成膜水性聚合物组合物；以及聚阳离子，所述聚阳离子使阴离子稳定的稳定聚合物凝固，其中所述组合物用非离子表面活性剂、聚乙氧基化阴离子表面活性剂或者它们中的两者或更多者的混合物来稳定，所述聚乙氧基化阴离子表面活性剂的每个分子具有平均7个至100个，或或优选地9个至60个，或更优选地15个至50个环氧乙烷基团。

7、在组分ii中，适当总量的固体形式的所述聚阳离子，基于组分ii的总重量计，可以在0.8重量％至20重量％，或优选地1重量％至10重量％的范围内。组分ii中的适当总量的所述表面活性剂，基于组分ii的所述水性聚合物组合物的总重量计，可以在0.5重量％至6.5重量％，或优选地0.8重量％至5.5重量％的范围内。

8、组分i中的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物的量可以分别在组分i的总重量的25重量％至70重量％，或优选地40重量％至65重量％的范围内。

9、组分ii中的所述水性聚合物组合物的量可以在组分ii的总重量的25重量％至99.2重量％，或优选地40重量％至85重量％的范围内。

10、在双组分组合物中，组分i与组分ii的重量比可以在50:1至1:1，或优选地20:1至5:1的范围内。

11、根据本专利技术，组分i中的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物可以是水性乳液聚合物，优选地水性乙烯基乳液聚合物、水性丙烯酸乳液聚合物或水性苯乙烯丙烯酸乳液聚合物。所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物可以包含共聚合形式的(i)一种或多种含酸基团的单体或它们的盐，所述含酸基团的单体或它们的盐量为基于用于制备所述水性乳液聚合物的单体总重量计0.4重量％至3重量％，或优选地0.5重量％至2.6重量％。此外，组分i中的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物具有的测量玻璃化转变温度(测量tg)为-50℃至30℃，或优选地-43℃至15℃，其中所述测量tg根据astm e-1356-08(2014)通过差示扫描量热法(dsc)来确定，并且将给定的均聚物或共聚物干燥24小时，然后在60℃处适应至少12小时，然后进行所述dsc，然后冷却至-70℃的温度，然后以10℃/分钟的升温速率从-70℃扫描至130℃，所述测量tg以热流对温度的曲线的拐点或其导数图本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种双组分速凝性水性涂料组合物，所述双组分速凝性水性涂料组合物包含：

2.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中在组分I中，所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物在组分I中的量在25重量％至70重量％的范围内。

3.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中组分I与组分II的重量比在50:1至1:1的范围内。

4.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中在组分I中，所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物是包含共聚合形式的(i)一种或多种含酸基团的单体或它们的盐的水性乳液聚合物，所述一种或多种含酸基团的单体或它们的盐的量为基于用于制备所述水性乳液聚合物的单体的总重量计0.4重量％至3重量％；并且，进一步地，其中，组分I中的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物具有的测量玻璃化转变温度(测量Tg)为-50℃至30℃，其中所述测量Tg根据ASTM E-1356-08(2014)通过差示扫描量热法(DSC)来确定，并且将给定的均聚物或共聚物干燥24小时，然后在60℃处适应至少12小时，然后进行所述DSC，然后冷却至-70℃的温度，然后以

5.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中组分I的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物是具有的测量Tg为15℃或更低的弹性体聚合物，并且是以下各项的乳液聚合物：(i)一种或多种含酸基团的单体或它们的盐，(ii)一种或多种软单体，所述一种或多种软单体若聚合产生重均分子量为50,000或更大的均聚物，则将形成的这种均聚物的测量Tg(DSC)为-20℃至-150℃；以及，(iii)一种或多种乙烯基共聚单体或丙烯酸共聚单体。

6.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中组分I还含有一种或多种无机颜料、填料或增量剂。

7.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中所述聚阳离子耐受性组分II中的所述水性聚合物组合物包含成膜水性聚合物组合物，其中所述聚合物具有的测量Tg为-50℃至60℃，其中所述测量Tg根据ASTM E-1356-08(2014)通过差示扫描量热法(DSC)来确定，并且将给定的均聚物或共聚物干燥24小时，然后在60℃处适应至少12小时，然后冷却至-70℃的温度，然后以10°/分钟的升温速率从-70℃扫描至130℃，并且所述测量Tg以热流对温度的曲线的拐点或其导数图上的最大值进行报告。

8.根据权利要求7所述的双组分水性涂料组合物，其中所述聚阳离子耐受性组分II中的所述水性聚合物组合物包含(ii)一种或多种软单体的水性乳液聚合物，所述一种或多种软单体若聚合产生重均分子量为50,000或更大的均聚物，则将形成的这种均聚物的测量Tg(DSC)为-20℃至-150℃；以及(iii)一种或多种乙烯基共聚单体或丙烯酸共聚单体。

9.根据权利要求I所述的双组分水性涂料组合物，其中所述组分II中的所述聚阳离子包括聚阳离子聚合物或多价金属盐。

10.根据权利要求9所述的双组分水性涂料组合物，其中组分II中的所述聚阳离子选自多官能化聚胺、二价金属氯化物或三价金属氯化物。

11.一种从根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物制备速凝性涂料的方法，所述方法包括：

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种双组分速凝性水性涂料组合物，所述双组分速凝性水性涂料组合物包含：

2.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中在组分i中，所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物在组分i中的量在25重量％至70重量％的范围内。

3.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中组分i与组分ii的重量比在50:1至1:1的范围内。

4.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中在组分i中，所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物是包含共聚合形式的(i)一种或多种含酸基团的单体或它们的盐的水性乳液聚合物，所述一种或多种含酸基团的单体或它们的盐的量为基于用于制备所述水性乳液聚合物的单体的总重量计0.4重量％至3重量％；并且，进一步地，其中，组分i中的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物具有的测量玻璃化转变温度(测量tg)为-50℃至30℃，其中所述测量tg根据astm e-1356-08(2014)通过差示扫描量热法(dsc)来确定，并且将给定的均聚物或共聚物干燥24小时，然后在60℃处适应至少12小时，然后进行所述dsc，然后冷却至-70℃的温度，然后以10℃/分钟的升温速率从-70℃扫描至130℃，并且所述测量tg以热流对温度的曲线的拐点或其导数图上的最大值进行报告。

5.根据权利要求1所述的双组分水性涂料组合物，其中组分i的所述成膜水性阴离子稳定的聚合物组合物是具有的测量tg为15℃或更低的弹性体聚合物，并且是以下各项的乳液聚合物：(i)一种或多种含酸基团的单体或它们的盐，(ii)一种或多种软单体，所述一种或多种软单体若聚合产生重均分子量为50,000或更大的均聚物，则将形成的这...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·A·弗兰克尔，D·M·康纳，F·安萨里，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：

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