專利名稱：涂覆聚硅氧烷的建筑玻璃的制作方法
背景技術：
近年來，鍍膜玻璃在建筑工業(yè)上，尤其是拱肩和內部設計應用上用得越來越多，這是由于相對傳統(tǒng)外部材料如磚和花崗巖來說，鍍膜玻璃基本上較便宜，并且鍍膜玻璃對于外部和內部都是美觀吸引人的選擇。已經(jīng)通過低溫真空沉積和高溫熱解的方法涂覆金屬膜，從而提高這種玻璃的美感和反射特性，而后者在使用空調的建筑中節(jié)約能源。陶瓷玻璃涂料或稱作“陶瓷瓷漆”已經(jīng)用于對熱解金屬涂層玻璃著色和遮光。但陶瓷玻璃涂料不能用于涂覆經(jīng)過真空沉積涂覆金屬的玻璃，這是因為涂覆該涂料所需的約1400℃的溫度會導致真空沉積的金屬涂層扭曲和熔化。涂覆陶瓷玻璃涂料所需的高溫加熱的另一個缺點是它嚴重限制可供選擇的顏色的數(shù)量。
為克服該問題，試圖將陶瓷玻璃涂料涂覆在真空沉積的金屬涂層上，最近已經(jīng)開發(fā)出一種稱作“可后回火”的金屬涂層玻璃。這種玻璃是通過在金屬涂層上涂覆中間硅層，將該中間層固化，然后在回火爐中對如此涂覆的玻璃基片進行沉積，然后在升溫下涂覆該陶瓷玻璃涂料制備的。此工藝的主要缺點是可用于成功涂覆陶瓷玻璃涂料的溫度范圍很窄。
已知使用可固化彈性聚硅氧烷組合物對鋼鐵和玻璃等基片進行涂覆。參見，如美國專利US3,889,023、4,115,356、4,163,081、4,495,340和5,364,921。也已知這種組合物用于建筑用拱肩類玻璃進行涂覆和加固。參見共同持有的美國專利US4,814,230。目前可用于玻璃的彈性涂料有很多缺點它們常常與溶劑一起涂覆，這導致涂覆復雜，并且延長固化時間；許多都含有揮發(fā)性有機化合物(VOCs)，需要對工人和環(huán)境采取保護措施；許多都在較高溫度化學不穩(wěn)定；它們通常貯藏壽命相對短；并且，或許最重要的是此類涂料附著力不充分，很難滿足四面結構上釉(four-sided structural glazing)的規(guī)格。
因此工業(yè)上需要滿足以下要求的玻璃涂料提高各種構造或建筑等級玻璃的抗張強度，能向其提供相同的不透明性且賦予大的顏色光譜，固化時間非常短，不含揮發(fā)性有機化合物且固體含量為100％，能經(jīng)受自然力量，在較高溫度化學穩(wěn)定，貯藏壽命長，與玻璃基片或玻璃基片的金屬涂層側充分結合從而滿足四面結構上釉的規(guī)格，以及能夠在相對低的溫度涂覆和固化從而不會導致玻璃上的金屬涂層扭曲或熔化。本發(fā)明滿足這些需要，下面對之進行概括和詳細闡述。

發(fā)明內容
本發(fā)明有幾個方面。首先，本發(fā)明提供了一種含100％固體的可流動彈性組合物，用于涂覆玻璃，特別是用于涂覆建筑構造用玻璃。
其次，本發(fā)明提供包含涂覆有前面提到的彈性組合物的玻璃基片的新型復合制品。
第三，本發(fā)明提供包含涂覆金屬玻璃基片的新型復合制品，其中所述金屬涂層可用前面提到的彈性組合物涂覆，而不論該金屬涂層是用高溫熱解方法還是低溫真空沉積法涂覆的。
如果所述組合物在使用前作為兩個獨立組分貯藏，其貯藏壽命可達一年。一旦該將組合物的這兩個組分混合，形成的涂料在260℃化學性質穩(wěn)定，并能容易地通過對于紫外、濕度、附著力的所有已知的測試，并且與玻璃充分結合從而使鍍膜玻璃滿足四面結構上釉的規(guī)格。這種組合物不易燃、無溶劑、不含有揮發(fā)性有機化合物，從而是環(huán)境安全的；能在相對低的溫度輥涂；可以延長時間放在涂覆設備上不用清理；并且由于在相對低的溫度涂覆和固化，因此可與幾乎任何顏料一起使用而不用改變顏料，這使得可以獲得各種色彩的鍍膜玻璃。
具體實施例方式
在說明書和權利要求中，“大約”一詞指所述值±10％的范圍，短語“近似重量百分比”當為整數(shù)時指該wt％的±1wt％，為小數(shù)時指該wt％的±0.1wt％。例如，說“近似重量百分比”為75wt％意思是75wt％±1wt％，或74-76wt％；而說“近似重量百分比”為0.5wt％意思是0.5wt％±0.1wt％，或0.4-0.6wt％。
基片本發(fā)明的涂料組合物可以用在幾乎任何玻璃基片上，不論該玻璃基片是鍍膜的還是不鍍膜的。如上所述，在商業(yè)建筑和建筑拱肩應用上，常會用到真空沉積和熱解生產(chǎn)的涂覆金屬膜的平板反射玻璃；這兩種玻璃也適合用作本發(fā)明的涂料組合物的基片。
涂料組合物本發(fā)明的涂料組合物包含交聯(lián)聚乙烯基硅氧烷/液態(tài)聚硅氧烷橡膠(PVS/LSR)組分，由五種其它組分對之進行改性。
PVS/LSR組分可以從Dow Corning公司購得，并且是兩個部分的產(chǎn)品(A部分和B部分)，當這兩個部分混合并加熱時，形成交聯(lián)PVS/LSR組分。Dow Corning公司的PVS/LSR組合物的A部分由以下三個組分組成(1)二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷；(2)二甲基乙烯基化的二氧化硅和/或三甲基化的二氧化硅，和(3)二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷和/或二甲基乙烯基封端的甲基乙烯基硅氧烷。A部分的(4)組分為含有鉑族金屬絡合物的催化劑。本發(fā)明中，“鉑族金屬”一詞是指選自鉑(Pt)、鈀(Pd)、釕(Ru)、銠(Rh)、鋨(Os)和銥(Ir)的金屬，優(yōu)選的催化劑金屬是鉑和銠，尤其是銠。銠催化劑的優(yōu)選形式是20wt％的三氯三(二丁基硫)銠絡合物的甲苯溶液，含有大約2.9wt％到大約3.3wt％的銠。當以這種形式以從大約0.003wt％到大約0.012wt％的絡合物的優(yōu)選用量使用時，在組合物中銠金屬的總含量從大約100到大約400ppm，或者從大約0.0001到0.0005wt％。
PVS/LSR絡合物的B部分由與A部分相同的組分(1)-(3)和二甲基硅氧烷和/或甲基氫硅氧烷組成。以本發(fā)明的組合物的所有組分的總重量為基礎，作為慣例，在本說明書和權利要求中提到重量百分比(wt％)時全部用該基礎，A部分和B部分一共優(yōu)選占本發(fā)明組合物的大約75到大約90wt％。
對PVS/LSR改性的五個可能的組分中有一個為任選的助催化劑。在PVS/LSR組合物的A部分中初始含有鉑絡合物形式的一種已知的氫硅烷化催化劑，從而增強并加速交聯(lián)反應。特別優(yōu)選的鉑催化劑是溶解在乙烯基聚硅氧烷溶液中的鉑-二乙烯基四甲基二硅氧烷絡合物，含有2-4wt％的鉑金屬。該含催化劑的溶液優(yōu)選以從大約0到大約0.2wt％的用量存在。
另一個PVS/LSR改性劑含有兩種增強流變性或流動性的試劑，其總含量可為大約20wt％。優(yōu)選的此類試劑為乙烯基封端的二甲基硅氧烷和氫封端的二甲基硅氧烷。SiH含量以H測量為0.01到2wt％的氫封端的二甲基硅氧烷，能與含活性乙烯基0.2到3wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷交聯(lián)，優(yōu)選PVS/LSR組合物的A部分中乙烯基封端的硅氧烷的初始含量為大約1到大約10wt％，更優(yōu)選的含量為大約5到大約9wt％，并優(yōu)選PVS/LSR組合物的B部分中氫封端的二甲基硅氧烷的初始含量為大約0到大約10wt％，更優(yōu)選含量為大約0到大約5wt％。
上面提到的流動性增強劑需要控制用量，使組合物有足夠的粘度從而可以通過輥涂對玻璃基片進行涂覆，并且，在涂覆時，組合物與基片易于結合。粘度取決于涂覆的速度和厚度，可以在從大約70,000到大約120,000厘泊的寬范圍內變動。
另一個PVS/LSR改性劑是偶聯(lián)劑/增粘劑，其含有甲基氫硅氧烷和甲基氫環(huán)硅氧烷的混合物，其中的SiH的含量以H測量為0.1到2％，該混合物的含量可以從大約1到大約10wt％，優(yōu)選含量為大約5到大約10wt％。該偶聯(lián)劑/增粘劑優(yōu)選初始包含在PVS/LSR組合物的B部分中。
最后，PVS/LSR組合物中可以含有顏料，其用量可以從0到大約6wt％，更優(yōu)選的用量為大約1wt％。顏料可以為與組合物相容并能提供相同色彩或基本上的不透明性的任何類型或任何狀態(tài)。優(yōu)選的例子是無機顏料如鐵氧化物、二氧化鈦和加工過的云母；和有機顏料如炭黑；以及它們的混合物，都是干的或粉末狀態(tài)。
總的說來，在涂覆之前，本發(fā)明中的彈性組合物含有以近似重量百分比表示的以下組分(a)交聯(lián)聚乙烯基硅氧烷/液態(tài)聚硅氧烷橡膠組分，其含量為75到90wt％，在交聯(lián)反應之前，其含有以下組分二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷；二甲基乙烯基化的二氧化硅和/或三甲基化的二氧化硅；二甲基封端的二甲基硅氧烷和/或二甲基封端的甲基乙烯基硅氧烷；二甲基硅氧烷和/或甲基氫硅氧烷；和用做催化劑的鉑族金屬絡合物。
(b)含量為1-10wt％的甲基氫硅氧烷和甲基氫環(huán)硅氧烷的混合物，用做偶聯(lián)劑/增粘劑；(c)含量為1-10wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷作為流動性增強劑；(d)含量為1-10wt％的氫封端的二甲基硅氧烷作為流動性增強劑；(e)含量為0-6wt％的顏料。
涂料的涂覆該組合物優(yōu)選通過傳統(tǒng)的輥涂涂覆在玻璃基片上。該涂料以平均厚度從大約4到大約8密耳的膜被涂覆。
該組合物可通過晾干、加熱或紅外輻射實現(xiàn)固化，在這些方法中，優(yōu)選在145-175℃和環(huán)境相對濕度下的紅外輻射固化，溫度更優(yōu)選為大約145-155℃，該固化一般在2分鐘內基本完成，具體時間取決于涂層的厚度、玻璃厚度、選擇的顏料和環(huán)境溫度。鍍膜的玻璃產(chǎn)品通常在幾分鐘內充分冷卻從而可以對之進行裝運和輸送，具體時間取決于玻璃厚度。
實施例1將一塊6mm厚、在其一面涂覆有真空沉積的二氧化鈦反射涂料的建筑級拱肩型窗格玻璃用熱水和洗滌劑洗滌后干燥。將在A部分中含有鉑催化劑的Dow Corning公司的PVS/LSR 3730組合物的A部分和B部分等量地以43wt％分別倒入兩個獨立的混合容器中并緩慢攪拌，同時向其中加入以下面的wt％表示的以下組分向A部分加入6wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷1wt％的低硫含量炭黑向B部分加入4.5wt％的氫封端的二甲基硅氧烷2.5wt％的甲基氫硅氧烷/甲基氫環(huán)硅氧烷混合物然后將這樣改性的A和B部分混合直至形成均勻的組合物。將得到的組合物以平均5密耳厚的基本均勻的涂膜層的形式通過Model609RS輥涂器系統(tǒng)(購自加利福尼亞的蒙羅維亞，的Wallace公司)涂覆在玻璃基片的涂覆金屬膜一側，并且在環(huán)境相對濕度下、145℃用紅外燈固化90秒。用風扇冷卻5分鐘后就可以將如此涂覆的基片輸送和裝運。此鍍膜玻璃對可見光譜的透光率低于5％，這使其基本上不透明。
此涂層的粘附特性起初通過改進的STM C794-80剝離試驗進行檢驗，結果證明其粘附特性優(yōu)異。在QUV老化試驗機中進行7000小時的加速老化實驗后，以4小時的周期交替曝置在40℃、100％的相對濕度的環(huán)境和60℃強紫外線照射的環(huán)境，涂覆聚硅氧烷的玻璃的樣品不褪色、堅固不開裂、附著力沒有下降。
在另外的試驗中，另一塊如此鍍膜的玻璃樣品用紫外線持續(xù)照射6個月。涂層仍然保持不褪色不開裂，粘附性優(yōu)異。
其它的試驗包括將該鍍膜玻璃的樣品接觸沸水250小時，和將樣品放在100％相對濕度的氣氛中1000小時，這兩個實驗都對涂層的粘附力沒有負面影響。
實施例2操作過程與實施例1基本相同，只是向PVS/LSR組合物的A部分(40wt％)和B部分(40wt％)加入如下組分向A部分加入9wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷1wt％的低硫含量炭黑向B部分加入3.2wt％的氫封端的二甲基硅氧烷6.8％的甲基氫硅氧烷/甲基氫環(huán)硅氧烷混合物這樣涂覆的玻璃的樣品也按實施例1中的方法檢驗，結果基本相同。
實施例3操作過程與實施例基本相同，只是用0.006wt％的銠絡合物[三氯三(二丁基硫)銠]代替A部分中的鉑催化劑，A和B部分的用量分別為43wt％，并將如下組分加入到PVS/LSR組合物的B部分中向B部分加入2.5wt％的氫封端的二甲基硅氧烷4.5wt％的甲基氫硅氧烷/甲基氫環(huán)硅氧烷混合物這樣涂覆的玻璃的樣品也按實施例1中的方法檢驗，結果基本相同。
實施例4操作過程與實施例3基本相同，只是A部分和B部分的量分別為40wt％，并且向A部分和B部分加入如下組分向A部分加入9wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷1wt％的低硫含量炭黑向B部分加入5wt％的氫封端的二甲基硅氧烷5wt％的甲基氫硅氧烷/甲基氫環(huán)硅氧烷混合物這樣涂覆的玻璃的樣品也按實施例1中的方法檢驗，結果基本相同。
實施例5
操作過程與實施例3基本相同，只是A部分和B部分的量分別為40wt％，用二氧化鈦(TiO2)代替炭黑，并且向A部分和B部分加入如下組分向A部分加入6wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷4wt％的TiO2向B部加入10wt％的甲基氫硅氧烷/甲基氫環(huán)硅氧烷混合物這樣涂覆的玻璃的樣品也按實施例1中的方法檢驗，結果基本相同。
前面說明書中已經(jīng)用到的詞和短語用在本說明書中作為描述用語，而不是作為限制用語，而且使用這些詞和短語并不是為了排斥與本說明書表示和描述的特征或與本說明書的部分相同的其它表達，承認本發(fā)明的范圍僅由下面的權利要求定義和限制。
權利要求
1.一種包含涂覆有彈性涂料的玻璃基片的復合制品，其特征在于所述彈性涂料包括如下的近似重量百分比的以下組分(a)交聯(lián)聚乙烯基硅氧烷/液態(tài)聚硅氧烷橡膠組分，其含量為75-90wt％，在交聯(lián)之前，其含有以下組分二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷；二甲基乙烯基化的二氧化硅和/或三甲基化的二氧化硅；二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷和/或二甲基乙烯基封端的甲基乙烯基硅氧烷；二甲基硅氧烷和/或甲基氫硅氧烷；和作為催化劑的鉑族金屬絡合物；(b)作為偶聯(lián)劑/增粘劑的甲基氫硅氧烷和甲基氫環(huán)硅氧烷的混合物，其含量為1-10wt％；(c)作為流動性增強劑的乙烯基封端的二甲基硅氧烷，其含量為1-10wt％；(d)作為流動性增強劑的氫封端的二甲基硅氧烷，其含量為1-10wt％；和(e)0-6wt％的顏料。
2.根據(jù)權利要求1的復合制品，其中(b)組分的SiH的含量以H測量為從大約0.1wt％到大約2wt％；(c)組分的活性乙烯基含量為從大約0.2wt％到大約3wt％；并且(d)組分的SiH的含量以H測量為大約0.01wt％到大約2wt％。
3.根據(jù)權利要求1或2的復合制品，其中(a)組分中的所述催化劑絡合物包含選自鉑、鈀、釕、銠、鋨和銥的鉑族金屬；并且(e)組分選自無機和有機顏料以及它們的混合物。
4.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述催化劑包括銠絡合物，并且所述(e)組分選自炭黑、二氧化鈦、鐵氧化物、加工過的云母以及它們的混合物。
5.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述催化劑為絡合物三氯三(二丁基硫)銠。
6.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述絡合物的濃度為大約0.003到大約0.012wt％。
7.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述玻璃基片為浮法玻璃、濺射鍍膜玻璃或熱解玻璃。
8.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述玻璃基片上具有金屬涂層，所述金屬涂層被所述彈性涂料涂覆。
9.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述金屬涂層已經(jīng)通過高溫熱解法進行涂覆。
10.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述金屬涂層已經(jīng)通過低溫真空沉積法進行涂覆。
11.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述組分以如下的近似重量百分比存在(a)80-86wt％；(b)2.5-7wt％；(c)6-9wt％；(d)3.2-4.5wt％；和(e)1wt％。
12.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述組分以如下的近似重量百分比存在(a)86wt％；(b)2.5wt％；(c)6wt％；和(d)4.5wt％。
13.根據(jù)前面任意權利要求的復合制品，其中所述組分以如下的近似重量百分比存在(a)80wt％；(b)6.8wt％；(c)9wt％；和(d)3.2wt％。
14.一種用于涂覆玻璃基片或金屬涂層玻璃基片的彈性組合物，其特征在于所述組合物以如下的近似重量百分比包含如下組分(a)交聯(lián)聚乙烯基硅氧烷/液態(tài)聚硅氧烷橡膠組分，其含量為75-90wt％，在交聯(lián)之前，其含有以下組分二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷；二甲基乙烯基化的二氧化硅和/或三甲基化的二氧化硅；二甲基封端的二甲基硅氧烷和/或二甲基封端的甲基乙烯基硅氧烷；二甲基硅氧烷和/或甲基氫硅氧烷；和作為催化劑的鉑族金屬絡合物；(b)作為偶聯(lián)劑/增粘劑的甲基氫硅氧烷和甲基氫環(huán)硅氧烷的混合物，其含量為1-10wt％；(c)作為流動性增強劑的乙烯基封端的二甲基硅氧烷，其含量為1-10wt％；(d)作為流動性增強劑的氫封端的二甲基硅氧烷，其含量為1-10wt％(e)0-6wt％的顏料。
15.根據(jù)權利要求14的組合物，其中(b)組分的SiH的含量以H測量為從大約0.1wt％到大約2wt％；(c)組分的活性乙烯基含量為從大約0.2wt％到大約3wt％；(d)組分的SiH的含量以H測量為從大約0.01wt％到大約2wt％。
16.根據(jù)權利要求14或15的組合物，其中(a)組分中的所述催化劑絡合物包含選自鉑、鈀、釕、銠、鋨和銥的鉑族金屬；并且(e)組分選自炭黑、鐵氧化物、二氧化鈦、氧化鋅、加工過的云母、無機和有機顏料以及它們的混合物。
17.根據(jù)前面任意權利要求的組合物，其中所述催化劑為銠絡合物。
18.根據(jù)前面任意權利要求的組合物，其中所述銠絡合物為三氯三(二丁基硫)銠。
19.根據(jù)前面任意權利要求的組合物，其以A部分和B部分單獨包裝，并且具有以近似重量比表示的如下組成A部分(1)含量為37.5-45wt％的混合物，其含有如下組分二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷；二甲基乙烯基化的二氧化硅和/或三甲基化的二氧化硅；二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷和/或二甲基乙烯基封端的甲基乙烯基硅氧烷；和作為催化劑的鉑族金屬絡合物；(2)1-10wt％的乙烯基封端的二甲基硅氧烷；和(3)0-6wt％的顏料；B部分(1)含量為37.5-45wt％的混合物，其含有如下組分二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷；二甲基乙烯基化的二氧化硅和/或三甲基化的二氧化硅；二甲基乙烯基封端的二甲基硅氧烷和/或二甲基乙烯基封端的甲基乙烯基硅氧烷；以及二甲基硅氧烷和/或甲基氫硅氧烷；(2)1-10wt％的氫封端的二甲基硅氧烷；和(3)1-10wt％的甲基氫硅氧烷和甲基氫環(huán)硅氧烷的混合物。
20.根據(jù)前面任意權利要求的組合物，其中所述組分以如下的近似重量百分比存在A部分(1)43wt％；(2)6wt％；和(3)1wt％；B部分(1)43wt％；(2)4.5wt％；和(3)2.5wt％。
21.根據(jù)前面任意權利要求的組合物，其中所述組分以如下的近似重量百分比存在A部分(1)40wt％；(2)9wt％；和(3)1wt％；B部分(1)40wt％；(2)3.2wt％；和(3)6.8wt％。
全文摘要
公開了一種極其耐久、穩(wěn)定和快速固化的彈性組合物，適用于涂覆各種建筑玻璃。
文檔編號C03C17/30GK1939858SQ20061015956
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者拉里·D.·弗克勒, 羅伯特·J.·萬普勒 申請人:工業(yè)控制開發(fā)公司