沾污封閉水性涂料組合物的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】沾污封閉水性涂料組合物
[0001]本申請(qǐng)是2009年11月11日提交的發(fā)明名稱(chēng)為“沾污封閉水性涂料組合物”的第200980145962.3號(hào)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及沾污封閉底漆組合物，更具體地涉及包含水性共聚物分散體的沾污封閉組合物并涉及制備和使用所述沾污封閉組合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]沾污封閉涂料組合物(即底漆)施用于基底表面，包括未涂布的表面或預(yù)先已涂布的基底。這些涂料促進(jìn)粘著并還作為下層極性或非極性染色劑的阻隔涂層。基底經(jīng)常包含可溶解的或可移動(dòng)的染色劑。由于水基涂料的性質(zhì)，染色劑經(jīng)常從基底滲入和/或穿過(guò)涂層，導(dǎo)致涂層的表面變色。例如，包含在木材(如紅木、雪松、榆樹(shù)、印茄木(merbau)和桃花心木)中的單寧可從基底中滲入涂層中，導(dǎo)致單寧沾污，所述作用表現(xiàn)為涂層表面上的變色。局部沾污或變色的外觀也可從由于預(yù)先已涂漆的基底暴露于水或潮濕地點(diǎn)而產(chǎn)生的基底的提取物體現(xiàn)出來(lái)。另外，包含在水泥質(zhì)基底中的鹽經(jīng)常引起起霜，這是通過(guò)鹽自基底向涂料涂層的迀移引起的沾污，表現(xiàn)為白色沉積物?；缀皖A(yù)先已施用于基底的涂層的沾污也可以是由基底外部的來(lái)源引起的。例如，香煙煙霧引起煙堿沾污，這使得淺色的涂層變色；鋼筆的墨水在基底上產(chǎn)生標(biāo)記沾污。這些類(lèi)型的沾污中的每一種在涂層中都是很不希望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種用于封閉沾污的水性涂料組合物，包含含有一種共聚物的水性分散體，所述共聚物源于以下物質(zhì)的一步乳液聚合:烯鍵式不飽和非離子單體，大于O且小于1.5重量％的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽，和大于1.5重量％且小于3重量％的甲基丙烯酸或其鹽。所述烯鍵式不飽和非離子單體可包括丙烯酸烷基酯如丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯，并且還可包括苯乙烯、乙酸乙烯酯，或含有側(cè)基官能團(tuán)的單體。所述共聚物可包含小于1.2重量％的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽并且所述烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體可包括含磷單體如(甲基)丙烯酸磷酸乙酯。所述共聚物可具有(TC至45°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。在一些實(shí)施方案中，所述共聚物源于由以下物質(zhì)組成的單體:烯鍵式不飽和非離子單體、烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽、以及甲基丙烯酸或其鹽。在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可源于30-60重量％的苯乙烯、15-40重量％的丙烯酸乙基己酯、10-35重量％的丙烯酸丁酯、0.5-5重量％的脲基官能單體、0.2-2重量％的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽，和1.5重量％ -3重量％的甲基丙烯酸或其鹽。
[0005]還提供一種用于封閉沾污的方法，所述方法包含形成含如上所述共聚物的水性涂料組合物，將所述水性涂料組合物施用于具有沾污的基底，并干燥(或晾干(allow todry))所述水性涂料組合物以封閉沾污。
[0006]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)內(nèi)容在以下說(shuō)明中詳細(xì)給出。其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)可由說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中看出。
【具體實(shí)施方式】
[0007]本文中使用的術(shù)語(yǔ)“包含”及其變體是與術(shù)語(yǔ)“包括”及其變體同義使用的并且是開(kāi)放式、非限定性的術(shù)語(yǔ)。
[0008]本文中使用的術(shù)語(yǔ)“沾污”包括任意標(biāo)記、污點(diǎn)、變色、或任意沉積物，無(wú)論對(duì)肉眼而言是否可見(jiàn)或明顯。因此，術(shù)語(yǔ)“沾污”包括由油墨、蠟筆、口紅、油脂鉛筆(greasepencil)、煙殘留物、單寧、水提取物等引起的標(biāo)記。這些沾污可在住宅的或商業(yè)設(shè)施的墻上(涂鴉、鋼筆或彩色標(biāo)記工具產(chǎn)生的標(biāo)記)、在木制基底上或木制基底本身具有的、在木材復(fù)合基底上、在混凝土基底上、在紙質(zhì)基底(如墻板覆蓋物)上，和在其他通常用一種或多種液體涂料涂漆的基底上被發(fā)現(xiàn)。
[0009]本文中使用的術(shù)語(yǔ)“沾污封閉”意指約束、封閉或掩蔽沾污，所述沾污在一種或多種液體涂料施用并干燥時(shí)是不可見(jiàn)的或可見(jiàn)性顯著變低，或者在沾污是不可見(jiàn)的或只輕微可見(jiàn)的情況下，所述沾污不能移動(dòng)通過(guò)一種或多種隨后施用并干燥的液體涂料。
[0010]用于封閉沾污的水性涂料組合物包括水性共聚物分散體。所述共聚物源于以下物質(zhì)的一步乳液聚合:烯鍵式不飽和非離子單體，大于O且小于1.5重量％的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽，和大于約1.5重量％且小于約3重量％的甲基丙烯酸或其鹽。
[0011]合適的烯鍵式不飽和非離子單體包括不具有側(cè)基酸或堿基團(tuán)的任意單體或單體殘基。合適的烯鍵式不飽和非離子單體的代表性實(shí)例包括丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯，如丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯或甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸環(huán)己酯或甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸辛酯或甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯或甲基丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯或甲基丙烯酸異癸酯、丙烯酸十二烷基酯或甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸油基酯或甲基丙烯酸油基酯、丙烯酸棕櫚基酯或甲基丙烯酸棕櫚基酯、丙烯酸硬脂基酯或甲基丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥乙酯、和丙烯酸羥丙酯或甲基丙烯酸羥丙酯；丙烯腈或甲基丙烯腈；丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺；氨基官能的單體如丙烯酸二甲基氨基乙基酯或甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯；脲基官能的單體如N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亞乙基脲；硅烷官能的單體如甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷；苯乙烯和被取代的苯乙稀；丁二?。灰蚁?；丙稀;α -稀徑如1-癸稀、乙酸乙稀醋、叔碳酸乙稀醋(vinylversatate)、丁酸乙稀醋和其他乙稀基醋；乙稀基單體如氯乙稀、乙稀基甲苯、乙稀基萘和乙烯基二苯甲酮；和偏二氯乙烯；及其結(jié)合物。具體的烯鍵式不飽和非離子單體的選擇可基于達(dá)到目標(biāo)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或向共聚物提供其他需要的性質(zhì)進(jìn)行。
[0012]在一些實(shí)施方案中，所述烯鍵式不飽和非離子單體可包含一種或多種丙烯酸烷基酯。例如，所述烯鍵式不飽和非離子單體可包含丙烯酸2-乙基己酯并且可任選另外包含丙烯酸丁酯。在一些實(shí)施方案中，所述烯鍵式不飽和非離子單體可包括苯乙烯和丙烯酸烷基酯。在一些實(shí)施方案中，所述烯鍵式不飽和非離子單體可包括乙酸乙烯酯和丙烯酸烷基酯。
[0013]在一些實(shí)施方案中，所述烯鍵式不飽和非離子單體可包含具有促進(jìn)在多種基底上的濕粘著性的官能側(cè)基的單體。這些基團(tuán)可包括但不限于氨基、硅烷、咪唑、乙酰丙酮酸酯、咪唑烷酮、二胺、脲和脲基官能團(tuán)。例如，這些官能單體可為脲基官能的單體如N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亞乙基脲。
[0014]合適的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體包括具有側(cè)基酸基團(tuán)的、pKa(在20°C水中)小于4的任意單體或所述單體的鹽。合適的酸單體的鹽包括銨鹽、鈉鹽、鉀鹽和鋰鹽。合適的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽的代表性實(shí)例包括2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸；1_烯丙氧基-2-羥基丙磺酸；乙烯基磺酸；苯乙烯磺酸；烷基烯丙基磺基琥珀酸；丙烯酸磺乙基酯或甲基丙烯酸磺乙基酯；丙烯酸磷酸烷基酯或甲基丙烯酸磷酸烷基酯，如丙烯酸磷酸乙酯或甲基丙烯酸磷酸乙酯、丙烯酸磷酸丙酯或甲基丙烯酸磷酸丙酯、丙烯酸磷酸丁酯或甲基丙烯酸磷酸丁酯、聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯的磷酸酯和聚丙二醇丙烯酸酯或聚丙二醇甲基丙烯酸酯的磷酸酯；巴豆酸磷酸烷基酯；馬來(lái)酸磷酸烷基酯；富馬酸磷酸烷基酯；丙烯酸磷酸二烷基酯或甲基丙烯酸磷酸二烷基酯；巴豆酸磷酸二烷基酯；磷酸烯丙酯；及其結(jié)合物。
[0015]在一些實(shí)施方案中，所述烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體可具有的重量百分?jǐn)?shù)小于約
1.2%或甚至小于約1.0%。在一些實(shí)施方案中，所述烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體可包括含磷的單體，可包括丙烯酸磷酸乙酯或甲基丙烯酸磷酸乙酯，或其結(jié)合物。
[0016]所述共聚物可源于約1.5重量％至約3.0重量％的量的甲基丙烯酸。在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可源于約1.8重量％至約2.5重量％的量的甲基丙烯酸。在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可包括另外的羧酸如丙烯酸和衣康酸。然而，在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可不源于另外的羧酸如丙烯酸和衣康酸。
[0017]在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約0°C至約45°C。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可使用差示掃描量熱法測(cè)量。在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可源于由以下組成的單體:烯鍵式不飽和非離子單體、烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽，和甲基丙烯酸或其鹽。在一些實(shí)施方案中，所述共聚物可源于30-55重量％的苯乙烯；20-65重量％的丙烯酸
2-乙基己酯；0.5-5重量％的脲基官能單體；0.2-2重量％的烯鍵式不飽和強(qiáng)酸單體或其鹽；和1.5重量％ -3重量％的甲基丙烯酸或其鹽。在一些實(shí)施方案中，一部分丙烯酸2-乙基己酯可用丙烯酸丁酯代替。
[0018]水性共聚物分散體可通過(guò)使用自由基水性乳液聚合將單體組分聚合而制備。所述乳液聚合是在一步中進(jìn)行的。所述乳液聚合溫度一般為約30°C至約95°C或約70°C至約90°C。聚合介質(zhì)可僅包括水或包括水和水可混溶的液體(如甲醇)的混合物。在一些實(shí)施方案中，僅使用水。乳液聚合可作為間歇法實(shí)施或以進(jìn)料方法的形式(包括分步或梯度操作)實(shí)施。在一些實(shí)施方案中，使用這樣的進(jìn)料方法，其中將部分的聚合批料加熱至聚合溫度并部分聚合，并隨后將剩余的聚合批料通常經(jīng)多個(gè)空間上分離的進(jìn)料流以逐步或濃度梯度疊加的方式連續(xù)供給至聚合區(qū)，同時(shí)保持聚合，所述進(jìn)料流的一個(gè)或多個(gè)包含純的單體或乳化形式的單體。
[0019]最初引入的混合物和/或單體進(jìn)料流可包含少量表面活性劑，一般小于約0.5重量％，基于待聚合的單體的總量計(jì)。合適的表面活性劑的代表性實(shí)例包括烷基、芳基或烷芳基的硫酸鹽、磺酸鹽或磷酸鹽的堿金屬鹽或銨鹽；烷基磺酸；磺基琥珀酸鹽；脂肪酸；烯鍵式不飽和表面活性劑單體；醇或酚，及其結(jié)合物。這些表面活性劑在許多情況中可為烷氧基化的，并且通常使用環(huán)氧乙烷乙氧基化。在一些實(shí)施方案中，所述表面活性劑可包括至少一種陰離子表面活性劑、至少一種非離子表面活性劑、或其結(jié)合物。例如，具有8至24個(gè)碳原子(如12或16個(gè)碳原子)的非離子烷氧基化的羧酸或醇和/或陰離子芳基(如三苯乙烯基)苯酚磷酸酯可用于水性組合物中。在一些實(shí)施方案中，所述單體可在用這些輔助表面活性劑預(yù)乳化后供給至聚合區(qū)。在一些實(shí)施方案中，一種或多種表面活性劑也可在聚合后加入。
[0020]自由基乳液聚合可在自由基聚合引發(fā)劑的存在下實(shí)施?？稍谒龇椒ㄖ惺褂玫淖杂苫酆弦l(fā)劑是所有能夠引發(fā)自由基水性乳液聚合的那些，包括堿金屬過(guò)二硫酸鹽和H2O2,或偶氮化合物。也可