水性表面涂料組合物和改性的顆粒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了這樣的實(shí)施方案，所述實(shí)施方案包括水性涂料組合物、改性的顆粒和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，水性涂料組合物包括這樣的顆粒：所述顆粒具有無機(jī)芯、所述位于芯外側(cè)的表面、包含附著到所述表面的疏水部分的劑以及包含附著到所述表面的親水部分的劑。所述水性涂料組合物還可包括成膜性聚合物組合物，所述成膜性聚合物組合物包含聚合物和水。所述顆粒與所述聚合物組合物混合。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括一種涂布地板表面的方法，所述方法包括將水性涂料組合物涂覆到地板表面并干燥所述水性涂料組合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括一種顆粒。所述顆?？砂ò街剿鲱w粒的所述表面的疏水部分的劑，以及包含附著到所述表面的親水部分的劑。本文也包括其他實(shí)施方案。
【專利說明】水性表面涂料組合物和改性的顆粒
【背景技術(shù)】
[0001] 表面涂料組合物(諸如地板涂飾劑或拋光劑)在提高表面美觀以及幫助表面維護(hù) 和表面保護(hù)方面具有許多應(yīng)用。這類涂料組合物經(jīng)常被涂覆到地板表面(或其他類型的表 面），然后通常在環(huán)境溫度和濕度下在空氣中風(fēng)干。這樣在地板上形成一層薄膜，以作為保 護(hù)屏蔽來防止(例如）因走動(dòng)踐踏或其他車輛行駛而在地板上沉積的污垢。這些相同的涂料 組合物還可被涂覆到其他需要保護(hù)的基底表面，如瓷磚地板、墻壁、家具、窗戶、臺(tái)面、浴室 表面、纖維玻璃表面、塑料表面等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本文的實(shí)施方案可包括水性涂料組合物、改性的顆粒和相關(guān)方法。在一個(gè)實(shí)施方 案中，水性涂料組合物包括這樣的顆粒:其具有無機(jī)芯、位于芯外側(cè)的表面、附著到該表面 的包含疏水部分的劑以及附著到該表面的包含親水部分的劑。水性涂料組合物還可包括成 膜性聚合物組合物，該成膜性聚合物組合物包含聚合物和水。這些顆粒與聚合物組合物混 合。
[0003] 在一個(gè)實(shí)施方案中，包括涂布基底表面的方法，該方法包括將水性涂料組合物涂 覆到地板表面。水性涂料組合物可包括這樣的顆粒:其具有無機(jī)芯、位于芯外側(cè)的表面、附 著到該表面的包含疏水部分的劑以及附著到該表面的包含親水部分的劑。水性涂料組合物 還可包括成膜性聚合物組合物，該成膜性聚合物組合物包含聚合物和水。該方法還可包括 干燥水性涂料組合物。
[0004] 在一個(gè)實(shí)施方案中，包括顆粒。顆粒包括無機(jī)芯和位于芯外側(cè)的表面。顆粒還包括 附著到該表面的包含疏水部分的多種劑，以及附著到該表面的包含親水部分的多種劑。顆 粒具有介于約5nm和約200nm之間的直徑。在一些實(shí)施方案中，顆粒表面的至少約20%由包 含疏水部分的劑和包含親水部分的劑覆蓋。含親水部分的劑與含疏水部分的劑的比率為約 80:1至約2:1(摩爾:摩爾）。
[0005] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
是本申請(qǐng)的一部分教導(dǎo)內(nèi)容的概述，而并不旨在作為本發(fā)明主題的排 他性或窮舉性說明。更多細(xì)節(jié)可見于【具體實(shí)施方式】和所附權(quán)利要求書。本領(lǐng)域的技術(shù)人員 在閱讀和理解下文【具體實(shí)施方式】，并查閱構(gòu)成其一部分的附圖之后(其中每一項(xiàng)均不應(yīng)被 視為具有限制意義），本發(fā)明的其他方面將變得顯而易見。本公開的范圍由所附的權(quán)利要求 書及其合法等同物來限定。
【附圖說明】
[0006] 結(jié)合附圖可有助于更全面地理解實(shí)施方案，其中：
[0007] 圖1是根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的顆粒的示意性剖視圖。
[0008] 圖2為根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的水性涂料組合物的一部分的示意性剖視圖。
[0009] 雖然本文實(shí)施方案易于具有各種修改形式和替代形式，但其具體形式已在附圖中 以舉例的方式示出，并將作詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本文范圍并不局限于所描述的具體 實(shí)施方案。相反，本發(fā)明的目的在于涵蓋屬于本文的精神和范圍內(nèi)的修改形式、等同物及替 代形式。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本文所述的實(shí)施方案并非旨在窮舉或限制為以下【具體實(shí)施方式】中所公開的精確 形式。相反，選擇和描述這些實(shí)施方案是為了使本領(lǐng)域中的其他技術(shù)人員能領(lǐng)會(huì)和理解本 發(fā)明這些實(shí)施方案的原理和實(shí)施過程。
[0011] 本文提到的所有出版物和專利均以引用的方式并入本文。本文所公開的出版物和 專利僅是為了揭示其內(nèi)容而提供。對(duì)任何出版物和專利的引用都不應(yīng)被理解為是承認(rèn)本發(fā) 明人無資格先于任何出版物和/或?qū)＠?，包括本文所引用的任何出版物?或?qū)＠?br>[0012] 本文實(shí)施方案涉及水性表面涂料組合物，其包括成膜性聚合物組合物和分散在該 聚合物組合物中的無機(jī)顆粒。所述無機(jī)顆粒包括附著到這些顆粒表面的包含疏水部分的 劑，以及附著到這些顆粒表面的包含親水部分的劑。
[0013] 所得的由表面涂料組合物制成的涂料具有所需的摩擦系數(shù)和顯著的抗水性。以舉 例的方式，干燥時(shí)所得涂料表現(xiàn)出的抗水性大于由另外的相同組合物制成的涂料的抗水 性，另外的相同組合物僅包括這樣的顆粒，該顆粒的表面上附著有包含親水部分的劑，而缺 少附著到該表面的包含疏水部分的劑。在各種實(shí)施方案中，當(dāng)干燥時(shí)，所得涂料可表現(xiàn)出抗 水性，該抗水性足以使涂料在暴露于水中24小時(shí)之后不受損壞。在各種實(shí)施方案中，當(dāng)干燥 時(shí)，所得涂料當(dāng)在基底的表面上進(jìn)行干燥時(shí)可表現(xiàn)出大于約0.6的摩擦系數(shù)（例如，按照 ASTM D2047測(cè)量時(shí)）。在一些實(shí)施方案中，該摩擦系數(shù)可大于約0.65。在一些實(shí)施方案中，該 摩擦系數(shù)可大于約0.7。在一些實(shí)施方案中，該摩擦系數(shù)可大于約0.75。
[0014] 在各種實(shí)施方案中，通過將本文涂料組合物涂覆到表面或基底上得到的涂料可表 現(xiàn)出所需的光學(xué)特性。可采用多種方式測(cè)試表面的光澤度，這些方式包括但不限于ASTM D523。以舉例的方式，在一些實(shí)施方案中，所得涂料(60°)可表現(xiàn)出大于約60、或大于約65、 或大于約70、或大于約75或大于約80的光澤度。
[0015] 可采用多種方式測(cè)量鮮映度(D0I)，這些方式包括但不限于ASTMD5767。在一些實(shí) 施方案中，所得涂料(60°)可表現(xiàn)出大于80、或大于約82、或大于約84、或大于約86、或大于 約88、或大于約90或大于約92的鮮映度。
[0016] 現(xiàn)在參見圖1，圖1示出了根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的顆粒100的示意性剖視圖。該 顆?？砂ㄐ?02和表面108。包含親水部分104的劑和包含疏水部分106的劑可附著到表面 108?，F(xiàn)在參見圖2,圖2示出了根據(jù)本文的各種實(shí)施方案的水性涂料組合物200的一部分的 示意性剖視圖。水性涂料組合物可包括與聚合物組合物204混合的顆粒202。在下文中更加 詳細(xì)地描述了這些組分的各方面。
[0017] 所述涂料組合物可被涂覆到多種基底上諸如，例如地板、墻壁、臺(tái)面、家具、窗戶、 纖維玻璃表面、塑料表面和浴室表面等。在許多情況下，基底為地板，但也可以是可將本文 所述的可涂布組合物涂覆于其上的任何表面。具體的基底材料可包括但不限于，乙烯樹脂、 陶瓷、水泥、木材、纖維表面、文化石、天然石(包括但不限于:石灰石、花崗石、石英石和大理 石等)等。
[0018] 在各種實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒材料包括由含親水部分的化合物改性的，以及由含 疏水部分的化合物改性的多種顆粒。無機(jī)顆粒可包括處于任何氧化狀態(tài)的金屬氧化物顆 粒。金屬氧化物的示例可包括但不限于:二氧化娃、氧化鋁、氧化錯(cuò)、氧化銀、二氧化鈦、二氧 化鈰、氧化鐵、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/二氧化硅以及它們的組合，其中二氧化硅為具體示 例。在一些實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒為平均粒度(直徑)為5nm至200nm的納米顆粒。在一些實(shí)施 方案中，顆粒的平均粒度為5nm至40nm。顆?？砂o機(jī)芯和在位于芯外側(cè)的表面。在一些 實(shí)施方案中，可使用單一具體粒度或粒度范圍的顆粒。在其他實(shí)施方案中，第一特定粒度或 粒度范圍的顆粒可與第二(或相繼)特定粒度或粒度范圍的顆粒一起使用。
[0019] 顆粒可包括改性的外表面。以舉例的方式，無機(jī)顆粒的表面改性可包括將化合物 附接到修飾表面特性的化合物之上。術(shù)語"表面改性的顆粒"可用于指包含附接至顆粒表面 的表面基團(tuán)的顆粒。
[0020] 用于修飾這些顆粒表面的劑可包括至少兩個(gè)功能性端部:附著到每個(gè)無機(jī)顆粒的 外表面并提供附著功能的第一端部(或端部），以及從該顆粒延伸并提供改變?cè)擃w粒特性的 功能的第二端部(或端部）（或"尾部"）。術(shù)語"附著"包括例如共價(jià)鍵合、氫鍵鍵合、靜電吸 弓丨、倫敦力、以及疏水交互作用。這些劑可被化學(xué)吸附或物理吸附。
[0021] 應(yīng)當(dāng)理解，這些劑可作為具有上述兩種功能的單一化合物被涂覆，或可諸如通過 下列步驟原位形成:涂覆具有附接(或偶聯(lián))功能的第一化合物(包括但不限于:氨基硅烷、 乙烯基硅烷、甲基丙烯?；柰椋缓髮⒕哂兴杼匦愿淖児δ艿牡诙?或相繼)化合物鍵 合或以其他方式附接到第一化合物之上。
[0022] 這些劑可包括有機(jī)酸、有機(jī)堿、硅烷以及它們的組合。劑的類型可取決于無機(jī)顆粒 的類型和表面涂料組合物的化學(xué)性質(zhì)。在實(shí)施方案(包括但不限于在二氧化硅納米顆粒的 上下文中）中，這些劑可具體包括硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑為雙官能有機(jī)硅烷，并且多種可 接受的硅烷偶聯(lián)劑是可用的。
[0023] 在各種實(shí)施方案中，含疏水部分的一個(gè)或多個(gè)劑結(jié)合到無機(jī)顆粒的表面。此類劑 可包括但不限于具有疏水尾部的硅烷偶聯(lián)劑。含疏水部分的劑可包括具有烷烴、烯烴或炔 烴鏈(直鏈、支鏈或環(huán)狀的）以及苯基官能團(tuán)的那些。在各種實(shí)施方案中，這類劑的鏈長可為 C2至C40。疏水劑每個(gè)分子可包含一個(gè)或多個(gè)疏水基團(tuán)或區(qū)段。
[0024] 疏水劑可具體包括疏水硅烷，諸如烷基硅烷或苯基硅烷。在一些實(shí)施方案中，疏水 劑可為由式XlL1-!? 1表示的化合物，其中X1是烷氧基硅烷基團(tuán)或氯硅烷基團(tuán)，L1是連接基團(tuán)， R1是疏水部分。示例性的疏水硅烷可包括由以下結(jié)構(gòu)表示的那些:XmSi-(Y-R)4-m，其中X是可 水解的部分，諸如烷氧基、酰氧基或鹵素;m為1 -3; Y是雙官能有機(jī)自由基;R為賦予疏水特性 的有機(jī)自由基。
[0025] 具體的疏水劑可包括但不限于：鏈(直鏈、支鏈或環(huán)狀的）長為(：2至(：4()的三烷氧基 或三氯烷基硅烷，在一些實(shí)施方案中，鏈長為C 6至C24。疏水劑可包括但不限于：乙基三氯硅 烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三氯硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧 基硅烷、正丁基三氯硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、戊基三氯硅烷、戊基 三甲氧基硅烷、戊基三乙氧基硅烷、己基三氯硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、 庚基三氯硅烷、庚基三甲氧基硅烷、庚基三乙氧基硅烷、辛基三氯硅烷、辛基三甲氧基硅烷、 辛基三乙氧基硅烷、異辛基三氯硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、異辛基三乙氧基硅烷、癸基三 氯硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十一烷基三氯硅烷、十一烷基三甲氧基硅 烷、十一烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三氯硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧 基硅烷、十四烷基三氯硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三 氣硅烷、十八烷基二甲氧基硅烷、十八烷基二乙氧基硅烷等。
[0026] 除含疏水部分的劑之外，在各種實(shí)施方案中，含親水部分的一個(gè)或多個(gè)劑結(jié)合到 無機(jī)顆粒的表面。這類劑可包括具有親水尾部的硅烷偶聯(lián)劑，其可為非離子型或離子型。在 一些實(shí)施方案中，親水劑可為由式x 2-l2-r2表示的化合物，其中X2是烷氧基硅烷基團(tuán)或氯硅 烷基團(tuán)，L 2是連接基團(tuán)，并且R2是親水部分。含親水部分的非離子型劑可包括具有醇、胺、酰 胺、脲、聚醚、硫醇和/或羰基(諸如酮、醛、酯)等官能團(tuán)的那些?？山邮艿姆请x子型親水硅烷 可包括例如，甲氧基乙氧基乙氧基乙氧基脲丙基三乙氧基硅烷(CH 3CH20)3Si(CH2)3NHC(0) OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH 2OCH3、1-[3-(三甲氧基甲硅烷基）丙基]脲、3-三乙氧基甲硅烷基丙基 琥珀酸酐和各種聚乙二醇基硅烷。示例性的親水硅烷可包括具有聚乙二醇尾部、由以下結(jié) 構(gòu)表示的那些:XmS i - (Y-0CH2CH2 (OCH2CH2) n0R) 41，其中X是可水解的部分，諸如烷氧基、酰氧 基或鹵素;m為1-3;Y是雙官能有機(jī)自由基;η為1-100;R為不能賦予疏水特性的有機(jī)自由基。
[0027] 在一些實(shí)施方案中，采用的是具有陰離子或陽離子官能團(tuán)的離子型親水劑。陰離 子官能團(tuán)類型可包括羧酸鹽、磺酸鹽和磷酸鹽。陽離子官能團(tuán)類型可包括季銨和質(zhì)子化胺。 親水劑每個(gè)分子可包含一個(gè)或多個(gè)離子基團(tuán)。含羧酸鹽的親水硅烷可用于二氧化硅顆粒表 面改性。這些親水硅烷可包括羧基乙基硅烷三醇鈉鹽，以及其他酸基硅烷偶聯(lián)劑(諸如4-羧 基丁基三乙氧基硅烷（CH 3CH20)3Si(CH2)4⑶2H、10-羧基癸基三乙氧基硅烷（CH 3CH20)3Si (CH2) ^⑶出等）的鹽。相似地，在氨水中也可使用多種二元酸基硅烷偶聯(lián)劑和3- (3-三甲基 甲硅烷基丙基硫代)琥珀酸酐的水解產(chǎn)物以提供一種可接受的表面改性配方。
[0028] 除含親水部分的劑之外，在各種實(shí)施方案中，含疏水部分的一個(gè)或多個(gè)劑也結(jié)合 到無機(jī)顆粒的表面。
[0029] 表面改性的無機(jī)顆粒材料可(在一些實(shí)施方案中）通過由親水劑和疏水劑覆蓋的 顆粒表面區(qū)域的量來表征。下表示出覆蓋整個(gè)表面區(qū)域(在本文中稱為100%表面覆蓋)所 需的硅烷化合物的典型摩爾量。較小的粒度(諸如直徑為5nm)在所需的硅烷量方面可一定 程度地偏離，即需要比基于直徑以其他方式達(dá)到整個(gè)表面區(qū)域的覆蓋(或100%覆蓋)稍微 更少的硅烷。應(yīng)當(dāng)理解，可設(shè)想附加量的硅烷化合物的使用(例如，除100%覆蓋或超負(fù)載所 需的量）。
[0030]
[0031 ]在各種實(shí)施方案中，親水和疏水硅烷化合物一起所用的量足以覆蓋顆粒的表面區(qū) 域的至少約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、 70%、75%、80%、85%、90%、95% 或 100%。
[0032]在各種實(shí)施方案中，親水和疏水硅烷化合物一起所用的量足以覆蓋顆粒的表面區(qū) 域的5%至100% ;在一些實(shí)施方案中，足以覆蓋顆粒的表面區(qū)域的15%至80% ;在一些實(shí)施 方案中，足以覆蓋顆粒的表面區(qū)域的25%至70% ;在一些實(shí)施方案中，足以覆蓋顆粒的表面 區(qū)域的30%至50% ;在一些實(shí)施方案中，足以覆蓋顆粒的表面區(qū)域的35%至45% ;在一些實(shí) 施方案中，足以覆蓋顆粒的表面區(qū)域的約40%。
[0033] 親水劑可覆蓋無機(jī)顆粒表面的5%至99.9% ;在一些實(shí)施方案中，親水劑可覆蓋無 機(jī)顆粒表面的5 %至60% ;在一些實(shí)施方案中，親水劑可覆蓋無機(jī)顆粒表面的5%至50 % ;在 一些實(shí)施方案中，親水劑可覆蓋無機(jī)顆粒表面的10 %至40 % ;在一些實(shí)施方案中，親水劑可 覆蓋無機(jī)顆粒表面的10%至30 % ;在一些實(shí)施方案中，親水劑可覆蓋無機(jī)顆粒表面的15% 至25 % ;在一些實(shí)施方案中，親水劑可覆蓋無機(jī)顆粒表面的約20 %。
[0034]在各種實(shí)施方案中，與親水劑相比，使用了更少摩爾量的疏水劑。疏水劑可覆蓋每 一無機(jī)顆粒的表面區(qū)域的0.1%至10%;在一些實(shí)施方案中，疏水劑可覆蓋每一無機(jī)顆粒的 表面區(qū)域的0.5%至5%;在一些實(shí)施方案中，疏水劑可覆蓋每一無機(jī)顆粒的表面區(qū)域的約 1%〇
[0035]親水劑覆蓋面與疏水劑覆蓋面的比率為約80:1至約2:1 (摩爾：摩爾）；在一些實(shí)施 方案中，親水劑覆蓋面與疏水劑覆蓋面的比率為約40:1至約4:1;在一些實(shí)施方案中，親水 劑覆蓋面與疏水劑覆蓋面的比率為約30:1至約10:1;在一些實(shí)施方案中，親水劑覆蓋面與 疏水劑覆蓋面的比率為約25:1至約15:1。
[0036] 在一些實(shí)施方案中，可使用單一比表面區(qū)域覆蓋量和/或單一疏水與親水改性比 率的顆粒。在其他實(shí)施方案中，第一比表面覆蓋量和/或第一疏水與親水改性比率的顆?？?與第二(或相繼)比表面覆蓋量和/或第二(或相繼)疏水與親水改性比率的顆粒一起使用。
[0037] 表面改性可通過任何合適的手段來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，將親水劑和疏水劑 加入到懸浮液中，并靜置一定時(shí)間讓其附著到無機(jī)顆粒表面。靜置時(shí)間可以在幾分鐘至數(shù) 小時(shí)的范圍內(nèi)。在一些情況下，親水劑和疏水劑可同時(shí)加入。在其他情況下，親水劑和疏水 劑可在單獨(dú)步驟中附著到無機(jī)顆粒表面。
[0038] 就一些硅烷偶聯(lián)劑而言，可能需要合適的催化劑和較高的溫度來完成表面改性。 就離子型偶聯(lián)劑而言，可加入另外的堿來中和游離酸或利于其他反應(yīng)，諸如酸酐官能團(tuán)的 水解。
[0039] 本文的水性涂料組合物還可包括成膜性聚合物組合物。成膜性聚合物組合物可呈 現(xiàn)多種形式，并可包含一種或多種聚合物（包括但不限于聚合物、二元共聚物和三元共聚 物）和水。在一些實(shí)施方案中，成膜性聚合物組合物可以是基于乳液的。聚合物組合物可包 括下列聚合物:丙烯酸類聚合物、丙烯酸類共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物或它們的共混物。 丙烯酸類聚合物只包含一種丙烯酸類單體，而丙烯酸共聚物包含兩種或更多種不同類型的 丙烯酸類單體。苯乙烯-丙烯酸共聚物包含至少一種苯乙烯單體和至少一種丙烯酸類單體。 丙烯酸類單體可包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙 烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙 稀酰胺等。苯乙稀單體可包括苯乙稀、α_甲基苯乙稀等。
[0040] 適用于表面涂料組合物的可商購獲得的丙烯酸共聚物包括但不限于：甲基丙烯酸 甲酯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸(MM/BA/MAA)共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸 (ΜΜΑ/ΒΑ/ΑΑ)共聚物等。
[0041] 合適的可商購獲得的苯乙烯-丙烯酸共聚物包括但不限于:苯乙烯/甲基丙烯酸甲 酯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸（S/MMA/BA/MMA)共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁 酯/丙烯酸(S/MMA/BA/AA)共聚物等。
[0042] 適用于表面涂料組合物的可商購獲得的丙烯酸類聚合物包括例如，得自南卡羅來 納州切斯特的歐諾瓦解決方案公司（Omnova Solutions，Inc.，of Chester S.C.)的Morglo II膠乳。其他可商購獲得的丙烯酸共聚物包括:得自密歇根州米德蘭的陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical of Midland,MI)的Rhoplex B_924、Roshield 3188和Duraplus 3,得自馬薩諸塞 州坎頓的因泰聚合物公司（Interpolymer Corporation of Canton，MA)的Megatran 220和 Megatran240,得自北卡羅來納州格林斯博羅的歐寶迪寶萊有限公司（Alberdingk Boley， Inc.of Greensboro，N.C)的MAC 34和AC 2728〇
[0043] 可商購獲得的丙烯酸聚氨酯雜交共聚物包括:Hybridur家族產(chǎn)品諸如得自空氣產(chǎn) 品公司(六;^?1'〇(111(^8，111(3.)的取131^(11^ 870和取131^(11^ 878，得自歐寶迪寶萊有限公司 (Alberdingk Boley, Inc.)的APU 10140、APU 10600 和 APU 10620,以及得自馬薩諸塞州威 爾明頓的帝斯曼利康樹脂公司（DSM NeoResins，Inc.of Wilmington,MA)的NeoPac R-9036 和NeoPac E-129。
[0044] 可商購獲得的聚氨酯聚合物包括:無溶劑型聚氨酯分散體的U系列諸如得自歐寶 迪寶萊有限公司（Alberdingk Boley, Inc.)的U 6150和U 9380,得自拜耳材料科學(xué)公司 (Bayer Materials Science)的Bayhydrol UH 2558和Bayhydrol UH 2606,得自帝斯曼利 康樹脂公司（DSM NeoResins，Inc.)的NeoRez R-2180、NeoRez R-2005、NeoRez R-9029和 NeoRez R-2190,以及得自俄亥俄州的路博潤公司（Lubrizol Corporation of Cleveland, OH)的Sancure和Turboset聚氨酯分散體。
[0045] 在一個(gè)實(shí)施方案中，將丙烯酸化學(xué)類組分與聚氨酯（聚（聚氨酯-丙烯酸酯）雜交 體)相結(jié)合并入成膜性聚合物組合物中?？梢黄鹗褂镁郯滨ズ途郾┧狨ィ缘玫接睬覉?jiān)韌 的涂料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，成膜性聚合物基質(zhì)包括由聚氨酯和丙烯酸類聚合物鏈組成 的雜交體共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中，丙烯酸聚氨酯雜交體聚合物可添加到可商購獲得的 丙烯酸類表面涂料組合物中。
[0046] 在各種實(shí)施方案中，環(huán)氧化物也可用作所述聚合物組合物的一部分。在各種實(shí)施 方案中，可以使用聚丙烯酸酯環(huán)氧化物。
[0047] 所述聚合物組合物(作為整體水性涂料組合物的組分)可包括至少約10重量％的 所述聚合物;在一些實(shí)施方案中，所述聚合物組合物包括至少約15重量％的所述聚合物;在 一些實(shí)施方案中，所述聚合物組合物包括至少約20重量％的所述聚合物;在一些實(shí)施方案 中，所述聚合物組合物包括至少約25重量％的所述聚合物;在一些實(shí)施方案中，所述聚合物 組合物包括至少約30重量％的所述聚合物;在一些實(shí)施方案中，所述聚合物組合物包括至 少約35重量％的所述聚合物;在一些實(shí)施方案中，所述聚合物組合物包括至少約40重量％ 的所述聚合物;在一些實(shí)施方案中，所述聚合物組合物包括至少約45重量％的所述聚合物； 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物組合物包括至少約50重量％的所述聚合物;在一些實(shí)施方 案中，所述聚合物組合物包括至少約55重量％的所述聚合物;在一些實(shí)施方案中，所述聚合 物組合物包括至少約60重量％的所述聚合物。
[0048] 在一些實(shí)施方案中，總體水性涂料組合物可包含約5重量％和50重量％的聚合物 固體，在其他實(shí)施方案中，總體水性涂料組合物可包含約10重量％和35重量％的聚合物固 體。聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的重量比可在1:5至20:1的范圍內(nèi)； 在一些實(shí)施方案中，聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的重量比在0.7:1 至8:1的范圍內(nèi)；在一些實(shí)施方案中，聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的 重量比在0.7:1至4:1的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的量超 出聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的重量比4:1。在一些實(shí)施方案中，表 面改性的無機(jī)顆粒材料固體的量超出聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體 的重量比2:1。在一些實(shí)施方案中，表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的量超出聚合物組合物固 體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的重量比3:2。在一些實(shí)施方案中，表面改性的無機(jī)顆粒 材料固體的量超出聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的重量比4:3。在一 些實(shí)施方案中，表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的量超出聚合物組合物固體與表面改性的無 機(jī)顆粒材料固體的重量比10:9。在一些實(shí)施方案中，表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的量超 出聚合物組合物固體與表面改性的無機(jī)顆粒材料固體的重量比1:1。
[0049] 在一些實(shí)施方案中，水性涂料組合物可包括3重量％至50重量％的外部交聯(lián)劑。外 部交聯(lián)劑可商購獲得，其包括但不限于水分散性異氰酸酯和碳二亞胺。通常，在涂覆之前將 這些劑混合到含水涂料中。混合之后，交聯(lián)劑很好地分散在水性制劑中，并可與水性制劑中 的一種或多種組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通常，當(dāng)所述涂料干燥之后，異氰酸酯可與組合物中的一 種或多種聚合物發(fā)生反應(yīng)。這些異氰酸酯的市售示例包括得自拜耳材料科學(xué)公司（Bayer Materials Science)的Bayhydur 304和Bayhydur 305。在涂料中這些異氛酸酯可改善多種 涂料特性，包括耐損傷性、耐洗滌劑性、抗熱水性和耐溶劑性。另外，這些化合物可改善涂料 的總體耐久性和/或抗水性。
[0050] 表面涂料組合物還可包含其他組分，諸如多價(jià)金屬化合物、堿溶性樹脂、蠟、持久 型和不穩(wěn)定型增塑劑、消泡劑、潤濕劑和生物殺滅劑。多價(jià)金屬化合物使薄膜中的聚合物交 聯(lián)，并提高涂料的耐洗滌劑性?？杉尤朐鏊軇┗蛑赡┮越档统赡囟取A溶性樹脂可提 高涂料在重新涂覆新涂料之前從基底上剝離的能力。蠟類可改善涂料的光澤度，并對(duì)涂料 進(jìn)行拋光。生物殺滅劑有助于使涂層中真菌或霉菌的形成降至最低程度。止泡劑和消泡劑 可使涂層中泡沫的形成降至最低程度。
[005?]合適的多價(jià)金屬包括:被、|丐、銅、·丐、鎂、鋅、錯(cuò)、鋇、鎖、錯(cuò)、祕(mì)、鋪、鉛、鈷、鐵、鎳等。 盡管多價(jià)金屬化合物可以以干燥形式(諸如粉末)添加到涂料組合物中，它也可以作為溶液 加入。多價(jià)金屬化合物可為有機(jī)酸的金屬絡(luò)合物、金屬鹽或金屬螯合物。由于其高溶解度， 這些金屬的氨和胺絡(luò)合物是可用的。能夠絡(luò)合多種金屬的胺包括，例如單乙醇胺、二乙氨基 乙醇和乙二胺。多價(jià)金屬絡(luò)合物和有機(jī)酸的鹽能夠溶于堿性pH范圍。有機(jī)酸的陰離子包括 乙酸根、甲酸根、碳酸根、乙醇酸根、辛酸根、苯甲酸根、葡糖酸根、乙二酸根、乳酸根等。還可 使用其中配體是二齒氨基酸(諸如甘氨酸或丙氨酸)的多價(jià)金屬螯合物。
[0052]鋅和鎘是示例性的多價(jià)金屬離子。示例性的多價(jià)金屬化合物包括：乙酸鋅、乙酸 鎘、甘氨酸鋅、甘氨酸鎘、碳酸鋅、碳酸鎘、苯甲酸鋅、水楊酸鋅、乙醇酸鋅、和乙醇酸鎘。在一 些應(yīng)用中，可使用不穩(wěn)定配體(諸如氨）。如果配體的至少一部分往往隨著涂料干燥以在基 底上形成一層薄膜時(shí)揮發(fā)，則認(rèn)為這種配體是不穩(wěn)定的。
[0053]堿溶性樹脂可包括苯乙烯或乙烯基甲苯與至少一種α-β-單烯鍵式不飽和酸或酸 酐的共聚物，如苯乙烯-馬來酸酐樹脂、用多元醇縮合的松香/馬來酸酐加合物等等。堿溶性 樹脂的重均分子量可為約500至10,000,在一些實(shí)施方案中，堿溶性樹脂的重均分子量為約 1000至5000。該樹脂常常以常規(guī)的樹脂切片(resin cut)的形式使用，該樹脂切片是樹脂與 帶有不穩(wěn)定陽離子的堿性物質(zhì)(如氫氧化銨）的水性溶液。堿溶性樹脂的用量可為涂料組合 物重量的〇重量％至約20重量％，在一些實(shí)施方案中，堿溶性樹脂的用量可為涂料組合物重 量的0重量％至約15重量％。
[0054] 可使用的蠟或蠟混合物包括植物、動(dòng)物、合成和/或礦物質(zhì)來源的蠟。代表性的蠟 包括例如，巴西棕櫚蠟、小燭樹蠟、羊毛脂、硬脂精、蜂蠟、聚氧化乙烯蠟、聚乙烯乳劑、聚丙 烯、乙烯和丙烯酸酯的共聚物、氫化椰子油或大豆油、以及礦物質(zhì)蠟(諸如石蠟或礦蠟）。蠟 的用量可為涂料組合物重量的〇重量％至約15重量％，在一些實(shí)施方案中，蠟的用量可為涂 料組合物重量的約2重量％至約10重量％。
[0055] 在一些實(shí)施方案中，基于涂料組合物的重量計(jì)，水性涂料組合物可包括約1重量％ 至約10重量％的增塑劑。當(dāng)將涂料涂覆到基底上時(shí)，增塑劑有利于薄膜在環(huán)境溫度下形成。 對(duì)于許多應(yīng)用，可使用不穩(wěn)定的或半不穩(wěn)定的增塑劑，而不是持久型增塑劑。不穩(wěn)定的或半 不穩(wěn)定的增塑劑是當(dāng)涂料干燥時(shí)，至少部分地蒸發(fā)的增塑劑。而持久型增塑劑不蒸發(fā)?？墒?用不穩(wěn)定型和持久型增塑劑的混合物。根據(jù)對(duì)與制劑的相容性、降低成膜溫度的效率和涂 料的清晰度的要求，選擇特定增塑劑和用量。
[0056] 不穩(wěn)定型增塑劑或成膜助劑包括例如，二甘醇或一縮二丙二醇、異佛樂酮、芐醇、 丁基溶纖劑和3-甲氧基丁醇-1的單丁醚、單乙醚、單甲醚或其他單烷基醚。持久型增塑劑包 括例如，鄰苯二甲酸丁芐酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯、磷酸三苯酯、2-乙基己 基鄰苯二甲酸二芐酯、己內(nèi)酰胺的脂肪油酸酯、檸檬酸乙酰基三丁酯、乙基甲苯磺酰胺、磷 酸三丁氧基乙基酯、以及磷酸三丁酯。
[0057]本文的水性涂料組合物中的全部固體的含量為約5重量％至約50重量％。在一些 實(shí)施方案中，本文的水性涂料組合物中的全部固體的含量為約10重量％至約50重量％。本 文的水性涂料組合物中的全部固體的含量為約約5重量％至約15重量％。在一個(gè)實(shí)施方案 中，涂料組合物中的全部固體重量為約10重量％至約30重量％，并且在一些實(shí)施方案中，涂 料組合物中的全部固體的重量為約15重量％至約25重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，基于涂 料組合物的重量計(jì)，所提供的濃縮的涂料組合物包含多至約35重量％至約50重量％的固 體。此類濃縮的組合物在使用之前可通過混合濃縮物與水來稀釋，或通過用濕拖把或涂敷 器涂覆涂料組合物來稀釋。
[0058]在一些實(shí)施方案中，涂料組合物的pH可在約6至約10.5的范圍內(nèi)。在其他實(shí)施方案 中，pH值在約7.5與約9.9之間?？梢杂酶鞣N堿或緩沖劑來調(diào)節(jié)pH值。合適的堿或緩沖劑包括 (例如)硼砂、氫氧化鈉、堿性磷酸鹽、堿性硅酸鹽、堿性碳酸鹽、氨、和胺(如二乙醇胺或三乙 醇胺）。
[0059] 另一個(gè)方面包括一種涂覆本文所述的涂料組合物的方法。所述涂料可涂覆到多種 基底，包括地板、墻壁、家具、窗戶、臺(tái)面和浴室表面。所述基底可為纖維、金屬、塑料、木材、 石頭、磚、玻璃、粘固劑、混凝土、陶瓷纖維板、干燥墻壁、石膏、塑料等。浴室表面可以是臺(tái) 面、淋浴室、衛(wèi)生間和小便器。在一些實(shí)施方案中，所述基底是地板表面。地板表面可以是木 材、復(fù)合的乙烯基瓷磚、乙烯基油氈、瀝青、石棉、混凝土、陶瓷等。
[0060] 在一些實(shí)施方案中，涂料組合物可通過單一涂層的涂覆來施加。在其他實(shí)施方案 中，涂料組合物可通過多個(gè)涂層的涂覆來施加。例如，在一些實(shí)施方案中，涂料組合物可通 過將1至10個(gè)涂層涂覆到基底上來施加。在一些實(shí)施方案中，所述涂料可通過將2至8個(gè)涂層 涂布到基底上來施加。所得涂料的厚度可取決于不同的方面，這些方面包括但不限于所涂 覆的涂層數(shù)量。在一些實(shí)施方案中，涂層厚度可在約1微米至約50微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí) 施方案中，涂層厚度可在約5微米至約40微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，涂層厚度可在 約2微米至約8微米的范圍內(nèi)。
[0061] 致密劑可為基底材料提供多種所需的特性，這些特性包括耐久性增強(qiáng)、液體滲透 性降低、耐污染性增強(qiáng)等中的一種或多種。在一些實(shí)施方案中，本文的組合物可為致密組合 物。在本文的一些實(shí)施方案中，包括一種使基底致密化的方法。所述方法可包括將水性涂料 組合物涂覆到基底表面，水性涂料組合物包含:顆粒，其可包括無機(jī)芯、所述位于芯外側(cè)的 表面、附著到該表面的包含疏水部分的劑以及
[0062] 附著到該表面的包含親水部分的劑；以及一種成膜性聚合物組合物，其包含聚合 物和水。所述方法還可包括干燥水性涂料組合物。
[0063] 結(jié)合以下實(shí)施例可更好地理解本文的實(shí)施方案。但是，這些實(shí)施例并不旨在限制 本文的范圍。
[0064] 實(shí)施例
[0065] 材料
[0066] 基底:得自阿姆斯壯公司（Armstrong)的固體黑色VCT;二氧化娃顆粒：以商品名 NALC0 2327獲自納爾科化學(xué)公司（NALCO Chemical Company)的40%水性球形膠態(tài)二氧化 硅分散體（用銨離子穩(wěn)定，平均粒徑= 20nm);得自明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司（3M，St Paul,MN)的Scotch Guard Resilient Floor protector;得自明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司 (3M，StPaul，MN)的5300藍(lán)色清潔墊;改性劑:均得自蓋勒斯特公司(Gelest)的3-(三乙氧基 甲硅烷基）丙基琥珀酸酐和異辛基三甲氧基硅烷;具有粘合背部（3/8'厚）的適形的防水乙 烯樹脂形式：當(dāng)附著到瓷磚上進(jìn)行水敏性測(cè)試時(shí)，用作液體樣品夾持器，得自伊利諾伊州埃 爾姆赫斯特的麥克馬斯特公司(McMASTER-CARR，Elmhurst，IL)。
[0067] 瓷磚涂布工序:
[0068]本文的實(shí)施例中使用以下涂布工序(對(duì)應(yīng)于ASTM D1436)。將一塊(2〃X2〃)紗布海 綿置于新的黑色VCT的中心，所述VCT之前由3M快速剝離劑剝離。也將3.8mL地板涂料組合物 (涂覆量為2000SF/加侖)置于瓷磚的中心。使用紗布海綿將所述涂料均勻地鋪在整個(gè)面板 上。讓面板干燥30分鐘。重復(fù)上述涂布工序，直至將所需數(shù)量的涂層施加到每一面板上。最 后涂布完所有面板之后，讓這些面板完全干燥7天，再進(jìn)行測(cè)試。
[0069] 測(cè)試方法
[0070] 摩擦系數(shù)(C0F)測(cè)試:
[0071] 使用詹姆士機(jī)測(cè)試摩擦系數(shù)。測(cè)試(對(duì)應(yīng)于ASTM D2047)之前，從控制環(huán)境中取出 皮革腳。并在400粗砂紙上輕壓一平滑行程進(jìn)行處理。將測(cè)試瓷磚放在詹姆士機(jī)上，并設(shè)置 所述腳。按下啟動(dòng)按鈕開始測(cè)量。當(dāng)測(cè)量完成后，記錄C0F。然后，將瓷磚旋轉(zhuǎn)90度，重新設(shè)置 詹姆士機(jī)，再次測(cè)量C0F。測(cè)量結(jié)束時(shí)，記錄室內(nèi)溫度和濕度，并將所述腳放回控制環(huán)境中。
[0072]在每一面板上沿垂直于瓷磚四邊的四個(gè)方向測(cè)試靜態(tài)摩擦系數(shù)四次。四次讀數(shù)的 平均值記錄為測(cè)量值。
[0073] 抗水性測(cè)試:
[0074] 用模具切割一塊可適形的乙烯基泡沫，然后將其緊緊地附著到經(jīng)涂布的瓷磚上， 得到一英寸直徑的孔。將去離子(DI)水置于該孔中，分別留置lh和24h。在限定的時(shí)間段后， 去除DI水，并按下列參比評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)視覺上評(píng)估涂料的抗水性：（5-無損壞，無痕跡;4一無損 壞，有痕跡;3-輕微損壞，略有光澤;2-輕微損壞，無光澤;1 一嚴(yán)重?fù)p壞）。
[0075] 實(shí)施例1:親水表面改性的二氧化硅顆粒(20%酸酐硅烷覆蓋率）（"Si02-01"）:
[0076] 將1000克20nm二氧化硅Nalco 2327(41重量％ )加入配備有磁力攪拌棒的玻璃廣 口瓶中。室溫下，邊攪拌，邊通過點(diǎn)滴器在10分鐘內(nèi)將15克3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸 酐慢慢加入含Nalco 2327的玻璃廣口瓶中，并充分?jǐn)嚢琛Ｔ谔砑油瓿芍?，使用混合器再?拌30分鐘，然后將廣口瓶密封并置于90°C烘箱中保持20小時(shí)(在烘箱中無需攪拌）。當(dāng)冷卻 至室溫時(shí)，得到改性的20nm二氧化硅顆粒，這些顆粒具有20%的表面覆蓋率(經(jīng)計(jì)算所得） 和41.5%的固體。
[0077] 實(shí)施例2 :親水/疏水表面改性的顆粒（2 0 %酸酐硅烷/1 %異辛基硅烷覆蓋率) ("Si02-02"）：
[0078] 打開油浴，將油浴設(shè)為95°C，以便在準(zhǔn)備進(jìn)行反應(yīng)時(shí)將油加熱。稱量150g上述親水 改性的Nalco 2327,并將其置于三頸圓底燒瓶（新澤西州瓦恩蘭的Ace Glass公司（Ace Glass，Vineland,New Jersey))中。將具有特氟隆槳葉的玻璃攪拌棒附接到圓底燒瓶的中 央頸桿。將燒瓶降至油浴鍋中，連接冷凝器，然后以中高速率攪拌內(nèi)容物。在250mL玻璃燒杯 中稱量150.05g甲氧基丙醇（馬薩諸塞州沃德希爾的阿法埃莎公司（Alfa Aesar，Ward Hill Massachusetts))，然后稱量0.09g異辛基三甲氧基硅烷(賓夕法尼亞州莫里斯維爾的 蓋勒斯特公司(Gelest Inc.，Morrisvilie，Pennsylvania))，放入盛有甲氧基丙醇的燒杯 中。將該溶液充分地混合，然后添加到三頸圓底燒瓶中。在95°C的油浴中以定時(shí)器計(jì)時(shí)，將 反應(yīng)物攪拌16小時(shí)。待所得改性的納米顆粒溶液冷卻，然后使其過濾通過1微米Acrodisc 37mm玻璃纖維過濾器（密歇根州安阿伯的頗爾生命科學(xué)公司（Pal ILife Sciences，Ann Arbor，Michigan))。所得的改性納米顆粒溶液的固體含量為21.05重量％。
[0079] 實(shí)施例3 :親水/疏水表面改性的顆粒（2 0 %酸酐硅烷/ 5 %異辛基硅烷覆蓋率) ("Si02-03"）：
[0080]使用如上對(duì)實(shí)施例2所述相同的工序制備納米顆粒。但是，對(duì)于本實(shí)施例，異辛基 三甲氧基硅烷的用量增大了 5倍。
[0081 ] 實(shí)施例4:親水/疏水表面改性的顆粒（20 %酸酐硅烷/0.5 %異辛基硅烷覆蓋率) ("Si02-04"）：
[0082]打開油浴，將油浴設(shè)為95°C，以便在準(zhǔn)備進(jìn)行反應(yīng)時(shí)將油加熱。稱量150g表面覆蓋 率為20%和固體含量為41.5%的親水改性的Nalco 2327(伊利諾伊州內(nèi)珀維爾的納爾科公 司（Nalco Company，Naperville,Illinois))，放入三頸圓底燒瓶中（新澤西州瓦恩蘭的Ace Glass公司(Ace Glass，Vineland,New Jersey))。將具有特氟隆槳葉的玻璃攪拌棒附接到 圓底燒瓶的中央頸桿。將燒瓶降至油浴鍋中，連接冷凝器，然后以中高速率攪拌內(nèi)容物。在 250mL玻璃燒杯中稱量100.61g甲氧基丙醇（馬薩諸塞州沃德希爾的阿法埃莎公司（Alfa Aesar,Ward Hill Massachusetts))，然后稱量0.05g異辛基三甲氧基硅烷（賓夕法尼亞州 莫里斯維爾的蓋勒斯特公司(Gelest Inc.，Morrisville,Pennsylvania))，放入盛有甲氧 基丙醇的燒杯中。將該溶液充分地混合，然后添加到三頸圓底燒瓶中。在95°C的油浴中以定 時(shí)器計(jì)時(shí)，將反應(yīng)物攪拌16小時(shí)。待所得改性的納米顆粒溶液冷卻，然后通過如下溶劑交換 進(jìn)一步處理移除甲氧基丙醇。
[0083]稱量249.17g雜交表面改性的顆粒，放入500mL圓底燒瓶中。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(特拉 華州紐卡斯?fàn)柕牟?奇公司（Buchi Corporation，New Castle，Delaware))移除 122 · 55g甲氧 基丙醇:水的共沸物。將127.55g去離子水加入含改性的顆粒的燒瓶中，然后再次從改性的 顆粒溶液中去除溶劑。重復(fù)此過程直至甲氧基丙醇不再明顯。最后將固體含量為43.29重 量％的溶液過濾通過1微米Acrodisc 37mm玻璃纖維過濾器(密歇根州安阿伯的頗爾生命科 學(xué)公司（Pall Life Sciences,Ann Arbor,Michigan))ψ 〇
[0084] 實(shí)施例6:摩擦和抗水性評(píng)估
[0085] 通過將計(jì)算量的二氧化硅顆粒(無顆粒、3丨02-1、3丨02-2、3丨0 2-3或3丨02-4)與1008 裝填率(25重量％、50重量％、75重量％或90重量％，詳情見下表1中所示)不同的Resilient Protector (可從3M商購獲得)混合來制備測(cè)試組合物。使用磁力攪拌棒充分?jǐn)嚢杌旌系囊?體，然后根據(jù)上文所述的工序，將其涂布在剛剝離的黑色VCT。在測(cè)試前讓樣品在環(huán)境條件 下干燥7天。然后根據(jù)上文工序進(jìn)行摩擦測(cè)試和抗水性測(cè)試。結(jié)果示于下表1中。
[0086] 藍(lán)
[0089] *其中100%表示1:1的重量/重量。
[0090] 從表1中可以看出，加入表面改性的顆粒顯著提高了摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)是地板涂 料的關(guān)鍵性能要素，因?yàn)镃0F越高越利于降低滑倒和泮倒事故的可能性。然而，還可以看出， 盡管提高顆粒裝填率能夠得到摩擦益處，但是卻降低了抗水性。這種降低并不是期望的，因 為地板維護(hù)涉及到大量水。
[0091]但是，當(dāng)這些顆粒用含疏水部分(異辛基硅烷)的劑連同含親水部分(酸酐硅烷)的 劑一起表面改性之后，再將這些顆粒并入地板涂料時(shí)，這些顆粒仍在水性涂料中表現(xiàn)出良 好的分散性和穩(wěn)定性，并且干燥的涂料示出顯著良好的抗水性，同時(shí)仍保持較高的C0F。上 表1列出含這些雜交表面改性顆粒的地板涂料的測(cè)試結(jié)果，這些雜交表面改性顆粒表面的 0. 5 %、1 %和5 %由具有疏水部分的劑覆蓋。這些結(jié)果示出這些涂料均示出良好的抗水性， 同時(shí)仍具有更高的C0F。
[0092]在抗水性測(cè)試顯示添加含疏水部分的劑的涂料抗水性具有顯著改善之后，將 Si〇2-l與Si〇2-3(均在90%顆粒裝填率下)進(jìn)行視覺比較。
[0093] 實(shí)施例7:涂布沉積于天然石基底上的親水/疏水表面改性的顆粒
[0094] 通過混合丙烯酸聚合物:聚氨酯聚合物:改性的顆粒（以固體比率3 :14:10)，形成 11%固體混合物來制備包括表面改性顆粒的測(cè)試組合物。使用微纖維拖把，將測(cè)試組合物 涂布到大理石瓷磚地板，以及水泥水磨石地板上。在涂布之前，按下列步驟準(zhǔn)備所述表面： 1. 利用 175rpm地板機(jī)，用TRIZACTKDiamond Disc HX Gold進(jìn)行濕法拋光;2.利用 175rpm 地板機(jī)，用TRIZACT?Diamond Disc HX Red進(jìn)行濕法拋光；利用175rpm地板機(jī)，用 TRIZACT?Diamond Disc HX Blue進(jìn)行濕法拋光；以及4.利用2000rpm帶繩拋光機(jī)，用 SCOTCH-BRITE.Purple Diamond Floor Pad Plus進(jìn)行干燥拋光。涂覆兩個(gè)涂層。每一 涂層的涂層重量大約為3000sq. f t./gal。
[0095] 為了便于比較，將兩個(gè)可商購獲得的SC0TCHGARDK Stone Floor Protector 涂層涂布到同一大理石瓷磚地板和水泥水磨石地板的不同部分。
[0096]待涂料干燥，測(cè)量不同表面上這些涂層的光澤度和鮮映度(D0I)。首先采用ASTM D523進(jìn)行光澤度測(cè)試。然后采用ASTM D5767測(cè)量鮮映度(D0I)。在五個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。 以下結(jié)果是五個(gè)不同位置的平均值。
[0098]本實(shí)施例示出含改性顆粒的測(cè)試組合物可制得在石材地板上具有遠(yuǎn)高于可商購 獲得的SC0TCHGARD? Stone Floor Protector產(chǎn)品的光澤度和D0I的涂料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水性涂料組合物，所述水性涂料組合物包含： 顆粒:所述顆粒包括 無機(jī)芯、 位于所述芯的外側(cè)的表面、 附著到所述表面的包含疏水部分的劑、和 附著到所述表面的包含親水部分的劑，和 包含聚合物和水的成膜性聚合物組合物； 其中所述顆粒與所述聚合物組合物混合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含疏水部分的劑包括硅烷化合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含疏水部分的劑包括三烷氧基硅烷 化合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含疏水部分的劑包括由式f-LlR1表 示的化合物，其中X 1是烷氧基硅烷基團(tuán)或氯硅烷基團(tuán)，L1是連接基團(tuán)，R1是疏水部分。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述疏水部分具有&至(：4()的鏈長。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含親水部分的劑包括硅烷化合物。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含親水部分的劑包括三烷氧基硅烷 化合物。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含親水部分的劑包括由式X2-L2-R2表 示的化合物，其中X 2是烷氧基硅烷基團(tuán)或氯硅烷基團(tuán)，L2是連接基團(tuán)，R2是親水部分。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述親水部分選自由非離子型親水部分和 離子型親水部分構(gòu)成的組。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述顆粒的平均直徑介于約5nm和約200nm 之間。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含親水部分的劑與所述包含疏水部 分的劑的比率為約80:1至約2:1(摩爾:摩爾）。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含親水部分的劑覆蓋所述顆粒表面 的 5%至 99.9%。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述包含疏水部分的劑覆蓋所述顆粒表面 的 0.1%至 10%。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述聚合物組合物與所述顆粒的重量 比為0.7:1至8:1。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述水性涂料組合物中的全部固體為 約10重量％至約50重量％。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述聚合物組合物包含分散在所述水 中的所述聚合物。17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述聚合物組合物包含溶液中的所述 聚合物以及所述水。18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述聚合物組合物包含至少約10重 量％的所述聚合物。19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，所述聚合物選自由聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚 氨酯-聚丙烯酸酯、環(huán)氧化物、聚丙烯酸酯-環(huán)氧化物、以及它們的組合組成的組。20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，還包含潤濕劑。21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述包含疏水部分的劑共價(jià)鍵合到所 述表面，并且所述包含親水部分的劑共價(jià)鍵合到所述表面。22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，當(dāng)在基底的表面上干燥時(shí)，表現(xiàn)出大于約 0.6的摩擦系數(shù)。23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，干燥時(shí)所表現(xiàn)出的抗水性大于另外的相同 組合物的抗水性，其中所述另外的相同組合物僅包括這樣的顆粒，該顆粒的表面上附著有 包含親水部分的劑、而缺少附著到所述表面的包含疏水部分的劑。24. -種涂布基底表面的方法，所述方法包括： 將水性涂料組合物涂覆到基底表面，所述水性涂料組合物包含:顆粒，所述顆粒包括 無機(jī)芯、 位于所述芯的外側(cè)的表面、 附著到所述表面的包含疏水部分的劑、和 附著到所述表面的包含親水部分的劑、和 包含聚合物和水的成膜性聚合物組合物； 其中所述顆粒與所述聚合物組合物混合；以及 干燥所述水性涂料組合物。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，所述基底表面包括選自由水泥材料和天然石材組成 的組。26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，所述基底表面上的所得涂料具有至少約70的光澤度 (60°-ASTM D523)。27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，所述基底表面上的所得涂料具有至少約86的鮮映度 (60°-ASTM D5767)。28. -種顆粒，所述顆粒包括： 無機(jī)芯、 位于所述芯的外側(cè)的表面、 附著到所述表面的多個(gè)包含疏水部分的劑、和 附著到所述表面的多個(gè)包含親水部分的劑； 其中所述顆粒具有介于約5nm和約200nm之間的直徑； 其中所述顆粒表面的至少約20%由所述包含親水部分的劑和所述包含疏水部分的劑 覆蓋;其中所述包含親水部分的劑與所述包含疏水部分的劑的比率為約80:1至約2:1 (摩 爾:摩爾）。
【文檔編號(hào)】C09D201/00GK105940062SQ201580006531
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日
【發(fā)明人】白峰, 溫迪·L·湯普森, 黑恩·?？苿? 特里·R·霍布斯
【申請(qǐng)人】3M創(chuàng)新有限公司