專利名稱：表面活性劑作為增塑劑的應(yīng)用以減少水基聚合物涂料組合物中的揮發(fā)性有機化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在水基聚合物涂料組合物中將表面活性劑作為增塑劑的應(yīng)用，以減少或消除常規(guī)所需的共溶劑并減少涂料組合物中總的揮發(fā)性有機化合物(VOC)。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)中，立法機構(gòu)和市場開發(fā)均在推行減少的揮發(fā)性有機揮發(fā)物。在日益增多地工業(yè)中，含水涂料組合物繼續(xù)替代溶劑基涂料組合物，以便明顯減少揮發(fā)性有機揮發(fā)物。例如，先前用有機溶劑配制的色漆，油墨，密封劑和粘合劑，現(xiàn)在則被配制成含水組合物。涂料組合物中的揮發(fā)物通常是由組合物中的揮發(fā)性有機化合物(VOC)造成的。涂料組合物中VOC的量以克/升(g/l)表示。
盡管將有機溶劑基組合物轉(zhuǎn)變成含水組合物帶來了環(huán)境上的、安全方面的以及健康上的益處，但含水涂料組合物仍必須滿足或超過溶劑基涂料組合物所預(yù)期的性能標準。在環(huán)境溫度(35-160°F)必須能形成涂層或薄膜，而且在固化之后還具有良好的性能。例如，涂料組合物必須具有良好的抗印刷性和抗粘連性并且必須獲得良好的粘附性能和拉伸性能。固化之后，絕大多數(shù)的用途需要涂層不受環(huán)境條件如水、濕度、以及最終使用溫度波動等的影響。
含水涂料組合物可以包含多于10-20種通常由其作用確定的組分。例如，除一種或多種樹脂(也稱為乳膠或粘合劑)以外，含水涂料組合物可以有顏料，增量劑，防沉降劑，分散劑，表面活性劑(如濕潤劑、消泡劑和防泡劑)，流變改進劑，聚結(jié)溶劑，增塑劑，水，二醇，催化劑，抗微生物劑，交聯(lián)劑，和著色劑。二醇是為了耐凍熔性，濕邊性能和作為低溫聚結(jié)中的助劑而添加的組份。用于這些用途的代表性的二醇包括乙二醇和丙二醇。由于二醇在環(huán)境條件下通常將揮發(fā)，因此，它們將造成含水涂料配制物中發(fā)現(xiàn)的VOC。通常由二醇造成的VOC每升將有100-200克。為減少揮發(fā)物，二醇是含水涂料制造商努力尋求減少或消除的第一組份。然而，這樣得到的涂料在低溫聚結(jié)，抗凍/熔性以及濕邊的希望性能方面可能會蒙受損失。
共溶劑(也稱為聚結(jié)溶劑)通常用于含水組合物中，以便幫助硬乳膠顆粒形成薄膜(或融合在一起)。所述硬度可以根據(jù)開始形成薄膜的溫度或根據(jù)制備的膠乳固形物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度來測量。當進行干燥時，共溶劑將從涂層中蒸發(fā)出，并且涂層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度將接近原料樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。添加共溶劑能使涂層在干燥期間具有較柔軟的成膜物質(zhì)的性能，在干燥后將得到一更硬的耐久薄膜。共溶劑的例子包括脂族和芳族烴，以及經(jīng)氧化的溶劑，如醇，酮和二醇醚。共溶劑的通常用量為每升涂料組合物50-300克或更多。基于共溶劑的涂料組合物例如描述于涂料手冊(Paint Handbook)，1-12至1-24中(Harold B.Crawford & Beatrice E.Eckes eds.，1981)，在此引入作為參考。由于存在于涂料配制物中的共溶劑將對VOC產(chǎn)生明顯的影響，并且往往會對涂料的氣味有作用，因此，在含水涂料中越來越不希望含有共溶劑。然而，在許多含水涂料體系中，取消共溶劑將不能形成薄膜或形成很差的薄膜以致使涂層的外觀很差并具有很差的耐久性。在某些情況下，可以將增塑劑添加至含水涂料配制物中，替代一部分或全部的共溶劑。通常，增塑劑是在室溫不明顯蒸發(fā)而是保留在涂料中的有機化合物。常用增塑劑的例子是得自鄰苯二甲酸酯，己二酸酯，和苯甲酸酯類的化學(xué)劑。它們將使聚合物柔軟并用來將柔韌性賦予其它硬且脆的聚合物。然而，增塑劑，尤其在高用量時，將對涂料的性能產(chǎn)生有害的影響。由于涂層保持柔軟，因此，它將具有差的抗粘連性和抗印刷性，差的耐沾污性和具有發(fā)粘感。
用來配制水基涂料的許多上述組份具有與這些組份在一起的少量揮發(fā)性化合物。一些例子是著色劑分散于其中的溶劑，催化劑分散于其中的溶劑，甚至于存在于許多市售表面活性劑、抗微生物劑、消泡劑、或流變改進劑中的二醇或溶劑。例如由下面實施例1-6中使用的配制物的計算的少量VOC(11g/l)是由特定組分，即存在于所用鈷催化劑中的溶劑所產(chǎn)生。
表面活性劑通常用于涂料配制物中，以便借助涂料改善基質(zhì)的濕潤性，以及借助樹脂改善顏料濕潤性。當添加各種組分時，通過防止涂料組合物的震動，表面活性劑還能改善配制寬容度，并且通過增加擱置穩(wěn)定性能增加涂料的使用壽命。通常，用少量表面活性劑來完成這些目的，可以使用表面活性劑的混合物，以便賦予上述的一種或多種性能。表面活性劑在室溫條件通常不是揮發(fā)性物質(zhì)并在干燥過程中保留在涂層中。然而，在通常使用的低濃度下，幾乎觀察不到對聚合物硬度或涂料性能的作用。如果在含水涂料組合物中使用太多的表面活性劑，那么，濕涂料將顯示出過度的發(fā)泡以及利用增稠劑時的差的增稠效果，而且，固化的涂層還將出現(xiàn)如下問題水敏感性，差的外部耐久性以及差的抗粘連性，抗沾污性以及抗印刷性。因此，通常以取得其有益的性能所需的最低用量使用表面活性劑，而同時避免任何有害的作用。
如上所述，在不影響濕涂料性能或最終使用性能下，存在著這樣一種需求，就是減少或消除含水涂料組合物中的VOC。本發(fā)明滿足這種需求。
發(fā)明概要
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，可以類似于常規(guī)共溶劑所使用的用量來使用表面活性劑并且在涂料中起增塑劑的作用，因此，無需常規(guī)的共溶劑并消除了與共溶劑有關(guān)的VOC。本發(fā)明優(yōu)選的表面活性劑可以用來使涂料增塑，幫助低溫成膜并提供與涂料中的表面活性劑相關(guān)聯(lián)的通常的性能，與此同時不對成品涂層中性能的綜合平衡產(chǎn)生有害的影響。
本發(fā)明涉及改善的水基聚合物涂料組合物，其包含聚合物樹脂，水和表面活性劑。作為對先前的水基聚合物涂料組合物的一種改進，陰離子和/或非離子表面活性劑以使由組合物形成的涂料增塑的有效量存在。另外，本發(fā)明的水基聚合物涂料組合物基本不含共溶劑。本發(fā)明還涉及對基材的涂布方法以及已涂有本發(fā)明涂料配合物的基材。
發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及包含聚合物樹脂、水和表面活性劑的改善的水基聚合物涂料組合物。陰離子和/或非離子表面活性劑以使由組合物形成的涂料增塑的有效量存在。通過減少或消除共溶劑以及減少涂料組合物中的VOC的量，將改善先前的水基涂料組合物。另外，本發(fā)明的水基聚合物涂料組合物基本不含共溶劑。優(yōu)選的是，涂料中的VOC含量低于250克/升，更優(yōu)選低于50克/升，更為優(yōu)選的是低于25克/升，最優(yōu)選的是不含VOC。
無色透明的和著色形式的含水乳液聚合物或乳膠均是熟知的。其應(yīng)用的例子包括內(nèi)用和外用建筑涂料，通常的金屬涂料，粘合劑等等。例子包括在色漆，清漆和大漆工藝(Robert E.Krieger Publishing公司，Huntington，NY，1974)，US 5,002,998和5,185,397以及GB2,206,591中所述的含水涂料組合物，在此將它們引入作為參考。水基聚合物涂料組合物通常包含約10％至約40％體積的固體。
合成乳膠是熟知的并可以由苯乙烯-丁二烯共聚物，丙烯酸酯樹脂，聚乙酸乙烯酯，以及類似的物質(zhì)通過乳液聚合技術(shù)來制備。例如，可以借助烯屬不飽和單體如苯乙烯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，乙酸乙烯酯，2-乙基己酸乙烯酯，丙烯酸，丙烯腈，甲基丙烯酸縮水甘油酯，丙烯酸2-羥乙基酯等的水乳聚合來制備乳膠。用于本發(fā)明的優(yōu)選的乳膠包括US 5,539,073，和共同待批申請08/861,431；08/061,433；60/047,324；08/861,437；08/861,436中所述的乳膠，在此將其引入作為參考。
水基聚合物涂料組合物可以包含本領(lǐng)域已知的顏料(有機或無機顏料)和/或其它添加劑和填料。例如，乳膠漆組合物可以包含顏料和一種或多種在乳膠漆中使用的添加劑或填料。所述添加劑或填料包括但不局限于均涂劑，流變劑和流動調(diào)節(jié)劑，如硅氧烷，氟代烴，聚氨酯，或纖維素；增量劑；固化劑如多官能異氰酸酯，多官能碳酸酯，多官能環(huán)氧化物，或多官能丙烯酸酯；如US 5,349,026(在此引入作為參考)中所述的活性聚結(jié)助劑；消光劑；顏料濕潤劑和分散劑以及表面活性劑；紫外(UV)吸收劑；UV光穩(wěn)定劑；著色顏料；增量劑；消泡和防泡劑；抗沉降劑，防流掛劑和增稠劑；防結(jié)皮劑；防浮劑和防發(fā)花劑；殺菌劑和防霉劑；防腐蝕劑；增稠劑；增塑劑；活性增塑劑；干燥劑；催化劑；交聯(lián)劑；或聚結(jié)劑。所述添加劑的具體例子可在原材料索引(RawMaterials Index)，(由National Paint & CoatingsAssociation(1500 Rhode Island Avenue，NW，Washington，D.C.20005)出版)中找到，在此將其引入作為參考。
如上所述，為了其表面性能，通常將少量表面活性劑用于水基聚合物涂料組合物中。另外，還發(fā)現(xiàn)，表面活性劑可以類似常規(guī)共溶劑的量使用并在涂料中起增塑劑的作用。這將消除對常規(guī)的共溶劑的需求并明顯減少或優(yōu)選消除涂料組合物中的VOC，特別是與共溶劑有關(guān)的VOC。此外，還將消除一些與增塑劑有關(guān)的問題，如抗粘連性，差的抗印刷性和抗沾污性。
在本發(fā)明的水基聚合物涂料組合物中可以使用任何陰離子或非離子表面活性劑，以及混合物。所述表面活性劑以有效增塑由所述組合物形成的涂料的量存在，該用量優(yōu)選為干聚合物重量的約3％至約10％。優(yōu)選的陰離子表面活性劑包括烷基、芳基或烷芳基磺酸、硫酸、磷酸的堿金屬鹽或銨鹽。更優(yōu)選的是，陰離子表面活性劑選自月桂基硫酸鈉，辛基酚乙二醇醚硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，月桂基二甘醇硫酸鈉，叔丁基酚五-和八-乙二醇磺酸銨，磺基琥珀酸鹽如磺基琥珀酸的乙氧基化壬基酚半酯二鈉，正辛癸基磺基琥珀酸二鈉，二辛基磺基琥珀酸鈉，及其混合物。優(yōu)選的陰離子表面活性劑是AEROSOL 18表面活性劑，即正辛癸基磺基琥珀酰胺酸二鈉的35％水溶液，和AEROSOL OT-75表面活性劑，即二辛基磺基琥珀酸鈉的75％水溶液，這兩種表面活性劑均得自Cytec Industries，Inc.。
非離子表面活性劑優(yōu)選為聚醚非離子表面活性劑，更優(yōu)選的是烷基聚乙二醇醚，烷基酚聚乙二醇醚或其混合物，如US 4,912,157和5,554,675中所揭示的那些表面活性劑，在此引入這兩篇文獻作為參考。優(yōu)選的烷基酚聚乙二醇醚包括辛基酚、壬基酚、二異丙基酚、三異丙基酚或其混合物的乙氧基化產(chǎn)物。優(yōu)選的烷基聚乙二醇醚包括月桂醇、油醇、硬脂醇或其混合物的乙氧基化產(chǎn)物。優(yōu)選的非離子表面活性劑包括得自聯(lián)合碳化物公司的TERGITOL15-S-40和TERGITOL NP-40表面活性劑。TERGITOL15-S-40表面活性劑(CAS#68131-40-8)是11-15碳的直鏈仲醇的混合物和環(huán)氧乙烷的反應(yīng)產(chǎn)物。TERGITOL NP-40表面活性劑是壬基酚和約40摩爾環(huán)氧乙烷的反應(yīng)產(chǎn)物。
最優(yōu)選的烷基聚乙二醇醚選自下式的化合物
R-C≡C-R1
式中R和R1分別選自1-15碳原子的直鏈和支鏈烷基，并且其中R和R1的至少一個包含1-3個羥基，而且各個羥基基團的H獨立地被下式的取代基取代或未取代
(CH2-CH2-O)nH或(CH2-CH(CH3)-O)mH
式中n和m范圍均為從1至約50，并且其中n和m的總數(shù)低于約60。這些化合物在本領(lǐng)域中是已知的并且以商品名SURFYNOL得自Air Products and Chemicals，Inc.，包括SURFYNOL104系列，SURFYNOL420，440，465和485，也稱為SURFYNOL400系列。
SURFYNOL104具有下列結(jié)構(gòu)式
SURFYNOL400系列具有下列結(jié)構(gòu)式
式中R3為(CH2-CH2-O)nH，而其中n為1-30，SURFYNOL420含有1.3摩爾的環(huán)氧乙烷，SURFYNOL440含有3.5摩爾的環(huán)氧乙烷，SURFYNOL465含有10摩爾的環(huán)氧乙烷，而SURFYNOL485含有30摩爾的環(huán)氧乙烷。
根據(jù)配合物，即包含聚合物或水性聚合物組合物的本發(fā)明的涂料配合物，就可以施加至許多表面、基材、或制品上，例如紙、塑料、鋼、鋁、木材、石膏板、混凝土、磚、磚石建筑或鍍鋅板(打底或未打底的)。待涂布的表面、基材、或制品的種類通常決定所使用的涂料配合物的種類?？梢岳帽绢I(lǐng)域已知的手段施加涂料配合物。例如，可以通過噴涂、刷涂、輥涂或涂布基材的任何其它施加方法來施加涂料配合物。通常，可以借助加熱對涂層進行干燥，但優(yōu)選的是通風干燥。有利的是，本發(fā)明使用聚合物的涂料可以進行加熱或環(huán)境條件下的固化。作為另一方面，本發(fā)明涉及已涂有本發(fā)明涂料配合物的成形制品。
下面的實施例旨在闡釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。本發(fā)明各種涂料組合物的例子使用上面沒有描述過的下列物質(zhì)
TAMOL 1124是由Rohm and Haas出售的分散劑。
ROPAQUE OP-62LO是由Rohm and Haas出售的不透明聚合物。
ACRYSOL RM-5是由Rohm and Haas出售的流變改進劑(增稠劑)。
COBALT HYDROCURE II(新癸酸鈷，45％固體)是由MooneyChemical，Inc.(Cleveland，Ohio)出售的鈷干燥劑。
FOAMASTER AP和VF是由Henkel公司(Ambler，PA)出售的消泡劑。
TRITON CF-10是由Union Carbide Chemicals andPlastics，Corp.出售的表面活性劑。
CELLOSIZE 4400 H是由Union Carbide，Bound Brook(NJ)出售的流變改進劑。
DOWICIL75是由DOW化學(xué)公司(Midland，MI)出售的防腐劑。
TI-PURE R-900，R-746和R-760是由DuPont(Wilmington，DE)出售的二氧化鈦顏料。
OMYACARB UF是由Omya Inc.(Proctor，Vermont)出售的碳酸鈣顏料。
RHEVOIS CR2是由Allied Colloids(Suffolk，Virginia)出售的流變改進劑。
TAFIGEL PUR 45是由King Industries(Norwalk，CT)出售的流變改進劑。
TREM LF-40是由Henkel公司(Ambler，PA)出售的可聚合的表面活性劑。
HITENOL HS-20是得自Daiichi Kogy Seiyaku的可聚合的表面活性劑。
POLYMIN-G是得自BASF公司的聚(烷基氮雜環(huán)丙烷)。
TERGITOL15-S-40和TERGITOL NP-40是得自Union CarbideChemicals and Plastics，Corp.的表面活性劑。
AEROSOL18和AEROSOL OT-75是得自Cytec，Industries，Inc.的陰離子表面活性劑。
PROXEL GXL是由Zencca Biocides(Wilmington，DE)出售的防腐劑。
DURAMITE是由ECC America(Atlanta，GA)出售的碳酸鈣顏料。
NYTAL 300是由RT Vanderbilt(Norwalk，CT)出售的滑石粉顏料。
使用下面的方法來評估根據(jù)本發(fā)明制備的涂料。
恒溫和恒濕室
制備薄膜，并在73.5±3.5°F(23±2℃)和50±5％相對濕度的實驗室測試用的ASTM標準條件下對薄膜進行測量。
最低成膜溫度(MFFT)
通過如下方式確定最低成膜溫度(MFFT)利用4密耳的涂布器將濕膠乳薄膜流延在MFFT棒上，設(shè)置所述棒的溫度使在此溫度范圍下薄膜在干燥時將聚結(jié)；30分鐘后用肉眼觀察MFFT棒上的薄膜，并記錄薄膜呈現(xiàn)已聚結(jié)并且沒有裂縫和薄膜缺陷時的溫度。
拉伸強度
在CTH室中，于United拉伸測試儀上進行拉伸試驗，該試驗儀有恒定速率的伸長機械。通過用7密耳的刮涂棒使試樣流延在防粘紙上，在指出的條件下將膜干燥一段希望的時間，然后利用1”寬模頭切割出八字抗拉試塊形薄膜試樣。測量薄膜厚度，將薄膜固定在拉伸儀的夾緊裝置上，并利用5磅力的加載機構(gòu)，以1英寸/分的十字頭速度測試薄膜。對十個試樣進行試驗并對具有較大斷裂應(yīng)力的五個試樣的根據(jù)ASTM得到的所有拉伸值取平均值。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度
以20℃/分的加熱速率，利用差示掃描量熱計(DSC)，在氮氣氣氛中測定薄膜試樣的開始轉(zhuǎn)變溫度和中點溫度。引用的值得自再加熱曲線。
涂料粘度
利用克雷布斯-斯篤麥(Krebs-Stormer)粘度計，在24小時后測量涂料的粘度(克雷布斯單位)。
光澤度
根據(jù)用于鏡面光澤度的ASTM方法D 523測試法，利用BYK-Gardner的Micro-Tri-光澤度計，在24小時之后，對流延在Leneta 2B不透明紙上的6密耳厚(濕)的薄膜的光澤度進行測量。
抗粘連性
在薄膜干燥至規(guī)定次數(shù)之后，利用1psi的壓力，根據(jù)用于建筑涂料抗粘連性的ASTM 4946測試法，利用于Leneta 2B不透明紙上6密耳(濕)的薄膜，對抗粘連性進行測量。在120°F強制空氣干燥爐中，在1psi壓力下保持30分鐘而測量加熱后的抗粘連性，其中涂漆表面面對面擱置。對各試驗用數(shù)字進行排級，10級表示100％通過，其中涂漆面分離時沒有噪音；排級9-4表示當涂漆面分離時有一定程度的噪音；排級3-1表示當兩表面分離時涂漆面將有一定程度的破壞；排級0表示100％失敗，其中涂漆面完全地一起流動并且在分離時薄膜將被徹底破壞。
抗印刷性
在薄膜干燥至規(guī)定次數(shù)之后，利用置于#6黑橡膠塊上4磅重的擋塊，該擋塊置于四層粗濾布上，根據(jù)用于建筑涂料抗印刷性的ASTM D2064-91試驗法，利用在Leneta 2B不透明紙上6密耳(濕)的薄膜，測量抗印刷性。在120°F強制空氣干燥爐中，在4磅壓力下保持30分鐘，借助折疊的粗濾布(如上所述)測量加熱后的抗印刷性。按照ASTMD2064-91，對各試驗用數(shù)字進行排級。
耐擦洗性
按照用于建筑涂料耐擦洗性的ASTM D2486試驗法，測量耐擦洗性。以7密耳的濕厚度將涂料施加至Scrub Test Charts FormP121-10N上，并使之干燥一特定的時間間隔。將樣板置于D-10V型Gardco Scrub Machine中，將10克用于ASTM D2486和D3450的標準擦洗介質(zhì)(磨料型)放置在擦洗刷上，用5毫升去離子水濕潤樣板，將試驗機的計數(shù)器調(diào)零，并在試驗機上以最大試驗速度進行試驗。在破壞之前的每400個循環(huán)之后，取下刷子并再將10克擦洗介質(zhì)均勻地加至刷毛上，使刷子復(fù)位，將5毫升去離子水施加于樣板上并繼續(xù)進行試驗。試驗一直進行到破壞為止。將破壞定義為在墊片寬度上以連續(xù)線的形式完全除去涂料的循環(huán)次數(shù)。
濕粘結(jié)試驗
該方法測試在濕擦洗條件下，涂料對陳化的、醇酸樹脂基材的粘結(jié)力。該方法描述于“VYNATETM(Union Carbide Chemicals andPlastics Corporation)-用于半光澤內(nèi)用建筑涂料的乙烯基乳液載體，”M.J.Collins等人，發(fā)表在第19期年報“水性高固體和粉末涂料論文集”中，1992.2.26-28，New Orleans，Louisiana USA)。
在“Leneta”擦洗板上(粘結(jié)力根據(jù)不同的醇酸樹脂而改變-使用流動的工業(yè)瓷漆(Glidden Industrial Enamel))制備10密耳商用光亮的醇酸樹脂涂料的刮涂膜。在環(huán)境條件下使醇酸樹脂薄膜陳化一周，然后在110°F烘烤24小時，再在環(huán)境條件下陳化至少一周。然后在陳化的醇酸樹脂上制得試驗涂料7密耳的涂膜，并使之通風干燥三天。(為了對通過該試驗的試樣之間進行區(qū)別，可以縮短干燥時間，七天是一個常用的周期，并且偶爾使用5小時的干燥時間。通常使用恒定的溫度/濕度條件72°F/50％進行干燥。)。然后利用剃刀對試驗涂料劃交叉線并浸于水中保持30分鐘。觀測漆膜的起皮并用指甲刮擦，以便測量粘結(jié)力。在仍濕時，將樣板置于“Gardner”擦洗機上。添加10毫升5％的“LAVATM”皂液，并使尼龍擦洗刷(WG 2000NB)通過漆膜的劃痕區(qū)。如果需要的話添加水，以使漆膜保持濕潤(滿溢)。記錄開始剝離以及10％剝離時刷洗循環(huán)的次數(shù)。通常還記錄完全除去薄膜時循環(huán)的次數(shù)。
沾污測試
利用6密耳的涂膜棒施加測試漆。在涂膜之后，在72°F±2和50％±2的相對濕度下使測試漆固化21天。使漆膜暴露在黑鞋油，catsup，TOPJOB，蠟筆，葡萄汁，紅色的KOOL AID和PINE SOL中保持總共5小時。將漆膜暴露在芥子油，咖啡和苯胺黑中總共30分鐘。將漆膜暴露至紅油墨和空白油墨中總共5分鐘。使漆膜暴露至碘中30秒鐘。利用1.5英寸的表面玻璃覆蓋所有污漬保持一特定的暴露時間。利用浸在稀洗滌液中的軟布除去污漬。利用刻度1-5對污漬的程度進行排級，1＝?jīng)]有污漬，5＝已損壞的薄膜的過度污漬。
低溫聚結(jié)
根據(jù)ASTM D3793-89測量低溫聚結(jié)。
實施例
制備下列聚合物樹脂，以用于本發(fā)明的水基聚合物涂料組合物
樹脂A
向裝有冷凝器，氮吹掃裝置，以及位于上方的表面供料管的5加侖的樹脂鍋中添加4176.6克水，57.55克碳酸鈉，22.65克TREM LF-40(于水中40％固體)，10.82克TERGITOL NP-40(于水中70％固體)，138.3克甲基丙烯酸甲酯，228.4克苯乙烯，266.4克丙烯酸2-乙基己酯，和1.3克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在125rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于343.4克去離子水中的60.8克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。用125分鐘，添加由2597.7克水，65.56克TREM LF-40，57.2克TERGITOLNP-40，849.5克甲基丙烯酸甲酯，1402.8克苯乙烯，1636.6克丙烯酸2-乙基己酯和7.8克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳化的單體混合物，然后用100克去離子水進行管線沖洗。在開始添加乳液之后五分鐘，用255分鐘，添加由溶解于884.9克去離子水中的34.3克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在沖洗完之后，用71分鐘，將由1725.7克水，121.0克AEROSOL 18(于水中35％溶液)，48.2克TERGITOL NP-40(70％)，2371.0克苯乙烯，1654.7克丙烯酸2-乙基己酯，378.2克甲基丙烯酸烯丙酯，189.1克甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，40.2克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，和189.1克ROHAMERE 6852-0(于水中50％溶液)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中。在最后的原料添加完之后，使溫度冷卻至65℃并將117.4克去離子水、27.0克甲醛次硫酸鈉和49.8克七水硫酸鐵(II)0.5％的溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，用40.6分鐘，添加溶解于117.4克去離子水中的29.01克叔丁基過氧化氫(于水中70％)的溶液。冷卻乳液并從反應(yīng)器中泵出。固含量48.08％；DSC再加熱曲線中點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度15℃。
樹脂B
向裝有冷凝器，氮吹掃裝置，以及位于上方的表面供料管的5加侖的樹脂鍋中添加4176.6克水，57.6克碳酸鈉，22.65克TREM LF-40(于水中40％固體)，10.82克TERGITOL NP-40(于水中70％固體)，138.3克甲基丙烯酸甲酯，228.4克苯乙烯，266.4克丙烯酸2-乙基己酯，和1.3克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在125rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于343.4克去離子水中的60.8克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。用125分鐘，添加由2597.7克水，65.56克TREM LF-40，57.2克TERGITOLNP-40，849.5克甲基丙烯酸甲酯，1402.8克苯乙烯，1636.6克丙烯酸2-乙基己酯和7.8克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳化的單體混合物，然后用100克去離子水進行管線沖洗。在開始添加乳液之后五分鐘，用255分鐘，添加由溶解于884.9克去離子水中的34.3克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在沖洗完之后，用71分鐘，將由1617.9克水，121.0克AEROSOL 18(于水中35％溶液)，48.2克TERGITOL NP-40(70％)，2276.4克苯乙烯，1654.7克丙烯酸2-乙基己酯，378.2克甲基丙烯酸烯丙酯，189.1克甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，40.2克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，378.2克ROHAMERE 6852-0(于水中50％溶液)和13.2克2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸酯(于水中50％)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中。在最后的原料添加完之后，使溫度冷卻至65℃并將117.4克去離子水、27.0克甲醛次硫酸鈉和49.8克七水硫酸鐵(II)0.5％的溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，用40.6分鐘，添加溶解于117.4克去離子水中的29.01克叔丁基過氧化氫(于水中70％)溶液。冷卻乳液并從反應(yīng)器中泵出。固含量47.25％；DSC再加熱曲線中點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度14℃。
樹脂C
向50加侖的反應(yīng)器中添加41765.9克水，575.5克碳酸鈉，226.6克TREM LF-40(于水中40％固體)，108.2克TERGITOL NP-40(于水中70％固體)，1382.8克甲基丙烯酸甲酯，2283.6克苯乙烯，2664.2克丙烯酸2-乙基己酯，和12.7克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在125rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于3433.6克去離子水中的607.5克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。用125分鐘，添加由2597.7克水，655.6克TREMLF-40，572.1克TERGITOL NP-40，8494.7克甲基丙烯酸甲酯，14027.8克苯乙烯，16365.9克丙烯酸2-乙基己酯和77.9克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳化的單體混合物，然后用1000克去離子水進行管線沖洗。在開始添加乳液之后五分鐘，用255分鐘，添加由溶解于8848.5克去離子水中的343.4克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在沖洗完之后，用71分鐘，將由15178.5克水，1210.1克AEROSOL 18(于水中35％溶液)，481.6克TERGITOL NP-40(70％)，22764.2克苯乙烯，16547.5克丙烯酸2-乙基己酯，3782.2克甲基丙烯酸烯丙酯，1891.1克甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，401.9克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，3782.2克ROHAMERE 6852-0(于水中50％溶液)和132.1克2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸酯(于水中50％)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中，然后用1000克去離子水進行管線沖洗。在最后的原料添加完之后，使溫度冷卻至65℃并將1174.0克去離子水、269.6克甲醛次硫酸鈉和497.5克七水硫酸鐵(II)0.5％的溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，用40.6分鐘，添加溶解于1174.0克去離子水中的290.1克叔丁基過氧化氫(于水中70％)溶液。冷卻乳液并從反應(yīng)器中泵出。固含量47.8％；DSC再加熱曲線中點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度20℃。
樹脂D
向50加侖的反應(yīng)器中添加37589.3克水，518克碳酸鈉，203.9克TREM LF-40(于水中40％固體)，97.4克TERGITOL NP-40(于水中70％固體)，1244.6克甲基丙烯酸甲酯，2055.3克苯乙烯，2397.8克丙烯酸2-乙基己酯，和11.4克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在125rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于3090.2克去離子水中的546.7克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。用95分鐘，添加由23379.4克水，590.0克TREMLF-40，514.9克TERGITOL NP-40，7645.2克甲基丙烯酸甲酯，12625.0克苯乙烯，14729.3克丙烯酸2-乙基己酯和70.14克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳化的單體混合物，然后用900克去離子水進行管線沖洗。在開始添加乳液之后五分鐘，用255分鐘，添加由溶解于7963.7克去離子水中的309.0克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在沖洗完之后，用95分鐘，將由13660.7克水，1089.1克AEROSOL 18(于水中35％溶液)，433.4克TERGITOL NP-40(70％)，20487.8克苯乙烯，14892.7克丙烯酸2-乙基己酯，3404.0克甲基丙烯酸烯丙酯，1702.0克甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，361.7克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，3404.0克ROHAMERE 6852-0(于水中50％溶液)和118.8克2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸酯(于水中50％)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中，然后用900克去離子水進行管線沖洗。在最后的原料添加完之后，使溫度冷卻至65℃并將1056.6克去離子水、242.7克甲醛次硫酸鈉、和447.8克七水硫酸鐵(II)0.5％的溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，用40.6分鐘，添加溶解于1056.6克去離子水中的261.1克叔丁基過氧化氫(于水中70％)溶液。冷卻乳液并從反應(yīng)器中泵出。固含量45.5％；DSC再加熱曲線中點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度15℃。
樹脂E
向裝有冷凝器，氮吹掃裝置，以及位于上方的表面供料管的5加侖的樹脂鍋中添加4176.6克水，57.6克碳酸鈉，22.65克TREM LF-40(于水中40％固體)，10.82克TERGITOL NP-40(于水中70％固體)，138.3克甲基丙烯酸甲酯，228.4克苯乙烯，266.4克丙烯酸2-乙基己酯，和1.3克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在125rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于343.4克去離子水中的60.8克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。用125分鐘，添加由2597.7克水，65.56克TREM LF-40，57.2克TERGITOLNP-40，849.5克甲基丙烯酸甲酯，1402.8克苯乙烯，1636.6克丙烯酸2-乙基己酯和7.8克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳化的單體混合物，然后用100克去離子水進行管線沖洗。在開始添加乳液之后五分鐘，用255分鐘，添加由溶解于884.9克去離子水中的34.3克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在沖洗完之后，用71分鐘，將由1631.1克水，121.0克AEROSOL 18(于水中35％溶液)，48.2克TERGITOL NP-40(70％)，2276.4克苯乙烯，1654.7克丙烯酸2-乙基己酯，378.2克甲基丙烯酸烯丙酯，189.1克甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，40.2克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，和378.2克ROHAMERE 6852-0(于水中50％溶液)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中。在最后的原料添加完之后，使溫度冷卻至65℃并將117.4克去離子水、27.0克甲醛次硫酸鈉和49.8克七水硫酸鐵(II)0.5％的溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，用40.6分鐘，添加溶解于117.4克去離子水中的29.01克叔丁基過氧化氫(于水中70％)溶液。冷卻乳液并從反應(yīng)器中泵出。固含量46.9％。
樹脂F(xiàn)
向50加侖的反應(yīng)器中添加40364.1克水，503.8克碳酸鈉，1151.61克HITENOL HS-20(于水中9.7％的溶液)，133.2克TERGITOL NP-40(于水中70％固體)，431.9克甲基丙烯酸甲酯，714.4克苯乙烯，833.1克丙烯酸2-乙基己酯，和4.0克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在125rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于3005.0克去離子水中的531.7克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。用95分鐘，添加由23973.4克水，237.4克AEROSOL OT-75(75％的水溶液)，705.4克TERGITOLNP-40，8212.4克甲基丙烯酸甲酯，13562.1克苯乙烯，15823.9克丙烯酸2-乙基己酯和7.52克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳化的單體混合物，然后用899.7克去離子水進行管線沖洗。在開始添加乳液之后五分鐘，用255分鐘，添加由溶解于7744.6克去離子水中的300.5克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在沖洗完之后，用95分鐘，將由15334.5克水，754.0克AEROSOL 18(35％的水溶液)，351.3克TERGITOL NP-40(70％)，20347.6克苯乙烯，14202.6克丙烯酸2-乙基己酯，3244.3克甲基丙烯酸烯丙酯，1619.5克甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，345.0克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，和1622.2克ROHAMERE6852-0(50％的水溶液)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中。在最后的原料添加完之后，使溫度冷卻至65℃并將1034.7克去離子水、236.0克甲醛次硫酸鈉和435.4克七水硫酸鐵(II)0.5％的溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，用40.6分鐘，繼續(xù)添加溶解于1034.7克去離子水中的253.9克叔丁基過氧化氫(于水中70％)溶液。冷卻乳液并從反應(yīng)器中泵出。固含量45.9％。
樹脂G
向裝有冷凝器，氮吹掃裝置，以及表面供料管的3000毫升的樹脂鍋中添加480克水，1.296克HITENOL HS-20，1.59克TERGITOL 15-S-40(68％)，5.8克碳酸鈉，4.85克甲基丙烯酸甲酯，7.8克苯乙烯，9.86克丙烯酸2-乙基己酯，和0.23克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在400rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于34.84克去離子水中的6.164克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。以5.248克/分的速率，添加由208克水，2.752克AEROSOL OT-75，8.408克TERGITOL 15-S-40(68％)，92.16克甲基丙烯酸甲酯，148.50克苯乙烯，187.37克丙烯酸2-乙基己酯和4.37克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳液。在開始添加第一乳液之后五分鐘，以0.336克/分的速率，添加由溶解于89.78克去離子水中的3.48克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在第一乳液添加完成之后，以52.48克/分的速率通過單體加料管線添加64克水并對反應(yīng)器保溫25分鐘。在保溫之后，以8克/分的速率，將由138克水，8.74克AEROSOL 18，4.22克TERGITOL 15-S-40(70％)，203.52克苯乙烯，172.71克丙烯酸2-乙基己酯，2.77克2-乙基己基3-巰基丙酸酯，95.95克甲基丙烯酸乙酰乙?；?，和4.80克2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸酯(50％水溶液)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中。在最后的原料添加完之后10分鐘，使溫度冷卻至65℃并將于16克水中的0.8克異抗壞血酸和1.6克七水硫酸鐵(II)0.5％的水溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，以0.38克/分的速率，添加溶解于16克水中的1.04克叔丁基過氧化氫(于水中70％)的引發(fā)劑溶液。然后冷卻乳液并通過100目的絲篩網(wǎng)進行過濾。固含量47.1％。
樹脂H
向裝有冷凝器，氮吹掃裝置，以及表面供料管的3000毫升的樹脂鍋中添加720.4克水，39.2克HITENOL HS-20，1.08克TERGITOL15-S-40(68％)，5.8克碳酸鈉，25.52克甲基丙烯酸甲酯，35.2克苯乙烯，26.4克丙烯酸2-乙基己酯，和0.88克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。開始用氮氣吹洗，然后在400rpm下將反應(yīng)器的內(nèi)含物加熱至80℃。達到80℃之后，將由溶解于34.84克去離子水中的6.032克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑添加至反應(yīng)器中。以5.248克/分的速率，開始添加由158.4克水，15.72克AEROSOL OT-75，11.004克TERGITOL 15-S-40(68％)，107.81克甲基丙烯酸甲酯，148.70克苯乙烯，111.53克丙烯酸2-乙基己酯和3.72克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的乳液。在開始添加第一乳液之后五分鐘，以0.336克/分的速率，添加由溶解于87.2克去離子水中的3.41克過硫酸鈉組成的引發(fā)劑溶液。在第一乳液添加完成之后，以52.48克/分的速率通過單體加料管線添加60克水并對反應(yīng)器保溫25分鐘。在保溫之后，以5.248克/分的速率，將由138.4克水，9.72克AEROSOL 18，6.99克TERGITOL 15-S-40(70％)，191.90克苯乙烯，43.25克甲基丙烯酸甲酯，143.93克丙烯酸2-乙基己酯，95.95克甲基丙烯酸乙酰乙?；?，和9.448克2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸酯(50％水溶液)組成的第二乳液添加至反應(yīng)器中。在最后的原料添加完之后10分鐘，使溫度冷卻至65℃并將于16克水中的1.04克異抗壞血酸和1.6克七水硫酸鐵(II)0.5％的水溶液(與EDTA螯合)的溶液添加至反應(yīng)器中。然后，在加熱的同時，以0.38克/分的速率，添加溶解于16克水中的1.04克叔丁基過氧化氫(于水中70％)的引發(fā)劑溶液。然后使乳液冷卻至低于35℃，并通過100目的絲篩網(wǎng)進行過濾。固含量47.1％。
樹脂I
攪拌下，向752.0克樹脂H中添加56.1克POLYMIN-G的50％水溶液。
樹脂J
通過將556.5克樹脂G添加至玻璃樹脂鍋中而制得該樹脂的混合物。在常溫攪拌下，首先添加199.5克樹脂I，然后添加10.5克碳酸銨于水中的0.3摩爾溶液。
實施例1
如下表1所示，以基于每樹脂固體重表面活性劑的重量的遞增百分比含量遞增的方式，將SURFYNOL104添加至樹脂A中。在室溫下SURFYNOL104為固體，因此在添加至乳膠中之前必須加熱至140°F以便液化。在最低成膜溫度(MFFT)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)下的凹陷是塑性的特征。
表1對于遞增的SURFYNOL104含量，乳膠樹脂最低成膜溫度(目測)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg℃)的測量
實施例2
如下表2所示，以基于每樹脂固體重的3.4％重量表面活性劑固體，將SURFYNOL104或420添加至樹脂B中。含兩種SURFYNOL任一種的試樣開始(onset)和中點Tg℃時的凹陷與純樹脂相比，可以顯示塑性特征。
表2對四種含和不含所添加的SURFYNOL104或420的乳膠樹脂，測量其一開始/中點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg℃)
實施例3
也可以利用乳液薄膜的拉伸性能來觀察增塑作用。如下表3所示，當SURFYNOL104添加至樹脂A(每樹脂固體重3.4％重量表面活性劑固體)中時，斷裂性，加工性和模量將降低，而伸長率將增加。這是增塑薄膜中觀察到的性能通常的改變。
表3含和不含SURFYNOL104的透明樹脂A的拉伸性能
實施例4
在本實施例中，制備含和不含表面活性劑的低VOC有光澤的乳膠涂料。
制備零揮發(fā)有機化合物(VOC)磨料
利用如下的Premier分散劑制備15加侖磨料(磨料1)，并將一部分磨料用來調(diào)配各種具體的漆料。
物質(zhì) 體積(加侖)
水 48.00
TAMOL 1124 4.00
TRITON CF-10 2.00
FOAMASTER AP 2.00
DOWICIL 75 1.00
充分分散然后在攪拌下添加
TI-PURE R-900 200.00
高速分散批料直至分散體在赫格曼細度計通過讀數(shù)7為止，然后添加19磅水。然后，通過Fulflo過濾器對該批料進行過濾并儲存。
以18顏料體積濃度制備含水乳膠涂料(PVC)
利用零VOC磨料(上述的)和所列的乳液制備下列四種調(diào)漆料。
調(diào)漆料(重量克)漆試樣(參見表4)1 2 3 4材料零VOC磨料1 490 140 140 140樹脂B819 234 234 234FOAMASTERAP)預(yù)混物 7.2 1.0 1.0 1.0FOAMASTERVF) 10.9 1.5 1.5 1.5HYDROCUREII) 15.9 2.2 2.2 2.2SURFYNOL 104A) - 1.3 2.6 3.9水 210 565859然后添加ACRYSOL RM-5溶液 182 525252然后添加CELLOSIZE 4400H溶液 351011.2 11.2然后利用如下28％的氨將pH調(diào)至8.3至8.7NH4OH 0.83 3.2 3.2 3.2
表4含和不含表面活性劑的實施例4的涂料配制物
表5含和不含表面活性劑的實施例4的涂料配制物的光澤度，低溫聚結(jié)，沾污和擦洗性能
表6含或不含表面活性劑的涂料配制物的破裂時的和完全破損時的濕粘結(jié)性
表7a含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗粘連性
表7b含和不含表面活性劑的涂料配制物的濕抗粘連性
表7c含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗印刷性
表7d含和不含表面活性劑的實施例4的涂料配制物的加熱抗粘連性和抗印刷性
實施例5
在本實施例中，制備含和不含表面活性劑的低VOC半光乳膠涂料(＜11g/l)。
制備碳酸鈣磨料
材料 重量(克)
水 100
TAMOL 1124 8.0
TRITON CF-10 4.0
FOAMASTER AP 30.0
DOWICIL 75 10.0
高速充分混合5分鐘
OMYACARB UF 400.0
水 24.0
高速分散15分鐘
水 50
半光涂料的調(diào)漆
實施例5 實施例6碳酸鈣磨料 30.1 30.1在攪拌下慢慢添加RESIN F 220.2220.2R-746TiO2漿液 83.0 83.0Ropaque OP-62LO 50.0 50.0水 77.0 77.0
預(yù)混物SURFYNOL 420-3.45FOAMASTER AP-1.15FOAMASTER VF-1.05％鈷的HYDROCURE II -2.0TAFIGEL PUR 45溶液 10.0 10.0
利用如下物質(zhì)將粘度調(diào)節(jié)至85KU±3
RHEOVIS CR2溶液 20.0 20.0
氨(28％)0.5 0.5
表8含和不含表面活性劑的半光涂料配制物
表9含和不含表面活性劑的涂料配制物的光澤度.低溫聚結(jié).沾污和擦洗性能
表10含和不含表面活性劑的涂料配制物的破裂時的和完全破損時的濕粘結(jié)性
表11a含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗粘連性
表11b含和不含表面活性劑的涂料配制物的濕抗粘連性
表11c含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗印刷性
表11d含和不含表面活性劑的涂料配制物的加熱抗粘連性和抗印刷性
實施例4和5表明基于樹脂非揮發(fā)性成份以3.6％或更高用量的SURFYNOL104或420添加至VOC十分低的色漆(11g/l計算值)中將使色漆性能發(fā)生如下綜合平衡通過低溫聚結(jié)(表5和9)，改善的耐擦洗性(表5和9)，以及更高的光澤度，其中抗粘連性，抗印刷性，濕粘結(jié)或抗沾污性沒有明顯損失(表5-11)。
實施例6
在本實施例中，將包含5.6％SURFYNOL420的涂料組合物與包含共溶劑混合物Eastman EB溶劑/Eastman DB溶劑的涂料組合物進行對比。用制備實施例8中VOC十分低的色漆(低于25g/lVOC)用的基于樹脂非揮發(fā)性組份的5.6％的SURFYNOL420替代實施例7中發(fā)現(xiàn)的含共溶劑色漆(Eastman EB溶劑/Eastman DB溶劑100g/l VOC)，將產(chǎn)生如下色漆性能的綜合平衡在一定范圍的相對濕度內(nèi)試樣8能通過低溫聚結(jié)，而試樣7不行(表13)，抗擦洗性(表14)，抗粘連性，抗印刷性，和濕粘結(jié)作用(表14，15和16)則相當。
制備磨料
利用如下的Premier分散劑制備15加侖磨料，并將一部分磨料用來調(diào)配各種具體的色漆。
材料 重量(克)
10％碳酸銨水溶液 200
PROXEL GXL 2.6
TAMOL 1124 10.4
TRITON CF-105.2
FOAMASTER AP6.0
DURAMITE320.0
NYTAL 300 200.0
充分分散。
預(yù)混物1的制備
Eastman EB溶劑 15.0
Eastman DB溶劑 15.0
FOAMASTER AP6.7
FOAMASTER VF3.2
AEROSOL OT-75 1.0
預(yù)混物2的制備
SURFYNOL420 11.2
FOAMASTER AP6.7
FOAMASTER VF3.2
AEROSOL OT-75 1.0
半光乳膠涂料的制備
利用磨料(上述的)和所列出的乳液制備下面兩種調(diào)漆料。
調(diào)漆料(重量克)
色漆試樣(參見表8) 7 8
材料
磨料 83.083.0
樹脂J217.5 217.5
TIPURE R-746漿液 124.0 124.0
預(yù)混物1 20.5-
預(yù)混物2 - 11.0去離子水 23.533.0TAFIGEL PUR 45溶液 15.215.0利用下列物質(zhì)將粘度調(diào)節(jié)至8g(±3)KU
CR2溶液14.015.0然后用0.3摩爾的碳酸銨將pH調(diào)節(jié)至8.7至9.1
(NH4)2CO3 0.0 1.0含SURFYNOL420或共溶劑的樹脂J的半光涂料配制物表12含聚結(jié)劑或表面活性劑的涂料配制物
表13用聚結(jié)劑或表面活性劑的低溫聚結(jié)
表14含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗破裂濕粘結(jié)性和抗擦洗性
表15含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗粘連性
表16含和不含表面活性劑的涂料配制物的抗印刷性
上述實施例表明在涂料中表面活性劑起增塑劑的作用，因此，無需常規(guī)的共溶劑并消除了與共溶劑有關(guān)的VOC。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，表面活性劑起對涂料增塑的作用，有助于低溫成膜并在涂料中提供先前已知的涂料中的表面活性劑沒有的性能，而不會對成品涂料性能的最終綜合平衡產(chǎn)生有害的影響。
權(quán)利要求
1.一種包含聚合物樹脂、水和表面活性劑的水基聚合物涂料組合物，其改進之處在于
(A)表面活性劑以有效增塑由該組合物形成的涂料的量存在，并且其中所述表面活性劑為陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、或其混合物；和
(B)所述涂料組合物基本不含共溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水基聚合物涂料組合物，其中表面活性劑是選自烷基、芳基或烷芳基磺酸、硫酸、磷酸的堿金屬鹽或銨鹽的陰離子表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的水基聚合物涂料組合物，其中，表面活性劑選自以下物質(zhì)的堿金屬鹽或銨鹽月桂基硫酸鹽、辛基酚乙二醇醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、月桂基二甘醇硫酸鹽、叔丁基酚磺酸鹽、五-乙二醇磺酸鹽、八-乙二醇磺酸鹽、磺基琥珀酸鹽、及其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的水基聚合物涂料組合物，其中非離子表面活性劑是聚醚非離子表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的水基聚合物涂料組合物，其中聚醚非離子表面活性劑是烷基聚乙二醇醚、烷基酚聚乙二醇醚或其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的水基聚合物涂料組合物，其中烷基酚聚乙二醇醚是辛基酚、壬基酚、二異丙基酚、三異丙基酚或其混合物的乙氧基化產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的水基聚合物涂料組合物，其中烷基聚乙二醇醚是月桂醇、油醇、硬脂醇或其混合物的乙氧基化產(chǎn)物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的水基聚合物涂料組合物，其中，烷基聚乙二醇醚是選自如下結(jié)構(gòu)式的化合物
R-C≡C-R1式中R和R1分別選自具有1-15碳原子的直鏈和支鏈烷基，并且其中R和R1的至少一個包含1-3個羥基，而且各個羥基基團的H獨立地被下式的取代基取代或未取代
(CH2-CH2-O)nH或(CH2-CH(CH3)-O)mH式中n和m范圍均從1至約50，并且其中n和m的總數(shù)低于約60。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的水基聚合物涂料組合物，其中烷基聚乙二醇醚為下式的化合物
10.根據(jù)權(quán)利要求8的水基聚合物涂料組合物，其中烷基聚乙二醇醚選自下式的化合物
式中R3為(CH2-CH2-O)nH，而其中n為1-30。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的水基聚合物涂料組合物，其中n為1.3。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的水基聚合物涂料組合物，其中n為3.5。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的水基聚合物涂料組合物，其中n為10。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的水基聚合物涂料組合物，其中n為30。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的水基聚合物涂料組合物，其還包含選自下述的添加劑溶劑，顏料，均涂劑，流變劑，流動調(diào)節(jié)劑，增量劑，活性聚結(jié)助劑，消光劑，顏料濕潤劑，分散劑，表面活性劑，紫外(UV)吸收劑，UV光穩(wěn)定劑，消泡劑，防泡劑，抗沉降劑，防流掛劑，增稠劑，防結(jié)皮劑，防浮劑，防發(fā)花劑，殺菌劑，防霉劑，防腐蝕劑，增稠劑，增塑劑，活性增塑劑，固化劑，聚結(jié)劑及其混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的水基聚合物涂料組合物，VOC含量低于250克/升。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的水基聚合物涂料組合物，VOC含量低于50克/升。
18.一種用權(quán)利要求1的組合物涂布的基材。
19.權(quán)利要求18的基材，其中所述基材選自木材、木材副產(chǎn)品、石膏板、塑料、金屬、和紡織品。
20.一種對基材進行涂布的方法，其包括如下步驟用權(quán)利要求1的水基聚合物涂料組合物對基材進行涂布，然后使涂層固化。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述的基材選自木材、木材副產(chǎn)品、石膏板、塑料、金屬和紡織品。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的水基聚合物涂料組合物，其中表面活性劑的含量為干聚合物重量的約3％至約10％。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含聚合物樹脂、水和表面活性劑的改善的水基聚合物涂料組合物。對先前水基聚合物涂料組合物的改進之處在于:其中含有有效量的對由所述組合物形成的涂料進行增塑的陰離子和/或非離子表面活性劑。另外,本發(fā)明的水基聚合物涂料組合物基本不含共溶劑。本發(fā)明還涉及對基材進行涂布的方法,以及涂布有本發(fā)明涂料配制物的基材。
文檔編號C09D7/12GK1275151SQ9881008
公開日2000年11月29日 申請日期1998年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月15日
發(fā)明者M·J·科林斯, R·A·馬丁, R·R·斯托克 申請人:伊斯曼化學(xué)公司