用于提高弹性墙体和屋顶涂料的防污性和防水性的氧化还原聚合物制造技术

一种用于提高弹性墙体和屋顶涂料的防污性和防水性的氧化还原聚合物。本发明专利技术提供一种弹性屋顶涂料和水性涂料组合物，其含有(i)高分子量的丙烯酸类乳液共聚物，该丙烯酸类乳液共聚物含有(ii)还原剂，(iii)亲水性聚合分散剂和颜料、增量剂或填料的混合物，和(iv)多价过渡金属离子或多价过渡金属离子化合物或盐。该组合物和涂料提供优异的耐溶胀性，且能使丙烯酸类屋顶涂料组合物中的拉伸强度和伸长率取得平衡。

【技术实现步骤摘要】
用于提高弹性墙体和屋顶涂料的防污性和防水性的氧化还 原聚合物 本专利技术涉及弹性屋顶涂料组合物，例如酸白色屋顶涂料组合物，其包含含有羧基 的弹性丙烯酸类乳液共聚物，该乳液共聚物可同时提高由该组合物制得的涂层与被该组合 物涂覆的基材的拉伸强度与伸长百分率之间的平衡。尤其涉及着色的水性弹性涂料组合 物，其包含玻璃化转变温度（Tg)为-45°C至-10°c的乳液共聚物，该乳液共聚物是下列单体 的单体混合物的共聚反应产物，所述单体混合物包含（a)、(b)和（c)，或是（a)、（b)、（c)的 混合物：（a) 74重量％-97. 75重量％的一种或多种（甲基）丙烯酸C4_C6烷基酯，如丙烯酸 丁酯（BA) ； (b) 2重量％ -20重量％的硬乙烯基单体，如（甲基）丙烯酸烷基酯，优选甲 基丙烯酸甲脂（MMA)或（甲基）丙烯腈（AN) ; (c) 0.25重量％-3.0重量％，或优选0.4-2. 0 重量％的选自烯键式不饱和酸功能单体和磺酸或磺酸酯单体的酸单体，所述烯键式不饱和 酸功能单体优选丙烯酸或甲基丙烯酸，或更优选为甲基丙烯酸；还原剂；和一种或多种颜 料、增量剂、填料和它们的混合物与一种或多种亲水性分散剂的组合，所有单体的重量百分 数基于单体混合物中固体总量计。 水性丙烯酸类弹性屋顶涂料很少能在拉伸强度和伸长率性能之间取得平衡，以实 现最优性能。获得具有在拉伸强度和伸长率性能之间取得平衡的屋顶涂料的合成方法包括 对用于制备涂料的组合物进行改性，如：改变聚合物组成、改变聚合物分子量、改变乳化过 程等等，但这些做法可能会引起其它性能问题，且会导致高成本的涂料组合物。对于屋顶涂 料，乳液聚合反应采用逐渐加料法，并在高温下使用热引发剂进行，从而允许快速的单体加 料速率和经济的方法。 此外，已知的丙烯酸类乳液共聚物弹性屋顶涂料不具备两份式屋顶涂料或溶剂型 屋顶涂料的长期防水性。常规的由丙烯酸或甲基丙烯酸制备的丙烯酸类弹性屋顶涂料聚合 物通常在着色的配方中使用氧化锌，以改善性能性质，如耐水性和拉伸强度；这些改善是由 于氧化锌与配方中的聚合酸以及氨相互作用形成二价离子交联而产生的。不过，氧化锌仍 为一种昂贵的添加剂，并且近年来，关于锌的法令也越来越严格。 Even等的美国专利6，605，318B2公开了解决嵌缝胶、密封剂、弹性涂料和粘合剂 韧性降低问题的可能的方案，其中制备粘结剂的方法包括在存在0. 0005-0. 05摩尔链转移 剂/每千克干聚合物的情况下，在玻璃化转变温度为_90°C至_20°C的共聚物中，使得以下 单体的混合物发生氧化还原聚合反应：0. 3-10重量％ (以干聚合物的重量计）的单烯键式 不饱和酸单体，余量为一种或多种单烯键式不饱和非离子型（甲基）丙烯酸单体。该共聚 物可能包含以下共聚单体：丙烯酸酯、芳香化合物如苯乙烯，以及丙烯腈（AN)。不过，该文 献公开的组合物并没有解决提供具有可接受的耐水溶胀性和耐沾污性的丙烯酸类屋顶涂 料的问题。此外，Even等的专利中公开的该弹性涂料组合物中含有疏水性酸的共聚物分散 剂，其会破坏与屋顶基材的粘合性。 因此，本专利技术人致力于解决以下问题：提供一种用于屋顶涂覆基材的弹性屋顶涂 料和水性涂料组合物，其可提供可接受的耐水溶胀性和耐沾污性，同时保留由此弹性屋顶 涂料和水性涂料组合物制得的涂层的可接受的拉伸强度与伸长百分率之间的平衡。 1.如本专利技术所述，用于涂覆屋顶基材的水性组合物含有以下组分（i)-(iii) ：(i) 一种或多种乳液共聚物，其玻璃化转变温度（Tg)为-45°c至-10°c，或者优选的，为-35°c 至-10。。，重均分子量为100，000-2，000，000，优选为250，000-1，000，000，该乳液共聚物为 包含以下单体混合物的共聚产物，所述单体混合物包含（a)、（b)和（c)，或是（a)、（b)、（c) 的混合物：(a) 74重量％ -97. 75重量％，优选等于或高于80重量％的一种或多种（甲基） 丙烯酸C4-C6烷基酯（如丙烯酸丁酯（BA))，或其与最高达20重量％的（甲基）丙烯酸C 7-C24 烷基酯形成的混合物，该混合物的总量为等于或高于80重量％，或优选85重量％ -97. 75 重量％，（b) 2-20重量％或优选等于或少于15重量％的硬乙烯基单体，如(甲基）丙烯酸 烷基酯或（甲基）丙烯腈，优选甲基丙烯酸甲脂（MMA)或丙烯腈（AN)，和（c)0. 25重 量％ -3. 0重量％，或优选0. 4-2. 0重量％的一种或多种含有烯键式不饱和单官能羧酸基 团的单体，优选丙烯酸或甲基丙烯酸，或更优选为甲基丙烯酸，（ii)还原剂，和（iii) 一种 或多种颜料（如遮光剂）、增量剂、填料和其混合物与一种或多种亲水性聚合物分散剂的 组合，该组合的总量使该组合物颜料体积浓度（pigment volume concentration, % PVC) 为20-55或优选30-50，或者更优选35-45，其中所述单体混合物包含等于或少于19. 5重 量％，优选等于或少于10重量％，更优选等于或少于5重量％的任何乙烯基芳族单体，如苯 乙烯；单体混合物中还包含等于或少于11重量％，或优选等于或少于8重量％的（甲基） 丙烯腈，所有单体的重量％均以单体混合物中固体总量计。2.优选地，上述组合物1中的水 性乳液共聚物为单阶段聚合物。 3.优选地，上述1或2组合物中的水性乳液共聚物还含有包含单体c) 2)的单体 混合物的共聚产物，该单体混合物含有以单体混合物中固体总量计，0.1-1重量％，优选 0. 03-0. 8重量％的单体C) 2)，所述单体C) 2)为含硫的酸单体，如苯乙烯磺酸钠（SSS)，丙烯 酰氨基甲基丙烷磺酸酯/盐（AMPS)或可聚合的含有含硫的酸的表面活性剂。 4.优选地，如上述1、2或3所述的乳液共聚物组合物，还含有包含单体d)的单体 混合物的共聚产物，该单体混合物含有以单体混合物中固体总量计，0. 1-2重量％的单体 d )，所述单体d )为起粘结促进作用的烯键式不饱和单体，如脲基官能（甲基）丙烯酸酯。 5.优选地，如上述1、2、3或4中所述，该组合物还含有（iv) -种或多种多价过 渡金属离子或多价过渡金属离子化合物或盐，如氧化锌或氢氧化锌。合适的多价过渡金属 离子、多价过渡金属离子化合物或盐可以是任何满足以下条件的此类物质：当其在乳液共 聚物中以多价金属或多价金属离子与羧酸的摩尔比的范围为例如0. 02:1-1: 1，或者优选 0. 08:1-0. 7:1使用时，不会改变由含有所述多价过渡金属离子或金属离子化合物或盐的组 合物制得的涂料的颜色，但可对遮光率有贡献。 6.另一方面，本专利技术的弹性的着色的屋顶涂料含有以下（i)-(iv) : (i) 一种或多 种玻璃化转变温度（Tg)为-45°c至-10°c，或优选-35°c至-10°c的乳液共聚物，其重均 分子量为100，000-2, 000, 000或优选250，000-1, 000, 000,该乳液共聚物含有还原剂残留 物，且是下列单体混合物的共聚产物，所述单体混合物包含（a)、（b)、(c)和（c) (2)，或是 (a)、(b)、(c)、(c)⑵的混合物：（a) 74重量％ -本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涂覆屋顶基材的水性组合物，其包含以下组分(i)‑(iv)：(i)一种或多种乳液共聚物，该乳液共聚物的玻璃化转变温度Tg为‑45℃至‑10℃，重均分子量为100,000‑2,000,000，所述乳液共聚物是以下单体混合物的共聚产物，所述单体混合物包含(a)、(b)和(c)，或是(a)、(b)、(c)的混合物：(a)74重量％‑97.75重量％一种或多种(甲基)丙烯酸C4‑C6烷基酯，或它们与最高达20重量％的(甲基)丙烯酸C7‑C24烷基酯的混合物，其总量为80‑94重量％，(b)2‑20重量％的硬乙烯基单体，和(c)0.25‑3.0重量％的一种或多种含有烯键式不饱和单官能羧酸基团的单体，(ii)还原剂，(iii)一种或多种颜料、增量剂、填料和它们的混合物与一种或多种亲水性聚合物分散剂的组合，该组合的总量使得所述组合物的颜料体积浓度％PVC为20‑55，和(iv)一种或多种多价过渡金属离子或多价过渡金属离子化合物或盐，其中单体混合物含有等于或少于10重量％的任意乙烯基芳族单体；并且，单体混合物含有等于或少于11%重量的(甲基)丙烯腈，所有单体的重量百分数以单体混合物固体总量计。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/793,8691. 一种用于涂覆屋顶基材的水性组合物，其包含以下组分（i)-(iv) ：(i) 一种或 多种乳液共聚物，该乳液共聚物的玻璃化转变温度Tg为-45°c至-10°c，重均分子量为 100, 000-2，000，000，所述乳液共聚物是以下单体混合物的共聚产物，所述单体混合物包含 (a)、(b)和(c)，或是(a)、(b)、(c)的混合物：(a) 74重量％ -97. 75重量％-种或多种(甲 基）丙稀酸C4_C6烧基酷，或它们与最闻达20重量％的（甲基）丙稀酸C7_C 24烧基酷的混 合物，其总量为80-94重量％，（b) 2-20重量％的硬乙烯基单体，和（c) 0.25-3.0重量％的 一种或多种含有烯键式不饱和单官能羧酸基团的单体，（ii)还原剂，（iii) 一种或多种颜 料、增量剂、填料和它们的混合物与一种或多种亲水性聚合物分散剂的组合，该组合的总量 使得所述组合物的颜料体积浓度％ PVC为20-55，和（iv) -种或多种多价过渡金属离子或 多价过渡金属离子化合物或盐，其中单体混合物含有等于或少于10重量％的任意乙烯基 芳族单体；并且，单体混合物含有等于或少于11%重量的（甲基）丙烯腈，所有单体的重量 百分数以单体混合物固体总量计。2.如权利要求1所述的水性组合物，其特征在于，所述乳液共聚物是单阶段聚合物。3.如权利要求1所述的水性组合物，其特征在于，所述（i) 一种或多种乳液共聚物还包 含（c)甲基丙烯酸或甲基丙烯酸与丙烯酸的混合物的共聚产物。4.如权利要求1所述的水性组合物，其特征在于，该水性乳液共聚物组合物还含有单 体混合物的共聚产物，以单体混合物固体总量计，该单体混合物含有0. 1-2重量％的单体 d)，所述单体d)是促进粘合的烯键式不饱和单体。5.如权利要求1所述的水性组合物，其特征在于，所述（iv) -种或多种多价过渡金属 离子或多价过渡金属离子化合物或盐是氧化锌或氢氧化锌。6. 一种弹性的着色的屋顶涂料，其包含以下组分（i)-(iv) ：(i) 一种或多种 乳液共聚物，该乳液共聚物的玻璃化转变温度T g为-4 5 °C至-10°C，重均分子量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·罗考斯基，M·D·韦斯特梅耶，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US