專利名稱：高太陽能反射涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改進的彈性體外用涂料組合物，更具體地涉及具有改進的長期太陽能反射的彈性體外用涂料組合物。
城市中產(chǎn)生的“都市熱島”效應不斷受到認識和關注。對這種效應的一個主要貢獻來自強烈吸收太陽能的黑色屋頂。通過在屋頂上放置白色涂層，可以明顯降低屋頂?shù)臏囟炔O大地降低建筑物的冷卻需求。顯然，太陽能反射率越好，屋頂?shù)姆瓷鋲勖介L，對建筑物和社區(qū)擁有者的益處也就越大。
許多屋頂由瀝青基或橡膠基材料制成，且這些材料隨著時間而變質(zhì)(即，白堊化、變脆、等)。通過降低所吸收的太陽能的量和屋頂?shù)臏囟?，可以減緩變質(zhì)速率并因此延長屋頂?shù)膲勖?br> 通過使用高反射性屋頂涂層，建筑師和承包商可以降低在建筑物屋頂下所需的保溫層的量。這表示顯著的成本節(jié)約并已引入Georgia建筑準則中。但常規(guī)屋頂涂料組合物的太陽能反射率隨著時間而下降，因此起始高太陽能反射率的益處減少。
美國專利5688853公開了水基耐污涂層。尤其是，提供了一種含水涂料組合物，包含低Tg聚合物水分散體與高Tg聚合物水分散體的共混物，特征在于由不透明性度量的涂料組合物的PVC低于臨界PVC，具有低Tg的聚合物分散體的Tg低于0℃，具有高Tg的聚合物分散體是不成膜的且Tg至少為35℃，且低Tg聚合物分散體與高Tg聚合物分散體的體積比為0.4∶1-1.4∶1。正如第6欄第50-64行所述“低和高Tg分散體的相對比例對本發(fā)明的工作性能最為重要，因此我們要求低Tg聚合物分散體與高Tg聚合物分散體的體積比為0.4∶1-1.4∶1。當然，這是以非揮發(fā)分為基計算的。實際上，重量比與體積比之間通常存在小的差別。如果顆?；谙嗤膯误w，使用重量比更為方便，因為顆粒的密度基本上相同。在高于1.4∶1上限的比率下，油漆膜的耐污性變得不可接受地差。正如在稍后的對比例中所示，1.5∶1比率下的耐污性非常不好。在低于0.4∶1的比率下，膜性能如在低溫下令人滿意地凝結(jié)的能力受到不利影響。”美國專利5731377公開了至少兩種乳液聚合物的聚合物共混物，它可用作不含任何凝結(jié)劑的含水涂料組合物的基料，其中所述聚合物共混物包含約20-60％重量的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)大于約室溫的硬乳液聚合物、和約80-40％重量的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低于約15℃的軟乳液聚合物。該聚合物共混物特別適用于制備可在低溫下施用同時提供良好抗粘結(jié)性的含水涂料組合物，例如用于制備內(nèi)部半光澤油漆。正如第4欄第66行至第5欄第14行所述“軟聚合物的Tg必須使得該聚合物能夠在施用到基材上時成膜。軟聚合物的Tg應該低至約-20℃至約室溫(約+20℃)。優(yōu)選地，軟聚合物的Tg為約-5℃至約+10℃，最優(yōu)選約0-5℃。硬聚合物需要存在于該共混物中以提供具有所需性能如硬度和抗粘結(jié)性的膜。硬聚合物的Tg應該大于室溫，優(yōu)選大于約25℃，最優(yōu)選約25-65℃?！泵绹鴮＠?990228公開了包含至少兩種聚合物組分的含水涂料組合物，它提供粘附性和改進的耐久性，表現(xiàn)為由該涂料組合物制成的干燥涂層具有改進的光澤保持率或耐積垢性。尤其是，含水涂料組合物包含一種由至少一種烯屬不飽和單體制成的乳液聚合物，前提是該單體不是烯烴或二烯，該乳液聚合物具有40-90％重量的Tg為0-60℃的第一聚合物、和10-60％重量的Tg為10-100℃的第二聚合物，前提是，第二聚合物的Tg至少比第一聚合物的Tg高10℃，而且第一聚合物的分子量高于第二聚合物，使得當兩種聚合物混合時，5-40％重量的總聚合物的分子量大于225000且大于30％重量的總聚合物的分子量低于52000。
美國專利6020416公開了膠態(tài)分散的聚合物的含水共混物，可用于制備在環(huán)境溫度下硬且韌性，且在遠高于其成膜或干燥溫度的溫度下保持堅硬和彈性的有機涂層。尤其是，公開了高分子量熱塑性聚合物的共混物，它們能夠表現(xiàn)出這些機械性能而無需常規(guī)量的揮發(fā)性有機凝結(jié)助劑，也無需化學固化。更具體地說，公開了一種水分散體，包含分別為平均流體力學直徑低于約1000納米，優(yōu)選低于約200納米的膠態(tài)顆粒形式的聚合物組分的共混物，所述聚合物組分包含第一聚合物組分，占總聚合物含量的約20-50％體積且測定的Tg大于或等于49℃；第二聚合物組分，占總聚合物含量的約20-50％體積且測定的Tg低于49℃且大于24℃；和第三聚合物組分，占總聚合物含量的0-約35％體積且測定的Tg低于24℃；所有三種聚合物組分的總和為100％體積；其中第一、第二和第三聚合物組分的分子量分別大于約80000道爾頓且相互粘連；且其中所述水分散體的揮發(fā)性有機含量低于總聚合物含量的約20％重量。
歐洲出版專利申請0761778A1公開了一種對由來自含水涂料的干燥膜進行光澤控制的方法。光澤的規(guī)定水平通過將硬膠乳聚合物顆粒加入軟成膜聚合物膠乳顆粒而影響。通過調(diào)節(jié)硬顆粒的數(shù)量和相對粒徑參數(shù)，可以實現(xiàn)所需的膜光澤。此外，公開了一種包含硬聚合物顆粒和軟聚合物顆粒的含水涂料組合物，其中所述硬和軟聚合物顆粒的粒徑為30-1000納米；其中所述硬顆粒的存在量為聚合物固體物質(zhì)的1-60％重量，是非成膜的且Tg為35-160℃；且其中所述軟顆粒的存在量為聚合物固體物質(zhì)的40-99％重量，是成膜的且Tg為-30℃至+75℃，前提是，硬顆粒的Tg大于軟顆粒的Tg。
美國專利4774291公開了一種通過在乳液態(tài)混合以下物質(zhì)，然后從乳液聚合物中分離出聚合物而得到的聚合物組合物(A)20-90％重量(聚合物的固體含量)的聚合物組分A的乳液，該聚合物組分A是乙烯基單體的聚合物且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于20℃，凝膠含量不超過10％且溶解度參數(shù)為8.0-11.0(cal/cc)1/2，且基于聚苯乙烯的重均分子量至少為1.5×105；和(B)10-80％重量(聚合物的固體含量)的聚合物組分B的乳液，該聚合物組分B是丙烯酸酯單體的均聚物、丙烯酸酯單體的共聚物或丙烯酸酯單體與其它可共聚單體的共混物且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不超過20℃，凝膠含量不超過70％且溶解度參數(shù)為8.4-9.8(cal/cc)1/2。
歐洲出版專利申請0778296A1公開了耐污聚合物及其制造方法。這些聚合物是適用于外涂料，如彈性體墻涂料、填孔和屋頂涂料的含水乳液聚合物。這些聚合物在外部暴露時具有改進的抗積垢性，同時保持良好的粘附性和耐粘結(jié)性。尤其是，提供了一種含水乳液聚合物，包含作為聚合單元的以下物質(zhì)(a)50-99.8％重量的至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯，(b)O.2-20％重量的烷基苯乙烯，其中所述烷基在環(huán)上被取代，(c)0-10％重量的至少一種α，β-烯屬不飽和一元或二元羧酸或其酸酐，和(d)0-49.8％重量的至少一種不同于(a)、(b)和(c)的α，β-烯屬不飽和單體；其中所述乳液聚合物的Tg低于0℃。
美國專利4283320公開了一種在環(huán)境凝結(jié)溫度下凝結(jié)成半光澤硬化的連續(xù)油漆膜的膠乳水分散體油漆組合物，所述膠乳油漆具有約30-70％重量的總固體含量且包含基于干燥固體物質(zhì)體積的以下物質(zhì)55-70％的成膜膠乳基料，它具有約500-5000埃的主要重量部分的聚合物顆粒且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至少比凝結(jié)溫度低約5℃，這樣該基料顆粒凝結(jié)成基料基質(zhì)，所述粘結(jié)顆粒是包含至少40％重量的聚合乙烯基不飽和單體的乙烯基共聚物；10-25％的固體、非多孔、非成膜聚合物顆粒，它的重均直徑為約1000-5000埃且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于所述基料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約30℃，所述非成膜聚合物顆粒是包含0.2-2％選自丙烯酸或甲基丙烯酸的聚合酸單體的聚合烯屬不飽和單體；5-20％的折射指數(shù)至少約1.8的不透明顏料；0-15％的非不透明顏料；且所述膠乳油漆的顏料體積含量(PVC)為約30-45％PVC但低于由不透明度度量的臨界PVC。
美國專利5541239公開了一種用于形成基本上透明膜的液體清漆，基本上由能形成液體聚合物體系的透明清漆組成，其中懸浮有平均直徑低于200μm的包含溶解紫外吸收劑的非交聯(lián)透明聚合物顆粒。
Gozdan等人的“RopaqueOP-62不透明聚合物的外部耐久性”，樹脂回顧(Rohm and Haas公司出版)卷XXXIX，№2，15-24頁(1989)公開，暴露測試表明，添加RopaqueOP-62不透明聚合物的配制的膠乳外油漆具有基本上與用常規(guī)顏料配制的相應物基本上相同的耐久性。
Percival等人的“Ropaque不透明聚合物提高耐積垢性”，BrushStrokes(Rohm and Haas公司出版)卷V，№1，17-22頁(1997)公開，使用Ropaque不透明聚合物遮蓋添加劑可促進外膠乳油漆的耐積垢性。尤其是，研究表明，在包含足夠添加粘度的不透明聚合物的油漆中，油漆膜的表明包含足夠的添加劑顆粒以從較軟的粘性基料樹脂中粘連氣載塵埃。
“用于彈性體屋頂涂料-RhoplexEC-1791 100％丙烯酸系的EC技術”，Brush Strokes(Rohm and Haas公司，1989年12月)公開，設計用于彈性體屋頂涂料的聚合物同時具有可彎曲的低Tg聚合物的內(nèi)在柔韌性和對積垢的長期耐性。沒有耐積垢性，屋頂涂料隨著時間變暗。由于暗色物質(zhì)往往吸熱，積垢可顯著提高屋頂?shù)谋砻鏈囟龋笳哂痔岣吡藘?nèi)部溫度和能量成本。但RhoplexEC基涂料據(jù)說耐積垢和保持其白色的反射外觀。
不過，本發(fā)明所解決的問題是外用彈性體涂料組合物，尤其是彈性體屋頂涂料組合物的太陽能反射率隨著時間的必然損失?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，太陽能反射率隨著時間的損失可通過用Tg大于70℃的有機粒狀聚合物替換至少一部分常用于外用彈性體涂料組合物中的無機添加劑而抑制。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種包含Tg低于-20℃的有機基料、和至少一種無機添加劑的改進的外用彈性體涂料組合物，其中所述改進包括用Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替換至少一部分無機添加劑。
在本發(fā)明的第二方面，提供了一種抑制外用彈性體涂料組合物的太陽能反射率隨著時間損失的方法，所述組合物包含Tg低于-20℃的有機基料、和至少一種無機添加劑，該方法包括用Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替換至少一部分無機添加劑。通常，太陽能反射率的損失被抑制較長時間，如3-10年或更長。
可用于本發(fā)明的水不溶性膠乳聚合物的水分散體通過乳液聚合反應來制備。乳液聚合反應是本領域熟知的，且討論于D.C.Blackley的乳液聚合反應(Wiley，1975)。任何能夠產(chǎn)生可分散在水中的水不溶性聚合物膠乳的單體混合物都可用于制備本發(fā)明組合物的膠乳聚合物。例如，可以使用本身作為單體具有適當水溶性的乙酸乙烯酯，因為乙酸乙烯酯的均聚物是水不溶性的。丙烯酸系單體如丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯是優(yōu)選的?？捎糜谥苽浔景l(fā)明膠乳聚合物的丙烯酸系單體的例子包括丙烯酸的C1-18烷基酯和甲基丙烯酸的C1-18烷基酯，如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸異丁酯和丙烯酸環(huán)丙酯。
少量的具有適當水溶性的α，β-烯屬不飽和單體，如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、檸康酸、苯乙烯磺酸鈉、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺也可用于制備在本發(fā)明組合物中使用的乳液聚合物。本領域熟知，這些水溶性單體與水不溶性單體的共聚反應通常賦予所得共聚物以所需性能，如長期膠乳穩(wěn)定性、分散性、增加的與特定基材的粘附性、等?？捎糜谥苽湓诒景l(fā)明中使用的乳液的酸性單體是α，β-烯屬不飽和酸，如馬來酸、富馬酸、烏頭酸、巴豆酸、檸康酸、丙烯酰氧基丙酸、以及丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸的高級低聚物?？晒簿坌纬杀景l(fā)明水不溶性加成聚合物的酸性單烯屬不飽和單體的其它例子是不飽和脂族二羧酸的部分酯，尤其是這些酸的烷基半酯。這些部分酯的例子為衣康酸、富馬酸和馬來酸的烷基半酯，其中烷基包含1-6個碳原子。這類化合物的代表性例子包括酸性衣康酸甲酯、酸性衣康酸丁酯、酸性富馬酸乙酯、酸性富馬酸丁酯和酸性馬來酸甲酯。
可用于本發(fā)明的乳液聚合物可包含α，β-烯屬不飽和芳族單體，如苯乙烯、乙烯基甲苯、2-溴苯乙烯、鄰溴苯乙烯、對-氯苯乙烯、鄰-甲氧基苯乙烯、對-甲氧基苯乙烯、烯丙基苯基醚、烯丙基甲苯基醚和α-甲基苯乙烯。
可用于本發(fā)明的乳液聚合物可包含極性或可極化的非離子型親水單體，包括腈如丙烯腈、甲基丙烯腈、順-和反-巴豆腈、α-氰基苯乙烯、和α-氯丙烯腈；乙烯基醚如乙基乙烯基醚、異丙基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、二甘醇乙烯基醚和癸基乙烯基醚；(甲基)丙烯酸羥烷基酯如甲基丙烯酸2-羥乙基酯、丙烯酸2-羥乙基酯、甲基丙烯酸3-羥丙基酯、丙烯酸丁二醇酯、丙烯酸3-氯-2-羥丙基酯、丙烯酸2-羥丙基酯、和甲基丙烯酸2-羥丙基酯；以及乙烯基硫醇如甲基丙烯酸2-巰基丙基酯、甲基丙烯酸2-磺基乙酯、甲基乙烯基硫醚和丙基乙烯基硫醚。
可用于本發(fā)明的乳液聚合物可包含單體乙烯基酯，其中所述酯的酸部分選自芳族和C1-18脂族酸。這些酸的例子包括甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸、棕櫚酸、硬脂酸、苯基乙酸、苯甲酸、氯乙酸、二氯乙酸、γ-氯丁酸、4-氯苯甲酸、2，5-二甲基苯甲酸、鄰甲苯甲酸、2，4，5-三甲氧基苯甲酸、環(huán)丁烷甲酸、環(huán)己烷甲酸、1-(對-甲氧基苯基)環(huán)己烷甲酸、1-(對-甲苯基)環(huán)戊烷甲酸、己酸、豆蔻酸和對甲苯甲酸。
單體混合物還可包括多官能單體如甲基丙烯酸烯丙基酯、二乙烯基苯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1，6-己二醇酯、二甲基丙烯酸1，3-丁二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙基酯和類似物。
可以使用常規(guī)的乳液聚合反應技術來制備用于本發(fā)明組合物的聚合物。即，單體可用陰離子或非離子分散劑來乳化，其用量可以是基于單體總重的約0.1-10％。酸性單體是水溶性的并因此用作分散劑以幫助乳化所用的其它單體。自由基型聚合反應引發(fā)劑，如過硫酸銨、鈉或鉀可單獨或與加速劑，如偏亞硫酸氫鉀或硫代硫酸鈉結(jié)合使用。通常稱作催化劑的引發(fā)劑和加速劑的使用比例可分別為基于所要聚合的單體的總重的0.02-2％。可以使用熱和氧化還原方法。聚合反應溫度可以是室溫至90℃或更高，這是常規(guī)的?？梢允褂瞄g歇、逐步加料、連續(xù)和多步工藝。
適合本發(fā)明乳液的聚合反應工藝的乳化劑的例子包括烷基-芳基-、烷芳基-和芳烷基-磺酸、硫酸和聚醚硫酸的堿金屬和銨鹽；相應的磷酸鹽和膦酸鹽；烷氧基化脂肪酸、酯、醇、胺和酰胺；和烷基酚。也可使用可聚合表面活性劑，如磺基琥珀酸烷基酯的鈉鹽或磺基琥珀酸二鈉。
通常在聚合反應混合物中需要包括硫醇、多硫醇和多鹵素化合物的鏈轉(zhuǎn)移劑以控制聚合物分子量。
在本說明書和權利要求書中使用的語句“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度”或“Tg”是指這樣一種溫度，玻璃狀聚合物在該溫度或高于該溫度時經(jīng)歷聚合物鏈的鏈段運動，它是聚合物硬度的一種常規(guī)判據(jù)(Flory的“聚合物化學原理”，56和57頁，Cornell大學出版社(1953)；“聚合物手冊”，Brandrup and Immergut，第III章，61-63頁，Interscience(1966))。本文所用的Tg可由Fox等式(Bull.Am.Phys.Soc.1，3，123頁(1965))計算如下(1/Tg)＝(w(1)/Tg(1))＋(w(2)/Tg(2))對于共聚物，w(1)和w(2)分別是指兩種共聚單體的重量分數(shù)，且Tg(1)和Tg(2)是指兩種相應均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(開爾文，°K)。(注Tg(℃)＝Tg(°K)-273.15)對于包含三種或更多單體的聚合物，添加附加項w(n)/Tg(n)?？蛇M行這種計算的均聚物的例子及其內(nèi)在Ig如下均聚物Tg丙烯酸正辛酯 -80℃甲基丙烯酸正癸酯 -60℃丙烯酸2-乙基己酯 -70℃丙烯酸正丁酯 -56℃甲基丙烯酸辛酯-20℃甲基丙烯酸正十四烷基酯-9℃丙烯酸甲酯9℃丙烯酸正十四烷基酯20℃丙烯酸叔丁基酯43℃甲基丙烯酸甲酯105℃丙烯酸106℃苯乙烯100℃甲基丙烯酸185℃這些或其它單體共混得到所需Tg的共聚物。
本發(fā)明的有機基料的特征在于Tg低于-20℃，優(yōu)選低于-30℃，最優(yōu)選低于-30℃，例如-40℃。
有機基料的粒徑并不重要，但通常為50-1300納米，例如100-1000納米。
優(yōu)選地，有機基料聚合物包含主要比例(超過50％)的至少一種丙烯酸與包含1-4個碳原子的烷醇的酯的單元、和少量比例(低于50％)的一種或多種甲基丙烯酸與包含1-4個碳原子的烷醇的酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸、和甲基丙烯酸的單元。
合適的有機基料可購自許多銷售商。優(yōu)選的是RHOPLEXEC-1791(Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA)。
另一方面，本發(fā)明的固體粒狀有機聚合物的特征在于Tg大于70℃，優(yōu)選大于80℃，更優(yōu)選大于90℃，最優(yōu)選大于100℃，例如120℃。本發(fā)明的固體粒狀有機聚合物通過以上在有機基料時公開的相同方法來制備，只要合適選擇單體以獲得所需的Tg。作為優(yōu)選單體，可以提及甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和苯乙烯。此外，固體粒狀有機聚合物還可通過本領域的常規(guī)方法將具有合適Tg的有機聚合物粉碎而制成。
本發(fā)明固體粒狀有機聚合物的粒徑也并不重要，但通常為50-1300納米，例如100-1000納米。
在本說明書和權利要求書中使用的語句“無機添加劑”是指用于產(chǎn)生美學和功能品質(zhì)的無機材料，如金紅石和銳鈦礦二氧化鈦之類的顏料、以及可用于填充組合物的無機材料，如碳酸鈣之類的填料。
無機添加劑的存在量傳統(tǒng)上為該組合物中總固體物質(zhì)的10-90％重量，這取決于所需的稠度、增稠劑的存在與否、所用溶劑的量和特性、等等。合適的無機添加劑包括，例如金紅石和銳鈦礦二氧化鈦、方解石、石灰石、云母、滑石、石棉纖維或粉末、硅藻土、重晶石、礬土、板巖粉、硅酸鈣、粘土、膠態(tài)硅石、碳酸鎂、硅酸鎂、氧化鋅、等等。用于本發(fā)明組合物的無機添加劑可使用高速分散設備，如Cowles分散器分散。陰離子分散劑如聚丙烯酸鹽或聚磷酸鹽可用作分散助劑以穩(wěn)定分散體。丙烯酸和/或甲基丙烯酸與丙烯酸低級烷基酯的共聚物是優(yōu)選的分散劑。可以使用三聚磷酸鉀或其它種類的“縮合”磷酸鹽，即，其中H2O與P2O5比率低于3∶1的脫水聚合正磷酸鹽?？梢允褂没腔酆衔铮ㄝ?甲醛磺化縮聚物、聚馬來酸鹽、天然產(chǎn)物衍生的分散劑如單寧、木質(zhì)素、藻酸鹽、葡萄糖酸鹽、糖苷和有機膦酸鹽，包括亞甲基膦酸鹽?？梢允褂玫姆稚┑奶囟ǚN類和數(shù)量可取決于所選的無機添加劑種類和等級，且某些顏料如二氧化鈦的特定等級可以預分散形式購得。分散劑的用量取決于每單位體積的組合物所用無機添加劑的表面積。本領域熟練技術人員容易通過常規(guī)技術確定該量。
本發(fā)明的組合物可根據(jù)需要使用常規(guī)的涂料增稠劑來增稠。例如，可以使用纖維素類增稠劑如甲基纖維素和羥乙基纖維素?？梢允褂闷渌N類的增稠劑和流變改性劑，如締合性憎水堿可溶溶液。增稠劑的用量取決于所要制備的涂料的種類、組合物的顏料/基料比率、所用增稠劑的種類和等級、所用的施用技術、等。
本發(fā)明組合物還可包括常規(guī)的涂料成分，如防腐劑、抗微生物劑、殺霉劑、抗凝劑、凝結(jié)劑、消泡劑、著色劑、染料、助溶劑、增塑劑、UV穩(wěn)定劑和粘附促進劑。
按照本發(fā)明，Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代至少一部分的常見于外用彈性體涂料組合物中的無機添加劑。優(yōu)選地，外用彈性體涂料組合物的PVC值保持在恒定值。由于固體粒狀有機聚合物被認為是涂料體積的非成膜“顏料/增量劑”部分的一部分，如此保持恒定PVC意味著，在極大程度上，涂料的柔韌性和其它取決于基料的性能保持不變。
(顏料體積濃度(PVC)定義如下PVC＝((Vp＋Ve)/(Vp＋Ve＋Vb))×100
其中Vp＝顏料的體積Vb＝基料的體積Ve＝增量劑的體積基本上，PVC是顏料和增量劑體積與涂料配方的總固體物質(zhì)體積的比率。)在一個優(yōu)選實施方案中，使用Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代外用彈性體涂料組合物中的無機添加劑，使得有機基料與Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物的體積比為1.6∶1-95∶1，優(yōu)選1.6∶1-25∶1，更優(yōu)選1.6∶1-9∶1，最優(yōu)選1.6∶1-4∶1。
實施例含水丙烯酸系聚合物膠乳1和2按照常規(guī)的乳液聚合反應技術來制備。膠乳的物理性能在表1中給出。
表1
膠乳共混物1和2由膠乳1和2形成，在表2中給出。
表2
制備實施例1常規(guī)的彈性體屋頂涂料配方如表3制備。
表3
(1)在水中的聚合羧酸銨鹽(35％)(Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA)。
(2)三聚磷酸鉀(3)石油衍生物(Diamond Shamrock Corporation，Morristown，NJ)(4)碳酸鈣(Thompson-Weiman & Co.，Cartersville，GA)(5)金紅石二氧化鈦(E.I.du Pont de Nemours & Co.，Inc.，Wilmington，DE)(6)羥乙基纖維素(Hercules，Inc.，Wilmington，DE)(7)Eastman Kodak，Rochester，NY(8)Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA(9)28％的氨水溶液制備實施例2彈性體屋頂涂料配方如表4制備。
表4
(1)在水中的聚合羧酸銨鹽(35％)(Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA)。
(2)三聚磷酸鉀(3)石油衍生物(Diamond Shamrock Corporation，Morristown，NJ)(4)碳酸鈣(Thompson-Weiman & Co.，Cartersville，GA)(5)金紅石二氧化鈦(E.I.du Pont de Nemours &Co.，Inc.，Wilmington，DE)(6)羥乙基纖維素(Hercules，Inc.，Wilmington，DE)(7)Eastman Kodak，Rochester，NY(8)Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA(9)28％的氨水溶液(a)注Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代無機材料。
制備實施例3彈性體屋頂涂料配方如表5制備。
表5
(1)在水中的聚合羧酸銨鹽(35％)(Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA)。
(2)三聚磷酸鉀(3)石油衍生物(Diamond Shamrock Corporation，Morristown，NJ)(4)碳酸鈣(Thompson-Weiman & Co.，Cartersville，GA)(5)金紅石二氧化鈦(E.I.du Pont de Nemours &Co.，Inc.，Wilmington，DE)(6)羥乙基纖維素(Hercules，Inc.，Wilmington，DE)(7)Eastman Kodak，Rochester，NY(8)Rohm and Haas公司，Philadelphia，PA(9)28％的氨水溶液(a)注Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代無機材料。
制備實施例1(PE1)、制備實施例2(PE2)、和制備實施例3(PE3)的彈性體屋頂涂料配方的干燥膜涂層物理性能(體積計)在表6中給出。
表6性能 PE1 PE2 PE3體積濃度(％)無機材料金紅石TiO24.24 4.24 4.24氧化鋅 1.97 1.96 1.97碳酸鈣 36.46 29.1821.86總無機物 42.67 35.3828.07有機材料膠乳157.33 57.3557.35膠乳2(Tg大于70℃) 7.27 14.58總有機物 57.33 64.6271.93總PVC(％)42.67 42.6542.65總體積濃度(％) 100.00100.00 100.00暴露實施例特氟隆涂覆鋁板分別用制備實施例1(PE1)、制備實施例2(PE2)、和制備實施例3(PE3)的彈性體屋頂涂料配方進行涂覆。膜的延伸值(draw-down)為約40濕密耳。如此涂覆的板在水平正面位置上暴露于Spring House，PA和Philadelphia，PA。反射值在暴露過程中測量，結(jié)果在表7(對于在Spring House，PA的暴露)和表8(對于在Philadelphia，PA的暴露)中給出。
表7暴露時間(月)反射率(1)太陽能反射率(2)PE1 PE2 PE3 PE1 PE2 PE3093 93 93 0.87 0.87 0.871857 66.874.9 0.48 0.58 0.662452.267.375.5 0.43 0.58 0.673050.564.677.3 0.41 0.55 0.693647.957.872 0.39 0.48 0.634835.541.547.9 0.28 0.33 0.396047.253.357.8 0.38 0.44 0.487246.550.756.1 0.38 0.42 0.478443.544.353 0.35 0.36 0.449645 41.351.1 0.36 0.33 0.4210845.442.751.9 0.37 0.34 0.43(1)擴散可見反射率(％)用便攜式Gardner Colorgard II 45°/0°反射儀來測定。
(2)種類上類似于所暴露板的白色至灰色板的校正組用太陽能光譜反射儀SSR-ER型(Devices & Services Co.)測定得到太陽能反射值(SR)和用Gardner Colorgard II 45°/0°反射儀測定得到擴散可見反射值(v)。對于這些種類的涂料，估算可見擴散反射值(V)和太陽能反射值(SR)之間的關系，非常可靠地由以下等式給出SR＝0.0116097＋0.0065362V＋0.0000286V2
表8暴露時間(月)反射率(1)太陽能反射率(2)PE1 PE2 PE3 PE1 PE2 PE3093 93 93 0.87 0.87 0.871837.651 63.5 0.30 0.42 0.542438.252.963.8 0.30 0.44 0.553041.955.565.7 0.34 0.46 0.563640.256 65.8 0.32 0.47 0.574840.253.159.8 0.32 0.44 0.506046.755.162.1 0.38 0.46 0.537244.951.657.3 0.36 0.43 0.48(1)擴散可見反射率(％)用便攜式Gardner Colorgard II 45°/0°反射儀來測定。
(2)種類上類似于所暴露板的白色至灰色板的校正組用太陽能光譜反射儀SSR-ER型(Devices & Services Co.)測定得到太陽能反射值(SR)和用Gardner Colorgard II 45°/0°反射儀測定得到擴散可見反射值(V)。對于這些種類的涂料，估算可見擴散反射值(V)和太陽能反射值(SR)之間的關系，非?？煽康赜梢韵碌仁浇o出SR＝0.0116097＋0.0065362V＋0.0000286V權利要求
1.一種改進的外用彈性體涂料組合物，包含Tg低于-20℃的有機基料和至少一種無機添加劑，其中所述改進包括用Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代所述至少一種無機添加劑的至少一部分。
2.根據(jù)權利要求1的改進的彈性體涂料組合物，其中所述至少一種無機添加劑選自顏料、增量劑及其混合物。
3.根據(jù)權利要求1的改進的彈性體涂料組合物，其中Tg大于70℃的所述固體粒狀有機聚合物的存在量使得，所述有機基料與Tg大于70℃的所述固體粒狀有機聚合物的體積比為1.6∶1-95∶1。
4.根據(jù)權利要求3的改進的彈性體涂料組合物，其中所述有機基料與Tg大于70℃的所述固體粒狀有機聚合物的體積比為1.6∶1-9∶1。
5.一種抑制外用彈性體涂料組合物的太陽能反射率隨著時間而損失的方法，所述組合物包含Tg低于-20℃的有機基料和至少一種無機添加劑，該方法包括用Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代所述至少一種無機添加劑的至少一部分。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中所述至少一種無機添加劑選自顏料、增量劑及其混合物。
7.根據(jù)權利要求5的方法，其中Tg大于70℃的所述固體粒狀有機聚合物的存在量使得，所述有機基料與Tg大于70℃的所述固體粒狀有機聚合物的體積比為1.6∶1-95∶1。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其中所述有機基料與Tg大于70℃的所述固體粒狀有機聚合物的體積比為1.6∶1-9∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抑制包含有機基料和至少一種無機添加劑的外用彈性體涂料組合物的太陽能反射率隨著時間而損失的方法,包括:用Tg大于70℃的固體粒狀有機聚合物替代所述至少一種無機添加劑的至少一部分。本發(fā)明還公開了一種改進的外彈性體涂料組合物。
文檔編號C09D133/06GK1334298SQ0112130
公開日2002年2月6日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權日2000年5月31日
發(fā)明者W·H·埃爾福林, D·A·維尼 申請人:羅姆和哈斯公司