专利名称：高耐磨性水基涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及高耐磨性水基涂料，该涂料在挡风雨条，雨刷与类似应用中提供极好的耐磨性和耐侯性。
背景技术：
多年来都是使用硅酮树脂构造溶剂基的挡风雨条材料。往这些材料添加了各种组分，其中包括氮化硼，这样可得到耐久、柔和和耐磨涂料的所需结果。在这些涂料中，许多涂料都是使用含有高百分比的挥发性有机化合物(VOC)溶剂生产的。在美国，环境保护局负责严格监控和管理涂料的VOC含量，许多的其它国家也关心其涂料的VOC含量。对健康的危害性也是含溶剂涂料生产者和用户所关心的，其中往往在敞开的喷漆橱中使用这些涂料，这样可能很容易使工人受到污染。因此，生产者有时限制使用异氰酸酯-基双组分涂料。然而，这样一些限制给这种工业带来许多的困难，其中没有现有方法能生产稳定的含氮化硼的水基涂料。
研制用于挡风雨条、雨刷等，还能实现现有溶剂-基涂料功能的水基涂料应是有利的。这样一种涂料应该提供高耐磨性、高耐侯性、良好的释冰(ice release)特性和低噪音。应该通过喷雾、刷或蘸和刮板方法能将这种涂料涂布在热塑性烯烃化合物(TPO)、热塑性vulcanate化合物(TPV)和乙烯丙烯-二烯-三元共聚物(EPDM)上。研制这样一种水基涂料生产方法也是有利的。
发明内容
本发明涉及用于挡风雨条、雨刷、门密封、车尾行李箱密封、遮阳篷顶密封、挡风玻璃密封等的涂料。这种涂料含有水基配方，该配方提供高耐磨性，任选地还提供极好的耐侯性。通过将氮化硼与高分子量硅酮树脂组合可获得耐磨性性能。通过三种不同类树脂(丙烯酸、聚氨酯和氟聚合物)共混可获得柔软性和耐侯性。本发明还提供一种生产这样涂料的方法，该方法包括将氮化硼预分散在水中，然后让预分散的氮化硼与硅酮树脂和其它组分合并的步骤。
具体实施例方式
本发明描述一种具有高耐磨性和耐侯性的水基涂料，其涂料可用于挡风雨条、雨刷、外带等。提供高耐磨性的涂料，例如本发明的涂料，也可以起到除去车窗玻璃槽滑动毛屑的作用。将氮化硼预分散体和已与树脂和其它任选附加组分共混物合并的硅酮树脂组合可以获得本发明的涂料。
通过氮化硼和硅酮树脂组合可得到具有高耐磨性的涂料。这种氮化硼呈白色粉末状，其比重是1.5-2.5，熔点是约3000F°。这种氮化硼优选地呈立方晶系或六方晶系晶体结构形态。非常优选地，这种氮化硼呈六方晶系晶体结构形态。这种氮化硼的粒度优选地是0.1微米至50微米。非常优选地，这种氮化硼的粒度是1-20微米。可从包括Advance Ceramics和Saint Gobain Advanced Ceramics在内的许多公司获得多种等级的氮化硼。
这种涂料的硅酮树脂组分优选地具有高分子量，约1,000至约800,000，粘度是约15,000cps至约700,000cps。可以使用具有不同分子量硅酮树脂的共混物。一种这样的共混物应该有三种硅酮树脂，它们的分子量是约1,000至约2,500，约5,000至约20,000和约400,000至约800,000。为此目的可以使用的高分子量硅酮树脂包括聚二甲氧基硅氧烷，它是在市场上获得的Dow Corning、Shin-Etsu Chemical、GE Silicones、Wacker Silicone和Goldschmidt Chemical Corporation的产品。
挡风雨条的第二个重要需要特性是高耐侯性。通过添加提高挡风雨条耐侯性的树脂粘结剂可获得这种性能。没有上述的树脂粘结剂，氮化硼/硅酮树脂组合物应该提供良好的磨耗和低噪音性能，但外观/耐侯性差。树脂粘结剂优选地存在于丙烯酸、聚氨酯和氟聚合物三组分共混物中，并且是紫外稳定的。优选的树脂是苯乙烯丙烯酸、脂族聚酯聚氨酯和氟化(氟乙烯-烷基乙烯基醚)交替共聚物或氟化丙烯酸类共聚物。三种树脂的各种比将提供耐侯性好处，然而丙烯酸∶聚氨酯∶氟聚合物的比约1∶1∶1至约1∶5∶10是优选的。
适合于本发明涂料的丙烯酸类树脂是从市场上获得的由Engineered Polymer Solutions，Inc.以EPS、Reichhold以Arolon andEM、Avecia以NeoCryl和Noveon以商品名CARBOSET和HYCAR销售的产品。聚氨酯是从市场上获得的由Alberdingk Boley Inc.以Alberdingk、Reichhold以Spensol and Spenlite、Avecia以NeoRez和Noveon以Sancure销售的产品。高紫外稳定剂和吸收剂也提供耐侯性。在这些树脂粘结剂可以含有的高紫外稳定剂和吸收剂是从市场上获得的由Ciba Specialty Chemicals Corp.销售的TINUVIN，和从市场上获得的由Chitec销售的CHISORB。
附加的添加剂提供了良好释冰和低噪音的需要好处。与氟聚合物结合的硅酮树脂提供这种释冰好处。硅酮树脂优选地与氟聚合物结合，非常优选地与聚酰胺结合还为挡风雨条提供减少噪音的能力。如需要还可以添加另外的添加剂，例如固化剂、润湿剂、催化剂、胺、助-溶剂和交联剂。有用的固化剂和交联剂包括而不限于碳化二亚胺、环氧硅烷、环氧、三聚氰胺、噁唑啉、多异氰酸酯、聚氮丙啶、异氰酸酯、封闭型异氰酸酯、氮丙啶、三聚氰胺-甲醛和尿素-甲醛或其混合物。使用时，这些附加添加剂是这种涂料的约1重量％至约40重量％，优选地是这种涂料的约1重量％至约25重量％。
最后的液体涂料含有约0.1重量％氮化硼至约20重量％氮化硼，优选地约0.5重量％至约5重量％氮化硼。最后的液体涂料含有约1重量％至约40重量％硅酮树脂，非常优选地约8重量％至约20重量％硅酮树脂。最后的液体涂料含有约4重量％至约30重量％树脂粘结剂，非常优选地约4重量％至约20重量％树脂粘结剂。
优选地将这种涂料生产成悬浮液，有少许凝结物，因此，采用喷涂、刷涂和蘸涂与刮涂方法很容易均匀地涂布这种涂料。为了形成稳定的含氮化硼的涂料悬浮液，有必要首先制备含氮化硼的预分散体。氮化硼与其它涂料组分一步合并并不能生产出令人满意的水基涂料。预分散体优选地含有氮化硼与水，优选地去离子水。也可以把某些添加剂，例如分散剂、流变改性剂和胺，添加到预分散体中。为了完成这种涂料，把余下的需要组分加到预分散体中。在添加硅酮树脂、树脂粘结剂和其它所需组分后，这种涂料在涂布之前进行交联。
可以通过下面的非限制性实施例进一步说明本发明。
实施例。制备两种水基氮化硼涂料。
采用下述方法制备配方A按照表1列出的比例将去离子水和氮化硼与分散剂、流变改性剂、胺和防腐剂合并在一起。
表1.预分散体
除约5％去离子水外，把表1所列的全部组分装到适合于白色产品的卵石球磨机中。该球磨机运行16小时，再用余下的去离子水按照需要调节其固体，以形成预分散体。然后，把这种这种预分散体放到不同的容器中，再把有机溶剂和紫外材料加到这种预分散体中。在缓慢混合这种混合物五分钟后，在两小时期间内添加附加组分，其中包括丙烯酸粘结剂、聚氨酯粘结剂、氟聚合物、高分子硅酮树脂、水、润湿剂、紫外包、聚酰胺、炭黑、胺、助-溶剂和氯化多元醇、交联剂和催化剂。充分混合该组合物，再加氨将其pH提高到约9-10。最后的组合物通过200-目的筛过滤到一个容器中。采用同样的步骤制备配方B，但不使用氮化硼、交联剂、催化剂或高分子量硅酮树脂预分散体，而使用流变改性剂、氟表面活性剂和低分子量硅酮树脂。配方B可以用作表观涂料，这种涂料不需要任何的性能特性，由这些树脂共混物提供的耐侯性除外。
试验了这些配方的各种性能。这些试验结果列于表2中。
表2涂料性能
如表2所表明的，含有氮化硼预分散体和高分子量硅酮树脂的涂料产生的耐磨性优于无氮化硼而有低分子量硅酮树脂的配方。
如本技术领域的技术人员显而易见的，可以对本发明作出许多修改和变动而不超出其精神和范围。仅仅作为实施例提供这里所描述的特定具体实施方式
，并且本发明只是受所附权利要求书以及与授予这样一些权利要求等效的整个范围的限制。
权利要求
1.一种高耐磨性和耐侯性的水基涂料，它含有氮化硼、高分子量硅酮树脂、至少一种树脂粘结剂和至少一种交联剂。
2.根据权利要求1所述的涂料，它还含有至少一种高紫外稳定剂、高紫外吸收剂或其混合物。
3.根据权利要求1所述的涂料，其中至少一种树脂粘结剂含有丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂和氟聚合物的共混物。
4.根据权利要求3所述的涂料，其中至少一种树脂粘结剂含有苯乙烯丙烯酸、脂族聚酯聚氨酯、氟化丙烯酸类共聚物、氟乙烯-烷基乙烯基醚、氟化交替共聚物或其混合物的共混物。
5.根据权利要求3所述的涂料，其中丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂与氟聚合物的比是约1∶1∶1至约1∶5∶10。
6.根据权利要求1所述的涂料，它还含有选自分散剂、流变改性剂、胺、防腐剂、润湿剂、助-溶剂、炭黑、聚酰胺、氯化多元醇、催化剂及其混合物中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的涂料，它还含有选自环氧、环氧硅烷、碳化二亚胺、三聚氰胺、噁唑啉、多异氰酸酯、异氰酸酯、封闭型异氰酸酯、氮丙啶、三聚氰胺-甲醛、聚氮丙啶、尿素-甲醛或其混合物中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的涂料，其中高分子量硅酮树脂的分子量是约1,000至约800,000。
9.根据权利要求8所述的涂料，其中高分子量硅酮树脂包括具有不同分子量的硅酮树脂的共混物。
10.根据权利要求9所述的涂料，其中硅酮树脂的共混物包括分子量约1,000至约2,500、约5,000至约20,000和约400,000至约800,000的硅酮树脂的共混物。
11.根据权利要求8所述的涂料，其中高分子量硅酮树脂是聚二甲氧基硅氧烷。
12.根据权利要求3所述的涂料，其中这种涂料含有约0.1重量％至约20重量％氮化硼。
13.根据权利要求12所述的涂料，其中这种涂料含有约0.5-5重量％氮化硼。
14.根据权利要求3所述的涂料，其中这种涂料含有约1重量％至约40重量％硅酮树脂。
15.根据权利要求14所述的涂料，其中这种涂料含有约8重量％至约20重量％硅酮树脂。
16.根据权利要求3所述的涂料，其中这种涂料含有约4重量％至约30重量％至少一种树脂粘结剂。
17.根据权利要求16所述的涂料，其中这种涂料含有约4重量％至约20重量％至少一种树脂粘结剂。
18.根据权利要求1所述的涂料，其中氮化硼呈立方晶系或六方晶系结构形态。
19.用根据权利要求1所述涂料涂布的物品。
20.根据权利要求19所述的物品，其中该物品包括挡风雨条、雨刷或汽车密封条。
21.用于玻璃滑动的栽绒取代涂料，它含有根据权利要求1所述的涂料。
22.一种用于外带表观涂料，它含有根据权利要求1所述的涂料。
23.一种高耐磨性和耐侯性涂料的生产方法，该方法包括(a)制备含有氮化硼和水的预分散体；以及(b)把硅酮树脂和至少一种树脂粘结剂以及至少一种交联剂加到这种预分散体中。
24.根据权利要求23所述的方法，该方法还包括至少一种高紫外稳定剂、高紫外吸收剂或其混合物。
25.根据权利要求23所述的方法，其中至少一种树脂粘结剂含有丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂和氟聚合物的共混物。
26.根据权利要求25所述的方法，其中至少一种树脂粘结剂含有苯乙烯丙烯酸、脂族聚酯聚氨酯、氟化丙烯酸类共聚物、氟乙烯-烷基乙烯基醚、氟化交替共聚物或其混合物的共混物。
27.根据权利要求25所述的方法，其中丙烯酸酯类树脂、聚氨酯树脂与氟聚合物的比是约1∶1∶1至约1∶5∶10。
28.根据权利要求23所述的方法，该方法还包括添加选自分散剂、流变改性剂、胺、防腐剂、润湿剂、助-溶剂、炭黑、聚酰胺、氯化多元醇、催化剂及其混合物中的一种或多种的步骤。
29.根据权利要求28所述的方法，该方法还包括添加选自环氧、环氧硅烷、碳化二亚胺、三聚氰胺、噁唑啉、多异氰酸酯、异氰酸酯、封闭型异氰酸酯、氮丙啶、三聚氰胺-甲醛、聚氮丙啶、尿素-甲醛或其混合物中的一种或多种的步骤。
30.根据权利要求23所述的方法，其中高分子量硅酮树脂的分子量是约1,000至约800,000。
31.根据权利要求30所述的方法，其中高分子量硅酮树脂包括具有不同分子量硅酮树脂的共混物。
32.根据权利要求31所述的方法，其中硅酮树脂共混物包括分子量约1,000至约2,500、约5,000至约20,000和约400,000至约800,000的硅酮树脂的共混物。
33.根据权利要求30所述的方法，其中高分子量硅酮树脂是聚二甲氧基硅氧烷。
34.根据权利要求25所述的方法，其中这种涂料含有约0.1重量％至约20重量％氮化硼。
35.根据权利要求34所述的方法，其中这种涂料含有约0.5-5重量％氮化硼。
36.根据权利要求26所述的方法，其中这种涂料含有约1重量％至约40重量％硅酮树脂。
37.根据权利要求36所述的方法，其中这种涂料含有约8重量％至约20重量％硅酮树脂。
38.根据权利要求25所述的方法，其中这种涂料含有约4重量％至约30重量％至少一种树脂粘结剂。
39.根据权利要求38所述的方法，其中这种涂料含有约4重量％至约20重量％至少一种树脂粘结剂。
40.根据权利要求23所述的方法，其中氮化硼呈立方晶系或六方晶系结构形态。
41.采用根据权利要求24所述方法得到的涂布物品。
42.根据权利要求41所述的物品，其中涂布的物品包括挡风雨条、雨刷或汽车密封条。
43.采用权利要求23所述方法得到的涂布的用于玻璃滑动的栽绒取代涂料。
44.采用权利要求23所述方法得到的涂布的用于外带的表观涂料。
全文摘要
用于挡风雨条、雨刷、门密封、车尾行李箱密封、遮阳篷顶密封、挡风玻璃密封等的涂料。这种涂料含有水基配方，该配方提供高耐磨性，以及任选地还提供极好的耐候性。通过氮化硼和高分子量硅酮树脂的结合获得耐磨性性能。通过添加丙烯酸/聚氨酯/氟聚合物树脂粘结剂共混物和高紫外－稳定剂和吸收剂获得柔软性和耐候性。还提供一种这样涂料的生产方法，该方法包括将氮化硼预分散到水中，然后将预分散的氮化硼与硅酮树脂和其它组分合并的步骤。
文档编号C09D183/04GK1777656SQ200480010531
公开日2006年5月24日 申请日期2004年4月13日 优先权日2003年4月30日
发明者M·W·平特, M·拉希姆 申请人:国家淀粉及化学投资控股公司