用于高湿度条件下的涂料的制作方法
【专利说明】用于高湿度条件下的涂料
【背景技术】
[0001] 洗浴和矿泉应用中的涂料面临其环境中存在的高湿度条件所引起的问题。高湿 度环境下使用的涂料相关的一些问题包括水渍、条纹和毁损问题。一些现有的涂料产品具 有较好的水蒸气排斥性，但其水蒸气渗透性相对较低。这些产品会在涂料相对较新时表现 良好；然而当涂料老化时，甚至仅仅施用后几个月，其水蒸气渗透性会降到不符合要求的水 平，削弱了涂料对水蒸气凝结的抗性。然后这会引起上述一些或所有问题。
[0002] 现有涂料的另一缺点发生在当该产品施用在之前涂敷的表面之上时。涂料的斥水 性被先前涂料中浸出的表面活性剂削弱，这也会引起水渍、条纹和毁损问题。设计用于高湿 度应用的现有涂料也往往较昂贵。
[0003] 有机硅树脂相比现有涂料提供了改善的特性；但是其也有缺点。例如，有机硅树脂 往往非常昂贵。而且，其可能流动和均化特性较差，这对内部涂料来说是不符合要求的。也 存在重新涂覆的问题。
[0004]Zinsser的Perma-白模塑和防霉室内油漆（Perma-WhiteMold&MildewProof InteriorPaint)(旨在用于洗浴和厨房区域）是现有涂料的一个示例。在高湿度下对该产 品以及陶氏化学〇)〇wChemicals)的无光油漆（ID:JAM0516)和树脂油漆（ID:EXP-4539) 的样品进行了测试，水蒸气凝结抗性均表现很差。因此，需要用于高湿度应用的改善涂料。
[0005] 现有技术制剂与本发明在很多方面均有不同。例如，JP2008003580的摘要描述 了LCD偏振板的保护膜，其包含具有聚合物的涂料层，所述聚合物包括含氯单体，但这并非 本发明的部分。其公开所述保护膜在60°C和95%相对湿度下的水蒸气渗透率低于300g/ m2/天。此外，其未能教导本发明的水接触角度。
[0006]JP2007047776的摘要描述了具有偏振板的显示器面板，所述偏振板具有保护膜。 其公开了在将显示设备维持在95%相对湿度环境下24小时之后与之前该保护膜的水蒸气 渗透率的比例为0. 003-0. 6。同样，其未能教导本发明的水接触角度。
[0007] 美国专利第3, 736, 287号描述了水性乙烯基丙烯酸类互聚物乳液及其在乳胶油 漆中的应用。所述乳胶油漆据称可提供高度的耐磨光性、耐擦洗性、易于去污和低温聚结。 其并没有涉及水蒸气渗透率或需要的水接触角度。
[0008] 美国专利第5, 969, 025号涉及基于水的粘合剂组合物，包含水性系统中粘合剂聚 合物的掺混物，其中粘合剂聚合物的掺混物为：20_60重量％的丙烯酸类聚合物，其极性平 衡表示为根据DIN53495的吸水率为3-20% ;和40-80重量％的相容性增粘树脂，其疏水 程度测量为树脂的干燥膜和蒸馏水滴之间的接触角度不低于60°，所述百分比基于丙烯酸 类聚合物加上增粘树脂（以干燥固体计）的总和。因此，如上所述，'025专利的发明需要 丙烯酸类聚合物和增粘树脂的掺混物，而本发明并不需要。
[0009] 美国专利第6, 114, 045号涉及膜，该膜通过施用和干燥基于特殊丙烯酸类单体的 胶乳获得。这些涂料既具有柔韧性，还具有较低的表面粘性和表面张力。较低的粘性和疏 水性由特殊的丙烯酸类单体提供。虽然该涂料疏水，但并没有提到其可渗透水，预计其水渗 透性较差。该文献没有公开其包括VeoVa单体或相似单体，而本发明将其包括在内。
【发明内容】
[0010] 本发明提供包含乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳的涂料组合物，其具有疏水表面特 性，测量为在干燥胶乳膜表面上的水接触角为约60°或更高，并且该胶乳的比水蒸气渗透 率为约0. 5mg/cm2/mm/24小时或更高。在某些实施方式中，所述乙烯基丙稀酸类共聚物胶 乳在干燥胶乳膜表面上的水接触角至少约70°或更高。在其他实施方式中，所述乙烯基丙 烯酸类共聚物胶乳的比水蒸气渗透率（有时指比渗透率）为约〇.6mg/cm2/mm/24小时或更 高。本发明还涉及上述乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳。
[0011] 本发明的涂料组合物任选包括微粉化的无定形二氧化硅增量剂颜料。本发明的涂 料组合物还任选包括硅酮添加剂。所述微粉化的无定形二氧化硅增量剂颜料和/或硅酮添 加剂可加入所述涂料组合物以提高涂料性能。
[0012] 本发明的涂料组合物具有较高的水蒸气排斥性（也称为较高的表面疏水性），测 量为在干燥油漆膜表面上的水接触角为约85°或更高，还具有约0. 85mg/cm2/mm/24小时或 更高的比水蒸气渗透率，这使得高湿度条件（例如洗浴和矿泉环境）下对涂料表面的水蒸 气凝结具有较高抗性，以及较好的物理膜特性。在某些实施方式中，本发明的涂料组合物在 干燥油漆膜表面上的水接触角至少约95°。在其他实施方式中，所述涂料组合物的比水蒸 气渗透率为约0. 9mg/cm2/mm/24小时或更高。膜特性和对水蒸气凝结的抗性之间的平衡用 于使水渍、条纹和毁损问题最小化，这些问题常常由于凝结湿气的流淌而发生在用于此类 应用的涂料上。本发明的涂料组合物还在高湿度条件下保持较好的物理完整性。
[0013] 本发明的涂料组合物还提供相对现有产品的改善的耐擦洗性。耐擦洗性是涂料在 清洁或清洗以移除污渍或记号时抵抗损毁的能力。这通过将涂有磨料清洁剂的刷子在表面 拖拽直到发现损毁来模拟。申请人用ASTMD2486的改良版本评估耐擦洗性。这使得本发 明的涂料可制备成较低光泽或糙面精整，通常这是不适于高湿度区域（例如洗浴或矿泉） 的，但往往是需要且优选的，因为这样外观和色泽深度较丰富。
[0014] 本发明的涂料组合物相对现有产品还具有环境优势，因为其挥发性有机化合物 (V0C)水平低至<50g/L。此外，本发明的涂料组合物不含烷基苯酚乙氧基化物（不含APE0)。
[0015] 本发明的涂料组合物的另一优点是比现有产品节约成本。
【具体实施方式】
[0016] 本发明涉及包含乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳的涂料组合物，其具有疏水表面特 性，测量为在干燥胶乳膜表面上的水接触角为约60°或更高，并且该胶乳的比水蒸气渗透 率为约0. 5mg/cm2/mm/24小时或更高。在某些实施方式中，所述乙烯基丙稀酸类共聚物胶 乳在干燥胶乳膜表面上的水接触角至少约70°。在其他实施方式中，所述乙烯基丙烯酸类 共聚物胶乳的比水蒸气渗透率为约0. 6mg/cm2/mm/24小时或更高。本发明的涂料组合物任 选包含微粉化的无定形二氧化硅增量剂颜料和/或硅酮添加剂。本发明的涂料组合物还涉 及乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳自身。
[0017] 本发明的共聚物胶乳通常包含乙酸乙烯酯或结构和物理化学性质相似的单体，例 如但不限于丙酸乙烯酯和戊酸乙烯酯；丙烯酸丁酯或结构和物理化学性质相似的单体，例 如但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基 丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸；和VE0VA-10或结构和物理化学性质相似的单体，例如但不限于VE0VA-19和VE0VA-11，以及可聚合表面活性剂和湿黏附性单体。
[0018] 在一个实施方式中，本发明的共聚物胶乳包含5种单体，即乙酸乙烯酯、丙烯酸丁 酯、VE0VA-10、乙烯基磺酸钠和N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基）亚乙基脲，如下式所示：
【主权项】
1. 一种涂料组合物，其包含： 乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳，其中所述共聚物胶乳在干燥胶乳膜表面上的水接触角为 约60°或更高，并且其中所述共聚物胶乳的比水蒸气渗透率为约0. 5mg/cm2/mm/24小时。
2. 如权利要求1所述的涂料组合物，所述组合物还含有微粉化的无定形二氧化硅增量 剂颜料。
3. 如权利要求1所述的涂料组合物，所述组合物还含有硅酮添加剂。
4. 如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述共聚物胶乳包含式I所述聚合物
其中所述乙酸乙烯酯占所述聚合物重量的约60 -约90%，所述丙烯酸丁酯占聚合物 重量的约5-约30%，VEOVA-IO占所述聚合物重量的约5-约20%，乙烯基磺酸钠占所述聚 合物重量的约〇. 05-约0. 5%，N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基）亚乙基脲占所述聚合物重量的 约 0. 5% -约 1. 5%。
5. 如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述共聚物胶乳在干燥胶乳膜表面上的水接 触角为约70°或更高，并且其比水蒸气渗透率为约0. 6mg/cm2/mm/24小时。
6. -种含涂料的组合物，其中所述涂料表现出高疏水性，测量为在干燥涂料表面上的 水接触角为约85°或更高，并且其比水蒸气渗透率为约0. 85mg/cm2/mm/24小时或更高。
7. 如权利要求6所述的组合物，其中所述涂料在干燥涂料表面上的水接触角为约95° 或更高，并且其比水蒸气渗透率为约〇. 9mg/cm2/mm/24小时或更高。
8. -种含乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳的胶乳，其在干燥胶乳膜表面上的水接触角为约 60°或更高，并且其比水蒸气渗透率为约0. 5mg/cm2/mm/24小时。
9. 如权利要求8所述的胶乳，其中所述乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳是式I所示聚合物。
10. 如权利要求9所述的胶乳，其中根据聚合物重量，乙酸乙烯酯含量范围为约 60 - 90%，丙烯酸丁酯含量范围为约5-30%，VE0VA-10含量范围为约5-20%，乙烯基磺 酸钠含量范围为约0.05-0. 5%，N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基）亚乙基脲含量范围为约 0· 5%-1.5%〇
11. 一种改善涂料组合物承受高湿度环境的方法，所述方法包括在涂料组合物中添加 乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳，其中所述共聚物胶乳在干燥胶乳膜表面上的水接触角为约 60°或更高，其中所述共聚物胶乳的比水蒸气渗透率为约0. 5mg/cm2/mm/24小时。
12. 如权利要求11所述的方法，其中所述共聚物胶乳是式I所示聚合物。
【专利摘要】本发明涉及含乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳的涂料组合物，其中所述共聚物胶乳在干燥胶乳膜表面上的水接触角为约60°或更高，其中所述共聚物胶乳还具有约为0.5mg/cm2/mm/24小时的比水蒸气渗透率。本发明还涉及所述共聚物胶乳本身。进一步，本发明提供改善涂料承受高湿度环境的方法，所述方法包括在涂料组合物中添加乙烯基丙烯酸类共聚物胶乳，其中所述共聚物胶乳在干燥胶乳膜表面上的水接触角为约60°或更高，并且其中所述共聚物胶乳还具有约为0.5mg/cm2/mm/24小时的比水蒸气渗透率。
【IPC分类】C08F218-04, C09D133-14, C08L31-04
【公开号】CN104870580
【申请号】CN201380067237
【发明人】陈岳, N·蒂劳拉, J·F·莫克, 杨石军, Y·弗赖德宗, R·J·希林
【申请人】本杰明·摩尔公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2013年12月16日
【公告号】CA2894560A1, US8907002, US20140179859, WO2014099784A1