專利名稱：：外用油漆配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及聚合物樹脂。更特別地，本發(fā)明涉及具有基于納米顆粒的顏料和多種漆基的油漆。
背景技術(shù)：
：常規(guī)地，消費(fèi)者必須在由膠乳油漆提供的優(yōu)越的耐用性和油性油漆的優(yōu)越遮蓋性能之間作出選擇。常規(guī)的膠乳或乳液油漆在其施加之前要求底層油漆涂層，以提供充足水平的粘連(blocking)并防止?jié)B色，例如丹寧的滲色。另外，許多常規(guī)的膠乳油漆要求底漆以提供充足的粘合和對于特定應(yīng)用來說的耐久性。通常甚至當(dāng)施加底漆時，要求現(xiàn)有技術(shù)的油漆的多層涂層，以防止因存在底漆或者染料和顏料從底層基底中滲色導(dǎo)致的顏色變化。事實(shí)上，多次施加現(xiàn)有技術(shù)的油漆防止不了在基底，例如柏木上的滲色，這是因?yàn)槿玖虾皖伭希绨诨變?nèi)的丹寧常常是水溶性的且通過膠乳油漆的每一層擴(kuò)散。油漆典型地含有四種基本成分，亦即顏料、漆基、液體和添加劑。任何一種或者所有這些成分可以是單一的組分或者可包括多種物品。顏料提供油漆顏色且還使得油漆不透明，而顏料通常是礦物或有機(jī)來源，盡管一些顏料通過人工方法生產(chǎn)。一些顏料擁有很小的松密度(bulk)或者沒有，且必需固定在更加致密(solid),但與此同時透明的物質(zhì)或者基礎(chǔ)成分上。"遮蓋，，顏料提供顏色和不透明度(不透明覆蓋率)。最常見的遮蓋顏料是二氧化鈦，它為白色且在膠乳和油性油漆中使用。常規(guī)地，顏料還賦予油漆外加的遮蓋性能。也可使用特種或者體質(zhì)顏料并以低的成本提供油漆松密度。常常因其對諸如耐擦洗性、耐污染性和抗粉化性之類性能的影響而選擇體質(zhì)顏料。為此常常使用明礬或者粘土。將這些顏料加入到油漆中，以提供一些特征，例如稠度，一定水平的光澤和耐久性。它們通常是天然存在的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品最初存在于地殼內(nèi)并為在油漆中使用而開采并純化。這種顏料，例如碳酸鉀、滑石和粘土例如廣泛地用于油漆中。漆基保持顏料并且還將其粘合到表面上，和漆基組合物可具有大于一種組分。在膠乳油漆中，膠乳樹脂是漆基。最常見地，在膠乳油漆中，漆基是100%的丙烯酸、乙烯基丙烯酸(聚乙酸乙烯酯)或苯乙烯化的丙烯酸。顏料顆粒不可溶且僅僅在漆基內(nèi)形成懸浮液。漆基將顏料"粘結(jié)"成堅(jiān)韌、連續(xù)的膜，且如上所述輔助油漆粘合到表面上。另外，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)潤濕時，事先使用100%的丙烯酸漆基提供最大的粘合，且對于新的砌體上施加的油漆來說，還提供抗起泡和剝離性，抗霉菌和灰塵，以及耐堿性。液體攜帶顏料和漆基，且這一液體是將蒸發(fā)的油漆或者涂料產(chǎn)品的一部分。流體的作用是保持油漆為流體形式以供容易施加。一旦施加到表面上，則它蒸發(fā)，從而留下均勻的膜，然后干燥，形成保護(hù)涂層。所使用的液體主要根據(jù)漆基的溶解度來確定。在油性和醇酸油漆中，液體典型地為油漆稀釋劑，和在膠乳油漆中，液體典型地為水。常規(guī)地，頂級質(zhì)量的油漆具有很少的液體和更多的固體(即顏料和漆基)，這通過固體的百分?jǐn)?shù)來測量。添加劑是以低的含量添加的成分以提供關(guān)鍵的性能，例如但不限于，抗霉菌性、較好的流動和流平性，以及抗?jié)姙R性(splatterresistance)。在常規(guī)的油漆配方中使用的常見添加劑包括流變學(xué)改性劑、表面活性劑、消泡劑、聚結(jié)劑和殺蟲劑。其它許多添加劑是本領(lǐng)域公知的且可視需要使用，以配制具有所需性能的油漆。本領(lǐng)域已知各種技術(shù)生產(chǎn)具有各類光澤，即"光亮(shine)"或光澤的樣品。例如，通過遞增地增加顏料含量和/或通過使用較大的顏料顆粒，可實(shí)現(xiàn)各種光澤水平，其中包括，但不限于，無光、緞光和半光。顏料體積濃度(PVC)常常與飾面漆有關(guān)，但各種罩面漆可具有重疊范圍的PVC。PVC是顏料的單位體積作為顏料體積加上漆基體積的百分?jǐn)?shù)。PVC代表涂層的耐久性和顏料用量之間的關(guān)系。因此，需要油漆組合物及其制造方法，以替代底漆和涂面漆體系的常規(guī)作用且能提供具有諸如丹寧粘連(tanninblocking)、遮蓋力、除污和耐腐蝕性之類性能改進(jìn)的涂層。發(fā)明概述本發(fā)明一般地涉及具有優(yōu)異的丹寧粘連、除污、耐腐蝕性、粘合性和各種其它改進(jìn)性能的漆基組合物和油漆體系。本發(fā)明優(yōu)選包括具有無機(jī)納米顆粒顏料和具有顏料級二氧化鈦的兩種漆基體系。在一個實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明原理的油漆組合物進(jìn)一步包括配制油漆的添加劑。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在基底上的涂層，其中通過使用至少兩種漆基、無機(jī)納米顆粒顏料和顏料級二氧化鈦，改進(jìn)了所述涂層的覆蓋率。附圖簡述圖1描述了與在白色基礎(chǔ)成分內(nèi)的可商購的外用緞子(satin)相比，具有緞光光澤和白色基礎(chǔ)成分的本發(fā)明油漆的試驗(yàn)結(jié)果的多軸性能圖表；圖2描述了與在白色基礎(chǔ)成分內(nèi)的可商購的外用無光漆相比，根據(jù)本發(fā)明原理的無光白色基礎(chǔ)油漆的試驗(yàn)結(jié)果的多軸性能圖表；圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的半光的白色基礎(chǔ)油漆與在白色基礎(chǔ)成分內(nèi)的可商購的外用半光油漆的試驗(yàn)結(jié)果相比較的多軸性能圖表；圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的無光白色基礎(chǔ)油漆與在白色基礎(chǔ)成分內(nèi)的第二種可商購的外用無光漆相比較的多軸性能圖表；和圖5描述了本發(fā)明的緞光白色基礎(chǔ)油漆與在白色基礎(chǔ)成分內(nèi)的第二種可商購的外用緞光漆相比較的多軸性能圖表。優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明部分地涉及在油漆體系內(nèi)的聚合物組合物，它用諸如丹寧粘連、除污、粘合和耐腐蝕性之類的改進(jìn)性能替代底漆和面漆的常規(guī)作用。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及具有第一漆基、笫二漆基、無機(jī)納米顆粒顏料，和在一些情況下，笫三漆基的組合物。這一組合物可在本領(lǐng)域已知的常規(guī)的油漆配方中使用本發(fā)明中使用的漆基包括通過常規(guī)(些。合適的漆基包括，但不限于，所制造的100%的丙烯酸樹脂和苯乙烯化的丙烯酸樹脂。優(yōu)選地，第一漆基是為用作底漆漆料而設(shè)計(jì)的100%的丙烯酸樹脂，和第二漆基是為在面漆涂布應(yīng)用中使用而設(shè)計(jì)的100%丙烯酸樹脂。本發(fā)明中使用的顏料可包括本領(lǐng)域已知的任何合適的顏料。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的顏料是二氧化鈦或氧化鋅，但其它合適的顏料包括霞石、黑花崗石、膨潤土和碳酸釣。優(yōu)選地，主要的顏料是二氧化鈦，例如可商購的顏料。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中使用的金屬氧化物納米顆粒材料的平均粒度為約20-150納米，但一些實(shí)施方案可使用在這一范圍以外的平均粒度。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，納米顆粒材料是平均粒度為約60nm的氧化鋅材料?？筛鶕?jù)許多已知的制造方法，根據(jù)本發(fā)明的原理制備油漆。一般地，這種方法牽涉制備漆基或者多種漆基體系，混合額外的成分，分散顏料，并調(diào)節(jié)密度和粘度到所需的水平。本領(lǐng)域已知的各種添加劑和稀釋劑可與本發(fā)明的漆基混合，以實(shí)現(xiàn)油漆或涂層的一些性能。添加劑可包括，但不限于，表面活性劑、消泡劑、流變學(xué)改性劑、聚結(jié)劑、殺蟲劑、殺霉菌劑、表面活性劑、和本領(lǐng)域已知的其它添加劑。在一個實(shí)施方案中，制造根據(jù)本發(fā)明原理的油漆具有150gA的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)，其中包括37%體積的固體，51%重量的固體、34PVC和1.5的顏料/體積比。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選形式的原理的油漆中的PVC可在4-55%重量之間變化。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，油漆是"半光"漆，它具有相對低的PVC。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，油漆是具有相對高PVC的"緞光漆"。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，油漆是與緞光漆相比，具有相對高PVC的"無光漆"。表1列出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案原理的油漆中主要成分的一般范圍。聚合物(即漆基)的總量優(yōu)選介于約30-60加侖/100加侖。不包括二氧化鈦在內(nèi)的顏料的總量優(yōu)選介于約15至約150磅/100加侖。二氧化鈦的含量優(yōu)選介于G磅/加侖至約360磅/100加侖。防腐劑包括約5至約8磅/100加侖。額外的添加劑包括約50至約200磅/100加侖。水包括約50至約200磅/100加侖。油漆進(jìn)一步包括介于約30至約45磅/100加侖的除了水以外的額外的溶劑。表l-各成分的范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>優(yōu)選的配制方法由兩個常規(guī)的步驟組成研碎和調(diào)漆。在研碎過程中，一起混合溶劑(水)、分散劑、消泡劑、氧化鋅、乙二醇、氨基醇、霞石、黑花崗石、美國活性白土。在調(diào)漆過程中，將漆基、殺霉菌劑、流變學(xué)改性劑和殺蟲劑加入到研碎的產(chǎn)品中。下述非限制性實(shí)施例闡述了油漆配方的主要組分和油漆配方本身。表2提供實(shí)施例1-4的油漆配方中組分的材料范圍。表2-原材料范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實(shí)施例2-緞光罩面漆使用表2的基本組分以及下述具體的組分，配制實(shí)施例2:表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>使用表2的基本組分以及下述具體的組分，配制實(shí)施例3:表5<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實(shí)施例4-無光罩面漆使用表2的基本組分以及下述具體的組分，配制實(shí)施例4:<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>粘合試驗(yàn)進(jìn)行各種粘合試驗(yàn)，以測定在不同物質(zhì)上根據(jù)本發(fā)明原理的油漆的粘合性能。試驗(yàn)結(jié)果比較了本發(fā)明的油漆與為外用而銷售的典型的可商購的油漆以及底漆體系，并在表7中列出了這些試驗(yàn)表7-通過ASTMD3359評定的粘合試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>*所測試的對照的丙烯酸外用底漆和對照的丙烯酸外用面漆至少與在商業(yè)市場上容易獲得的那些相當(dāng)。另外，進(jìn)行一組試驗(yàn)，以評價與在市場上目前可獲得的油漆相比，在各種光澤下，根據(jù)本發(fā)明原理的油漆的總體性能。如表8和9的結(jié)果中所示，根據(jù)本發(fā)明原理制備的油漆每一種均優(yōu)于所有其它的油漆。表8-無光基準(zhǔn)的復(fù)合分?jǐn)?shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>**所測試的商業(yè)丙烯酸無光漆至少與商業(yè)市場上容易獲得的那些相當(dāng)。根據(jù)表9看出，本發(fā)明的緞光顯示出改進(jìn)的流平、輥式發(fā)泡、反差和干燥附著性。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>在白色基礎(chǔ)成分內(nèi)的第二種可商購的外用緞光漆相比較的多軸性能圖表。根據(jù)本發(fā)明原理的配方的所有性能得到改進(jìn)。盡管在本申請中示出并描述了數(shù)個實(shí)施方案，但要理解可在沒有脫離本發(fā)明較寬方面的情況下對本發(fā)明作出改變和改性。權(quán)利要求1.一種油漆組合物，其包括每100加侖約450磅-每100加侖約630磅的第一丙烯酸底漆漆基；每100加侖約50磅-每100加侖約95磅的第二丙烯酸面漆漆基；和每100加侖約2磅-每100加侖約20磅的納米顆粒尺寸的金屬氧化物顏料；其中該油漆組合物的PVC為約4-約55且顏料漆基之比為約0.10-約3.0。2.權(quán)利要求1的組合物，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括氧化鋅。3.權(quán)利要求1的組合物，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度小于約IOO納米的顆粒。4.權(quán)利要求3的組合物，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度介于約30納米至約65納米的顆粒。5.權(quán)利要求1的組合物，其中第一丙烯酸底漆漆基基本上由丙烯酸組成。6.權(quán)利要求1的組合物，其中第二丙烯酸面漆漆基基本上由丙烯酸組成。7.權(quán)利要求1的組合物，其中第一丙烯酸底漆漆基包括自交聯(lián)聚合物。8.權(quán)利要求1的組合物，其中第一丙烯酸漆基包括擬用作底漆漆料的100%丙烯酸漆基。9.權(quán)利要求1的組合物，其中第一底漆漆基與第二面漆漆基之比為約80:20。10.權(quán)利要求l的組合物，進(jìn)一步包括第三漆基。11.權(quán)利要求1的組合物，其中第一漆基與第二漆基之比為約80:20。12.生產(chǎn)油漆組合物的方法，該方法包括下述步驟在溶劑內(nèi)分散顏料級尺寸的顏料以形成分散體；將分散體與粉碎的添加劑混合；添加第一丙烯酸底漆漆基和第二面漆丙烯酸漆基到該分散體中；和添加調(diào)漆添加劑到該分散體中，其中所得組合物包括約4-約55的PVC和約30至約55重量％的固體。13.權(quán)利要求12的方法，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括氧化鋅。14.權(quán)利要求12的方法，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度小于IOO納米的顆粒。15.權(quán)利要求12的方法，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度介于約30納米至約65納米的顆粒。16.權(quán)利要求12的方法，其中添加第一丙烯酸底漆漆基的步驟包括添加100%的丙烯酸漆基。17.權(quán)利要求10的組合物，其中添加第二面漆丙烯酸漆基的步驟包括添加100%丙烯酸漆基。18.權(quán)利要求10的組合物，其中第一丙烯酸底漆漆基包括自交聯(lián)聚合物。19.權(quán)利要求10的組合物，其中第一丙烯酸漆基包括100%丙烯酸漆基。20.權(quán)利要求1的組合物，其中第一漆基與第二漆基之比為約80:20。21.—種涂布基底，它包括基底；和在該基底上的涂層，所述涂層具有第一漆基和第二漆基；顏料級尺寸的顏料；和納米顆粒尺寸的顏料。22.權(quán)利要求21的涂布基底，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括氧化鋅。23.權(quán)利要求21的涂布基底，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度小于100納米的顆粒。24.權(quán)利要求21的涂布基底，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度介于約30納米至約65納米的顆粒。25.權(quán)利要求21的涂布基底，其中第一丙烯酸底漆漆基是100%的丙烯酸漆基。26.權(quán)利要求21的涂布基底，其中第二丙烯酸面漆漆基是100%的丙烯酸漆基。27.權(quán)利要求21的涂布基底，其中第一丙烯酸漆基包括自交聯(lián)的聚合物。28.權(quán)利要求21的涂布基底，其中第一丙烯酸漆基包括擬用作底漆漆料的100%丙烯酸漆基。29.權(quán)利要求21的涂布基底，其中第一漆基與第二漆基之比為約80:20。30.權(quán)利要求21的涂布基底，進(jìn)一步包括第三漆基。31.—種油漆，它包括由100%丙烯酸底漆漆基組成的第一漆基；第二漆基；納米級金屬氧化物。32.權(quán)利要求31的油漆，其中納米級金屬氧化物顏料包括氧化鋅。33.權(quán)利要求31的油漆，其中納米級金屬氧化物顏料包括平均粒度小于100納米的顆粒。34.權(quán)利要求33的油漆，其中納米顆粒金屬氧化物顏料包括平均粒度介于約30納米至約65納米的顆粒。35.權(quán)利要求29的油漆，其中第一丙烯酸漆基和第二丙烯酸漆基中的至少一種是100%的丙烯酸漆基。36.權(quán)利要求29的油漆，其中第一丙烯酸漆基包括自交聯(lián)的聚合物。37.權(quán)利要求29的油漆，其中第一漆基與第二漆基之比為約80:20。全文摘要本發(fā)明提供增加的耐污染性、丹寧粘連、粘合性和各種其它性能。根據(jù)本發(fā)明原理的組合物包括至少兩種漆基、納米顆粒顏料和顏料二氧化鈦。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明設(shè)計(jì)在基底上的涂層，其中該涂層具有兩種漆基、納米顆粒金屬氧化物顏料和顏料二氧化鈦?？砂ǜ鞣N添加劑以配制本領(lǐng)域已知的油漆。文檔編號C09D4/00GK101309982SQ200580027108公開日2008年11月19日申請日期2005年6月28日優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日發(fā)明者吉姆·L·阮,唐明仁,安·法姆,安尼·法姆,安尼爾·亞歷山大,希德尼·馬克西,斯坦·布朗內(nèi)爾,米·林恩·法姆,迪文·沙,馬克·米納米爾申請人:貝爾加工公司