專利名稱：涂覆瀝青基底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂覆瀝青基底。更具體地講，盡管不是專門地，本發(fā)明涉及一種改進厚漿涂料體系質(zhì)量的方法。
大部分屋頂市場采用瀝青基產(chǎn)品，如改性的瀝青輥作為基底，然后用常用的屋頂厚漿進行面涂以提高耐久性(瀝青降解)，提供節(jié)能(白色涂料對黑色瀝青)，降低防火等級和增加美感。這種涂料常常稱為“屋頂厚漿”，盡管這里使用的“厚漿涂料”包括任意的厚涂料，它們應(yīng)用于基本水平的表面如屋頂表面，基本垂直的表面如墻面，或其它基底表面上。遺憾的是，這些厚漿涂料有缺陷。屋頂表面或其它表面由于設(shè)計或因為不完善，也許殘留有水。這種蓄水會導(dǎo)致粘合力的損失和起泡，從而使得厚漿涂料不可行。還有一種傾向使得厚漿涂料因從使用厚漿的瀝青基底上流失了黑色化學物質(zhì)而引起脫色。
US-A-5059456中公開了厚漿涂料體系，特別是當暴露在蓄水中時顯示出較好的粘合力和極好的抗起泡效果。該體系依靠在基底和厚漿涂料之間使用水基粘結(jié)層。該粘結(jié)層由不溶于水的膠乳聚合物和多價金屬離子組成，其中膠乳聚合物含有單體混合物制備得到的單元，該單體混合物包括至少20％(重量)(按單體混合物重量計算)的至少一種疏水單體，選自異丁烯酸(C4-C20)-烷基酯和丙烯酸(C8-C20)-烷基酯，以及3.0％(重量)-7.5％(重量)(按單體混合物重量計算)的異丁烯酸，其中膠乳聚合物的玻璃化溫度為-20℃-5℃，以及多價金屬離子和膠乳聚合物中異丁烯酸的摩爾比為約1∶1至約0.375∶1。在隨后涂覆厚漿涂料之前將粘結(jié)層施涂到基底上。盡管該體系提供了比常用的厚漿體系更優(yōu)越的粘合力和抗起泡的特性，但仍需要對這些特性加以改進。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種厚漿涂料體系，該體系提供對US-A-5059456描述的體系進行改進的粘合力和抗起泡效果。此外，優(yōu)選的是使用實質(zhì)上不依靠在基底和厚漿組分之間使用粘結(jié)層的體系，能夠?qū)崿F(xiàn)在厚漿涂料體系質(zhì)量上的改進。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種改進厚漿涂料體系質(zhì)量的方法，包括(A)形成厚漿面涂組分和任選的粘結(jié)層組分；(B)可選擇地將所述的粘結(jié)層組分施涂到瀝青基底上；(C)將所述的厚漿面涂組分或者直接施涂到瀝青基底上，或者施涂到已施涂到所述瀝青基底的粘結(jié)層組分上(如有的話)；其中所述的厚漿面涂組分和任選的粘結(jié)層組分中的至少一種包括不溶于水的膠乳聚合物；其中所述的膠乳聚合物的玻璃化溫度為-25℃-20℃，優(yōu)選為-10℃-0℃，并由單體混合物制備，單體混合物包括(a)至少20％，優(yōu)選30-70％(重量)的至少一種疏水單體，選自(甲基)丙烯酸(C8-C24)烷基酯；(b)0或至多45％，優(yōu)選0或至多35％，較優(yōu)選0或至多10％(重量)的至少一種乙烯基芳族單體；(c)0或至多75％，優(yōu)選至多74.5％，較優(yōu)選5-70％，更優(yōu)選5-50％(重量)的至少一種單體，其選自(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯；以及(d)0或至多5％，優(yōu)選0.5-2.5％(重量)的至少一種單體，選自丙烯酸或異丁烯酸；條件是當(b)不存在于混合物中時，(d)的含量為0或至多3％，優(yōu)選0.05至小于3％(重量)；以及其中(a)和(b)的總重量占所述單體混合物重量的至少25％，優(yōu)選30％或更多，較優(yōu)選35％或更多，更優(yōu)選45％或更多。
另一方面，本發(fā)明提供一組分，適合用作含有不溶于水的膠乳聚合物的厚漿面涂組分或厚漿粘結(jié)層組分；其中所述的膠乳聚合物的Tg(玻璃化溫度)為-25℃-20℃，優(yōu)選為-10℃-0℃，并且由單體混合物制備，單體混合物包括(a)至少20％，優(yōu)選30-70％(重量)的至少一種疏水單體，其選自(甲基)丙烯酸(C8-C24)烷基酯；
(b)0或至多45％，優(yōu)選0或至多35％，較優(yōu)選0或至多10％(重量)的至少一種乙烯基芳族單體；(c)0或至多75％，優(yōu)選至多74.5％，較優(yōu)選5-70％，更優(yōu)選5-50％(重量)的至少一種單體，其選自(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯；以及(d)0或至多5％，優(yōu)選0.5-2.5％(重量)的至少一種單體，選自丙烯酸或異丁烯酸；如果當(b)不存在混合物中，(d)的含量為0或至多3％，優(yōu)選0.05至小于3％(重量)；以及(a)和(b)的總重量占所述單體混合物重量的至少25％，優(yōu)選30％或更多，較優(yōu)選35％或更多，更優(yōu)選45％或更多。
又一方面，本發(fā)明提供了不溶于水的膠乳聚合物的厚漿面層在厚漿涂層體系中改進附著性和耐起泡性的應(yīng)用，其中所述的膠乳聚合物的Tg(玻璃化溫度)為-25℃-20℃，優(yōu)選為-10℃-0℃，并且由單體混合物制備，單體混合物包括(a)至少20％，優(yōu)選30-70％(重量)的至少一種疏水單體，其選自(甲基)丙烯酸(C8-C24)烷基酯；(b)0或至多45％，優(yōu)選0或至多35％，較優(yōu)選0或至多10％(重量)的至少一種乙烯基芳族單體；(c)0或至多75％，優(yōu)選至多74.5％，較優(yōu)選5-70％，更優(yōu)選5-50％(重量)的至少一種單體，其選自(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯；以及(d)0或至多5％，優(yōu)選0.5-2.5％(重量)的至少一種單體，選自丙烯酸或異丁烯酸；條件是如果當(b)不存在混合物中，(d)的含量為0或至多3％，優(yōu)選0.05至小于3％(重量)；以及(a)和(b)的總重量占所述單體混合物重量的至少25％，優(yōu)選30％或更多，較優(yōu)選35％或更多，更優(yōu)選45％或更多。
優(yōu)選的是(b)和(d)中至少一種存在于單體混合物中。
使用本發(fā)明的面涂和/或粘結(jié)層的厚漿涂料體系顯示出令人驚奇地改進的粘合力和抗起泡效果，特別是當暴露在蓄水中時。它們也能防止暗黑化學物質(zhì)從瀝青基底上流失。
用于本發(fā)明的普通基底是改性瀝青片材。
膠乳聚合物可以通過本領(lǐng)域已知的乳液聚合技術(shù)制備。例如，US-A-5521266公開了一種非常合適的水溶液聚合方法，適合用于形成含有低水溶性單體的聚合物。
該至少一種疏水單體(a)優(yōu)選選自丙烯酸乙基己基酯(EHA)，異丁烯酸辛酯，異丁烯酸異辛酯，異丁烯酸癸酯(n-DMA)，異丁烯酸異癸酯(IDMA)，異丁烯酸十二酯(LMA)，異丁烯酸十五酯，異丁烯酸十八酯(SMA)，丙烯酸辛酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸異癸酯，丙烯酸十二酯(LA)和異丁烯酸(C12-C15)烷基酯。最優(yōu)選的單體為LMA，IDMA和異丁烯酸(C12-C15)烷基酯。
該至少一種疏水單體(a)最優(yōu)選以含量為30-70％(重量)存在于單體混合物中。
該至少一種乙烯基芳族單體優(yōu)選選自苯乙烯(Sty)，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。苯乙烯是最優(yōu)選的單體。
至少一種乙烯基芳族單體優(yōu)選以含量小于35％，較優(yōu)選為0或至多10％(重量)存在于單體混合物中。
優(yōu)選的(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯為異丁烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸乙酯(EA)和丙烯酸丁酯(BA)。
用于制備膠乳聚合物的單體混合物中優(yōu)選含有約0.5％(重量)-小于3％(按總單體重量計算)的異丁烯酸。優(yōu)選的異丁烯酸量為1-2％。
這里使用的“玻璃化溫度”或“Tg”是指按照ASTME-1356-91通過差示掃描量熱法測定的聚合物的平均玻璃化溫度。
膠乳聚合物的單體成分應(yīng)該這樣選擇使得干膠乳聚合物的Tg為-25℃-+20℃，優(yōu)選的Tg為-10℃-0℃。Tg高于+5℃的聚合物制成的涂料在低溫下也許會失去柔韌性。Tg低于-25℃的聚合物容易滲膠，其中基底中的著色化學物質(zhì)移入面涂和粘結(jié)層中，從而破壞厚漿涂料體系的性能。
膠乳聚合物的分子量影響抗起泡效果和粘合力。降低聚合物的分子量可以提高抗起泡效果和粘合力。優(yōu)選的是，重均分子量為約10000-約150000的膠乳聚合物能產(chǎn)生最佳抗起泡效果和粘合力。分子量可以通過許多本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鏈轉(zhuǎn)移劑來控制。這些包括，例如烷基硫醇，鹵素化合物和其他熟知的鏈轉(zhuǎn)移劑。鏈轉(zhuǎn)移劑如正十二烷硫醇(n-DDM)，用量為約0.1(重量)(按總單體重量計算)-約2.5％(重量)時可以有效地提供所需的分子量。重均分子量(Mw)通過含水凝膠滲透色譜法來測定。
本發(fā)明的厚漿面涂組分和粘結(jié)層組分除了含有膠乳聚合物外，一般還包括至少一種或多種以下成分顏料，增量劑，分散劑，表面活性劑，聚結(jié)劑，濕潤劑，增稠劑，流變性改良劑，干燥抑制劑，增塑劑，生物殺傷劑，殺霉菌劑，消泡劑，著色劑，蠟，粘合促進劑，氧化鋅和固體二氧化硅。所述的組分也可以包括一種或多種部分取代上述定義的不溶于水膠乳聚合物的其他膠乳聚合物。
本發(fā)明的厚漿面涂組分通常包括顏料，如二氧化鈦或Ropaque不透明聚合物(來自Rohm&Haas公司)。
本發(fā)明的厚漿面涂和粘結(jié)層組分通常包括生物殺傷劑和/或殺霉菌劑，如Kathon887或Skane M-8(來自Rohm和Haas公司)。
本發(fā)明中以Tg為約-25℃-約+5℃的膠乳聚合物為基礎(chǔ)的粘結(jié)層組分，在正常使用屋頂材料的溫度下有點粘手。因此，優(yōu)選在所述的粘結(jié)層組分中摻入一種化合物如多價金屬離子配合物，以獲得不粘手的涂料?？梢允褂玫亩鄡r金屬離子如鈣、鎂、鋅、鋇和鍶離子。多價金屬離子的配合物如六氨合鋅等，以及多價金屬離子與相反離子的鹽如氯化物、乙酸鹽和碳酸氫鹽等可以用來提供離子。鋅是優(yōu)選的多價金屬離子?？梢酝ㄟ^控制粘結(jié)層組分中多價金屬離子的量來獲得不粘手涂料，而這又可以通過控制聚合物粘結(jié)層中加入的多價金屬離子和異丁烯酸的摩爾比來完成?？梢允褂玫亩鄡r金屬離子/異丁烯酸的摩爾比低至約0.375∶1，高至約1∶1。優(yōu)選的摩爾比為約0.5∶1。
下面實施例包括對照實施例旨在僅用于更詳細地闡述本發(fā)明，而并不局限于此。實施例1．對照膠乳聚合物A的制備按照常用的方法(參見例如US-A-5356968，實施例1)將含有1323.0g丙烯酸丁酯、684.6g異丁烯酸甲酯和17.1g異丁烯酸的混合物在84℃下經(jīng)過3小時20分鐘制備出膠乳聚合物。水量為1648.8g；使用的自由基引發(fā)劑為5.6g的過硫酸銨以及使用的乳化劑為2.0g十二烷基苯磺酸鈉。產(chǎn)物聚合物膠乳中總固體為55.7％(理論固含量為55.9)；pH為9.7，平均細度為337nm(Brookfield粒度分析儀，BI-90型)，粘度為0.200Pa·s(Brookfield粘度計，芯軸#260rpm)，通過差示掃描量熱法測定的平均玻璃化溫度為-6.6℃。重均分子量大于500000。實施例2．對照膠乳聚合物B的制備按照常用的方法(參見例如US-A-5356968，實施例1)將含有1188.0g丙烯酸丁酯、552.6g異丁烯酸甲酯、59.4g異丁烯酸和5.4g正十二烷硫醇的混合物在84℃下經(jīng)過3小時制備出膠乳聚合物。水量為1474g；使用的自由基引發(fā)劑為過硫酸銨以及使用的乳化劑為3.6g十二烷基硫酸鈉。產(chǎn)物聚合物膠乳中總固體為55.60％(理論固含量為55.96)；pH為7.2，平均細度為338nm(Brookfield粒度分析儀，BI90型，粘度為0.128Pa·s(Brookfield粘度計，芯軸#260rpm)，通過差示掃描量熱法測定的平均玻璃化溫度為-0.8℃，以及重均分子量為170000。實施例3．膠乳聚合物1的制備按照常用的方法(參見例如US-A-5356968，實施例1)將含有543.6g丙烯酸丁酯、270g異丁烯酸甲酯、201.6g苯乙烯、756g異丁烯酸異癸酯、28.8g異丁烯酸和5.4g正十二烷硫醇的混合物在84℃下經(jīng)過3小時制備出膠乳聚合物。水量為1474g；使用的自由基引發(fā)劑為過硫酸銨以及使用的乳化劑為3.6g十二烷基硫酸鈉。產(chǎn)物聚合物膠乳中總固體為55.7％(理論固含量為55.9％)；pH為6.7，平均細度為332nm(Brookfield粒度分析儀，BI-90型)，粘度為0.135Pa·s(Brookfield粘度計，芯軸#260rpm)，通過差示掃描量熱法測定的平均玻璃化溫度為-6.1℃以及重均分子量為92000。
基本上按照膠乳聚合物1的制備方法制備出本發(fā)明闡述的多種其他聚合物組分。
表1按照膠乳聚合物1制備的多種膠乳聚合物的組分(重量百分數(shù)
可以通過混合許多成分制備厚漿涂料。下面我們列出3個實施例用于測試在APPmod-bit上厚漿涂料的性能。實施例4中的厚漿涂料1是用實施例1中標準膠乳聚合物制成的。實施例4厚漿涂料1的制備
制備出的厚漿涂料2和3與按照制備膠乳聚合物1的方法生成的膠乳聚合物一起使用。實施例5厚漿涂料2的制備
實施例6厚漿涂料3的制備<
>厚漿體系的試驗所有試驗的基底為US Intec生產(chǎn)的無規(guī)改性聚丙烯瀝青屋頂材料(BraiSP4)。厚漿體系的起泡性用于起泡測量的樣品是通過沿著APP改性-粗粒mod-bit改性瀝青輥的1/2處切割-14cm的窄條。使用Paul&Gardner公司生產(chǎn)的刮板將涂料施涂到APP mod-bit樣品上，濕厚度為0.64mm。讓樣品在24℃和50％相對濕度下干燥24小時后，將它們切割成8cm小段。將樣品放置于去離子水下4cm，并在第一天后和14天后進行測量。按ASTMD-714的標準評價起泡程度。涂料流失(變黃)
按照ASTM G-26(調(diào)節(jié)輻射度為0.30W/m2)將同樣方法制備的另外樣品暴露在人造風化條件下的Atlas老化試驗機上。暴露330小時后，移去樣品并測定變黃程度。用Lab色標；聚焦為b測定流失或脫色的程度蘭色-黃色。厚漿涂料的粘合力附在APP改性-粗?；咨系暮駶{涂料的粘合力按下述方法測量。將約20g厚漿涂料施涂到APP改性-粗粒樣品(7.5×15cm)上。埋在厚漿中的為兩個2.5cm寬的聚酯/棉布窄條。將厚漿在24℃和50％相對溫度下干燥至少14天，測量的剝離強度(力/單位寬度)為(“干粘合力”)。干粘合后將APP改性-粗粒上的厚漿浸在去離子水中7天，測量濕粘合力。粘合劑組分影響涂料起泡效果的實施例按照上述步驟制備出厚漿樣品用于測量起泡。表2中列出了不同種聚合物組分對APP改性-粗粒上厚漿涂料起泡效果的影響。起泡標度有兩種表示尺寸(2=大泡；8=非常小的泡)，以及密度(F=很小，M=中等，MD=中密，D=密)。
表2
粘合劑組分影響涂料粘合力和流失的實施例表3中列出了不同種聚合物組分對附在APP改性-粗粒上的厚漿涂料粘合力(濕和干)和流失的影響。
表3
>疏水組分影響涂料粘合力的實施例表4中列出了苯乙烯和LMA對附在APP mod-bit上的厚漿涂料(2)的粘合力(濕和干)的影響。
表4
苯乙烯和MAA影響涂料粘合力的實施例表5中列出了酸和苯乙烯對APP mod-bit上厚漿涂料(3)粘合力(濕和干)的影響。
表權(quán)利要求
1．一種改進厚漿涂料體系質(zhì)量的方法(A)形成厚漿面涂組分和任選的粘結(jié)層組分；(B)可選擇地將所述的粘結(jié)層組分施涂到瀝青基底上；(C)將所述的厚漿面涂組分或者直接施涂到瀝青基底上，或者施涂到已施涂到所述瀝青基底的粘結(jié)層組分上(如有的話)；其中所述的厚漿面涂組分和任選的粘結(jié)層組分中至少一種包括不溶于水的膠乳聚合物；其中所述的膠乳聚合物的玻璃化溫度為-25℃-20℃，并由單體混合物制備，單體混合物包括(a)至少20％(重量)的至少一種疏水單體，選自(甲基)丙烯酸(C8-C24)烷基酯；(b)0或至多45％(重量)的至少一種乙烯基芳族單體；其中(a)和(b)的總重量占所述單體混合物重量的至少25％，(c)0或至多75％(重量)的至少一種單體，選自(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯；以及(d)0或至多5％(重量)的至少一種單體，選自丙烯酸和異丁烯酸；其中當(b)不存在于單體混合物中時，(d)的含量為0或至多3％(重量)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少一種疏水單體(a)選自丙烯酸乙基己基酯(EHA)，異丁烯酸辛酯，異丁烯酸異辛酸，異丁烯酸癸酯(n-DMA)，異丁烯酸異癸酯(IDMA)，異丁烯酸十二酯(LMA)，異丁烯酸十五酯，異丁烯酸十八酯(SMA)，丙烯酸辛酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸異癸酯，丙烯酸十二酯(LA)和異丁烯酸(C12-C15)烷基酯。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少一種乙烯基芳族單體(b)選自苯乙烯(Sty)，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。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯(c)選自異丁烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸乙酯(EA)和丙烯酸丁酯(BA)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中膠乳聚合物的重均分子量為10000-150000。
6．一種適合用作含有不溶于水的膠乳聚合物的厚漿面涂或粘結(jié)層的組分；其中所述的膠乳聚合物的玻璃化溫度為-25℃-20℃，并且由單體混合物制備，單體混合物包括(a)至少20％(重量)的至少一種疏水單體，其選自(甲基)丙烯酸(C8-C24)烷基酯；(b)0或至多45％(重量)的至少一種乙烯基芳族單體；其中(a)和(b)的總重量占所述單體混合物重量的至少25％，(c)0或至多75％(重量)的至少一種單體，其選自(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯；以及(d)0或至多5％(重量)的至少一種單體，其選自丙烯酸和異丁烯酸；其中當(b)不存在于單體混合物中時，(d)的含量為0或至多3％(重量)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的組分，其中至少一種疏水單體(a)選自丙烯酸乙基己基酯(EHA)，異丁烯酸辛酯，異丁烯酸異辛酯，異丁烯酸癸酯(n-DMA)，異丁烯酸異癸酯(IDMA)，異丁烯酸十二酯(LMA)，異丁烯酸十五酯，異丁烯酸十八酯(SMA)，丙烯酸辛酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸異癸酯，丙烯酸十二酯(LA)和異丁烯酸(C12-C15)烷基酯。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的組分，其中至少一種乙烯基芳族單體(b)選自苯乙烯(Sty)，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。
9．根據(jù)權(quán)利要求6的組分，其中(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯(c)選自異丁烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸乙酯(EA)和丙烯酸丁酯(BA)。
10．根據(jù)權(quán)利要求6的組分，其中膠乳聚合物的重均分子量為10000-150000。
全文摘要
通過使用含有不溶于水的膠乳聚合物的面涂組分和/或粘結(jié)層組分改進用于瀝青基底的厚漿涂料體系的質(zhì)量。膠乳聚合物的玻璃化溫度為－25℃—20℃,并且由單體混合物制備,單體混合物的組成如說明書所示。當涂料暴露在蓄水中時,厚漿涂料體系能增加粘合力和抗起泡性,也減少了瀝青基底上化學物質(zhì)的流失。
文檔編號C09D133/04GK1235996SQ9910661
公開日1999年11月24日 申請日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月14日
發(fā)明者D·G·凱利, H·楊, D·A·維尼 申請人:羅姆和哈斯公司