涂料組合物及涂裝體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及以建筑物領(lǐng)域?yàn)橹鞯母黝I(lǐng)域可適用的、耐候性和親水性優(yōu)良的涂裝體 以及用于該涂裝體的涂料組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來氧化鈦等光觸媒被廣泛應(yīng)用。可利用由光能激發(fā)的光觸媒活性，來分解各 種有害物質(zhì)。此外，使構(gòu)件表面形成含光觸媒粒子的表層而使之親水化，使得表面附著的污 物能夠輕易用水沖洗掉。作為含有光觸媒的涂料組合物來說，不易受光觸媒的氧化分解作 用影響的聚硅氧烷樹脂頗適合作為粘合劑而使用。
[0003] 例如，日本特開平9-227829號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)1)中，公開了含有光觸媒粒子、聚 硅氧烷和乙醇類溶劑的涂料組合物。另外，日本特開2004-51644號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)2)中， 公開了從能夠降低環(huán)境負(fù)載的觀點(diǎn)考慮，采用水性聚硅氧烷乳化液的涂料組合物。
[0004] 使用這類涂料組合物形成的涂膜會(huì)比較硬。例如，當(dāng)基材因外力或溫度變化而引 起變形時(shí)，涂膜不能隨著基材變形，會(huì)發(fā)生涂膜剝離或涂膜裂化現(xiàn)象。因此，為了形成基材 隨從性和耐裂化性提高的涂膜，提出了將粘合劑中含有不飽和雙鍵的有機(jī)化合物等的聚 合性單體與硅烷化合物進(jìn)行復(fù)合的樹脂乳化液。例如，日本特開2008-38113號(hào)公報(bào)（專 利文獻(xiàn)3)中，公開了將乙烯性不飽和單體和具有可與該單體共聚的官能團(tuán)的烷氧基硅烷 在有反應(yīng)性乳化劑存在下，乳化聚合而形成的聚硅氧烷改性樹脂乳化液。另外，日本特開 2008-95069號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)4)及日本特開2010-106266號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)5)中，公開 了含有酸根的聚合體嵌段與聚硅氧烷嵌段結(jié)合形成的復(fù)合樹脂的水分散體。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1日本特開平9-227829號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2日本特開2004-51644號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)3日本特開2008-38113號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)4日本特開2008-95069號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)5日本特開2010-106266號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 以往所知的此類復(fù)合樹脂與光觸媒粒子混合而成的涂料組合物，其所形成的涂膜 已知具有耐候性和親水化不能同時(shí)滿足的傾向。也就是說，耐候性優(yōu)良的涂膜親水化需要 時(shí)間，另一方面，親水化快的涂膜表現(xiàn)出耐候性差的傾向。本發(fā)明的目的是提供一種可形成 耐候性及親水化特性均優(yōu)良的涂膜的涂料組合物。
[0013] 本發(fā)明人此番得出了采用含有聚硅氧烷嵌段的含Si樹脂與大粒徑的光觸媒粒子 組合，涂膜的優(yōu)良耐候性和親水化特性可以兼?zhèn)涞囊娊?。此外還得出了當(dāng)所述含Si樹脂采 用特定物質(zhì)時(shí)，涂膜的優(yōu)良耐候性和親水化特性可以更好的兼?zhèn)涞囊娊?。本發(fā)明是基于此 見解的發(fā)明。
[0014] 亦即本發(fā)明的涂料組合物是含有含Si樹脂、光觸媒粒子和水性介質(zhì)，且所述含Si 樹脂及所述光觸媒粒子分散于所述水性介質(zhì)的涂料組合物，
[0015] 其特征在于，所述含Si樹脂含有聚硅氧烷嵌段。
[0016] 所述含Si樹脂的粒徑為所述光觸媒粒子粒徑的1/15以下。
[0017] 更進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式，其特征在于，所述含Si樹脂含有3官 能聚硅氧烷嵌段，且用基于JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）K7244-4的固體粘彈性測(cè)定裝置，在測(cè)定 頻率為IHz時(shí)測(cè)定的損失角正切（tan δ )溫度變化曲線中光譜峰至少有一個(gè)在120°C以上 180°C以下。
[0018] 本發(fā)明提供一種可形成耐候性及親水化特性均優(yōu)良的涂膜的涂料組合物。
【附圖說明】
[0019] [圖1]是由實(shí)施例1測(cè)定的損失角正切溫度變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 含Si樹脂
[0021] 本發(fā)明所用含Si樹脂含有聚硅氧烷嵌段。另外，該含Si樹脂的粒徑為光觸媒粒子 粒徑的1/15以下。更進(jìn)一步的，含Si樹脂是在涂料組合物中分散于水性介質(zhì)的分散質(zhì)。 含Si樹脂可以部分溶解于水性介質(zhì)。用含"Si樹脂的粒徑/光觸媒粒子的粒徑"表示的兩 者之比的優(yōu)選范圍為1/3000以上、1/15以下，更優(yōu)選為1/1000以上、1/15以下。進(jìn)一步優(yōu) 選的下限值為1/750,特別優(yōu)選的下限值為1/300。此外，更優(yōu)選的上限值為1/30。
[0022] 包含于含Si樹脂中的聚硅氧烷嵌段，優(yōu)選含有通過縮合反應(yīng)可形成硅氧烷鍵的 反應(yīng)性基團(tuán)。作為此類反應(yīng)性基團(tuán)，可列舉為與Si原子結(jié)合的羥基（Si-OH)或烷氧基 (Si-OR)〇
[0023] (粒徑）
[0024] 含Si樹脂優(yōu)選具有IOnm以上、500nm以下的粒徑，更優(yōu)選的粒徑范圍為IOnm以 上、200nm以下。粒徑是用激光衍射?散射式粒度分布測(cè)定裝置測(cè)得的頻率曲線的最大頻率 值（直徑）。
[0025] (作用機(jī)制）
[0026] 含Si樹脂含有聚硅氧烷嵌段。此外，其粒徑比光觸媒粒子還小。因此，使得由光 觸媒的光激發(fā)而迅速由涂料組合物形成的涂膜更親水化。另外，可以獲得長期的持久的優(yōu) 良耐候性。這些優(yōu)良效果同時(shí)實(shí)現(xiàn)的理由尚未確定，但可考慮如下。但是，以下說明無論如 何也只不過是假說，本發(fā)明不受任何以下假說的限定。
[0027] 作為獲得耐候性的理由，認(rèn)為是大粒徑的光觸媒粒子被穩(wěn)定保持在聚硅氧烷骨架 上。另外，由于含有聚硅氧烷嵌段，使得光觸媒的光激發(fā)高效進(jìn)行，使涂膜更親水化。另一 方面，在使用不含聚硅氧烷嵌段的含Si樹脂時(shí)，存在親水化不充分的情況。
[0028] 由于涂膜中兼?zhèn)涞墓庥|媒粒子的光催化作用，使得含Si樹脂中含有的有機(jī)成分 被氧化分解。另一方面，殘存了聚硅氧烷的骨架。認(rèn)為當(dāng)光觸媒粒子的粒徑大于含Si樹脂 的粒徑時(shí)，會(huì)使涂膜中的聚硅氧烷骨架網(wǎng)絡(luò)變成可保持光觸媒粒子的適宜的尺寸。由此，使 光觸媒粒子可以長時(shí)間持久地存在于涂膜表面。其結(jié)果是使涂膜長時(shí)間持久地親水化。另 一方面，被認(rèn)為當(dāng)光觸媒粒子的粒徑小于含Si樹脂的粒徑時(shí)，例如光觸媒粒子會(huì)從聚硅氧 烷骨架的間隙脫離等，而使得涂膜的耐候性降低，親水性受損。
[0029](聚硅氧烷嵌段）
[0030] 含Si樹脂優(yōu)選由聚硅氧烷嵌段和有機(jī)高分子嵌段組成。更優(yōu)選為含有聚硅氧烷 嵌段的聚硅氧烷改性樹脂。尤其優(yōu)選為含有3官能聚硅氧烷嵌段的聚硅氧烷改性樹脂。 改性樹脂中的聚硅氧烷嵌段及3官能聚硅氧烷嵌段，例如分別通過固體粘彈性測(cè)定裝置 (DMA)測(cè)得的涂膜的損失角正切的光譜中，當(dāng)測(cè)定頻率為IHz時(shí)，在一80°C附近（±30°C ) 及150°C附近（±30°C )可見波峰，由此可確定其存在。更進(jìn)一步的，優(yōu)選在紅外分光測(cè)定 中，于1200~1300cm_ 1處檢測(cè)出源自Si-CH 3的波峰，在1000~1200cm _ 1處檢測(cè)出源自 Si-O的波峰的涂膜。主要構(gòu)成聚硅氧烷嵌段的硅氧烷的優(yōu)選含有率為，以SiO2換算，相對(duì) 于含硅樹脂占20質(zhì)量％以上、85質(zhì)量％以下的范圍。在這種情況下，能夠形成具有優(yōu)良耐 久性和耐候性的涂膜。
[0031] (有機(jī)高分子嵌段）
[0032] 包含于含Si樹脂的有機(jī)高分子嵌段通過由示差熱熱重同時(shí)測(cè)定裝置（TG-DTA)進(jìn) 行非灰分測(cè)定，可確定其存在?；蛘哂晒腆w粘彈性測(cè)定裝置（DM)測(cè)得的涂膜的損失角正 切的光譜中，當(dāng)測(cè)定頻率為IHz時(shí)，在二甲基聚硅氧烷的波峰和甲基聚硅氧烷的波峰中間， 可發(fā)現(xiàn)有機(jī)高分子嵌段的波峰，由此可確認(rèn)有機(jī)高分子嵌段的存在。有機(jī)高分子嵌段由各 種乙烯基單體聚合而成的聚合體、聚氨基甲酸酯及它們的復(fù)合體形成。
[0033] 有機(jī)高分子嵌段，其組成要素中可以含有硅烷化合物的反應(yīng)物，作為用于有機(jī)高 分子嵌段的硅烷化合物，優(yōu)選具有耦合作用。具體而言，可用含有以下兩者的化合物，一是 選自乙烯性不飽和基、羥烷基、氨烷基、環(huán)氧基、巰基、異氰酸酯基、異氰脲酸酯基、脲基和硫 基等中的至少一種官能團(tuán)；另一是選自烷氧基、羥基和鹵原子等中的水解性或縮聚性官能 團(tuán)。例如可用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[0034] (親水性官能團(tuán)）
[0035] 另外，本發(fā)明中使用的含Si樹脂，例如含有親水性官能團(tuán)。因此，例如可提尚含Si 樹脂向水性介質(zhì)的分散性。親水性官能團(tuán)可使用陰離子基團(tuán)、陽離子基團(tuán)、非離子基團(tuán)中的 至少一種。具體而言，優(yōu)選陰離子基團(tuán)或陰離子基團(tuán)及非離子基團(tuán)并用。由此，可使含Si 樹脂與光觸媒粒子一起穩(wěn)定地分散。
[0036] 作為陰離子基團(tuán)，可列舉為羧基、羧酸酯基、磺酸基、磺酸酯基、磷酸基、酸性磷酸 酯基、亞磷酸基、亞磺酸基等。特別優(yōu)選使用羧基、羧酸酯基、磺酸基、磺酸酯基中的任意1 種