涂料組合物及由其制得的制品的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及可用于選擇性地允許水蒸氣在受控的速率下通過但賦予空氣和水阻 力的單組分基于濕固化聚氨酯的涂料組合物。本發(fā)明的組合物對于用于建筑物的阻隔空氣 和水的系統(tǒng)特別有用。
【背景技術】
[0002] 阻隔空氣和水的系統(tǒng)控制空氣和水、特別是水蒸氣運動通過結構體如建筑物圍護 結構的表面。在外墻中，不受控制的氣流為濕氣和結露損壞的最大來源。室內舒適度受空 氣溫度、相對濕度、氣流方向和周圍表面溫度的影響。通過阻隔空氣和水的系統(tǒng)提高室內空 氣質量，阻隔空氣和水的系統(tǒng)使污染物保持在建筑物內部之外，并且是一種高效的使污染 物保持在外的阻隔系統(tǒng)。污染物包括水蒸氣、懸浮粒子、粉塵、昆蟲、氣味等。阻隔空氣和水 的系統(tǒng)對電力消耗和燃氣費有著顯著影響。根據美國國家標準和技術研宄所（NIST)對無 空氣和水的阻隔物的典型建筑物的模擬，空氣非居住建筑物預計減少多至83%的漏氣，從 而節(jié)省不止40%的燃氣費并減少不止25%的電力消耗。水蒸氣是腐蝕和霉菌生長中的關 鍵因素。阻隔空氣和水的系統(tǒng)有助于防止水蒸氣因空氣在結構體如建筑物的外部和內部之 間的運動而被傳輸。
[0003] 阻隔空氣和水的系統(tǒng)的使用在加拿大已被要求近25年，并由于美國陸軍工程公 司、ASHRAE 90和國際節(jié)能規(guī)范-2009要求的到2030年時的凈零能源需求而在北美變得重 要。2011年12月16日，DC施工規(guī)范協(xié)調委員會（CCCB)批準了 2012國際節(jié)能規(guī)范（IECC)。 該規(guī)范目前在行政復議和立法過程中，很可能在2013年下半年采納。

【發(fā)明內容】

[0004] 需要一種可半透的涂料組合物。也需要制品、膜和使用這些涂料組合物的方法。
[0005] 在一個方面，本發(fā)明提供了一種涂料組合物，其包含：(a)單組分濕固化聚氨酯， 所述單組分濕固化聚氨酯包含：具有衍生自聚醚的主鏈和至少一個芳族端基的芳族聚氨酯 預聚物，其中涂料組合物包含基于涂料組合物的總重量為約8重量％至90重量％的聚氨酯 預聚物；(b)基于涂料組合物的總重量為2重量％至60重量％的無機填料；和（c)，基于涂 料組合物的總重量為2重量％至60重量％的溶劑，其中所述涂料組合物在已固化時，其為 可半透水蒸氣并阻隔空氣和水的膜。在一些實施例中，根據ASTM E 96,可半透水蒸氣并阻 隔空氣和水的膜具有l(wèi)perm至lOperm的可透性。
[0006] 在一些實施例中，根據ASTM E 96,可半透水蒸氣并阻隔空氣和水的膜具有3perm 至8perm的可透性。
[0007] 在一些實施例中，涂料組合物還包含基于涂料組合物的總重量為0. 01重量％至5 重量％的催化劑。在一些實施例中，涂料組合物還包含濕觸發(fā)添加劑。在一些實施例中，濕 觸發(fā)添加劑為基于雙（I?唑烷）的濕觸發(fā)異氰酸酯。在一些實施例中，涂料組合物還包含 基于涂料組合物的總重量為〇. 5重量％至1. 5重量％的消泡劑。
[0008] 在一些實施例中，涂料組合物還包含下列中的至少一者：基于涂料組合物的總重 量為0. 50重量％至10重量％的流變改性劑、基于組合物的總重量為1重量％至60重量％ 的二氧化鈦、和基于組合物的總重量為〇重量％至60重量％的著色顏料、以及它們的組合。 在一些實施例中，涂料組合物還包含增塑劑，其中所述增塑劑不與芳族聚氨酯預聚物反應。 在一些實施例中，涂料組合物在環(huán)境條件下為液體。在一些實施例中，涂料組合物還包含填 料。
[0009] 在一些實施例中，單組分濕固化聚氨酯還包含脂族異氰酸酯三聚物。在一些實施 例中，單組分濕固化聚氨酯還包含衍生自芳族異氰酸酯的第二端基。在一些實施例中，芳 族異氰酸酯衍生自：1，3-亞苯基二異氰酸酯（間-亞苯基二異氰酸酯）、1，4-亞苯基二異 氰酸酯（對-亞苯基二異氰酸酯）、2, 6-甲苯二異氰酸酯（2, 6-TDI)、2, 4-甲苯二異氰酸 酯（2, 4-TDI)、1，5-萘二異氰酸酯、二苯醚4, 4' -二異氰酸酯、4, 4' -亞甲基二苯基二異氰 酸酯（4, 4-MDI)、2, 4' -亞甲基二苯基二異氰酸酯（2, 4-MDI)、2, 2' -二異氰酸基二苯基甲烷 (2,2-1?1)、二苯基甲烷二異氰酸酯（1?1)、3,3'-二甲基-4,4'-亞聯苯基異氰酸酯（聯甲 苯胺二異氰酸酯）、3, 3' -二甲氧基-4, 4' -亞聯苯基二異氰酸酯（聯茴香胺二異氰酸酯）、 1-[ (2, 4-二異氰酸基苯基）甲基]-3-異氰酸基-2-甲基、2, 4, 6-三異丙基-間-亞苯基 二異氰酸酯、雙（4,4'-異氰酸基-環(huán)己基）甲烷〇1121?1)、1，3-和1，4-雙-(2-異氰酸 基-丙-2-基）-苯（TMXDI)、三苯基甲烷-4, 4'，4"-三異氰酸酯或它們的以及它們的組合。 在一些實施例中，涂料組合物具有不同的端基。在一些實施例中，聚醚主鏈具有至少200g/ mol的數均分子量。
[0010] 在另一個方面，本發(fā)明提供了一種經固化的涂料組合物，其包含單組分濕固化聚 氨酯，所述單組分濕固化聚氨酯包含聚醚主鏈和至少一個衍生自芳族異氰酸酯的端基，其 中根據ASTM E 96,所述經固化的涂料組合物具有l(wèi)perm至lOperm的可透性。在一些實施 例中，根據ASTM E 96,經固化的涂料組合物具有3perm至8perm的可透性。
[0011] 在另一個方面，本發(fā)明提供了一種制品，其包含涂覆有任何前述涂料組合物或任 何前述經固化的涂料組合物的基材。在一些方面，涂料是連續(xù)的。
[0012] 在另一個方面，本發(fā)明提供了一種涂覆基材表面的方法，所述方法包括向基材表 面施用任何前述涂料組合物并使其固化。在一些實施例中，涂料組合物在-20°c或更高的環(huán) 境溫度下施用。
[0013] 已總結了本發(fā)明的示例性實施例的多個方面和優(yōu)勢以上
【發(fā)明內容】
并非意圖描述 本公開的每個圖示實施例或每種實施方式。另外的特征和優(yōu)點在如下實施例中公開。隨后 的附圖和【具體實施方式】將更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選實施例。
【具體實施方式】
[0014] 如本說明書所用，由端點表述的數值范圍包括歸入該范圍內的所有數值（例如1 至 5 包括 1、1. 5、2、2. 75、3、3. 8、4 和 5 等等）。
[0015] 除非另外指明，否則在所有情況下，本說明書和實施例中所使用的所有表達數量 或成分、特性測量等的數值均應理解成由術語"約"所修飾。因此，除非有相反的說明，否則 上述說明書和所附實施例列表中所示的數值參數可以根據本領域技術人員利用本公開的 教導內容尋求獲得的所需特性而有所變化。最低程度上說，每個數值參數并非試圖限制等 同原則在受權利要求書保護的實施例的范圍內的應用，應該至少根據所記錄的有效數位的 數量和通過利用慣常的四舍五入法來解釋每個數值參數。
[0016] 對于以下給出定義的術語，除非基于以下術語表中使用的術語的修改形式的具體 引用，在權利要求中或在說明書中的其它地方提供了不同的定義，否則整個說明書、包括權 利要求都應該以這些定義為準：
[0017] 術語表
[0018] 詞語"一個"、"一種"和"所述"與"至少一個"可互換地使用，表示一個或多個所描 述的元件。
[0019] 術語"層"是指在基材上或鋪蓋基材的任何材料或材料組合。
[0020] 用于描述各層位置的取向詞語，例如"上方"、"之上"、"覆蓋"、"最上方"、"鋪蓋"、 "下面的"等，是指相對于水平設置的、面向上的基材的層的相對位置。不旨在包圍基材和層 的基材、層或制品，在制造期間或之后，在空間中應該具有任何具體取向。
[0021] 描述一個層相對于另一個層和基材或兩個其它層的位置的術語"由……隔開"指 所描述的層在所述其它層和/或基材之間但不一定與所述其它層和/或基材鄰接。
[0022] 術語"（共）聚物"或"（共）聚物的"包括均聚物和共聚物，以及可在相容共混物 中形成的均聚物或共聚物，如，通過共擠出或通過包括如酯交換在內的反應形成。術語"共 聚物"包括無規(guī)共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和星形共聚物。
[0023] 如本文所用，術語"可半透的"指根據ASTM E 96具有1至lOperm的可透性的膜。
[0024] 如本文所用，術語"二異氰酸酯"指含有兩個異氰酸酯基團的化合物。如本文所用， 術語"聚異氰酸酯"指含有兩個或更多個異氰酸酯基團的化合物。因此，二異氰酸酯為聚異 氰酸酯的子集。
[0025] 如本文所用，術語"連續(xù)的"指沿二維表面具有不間斷的延伸的涂料。例如，在一 些實施例中，在基材的表面上具有連續(xù)涂料的制品可為建筑物圍護結構，其中涂料無間斷 地覆蓋建筑物的整個外表面。
[0026] 如本文所用，術語"液體"指在環(huán)境條件下具有一定的體積但沒有固定的形狀的物 質。可用于本發(fā)明中的示例性液體包括溶液、混合物、乳液和懸浮體，其中此類溶液、混合 物、乳液和/或懸浮體中的主要組分在環(huán)境條件下具有一定的體積但沒有固定的形狀。
[0027] 如本文所用，術語"基材"指建筑材料，其包括但不限于外部包層材料和外部護套 材料。
[0028] 本發(fā)明提供了可用于阻隔空氣和水的系統(tǒng)中的單組分濕固化聚氨酯涂料組合物。 本發(fā)明公開的涂料組合物可通過噴霧、液體、輥、抹子以制品和/或膜施用，并且可半透過 水蒸氣且不可透過空氣和水。在一些實施例中，本發(fā)明公開的涂料組合物在環(huán)境條件下為 液體。
[0029] 本發(fā)明公開的涂料組合物包含單組分濕固化聚氨酯，所述單組分濕固化聚氨酯包 含聚醚主鏈和至少一個衍生自芳族異氰酸酯的端基。在一些實施例中，聚醚主鏈具有至少 200g/mol，更優(yōu)選500g/mol，并且最優(yōu)選1000g/mol的數均分子量。
[0030] 在一些實施例中，單組分濕固化聚氨酯包含聚異氰酸酯。"聚異氰酸酯"是指任 何在單個分子中具有兩個或更多個反應性異氰酸酯（-NC0)基團的有機化合物，例如二異 氰酸酯、三異氰酸酯、四異氰酸酯等、以及它們的混合物。聚異氰酸酯還包括低聚異氰酸酯 或聚合的異氰酸酯。可以有利地采用環(huán)狀和/或線性聚異氰酸酯分子。為了改善耐候性 和減弱黃化，異氰酸酯組分的聚異氰酸酯通常是脂族的?？捎玫闹寰郛惽杷狨グɡ?雙（4-異氰酸基環(huán)己基）甲燒，其例如可以商品名"DESMODUR W"得自賓夕法尼亞州匹茲 堡的拜耳公司（Bayer