相關(guān)申請的交叉引用
本申請是于2012年12月18日提交的共同未決美國專利申請?zhí)?3/717,781的部分繼續(xù)。該申請的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。
本發(fā)明總體上涉及使高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度膠乳單體在可聚合表面活性劑存在下共聚以產(chǎn)生混合到包含不透明顏料和粘合劑的建筑組合物中的添加劑。
背景技術(shù)：
例如漆和染劑的建筑組合物包含成膜連續(xù)相組分，其可以是水性或非水性的并且包含聚合物作為溶質(zhì)或作為膠態(tài)分散體。不透明顏料或顏料是分散在漆粘合劑中以向漆和涂料提供遮蓋力和顏色的顆粒化合物。顏料還提高漆的耐久性和風(fēng)化特性、提供不透明性和例如翻轉(zhuǎn)、光亮的特殊效果，以及改變流動和應(yīng)用特性。干顏料分散在水和分散劑中以形成研磨物，即懸浮在水溶液中。然后，將研磨物添加到水性膠乳組合物中以形成漆或者添加在著色劑液體組合物中。重顏料顆粒彼此分離并且作為膠態(tài)分散體均勻地分布遍及漆組合物。否則，可發(fā)生多種缺陷，包括色移、溢流和漂浮、沉降和光澤損失。其上沒有電荷并且沒有涂覆的顏料需要表面活性劑或分散劑以供更好地分布。
在將漆或涂料施加至基底并在基底上形成膜之后，漆或涂料中的顏料吸收并散射光以阻止光經(jīng)由膜向下通至基底上的層并返回觀察者的眼睛。漆的遮蓋力或不透明力(opacifyingpower)通過1升漆產(chǎn)生完全遮蓋所覆蓋的平方米數(shù)來表示。此外，顏料的遮蓋力表示為1千克分散在漆中的顏料所覆蓋的平方米數(shù)，使得當(dāng)施加在之前施加的漆層時顏料遮蓋任何在前的層的顏色。
典型的不透明顏料包括二氧化鈦(tio2)，二氧化鈦由于其用于最大遮蓋力的高折射指數(shù)和最佳粒徑而具有遮蓋力。例如，金紅石二氧化鈦白的顆粒直徑為200nm至300nm。然而，二氧化鈦顆粒在漆中的分布或布置影響產(chǎn)生的遮蓋力。例如，二氧化鈦當(dāng)以大顆粒簇的形式存在時可以是透明的，并且當(dāng)團(tuán)聚時由于光散射效率降低，其遮蓋力顯著降低。反之，良好的顆粒分散提高漆中二氧化鈦顆粒的遮蓋效率。諸如分散劑和表面活性劑的添加劑用于漆中以阻止二氧化鈦顆粒團(tuán)聚并最大化這些漆中二氧化鈦顆粒的遮蓋力。
在漆中使用二氧化鈦作為不透明顏料的另一個考慮因素是成本。由于二氧化鈦是一種昂貴的組分，因此通過使用降低量的二氧化鈦來實現(xiàn)成本節(jié)約。emmons等的美國專利號5,385,960、emmons等美國專利號6,080,802、bohlinget等的美國專利申請公告號2012/0058277和bohling等的美國專利申請公告號2012/0058278以及koller等的美國專利號7,960,026討論了嘗試降低漆組合物中作為遮蓋或不透明顏料的二氧化鈦的量。
這些之前的嘗試僅使用具有用于二氧化鈦顆粒附著的期望官能團(tuán)的單體。一般見于漆和涂料中的其他添加劑包括表面活性劑。表面活性劑包括疏水和親水端，并且通常例如在漆形成的研磨或調(diào)漆(letdown)階段期間添加以實現(xiàn)顆粒在漆中的期望分散。palmer等的國際專利申請?zhí)杙ct/us2013/039784公開了在反應(yīng)性表面活性劑存在下制備的膠乳顆粒的產(chǎn)生。然后，向該膠乳顆粒分散體添加二氧化鈦顆粒。然而，這些膠乳顆粒具有低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且在所得漆膜中用作粘合劑或成膜聚合物。具有低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的顆粒不能可靠地提供二氧化鈦顆粒之間的間隔。因此，期望提供不透明顆粒之間的更可靠間隔以降低涂料組合物中所需的不透明顏料的量的涂料組合物。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明涉及一種建筑組合物，其包含含有膠乳顆粒的添加劑、不透明顏料和成膜聚合物粘合劑，其中膠乳顆粒包含與可聚合表面活性劑共聚的聚合物。所述聚合物在室溫或環(huán)境溫度下是非成膜的且具有大于約30℃、優(yōu)選大于約50℃且更優(yōu)選大于約100℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且膠乳顆粒與成膜聚合物粘合劑形成摻加劑。
可聚合表面活性劑包含與膠乳聚合物結(jié)合的單或多烯丙基端和吸附至不透明顏料的磷酸酯或硫酸酯端。膠乳顆粒包含約100nm至約200nm、優(yōu)選約140nm至約150nm的粒徑。
建筑組合物中添加劑與不透明顏料的重量比為約1:5至約1:15、更優(yōu)選約1:7.5至約1:12.5。與可聚合表面活性劑共聚的膠乳聚合物占建筑組合物中聚合物的總量的約5％至約25％、優(yōu)選約7％至約15％。添加劑占建筑組合物的按重量計約0.5％至約7.5％、優(yōu)選約1.0％至約3.5％。本文中使用的建筑組合物中添加劑與不透明顏料的重量比和添加劑中的膠乳聚合物相對于總聚合物的百分比基于固體含量。
本發(fā)明還涉及一種用于提高本發(fā)明的建筑水性組合物的遮蓋特性的方法，所述建筑水性組合物具有添加劑和降低的不透明顏料水平，所述方法包括以下步驟：
(i)制備具有滿載的不透明顏料水平的標(biāo)準(zhǔn)建筑水性組合物；
(ii)制備具有所述降低的不透明顏料水平的第二建筑水性組合物，所述降低的不透明顏料水平比所述滿載的不透明顏料水平低預(yù)定量；
(iii)確定相對于標(biāo)準(zhǔn)建筑組合物的第二建筑組合物的第一著色強度；
(iv)通過向第二建筑水性組合物添加所述添加劑來制備所述本發(fā)明的建筑水性組合物，其中所述添加劑改善由蒸發(fā)本發(fā)明的建筑水性組合物制成的干燥膜中不透明顏料的間距；
(v)確定相對于標(biāo)準(zhǔn)建筑組合物的本發(fā)明的建筑水性組合物的第二著色強度；
(vi)確保第二著色強度高于第一著色強度。
添加劑可以是由下文討論的膠乳聚合物和聚合表面活性劑共聚的膠乳顆粒，并且可以是下文總結(jié)并在母案專利申請中討論的彼此接枝的酸官能聚合物和聚合物載體。
本發(fā)明還涉及一種用于制備用于建筑組合物的添加劑的方法，其包括以下步驟：
通過使膠乳單體在可聚合表面活性劑存在下聚合來產(chǎn)生膠乳顆粒，其中膠乳顆粒在室溫下是非成膜的并且具有大于約30℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其中可聚合表面活性劑包含單或多烯丙基端和磷酸酯或硫酸酯端；
使膠乳單體在規(guī)定時間內(nèi)聚合；以及
使膠乳單體在該規(guī)定時間的僅最后約1/2至約1/4內(nèi)在可聚合表面活性劑存在下聚合。
本發(fā)明還涉及一種用于建筑組合物的添加劑，所述添加劑包含多個膠乳顆粒，每個膠乳顆粒包含與可聚合表面活性劑共聚的膠乳聚合物，所述膠乳聚合物是在室溫下非成膜的聚合物并且具有大于約30℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其中所述添加劑能夠與建筑組合物中的粘合劑形成摻加劑，并且附著至建筑組合物中的不透明顏料。
具體實施方式
通常來說，膠乳漆在兩個步驟中制備。在研磨階段，將顏料、分散劑和水以及其他添加劑添加到容器并以高速混合。在該步驟期間，顏料的每個團(tuán)聚物被分解為其初始粒徑。一旦顏料團(tuán)聚物分解，其需要被穩(wěn)定化防止重新團(tuán)聚。該穩(wěn)定性由分散劑，諸如低分子量的可商購獲得的tamoltm分散劑，酸官能聚合物和/或表面活性劑提供。這些材料經(jīng)堿中和和未經(jīng)中和均可利用。認(rèn)為，這些多酸分散劑吸附到顏料顆粒表面上，提供被靜電穩(wěn)定化防止團(tuán)聚的顏料顆粒。在調(diào)漆階段，將研磨物與水性膠乳樹脂和其他添加劑(例如表面活性劑、增稠劑、消泡劑、殺生物劑等)混合以制備例如漆的建筑組合物。
漆膜的不透明力是所得漆膜中不透明顏料顆粒的量和這些不透明顏料顆粒的間距的函數(shù)。合適的不透明顏料是無機顏料，并且包括但不限于二氧化鈦(鈦鐵礦、金紅石和銳鈦礦)、硅酸鋁、碳酸鈣、硅酸鎂、硫酸鋇、氧化鋅、亞硫酸鋅及其組合。優(yōu)選地，不透明顏料是二氧化鈦。不透明顏料顆粒的合適粒徑為約10nm至約50,000nm。為了使來自二氧化鈦顆粒的散射最大化，其優(yōu)選地彼此間隔至少或多至一個直徑的距離。由于二氧化鈦顆粒的典型直徑為約250nm，本領(lǐng)域已知的低分子量多酸分散體不能提供該間距。此外，可期望可靠地維持小于約250nm的不透明顏料顆粒之間的間距。為了實現(xiàn)這一間距，期望顆粒具有在約50nm多至約250nm范圍內(nèi)的尺寸。這些顆粒吸附到不透明顏料顆粒上，并且在環(huán)境條件下不變形。通過使用包含具有足夠高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物的顆粒，防止變形并維持期望的間距。
在母案申請序列號13/717,781中，二氧化鈦顏料顆粒之間的間距通過將酸官能聚合物附著，優(yōu)選接枝至載體聚合物的表面，從而允許所得聚合物顆粒吸附至二氧化鈦顏料表面來提供。在母案發(fā)明中，在聚合物顏料分散劑存在下使載體單體聚合以產(chǎn)生在所得聚合物顆粒的表面上接枝有聚合物顏料分散劑的聚合物顆粒。
母案申請中的一個實施方案公開了一種接枝顏料分散添加劑，其包含彼此接枝的聚合顏料分散劑和聚合物載體。聚合物顏料分散劑的重均分子量約為1,000道爾頓至約20,000道爾頓并且酸值為約150至約250。聚合顏料分散劑也可溶于堿性溶液。聚合物載體的最低成膜溫度(minimumfilmformingtemperature，mfft)大于約10℃且小于約130℃、優(yōu)選小于100℃并且大于約15℃且優(yōu)選大于約20℃。接枝顏料分散聚合物添加劑能夠吸附至例如二氧化鈦的不透明顏料。添加劑包含具有直徑在約75nm至約200nm范圍內(nèi)的平均粒徑的顆粒。
母案申請序列號13/717,781的另一個實施方案涉及一種接枝顏料分散聚合物添加劑，其包含彼此接枝的聚合物顏料分散劑和聚合物載體。聚合物顏料分散劑的重均分子量為約5,000道爾頓至約20,000道爾頓，并且酸值為約150至約250。聚合物顏料分散劑也可溶于堿性溶液。聚合物載體至少包含苯乙烯或丙烯酸基團(tuán)。接枝顏料分散聚合物添加劑能夠吸附至例如二氧化鈦的不透明顏料。添加劑包含具有直徑在約75nm至約200nm范圍內(nèi)的平均粒徑的顆粒。丙烯酸基團(tuán)可包含甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯。
母案申請中公開的添加劑可具有在約75nm至約137nm或約177nm范圍內(nèi)的平均粒徑。母案申請中公開的添加劑的聚合物載體可以是單相聚合物、多相聚合物或核-殼聚合物。聚合物顏料分散劑占接枝顏料分散聚合物添加劑的總重量的至少約1％并且優(yōu)選小于50％。聚合物分散劑的重均分子量也可以在約8,000道爾頓至約17,000道爾頓范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，例如漆和染劑的建筑涂料中不透明顏料之間的間距由通過使非成膜單體與可聚合表面活性劑聚合形成的另一種添加劑來提供。所述表面活性劑具有某些官能團(tuán)，例如烯丙基、二烯丙基或多烯丙基、以及磷酸酯或硫酸酯。非成膜單體優(yōu)選地具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)以賦予添加劑足夠的硬度來維持不透明顏料之間的間距。根據(jù)應(yīng)用，tg應(yīng)足夠高于環(huán)境溫度，不管是室內(nèi)還是室外的環(huán)境溫度，如下文所討論的，以維持間距。
在本發(fā)明的一個實施方案中，二氧化鈦顏料顆粒之間的間距通過將添加劑摻加到建筑組合物粘合劑和不透明顏料的現(xiàn)有混合物中，允許添加劑中的聚合物顆粒吸附至不透明顏料顆粒表面來提供。所述添加劑的聚合物顆粒具有在不透明顏料顆粒之間建立期望間距的尺寸，并且由具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物形成。該高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至少高于建筑組合物粘合劑中使用的粘合劑聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。所述聚合物顆粒通過使單體與可聚合表面活性劑共聚以產(chǎn)生具有用于附著至不透明顏料顆粒表面的期望表面官能團(tuán)的聚合物顆粒來產(chǎn)生。
本發(fā)明涉及添加劑、包含添加劑的建筑組合物(例如漆)、用于提高遮蓋的方法和用于制備建筑組合物的方法。一般來說，添加劑能夠與建筑組合物中的粘合劑形成摻加劑，并且能夠附著至建筑組合物中的不透明顏料。在一個實施方案中，添加劑包含多個膠乳顆粒。每個膠乳顆粒由與可聚合表面活性劑共聚的至少一種非成膜膠乳聚合物形成。本文中使用的非成膜聚合物不是粘合劑，是在室溫或環(huán)境溫度，例如室內(nèi)約20℃至約26℃或室外多至約45℃是非成膜的。成膜聚合物或膠乳是在所述室溫或環(huán)境溫度下形成膜的粘合劑。合適的膠乳聚合物是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于約30℃、優(yōu)選大于約40℃的非成膜聚合物。在一個實施方案中，非成膜聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于約50℃、優(yōu)選大于約60℃、70℃、80℃或90℃并且更優(yōu)選大于約100℃。
合適的非成膜膠乳聚合物優(yōu)選地包括丙烯酸類和乙烯基丙烯酸類。優(yōu)選地，膠乳聚合物是甲基丙烯酸酯聚合物。其他合適的非成膜膠乳聚合物包括但不限于聚苯乙烯、聚(乙酸乙烯酯)、聚氯三氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚(氯乙烯)和聚(乙烯醇)。在一個實施方案中，任何丙烯酸單體均可用于本發(fā)明以產(chǎn)生合適的非成膜膠乳聚合物。合適的丙烯酸單體包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯和丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸硬脂酯和甲基丙烯酸硬脂酯、丙烯酸異冰片酯和甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯和甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯和甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸2-羥乙酯、2-羥基丁基、丙烯酸二甲基氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸酯、烷基(甲基)丙烯酸(例如甲基丙烯酸)、濕粘附單體(例如n-(2-甲基丙烯?；趸一?亞乙基脲)、以及用于交聯(lián)功能的多官能單體(例如二乙烯基苯、二丙烯酸酯)等、丙烯酸、離子丙烯酸鹽、烷基丙烯酸、離子烷基丙烯酸鹽、鹵代丙烯酸、離子鹵代丙烯酸鹽、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺、單烷基丙烯酰胺、單烷基烷基丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯、烷基丙烯酸烷基酯、丙烯腈、烷基丙烯腈、二烷基丙烯酰胺、二烷基烷基丙烯酰胺、羥基烷基丙烯酸酯、羥基烷基丙烯酸酯、亞烷基二醇的僅部分酯化的丙烯酸酯、非聚合多羥基化合物(例如甘油)的僅部分酯化的丙烯酸酯、聚合多羥基化合物的僅部分酯化的丙烯酸酯、及其組合。甲基丙烯酸烷基酯單體優(yōu)選為甲基丙烯酸甲酯。
優(yōu)選的含有芳族基團(tuán)的單體是苯乙烯和α-甲基苯乙烯。其他合適的含有芳族基團(tuán)的單體包括但不限于2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、(乙烯基芐基)三甲基氯化銨、2,6-二氯苯乙烯、2-氟苯乙烯、2-異丙烯基苯胺、3(三氟甲基)苯乙烯、3-氟苯乙烯、α-甲基苯乙烯、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基芐基氯、α-溴苯乙烯、9-乙烯基蒽、及其組合。
優(yōu)選的含有伯酰胺基團(tuán)的單體是甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺。其他合適的含有酰胺基團(tuán)的單體包括但不限于n-乙烯基甲酰胺、或任何乙烯基酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)(甲基)丙烯酰胺、n-(羥甲基)(甲基)丙烯酰胺、n-(3-甲氧基丙基)丙烯酰胺、n-(丁氧基甲基)丙烯酰胺、n-(異丁氧基甲基)丙烯基(甲基丙烯基)酰胺、n-[三(羥甲基)甲基]丙烯基(甲基丙烯基)酰胺、7-[4-(三氟甲基)香豆素](甲基)丙烯酰胺、3-(3-氟苯基)-2-丙烯酰胺、3-(4-甲基苯基)丙烯酰胺、n-(叔丁基)(甲基)丙烯酰胺、及其組合。這些單體可以與上面列出的丙烯酸單體聚合。
合適的苯乙烯單體包括但不限于苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、甲氧基苯乙烯等。在該實施方案中，苯乙烯單體優(yōu)選地與甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺單體共聚。
合適的乙烯基單體包括乙烯基酯，例如，如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、壬酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、己酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、乙酸乙烯基異丙酯以及類似的乙烯基酯；腈單體，例如丙烯腈、甲基丙烯腈等；乙烯基芳烴，例如，如苯乙烯、甲基苯乙烯以及類似的低級烷基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘和二乙烯基苯；乙烯基脂族烴單體，例如，如氯乙烯和偏二氯乙烯，以及α-烯烴，例如如乙烯、丙烯、異丁烯，以及共軛二烯例如如1,3-丁二烯、甲基-2-丁二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基丁二烯、異戊二烯、環(huán)己烯、環(huán)戊二烯和二環(huán)戊二烯；以及乙烯基烷基醚，例如，如甲基乙烯基醚、異丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚和異丁基乙烯基醚。
本發(fā)明的添加劑顆粒的平均粒徑為約50nm至約250nm、或約75nm至約225nm、優(yōu)選約100nm至約200nm并且更優(yōu)選約140nm至約150nm。在一個實施方案中，聚合物膠乳聚合物的粒徑為約140nm至150nm。平均粒徑的下限可為50nm、75nm、100nm或125nm，并且平均粒徑的上限可為150nm、175nm、200nm、225nm或250nm。可接受的平均粒徑的范圍可為從任何下限數(shù)到任何上限數(shù)。平均粒徑是基于體積平均值的平均直徑。
高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度膠乳與含有磷酸酯的烯鍵式不飽和反應(yīng)性表面活性劑共聚。這些反應(yīng)性表面活性劑在其疏水端包含與聚合物膠乳共價結(jié)合的官能團(tuán)或反應(yīng)團(tuán)。在聚合期間，例如乳劑聚合期間，這些反應(yīng)性官能團(tuán)與膠乳聚合物不可逆地結(jié)合。合適的反應(yīng)性可聚合表面活性劑包括但不限于單和多烯丙基陰離子表面活性劑，包括硫酸酯和磷酸酯。在一個實施方案中，可聚合表面活性劑是磷酸二烯丙酯表面活性劑。該可聚合表面活性劑通過其二烯丙基官能團(tuán)與膠乳聚合物共價結(jié)合，并且可經(jīng)由磷酸酯官能團(tuán)通過吸附而與無機不透明顏料結(jié)合。
所述添加劑獨立于建筑組合物的其他組分而形成，并且用作降低和優(yōu)化建筑組合物中所需的不透明顏料的量的添加劑。所述添加劑可以以期望的相對于不透明顏料的重量比，如建筑組合物內(nèi)整個樹脂包的百分比或整個建筑組合物中的重量百分?jǐn)?shù)使用。
在一個實施方案中，添加劑固體與不透明顏料固體的重量比為約1:5至約1:15、優(yōu)選約1:7.5至約1:12.5并且更優(yōu)選約1:9.5至約1:11.5。在一個實施方案中，建筑組合物中添加劑固體與不透明顏料固體的重量比為約1:10或約1:9.5至約1:11。這些重量比可通過建筑組合物中不透明顏料的量，以及添加劑是否用于以下功能的添加劑來確定：降低不透明顏料的量，例如使不透明顏料的量降低約15％或者是否用作提高具有相對低水平的不透明顏料的建筑組合物中的現(xiàn)有量的不透明顏料的遮蓋。一般來說，使用添加劑的最小量可期望地增加建筑組合物的遮蓋或期望地減少不透明顏料。
在另一個實施方案中，非成膜添加劑固體以包括建筑組合物的成膜粘合劑樹脂的總固體樹脂包的至多約30％存在。例如，樹脂包可包含約5％至約25％的非成膜添加劑和75％至約95％的成膜粘合劑樹脂?；蛘?，樹脂包包含約7％至約15％的非成膜添加劑和約85％至約93％的成膜粘合劑樹脂。非成膜添加劑可占總樹脂包的約9％至約12.5％。再者，使用添加劑的最低量以實現(xiàn)建筑組合物中期望的提高特性。一般來說，建筑組合物中成膜粘合劑樹脂的量維持在足以提供建筑組合物的期望結(jié)合的水平。增加添加劑的量高于對應(yīng)于該樹脂量的百分比優(yōu)選地通過不透明顏料的相應(yīng)替代來實現(xiàn)。
在另一個實施方案中，添加劑在水性或建筑組合物的總重量中的重量百分比為約1/2％至7.5％、更優(yōu)選約1％至約3.5％、或約1.5％至約2.5％、或約1.75％至約2.25％。
實施例1.在一個實施方案中，通過向5升圓底瓶中添加666g去離子水、1.0g乳化劑、2.0g碳酸氫鈉和3.8g聚丙二醇ppg-725來制備添加劑，所述乳化劑例如月桂基硫酸鈉乳化劑，例如可從solvaynovecare商購獲得的
丙烯酸單體的制備物或預(yù)乳劑通過向301.6g去離子水添加1077.7g甲基丙烯酸甲酯和6.98g甲基丙烯酸以及40.8g月桂基硫酸鈉乳化劑
為了將反應(yīng)性表面活性劑引入聚合過程中用于共聚，產(chǎn)生30g的約50％二烯丙基磷酸酯表面活性劑溶液在50g去離子水中的溶液。合適的磷酸二烯丙酯表面活性劑溶液包括可從ethoxchemicals商購獲得的ers-1684。一般來說，使膠乳單體在規(guī)定時間內(nèi)聚合，并且使膠乳單體在僅規(guī)定時間的最后1/2至最后1/4、優(yōu)選最后1/3內(nèi)在可聚合表面活性劑存在下聚合。例如，在開始預(yù)乳劑的剩余部分的預(yù)乳劑進(jìn)料后兩小時，即在兩小時四十五分鐘的單體進(jìn)料中的兩小時，在混合下將反應(yīng)性表面活性劑溶液添加到預(yù)乳劑的剩余部分。此外，在開始預(yù)乳劑單體進(jìn)料時，在3個小時的時間內(nèi)進(jìn)料約2.0g過硫酸鈉(即氧化劑)在48g水中的溶液。應(yīng)注意，過硫酸鹽進(jìn)料在預(yù)乳劑進(jìn)料結(jié)束之后繼續(xù)進(jìn)行15分鐘。在過硫酸鹽進(jìn)料結(jié)束后三十分鐘，將反應(yīng)器冷卻至60℃至65℃。冷卻之后，添加26.5gdi水中的約5.19g用于乳劑聚合的還原劑以及13g水中的2.6g叔丁基氫過氧化物，所述還原劑例如可從brüggemann-group商購獲得的
所得膠乳聚合物具有以下特性：ph9.04、粘度74cp、粒徑148nm和固體46.9％。這產(chǎn)生包含多個膠乳顆粒的添加劑，其中每個膠乳顆粒是與可聚合表面活性劑共聚的膠乳聚合物，并且其中膠乳聚合物是第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于約30℃、優(yōu)選大于約50℃并且更優(yōu)選大于約100℃的非成膜聚合物。
為了使用添加來產(chǎn)生建筑組合物，產(chǎn)生包含多個不透明顏料顆粒例如二氧化鈦顆粒的研磨物。在一個實施方案中，將二氧化鈦以及其他顏料在分散劑存在下在研磨步驟中分散。分散劑通常是低分子量酸性官能聚合物，其與二氧化鈦顆粒的表面相互作用，但在防止二氧化鈦顆粒相互作用方面相對效率低。在粘合劑膠乳存在下在第二步驟中混合或調(diào)漆研磨物。向研磨物和粘合劑的該混合物中添加添加劑，使得多個膠乳顆粒是在研磨物和粘合劑混合物中的摻加劑。在一個實施方案中，粘合劑是第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于約20℃、優(yōu)選小于約10℃并且更優(yōu)選小于約0℃的膠乳聚合物。一般來說，合適的粘合劑包括但不限于聚合物、熱塑性粘合劑、天然樹脂、纖維素衍生物、丙烯酸類、乙烯基、氯化聚合物、聚酯、成膜膠乳聚合物及其組合。
產(chǎn)生具有和不具有本發(fā)明的添加劑的建筑組合物的多種實例，以證明在由在摻合物中使用添加劑獲得的具有在降低不透明顏料的量的提高的遮蓋特性。
實施例2：每100加侖漆使用269磅二氧化鈦來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)漆。首先，使用以下配方來產(chǎn)生研磨物(所有值均以磅/100加侖計，其是漆工業(yè)中的常規(guī)單位)：
研磨物：
然后，將所得研磨物用以下成膜粘合劑和其他添加劑進(jìn)行調(diào)漆。
調(diào)漆：
所得漆的粘度為98ku和1.12ici。
實施例3：制備包含實施例2的漆中二氧化鈦的85％的漆。在該配方中，使用228磅tio2/100加侖漆，并以類似于實施例2中的方式制備漆。用水補充由tio2的量降低引起的體積減小。另外，在最后的調(diào)漆的步驟中，使用72.7磅水而不是63.6。所得漆的粘度為90ku和0.904ici。
實施例4：制備包含實施例2的漆中二氧化鈦的85％和45磅來自上述實施例1的本發(fā)明添加劑的漆。該配方使用228磅tio2/100加侖漆，并且包括45磅的乳膠顆粒添加劑。根據(jù)實施例2中概述的制備來制備漆，其中添加劑作為摻加劑在調(diào)漆期間并且在添加丙烯酸膠乳1(即成膜粘合劑)之后添加。通過將調(diào)漆劑中的水從63.6磅減少至31.2磅來克服由減少二氧化鈦和添加膠乳顆粒添加劑引起的總體體積增加。另外，使用10.8磅而不是13.5磅的非離子締合型增稠劑1并且使用0.8磅而不是1.1磅的纖維素增稠劑1。所得漆的粘度為98ku和0.846ici。該實施例中添加劑固體(45磅@46.9％固體)與不透明顏料(228磅)的比例為約1:10.9。添加劑(45磅@46.9％固體)相對于總樹脂包(408磅@50％固體+45磅@46.9％固體)的百分比約為9.93％。添加劑固體(45磅@46.9％)相對于漆總重量(例如來自實施例2的1148磅)的百分比約為1.83％。
實施例5：評價來自實施例2、3和4的漆的遮蓋。確定漆的對比度。對于對比度，在penopacchart5314(byk-gardner)卡片上進(jìn)行濕漆的2密耳刮涂(drawdown)。該卡片具有三個區(qū)域：經(jīng)涂覆的黑色區(qū)域、經(jīng)涂覆的白色區(qū)域和未經(jīng)涂覆的區(qū)域。允許刮樣干燥過夜。第二天，在gretagmacbethcoloreye2145上確定在卡片上經(jīng)涂覆黑色部分上的漆的y反射率和在卡片上經(jīng)涂覆白色部分上的漆的y反射率。越白的涂層產(chǎn)生越高的y值。對比度是在黑色區(qū)域上的漆的y值除以在白色區(qū)域上的漆的y值的比值。相對于標(biāo)準(zhǔn)漆來評估實施例2至4中的每種實驗漆在相同卡上的對比度。報道了實驗漆的“δ對比度”，其是實驗漆的對比度減去標(biāo)準(zhǔn)漆的對比度。正的δ對比度意味著實驗漆的對比度高于標(biāo)準(zhǔn)漆的對比度，負(fù)數(shù)意味著標(biāo)準(zhǔn)漆的對比度高于實驗漆的對比度。還報道了“δ反射率”，其是實驗品在黑色上的y反射率減去標(biāo)準(zhǔn)品在黑色上的反射率。
還報道了著色強度。本文中使用的著色強度定義為二氧化鈦可向著色漆增加白度的程度的量度。在一個優(yōu)選的著色強度測試中，向14盎司的漆添加5克標(biāo)準(zhǔn)黑色著色劑并混合。制備3密耳刮樣，并使其干燥過夜。測試了實驗漆和標(biāo)準(zhǔn)對照漆兩種。標(biāo)準(zhǔn)對照漆是包含滿載二氧化鈦的漆。如下確定實驗漆相對于標(biāo)準(zhǔn)漆的著色強度：用gretagmacbethcoloreye2145測量對照漆刮樣和實驗漆刮樣的反射率，并隨后使用coloreye2145的軟件確定基礎(chǔ)色調(diào)強度。越高的著色強度表示越白的基礎(chǔ)漆。這種提高最可能是由于二氧化鈦在干漆膜中更好地分散。
所得結(jié)果總結(jié)在下表1中。
當(dāng)如實施例3中從配方中移除tio2時，相對于實施例2的標(biāo)準(zhǔn)品，對比度和反射率二者都顯著下降。著色強度也下降至-11.6％。當(dāng)如實施例4中向在85％tio2載量下的配方添加本發(fā)明的添加劑時，對比度和反射率二者都與實施例2的對比度和反射率大致相同，著色強度降低，但沒有在不存在本發(fā)明添加劑的情況下降低那樣多。在某些情況下，tio2載量降低并且具有本發(fā)明添加劑的漆的著色強度可具有高于具有滿tio2載量的標(biāo)準(zhǔn)漆的著色強度的著色強度。
或者，可使用干對比度代替著色強度來確定添加劑是否提高tio2載量降低并且具有本發(fā)明添加劑的漆的遮蓋?？蓪?biāo)準(zhǔn)漆和tio2降低的漆之間的對比度差異與標(biāo)準(zhǔn)漆和tio2降低且具有本發(fā)明添加劑的漆之間的對比度差異進(jìn)行比較。
實施例6：使用248磅tio2/100加侖漆制備第二標(biāo)準(zhǔn)漆。根據(jù)以下配方制備研磨物(所有值均以磅/100加侖計)：
研磨物：
然后，用根據(jù)以下配方的成膜膠乳調(diào)漆研磨物：
調(diào)漆劑：
所得第二標(biāo)準(zhǔn)漆的粘度為94ku。
實施例7：使用211磅tio2(121.6磅cr-826，89.7磅cr-813)/100加侖漆制備包含實施例6的第二標(biāo)準(zhǔn)漆的二氧化鈦的85％的漆。以與實施例6中相同的方式制備漆。用水補充由通過移除tio2引起的體積減小。在調(diào)漆中，使用168磅而不是156.9磅的水。另一區(qū)別之處是使用6.3而不是6磅的纖維素增稠劑1。所得漆的粘度為89ku。
實施例8：制備包含實施例6的第二標(biāo)準(zhǔn)漆的二氧化鈦的85％和45磅實施例1的本發(fā)明添加劑的漆。該配方使用211磅tio2(121.6磅cr-826，89.7磅cr-813)/100加侖漆，并且包括45磅的本發(fā)明添加劑。以與實施例6中概述的制備類似的方式制備漆，其中膠乳顆粒添加劑在乙烯基丙烯酸膠乳之后混合。通過將調(diào)漆劑中的水從156.9磅減少至126.9磅來克服由減少二氧化鈦和添加膠乳顆粒添加劑引起的總體體積增加。另一區(qū)別之處是使用6.2磅而不是6磅的纖維素增稠劑1。所得漆的粘度為90ku。該實施例中添加劑固體(45磅@46.9％固體)與不透明顏料(211磅)的比例為約1:10.0。添加劑固體(45磅@46.9％)相對于總樹脂包(372磅@51％+45磅@46.9％)的百分比為約9.97％。添加至漆總重量(例如來自實施例6的1106磅)的添加劑固體(45磅@46.9％)的百分比為約1.91％。
實施例9：針對遮蓋來對實施例6、7和8的漆進(jìn)行評價。如實施例5中所述確定漆的對比度和著色強度。
結(jié)果總結(jié)于下表2中：
當(dāng)如實施例7從配方中移除tio2時，相對于實施例6的第二標(biāo)準(zhǔn)漆，對比度和反射率二者都顯著下降。著色強度也下降至-8.19％。當(dāng)如實施例8中向在85％tio2載量下的調(diào)漆劑配方摻加膠乳聚合物添加劑時，對比度高于實施例6的對比度。另外反射率略低，色調(diào)強度降低，但沒有比在不存在本發(fā)明添加劑的情況下降低那樣多。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以通過公知的fox方程來確定。該方程在眾多出版物中公開，包括美國公告號2008/0058473和2014/0235752以及美國專利號.8,530,591，其通過引用整體并入本文。
雖然本文公開的本發(fā)明舉例說明性實施方案明顯滿足上述目的，但應(yīng)認(rèn)識到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可提出出很多修改方案和其他實施方案。來自一個實施方案的特征或要素可用于其他實施方案或與其他實施方案一起使用。因此，應(yīng)理解，所附權(quán)利要求書旨在涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有這樣的修改方案和實施方案。