專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)的涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及涂料組合物，所述組合物包含特細(xì)粒度范圍內(nèi)的無(wú)機(jī)粉末與著色劑如顏料的組合，更具體地講涉及具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)的涂料組合物。相關(guān)領(lǐng)域說(shuō)明本公開(kāi)關(guān)注的涂料組合物是水分散性涂料組合物如膠乳涂料組合物，例如丙烯酸、苯乙烯丙烯酸等；和溶劑基涂料組合物如醇酸涂料組合物；聚氨酯涂料組合物；以及不飽和聚酯涂料組合物，通常為漆料、透明涂層或染色劑?？赏ㄟ^(guò)噴霧、用刷子或滾筒刷施用或靜電施用如粉末涂覆等，將這些涂料施加到基底上。這些涂料組合物描述于“Outlines of Paint Technology" (Halstead Press, New York, NY,第三版，1990 年)和 Surface Coatings 第 I 卷"Raw Materials and Their Usage，，(Chapman and Hall, New York, NY, 第二版，1984年)中?？蓪o(wú)機(jī)粉末加入到所述涂料組合物中。具體地講，已將二氧化鈦顏料加入到涂料組合物中以向成品賦予白度和/或不透明度。在溫暖氣候中消耗了大量的能量來(lái)保持建筑物內(nèi)部涼爽。降低能耗量的一種方法是在建筑物上采用節(jié)能涂料。通常，這些涂料有助于在天氣炎熱時(shí)減少熱量增加，并且在天氣寒冷時(shí)減少熱量損失。存在對(duì)涂料組合物如冷卻屋頂涂料的需要，所述涂料具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本公開(kāi)提供了用于室外應(yīng)用的具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)的涂料組合物，所述組合物包含涂層基料，其中所述涂層基料包含(a)著色劑；和(b)具有大于約70nm，更典型約70nm至約135nm，還更典型約90nm至約120nm的中值原生粒度(MPPS)的特細(xì)_Ti02。中值原生粒度是指使用高分辨率掃描電子顯微鏡法觀測(cè)到的最少500個(gè)顆粒的平均粒度。 在第一方面中，所述涂層基料還包含樹(shù)脂。在第一方面中，所述樹(shù)脂選自水分散性涂料組合物如膠乳涂料組合物，和溶劑基組合物如醇酸涂料組合物；聚氨酯涂料組合物；和不飽和聚酯涂料組合物；以及它們的混合物。在第二方面中，所述涂料組合物為漆料，并且將所述漆料施用到表面上，所述表面選自建筑材料、汽車(chē)部件、體育用品、帳篷織物、防水油布、隔泥網(wǎng)膜、體育場(chǎng)座椅、草坪家具和屋頂材料。公開(kāi)的發(fā)明詳述由包含著色劑和特細(xì)-TW2的涂層基料制得的涂料組合物對(duì)光譜的紫外部分具有最小的透光率，并且在太陽(yáng)能總反射率方面表現(xiàn)出改善，其中對(duì)著色強(qiáng)度的影響顯著低于包含顏料級(jí)TiA的組合物。涂層基料所述涂層基料包含本公開(kāi)樹(shù)脂和著色劑的分散體。還存在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它添加劑。樹(shù)脂所述樹(shù)脂選自水分散性涂料組合物如膠乳涂料組合物；醇酸涂料組合物；聚氨酯涂料組合物；和不飽和聚酯涂料組合物；以及它們的混合物。如本文所用，“水分散性涂料” 是指旨在裝飾或保護(hù)基底的表面涂料，主要包括乳液、膠乳、或分散于水相中的成膜材料懸浮液，并且通常包含表面活性劑、保護(hù)膠體和增稠劑、顏料和填料顏料、防腐劑、殺真菌劑、 凍融穩(wěn)定劑、消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑、聚結(jié)助劑、以及其它成分。水分散性涂料可由著色涂料如膠乳漆料示例但不限于此。就膠乳漆料而言，成膜材料為下列物質(zhì)的膠乳聚合物丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸、乙烯基-丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、醇酸、氯乙烯、苯乙烯-丁二烯、叔碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯-馬來(lái)酸酯、或它們的混合物此類(lèi)水分散性涂料組合物由 C. R. Martens 描述于"Emulsion and Water-Soluble Paints and Coatings，，(Reinhold Publishing Corporation, New York，NY，1965 年)中。Tex—Cote 知 Super—Cote 是包含 100%丙烯酸樹(shù)脂的水基涂料組合物的其它實(shí)例。所述醇酸樹(shù)脂可以是具有不飽和脂族酸殘基的復(fù)雜的支化和交聯(lián)聚酯。聚氨酯樹(shù)脂通常包括多異氰酸酯(通常為甲苯二異氰酸酯)與干性油酸多元醇酯的反應(yīng)產(chǎn)物。所述樹(shù)脂的含量按所述涂料組合物的總重量計(jì)為約10至約45%重量。樹(shù)脂的量根據(jù)所需的絲光表面量而變化。著餼劑任何常規(guī)的著色劑如顏料、染料或分散染料可用于本公開(kāi)中，以向所述涂料組合物賦予顏色。在一個(gè)實(shí)施方案中，通?？杉尤氚垂腆w組分的總重量計(jì)為約0. 至約40% 重量的常規(guī)顏料。更典型地，可加入按固體組分總重量計(jì)約0. 至約20%重量的常規(guī)顏料。本公開(kāi)的顏料組分可為涂料制劑中所用的任何通常熟知的顏料或它們的混合物， 如"Pigment Handbook，，(Τ. C. Patton 編輯，ffiley-Interscience, New York, 1973 年)中所報(bào)導(dǎo)的。用于涂料組合物中的任何常規(guī)顏料可用于這些組合物中，如下列這些金屬氧化物如二氧化鈦、氧化鋅和氧化鐵，金屬氫氧化物，金屬薄片如鋁片、鉻酸鹽如鉻酸鉛，硫化物，硫酸鹽，碳酸鹽，炭黑，二氧化硅，滑石，陶土，酞菁藍(lán)和酞菁綠，有機(jī)紅，有機(jī)栗色，珠光顏料，以及其它有機(jī)顏料和染料。如果需要無(wú)鉻酸鹽顏料，也可使用諸如偏硼酸鋇、磷酸鋅、 三磷酸鋁和它們的混合物。一些可用的顏料包括C. I.顏料顏料黑12、顏料黑沈、顏料黑觀、顏料黑30、顏料藍(lán)15. 0、顏料藍(lán)15. 3 (G)、顏料藍(lán)15. 3 (R)、顏料藍(lán)28、顏料藍(lán)36、顏料藍(lán)385、顏料棕24、顏料棕四、顏料棕33、顏料棕10P850、顏料綠7 (Y)、顏料綠7 (B)、顏料綠17、顏料綠沈、顏料綠 50、顏料紫14、顏料紫16、顏料黃1、顏料黃3、顏料黃12、顏料黃13、顏料黃14、顏料黃17、顏料黃62、顏料黃74、顏料黃83、顏料黃164、顏料黃53、顏料紅2、顏料紅3 (Y)、顏料紅3 (B)、 顏料紅4、顏料紅48. 1、顏料紅48. 2、顏料紅48. 3、顏料紅48. 4、顏料紅52. 2、顏料紅49. 1、
5顏料紅53. 1、顏料紅57. 1 (Y)、顏料紅57. 1 (B)、顏料紅112、顏料紅146、顏料紅170(F5RK 型)藍(lán)(Bluer)、C. I.顏料橙5、顏料橙13、顏料橙34、顏料橙23 (R)、和顏料橙23(B)。某些可用的有機(jī)顏料包括顏料黃151、顏料黃154、顏料黃155、顏料紅8、顏料紅8、顏料紅 49. 2、顏料紅81、顏料紅169、顏料藍(lán)1、顏料紫1、顏料紫3、顏料紫27、顏料紅122、顏料紫 19。某些可用的無(wú)機(jī)顏料包括中鉻黃、檸檬鉻黃、淡鉻紅、鉻猩紅和鉻酸鋅。更典型的顏料包括顏料黑12、顏料黑沈、顏料黑觀、顏料黑30、顏料藍(lán)觀、顏料藍(lán)36、顏料藍(lán)385、顏料棕M、顏料棕四、顏料棕33、顏料綠17、顏料綠沈、顏料綠50、顏料紫14、顏料紫16、顏料黃164和顏料黃53。還被稱(chēng)為冷色顏料或紅外(1 顏料的熱反射顏料也可用于這些涂料組合物中，其由金屬氧化物或陶瓷制成。本公開(kāi)的典型熱反射顏料由以商品名Cool Colors & Eclipse 彥頁(yè)料由 Ferro Corporation (Cleveland, Ohio)售出。由 Ferro Corporation 出售的示例性IR反射顏料包括“new black”(Ferro產(chǎn)品編號(hào)V-799)、“old black” (Ferro 產(chǎn)品編號(hào) V-797)、“turquoise” (Ferro 產(chǎn)品編號(hào) PC-5686)、“blue” (Ferro 產(chǎn)品編號(hào) PC-9250)、“camouflage green”(Ferro 產(chǎn)品編號(hào) V-12600)、“IR green”(Ferro 產(chǎn)品編號(hào) V-12650)、“autumn gold” (Ferro 產(chǎn)品編號(hào) PC9158)、“yellow” (Ferro 產(chǎn)品編號(hào) PC-9416)、 和 “red” (Ferro 產(chǎn)品編號(hào) V-13810 和 V-13815)。某些附加的典型冷色顏料包括C. I.顏料藍(lán)385、C. I.顏料棕10P850、C. I顏料黑 10P922、Filofin Red BR-PP, Irgalite Blue BSP。這些顏料可得自Sh 印 herd Color (Cincinnati, OH)、Ciba (High Point, NC)和 MetroChem Corporation(Umraya, India)。特細(xì)TiO2 具體地講―，二氧化鈦是本公開(kāi)的方法和產(chǎn)品中特別有用的粉末。可用于本公開(kāi)的二氧化鈦(TiO2)粉末可為金紅石或脫鈦礦的結(jié)晶形態(tài)。其通常通過(guò)氯化物方法或硫酸鹽方法來(lái)制備。在氯化物方法中，將TiCl4氧化成TiO2粉末。在硫酸鹽方法中，將硫酸和含鈦的礦石溶解，然后所得溶液經(jīng)過(guò)一系列步驟產(chǎn)生Ti02。硫酸鹽方法和氯化物方法均更詳細(xì)地描述于“The Pigment Handbook”第 2 版第 I 卷(John Wiley & Sons，NY(1988 年))中， 其教導(dǎo)以引用方式并入本文。所述粉末可為顏料級(jí)、納米級(jí)或特細(xì)顆粒。顏料級(jí)是指中值初級(jí)顆粒通常在約200nm至約450nm的粒度范圍內(nèi)，并且納米級(jí)是指中值初級(jí)顆粒通常在小于50nm的粒度范圍內(nèi)。“特細(xì)顆?！笔侵竿ㄟ^(guò)采用高分辨率掃描電子顯微鏡法(HRSEM)來(lái)測(cè)定，典型具有大于約70nm，更典型約70nm至約135nm，并且更典型約90nm至約120nm中值原生粒度 (MPPS)的二氧化鈦粉末。中值原生粒度是指由HRSEM測(cè)得的最少500個(gè)顆粒的平均粒度。 本公開(kāi)的特細(xì)顆粒是基本上多面的形狀并且具有介于約1和約3之間，更典型地介于約1 至約2之間的縱橫比。本公開(kāi)的特細(xì)顆粒的制造方法詳細(xì)地概述于2007年10月2日公布的美國(guó)專(zhuān)利7，276，231和2007年4月24日公布的美國(guó)專(zhuān)利7，208，126中，所述專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容以引用方式并入本文。如表1 所示，本公開(kāi)的特細(xì) Ti02(DuPont Light Stabilizer 210 (DLS-210))具有103nm的中值原生粒度，所述中值原生粒度比已知的納米級(jí)二氧化鈦粉末(得自Kemira 的 UV Titan P190 和 L530，和得自 Sachtleben 的 Hombitec RM-130F)的中值原生粒度大 2倍以上。該表還列出了得自DuPont Titanium ^Technologies的Ti_Pure R-101的中值原生粒度。R-IOl是顏料級(jí)Ti02。DLS-210具有比R-IOl小約2倍的中值原生粒度。表1 =TiO2的中倌原牛粒度
權(quán)利要求
1.用于室外應(yīng)用的涂料組合物，所述組合物具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)， 所述組合物包含涂層基料，其中所述涂層基料包含(a)著色劑；和(b)具有大于約70nm的中值原生粒度(MPPS)的特細(xì)_Ti02。
2.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述中值原生粒度(MPPS)為約70nm至約135nm。
3.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述中值原生粒度(MPPS)為約90nm至約120nm。
4.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述涂層基料還包含樹(shù)脂。
5.權(quán)利要求4的涂料組合物，其中所述樹(shù)脂選自水分散性涂料組合物、溶劑基組合物、 以及它們的混合物。
6.權(quán)利要求5的涂料組合物，其中所述水分散性涂料組合物包含膠乳聚合物。
7.權(quán)利要求6的涂料組合物，其中所述膠乳聚合物選自丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸、乙烯基-丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、醇酸、氯乙烯、苯乙烯-丁二烯、叔碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯-馬來(lái)酸酯、以及它們的混合物。
8.權(quán)利要求5的涂料組合物，其中所述溶劑基組合物選自醇酸涂料組合物；聚氨酯涂料組合物；和不飽和聚酯涂料組合物。
9.權(quán)利要求4的涂料組合物，其中所述樹(shù)脂的含量基于所述涂料組合物的總重量為約 10至約45重量％。
10.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述著色劑為有色顏料、染料或分散染料。
11.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑為有色顏料。
12.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑的含量基于所述固體的總重量為約 0. 1重量％至約40重量％。
13.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑選自C.I.顏料顏料黑12、顏料黑沈、 顏料黑28、顏料黑30、顏料藍(lán)15. 0、顏料藍(lán)15. 3 (G)、顏料藍(lán)15. 3 (R)、顏料藍(lán)28、顏料藍(lán)36、 顏料藍(lán)385、顏料棕M、顏料棕四、顏料棕33、顏料棕10P850、顏料綠7 (Y)、顏料綠7 (B)、顏料綠17、顏料綠沈、顏料綠50、顏料紫14、顏料紫16、顏料黃1、顏料黃3、顏料黃12、顏料黃 13、顏料黃14、顏料黃17、顏料黃62、顏料黃74、顏料黃83、顏料黃164、顏料黃53、顏料紅2、 顏料紅3 (Y)、顏料紅3 (B)、顏料紅4、顏料紅48. 1、顏料紅48. 2、顏料紅48. 3、顏料紅48. 4、 顏料紅52. 2、顏料紅49. 1、顏料紅53. 1、顏料紅57. 1 (Y)、顏料紅57. 1 (B)、顏料紅112、顏料紅146、顏料紅170(F5RK型)藍(lán)(Bluer)、C. I.顏料橙5、顏料橙13、顏料橙34、顏料橙 23 (R)、顏料橙23 (B)、以及它們的混合物。
14.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑為有機(jī)顏料，所述有機(jī)顏料選自顏料黃151、顏料黃154、顏料黃155、顏料紅8、顏料紅8、顏料紅49. 2、顏料紅81、顏料紅169、顏料藍(lán)1、顏料紫1、顏料紫3、顏料紫27、顏料紅122、顏料紫19、以及它們的混合物。
15.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑為無(wú)機(jī)顏料，所述無(wú)機(jī)顏料選自中鉻黃、檸檬鉻黃、淡鉻紅、鉻猩紅、鉻酸鋅、以及它們的混合物。
16.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑選自C.I.顏料顏料黑12、顏料黑沈、 顏料黑觀、顏料黑30、顏料藍(lán)觀、顏料藍(lán)36、顏料藍(lán)385、顏料棕M、顏料棕四、顏料棕33、 顏料綠17、顏料綠沈、顏料綠50、顏料紫14、顏料紫16、顏料黃164和顏料黃53。
17.權(quán)利要求10的涂料組合物，其中所述著色劑為冷卻屋頂顏料，所述顏料選自 C. I.顏料藍(lán) 385、C. I.顏料棕 10P850、C. I 顏料黑 10P922、Filofin Red BR-PP, Irgalite Blue BSP、由金屬氧化物制得的熱反射顏料、由陶瓷制得的熱反射顏料、“new black” (Ferro 產(chǎn)品號(hào) 1V-799)、“old black” (Ferro 產(chǎn)品號(hào) V-797)、“turquoise” (Ferro 產(chǎn)品號(hào) PC-5686)、“blue” (Ferro 產(chǎn)品號(hào) PC-9250)、“camouflage green” (Ferro 產(chǎn)品號(hào) V-12650) ,"IR green，，(Ferro 產(chǎn)品號(hào) V-U650)、1 "autumn gold，，(Ferro 產(chǎn)品號(hào) PC9158)、 "yellow" (Ferro 產(chǎn)品號(hào) PC-9416)、禾口 “red” (Ferro 產(chǎn)品號(hào) V-13810 和 V-13815)。
18.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述特細(xì)TW2為多面形并且具有1至約3的縱橫比。
19.權(quán)利要求18的涂料組合物，其中所述特細(xì)TW2為多面形并且具有1至約2的縱橫比。
20.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述特細(xì)TiA為表面處理過(guò)的。
21.權(quán)利要求20的涂料組合物，其中所述表面處理是用金屬氧化物或金屬氧化物的混合物進(jìn)行的。
22.權(quán)利要求20的涂料組合物，其中所述表面處理劑選自硅烷、硅氧烷、基于烴的表面處理劑、有機(jī)膦酸酯、有機(jī)磷酸化合物、有機(jī)酸式磷酸鹽、有機(jī)次膦酸鹽、有機(jī)磺酸化合物、 以及它們的混合物。
23.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述特細(xì)TiO2的含量基于所述固體的重量為約0.1 重量％至約20重量％。
24.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述著色劑基于所述固體的總重量以約0.1重量％ 至約40重量％的量存在。
25.權(quán)利要求1的涂料組合物，其中所述涂料組合物為漆料。
26.權(quán)利要求25的涂料組合物，其中將所述漆料施用到表面上，所述表面選自建筑材料、汽車(chē)部件、體育用品、帳篷織物、防水油布、隔泥網(wǎng)膜、體育場(chǎng)座椅、草坪家具和屋頂材料。
27.用于戶(hù)外應(yīng)用的涂料組合物，所述組合物具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)，所述組合物包含涂層基料，其中所述涂層基料包含具有大于約70nm的中值原生粒度 (MPPS)的特細(xì)-TiO2。
28.包含涂料組合物的墻壁，其中所述涂料組合物具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)，并且所述組合物包含涂層基料，其中所述涂層基料包含(a)著色劑；和(b)具有大于約70nm的中值原生粒度(MPPS)的特細(xì)Ti02。
29.包含涂料組合物的屋頂，其中所述涂料組合物具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)，并且所述組合物包含涂層基料，其中所述涂層基料包含(a)著色劑；和(b)具有大于約70nm的中值原生粒度(MPPS)的特細(xì)Ti02。
全文摘要
本公開(kāi)提供了用于戶(hù)外應(yīng)用的涂料組合物，所述組合物具有改善的太陽(yáng)能反射率和紫外線(xiàn)防護(hù)，所述組合物包含涂層基料，其中所述涂層基料包含(a)著色劑；和(b)具有大于約70nm的中值原生粒度(MPPS)的特細(xì)-TiO2。
文檔編號(hào)C04B41/45GK102165023SQ200980138545
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者D·Q·吳, J·D·小康諾利, J·S·布盧姆 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司