專利名稱：高耐磨性水基涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高耐磨性水基涂料，該涂料在擋風(fēng)雨條，雨刷與類似應(yīng)用中提供極好的耐磨性和耐侯性。
背景技術(shù)：
多年來都是使用硅酮樹脂構(gòu)造溶劑基的擋風(fēng)雨條材料。往這些材料添加了各種組分，其中包括氮化硼，這樣可得到耐久、柔和和耐磨涂料的所需結(jié)果。在這些涂料中，許多涂料都是使用含有高百分比的揮發(fā)性有機化合物(VOC)溶劑生產(chǎn)的。在美國，環(huán)境保護局負(fù)責(zé)嚴(yán)格監(jiān)控和管理涂料的VOC含量，許多的其它國家也關(guān)心其涂料的VOC含量。對健康的危害性也是含溶劑涂料生產(chǎn)者和用戶所關(guān)心的，其中往往在敞開的噴漆櫥中使用這些涂料，這樣可能很容易使工人受到污染。因此，生產(chǎn)者有時限制使用異氰酸酯-基雙組分涂料。然而，這樣一些限制給這種工業(yè)帶來許多的困難，其中沒有現(xiàn)有方法能生產(chǎn)穩(wěn)定的含氮化硼的水基涂料。
研制用于擋風(fēng)雨條、雨刷等，還能實現(xiàn)現(xiàn)有溶劑-基涂料功能的水基涂料應(yīng)是有利的。這樣一種涂料應(yīng)該提供高耐磨性、高耐侯性、良好的釋冰(ice release)特性和低噪音。應(yīng)該通過噴霧、刷或蘸和刮板方法能將這種涂料涂布在熱塑性烯烴化合物(TPO)、熱塑性vulcanate化合物(TPV)和乙烯丙烯-二烯-三元共聚物(EPDM)上。研制這樣一種水基涂料生產(chǎn)方法也是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于擋風(fēng)雨條、雨刷、門密封、車尾行李箱密封、遮陽篷頂密封、擋風(fēng)玻璃密封等的涂料。這種涂料含有水基配方，該配方提供高耐磨性，任選地還提供極好的耐侯性。通過將氮化硼與高分子量硅酮樹脂組合可獲得耐磨性性能。通過三種不同類樹脂(丙烯酸、聚氨酯和氟聚合物)共混可獲得柔軟性和耐侯性。本發(fā)明還提供一種生產(chǎn)這樣涂料的方法，該方法包括將氮化硼預(yù)分散在水中，然后讓預(yù)分散的氮化硼與硅酮樹脂和其它組分合并的步驟。
具體實施例方式
本發(fā)明描述一種具有高耐磨性和耐侯性的水基涂料，其涂料可用于擋風(fēng)雨條、雨刷、外帶等。提供高耐磨性的涂料，例如本發(fā)明的涂料，也可以起到除去車窗玻璃槽滑動毛屑的作用。將氮化硼預(yù)分散體和已與樹脂和其它任選附加組分共混物合并的硅酮樹脂組合可以獲得本發(fā)明的涂料。
通過氮化硼和硅酮樹脂組合可得到具有高耐磨性的涂料。這種氮化硼呈白色粉末狀，其比重是1.5-2.5，熔點是約3000F°。這種氮化硼優(yōu)選地呈立方晶系或六方晶系晶體結(jié)構(gòu)形態(tài)。非常優(yōu)選地，這種氮化硼呈六方晶系晶體結(jié)構(gòu)形態(tài)。這種氮化硼的粒度優(yōu)選地是0.1微米至50微米。非常優(yōu)選地，這種氮化硼的粒度是1-20微米?？蓮陌ˋdvance Ceramics和Saint Gobain Advanced Ceramics在內(nèi)的許多公司獲得多種等級的氮化硼。
這種涂料的硅酮樹脂組分優(yōu)選地具有高分子量，約1,000至約800,000，粘度是約15,000cps至約700,000cps?？梢允褂镁哂胁煌肿恿抗柰獦渲墓不煳?。一種這樣的共混物應(yīng)該有三種硅酮樹脂，它們的分子量是約1,000至約2,500，約5,000至約20,000和約400,000至約800,000。為此目的可以使用的高分子量硅酮樹脂包括聚二甲氧基硅氧烷，它是在市場上獲得的Dow Corning、Shin-Etsu Chemical、GE Silicones、Wacker Silicone和Goldschmidt Chemical Corporation的產(chǎn)品。
擋風(fēng)雨條的第二個重要需要特性是高耐侯性。通過添加提高擋風(fēng)雨條耐侯性的樹脂粘結(jié)劑可獲得這種性能。沒有上述的樹脂粘結(jié)劑，氮化硼/硅酮樹脂組合物應(yīng)該提供良好的磨耗和低噪音性能，但外觀/耐侯性差。樹脂粘結(jié)劑優(yōu)選地存在于丙烯酸、聚氨酯和氟聚合物三組分共混物中，并且是紫外穩(wěn)定的。優(yōu)選的樹脂是苯乙烯丙烯酸、脂族聚酯聚氨酯和氟化(氟乙烯-烷基乙烯基醚)交替共聚物或氟化丙烯酸類共聚物。三種樹脂的各種比將提供耐侯性好處，然而丙烯酸∶聚氨酯∶氟聚合物的比約1∶1∶1至約1∶5∶10是優(yōu)選的。
適合于本發(fā)明涂料的丙烯酸類樹脂是從市場上獲得的由Engineered Polymer Solutions，Inc.以EPS、Reichhold以Arolon andEM、Avecia以NeoCryl和Noveon以商品名CARBOSET和HYCAR銷售的產(chǎn)品。聚氨酯是從市場上獲得的由Alberdingk Boley Inc.以Alberdingk、Reichhold以Spensol and Spenlite、Avecia以NeoRez和Noveon以Sancure銷售的產(chǎn)品。高紫外穩(wěn)定劑和吸收劑也提供耐侯性。在這些樹脂粘結(jié)劑可以含有的高紫外穩(wěn)定劑和吸收劑是從市場上獲得的由Ciba Specialty Chemicals Corp.銷售的TINUVIN，和從市場上獲得的由Chitec銷售的CHISORB。
附加的添加劑提供了良好釋冰和低噪音的需要好處。與氟聚合物結(jié)合的硅酮樹脂提供這種釋冰好處。硅酮樹脂優(yōu)選地與氟聚合物結(jié)合，非常優(yōu)選地與聚酰胺結(jié)合還為擋風(fēng)雨條提供減少噪音的能力。如需要還可以添加另外的添加劑，例如固化劑、潤濕劑、催化劑、胺、助-溶劑和交聯(lián)劑。有用的固化劑和交聯(lián)劑包括而不限于碳化二亞胺、環(huán)氧硅烷、環(huán)氧、三聚氰胺、噁唑啉、多異氰酸酯、聚氮丙啶、異氰酸酯、封閉型異氰酸酯、氮丙啶、三聚氰胺-甲醛和尿素-甲醛或其混合物。使用時，這些附加添加劑是這種涂料的約1重量％至約40重量％，優(yōu)選地是這種涂料的約1重量％至約25重量％。
最后的液體涂料含有約0.1重量％氮化硼至約20重量％氮化硼，優(yōu)選地約0.5重量％至約5重量％氮化硼。最后的液體涂料含有約1重量％至約40重量％硅酮樹脂，非常優(yōu)選地約8重量％至約20重量％硅酮樹脂。最后的液體涂料含有約4重量％至約30重量％樹脂粘結(jié)劑，非常優(yōu)選地約4重量％至約20重量％樹脂粘結(jié)劑。
優(yōu)選地將這種涂料生產(chǎn)成懸浮液，有少許凝結(jié)物，因此，采用噴涂、刷涂和蘸涂與刮涂方法很容易均勻地涂布這種涂料。為了形成穩(wěn)定的含氮化硼的涂料懸浮液，有必要首先制備含氮化硼的預(yù)分散體。氮化硼與其它涂料組分一步合并并不能生產(chǎn)出令人滿意的水基涂料。預(yù)分散體優(yōu)選地含有氮化硼與水，優(yōu)選地去離子水。也可以把某些添加劑，例如分散劑、流變改性劑和胺，添加到預(yù)分散體中。為了完成這種涂料，把余下的需要組分加到預(yù)分散體中。在添加硅酮樹脂、樹脂粘結(jié)劑和其它所需組分后，這種涂料在涂布之前進行交聯(lián)。
可以通過下面的非限制性實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例。制備兩種水基氮化硼涂料。
采用下述方法制備配方A按照表1列出的比例將去離子水和氮化硼與分散劑、流變改性劑、胺和防腐劑合并在一起。
表1.預(yù)分散體

除約5％去離子水外，把表1所列的全部組分裝到適合于白色產(chǎn)品的卵石球磨機中。該球磨機運行16小時，再用余下的去離子水按照需要調(diào)節(jié)其固體，以形成預(yù)分散體。然后，把這種這種預(yù)分散體放到不同的容器中，再把有機溶劑和紫外材料加到這種預(yù)分散體中。在緩慢混合這種混合物五分鐘后，在兩小時期間內(nèi)添加附加組分，其中包括丙烯酸粘結(jié)劑、聚氨酯粘結(jié)劑、氟聚合物、高分子硅酮樹脂、水、潤濕劑、紫外包、聚酰胺、炭黑、胺、助-溶劑和氯化多元醇、交聯(lián)劑和催化劑。充分混合該組合物，再加氨將其pH提高到約9-10。最后的組合物通過200-目的篩過濾到一個容器中。采用同樣的步驟制備配方B，但不使用氮化硼、交聯(lián)劑、催化劑或高分子量硅酮樹脂預(yù)分散體，而使用流變改性劑、氟表面活性劑和低分子量硅酮樹脂。配方B可以用作表觀涂料，這種涂料不需要任何的性能特性，由這些樹脂共混物提供的耐侯性除外。
試驗了這些配方的各種性能。這些試驗結(jié)果列于表2中。
表2涂料性能

如表2所表明的，含有氮化硼預(yù)分散體和高分子量硅酮樹脂的涂料產(chǎn)生的耐磨性優(yōu)于無氮化硼而有低分子量硅酮樹脂的配方。
如本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的，可以對本發(fā)明作出許多修改和變動而不超出其精神和范圍。僅僅作為實施例提供這里所描述的特定具體實施方式
，并且本發(fā)明只是受所附權(quán)利要求書以及與授予這樣一些權(quán)利要求等效的整個范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種高耐磨性和耐侯性的水基涂料，它含有氮化硼、高分子量硅酮樹脂、至少一種樹脂粘結(jié)劑和至少一種交聯(lián)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，它還含有至少一種高紫外穩(wěn)定劑、高紫外吸收劑或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中至少一種樹脂粘結(jié)劑含有丙烯酸類樹脂、聚氨酯樹脂和氟聚合物的共混物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂料，其中至少一種樹脂粘結(jié)劑含有苯乙烯丙烯酸、脂族聚酯聚氨酯、氟化丙烯酸類共聚物、氟乙烯-烷基乙烯基醚、氟化交替共聚物或其混合物的共混物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂料，其中丙烯酸類樹脂、聚氨酯樹脂與氟聚合物的比是約1∶1∶1至約1∶5∶10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，它還含有選自分散劑、流變改性劑、胺、防腐劑、潤濕劑、助-溶劑、炭黑、聚酰胺、氯化多元醇、催化劑及其混合物中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂料，它還含有選自環(huán)氧、環(huán)氧硅烷、碳化二亞胺、三聚氰胺、噁唑啉、多異氰酸酯、異氰酸酯、封閉型異氰酸酯、氮丙啶、三聚氰胺-甲醛、聚氮丙啶、尿素-甲醛或其混合物中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中高分子量硅酮樹脂的分子量是約1,000至約800,000。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的涂料，其中高分子量硅酮樹脂包括具有不同分子量的硅酮樹脂的共混物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的涂料，其中硅酮樹脂的共混物包括分子量約1,000至約2,500、約5,000至約20,000和約400,000至約800,000的硅酮樹脂的共混物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的涂料，其中高分子量硅酮樹脂是聚二甲氧基硅氧烷。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂料，其中這種涂料含有約0.1重量％至約20重量％氮化硼。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的涂料，其中這種涂料含有約0.5-5重量％氮化硼。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂料，其中這種涂料含有約1重量％至約40重量％硅酮樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的涂料，其中這種涂料含有約8重量％至約20重量％硅酮樹脂。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂料，其中這種涂料含有約4重量％至約30重量％至少一種樹脂粘結(jié)劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的涂料，其中這種涂料含有約4重量％至約20重量％至少一種樹脂粘結(jié)劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中氮化硼呈立方晶系或六方晶系結(jié)構(gòu)形態(tài)。
19.用根據(jù)權(quán)利要求1所述涂料涂布的物品。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的物品，其中該物品包括擋風(fēng)雨條、雨刷或汽車密封條。
21.用于玻璃滑動的栽絨取代涂料，它含有根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料。
22.一種用于外帶表觀涂料，它含有根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料。
23.一種高耐磨性和耐侯性涂料的生產(chǎn)方法，該方法包括(a)制備含有氮化硼和水的預(yù)分散體；以及(b)把硅酮樹脂和至少一種樹脂粘結(jié)劑以及至少一種交聯(lián)劑加到這種預(yù)分散體中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括至少一種高紫外穩(wěn)定劑、高紫外吸收劑或其混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中至少一種樹脂粘結(jié)劑含有丙烯酸類樹脂、聚氨酯樹脂和氟聚合物的共混物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中至少一種樹脂粘結(jié)劑含有苯乙烯丙烯酸、脂族聚酯聚氨酯、氟化丙烯酸類共聚物、氟乙烯-烷基乙烯基醚、氟化交替共聚物或其混合物的共混物。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中丙烯酸酯類樹脂、聚氨酯樹脂與氟聚合物的比是約1∶1∶1至約1∶5∶10。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括添加選自分散劑、流變改性劑、胺、防腐劑、潤濕劑、助-溶劑、炭黑、聚酰胺、氯化多元醇、催化劑及其混合物中的一種或多種的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，該方法還包括添加選自環(huán)氧、環(huán)氧硅烷、碳化二亞胺、三聚氰胺、噁唑啉、多異氰酸酯、異氰酸酯、封閉型異氰酸酯、氮丙啶、三聚氰胺-甲醛、聚氮丙啶、尿素-甲醛或其混合物中的一種或多種的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中高分子量硅酮樹脂的分子量是約1,000至約800,000。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中高分子量硅酮樹脂包括具有不同分子量硅酮樹脂的共混物。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中硅酮樹脂共混物包括分子量約1,000至約2,500、約5,000至約20,000和約400,000至約800,000的硅酮樹脂的共混物。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中高分子量硅酮樹脂是聚二甲氧基硅氧烷。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中這種涂料含有約0.1重量％至約20重量％氮化硼。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中這種涂料含有約0.5-5重量％氮化硼。
36.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中這種涂料含有約1重量％至約40重量％硅酮樹脂。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中這種涂料含有約8重量％至約20重量％硅酮樹脂。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中這種涂料含有約4重量％至約30重量％至少一種樹脂粘結(jié)劑。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中這種涂料含有約4重量％至約20重量％至少一種樹脂粘結(jié)劑。
40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中氮化硼呈立方晶系或六方晶系結(jié)構(gòu)形態(tài)。
41.采用根據(jù)權(quán)利要求24所述方法得到的涂布物品。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的物品，其中涂布的物品包括擋風(fēng)雨條、雨刷或汽車密封條。
43.采用權(quán)利要求23所述方法得到的涂布的用于玻璃滑動的栽絨取代涂料。
44.采用權(quán)利要求23所述方法得到的涂布的用于外帶的表觀涂料。
全文摘要
用于擋風(fēng)雨條、雨刷、門密封、車尾行李箱密封、遮陽篷頂密封、擋風(fēng)玻璃密封等的涂料。這種涂料含有水基配方，該配方提供高耐磨性，以及任選地還提供極好的耐候性。通過氮化硼和高分子量硅酮樹脂的結(jié)合獲得耐磨性性能。通過添加丙烯酸/聚氨酯/氟聚合物樹脂粘結(jié)劑共混物和高紫外－穩(wěn)定劑和吸收劑獲得柔軟性和耐候性。還提供一種這樣涂料的生產(chǎn)方法，該方法包括將氮化硼預(yù)分散到水中，然后將預(yù)分散的氮化硼與硅酮樹脂和其它組分合并的步驟。
文檔編號C09D183/04GK1777656SQ200480010531
公開日2006年5月24日 申請日期2004年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者M·W·平特, M·拉希姆 申請人:國家淀粉及化學(xué)投資控股公司