專利名稱：包含衣康酸酯膠乳顆粒的涂料和使用其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單醇、 單環(huán)氧化物和/或單胺的反應(yīng)產(chǎn)物，和使用該涂料的方法。
背景技術(shù)：
汽車制造商近年來嘗試減少材料成本，并且這樣做的一種方式是使用較薄規(guī)格金屬片用于車體板和其他部件。盡管提供了初始原料成本節(jié)省，但較薄規(guī)格金屬表現(xiàn)出一些缺陷。較薄的金屬具有較小的沖擊強(qiáng)度并且還具有較低的聲音和振動阻尼能力。為了克服這些缺陷，汽車制造商開始將聲音和振動阻尼的、抗震動和車體板增強(qiáng)(BPR)涂料施涂于車體板的里面。地板、防火墻、門板里面和車箱蓋上的涂料可用于阻尼或減少道路和發(fā)動機(jī)噪音，防止聲音傳播到汽車的車廂中。同樣，抗震動組合物普遍用于防止車門和車箱蓋振動。它們通常作為小球或滴一在工業(yè)中通常稱為“巧克力滴”擠出在增強(qiáng)金屬棒與車板之間。通過改變組分的類型和數(shù)量，這些組合物可以提供不同的膨脹程度和從非常軟到非常硬的強(qiáng)度。開發(fā)用于上述目的的涂料有時是固體層壓的預(yù)切割片或墊，其必須人工施涂于基材。一次只能覆蓋小的區(qū)域，使得層的施涂費(fèi)時并且昂貴。開發(fā)用于上述目的的其他涂料可以擠出或噴射到基材上，但當(dāng)固化時可能使金屬變形，在外面的涂漆面上產(chǎn)生可見的缺陷。在一些情形中其只有在寒冷溫度下可見。該現(xiàn)象通常被稱為“印透”、“讀透”、“電報化”和/或“重影”。該外觀缺陷顯然是不希望的。在許多制造工藝中使用的原料的價格不斷升高，特別是其的價格隨著油價升高或降低的那些。由于此并且由于預(yù)測的油儲存枯竭，因此衍生自可再生資源或替代性資源的原料可能是希望的。環(huán)境友好產(chǎn)品的需求增加以及變化并且不穩(wěn)定的石化市場的不確定性促使由可再生和/或廉價的資源開發(fā)原料。因此將希望基于衍生自可再生資源或替代性資源的原料的可用于提供聲音和/ 或振動阻尼和/或耐印透性的涂料。發(fā)明概述本發(fā)明涉及包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單醇的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單環(huán)氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單胺的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單醇、單環(huán)氧化物和/或單胺的反應(yīng)產(chǎn)物。包含該組合物的涂料和使用該組合物的方法也是本發(fā)明的主題。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種包含膠乳顆粒的涂料。所述膠乳顆粒是衣康酸和/或衣康酸酐， 在本文有時稱為“衣康酸/酸酐”，和單醇、單環(huán)氧化物和/或單胺的反應(yīng)產(chǎn)物。本文關(guān)于膠乳顆粒使用的“反應(yīng)產(chǎn)物”是指得自于衣康酸/酸酐與單醇、單環(huán)氧化物和/或單胺的聚合的產(chǎn)物。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解衣康酸具有兩個酸官能團(tuán)，或其殘基，例如酸酐基團(tuán)。衣康酸/酸酐可從Cargill、AldriCh、ACr0S等商購獲得。衣康酸/酸酐包含烯屬不飽和度，這可以使得其適用于可輻射固化涂料，和/或提供用于與也包含烯屬不飽和度的其他單體聚合的位置。如本文使用的包含“烯屬不飽和度”的化合物是具有至少一個反應(yīng)性雙鍵的一類化合物。在某些實(shí)施方案中，將理解衣康酸/酸酐可以是生物質(zhì)衍生的。如本文使用的 “生物質(zhì)衍生的”是指衍生自活生物體或新近活生物體，例如植物(包括樹木)或動物，并且不衍生自石油基資源。任何單醇可以根據(jù)本發(fā)明使用。如本文使用的術(shù)語“單醇”是指僅有一個羥基官能團(tuán)的醇。然而，本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將理解單醇可以具有一個或多個其他反應(yīng)性官能團(tuán)， 或者用于與其他化合物反應(yīng)的位點(diǎn)?？梢允褂镁哂腥魏翁荚訑?shù)目的單醇。合適的單醇的例子包括，但不限于，2-乙基己醇、環(huán)己醇、乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、月桂醇和硬脂醇。衣康酸/酸酐的酸/酐官能團(tuán)將與單醇反應(yīng)以形成酯鍵。該反應(yīng)產(chǎn)物有時在本文稱為“衣康酸/酸酐酯”。衣康酸/酸酐酯將仍然具有烯屬不飽和度。該烯屬不飽和度的位點(diǎn)可以進(jìn)一步與其他具有官能團(tuán)和/或烯屬不飽和度的單體或聚合物反應(yīng)。因此在某些實(shí)施方案中，衣康酸/酸酐酯與(甲基)丙烯酸酯和/或另外的具有烯屬不飽和度的化合物反應(yīng)。以該方式，具有烯屬不飽和度的化合物會與衣康酸/酸酐酯反應(yīng)。任何單環(huán)氧化物可以根據(jù)本發(fā)明使用。如本文使用的術(shù)語“單環(huán)氧化物”是指包含一個環(huán)氧官能團(tuán)的化合物、低聚物、聚合物等。單環(huán)氧化物可以具有一個或多個其他反應(yīng)性官能團(tuán)，或者用于與其他化合物反應(yīng)的位點(diǎn)。將理解環(huán)氧基將與衣康酸/酸酐上的酸/ 酐基反應(yīng)，以得到具有羥基官能團(tuán)的反應(yīng)產(chǎn)物。合適的單環(huán)氧化物包括單醇和表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物，例如正丁基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、0-甲苯基縮水甘油醚、壬基酚縮水甘油醚、單羧酸的縮水甘油酯例如2，3_環(huán)氧丙基新癸酸酯、乙酸縮水甘油酯、丙酸縮水甘油酯、丁酸縮水甘油酯等。任何單胺可以根據(jù)本發(fā)明使用。如本文使用的術(shù)語“單胺”是指包含一個胺基的化合物、低聚物、聚合物等。單胺可以具有一個或多個其他反應(yīng)性官能團(tuán)，或者用于與其他化合物反應(yīng)的位點(diǎn)。將理解胺將與衣康酸/酸酐上的酸/酐基反應(yīng)，以得到具有酰胺官能團(tuán)的反應(yīng)產(chǎn)物。合適的單胺包括乙胺、二乙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺、己胺、二己胺、庚
胺、二庚胺、辛胺和二辛胺。在某些實(shí)施方案中，一種或多種單醇、一種或多種單環(huán)氧化物和/或一種或多種單胺均可用于制備顆粒。由不同單體制備的顆粒的組合也可以一起使用。包含其他材料的膠乳顆粒也可與本文所述的那些組合使用，例如包含(甲基)丙烯酸酯的膠乳顆粒。膠乳顆粒的制備可以通過本領(lǐng)域已知的任何方式。例如，當(dāng)衣康酸/酸酐和單醇、 單環(huán)氧化物和/或單胺聚合時可以形成膠乳顆粒。通過乳液聚合的膠乳顆粒合成是本領(lǐng)域公知的并且?guī)讉€過程概述于美國專利號6，531，M1，第8欄第20行至第9欄第32行，該摘節(jié)在此引入作為參考。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的涂料可以進(jìn)一步包含另外的組分，例如包含烯屬不飽和度的一類組分。包含烯屬不飽和度的合適化合物的例子包括，但不限于，(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯，和其組合。如本文使用的“(甲基)丙烯酸酯”和類似的術(shù)語是指丙烯酸酯和相應(yīng)的甲基丙烯酸酯。根據(jù)本發(fā)明的膠乳顆粒將通常具有20-500nm，例如50_250歷或70_200歷的平均粒徑。膠乳顆粒的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(“Tg”)為約_60°C至+120°C，例如_20°C至+80°C或者-10°C至+50°C。Tg通過差示掃描量熱法測量。在某些實(shí)施方案中，可以使用具有不同 Tg的膠乳顆粒的共混物以在寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)聲音和/或振動阻尼。例如，通過使用與在較高溫度下具有峰值聲音和/或振動阻尼的顆粒共混的在較低溫度下具有峰值聲音和/ 或振動阻尼的顆粒，可以在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)好的聲音和/或振動阻尼。在某些實(shí)施方案中，包含任一種上述膠乳顆粒的涂料可以用于基材上，例如如下所述。本發(fā)明的涂料可以包含5重量％或更多的膠乳顆粒，例如10重量％或更多，20重量％或更多，30重量％或更多，40重量％或更多，或者50重量％或更多，該重量百分比基于 100 %固體涂料組合物。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的涂料將包含5-25重量％的膠乳顆粒， 例如10-15重量％。如這里使用的“重量百分比”是指涂料的總固體重量。本發(fā)明的涂料組合物可以進(jìn)一步包含一種或多種聚合物成膜材料，其包括例如聚環(huán)氧化物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚丁二烯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯和其的混合物和/ 或共聚物。有用的聚環(huán)氧化物可以每分子具有至少兩個環(huán)氧化物或環(huán)氧乙烷基團(tuán)，并且包括環(huán)氧官能的低聚物、聚合物和/或共聚物。一般而言，使用甲基紫作為指示劑通過采用過氯酸和季銨溴化物的滴定測量，環(huán)氧官能聚合物的環(huán)氧當(dāng)量可以為約70-約4，000。合適的環(huán)氧官能聚合物可以是飽和或不飽和、環(huán)狀或無環(huán)、脂族、脂環(huán)族、芳族或雜環(huán)的。如果希望， 環(huán)氧官能聚合物可以具有懸垂或末端羥基。它們可以含有取代基例如鹵素、羥基和醚基。這些材料的有用類型包括由通過表鹵醇(例如表氯醇或表溴醇)與二元醇或多元醇在堿的存在下反應(yīng)得到的環(huán)氧聚醚，例如雙酚A的二縮水甘油醚組成的聚環(huán)氧化物，例如EPON 828 環(huán)氧樹脂，其可從Siell Chemical Company商購獲得。有用的熱塑性聚合物成膜材料包括聚乙酸乙烯酯；芳族乙烯基聚合物；具有乙烯基芳烴作為單體組分的乙烯基共聚物，例如聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物；飽和聚酯，其包括飽和脂族聚酯例如聚己二酸新戊酯、聚己二酸亞丙酯和聚ε -己內(nèi)酯；聚丙烯酸酯例如具有1-8個碳原子的烷基的聚 (甲基)丙烯酸烷基酯，聚甲基丙烯酸酯或者通過甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯和丙烯酸2-乙基己酯聚合得到的聚(甲基)丙烯酸烷基酯；飽和聚酯氨基甲酸酯，聚丁二烯；聚氯乙烯和聚氯乙烯/乙酸酯。有用的基本飽和的聚酯由多官能酸和多元醇通過例如公開于美國專利號4，739，019第3欄第22行至第5欄第15行的方法制備，該摘節(jié)在此引入作為參考。在一個實(shí)施方案中，聚丙烯酸酯成膜材料例如由丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸制備的聚丙烯酸酯共聚物乳液包括在涂料組合物中。該產(chǎn)品可作為 ACRONAL DS 3502從BASF Corporation商購獲得。可以用作成膜劑的其他丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、(甲基)丙烯酸環(huán)烷基酯，例如具有4-8個碳的那些、 (甲基)丙烯酸羥基烷基酯，例如具有1-4個碳的那些，和丙烯酸乙基己酯(“EHA”)?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何其他(甲基)丙烯酸酯。如果使用，基于組合物的總固體，成膜材料通常以約1-約40重量％，例如約5-約 30重量％的量存在于涂料組合物中。在某些實(shí)施方案中，任何上述膠乳顆?？梢约尤氤Ｒ?guī)的聲音和/或振動阻尼涂料。這類涂料的例子描述于美國專利號6，531，541中，其的全部內(nèi)容在此引入作為參考。例如，這類涂料中的一些或全部(甲基)丙烯酸酯可以用任一種或多種上述膠乳顆粒，特別是包含(甲基)丙烯酸酯的那些代替。本發(fā)明的涂料可以進(jìn)一步包含一種或多種填料用于提高涂料的聲音和/或振動阻尼能力。并且，如通過奧伯斯特(奧伯斯特)密度測量，填料與膠乳之間的密度差異可以有助于使聲音和/或振動能量分散貫穿膜。甚至在膠乳顆粒之間的填料分布也可以提供更好的聲學(xué)性能，并且填料還可以進(jìn)一步有助于抑制基材的機(jī)械振動并且因此抑制聲音和/ 或振動傳輸。有用的填料包括云母、粉末狀板巖、蒙脫土薄片、玻璃薄片、金屬薄片、石墨、滑石、氧化鐵、粘土礦物、纖維素纖維、礦物纖維、碳纖維、玻璃或聚合物纖維或珠粒、鐵氧體、 碳酸鈣、碳酸鈣鎂，例如按名稱D0L0CR0N由Mineral Technologies出售的那些，重晶石、研磨的天然或合成橡膠、二氧化硅、氫氧化鋁、氧化鋁粉末、VANSIL，其是由R. T. Vanderbilt, Co.出售的硅灰石，和其的混合物?；谕苛系目偣腆w重量，填料材料可以占涂料的約 20-約90重量％，例如約50-約80重量％。在一個實(shí)施方案中，膠乳顆粒占組合物的約10 重量％，并且填料和其他添加劑占約90重量％。另外，一種或多種增塑劑可以包括在本發(fā)明的涂料中。合適的增塑劑的非限定性例子包括己二酸酯、苯甲酸酯、戊二酸酯、間苯二甲酸酯、磷酸酯、聚酯、癸二酸酯、磺酰胺、 鄰苯二甲酸烷基芐酯、和對苯二甲酸酯。增塑劑的量可以為組合物的總固體重量的約0.1 直到約50重量％，例如0. 1-10重量％。本發(fā)明的涂料可以進(jìn)一步包括各種任選的組分和/或添加劑，取決于使用者的需要，例如一種或多種著色劑，如炭黑或石墨。如本文使用的術(shù)語“著色劑”是指將顏色和/或其他不透明性和/或其他視覺效果賦予給組合物的任何物質(zhì)。著色劑可以采用任何合適的形式，例如離散顆粒、分散體、溶液和/或薄片加入涂料。在本發(fā)明的涂料中可以使用單種著色劑或者兩種或多種著色劑的混合物。其他合適的著色劑包括顏料、染料和色調(diào)劑，例如在顏料工業(yè)中使用和/或在干燥色料制造商協(xié)會(DCMA)中列出的那些，以及特殊效果組合物。著色劑可以包括，例如在使用條件下不溶但可潤濕的細(xì)碎固體粉末。著色劑可以是有機(jī)或無機(jī)的，并且可以是凝聚或非-凝聚的。可以通過研磨或簡單混合將著色劑引入涂料。可以通過使用研磨載體例如丙烯酸研磨載體研磨到涂料中而引入著色劑，載體的使用將是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。顏料和/或顏料組合物的例子包括，但不限于，咔唑二噁嗪粗顏料、偶氮、單偶氮、 二偶氮、萘酚AS、鹽類(色淀)、苯并咪唑酮、縮合物、金屬絡(luò)合物、異吲哚啉酮、異吲哚啉和多環(huán)酞菁、喹吖啶酮、二萘嵌苯、紫環(huán)酮、二酮基吡咯基吡咯、硫靛藍(lán)、蒽醌、陰丹士林、蒽嘧啶、陰丹士林黃、皮蒽酮、蒽嵌蒽醌、二噁嗪、三芳基碳正離子、喹吖酞酮顏料、二酮基吡咯基吡咯紅(“DPPB0紅”)、二氧化鈦、炭黑、碳纖維、石墨、其他導(dǎo)電顏料和/或填料，和其的混合物。術(shù)語“顏料”和“有色填料”可互換使用。染料的例子包括，但不限于，溶劑和/或水基的那些，例如酸染料、偶氮染料、堿性染料、直接染料、分散染料、反應(yīng)性染料、溶劑染料、硫染料、媒染劑染料，例如釩酸鉍、蒽醌、 二萘嵌苯、鋁、喹吖啶酮、噻唑、噻嗪、偶氮、靛藍(lán)、硝基、亞硝基、噁嗪、酞菁、喹啉、芪和三苯基甲烷。色調(diào)劑的例子包括，但不限于，分散在水基或水不混溶的載體中的顏料，例如可從 Degussa, Inc.商購獲得的 AQUA—CHEM 896，禾口可從 Accurate Dispersions 分部，Eastman Chemical，Inc 商購獲得的 CHARISMA COLORANTS 和 MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS。如上所述，著色劑可以為分散體，包括但不限于納米顆粒分散體的形式。納米顆粒分散體可以包括一種或多種產(chǎn)生所希望的可見顏色和/或不透明性和/或視覺效果的高度分散的納米顆粒著色劑和/或著色劑顆粒。納米顆粒分散體可以包括著色劑，例如具有小于150nm，例如小于70nm或小于30nm粒徑的顏料或染料。可以通過用具有小于0. 5mm粒徑的研磨介質(zhì)研磨原始的有機(jī)或無機(jī)顏料來制備納米顆粒。納米顆粒分散體和制備它們的方法的例子描述于U. S.專利No. 6，875，800B2中，其在此引入作為參考。納米顆粒分散體也可以通過結(jié)晶、沉淀、氣相冷凝和化學(xué)磨損(即部分溶解)制備。為了使納米顆粒在涂料中的重新凝聚最小化，可以使用樹脂涂覆的納米顆粒分散體。如本文使用的“樹脂涂覆的納米顆粒分散體”是指其中分散有包含納米顆粒和納米顆粒上的樹脂涂料的離散“復(fù)合微?！钡倪B續(xù)相。樹脂涂覆的納米顆粒分散體和制備它們的方法的例子描述于2004年6月M日提交的U. S.申請No. 10/876,031中，其在此引入作為參考，和2003年6月M日提交的U. S.臨時申請No. 60/482，167中，其也在此引入作為參考?？捎糜诒景l(fā)明涂料中的特殊效果組合物的例子包括產(chǎn)生一種或多種外觀效果例如反射、珠光、金屬光澤、磷光、熒光、光致變色、感光、熱致變色、角致變色和/或顏色改變的顏料和/或組合物。另外的特殊效果組合物可以提供其他可感知的性能，例如反射、不透明性或紋理。在非限定性實(shí)施方案中，特殊效果組合物可以產(chǎn)生色移，使得當(dāng)在不同角度下觀察涂料時涂料的顏色改變。顏色效果組合物的例子描述于U. S.專利No. 6，894，086中， 其在此引入作為參考。另外的顏色效果組合物可以包括透明涂覆的云母和/或合成云母、 涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化鋁、透明液晶顏料、液晶涂料，和/或其中干涉由材料內(nèi)的折射率差異產(chǎn)生并且不歸因于材料表面與空氣之間的折射率差異的任何組合物。在某些非限定性實(shí)施方案中，可以在本發(fā)明的涂料中使用當(dāng)暴露在一個或多個光源下時可逆地改變其顏色的感光組合物和/或光致變色組合物?？梢酝ㄟ^暴露在特定波長的輻射下來活化光致變色和/或感光組合物。當(dāng)組合物變得激發(fā)時，分子結(jié)構(gòu)改變并且改變的結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出不同于組合物的初始顏色的新顏色。當(dāng)移開對輻射的暴露時，光致變色和 /或感光組合物可以返回至靜止?fàn)顟B(tài)，其中恢復(fù)組合物的初始顏色。在一個非限定性實(shí)施方案中，光致變色和/或感光組合物在未-激發(fā)態(tài)中可以無色并且在激發(fā)態(tài)中展現(xiàn)出顏色。 在毫秒至幾分鐘例如20秒-60秒內(nèi)可以出現(xiàn)全色變化。光致變色和/或感光組合物的例子包括光致變色染料。在一個非限定性實(shí)施方案中，感光組合物和/或光致變色組合物可以例如通過共價連接與聚合物和/或可聚合組分的聚合材料締合和/或至少部分連接。與其中感光組合物可能遷移到涂料外并且結(jié)晶到基材中的一些涂料相反，根據(jù)本發(fā)明的非限定性實(shí)施方案的與聚合物和/或可聚合組分締合和/或至少部分連接的感光組合物和/或光致變色組合物最少地遷移到涂料外。感光組合物和/或光致變色組合物以及制備它們的方法的例子描述于2004年7月16日提交的U. S.申請序列號10/892，919中，并且在此引入作為參考。一般而言，著色劑可以足以賦予所希望的性能、視覺和/或顏色效果的任何量存在于涂料組合物中。著色劑可以占本組合物的1-65重量％，例如3-40重量％或5-35重量％，該重量百分比基于組合物的總重量。其他添加劑包括增強(qiáng)劑、觸變劑、促進(jìn)劑、表面活性劑、延展劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制齊 、稀釋劑、發(fā)泡劑和/或抗氧劑。合適的觸變劑包括煅制二氧化硅、膨潤土、硬脂酸涂覆的碳酸鈣、脂肪酸/油衍生物和聯(lián)合的氨基甲酸酯增稠劑例如冊-8，其可從Rohm and Haas 商購獲得。如果使用，觸變劑通常以組合物的總固體重量的至多約20重量％的量存在。任選的另外組分例如炭黑或石墨、發(fā)泡劑、可膨脹聚合物微球或小球例如聚丙烯或聚乙烯微球、表面活性劑和腐蝕抑制劑比如磺酸鋇，如果使用，通常以少于組合物的總固體重量的約 5重量％的量存在。也可以使用低分子量多醇，比如丙二醇、聚丙二醇、乙二醇和聚乙二醇。 也可以使用膠乳顆粒凝結(jié)溶劑，比如丁基纖維素、丁基卡必醇、propasol B、DOffANOL DPM、 DOffANOL PPh、D0WAN0L DPnB、D0WAN0L Eph 和 Eastman TEXAN0L?；谑褂玫脑O(shè)備類型、希望的膜厚和抗下垂性，本涂料的粘度是應(yīng)用特異的。一般而言，在2RPM下用#7錠子Brookfield測量進(jìn)行測量，涂料的粘度將大于1000厘泊(“cp”)， 并且約為1000-約1，000, OOOcp0在20RPM下在環(huán)境溫度(約25°C )在Brookfield粘度計上讀數(shù)，可噴射涂料通常具有大于約100，OOOcp的粘度。在某些實(shí)施方案中，組合物將具有合適的粘度以允許在噴涂期間組合物充分霧化?？梢酝ㄟ^使用增稠劑部分地或者通過本領(lǐng)域已知的任何方式控制粘度。膠乳顆粒之間的相互作用可能影響包含它們的組合物的流變性。它們可以極大地被顆粒表面上的離子電荷密度影響。電荷密度可以通過使用酸共聚單體控制。根據(jù)本發(fā)明涂覆的基材可以包括由金屬，聚合物例如熱固性材料和熱塑性材料形成的那些，以及金屬和聚合物基材的組合?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明涂覆的合適的金屬基材包括鐵金屬例如鐵、鋼和其的合金，非-鐵金屬例如鋁、鋅、鎂、銅和其的合金，及其的組合。在某些實(shí)施方案中，基材由冷軋鋼，電鍍鋅鋼例如熱浸電鍍鋅鋼或者電鍍鋅的鐵-鋅鋼，鋁或鎂形成。也可以使用鐵和非-鐵金屬的復(fù)合材料的組合。在組合物施涂前，待處理的金屬基材可以是赤裸的、預(yù)處理或者預(yù)涂(例如通過電涂覆)。可用于根據(jù)本發(fā)明涂覆的基材的熱固性材料包括聚酯、環(huán)氧化物、酚醛類、聚氨酯例如反應(yīng)注塑的氨基甲酸酯(RIM)熱固性材料，和其的混合物?？捎玫臒崴苄圆牧习崴苄跃巯N例如聚乙烯和聚丙烯，聚酰胺例如尼龍，熱塑性聚氨酯，熱塑性聚酯，丙烯酸類聚合物，乙烯基聚合物，聚碳酸酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABQ共聚物，EPDM橡膠，共聚物和其的混合物。在本發(fā)明的方法中可以施涂本涂料的基材通常是基材，通常是汽車基材的非-A 級表面。“A級”表面是將成為所得制品的大多數(shù)可見部分的一部分的那些表面。例如在汽車應(yīng)用中，A級表面可以包括門板、車蓬、行李箱、四開板、側(cè)板等的外面部分，其直接暴露于天氣并且對于消費(fèi)者容易看見?！胺?A級”表面是目的是制品的非-高度可見的區(qū)域或者甚至非-可見的區(qū)域的那些表面，例如在汽車基材的情形中為門板的內(nèi)部、四開板和側(cè)板的內(nèi)表面、車蓬或行李箱的下面等。盡管A級表面需要美觀耐用的裝飾，但將這種美觀裝飾施涂于非-A級表面通常是不希望的，因?yàn)檫@類涂料昂貴并且施涂費(fèi)時。然而，非-A級表面通常至少用抗腐蝕涂料涂覆以防止生銹或腐蝕。此外，值得注意根據(jù)本發(fā)明的方法施涂于非-A級表面的包含膠乳顆粒的組合物在一些實(shí)施方案中可以通過如果不防止印透，則使印透最小化而影響施涂于相反(A級)表面的涂料的外觀?；牡暮穸瓤梢酝ǔ?. 25-3. 18毫米(mm) (10-125密耳)，例如 0. 6-1. 2mm(23. 6-47. 2密耳)，盡管如果需要，厚度可以更大或更小。在任何組合物沉積在基材表面前，普遍實(shí)踐，盡管不必須的是通過徹底清洗和脫脂表面，從表面上除去外來物質(zhì)。該清洗通常在基材形成(沖壓、焊接等)最終應(yīng)用形狀后進(jìn)行?；牡谋砻婵梢酝ㄟ^物理或化學(xué)方式清洗，例如機(jī)械研磨表面或者用商購獲得的本領(lǐng)域那些技術(shù)人員公知的堿性或酸性清洗劑，例如偏硅酸鈉和氫氧化鈉清洗/脫脂。清洗劑的一個非限定性例子是CHEMKLEEN 163，可從PPG Industries, Inc商購獲得的堿性-基清洗劑。清洗步驟后，基材可以用去離子水或者沖洗劑的水溶液沖洗以除去任何殘?jiān)??？梢岳缤ㄟ^使用氣刀、通過基材短暫暴露于高溫使水閃蒸出或者通過基材在刮板輥之間通過，使基材空氣干燥。在本發(fā)明的方法中，將用包含膠乳顆粒的涂料涂覆的基材可以是裸露的清洗的表面；其可以是油性的，用一種或多種預(yù)處理組合物預(yù)處理，和/或用一種或多種通過任何方法，包括但不限于，電沉積、噴涂、浸涂、輥涂、幕涂、擠出或者人工例如用刀片施涂的涂料組合物、底漆等預(yù)涂。本文所述的包含膠乳顆粒的涂料可以單獨(dú)使用，或者可與其他涂料組合使用。例如，可以使用包含熱固性(可固化)或熱塑性或者其混合物的樹脂的涂料組合物作為第一涂料。首先施涂的涂料組合物可以包含本領(lǐng)域已知的各種聚合物的任一種。例如，聚合物可以選自丙烯酸類聚酯、聚氨酯、聚丁二烯、聚醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚脲、多元醇的聚縮水甘油醚，和/或多酚的聚縮水甘油醚。如本文使用的術(shù)語“聚丁二烯”意在包括氫化聚丁二烯和環(huán)氧化聚丁二烯。當(dāng)首次施涂的涂料組合物是熱固性的，則聚合物可以包含各種反應(yīng)性官能團(tuán)的任一種。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，聚合物包含反應(yīng)性環(huán)氧、異氰酸酯、封端的異氰酸酯、羥基、酸、氨基甲酸酯和/或氨基官能團(tuán)。熱固性涂料組合物通常進(jìn)一步包含至少一種能與聚合物的官能團(tuán)反應(yīng)的固化劑。這類組合物進(jìn)一步描述于美國專利號 7，288, 290中，其的全部內(nèi)容在此引入作為參考。本發(fā)明的涂料可以通過本領(lǐng)域的任何標(biāo)準(zhǔn)方式，例如上述那些的任一種直接施涂于基材或者首次施涂的涂料。如果使用首次施涂的涂料組合物，則在施涂本組合物前其可以干燥、部分干燥或者完全不干燥。如果將一種或多種本組合物在首次施涂的組合物上施涂于基材，則其可以“濕罩濕”，在施涂本組合物前首次施涂的組合物不干燥或固化。并且， 可以例如通過使用串聯(lián)噴嘴涂覆機(jī)共擠出將第一涂料組合物和本發(fā)明的組合物共擠出在基材上。應(yīng)該理解首次施涂的組合物的施涂方法與用于施涂本組合物的方法無關(guān)。例如， 首次施涂的組合物可以通過噴射施涂并且本組合物可以通過擠出施涂，或者反之亦然，兩者可以通過噴射、均通過擠出或者任何其他組合施涂。作為選擇，在第一涂料組合物施涂后并且在本組合物施涂前，可以將首次施涂的組合物干燥或固化。合適的固化方法將是本領(lǐng)域那些技術(shù)人員已知的，其基于第一涂料的組成、基材、使用者的需要等。在仍然另一個實(shí)施方案中，多于一個如本文所述的包含膠乳顆粒的涂料施涂于基材，直接施涂于基材或者與一個或多個其他層例如上面使用的首次施涂的涂料組合物組合。在特定實(shí)施方案中，一種或多種本文所述的涂料施涂于電涂層。在本涂料施涂于首次施涂的涂料組合物后，使一種或兩種涂料干燥或固化。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，可以將基材加熱至足以使一種或兩種涂料組合物基本固化的溫度和時間，以在基材上形成包含膠乳顆粒的涂料。固化時間和溫度可以設(shè)計為允許包含膠乳顆粒的組合物同時與施涂于基材的A級表面的電沉積和/或裝飾漆，和/或與施涂于非-A 級表面的電沉積漆同時固化。當(dāng)施涂于基材時，本發(fā)明的組合物可以提供快速干燥的耐干裂的涂料，所述涂料可以抑制聲音和/或振動傳輸通過基材。干膜厚度可以通常約15密耳到高至約200密耳。涂料的聲音阻尼可以使用奧伯斯特ASTM測試方法E756-98 ( “用于測量材料的振動阻尼性能的標(biāo)準(zhǔn)測試方法”)，第3和10段測量。在該測試中，消音的主要度量是損耗系數(shù)一材料的損耗模量與儲存模量的比值。奧伯斯特值通常為對于未涂覆的鋼(厚度30密耳)為0.001(如果敲擊鋼板，我們將聽到“叮當(dāng)聲”)到0.01( “當(dāng)當(dāng)聲”)到0.1( “梆梆聲(bunk)”)到對于越來越有效的涂料而言為0.5( “砰擊聲”)。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將理解測量的聲音和振動阻尼值可以隨著總的膜厚以及進(jìn)行測量的溫度或溫度范圍而變化。 如上所述，不同的顆粒在不同溫度下可以具有不同的聲音和/或振動阻尼；聲音和/或振動阻尼也可以取決于例如顆粒的組成逐個顆粒的變化。奧伯斯特試驗(yàn)測量了涂料-基材復(fù)合物的聲音損耗系數(shù)。將試驗(yàn)樣品施涂于奧伯斯特棒，其是得自McMaster-Carr，零件號碼89705-K 12 1的由特殊油固化的研磨扁材形成的金屬棒，AISI/SAE GRD 0_1，1/32英寸 (0. 8mm)厚，1/2英寸(12. 7mm)寬，并且固化。在寬的溫度范圍內(nèi)通過ASTM E-756-98測量，通過本發(fā)明的方法涂覆的基材通常具有0. 05或者更大的奧伯斯特耗散系數(shù)的聲音和/或振動阻尼值。例如，用本組合物涂覆的基材在至少20°C (例如5°C -25°C ,0°C -20°C，_20°C至0°C等)，至少30°C (例如_5°C至 25°C, -20°C至5°C等)或至少40°C (例如10°C -50°C )的溫度范圍內(nèi)可以具有0. 05或者更大的聲音和/或振動阻尼值。應(yīng)該理解對于一些最終應(yīng)用，較低的聲音和/或振動阻尼值可以接受。例如，對于家用器具例如洗衣機(jī)和干燥機(jī)，較低的聲音和/或振動阻尼值可以接受。在該情形下，較低的總干膜厚度例如80-100密耳(在最佳的膜比例下)可能是希望的，并且通常將提供0. 05或者更大的奧伯斯特耗散系數(shù)的聲音和振動阻尼值。因此，本發(fā)明進(jìn)一步涉及抑制聲音和/或振動傳輸穿過基材的方法。該方法總的包括將上述任一種涂料組合物施涂于基材，并且使涂料至少部分干燥。施涂可以通過本領(lǐng)域已知的任何方式，例如上述那些的任一種。可以使用對流爐或紅外輻射通過空氣干燥或加熱至200。C進(jìn)行干燥。在本發(fā)明的含水涂料組合物施涂于基材表面后，可以首先允許其在環(huán)境或些微升高的溫度下部分干燥，隨后加熱涂覆的基材。一般而言，本發(fā)明的涂料組合物在機(jī)動車的四開板、車頂、車門、內(nèi)部、門板和駕駛室中找到應(yīng)用。在其他應(yīng)用中，涂料組合物可以在合適的位置用于結(jié)構(gòu)例如車輛或飛機(jī)或建筑的內(nèi)部或外部，以提供最大聲音阻尼性能。在某些實(shí)施方案中，用于本發(fā)明方法的包含膠乳顆粒的組合物不意在包括層壓型復(fù)合物；即本文使用的涂料組合物不包括并且不應(yīng)用于隨后將通過壓縮、熱或通過使用粘合劑等施涂于基材的固體片材、膜、墊、襯片或板。相反，用于本發(fā)明方法的組合物是液體。 通過“液體”是指組合物具有允許它們至少可擠出的粘度。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，組合物具有允許它們至少可泵壓的粘度，并且在另一些實(shí)施方案中組合物具有允許它們至少可噴射的粘度。本發(fā)明的組合物可以例如在50°C -60°C的溫度下熱施涂以促進(jìn)泵壓和噴射。如本文使用的，除非另外清楚地說明，所有數(shù)字例如表示數(shù)值、范圍、數(shù)量或百分比的那些可以被閱讀為像由詞語“約”前綴那樣，即使該術(shù)語沒有明確地顯現(xiàn)。并且，本文列出的任何數(shù)值范圍意在包括其中包含的所有子范圍。單數(shù)包括復(fù)數(shù)并且反之亦然。例如， 盡管在本文提及“一種”膠乳顆粒、“一種”單醇、“一種”單環(huán)氧化物、“一種”單胺，但可以使用這些的每一種的一種或多種和任何其他組分。如本文使用的術(shù)語“聚合物”是指低聚物以及均聚物和共聚物，并且前綴“聚”是指兩個或多個。包括和類似的術(shù)語是指包括但不限于。
實(shí)施例以下實(shí)施例意在解釋本發(fā)明，但應(yīng)該不被看作是以任何方式限制本發(fā)明。衣康酸二乙基己基)酯的合成反應(yīng)燒瓶裝有攪拌器、熱電偶、氮?dú)馊肟诤偷习?斯塔克蒸餾頭。將衣康酸沈0. 7 克、2-乙基己醇534. 0克、二甲苯100. 3克、亞磷酸三苯酯4. 2克、IONOL 0. 9克(得自 Cognis的自由基抑制劑)裝入燒瓶，并且將該混合物加熱至120°C。收集二甲苯-水共沸物并且使二甲苯返回?zé)俊?7小時后使反應(yīng)混合物冷卻至室溫。酯具有10. 8的酸值和91. 4 的％固體。膠乳的合成反應(yīng)燒瓶裝有攪拌器、熱電偶、氮?dú)馊肟诤屠淠?。伴隨著在氮?dú)庀录訜嶂?0°C， 加入進(jìn)料A并且攪拌。通過混合所有組分20分鐘制備進(jìn)料D的預(yù)乳液。在80°C下向進(jìn)料 A中加入進(jìn)料B并且攪拌5分鐘。然后加入進(jìn)料C并且攪拌30分鐘。在3小時內(nèi)將余下的進(jìn)料D和引發(fā)劑進(jìn)料E同時加入反應(yīng)混合物。將反應(yīng)混合物在80°C攪拌1小時并且隨后冷卻至36°C。然后在5分鐘內(nèi)加入進(jìn)料F，隨后是進(jìn)料G，其在5分鐘內(nèi)加入。將膠乳分散體攪拌20分鐘并且通過25微米濾袋過濾。聚合物組成表權(quán)利要求
1.一種涂料，包含包含衣康酸/酸酐和單醇的反應(yīng)產(chǎn)物的膠乳顆粒。
2.權(quán)利要求1的涂料，其中單醇包括2-乙基己醇。
3.權(quán)利要求1的涂料，其中反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步包括包含烯屬不飽和度的化合物。
4.權(quán)利要求3的涂料，其中包含烯屬不飽和度的化合物是(甲基)丙烯酸酯和/或苯乙火布ο
5.權(quán)利要求1的涂料，其中基于涂料的總固體重量，膠乳顆粒占涂料的8-20重量％，并且基于涂料的總固體重量，填料占涂料的10-90重量％。
6.權(quán)利要求5的涂料，其中填料包括碳酸鈣鎂、碳酸鈣、云母和/或硅灰石。
7.權(quán)利要求1的涂料，其中膠乳顆粒的Tg為-20至+50°C。
8.一種包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單環(huán)氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物。
9.一種包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
10.權(quán)利要求9的涂料，其中單胺包括烷基胺。
11.一種包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單醇、單環(huán)氧化物和 /或單胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
12.—種抑制基材中的聲音和振動傳輸?shù)姆椒ǎ▽?quán)利要求1的涂料施涂于至少一部分所述基材。
13.權(quán)利要求12的方法，其中涂料施涂于非-A級汽車表面。
14.權(quán)利要求13的方法，其中在施涂涂料前將電涂層施涂于基材。
15.權(quán)利要求12的方法，其中涂料當(dāng)固化時具有50-150密耳的干膜厚度。
16.一種抑制聲音和振動傳輸穿過基材的方法，包括將權(quán)利要求8的涂料施涂于至少一部分所述基材。
17.—種抑制聲音和振動傳輸穿過基材的方法，包括將權(quán)利要求9的涂料施涂于至少一部分所述基材。
18.—種抑制聲音和振動傳輸穿過基材的方法，包括將權(quán)利要求11的涂料施涂于至少一部分所述基材。
全文摘要
公開了包含膠乳顆粒的涂料，所述膠乳顆粒包含衣康酸/酸酐和單醇、單環(huán)氧化物、單胺或其的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。還公開了使用該涂料特別地用于抑制聲音和/或振動傳輸穿過基材的方法。
文檔編號C09D135/06GK102471612SQ201080035935
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者A·帕雷羅, D·R·芬, G·J·麥克拉姆, K·G·拉谷納瑟安, U·C·德賽 申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司