親水的自潔性涂料組合物的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]涂料(coatings)和油漆(paints)通常用于美化和保護(hù)基材。最簡單的涂料和油漆由溶劑(載體)中的聚合物(粘合劑)制成，這通常被稱為漆。涂料和油漆可以通過添加顏色、光澤或紋理以及通過與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)或區(qū)分而修飾基材的外觀。例如，可以通過應(yīng)用具有產(chǎn)生高光澤效果的添加劑的涂料使高度光散射的基材表面有光澤。相反，可以通過添加劑使有光澤的基材表面看起來無光。因此，基材的表面可以通過涂料的存在而被隱藏、變樣以及最終以某些方式改變。此外，涂料還可以保護(hù)基材不受周圍元件的影響，以及防止或減少基材的腐蝕。
[0002]油漆和涂料在保護(hù)基材不受環(huán)境影響的同時(shí)，它們自身能隨時(shí)間而被不需要的物質(zhì)覆蓋和污染。被涂布的基材表面的外觀常?？梢砸圆黄谕姆绞礁淖?。污垢，例如可以通過增加光散射或通過改變涂料的顏色成分使涂料無光澤。污垢還可以影響涂料的耐久性。清潔被涂布的基材通常是昂貴的，用于清潔被涂布的基材的洗滌劑、表面活性劑、香料、堿、石灰和/或其他化學(xué)品可以進(jìn)入環(huán)境，在該環(huán)境中它們可能會造成巨大的損害。親水性表面允許水以薄層散開，因而隨著水減少和慢慢流走而清除掉污垢。因此，需要具有這樣的涂料，該涂料具有使污垢不能粘附于表面的親水性表面，其是自潔性的，且其消除對環(huán)境不友好的化學(xué)物質(zhì)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及有親水性和自潔性能的油漆和涂料。在一個(gè)實(shí)施方式中，涂料組合物可以包括活化的珍珠巖或活化的膨脹珍珠巖。所述活化的珍珠巖或所述活化的膨脹珍珠巖可以進(jìn)一步包括親水性活化劑。
[0004]在另一個(gè)實(shí)施方式中，涂布基材的方法可包括將涂料組合物施用到所述基材，其中所述涂料組合物包括活化的珍珠巖或者活化的膨脹珍珠巖。所述活化的珍珠巖或者所述活化的膨脹珍珠巖可以進(jìn)一步包括親水性活化劑。
[0005]在又一個(gè)實(shí)施方式中，涂布物品可以包括基材和施用在所述基材上的涂料組合物，其中所述涂料組合物包括活化的珍珠巖或者活化的膨脹珍珠巖。所述活化的珍珠巖或者所述活化的膨脹珍珠巖可以進(jìn)一步包括親水性活化劑。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施方式中，制造涂料組合物的方法可以包括使珍珠巖或者膨脹珍珠巖與親水性活化劑接觸以形成活化的珍珠巖或者活化的膨脹珍珠巖，并將所述活化的珍珠巖或者所述活化的膨脹珍珠巖添加到所述涂料組合物中。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式施用在表面上的具有活化珍珠巖的涂料。
[0008]發(fā)明詳述
[0009]本公開不限于所描述的特定涂料、涂料組合物、涂料系統(tǒng)、涂布物品和方法，因?yàn)檫@些可以變化。說明書中使用的術(shù)語僅用于說明特定的形式或?qū)嵤┓绞降哪康?，而不旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0010]珍珠巖是天然存在的非結(jié)晶鋁硅酸鹽。珍珠巖的典型化學(xué)成分可以包括70?75% 的 Si02、12 ?15% 的 Al203、3 ?4% 的 Na20、3 ?5% 的 Κ20、0.5 ?2% 的 Fe203、0.2 ?0.7%的MgO和0.5?1.5%的CaO。珍珠巖的常規(guī)加工包括珍珠巖礦石的粉碎(破碎和研磨)、篩選、熱膨脹、碾磨以及膨脹珍珠礦石的空氣尺寸分離(air size separat1n)，以達(dá)到成品的尺寸規(guī)格。例如，將珍珠巖礦石破碎、研磨并分離為預(yù)定的顆粒尺寸范圍。在空氣中在膨脹爐(expans1n furnace)中將所分離的材料加熱至大約870°C至大約1100°C的溫度，在膨脹爐中同時(shí)發(fā)生的珍珠巖礦石中玻璃的軟化和所含水分的蒸發(fā)導(dǎo)致玻璃顆粒的快速膨脹而形成具有毛體積高達(dá)未膨脹珍珠巖礦石毛體積20倍的泡沫狀玻璃材料。膨脹的珍珠巖礦石接下來被空氣分離以符合最終產(chǎn)物的尺寸規(guī)格。取決于珍珠巖礦石的質(zhì)量以及加工的方法，珍珠巖和膨脹珍珠巖產(chǎn)物已被用作助濾劑、輕質(zhì)絕緣材料、填充材料、園藝及水培介質(zhì)、化工載體(chemical carrier)和吸附劑。
[0011 ] 本公開涉及分散于油漆和涂料中的珍珠巖和/或膨脹珍珠巖的使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，涂料組合物可以包括活化的珍珠巖或活化的膨脹珍珠巖。在一些實(shí)施方式中，活化的珍珠巖和/或活化的膨脹珍珠巖可以包括至少一種親水性活化劑。親水性活化劑可以包括胺、氨、羥胺、乙醇胺、乙醇胺衍生物、肼、肼衍生物、季銨鹽以及它們的組合。例子包括但不限于:丙胺、二甲胺、肼、二乙醇胺、甲基羥胺、二甲基羥胺、二乙基羥胺、苯基羥胺、硫酸二肼、乙酰肼、苯扎氯銨、芐索氯銨、甲基芐索氯銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、四乙基溴化銨以及四乙基氫氧化銨。
[0012]在一些實(shí)施方式中，活化的珍珠巖和/或活化的膨脹珍珠巖可以進(jìn)一步包含過渡金屬離子。例如，活化的珍珠巖和/或活化的膨脹珍珠巖可以包括Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu和Zn的離子。這些過渡金屬離子可以與胺、氨、乙醇胺衍生物等等形成配價(jià)鍵。這種具有配價(jià)鍵的活化珍珠巖(或活化的膨脹珍珠巖)可以與陽離子表面活性劑相似。這些陽離子型珍珠巖顆粒是親水性的，并且可以進(jìn)一步與油漆組合物中存在的聚結(jié)劑相互作用。當(dāng)聚結(jié)劑在油漆固化形成膜的過程中迀移至表面時(shí)，活化的珍珠巖和活化的膨脹珍珠巖還可以伴隨它們并迀移至表面?；罨恼渲閹r和/或活化的膨脹珍珠巖在膜表面的存在使膜具有親水和自潔的性能。
[0013]在圖1中示出了示例性的涂料實(shí)施方式。具有活化的珍珠巖或活化的膨脹珍珠巖的涂料100被施用在基材110上。隨著水分120蒸發(fā)，粘合劑顆粒130相互擠壓，形成不可逆的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在此過程中，聚結(jié)劑140與珍珠巖顆粒150 —起可以迀移至表面。活化的珍珠巖和/或活化的膨脹珍珠巖為涂料提供了親水性表面，因而有助于表面的自潔。這些表面能相互作用并保持水分子相對更長的一段時(shí)間，從而保持表面濕潤以及幫助水分屏蔽并清除污垢。
[0014]在一些實(shí)施方式中，活化的珍珠巖或活化的膨脹珍珠巖可以在涂料組合物中以以下重量百分?jǐn)?shù)存在:大約1?大約15重量百分?jǐn)?shù)、大約1?大約10重量百分?jǐn)?shù)、大約1?大約5重量百分?jǐn)?shù)、大約1?大約3重量百分?jǐn)?shù)、或者大約1?大約2重量百分?jǐn)?shù)。具體的例子包括:總重量的大約1重量百分?jǐn)?shù)、大約5重量百分?jǐn)?shù)、大約7重量百分?jǐn)?shù)、大約10重量百分?jǐn)?shù)、大約12重量百分?jǐn)?shù)、大約15重量百分?jǐn)?shù)以及這些值中任意兩個(gè)之間的范圍(且包括其端點(diǎn))。
[0015]在一些實(shí)施方式中，涂料組合物可以包括聚結(jié)劑，例如酯醇類、苯甲酸醚類(benzoate ethers)、乙二醇醚類、乙二醇醚酯類、n_甲基_2_卩比略燒酮等等。聚結(jié)劑可以是嵌段共聚物表面活性劑，例如乙二醇丁基醚、二甘醇丁基醚、三甘醇丁基醚以及它們的組合。在一些實(shí)施方式中，聚結(jié)劑可以在涂料組合物中以下列重量百分?jǐn)?shù)存在:大約1?大約10重量百分?jǐn)?shù)、大約1?大約8重量百分?jǐn)?shù)、大約1?大約5重量百分?jǐn)?shù)、大約1?大約3重量百分?jǐn)?shù)或者大約1?大約2重量百分?jǐn)?shù)。具體的例子包括:總重量的大約1重量百分?jǐn)?shù)、大約3重量百分?jǐn)?shù)、大約5重量百分?jǐn)?shù)、大約6重量百分?jǐn)?shù)、大約8重量百分?jǐn)?shù)、大約10重量百分?jǐn)?shù)以及這些值中任意兩個(gè)之間的范圍(包括其端點(diǎn))。
[0016]在另外的實(shí)施方式中，涂料組合物可以包括一種或多種添加劑。這些添加劑可以改變由該涂料組合物制得的油漆的性能，例如貯存期限、應(yīng)用和壽命、以及健康和安全性能。這樣的添加劑可以例如在油漆中乳液聚合物的制造過程或油漆自身配制的過程中添加。示例性的添加劑可以包括引發(fā)劑、流變改性劑、防腐劑等等。引發(fā)劑是引發(fā)單體形成聚合物的聚合反應(yīng)過程的自由基的來源。涂料組合物可以含有氧化還原體系引發(fā)劑，例如亞鐵和硫代硫酸鹽以及過硫酸鹽，其在室溫促進(jìn)聚合反應(yīng)。
[0017]在一些實(shí)施方式中，還可以將增稠劑和流變改性劑添加到在涂料組合物中來實(shí)現(xiàn)所需的粘度和流動性能。增稠劑通過與丙烯酸聚合物形成多個(gè)氫鍵而發(fā)揮作用，由此引起鏈纏結(jié)、成環(huán)和/或溶脹，這導(dǎo)致體積限制(volume restrict1n)。增稠劑，例如包括輕乙基纖維素、甲基纖維素和羧甲基纖維素的纖維素衍生物，可以在涂料組合物中使用。
[0018]在一些實(shí)施方式中，一種或多種防腐劑可以以低劑量添加到涂料組合物中，以防止微生物的生長?？梢允褂梅栏瘎缂谆讲愢邕蜻?、氯甲基異噻唑啉酮、偏硼酸鋇和(1_ (3-氯稀丙基)-3, 5, 7- 二氣雜-1-氣鐵金剛燒氯化物)。