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CN104968715A - 涂料组合物及由其制得的制品 - Google Patents

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CN104968715A
CN104968715A CN201380052171.2A CN201380052171A CN104968715A CN 104968715 A CN104968715 A CN 104968715A CN 201380052171 A CN201380052171 A CN 201380052171A CN 104968715 A CN104968715 A CN 104968715A
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diisocyanate
coating
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拉扬·B·博德克
斯图尔特·E·福雷斯
莱昂·莱维特
克雷格·M·莫斯
迈克尔·A·约翰逊
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明提供了一种涂料组合物，其包含：(a)单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含：具有衍生自聚醚的主链和至少一个芳族端基的芳族聚氨酯预聚物，其中涂料组合物包含基于涂料组合物的总重量为约8重量％至90重量％的聚氨酯预聚物；(b)基于涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的无机填料；以及(c)基于涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的溶剂，其中所述涂料组合物在已固化时，其为可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜。本发明还提供了一种经固化的涂料组合物以及由其制得的制品。

Description

涂料组合物及由其制得的制品
技术领域
本发明涉及可用于选择性地允许水蒸气在受控的速率下通过但赋予空气和水阻力的单组分基于湿固化聚氨酯的涂料组合物。本发明的组合物对于用于建筑物的阻隔空气和水的系统特别有用。
背景技术
阻隔空气和水的系统控制空气和水、特别是水蒸气运动通过结构体如建筑物围护结构的表面。在外墙中，不受控制的气流为湿气和结露损坏的最大来源。室内舒适度受空气温度、相对湿度、气流方向和周围表面温度的影响。通过阻隔空气和水的系统提高室内空气质量，阻隔空气和水的系统使污染物保持在建筑物内部之外，并且是一种高效的使污染物保持在外的阻隔系统。污染物包括水蒸气、悬浮粒子、粉尘、昆虫、气味等。阻隔空气和水的系统对电力消耗和燃气费有着显著影响。根据美国国家标准和技术研究所(NIST)对无空气和水的阻隔物的典型建筑物的模拟，空气非居住建筑物预计减少多至83％的漏气，从而节省不止40％的燃气费并减少不止25％的电力消耗。水蒸气是腐蚀和霉菌生长中的关键因素。阻隔空气和水的系统有助于防止水蒸气因空气在结构体如建筑物的外部和内部之间的运动而被传输。
阻隔空气和水的系统的使用在加拿大已被要求近25年，并由于美国陆军工程公司、ASHRAE 90和国际节能规范-2009要求的到2030年时的净零能源需求而在北美变得重要。2011年12月16日，DC施工规范协调委员会(CCCB)批准了2012国际节能规范(IECC)。该规范目前在行政复议和立法过程中，很可能在2013年下半年采纳。
发明内容
需要一种可半透的涂料组合物。也需要制品、膜和使用这些涂料组合物的方法。
在一个方面，本发明提供了一种涂料组合物，其包含：(a)单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含：具有衍生自聚醚的主链和至少一个芳族端基的芳族聚氨酯预聚物，其中涂料组合物包含基于涂料组合物的总重量为约8重量％至90重量％的聚氨酯预聚物；(b)基于涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的无机填料；和(c)，基于涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的溶剂，其中所述涂料组合物在已固化时，其为可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜。在一些实施例中，根据ASTM E 96，可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜具有1perm至10perm的可透性。
在一些实施例中，根据ASTM E 96，可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜具有3perm至8perm的可透性。
在一些实施例中，涂料组合物还包含基于涂料组合物的总重量为0.01重量％至5重量％的催化剂。在一些实施例中，涂料组合物还包含湿触发添加剂。在一些实施例中，湿触发添加剂为基于双(唑烷)的湿触发异氰酸酯。在一些实施例中，涂料组合物还包含基于涂料组合物的总重量为0.5重量％至1.5重量％的消泡剂。
在一些实施例中，涂料组合物还包含下列中的至少一者：基于涂料组合物的总重量为0.50重量％至10重量％的流变改性剂、基于组合物的总重量为1重量％至60重量％的二氧化钛、和基于组合物的总重量为0重量％至60重量％的着色颜料、以及它们的组合。在一些实施例中，涂料组合物还包含增塑剂，其中所述增塑剂不与芳族聚氨酯预聚物反应。在一些实施例中，涂料组合物在环境条件下为液体。在一些实施例中，涂料组合物还包含填料。
在一些实施例中，单组分湿固化聚氨酯还包含脂族异氰酸酯三聚物。在一些实施例中，单组分湿固化聚氨酯还包含衍生自芳族异氰酸酯的第二端基。在一些实施例中，芳族异氰酸酯衍生自：1,3-亚苯基二异氰酸酯(间-亚苯基二异氰酸酯)、1,4-亚苯基二异氰酸酯(对-亚苯基二异氰酸酯)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、1,5-萘二异氰酸酯、二苯醚4,4'-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(4,4-MDI)、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(2,4-MDI)、2,2'-二异氰酸基二苯基甲烷(2,2-MDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、3,3'-二甲基-4,4'-亚联苯基异氰酸酯(联甲苯胺二异氰酸酯)、3,3'-二甲氧基-4,4'-亚联苯基二异氰酸酯(联茴香胺二异氰酸酯)、1-[(2,4-二异氰酸基苯基)甲基]-3-异氰酸基-2-甲基、2,4,6-三异丙基-间-亚苯基二异氰酸酯、双(4,4'-异氰酸基-环己基)甲烷(H12MDI)、1,3-和1,4-双-(2-异氰酸基-丙-2-基)-苯(TMXDI)、三苯基甲烷-4,4',4”-三异氰酸酯或它们的以及它们的组合。在一些实施例中，涂料组合物具有不同的端基。在一些实施例中，聚醚主链具有至少200g/mol的数均分子量。
在另一个方面，本发明提供了一种经固化的涂料组合物，其包含单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含聚醚主链和至少一个衍生自芳族异氰酸酯的端基，其中根据ASTM E 96，所述经固化的涂料组合物具有1perm至10perm的可透性。在一些实施例中，根据ASTM E 96，经固化的涂料组合物具有3perm至8perm的可透性。
在另一个方面，本发明提供了一种制品，其包含涂覆有任何前述涂料组合物或任何前述经固化的涂料组合物的基材。在一些方面，涂料是连续的。
在另一个方面，本发明提供了一种涂覆基材表面的方法，所述方法包括向基材表面施用任何前述涂料组合物并使其固化。在一些实施例中，涂料组合物在-20℃或更高的环境温度下施用。
已总结了本发明的示例性实施例的多个方面和优势以上发明内容并非意图描述本公开的每个图示实施例或每种实施方式。另外的特征和优点在如下实施例中公开。随后的附图和具体实施方式将更具体地举例说明使用本文所公开的原理的某些优选实施例。
具体实施方式
如本说明书所用，由端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等等)。
除非另外指明，否则在所有情况下，本说明书和实施例中所使用的所有表达数量或成分、特性测量等的数值均应理解成由术语“约”所修饰。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附实施例列表中所示的数值参数可以根据本领域技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的所需特性而有所变化。最低程度上说，每个数值参数并非试图限制等同原则在受权利要求书保护的实施例的范围内的应用，应该至少根据所记录的有效数位的数量和通过利用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
对于以下给出定义的术语，除非基于以下术语表中使用的术语的修改形式的具体引用，在权利要求中或在说明书中的其它地方提供了不同的定义，否则整个说明书、包括权利要求都应该以这些定义为准：
术语表
词语“一个”、“一种”和“所述”与“至少一个”可互换地使用，表示一个或多个所描述的元件。
术语“层”是指在基材上或铺盖基材的任何材料或材料组合。
用于描述各层位置的取向词语，例如“上方”、“之上”、“覆盖”、“最上方”、“铺盖”、“下面的”等，是指相对于水平设置的、面向上的基材的层的相对位置。不旨在包围基材和层的基材、层或制品，在制造期间或之后，在空间中应该具有任何具体取向。
描述一个层相对于另一个层和基材或两个其它层的位置的术语“由……隔开”指所描述的层在所述其它层和/或基材之间但不一定与所述其它层和/或基材邻接。
术语“(共)聚物”或“(共)聚物的”包括均聚物和共聚物，以及可在相容共混物中形成的均聚物或共聚物，如，通过共挤出或通过包括如酯交换在内的反应形成。术语“共聚物”包括无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和星形共聚物。
如本文所用，术语“可半透的”指根据ASTM E 96具有1至10perm的可透性的膜。
如本文所用，术语“二异氰酸酯”指含有两个异氰酸酯基团的化合物。如本文所用，术语“聚异氰酸酯”指含有两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。因此，二异氰酸酯为聚异氰酸酯的子集。
如本文所用，术语“连续的”指沿二维表面具有不间断的延伸的涂料。例如，在一些实施例中，在基材的表面上具有连续涂料的制品可为建筑物围护结构，其中涂料无间断地覆盖建筑物的整个外表面。
如本文所用，术语“液体”指在环境条件下具有一定的体积但没有固定的形状的物质。可用于本发明中的示例性液体包括溶液、混合物、乳液和悬浮体，其中此类溶液、混合物、乳液和/或悬浮体中的主要组分在环境条件下具有一定的体积但没有固定的形状。
如本文所用，术语“基材”指建筑材料，其包括但不限于外部包层材料和外部护套材料。
本发明提供了可用于阻隔空气和水的系统中的单组分湿固化聚氨酯涂料组合物。本发明公开的涂料组合物可通过喷雾、液体、辊、抹子以制品和/或膜施用，并且可半透过水蒸气且不可透过空气和水。在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物在环境条件下为液体。
本发明公开的涂料组合物包含单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含聚醚主链和至少一个衍生自芳族异氰酸酯的端基。在一些实施例中，聚醚主链具有至少200g/mol，更优选500g/mol，并且最优选1000g/mol的数均分子量。
在一些实施例中，单组分湿固化聚氨酯包含聚异氰酸酯。“聚异氰酸酯”是指任何在单个分子中具有两个或更多个反应性异氰酸酯(-NCO)基团的有机化合物，例如二异氰酸酯、三异氰酸酯、四异氰酸酯等、以及它们的混合物。聚异氰酸酯还包括低聚异氰酸酯或聚合的异氰酸酯。可以有利地采用环状和/或线性聚异氰酸酯分子。为了改善耐候性和减弱黄化，异氰酸酯组分的聚异氰酸酯通常是脂族的。可用的脂族聚异氰酸酯包括例如双(4-异氰酸基环己基)甲烷，其例如可以商品名“DESMODUR W”得自宾夕法尼亚州匹兹堡的拜耳公司(Bayer Corp.,Pittsburgh,Pa)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，其例如可从美国新泽西州皮斯卡塔韦的美国霍尔斯公司(Huels America,Piscataway,N.J.)商购获得；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，其例如可从美国威斯康星州密尔沃基的奥德里奇化工公司(Aldrich Chemical Co.,Milwaukee,Wis.)商购获得；三甲基六亚甲基二异氰酸酯，其例如可以商品名“VESTANATE TMDI”自德国杜塞尔多夫的德固赛公司(Degussa,Corp.,Dusseldorf,Germany)商购获得；以及间四甲基二甲苯二异氰酸酯(TMXDI)，其例如可从美国威斯康星州密尔沃基的奥德里奇化工公司(Aldrich Chemical Co.,Milwaukee,Wis)商购获得。在一些实施例中，聚异氰酸酯包括上面列出的单体聚异氰酸酯的衍生物。这些衍生物包括但不限于含缩二脲基团的聚异氰酸酯，例如可以商品名“DESMODUR N-100”得自拜耳公司(Bayer Corp.)的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的缩二脲加合物；含异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯，例如可以商品名“DESMODUR N-3300”或“DESMODUR N-3900”得自拜耳公司(Bayer Corp.)的那些；以及含氨基甲酸酯基团、脲二酮基团、碳二亚胺基团、脲基甲酸酯基团的聚异氰酸酯等。
在一些实施例中，单组分湿固化聚氨酯包含基于双(唑烷)的湿触发异氰酸酯。
在一些实施例中，单组分湿固化聚氨酯包含聚醚主链和至少一个衍生自芳族异氰酸酯的端基。在各种实施例中，聚异氰酸酯组分可包含聚异氰酸酯或聚异氰酸酯混合物，所述聚异氰酸酯或聚异氰酸酯混合物基于一种或多种芳族二异氰酸酯，例如苯二异氰酸酯；甲苯二异氰酸酯(TDI)；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；它们中的任何一者的异构体；1,3-亚苯基二异氰酸酯(间-亚苯基二异氰酸酯)、1,4-亚苯基二异氰酸酯(对-亚苯基二异氰酸酯)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、1,5-萘二异氰酸酯、二苯醚4,4'-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(4,4-MDI)、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(2,4-MDI)、2,2'-二异氰酸基二苯基甲烷(2,2-MDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、3,3'-二甲基-4,4'-亚联苯基异氰酸酯(联甲苯胺二异氰酸酯)、3,3'-二甲氧基-4,4'-亚联苯基二异氰酸酯(联茴香胺二异氰酸酯)、1-[(2,4-二异氰酸基苯基)甲基]-3-异氰酸基-2-甲基、2,4,6-三异丙基-间-亚苯基二异氰酸酯、双(4,4'-异氰酸基-环己基)甲烷(H12MDI)、1,3-和1,4-双-(2-异氰酸基-丙-2-基)-苯(TMXDI)、三苯基甲烷-4,4',4”-三异氰酸酯或它们的具有氨基甲酸酯、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、脲二酮、亚氨基二嗪二酮结构的衍生物和/或它们的混合物以及脂族和芳族二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯的混合物。此类衍生物的制备是已知的并见述于例如美国专利3,124,605、3,183,112、3,919,218和4,324,879中以及EP 798299中。
在一些实施例中，两个端基均衍生自同一芳族异氰酸酯。在一些实施例中，端基衍生自不同的芳族异氰酸酯。
在一些实施例中，涂料组合物包含氨基甲酸酯双唑烷潜伏性硬化剂IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)三聚物。在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物包含基于涂料组合物的总重量为至少10重量％的单组分湿固化聚氨酯，更优选20重量％的单组分湿固化聚氨酯，并且最优选40重量％的单组分湿固化聚氨酯。
在一些实施例中，涂料组合物包含增塑剂。在一些实施例中，涂料组合物可额外使用增塑剂来产生，在这种情况下，使用的增塑剂不含任何对异氰酸酯反应性的基团。本发明的涂料组合物中可用的增塑剂包括有机羧酸或其酸酐的酯，例如邻苯二甲酸酯(例如，邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯)、己二酸酯(例如，己二酸二辛酯)、壬二酸酯和癸二酸酯。具体例子有邻苯二甲酸二烷基酯如二-(2-乙基-己基)-邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁辛酯；邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸丁苄酯；三芳基磷酸酯如磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸甲苯酚二苯酯；三烷基磷酸酯如磷酸三辛酯和磷酸三丁酯；烷氧基烷基磷酸酯如磷酸三丁氧基乙酯；烷基芳基磷酸酯如磷酸辛基二苯酯；己二酸烷基酯如己二酸二-(2-乙基己基)酯、己二酸二异辛酯、己二酸辛癸酯；二烷基癸二酸酯如癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二异辛酯；烷基壬二酸酯如壬二酸二(2-乙基己基)酯和壬二酸二-(2-乙基丁基)酯；柠檬酸酯如柠檬酸乙酰三正丁酯、柠檬酸乙酰三乙酯、柠檬酸单异丙酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸单-、二-和三-硬脂酯；三醋精、对-叔丁基以及它们的混合物。当使用增塑剂时，所用增塑剂的量取决于涂料组合物中使用的芳族聚氨酯预聚物和增塑剂的选择。
可用于本发明公开的涂料组合物中的其它成分包括抑泡剂、润湿和分散剂、流变改性剂、催化剂、颜料、增量剂、溶剂、填料、光稳定剂和/或UV吸收剂、脱水剂和颜色添加剂。
在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物可包含一种或多种添加剂，例如“JONCRYL(R)611”(BASF公司(BASF Corporation))和/或“NEOCRYL B734”(DSM N.V.)。JONCRYL(R)611为一种苯乙烯-丙烯酸共聚物。JONCRYL(R)611可用作湿固化涂料组合物中的分散剂以影响例如颜料分散和成膜性质。NEOCRYL B-734为一种甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸正丁酯共聚物树脂。NEOCRYL B734可用作分散剂以影响例如颜料分散和成膜性质。
在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物可包含一种或多种颜料或填料。可用的填料通常为不与本发明的组合物的其它组分发生反应的固体。可用的填料包括例如：粘土、滑石、染料颗粒、颜料和着色剂(例如，TiO2或炭黑)、玻璃小珠、金属氧化物颗粒、二氧化硅颗粒、陶瓷微球、中空聚合物微球(例如可以商品名EXPANCEL 551DE自佐治亚州杜鲁斯的阿克苏诺贝尔公司(Akzo Nobel,Duluth,Ga.)得到的那些)、中空玻璃微球(例如可以商品名K37自明尼苏达州圣保罗的明尼苏达矿业与制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Co.,St Paul,Minn.)得到的那些)、碳酸盐、金属氧化物、硅酸盐(例如，滑石、石棉、粘土、云母)、硫酸盐、二氧化硅和三水合铝。
一些具体例子包括：重质或轻质碳酸钙(经过或未经诸如脂肪酸、树脂酸、阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂表面处理)；碳酸镁；滑石；硫酸盐，例如硫酸钡；氧化铝；粉末形式金属(如，铝、锌和铁)；膨润土；高岭土；石英粉；以及两种或更多种的组合。
可用的有机颜料的例子包括卤代铜酞菁、苯胺黑、蒽醌黑、苯并咪唑酮、偶氮缩合物、丙烯酰胺、二芳基化物、双偶氮缩合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉、喹酞酮、蒽素嘧啶、黄烷士酮、吡唑啉酮橙、周酮橙、β-萘酚、BON芳基酰胺、喹吖啶酮、二萘嵌苯、蒽醌类、二溴蒽酮、皮蒽酮、二酮吡咯并吡咯颜料(DPP)、二嗪紫、铜和无铜酞菁、阴丹酮等。
可用的无机颜料的例子包括二氧化钛、氧化锌、硫化锌、锌钡白、氧化锑、硫酸钡、炭黑、石墨、黑氧化铁、黑云母氧化铁、棕色氧化铁、金属络合棕(metal complex browns)、铬酸铅、镉黄、黄色氧化物、钒酸铋、铬酸铅、钼酸铅、镉红、红色氧化铁、普鲁士蓝、群青、钴蓝、铬绿(布伦兹维克绿)、三氧化二铬、水合三氧化二铬、有机金属络合物、色淀染料颜料等。
填料也可包含导电性粒子(参见例如美国专利申请公布2003/0051807)如碳颗粒或者银、铜、镍、金、锡、锌、铂、钯、铁、钨、钼、焊料等的金属颗粒或者通过用金属等的导电性涂料覆盖这些颗粒的表面而制得的颗粒。还可以使用其表面已用金属等导电性涂料覆盖的非导电性聚合物颗粒，如聚乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酰基树脂或苯基胍胺树脂；或其表面已用金属等导电性涂料覆盖的玻璃小珠、二氧化硅、石墨或陶瓷。
优选的填料包括无机固体，例如滑石、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、碳酸钙、碳酸钙镁、玻璃或陶瓷微球、以及它们的组合。在一些实施例中，优选二氧化钛和/或碳酸钙。
在一些实施例中，本发明的涂料组合物可包含一种或多种颜料润湿剂或分散剂。可用于本发明中的颜料润湿剂和分散剂可包括例如DISPERBYK(R)-110(毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH))、DISPERBYK(R)-192(毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH))和/或ANTI-TERRA U(毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH))。
所述涂料组合物可包含一种或多种流变改性剂。可用于本发明中的流变改性剂可包括例如BYK(R)430、BYK(R)431(毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH))、膨润土和/或蓖麻油衍生物。在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物可包含一种或多种抑泡剂。可用于本发明中的抑泡剂可包括例如BYK(R)077(毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH))。
在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物可包含一种或多种光稳定剂和/或UV-吸收剂。可用于本发明中的光稳定剂可包括例如TINUVIN(R)292(汽巴/BASF(Ciba/BASF))。可用于本发明公开的涂料组合物中的UV-吸收剂可包括例如TINUVIN(R)1130(汽巴/BASF(Ciba/BASF))。在一些实施例中，所述涂料组合物可包含一种或多种脱水剂。可用于本发明公开的涂料组合物中的脱水剂可包括例如对-甲苯磺酰异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。
在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物可包含一种或多种催化剂，例如二月桂酸二丁基锡或叔胺以加速固化反应。可用于本发明公开的涂料组合物中的催化剂可包括例如DABCO(R)T-12(空气产品和化学品公司(Air Products and Chemicals,Inc.))和/或1,4-二氮杂二环(2.2.2)辛烷。本发明的其它可用催化剂包括但不限于既包含醚又包含吗啉官能团的那些催化剂，例如具有2,2-二吗啉基乙基醚和二(2,6-二甲基吗啉基乙基)醚的那些催化剂。一种可用的催化剂为4,4'-(氧二-2,1-乙烷二基)双-吗啉，其在行业中已知为DMDEE并可以商品名“JEFFCATE DMDEE”自德克萨斯州休斯敦的亨斯迈公司(Huntsman Corp.,Houston,Tex.)商购获得。
其它可用的催化剂包括例如有机锡催化剂如二月桂酸二丁基锡和铋催化剂。辛酸铋是一种非常好的湿固化催化剂，但在其中温度可能达到约65℃的装运和贮存过程中不如一些催化剂稳定。
催化剂优选以约0.05重量％至约5重量％，更优选约0.1重量％至约2重量％，最优选约0.1重量％至约1重量％的量存在于本发明公开的涂料组合物中。
所述涂料组合物可包含一种或多种其它添加剂。可用于本发明公开的涂料组合物中的其它添加剂可包括例如可以商品名BYK(R)358和/或BYK(R)306(毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH))商购获得的那些。
在一些实施例中，所述涂料组合物可包含一种或多种溶剂。溶剂应不与异氰酸酯反应，这样的溶剂的例子包括脂族、芳族或芳脂族溶剂，其不含有任何cerivitinov-活性氢原子但确实优选含有醚基团和/或酯基团和/或卤素原子和/或腈基团和/或酰胺基团。合适的溶剂的例子包括乙酸甲氧基丙酯、乙酸甲氧基乙酯、二乙酸乙二醇酯、二乙酸丙二醇酯、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二氧六环、四氢呋喃、二氧戊环、叔丁基甲基醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氯仿、二氯甲烷、氯苯、邻-二氯苯、茴香醚、1,2-二甲氧基苯、乙酸苯酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、乙腈、乙酸苯氧基乙酯和/或它们的混合物，优选含醚和酯基团的溶剂，例如乙酸甲氧基丙酯、丙酮、2-丁酮、二甲苯、甲苯、环己酮、4-甲基-2-戊酮、1-甲氧基丙-2-基乙酸酯、乙二醇单甲基或-乙基醚乙酸酯、3-甲氧基-正丁基乙酸酯、白酒、更高取代度的芳族化合物如可以商品名“SOLVESSO”、“ISOPAR”、“NAPPAR”(德国科隆的德国埃克森化学公司(Deutsche EXXON CHEMICAL GmbH,Cologne,DE))和“SHELLSOL”(德国埃施波恩的德国壳牌化学公司(Deutsche ShellChemie GmbH,Eschborn,DE))商购获得的溶剂石脑油、甲基正戊基酮(“MAK”)“AROMATIC 100”(埃克森美孚化学公司(ExxonMobileChemical))、“AROMATIC 150”(埃克森美孚化学公司(ExxonMobileChemical))、二甲苯、甲基异丁基酮(“MIBK”)、3-乙氧基丙酸乙酯(Eastman(TM)EEP溶剂，伊士曼化学公司(Eastman ChemicalCompany))和/或甲基乙基酮(“MEK”)。
在一些实施例中，本发明公开的涂料组合物用于制造制品，所述制品具有基材，所述基材涂覆有包括本发明公开的涂料组合物的涂料。在一些实施例中，涂料是连续的。在一些实施例中，改变涂料的厚度以实现制品所需的可透性。在一些实施例中，改变涂料组合物中使用的芳族聚氨酯的量和聚醚主链的分子量以实现制品所需的可透性。在一些实施例中，改变涂料组合物中使用的芳族聚氨酯和聚醚主链的分子量以及涂料的厚度以实现制品所需的可透性。
本发明提供了一种膜，所述膜使用本发明公开的涂料组合物制得。在一些实施例中，根据ASTM E 96，所述膜具有1perm至10perm的可透性。在一些实施例中，根据ASTM E 96，所述膜具有3perm至8perm的可透性。在一些实施例中，根据ASTM E 96，本发明公开的膜具有至少100％的伸长率和1perm至10perm的湿气透过率。在一些实施例中，改变涂料的厚度以实现膜所需的可透性。在一些实施例中，改变膜中使用的涂料组合物中使用的具有聚醚主链的芳族聚氨酯的量以实现膜所需的可透性。
本发明公开的涂料组合物可用于涂覆基材表面的方法，所述方法包括向基材表面施用本发明公开的涂料组合物并使其固化的步骤。在一些实施例中，涂料组合物在-20℃或更高的环境温度下施用。
本发明还提供了一种防止空气和水传输通过结构体的表面但允许水蒸气传输通过结构体的表面的方法，所述方法包括(a)：用涂料组合物涂覆结构体的表面的至少一部分，其中所述涂料组合物包含：单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含聚醚主链和至少一个衍生自芳族异氰酸酯的端基。在一些实施例中，结构体为建筑物。在一些实施例中，在建筑材料上施用涂料组合物、制品和/或膜，所述建筑材料包括但不限于外部包层材料和外部护套材料。可用的外部护套材料包括但不限于胶合板、定向刨花板(OSB)、泡沫绝缘护套、非织造玻璃毡饰面的石膏护套板或建筑工业中常用的其它常规护套材料。可用的包括但不限于外部包层砖、混凝土块、钢筋混凝土、石头、乙烯基壁板、纤维水泥板、隔板或其它已知的外部壁板材料。
本发明的示例性实施例已在上文中描述，且进一步通过以下实例的方式在下文中进行说明，不应当以任何方式将这些实例理解为对本公开范围的强加限制。相反，应清楚地理解可以采取多种其它实施例、修改形式及其等同物，本领域的技术人员在阅读本文的说明之后，在不脱离本发明的实质和/或所附权利要求书的范围的前提下，这些其它实施例、修改形式及其等同物将显而易见。
以下为本发明的各种实施例：
1.一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：
(a)单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含：具有衍生自聚醚的主链和至少一个芳族端基的芳族聚氨酯预聚物，其中所述涂料组合物包含基于涂料组合物的总重量为约8重量％至90重量％的聚氨酯预聚物；
(b)基于所述涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的无机填料；以及
(c)基于所述涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的溶剂，
其中所述涂料组合物在已固化时，其为可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜。
2.根据实施例1所述的涂料组合物，其中根据ASTM E 96，所述可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜具有1perm至10perm的可透性。
3.根据实施例1所述的涂料组合物，其中根据ASTM E 96，所述可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜具有3perm至8perm的可透性。
4.根据前述实施例中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含基于涂料组合物的总重量为0.01重量％至5重量％的催化剂。
5.根据前述实施例中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含湿触发添加剂。
6.根据实施例5所述的涂料组合物，其中所述湿触发添加剂为基于双(唑烷)的湿触发异氰酸酯。
7.根据前述实施例中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含基于涂料组合物的总重量为0.5重量％至1.5重量％的消泡剂。
8.根据前述实施例中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含下列中的至少一者：基于涂料组合物的总重量为0.50重量％至10重量％的流变改性剂、基于组合物的总重量为1重量％至60重量％的二氧化钛、和基于组合物的总重量为0重量％至60重量％的着色颜料、以及它们的组合。
9.根据前述实施例中任一项所述的组合物，所述组合物还包含增塑剂，其中所述增塑剂不与芳族聚氨酯预聚物反应。
10.根据前述实施例中任一项所述的组合物，其中所述涂料组合物在环境条件下为液体。
11.根据前述实施例中任一项所述的组合物，所述组合物还包含填料。
12.根据前述实施例中任一项所述的组合物，其中所述单组分湿固化聚氨酯还包含脂族异氰酸酯三聚物。
13.根据前述实施例中任一项所述的组合物，其中所述单组分湿固化聚氨酯还包含衍生自芳族异氰酸酯的第二端基。
14.根据实施例13所述的组合物，其中所述芳族异氰酸酯衍生自：1,3-亚苯基二异氰酸酯(间-亚苯基二异氰酸酯)、1,4-亚苯基二异氰酸酯(对-亚苯基二异氰酸酯)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、1,5-萘二异氰酸酯、二苯醚4,4'-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(4,4-MDI)、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(2,4-MDI)、2,2'-二异氰酸基二苯基甲烷(2,2-MDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、3,3'-二甲基-4,4'-亚联苯基异氰酸酯(联甲苯胺二异氰酸酯)、3,3'-二甲氧基-4,4'-亚联苯基二异氰酸酯(联茴香胺二异氰酸酯)、1-[(2,4-二异氰酸基苯基)甲基]-3-异氰酸基-2-甲基、2,4,6-三异丙基-间-亚苯基二异氰酸酯、双(4,4'-异氰酸基-环己基)甲烷(H12MDI)、1,3-和1,4-双-(2-异氰酸基-丙-2-基)-苯(TMXDI)、三苯基甲烷-4,4',4”-三异氰酸酯、或它们的以及它们的组合。
15.根据实施例13或14所述的组合物，其中所述端基是不同的。
16.根据前述实施例中任一项所述的组合物，其中所述聚醚主链具有至少200g/mol的数均分子量。
17.一种经固化的涂料组合物，所述经固化的涂料组合物包含单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含聚醚主链和至少一个衍生自芳族异氰酸酯的端基，其中根据ASTM E 96，所述经固化的涂料组合物具有1perm至10perm的可透性。
18.根据实施例17所述的经固化的涂料组合物，其中根据ASTM E96，所述经固化的涂料组合物具有3perm至8perm的可透性。
19.一种制品，所述制品包括涂覆有涂料的基材，所述涂料包括实施例1至16中任一项所述的涂料组合物或实施例17或18所述的经固化的涂料组合物。
20.根据实施例19所述的制品，其中所述涂料是连续的。
21.一种涂覆基材表面的方法，所述方法包括向基材表面施用根据实施例1至16中任一项所述的涂料组合物并使所述涂料组合物固化。
22.根据实施例21所述的方法，其中所述涂料组合物在-20℃或更高的环境温度下施用。
实例
如下实例旨在说明在本公开范围内的示例性实施例。虽然，阐述本发明广义范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实例中所列出的数值则尽可能精确地报告。然而，任何数值都固有地包含一定的误差，这些误差不可避免地由在其相应的试验测定中存在的标准偏差引起。在最低程度上，每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书保护范围上的应用，至少应该根据所记录的数值的有效数位和通过使用惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。
材料
测试方法
根据得自科罗拉多州恩格尔伍德的IHS公司(IHS Inc.,Englewood,CO)的ASTM E96(2010)“Standard test method for water vapor transmissionof materials(材料的水蒸气透过率标准测试方法)”测定下面描述的实例样品的湿蒸气透过率(MVTR)。
根据得自科罗拉多州恩格尔伍德的IHS公司(IHS Inc.,Englewood,CO)的ASTM D412(2008)“Standard test method for vulcanized rubber andthermoplastic elastomers-tension(硫化橡胶和热塑性弹性体张力的标准测试方法)”测定下面描述的实例样品的拉伸和伸长率测试(锥形芯棒测试)。
实例1-10(EX1-EX10)
EX1-EX10样品中的每一个由通过混合树脂、颜料、特殊添加剂和溶剂所制得的湿固化聚氨酯涂料组合物制备。下表1汇总了EX1-EX7涂料组合物中的每一个的配方。下表2汇总了EX8-EX10涂料组合物中的每一个的配方。为制备每一个涂料组合物，将所需的成分加到混合容器中。将容器置于混合器(双不对称离心混合器，以商品名“150DAC SpeedMixer”得自南卡罗来纳州兰德勒姆的Flacktek公司(Flacktek,Inc Landrum,SC))并在2500转每分钟(rpm)下混合内容物4分钟。然后通过使用下拉式涂覆机(具有40密耳(1.02mm)间隙的多间隙涂施器PA-5357，得自马里兰州盖雷茨里德的BYK加德纳公司(BYK Gardner GmbH,Geretsried,MD))将所得淤浆施用于TEFLON片材上以形成湿厚度为约40密耳(1.02mm)的涂料。使涂料在20℃下固化7天。固化后将固化膜与TEFLON片材分离并测试回收的固化膜样品。测定固化EX1-EX10样品的MVTR并汇总在下表3中。进行固化EX1-EX10样品的拉伸和伸长测试并汇总在下表4中。
表1
表2
表3
虽然本说明书详细描述了某些示例性实施例，但应当理解，本领域的技术人员在理解前述内容后，可以轻易设想这些实施例的更改形式、变型形式和等同形式。因此，应当理解，本发明不应不当地受限于以上示出的示例性实施例。此外，本文引用的所有出版物、公布的专利申请和公布的专利均以引用方式全文并入本文，正如具体而单独地指出各个单独的出版物或专利都以引用方式并入的程度相同。各个示例性实施例均已进行了描述。这些实施例和其它实施例在以下列出的公开的实施例的范围内。

Claims (22)

1.一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：
(a)单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含：具有衍生自聚醚的主链和至少一个芳族端基的芳族聚氨酯预聚物，其中所述涂料组合物包含基于所述涂料组合物的总重量为约8重量％至90重量％的聚氨酯预聚物；
(b)基于所述涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的无机填料；以及
(c)基于所述涂料组合物的总重量为2重量％至60重量％的溶剂，
其中所述涂料组合物在已固化时，其为可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中根据ASTM E 96，所述可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜具有1perm至10perm的可透性。
3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中根据ASTM E 96，所述可半透水蒸气并阻隔空气和水的膜具有3perm至8perm的可透性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含基于所述涂料组合物的总重量为0.01重量％至5重量％的催化剂。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含湿触发添加剂。
6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其中所述湿触发添加剂为基于双(唑烷)的湿触发异氰酸酯。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含基于所述涂料组合物的总重量为0.5重量％至1.5重量％的消泡剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含下列中的至少一者：基于所述涂料组合物的总重量为0.50重量％至10重量％的流变改性剂、基于所述组合物的总重量为1重量％至60重量％的二氧化钛、和基于所述组合物的总重量为0重量％至60重量％的着色颜料、以及它们的组合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物还包含增塑剂，其中所述增塑剂不与所述芳族聚氨酯预聚物反应。
10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述涂料组合物在环境条件下为液体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物还包含填料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述单组分湿固化聚氨酯还包含脂族异氰酸酯三聚物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述单组分湿固化聚氨酯还包含衍生自芳族异氰酸酯的第二端基。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述芳族异氰酸酯衍生自：
1,3-亚苯基二异氰酸酯(间-亚苯基二异氰酸酯)、1,4-亚苯基二异氰酸酯(对-亚苯基二异氰酸酯)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、1,5-萘二异氰酸酯、二苯醚4,4'-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(4,4-MDI)、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(2,4-MDI)、2,2'-二异氰酸基二苯基甲烷(2,2-MDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、3,3'-二甲基-4,4'-亚联苯基异氰酸酯(联甲苯胺二异氰酸酯)、3,3'-二甲氧基-4,4'-亚联苯基二异氰酸酯(联茴香胺二异氰酸酯)、1-[(2,4-二异氰酸基苯基)甲基]-3-异氰酸基-2-甲基、2,4,6-三异丙基-间-亚苯基二异氰酸酯、双(4,4'-异氰酸基-环己基)甲烷(H12MDI)、1,3-和1,4-双-(2-异氰酸基-丙-2-基)-苯(TMXDI)、三苯基甲烷-4,4',4”-三异氰酸酯、或它们的以及它们的组合。
15.根据权利要求13或14所述的组合物，其中所述端基是不同的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述聚醚主链具有至少200g/mol的数均分子量。
17.一种经固化的涂料组合物，所述经固化的涂料组合物包含单组分湿固化聚氨酯，所述单组分湿固化聚氨酯包含聚醚主链和至少一个衍生自芳族异氰酸酯的端基，其中根据ASTM E 96，所述经固化的涂料组合物具有1perm至10perm的可透性。
18.根据权利要求17所述的经固化的涂料组合物，其中根据ASTM E96，所述经固化的涂料组合物具有3perm至8perm的可透性。
19.一种制品，所述制品包括涂覆有涂料的基材，所述涂料包括权利要求1至16中任一项所述的涂料组合物或权利要求17或18所述的经固化的涂料组合物。
20.根据权利要求19所述的制品，其中所述涂料是连续的。
21.一种涂覆基材表面的方法，所述方法包括向基材表面施用根据权利要求1至16中任一项所述的涂料组合物并使所述涂料组合物固化。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述涂料组合物在-20℃或更高的环境温度下施用。
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