[发明专利]用于提高弹性墙体和屋顶涂料的防污性和防水性的氧化还原聚合物

说明书

一种用于提高弹性墙体和屋顶涂料的防污性和防水性的氧化还原聚合物。本发明提供一种弹性屋顶涂料和水性涂料组合物，其含有(i)高分子量的丙烯酸类乳液共聚物，该丙烯酸类乳液共聚物含有(ii)还原剂，(iii)亲水性聚合分散剂和颜料、增量剂或填料的混合物，和(iv)多价过渡金属离子或多价过渡金属离子化合物或盐。该组合物和涂料提供优异的耐溶胀性，且能使丙烯酸类屋顶涂料组合物中的拉伸强度和伸长率取得平衡。

本发明涉及弹性屋顶涂料组合物，例如酸白色屋顶涂料组合物，其包含含有羧基的弹性丙烯酸类乳液共聚物，该乳液共聚物可同时提高由该组合物制得的涂层与被该组合物涂覆的基材的拉伸强度与伸长百分率之间的平衡。尤其涉及着色的水性弹性涂料组合物，其包含玻璃化转变温度(Tg)为-45℃至-10℃的乳液共聚物，该乳液共聚物是下列单体的单体混合物的共聚反应产物，所述单体混合物包含(a)、(b)和(c)，或是(a)、(b)、(c)的混合物：(a)74重量％-97.75重量％的一种或多种(甲基)丙烯酸C₄-C₆烷基酯，如丙烯酸丁酯(BA)；(b)2重量％-20重量％的硬乙烯基单体，如(甲基)丙烯酸C₁-C₄烷基酯，优选甲基丙烯酸甲脂(MMA)或(甲基)丙烯腈(AN)；(c)0.25重量％-3.0重量％，或优选0.4-2.0重量％的选自烯键式不饱和酸功能单体和磺酸或磺酸酯单体的酸单体，所述烯键式不饱和酸功能单体优选丙烯酸或甲基丙烯酸，或更优选为甲基丙烯酸；还原剂；和一种或多种颜料、增量剂、填料和它们的混合物与一种或多种亲水性分散剂的组合，所有单体的重量百分数基于单体混合物中固体总量计。

水性丙烯酸类弹性屋顶涂料很少能在拉伸强度和伸长率性能之间取得平衡，以实现最优性能。获得具有在拉伸强度和伸长率性能之间取得平衡的屋顶涂料的合成方法包括对用于制备涂料的组合物进行改性，如：改变聚合物组成、改变聚合物分子量、改变乳化过程等等，但这些做法可能会引起其它性能问题，且会导致高成本的涂料组合物。对于屋顶涂料，乳液聚合反应采用逐渐加料法，并在高温下使用热引发剂进行，从而允许快速的单体加料速率和经济的方法。

此外，已知的丙烯酸类乳液共聚物弹性屋顶涂料不具备两份式屋顶涂料或溶剂型屋顶涂料的长期防水性。常规的由丙烯酸或甲基丙烯酸制备的丙烯酸类弹性屋顶涂料聚合物通常在着色的配方中使用氧化锌，以改善性能性质，如耐水性和拉伸强度；这些改善是由于氧化锌与配方中的聚合酸以及氨相互作用形成二价离子交联而产生的。不过，氧化锌仍为一种昂贵的添加剂，并且近年来，关于锌的法令也越来越严格。

Even等的美国专利6,605,318B2公开了解决嵌缝胶、密封剂、弹性涂料和粘合剂韧性降低问题的可能的方案，其中制备粘结剂的方法包括在存在0.0005-0.05摩尔链转移剂/每千克干聚合物的情况下，在玻璃化转变温度为-90℃至-20℃的共聚物中，使得以下单体的混合物发生氧化还原聚合反应：0.3-10重量％(以干聚合物的重量计)的单烯键式不饱和酸单体，余量为一种或多种单烯键式不饱和非离子型(甲基)丙烯酸单体。该共聚物可能包含以下共聚单体：丙烯酸酯、芳香化合物如苯乙烯，以及丙烯腈(AN)。不过，该文献公开的组合物并没有解决提供具有可接受的耐水溶胀性和耐沾污性的丙烯酸类屋顶涂料的问题。此外，Even等的专利中公开的该弹性涂料组合物中含有疏水性酸的共聚物分散剂，其会破坏与屋顶基材的粘合性。

因此，本发明人致力于解决以下问题：提供一种用于屋顶涂覆基材的弹性屋顶涂料和水性涂料组合物，其可提供可接受的耐水溶胀性和耐沾污性，同时保留由此弹性屋顶涂料和水性涂料组合物制得的涂层的可接受的拉伸强度与伸长百分率之间的平衡。