专利名称：基于微球体的墙壁修复配混物的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于微球体的墙壁修复配混物。
背景技术：
住宅和商用建筑的内墙经常需要使用壁板(wallboard panel),这些壁板通过钉子或其他固定件贴附于间柱。相邻壁板之间的接缝用接缝配混物填充以遮蔽接縫。遮蔽接缝且形成平滑无缝的墙壁表面的程序通常包括在由邻接壁板形成的接缝或缝隙之内施加接缝配混物；然后在该接缝配混物之内嵌入加强带材，随后使其硬化。硬化之后，在接缝和带材上施加第二层接缝配混物以完全填充接缝并提供平滑表面。使该层硬化之后，将该接缝配混物打磨平滑以消除表面不规则性。也可使用接缝配混物来隐蔽钉子或螺丝造成的其他缺陷，或者来修复壁板中的其他不完美处或损坏处。经常需要多次施加接缝配混物来解 决与干燥之后配混物体积减小(收缩)相关的问题，例如解决干燥涂层开裂的问题以及最大程度减轻浮印(telegraphing)问题。本领域中已知多种干燥墙壁接缝配混物。例如，US 7052544掲示了ー种墙壁修复配混物，该配混物在磨光时产生的气载颗粒含量小于常规接缝配混物。但是，在本领域中仍然需要具有以下特性的接缝配混物施涂更容易、形成平滑无缺陷表面所需要的时间不太冗长、并且最大程度减小干燥涂层的收缩。
发明内容
本发明通过提供一种干燥前组合物满足了本领域的需求，该干燥前组合物包含球形珠粒、和聚合物颗粒的稳定水性分散体，其中a)球形珠粒的特征在于i)在环境温度下不具有成膜性；ii)均匀系数不大于I. 5 ；iii)体积平均粒度在I微米至I毫米范围内；b)聚合物颗粒的分散体的特征在于i)在环境温度下具有成膜性；ii)固体含量在10-65%范围内；iii)体积平均粒度在20-500纳米范围内，前提是所述珠粒的体积平均粒度至少比所述聚合物颗粒的体积平均粒度大8倍；以及c)以稳定水性分散体和珠粒的体积为基准计，聚合物颗粒的稳定水性分散体的体积在20-60%范围内。
具体实施例方式在第一方面中，本发明是一种干燥前组合物，该组合物包含球形珠粒、和聚合物颗粒的稳定水性分散体，其中a)球形珠粒的特征在于i)在环境温度下不具有成膜性；ii)均匀系数不大于I. 5 ;且iii)体积平均粒度在I微米至I毫米范围内；b)聚合物颗粒的分散体的特征在于i)在环境温度下具有成膜性；ii)固体含量在10-65%范围内；且iii)体积平均粒度在20-500纳米范围内，前提是珠粒的体积平均粒度至少比聚合物颗粒的体积平均粒度大8倍；以及c)以稳定水性分散体和珠粒的体积为基准计，聚合物颗粒的稳定水性分散体的体积在20-60%范围内。在本文中，术语“球形珠粒”表示具有大体上球形形状的珠粒。珠粒在环境温度下不具有成膜性，珠粒可以是无机或有机的，还可以是凝胶状(gelular)或大孔的。优选珠粒是聚合物有机珠粒，其例子包括聚苯こ烯；苯こ烯-丁ニ烯共聚物；聚苯こ烯-ニこ烯基苯；聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯；聚烯烃如聚こ烯和聚丙烯；聚氯こ烯；聚偏ニ氯こ烯；聚氨酯；和聚脲。优选聚合物有机珠粒具有以下任意特性(a)颗粒的Tg为75_150°C ； (b)颗粒包含 至少0. 5%的交联剂聚合残基；或(c)以上两者的组合。当颗粒的Tg为-50°C至75°C吋，优选颗粒具有至少0. 5%的交联剂残基，更优选为至少I0/。’更优选为至少2%，优选为至少5%。Tg为75-150°C的颗粒可包含上述量的交联剂残基，或者可包含低得多的交联剂残基含量。聚合物颗粒也可以是高度交联的并具有高Tg，例如通过以下単体的聚合反应形成的颗粒ニこ烯基芳族単体(如ニこ烯基苯)、或者包含大量ニこ烯基芳族单体以及其他単体的単体混合物，所述单体混合物优选包含至少30%、更优选至少50%、更优选至少70%、最优选至少80%的ニこ烯基芳族単体，所述其他单体优选为苯こ烯类单体或丙烯酸类単体。聚合物有机球形珠粒还可包含为随后施加的涂层赋予有利性质如防污性和耐磨性的官能团。这些官能团的例子包括阳离子基团，最著名的是季铵盐。単体A是能用于形成这种阳离子基团的特定単体。
I
ノx
A其中X是抗衡离子。所述球形珠粒的均匀系数不大于I. 5，优选不大于I. 2，更优选不大于I. 1，最优选不大于I. 05。均匀系数(UC)通过下式计算UC=d60/d10其中d6(l是60体积％的颗粒具有小于该直径值的颗粒直径；d1(l是10体积％的颗粒具有小于该直径值的颗粒直径。可以通过利用振动射流的悬浮聚合反应，针对所需的均匀性设计本发明组合物的聚合物珠粒，如US 4444961 (具体从第2栏第45行至第3栏第68行)、US7947748、和US2007/0027222中所述。还可通过种晶扩展(seed expansion)制备珠粒，如US 4441925中第3栏第63行至第5栏第8行所述。或者，珠粒具有足够的尺寸均匀性，最大填充条件下的空隙分数大于20%。随着均匀系数接近完美均匀性(UC=I)，填充的空隙分数接近39. 5%，该值为完美均匀球体的六边形填充点阵的空隙分数。球形珠粒较高的均勻性有利于改善湿宾厄姆(Bingham)流体性质，从而最大程度减小干燥时的收缩，并且提高干抗张强度(dry tensile strength)。聚合物颗粒的稳定水性分散体(也称为胶乳)在环境温度下具有成膜性。胶乳具有足够的高固体含量从而在球形珠粒上成膜；以水和聚合物颗粒的重量为基准计，所述固体含量优选为10-65重量％，更优选为20-55重量％，最优选为35-50重量％。聚合物颗粒的体积平均粒度在20-500纳米范围内，前提是球形珠粒的体积平均粒度至少比聚合物颗粒的体积平均粒度大8倍。更优选聚合物颗粒的体积平均粒度在100-300纳米范围内。胶乳在室温下具有成膜性，且Tg优选在-40°C至约10°C范围内，更优选在-30°C至约0°C范围内。合适胶乳的例子包括丙烯酸类；苯こ烯；こ烯基酯(包括こ酸こ烯酯)；苯こ烯-丙烯酸类；こ烯-こ烯基酯(包括こ烯-こ酸こ烯酯)胶乳。以分散体和球形珠粒的体积为基准计，水性分散体的体积在20-60体积％范围内，优选为30-50体积％，更优选为40-45体积％。当填充的球形珠粒的空隙分数大于胶乳体积时，仍然可以通过在胶乳中夹带空气来制备有用的组合物；但是优选胶乳的体积略超过填充的空隙分数体积，优选超过5-15体积％。本发明此方面的组合物优选表现出宾厄姆塑性流体性质，在低于其屈服強度的条件下流动为零，然后表现出急剧变化的剪切稀化性质。这种黏度曲线使得该组合物能容易 地进行操作，因为相较于常规接缝配混物，本发明只需要很小的作用力就能以受控方式施涂该组合物。由于球形珠粒的粒度具有均匀性，所以该组合物倾向于平均且有效地吸收所施加的作用力。使组合物干燥吋，细小的成膜聚合物颗粒互相黏附、黏附到球形珠粒上、以及黏附到该组合物接触到的表面上，从而形成紧密填充的稠密珠粒的基质，具有最小的收缩。收缩减小使得能够施涂较厚的涂层，否则如常规技术所需，只能多次施涂薄涂层。优选干燥后组合物的体积为干燥前组合物体积的至少85%，更优选为至少95%。在第二方面中，本发明是一种干燥前组合物，其包含球形珠粒和聚合物，其中a)球形珠粒的特征在于i)在环境温度下不具有成膜性；ii)均匀系数不大于
I.5 ；iii)体积平均粒度在I微米至I毫米范围内；以及b)以热塑性聚合物和珠粒的体积为基准计，聚合物的体积在2-40体积％范围内。以热塑性聚合物和珠粒的体积为基准计，优选聚合物的体积在5-40体积％范围内，更优选为15-25体积％。实施例以下实施例只用于说明目的，并非意图限制本发明的范围。按照如US 4444961中所述的射流技术制备苯こ烯-ニこ烯基苯珠粒(91. 8重量％苯こ烯；8. 2重量％ ニこ烯基苯，使用己酸叔丁基过氧-2-こ酷(O. 036重量％和过氧苯甲酸叔丁酯(O. 048重量％)作为引发剂)。实施例I :制备防裂低收缩干燥前组合物A.干组分将喷射的苯こ烯/ ニこ烯基苯共聚物珠粒(120克，150微米直径，UC=L 03)与WALOCEL CRT40000干粉HEC流变改性剂(陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的商标，O. I克)一起加入可倾倒的容器中，并进行混合。B.湿组分向RHOPLEX EC-2885弾性体黏结剂(陶氏化学公司的商标，64. 5克)和水(15. 25克)的掺混物中加入Foamstar A-34消泡剂(O. I克)和TERGITOL 15-S-20表面活性剂(陶氏化学公司的商标，0. I克)，然后加入ZnO (0. 2)。用氨将该混合物的pH调节到9，并使用分散混合器混合15分钟,使得ZnO均勻掺混。C.干燥前组合物在温和混合条件下将制剂A(珠粒混合物)缓慢倾倒进制剂B (湿预混物)中，使得夹带的气泡最少。加入珠粒混合物的最后部分之后，停止搅拌，用橡胶抹刀将最终珠粒推入混合物中。D.修补孔在一片1/2”厚的干燥内墙上粘贴ー个6”塑料方块，该塑料方块有ー个3”直径、1/4”深度的圆柱形孔，由此准备测试孔。要填充该孔，在标准铲刀(tape knife)上挖取干燥前组合物，用刮刀铺展到该孔中。使刀片在孔上平滑通过，使干燥前组合物的表面变平滑，从而在干墙孔的表面上形成平面。使该组合物在室温下干燥过夜之后，检查收缩和开裂情况，这两种情况都未观察到。在随后几周中没有观察到变化，样品未收缩也未开裂。 实施例2 :制备防裂低收缩干燥前组合物A.干组分将喷射的苯こ烯/ ニこ烯基苯共聚物珠粒(120克，150微米直径，UC=L 03)加入可倾倒的容器中。B.湿组分向RHOPLEX VSR-50丙烯酸类黏结剂(陶氏化学公司的商标，75. 0克)和水(4. 5克)的混合物中加入Foamstar A-34消泡剂(0. I克)和TERGITOL 15-S-20表面活性剂(陶氏化学公司的商标，0. I克)。C.干燥前组合物在轻柔混合条件下将制剂A(珠粒混合物)缓慢倾倒进制剂B (湿预混物)中，使得夹带的气泡最少。加入珠粒混合物的最后部分之后，停止搅拌，用橡胶抹刀将最终珠粒推入混合物中。向该混合物中加入0. I克陶氏Acrysol RM-8W流变改性剂，用抹刀轻柔混合该混合物以避免夹带空气。然后将该产品转移到塑料挤瓶中，能够方便地进行分配。D.修补孔后一天使用锤子在一片干墙上敲出几个约I”的凹坑，由此准备测试板。将干燥前组合物从挤瓶中挤到3”接缝铲刀上，推入每个凹坑中，然后使铲刀快速通过一次从而抹平。使测试板干燥过夜。后一天用标准网格砂布(sanding screen)对干燥后的组合物进行轻柔的砂磨，并用2层家用水性漆涂刷干墙板。最終的表面外观具有优良的涂漆接受性，没有观察到因为收缩或开裂而形成的凹痕，原来的锤击破坏处得到很好的遮蔽。
权利要求
1.ー种包含球形珠粒、和聚合物颗粒的稳定水性分散体的干燥前组合物，其中 a)所述球形珠粒的特征在于i)在环境温度下不具有成膜性；ii)均匀系数不大于I. 5 ;和iii)体积平均粒度在I微米至I毫米范围内； b)所述聚合物颗粒的分散体的特征在于i)在环境温度下具有成膜性；ii)固体含量在10-65%范围内；和iii)体积平均粒度在20-500纳米范围内，前提是所述珠粒的体积平均粒度至少比所述聚合物颗粒的体积平均粒度大8倍；以及 c)以所述分散体和所述珠粒的体积为基准计，所述聚合物颗粒的稳定水性分散体的体积在20-60%范围内。
2.如权利要求I所述的干燥前组合物，其特征在于，所述球形珠粒是均匀系数不大于I. 2的聚合物珠粒。
3.如权利要求I或2所述的干燥前组合物，其特征在于，所述球形珠粒是体积平均粒度在5-600微米范围内的苯こ烯-ニこ烯基苯珠粒，所述聚合物颗粒的Tg在-40°C至0°C范围内。
4.如权利要求1-3中任一项所述的干燥前组合物，其特征在于，所述球形珠粒的均匀系数不大于I. 1，以所述组合物的体积为基准计，所述聚合物颗粒的稳定水性分散体的体积在30-50%范围内，其中所述聚合物颗粒的体积平均粒度在100-300纳米范围内。
5.如权利要求1-3中任一项所述的干燥前组合物，其特征在于，所述球形珠粒的均匀系数不大于I. 05，以所述组合物的体积为基准计，所述聚合物颗粒的稳定水性分散体的体积在35-45%范围内。
6.如权利要求1-5中任一项所述的干燥前组合物，其特征在于，所述组合物是宾厄姆流体。
7.如权利要求1-6中任一项所述的干燥前组合物，其特征在于，所述球形珠粒包含阳离子官能侧基。
8.ー种包含球形珠粒、和贴附于所述珠粒的聚合物膜的干燥后组合物，其中 a)所述球形珠粒的特征在于i)在环境温度下不具有成膜性；ii)均匀系数不大于I. 5 ;iii)体积平均粒度在I微米至I毫米范围内；以及 b)以所述聚合物和所述珠粒的体积为基准计，所述聚合物膜的体积在2-40体积％范围内。
9.如权利要求8所述的干燥后组合物，其特征在干，所述球形珠粒是均匀系数不大于I.2的聚合物珠粒。
10.如权利要求8或9所述的干燥后组合物，其特征在于，所述球形珠粒是体积平均粒度在5-600微米范围内的苯こ烯-ニこ烯基苯珠粒，所述聚合物膜的Tg在-40°C至0°C范围内。
11.如权利要求8-10中任一项所述的干燥后组合物，其特征在于，所述球形珠粒的均匀系数不大于I. 1，以所述热塑性聚合物和所述珠粒的体积为基准计，所述聚合物膜的体积在5-30体积％范围内。
12.如权利要求8-11中任一项所述的干燥后组合物，其特征在于，所述球形珠粒的均匀系数不大于I. 05，以所述热塑性聚合物和所述珠粒的体积为基准计，所述聚合物的体积在15-25体积％范围内。
13.用来将如权利要求1-7中任一项所述的干燥前组合物施涂于基材的方法，干燥之后形成干燥后组合物，其中，干燥后组合物的体积是干燥前组合物体积的至少85%。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，干燥之后，干燥后组合物的体积是干燥前组合物体积的至少95%。
全文摘要
本发明是一种包含球形珠粒、和聚合物颗粒的稳定水性分散体的干燥前组合物，本发明也是一种包含球形珠粒、和聚合物膜的干燥后组合物。所述组合物适合用作墙壁修复制剂。
文档编号C04B26/06GK102826788SQ20121018494
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月6日 优先权日2011年6月8日
发明者A·法斯拉, J·博林 申请人:罗门哈斯公司