涂料组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 实施例涉及包括涂覆剂的地板涂料组合物，所述涂覆剂是环氧类配制品的反应产 物，所述环氧类配制品是环氧预聚物配制品、环氧硅烷混合配制品、环氧硫醇丙烯酸酯配制 品、和环氧胺丙烯酸酯配制品中的一种。
【背景技术】
[0002] 形成多层地板结构包括将多个层铺设在基础基板上，例如，环氧层、聚氨酯层、地 板层和其它地板涂层的那些。多层地板结构可用于停车场、作为抗化学腐蚀地板用于工业 建筑、用于地下水保护的二次密封、桥接缝隙、机动车道等。每个所述层可赋予多层地板结 构不同的功能如以下的一种:为底层基板提供粘合性、提供桥接源于底表面下的裂缝的能 力、在顶表面上提供抗化学腐蚀性以及提供耐磨和/或对抗磨损的机械完整性。然而，由于 施加多个层是耗费劳力且在施加过程中涉及长时间段来使其固化，所以试图在多层地板结 构中减少层的总数。
[0003] 此外，在严寒的冬季地区，地板需要提供在低温(例如，在低于0°C)下的良好性能、 柔性和延伸性。然而，用于地板应用的通常环氧树脂的玻璃化转变温度高于室温，这使得这 样的环氧树脂在低温下变脆。因此，有时将酚封端的异氰酸酯作为柔性剂添加到环氧配制 品中，其中酚封端的异氰酸酯在环氧层中提供柔性，例如，如在美国专利号5,098,780中所 讨论的。酚封端的异氰酸酯通常包括壬基酚(例如，DESMOCAP 12A，可获得自拜耳材料科技 (Bayer Material Science)并且在美国专利号5,098,780中公开为柔性剂，将其描述为4-壬基酚封端的线性芳香族氨基甲酸酯聚合物）。壬基酚解封端，例如，在特定温度下释放异 氰酸酯部分，所释放的异氰酸酯可与存在于环氧配制品中的胺和仲醇结合。然而，酚封端的 异氰酸酯通常粘度较高并且在低温下并不提供柔性。此外，鉴于壬基酚对人和环境的毒性 问题，已经限制了壬基酚的使用。因此，寻求替代物。
【发明内容】
[0004] 实施例可通过提供包括涂覆剂的地板涂料组合物，所述涂覆剂是环氧类配制品的 反应产物，并且所述环氧类配制品是环氧预聚物配制品、环氧硅烷混合配制品、环氧硫醇丙 烯酸酯配制品和环氧胺丙烯酸酯配制品中的至少一种。
[0005] 在固化状态下的所述涂覆剂呈现在_75°C至0°C的第一温度范围之间的第一 taM 峰和在20°C至75°C的第二温度范围之间的第二tanS峰，根据在一定温度范围上的tanS曲 线。所述第一 tan5峰的值和所述第二tan5峰的值各自表示在所述温度范围内的特定温度下 所述涂覆剂的损耗模量与所述涂覆剂的储能模量的比率，如根据动态机械热分析测量的， 并且所述第一tan5峰和所述第二tan5峰的值为0.10至0.80。
【具体实施方式】
[0006] 在多层地板结构中的单层可基于环氧或聚氨酯化学物质。环氧层可用作底漆层以 允许其它地板层粘合于底层基板上(例如，钢基板、混凝土基板、等）。可施加单独的柔性聚 氨酯层以赋予在底层基板与上面部分的多层地板结构之间桥接裂缝的能力。桥接裂缝的概 念是指跨过底层基板中的间隙延伸以降低裂缝引起在上面铺设层中形成另外裂缝的可能 性的能力。之所以寻求桥接裂缝的能力是因为地板要经受天然或人工热循环、交通负荷以 及其它可导致底层基板断裂的要素，并且在没有适当保护的情况下，这些裂缝可扩散至多 层地板结构的顶表面。此外，由于多层地板结构的上面部分可包括顶层以增加功能如抗化 学腐蚀、耐机械磨损、耐磨、不渗水性等，所以在上面部分的裂缝将减少地板结构的寿命。
[0007] 实施例涉及涂料组合物，其使用环氧基混合化学物质以产生适于地板应用的多用 途单层，例如其形成涂覆层，所述涂覆层是组合的柔性层与耐机械磨损顶层、组合的柔性层 与耐化学腐蚀顶层或组合的柔性层与底漆层。特别地，多用途单层提供了聚氨酯层的柔性 特征(例如，关于裂缝桥接能力)和环氧顶涂层的耐机械磨损特征两者。因此，多用途单层形 成环氧基柔性裂缝桥接层。此外，实施例涉及在形成多用途单层时基本上不使用任何含壬 基酚的柔性剂。
[0008] 多用途单层是通过将涂覆剂施加到地板结构例如基础基板上而形成的环氧基层。 涂覆剂是环氧预聚物配制品、环氧硅烷混合配制品、环氧硫醇丙烯酸酯配制品和环氧胺丙 烯酸酯配制品的一种的反应产物。各环氧预聚物配制品、环氧硅烷混合配制品、环氧硫醇丙 烯酸酯配制品和环氧胺丙烯酸酯配制品可单独使用或可以其组合使用以形成多用途单层。 多用途单层呈现其中在一定温度范围上实现了玻璃-橡胶态的相分离形态，所述多用途单 层使用环氧预聚物配制品、环氧硅烷混合配制品、环氧硫醇丙烯酸酯配制品和环氧胺配制 品来形成。
[0009] 例如，在固化状态下的多用途单层各呈现在-75°c至0°C和20°C至75°C的温度范围 中的玻璃化转变温度(Tg)。然而，多用途单层的无定形材料或部分结晶材料的无定形区域 的Tg是可逆变化的，从粘稠或橡胶样状态变为坚硬或相对脆的状态，或者从坚硬或相对脆 的状态变为粘稠或橡胶样状态。在粘弹性材料如多用途单层中，当在Tg下加热时发生最大 能量耗散。因此，在多用途单层中，将能量耗散在一定温度范围上分开以便在-75°c至0°C和 20°C至75°C的范围内实现玻璃相与橡胶相之间的显著转变。根据示例性实施例，在玻璃相 与橡胶相之间的显著转变可在以下的至少一个范围内实现：~75°C至_25°C和25°C至75 °C、_75°C 至 _35°C 和 30°C 至 75°C 以及 _60°C 至 _35°C 和 30°C 至 70°C。
[0010] 不希望受限于这一理论，显著的玻璃化转变温度的存在可确保在这两个玻璃化转 变温度之间的任何温度下，已经从脆的玻璃相转变为橡胶态的橡胶相与已经转变为橡胶态 的脆的玻璃相共存。这允许更均匀的机械性能，其中温度在各个相的两个玻璃化转变温度 之间变化。例如，橡胶相的存在允许材料可变形，硬质玻璃相的存在提供了增加材料的硬 度、拉伸强度和机械完整性的加强机制。寻求变形的能力，例如，在地板层中桥接裂缝的能 力。相反地，仅呈现一个玻璃化转变温度的材料在玻璃化转变温度以下完全是玻璃，因此是 脆的并且不能提供在地板中桥接裂缝的能力。这样的单一玻璃化转变材料在玻璃化转变温 度以上还完全是橡胶，其中材料不具有足够的机械强度以向地板提供机械完整性和潜在的 抗化学腐蚀性。
[0011] 粘弹性材料的能量耗散效率可通过以动态机械测试的形式来测量材料对应力-应 变循环的粘弹性反应进行评估，结果以储能模量和损耗模量给出。
[0012] 根据一个实施例，动态机械热分析(DMTA)可用于测定多用途单层的粘弹性特性。 特别地，DMTA用于测量作为温度的函数的储能模量(G 7 )、损耗模量(G〃）和玻璃化转变温度。 还产生tanS曲线，其由作为温度的函数的损耗模量除以储能模量(6〃/〇而得（即，taM是 以热形式耗散的能量与储存在材料中的最大能量的比率的度量）。因此，在其中以热形式耗 散的能量接近储存的能量的温度下(例如，当达到玻璃-橡胶相转变温度时），tanS增加至峰 值（即，沿着tanS的上升峰的最高点）。在具有相分离的形态（g卩，组合的玻璃-橡胶相）的材 料中，DMTA实现了至少两个显著的tanS峰。因此，热耗散在至少两个显著tanS峰之间的温度 范围上散开，而不是主要集中在一个tanS峰周围。
[0013] 使用环氧预聚物配制品形成的多用途单层可提供，例如，桥接裂缝的能力、机械强 度以及抗普通溶剂和化学物质的性质。环氧预聚物配制品包括至少一种环氧封端的预聚物 和胺硬化剂组分。使用环氧树脂和聚醚聚合物形成示例性环氧封端的预聚物表示如下，其 中不存在环氧树脂剂：
[0014]
12 用于形成环氧封端的预聚物的聚醚聚合物可以为含胺聚醚聚合物，例如，胺氢官 能度为2至8的聚醚胺。聚醚聚合物的数均分子量为至少1000(例如，1000至10,000)。环氧封 端的预聚物可通过使用过量的环氧树脂(例如，芳香族环氧树脂如丙氧基化芳香族环氧树 月旨)来形成。例如，用于形成环氧封端的预聚物的反应混合物包括当量的环氧树脂，其是在 其中不存在环氧树脂剂的情况下与聚醚聚合物反应以形成环氧封端的预聚物所需的化学 计量的环氧树脂的当量的至少3倍(例如，3倍至8倍，4倍至8倍等）。例如，可将3至8当量的环 氧树脂用于1当量的聚醚聚合物。环氧树脂占环氧预聚物的总重量的30重量％至80重量％ (例如，40重量％至60重量％，45重量％至55重量％等）。 2 使至少一种环氧封端的预聚物经历固化过程，其在胺硬化剂组分的存在下发生， 从而形成多用途环氧预聚物层的弹性体。胺硬化剂组分包括至少一种胺硬化剂如伯胺或仲 胺化合物。胺硬化剂组分可包括胺硬化剂或胺预聚物的共混物。
[0017] 例如，胺硬化剂组分以环氧预聚物配制品的总重量计10重量％至45重量％ (例如， 15重量％至40重量％，15重量％至35重量％等）的量存在于环氧预聚物配制品中。至少一种 环氧封端的预聚物可占以1〇〇重量％的总量计的环氧预聚物配制品的总重量的其余部分。 基于固化的多用途环氧预聚物的层的DMTA分析呈现在-75°C至0°C的温度下值为0.10至 0.80(例如，0.10至0.30等）的第一tanS峰，以及在20°C至75°C的温度下值为0.20至0.65(例 如，0 · 30至0 · 60等）的第二tan5峰。
[0018] 使用环氧硅烷混合配制品形成的多用途单层提供了，例如，桥接裂缝的能力、快速 的固化时间、对多种基板的粘合性以及低粘度。环氧硅烷混合配制品包括环氧组分、胺组分 和硅烷组分。环氧组分包括至少一种环氧树脂，例如芳香族环氧树脂如丙氧基化芳香族环 氧树脂。胺组分包括至少一种胺硬化剂。硅烷组分包括具有聚氨酯主链和硅烷末端基团的 至少一种硅烷改性的聚合物(SMP)，并且任选地包括至少一种硅烷基添加剂。SMP可以为支 链聚醚基甲硅烷基化聚合物或直链聚醚基甲硅烷基化聚合物。SMP的数均分子量可以为 1000至12,000。
[0019] 例如，SMP可通过在各分子中具有至少一个不饱和基团和至少一个羟基的聚合物 (例如，聚氧化烯基聚合物)的氢化硅烷化来获得。然后，氢化硅烷化聚合物可通过使氢化硅 烷化聚合物暴露于至少一种异氰酸酯进行封端，以形成包括异氰酸酯封端的氢化硅烷化聚 合物的组合