用于弹性墙面和屋顶涂层的红外反射透明涂料组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于屋顶和墙面涂层，具有极佳红外反射特性的涂料组合物，其包含 弹性聚合粘合剂和中孔填充剂，以及使用所述组合物的方法和由此制得的涂层。更确切地 说，其涉及水性丙烯酸乳液聚合物或聚硅氧烷弹性屋顶涂层，所述组合物的颜料体积浓度 (PVC% )为0. 1 %到15%，或优选为1 %到10%，并且涉及由这些涂料组合物制成的经涂布 墙面和屋顶衬底。
【背景技术】
[0002] 最近，弹性屋顶涂层作为延长多种屋顶寿命的便宜解决方案而已经变得风行，所 述屋顶包括由有机材料制成的屋顶，如组合屋顶、改性沥青屋顶和膜、喷雾聚氨酯泡沫屋 顶、热塑性聚稀经膜、三元乙丙橡胶（ethylene propylene diene rubber，EPDM)屋顶以及 铝和金属屋顶以及甚至瓦片屋顶。白色弹性屋顶涂层适用于降低能源成本，因为其反射掉 屋顶的热量，尤其在涂布前屋顶颜色通常是黑色或深色的市区。同时，美国以外的市场满足 对往往会随时间褪色或变白的深色调和鲜明颜色的需要。
[0003] 经白色或浅色着色的外部涂层应用于墙面屋顶、路面、结构等以主要通过使用常 规白色不透明颜料（如二氧化钛和氧化锌）和彩色不透明颜料（如氧化铁）来增加太阳能 反射率而使热量增加最小化。这些白色颜料反射可见光和红外（IR)辐射，其中每一者分别 占总太阳能反射率的约45%和50%。然而，白色或彩色不透明涂层一般不用于陡坡叠瓦屋 顶，因为不透明颜色不提供与地沥青瓦的错综复杂的粒料设计和放置有关的颜色变化。另 外，高IR反射涂层限于白色或浅色。深色调颜色仅在使用特定IR反射颜料时具有相对较 高IR反射率。这些IR反射颜料在颜色选择方面受限制，并且无法在不经过涂层中各颜色 的干扰反射率而降低IR反射率的情况下掺合以匹配色调。因此，仅极限制范围的面漆可用 于IR反射屋顶和墙面涂层。
[0004] 最近，温（Wen)等人的美国专利公开2013/0089706A1公开包含聚合物和与沉淀二 氧化硅和/或氧化铝粘结的二氧化钛（Ti02)初始粒子的分散IR反射群的红外反射涂层。 IR反射群为白色颜料；参见[0040]。涂层为来自应用于金属线圈和屋面粒料的白色底漆的 着色涂层组合物；然而，各涂层颜色必须单独配制；并且没有深色调组合物。
[0005] 此处，透明仍为使具有任何颜色或色调的漆面能够在IR波长范围内反射辐射的 涂层所需要的。
[0006] 本发明人已经试图解决提供有效红外（IR)反射屋顶和墙面涂料组合物的问题， 所述涂料组合物在任何衬底上任何颜色的涂层中提供极佳红外反射率。
【发明内容】
[0007] 1.根据本发明，用于红外反射屋顶和墙面涂层的组合物包含⑴所测量Tg 为-100°C到0°C或优选-80°c到-5°c的一或多种弹性聚合物，和（b)0. lwt. %到25wt. %， 或优选0. 25wt. %到15wt. %，或更优选lwt. %到10wt. % -或多种从中孔二氧化娃、中孔 铝硅酸盐以及中孔氧化铝中选出的中孔填充剂，所述中孔填充剂优选基本上不含有机基 团或残基，其中所述组合物的颜料体积浓度（PVC% )为0. 1 %到15%，或优选为0. 5%到 10%〇
[0008] 2.根据上文1的组合物，其中所述一或多种聚合物是从水性丙烯酸乳液共聚物、 聚硅氧烷、其混合物以及其组合中选出的，优选为两段水性丙烯酸乳液共聚物，其具有所测 量玻璃态化温度（测量Tg)为0°C到70°C的硬性段和所测量Tg为-60°C到0°C，优选-10°C 到_40°C的软性段。
[0009] 3.根据上文1或2的组合物，其中所述一或多种中孔填充剂是中孔二氧化硅。 [0010] 4.根据上文3的组合物，其中所述中孔二氧化硅的平均孔径为lnm到100腹，或优 选2. 5nm到50nm，或更优选3nm到40nm，或甚至更优选10nm到18nm〇
[0011] 6.根据上文1、2、3、4或5的组合物，所述组合物是透明涂层组合物。
[0012] 7.根据上文1、2、3、4或5的组合物，其进一步包含IR反射颜料，优选为复合无机 颜料，如Cr-Fe颜料。
[0013] 8.在本发明的另一方面中，使用根据上文1到7中的任一者的组合物的方法包含 将所述组合物涂覆到喷漆衬底、经涂布衬底、屋面叠瓦或屋面衬底并且使其干燥。
[0014] 9.在本发明的又一方面中，经涂布屋面或墙面衬底包含通过根据上文8的方法涂 布的屋面或墙面衬底。
【具体实施方式】
[0015] 除非另外指明，否则所有温度和压力单位是室温和标准压力（1大气压）。
[0016] 所有包含圆括号的短语表示所包括的括号中的物质和其不存在中的任一者或两 者。举例来说，在替代方案中短语"（甲基）丙烯酸酯"包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
[0017] 如本文中所用，术语"ASTM"是指宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTM国际组织（ASTM International，West Conshohocken，PA)的出版物。
[0018] 如本文中所用，术语"（甲基）丙烯酸酯"是指丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及其混合 物，并且本文中所用的术语"（甲基）丙烯酸"是指丙烯酸、甲基丙烯酸以及其混合物。
[0019] 如本文中所用，术语"颜料体积浓度"或PVC%是指通过下式计算的数量：
[0020] PVC(% )=(颜料体积+增量剂体积+填充剂体积）X 100涂层总干燥体积
[0021] 如本文中所用，术语"聚合物"在替代方案中是指由一或多种不同单体制成的聚合 物，如共聚物、三元共聚物、四元共聚物、五元共聚物等，并且可以是无规、嵌段、接枝、序列 或梯度聚合物中的任一种。
[0022] 如本文中所用，术语"中孔填充剂"是指由硅的氧化物、铝的氧化物、铝硅酸盐或 其组合组成的多孔氧化物材料，其中填充剂的平均孔径为2nm到100nm，或优选2. 5nm到 50nm，其使用基于N2吸附/解吸附等温线的N 2吸附和BET计算所计算。这些方法公开于 文章"多孔固体表征的建议（Reco_endations for the Characterization of Porous Solids) "，J.罗盖奥勒（J. Rouquerol)等人:《纯粹与应用化学》(Pure&Appl. Chem.)，第66 卷，第8期；第1739-1758页；1994中。
[0023] 如本文中所用，术语"固体"或"总固体"是指对于水性组合物，除水和将在环境或 户外应用温度和压力条件（"使用条件"）下蒸发的挥发物或V0C以外，本发明的水性组合 物的所有部分。
[0024] 如本文中所用，术语"聚合物固体"是指任何乳液（共）聚合物中的聚合单体、链 转移剂以及非挥发性表面活性剂。
[0025] 如本文中所用，术语"所测量玻璃态化温度"或"测量Tg"是指如通过差示扫描热 量测定（DSC)在由特拉华州纽卡斯尔TA仪器（TA Instrument，New Castle，Delaware)制 造的DSCQ2000上以20°C /min的速率从-90°C到150°C扫描测定的材料玻璃态化温度。Tg 是热流与温度曲线的拐点或其导数的曲线上的最大值。
[0026] 如本文中所用，术语"基本上不含有机基团或残基"是指给定材料具有lOOOppm或 更低，或优选500ppm或更低这些有机基团或残基，如通过如所属领域中已知的FTIR(其中 Si-0-C键处于1032cm 1处）或NMR测定。
[0027] 如本文中所用，除非另外说明，否则用于任何颜料、增量剂或填充剂的术语"重量 平均粒度"是指通过光散射，使用BI-90粒度分析器（纽约豪斯维尔布鲁克海文仪器公司 (Brookhaven Instruments Corp.Holtsville，NY))并且取粒度分布的重量平均数所测量 的粒度。
[0028] 如本文中所用，术语"重量平均分子量"或"丽"是指如针对在Κ0Η中水解的共聚 物的聚丙烯酸（PAA)标准，通过水性凝胶渗透色谱法（GPC)所测量的聚合物的重量平均分 子量。
[0029] 如本文中所用，短语"wt. %"表示重量百分比。
[0030] 本发明的组合物能够提供透明涂层膜，其能够反射红外辐射并且降低仍明显透明 的经涂布表面的温度，