开发一种具有更好的抗污性能的涂料仍然是涂料行业的一个重要目标。造成这种情况的原因包括“更软”的弹性墙体和屋顶涂料的增长;对低voc配方的需求，由于降低玻璃化转变温度(Tgs)，传统上导致涂层更粘;以及高层商业建筑的计划建设，尤其是在亚洲，这推动了对更容易清洁和维护的涂料的需求。

提高抗沾污能力的一种方法是通过提高涂层的Tg来制造更坚硬的表面。然而，这种方法也有缺点。首先，它在弹性材料应用中是不可用的，例如需要伸长率和柔韧性的弹性屋顶涂料，因为Tg的增加会降低涂层的柔韧性。这种弹性的降低会导致涂层中裂纹的形成。其次，增加涂层的Tg可能需要使用聚合溶剂，而聚合溶剂通常具有较高的VOC含量。挥发性有机化合物的增加与由于政府法规而需要减少涂料中的挥发性有机化合物的需求直接相反。

其他方法包括使用高交联聚合物，试图提供一个低粘性的表面，阻止污垢渗透。虽然这种方法可以为汽车涂料应用提供有效的解决方案，但由于需要保持伸长率，建筑和弹性体涂料提供了独特的挑战，使得交联聚合物成为一种不太可行的方法。

新选择

多级聚合物代表了一种相当新的技术，它涉及不同Tg范围的聚合物的混合，从而产生硬段和软段的混合。然而，这种技术还没有克服上面讨论的许多相同的问题，特别是延伸性能。多级聚合物的水性粘结剂组成包括(a)平均粒径的聚合物颗粒，Tg为-30°C或更低，以及(b)平均粒径的聚合物颗粒，Tg为50°C或更高，其中第一种聚合物颗粒与第二种聚合物颗粒之间的平均直径比必须至少为4:1。为避免沉淀，第一种聚合物的颗粒与第二种聚合物颗粒的颗粒直径之比不得大于6:1。

所述第一和第二聚合物颗粒均具有粒径分布和均在预定值范围内的平均分子量。所述第一聚合物颗粒的平均粒径范围为0.33 ~ 0.60微米;所述第二聚合物颗粒的平均颗粒直径范围为0.06 ~ 0.09微米。对于各实施例，所述第一聚合物颗粒和所述第二聚合物颗粒均具有较高的平均分子量和不大于1.11的多分散性指数(PDI)。粒径比、高分子量(MW)和窄分子量分布是保证高吸污能力的重要因素。

第一和第二聚合物颗粒的平均颗粒直径和颗粒直径比的组合允许在水性涂料组合物的干燥基础上，当水性涂料组合物的体积至少为第一聚合物颗粒的75%时获得渗透阈值体积(Vp)。相信对于各种实施例，实现颗粒直径比的渗透阈值体积允许第二聚合物颗粒(两个颗粒中较小的那个)优先通过第一聚合物颗粒渗透到弹性体涂层的外表面，在那里它们可以帮助形成坚硬和粗糙的皮肤层，从而提高抗污垢拾取性。

所述第一聚合物颗粒和所述第二聚合物颗粒均包括聚合形态的疏水支链单体;采用疏水支链单体制备自由基聚合法制备了粒子。对于各种实施例，第一聚合物颗粒中的疏水分支单体是Tg为-40°C的NEO单体。对于第二种聚合物颗粒，疏水分枝单体是Tg为+70°C的NEO单体。

水性粘合剂组合物不需要额外的成分，如溶剂和/或聚结物来形成薄膜。对于各种实施例，所形成的弹性粘结剂可提供850-1000%的延伸值，根据ASTM D2370确定。同样地，弹性粘结剂提供了配制蒸汽透射率为5至9克/米的弹性墙体涂料的可能性²根据ASTM F1249或TAPPI 448确定，吸水率(在自来水中浸泡96小时后)为9.0%或更低。对于各种实施例，与所述水性涂层组合物形成的弹性涂层可以提供根据ASTM D7334确定的至少128°的接触角。

根据该技术合成的粘结剂还显示出较高的抗污垢吸附性，这是几个技术因素的结果，例如所使用的分支疏水单体的高反应性(这使高mw聚合物具有低多分散性)，两种粘结剂之间的粒度比例，所混配的每种聚合物的低多分散性，相对粘结剂组成，以及使用uv反应性单体来合成低颗粒硬聚合物。这些特性使弹性体涂料的配方特别适合于使用在砖石，混凝土表面和石材表面等。

如上所述，水性粘结剂组合物中的第一和第二聚合物具有非常窄的平均粒径分布。换句话说，要共混的两种聚合物具有非常小的多分散性(平均粒径分布的标准偏差)。例如，第一聚合物颗粒的多分散性可以为5%或更少，而第二聚合物颗粒的多分散性可以为7%或更少。因此，所述水性涂层组合物基本上可以具有所述第一和第二聚合物颗粒的双峰粒径分布或二元混合物。

第一和第二聚合物颗粒的双峰分布和颗粒直径比对聚合物颗粒在弹性涂层形成过程中如何隔离有影响。如所赞赏的，运动中的粒子系统(如弹性涂层形成时在水性涂层组合物中的第一和第二聚合物粒子)通过各种机制分布自己，包括所谓的渗透。在渗流过程中，系统中不同大小的颗粒可以根据许多不同的因素向不同的方向迁移。这些因素包括颗粒的相对大小和重量以及发生渗滤时的温度。由于这种迁移，不同大小的颗粒可以将自己隔离到弹性体涂层的不同部分。

坚硬和粗糙的层

对于各种实施例，除其他外，第一和第二聚合物颗粒的颗粒直径比(及其双峰分布)和重量平均分子量被认为影响聚合物颗粒的分离，因为弹性体涂层形式。特别是，从这些参数中确定了Vp，该Vp提供了第二聚合物颗粒(与第一聚合物颗粒相比，相对较小的硬聚合物颗粒)的体积百分比，从而使第二聚合物颗粒在干燥过程中优先隔离到弹性涂层的外表面。在这个相对位置，第二种聚合物颗粒可以帮助形成坚硬和粗糙的疏水层，这有助于提高抗污性，而第一种聚合物颗粒有助于平衡和控制弹性体涂层的弹性体行为。对于各种实施例，可以通过在水性涂料组合物的干燥基础上具有第一聚合物颗粒的至少75%体积的水性涂料组合物来获得Vp;所述水性涂层组合物的剩余体积百分比可以是所述第二聚合物颗粒。

当弹性涂层形成时，不一定存在第一和第二聚合物颗粒的完全分离。对于各种实施例，所述弹性涂层的坚硬和粗糙层可以包括所述第一和第二聚合物颗粒的混合物。然而，当所述第二聚合物颗粒的体积百分比在Vp以内时，所述共混物通常将包括所述第二聚合物颗粒的大部分。换句话说，本发明的Vp可用于更好地确保第一和第二聚合物颗粒的双峰体系优先分离，以便与第二聚合物颗粒形成大多数硬层和粗糙层。它主要取决于颗粒的大小和多分散性。

更令人惊讶的是，人们还发现，当第二种聚合物颗粒的体积百分比在渗透阈值体积内时，水性涂层组合物不需要聚结剂就能形成弹性涂层。

对于各种实施例，所述硬层和粗糙层的形态结构还有助于所述弹性涂层提供抗污垢拾取能力。如以下各节所示，弹性涂层的硬和粗糙层包括具有提供粗糙表面的凸起或凸起的地形。本领域技术人员将认识到，相对高度的表面粗糙度的存在可以在粗糙表面与可以与粗糙表面接触的材料之间提供至少两种重要的接触效果。首先，高度表面粗糙度的存在可以在表面和污染物(例如，颗粒或含水液滴)之间提供一个非常小的接触面积，可以与表面接触。因此，由于两者之间的接触面积最小，污染物和表面之间的附着力可以最小化。其次，表面粗糙度可以促进空气在部分污染物下面的捕获。例如，当考虑液滴与粗糙表面接触时，液滴的部分和表面之间可以形成空气边界层;这种空气边界层可以增加液滴与表面之间的接触角。

虽然表面粗糙度可以使表面具有一定程度的疏水性，但当与提供低表面能的表面化学物质结合时，疏水性可以进一步增强。坚硬和粗糙的弹性涂层层也显示出较低的表面能，再加上粗糙的表面，导致高接触角，可以抵抗潮湿和污垢和污染物的粘附。因此，当固体颗粒或液体液滴(例如水滴)接触涂层时，由于表面粗糙度和低表面能的共同作用，它可以滚下或滑出表面。此外，当考虑液滴时，当液滴向下滚动并在表面上遇到固体颗粒时，颗粒可以粘附在经过的液滴上，同时可以与液体一起从表面去除，因为表面与颗粒之间的粘附性已经最小化。因此，颗粒可以优先附着在液体上，并从弹性涂层表面被“清洗”。

已经发现，如果使用了聚结剂，所产生的坚硬和粗糙的层结构相对于不使用聚结剂形成的坚硬和粗糙的表面被改变为更光滑的表面。因此，不建议使用助凝剂。

聚合物颗粒的形成

对于各种实施例，用本发明的水性涂层组合物形成的弹性涂层可以具有最小128°的接触角。

已知的合成技术已用于控制聚合物的粒径。表面活性剂类型和聚合过程等因素对聚合物粒径有很大影响。聚合物颗粒的大小和多分散性受第一和第二聚合物聚合起始材料和条件的选择控制，如种子大小和浓度、聚合速率、催化剂或引发剂浓度、反应温度、表面活性剂浓度等。

第一聚合物和第二聚合物可以分别使用至少一个疏水乙烯不饱和单体和几个亲水单体通过乳液聚合工艺制备。

这些用于形成第一和第二聚合物颗粒的亲水功能单体可以包括但不限于在聚合过程中含有用于与疏水乙烯不饱和单体或其他单体进行自由基反应的乙烯不饱和双键的亲水功能单体。此类亲水功能单体的例子可以包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸正丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺及其混合物。

用于形成第一种聚合物颗粒的单体可以包括2-乙基己基丙烯酸酯和/或丙烯酸正丁酯、Tg为-40°C的NEO单体、丙烯酸或甲基丙烯酸和/或丙烯酰胺的混合物，以及按重量计含有超过40% NEO单体的甲基丙烯酸甲酯。剩下的单体大多为2-乙基己基丙烯酸酯、正丁基丙烯酸酯或它们的组合。

用于形成第二种聚合物颗粒的单体可以包括Tg为+70°C的NEO单体和几种亲水单体的混合物，如2-乙基己基丙烯酸酯和/或丙烯酸丁酯、丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯，其中NEO单体重量超过40%，甲基丙烯酸甲酯重量不超过5%，4-(2´-丙烯酰氧氧乙氧基)-2-羟基二苯甲酮重量低于3%，其余单体为2-乙基己基丙烯酸酯。丙烯酸正丁酯或其组合物。

必须采用合适的聚合条件。通常，反应温度为70-80℃。聚合可以使用聚合引发剂进行。已知合适的自由基聚合引发剂可以促进乳液聚合，可以包括水溶性氧化剂，如有机过氧化物(如过氧化氢t-丁基、过氧化氢异丙烯等)，无机氧化剂(如过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等)，以及那些在水相被水溶性还原剂激活的引发剂。这种引发剂的用量足以引起聚合。根据所存在的所有单体的重量，使用的这种自由基引发剂的量可在按重量计算的0.05-0.20%的范围内。

可以使用氧化还原引发剂，特别是在较低温度下进行聚合时。例如，除了上述过硫酸盐和过氧化物引发剂外，还可以使用还原剂。典型的还原剂可以包括但不限于氢亚硫酸盐、亚砜酸盐、硫硫硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等碱金属盐。一般情况下，还原剂的使用范围为0.01-0.20%，以所有单体的重量为基础。

聚合前、聚合中或聚合后可添加各种添加剂。其中包括表面活性剂、活性表面活性剂、自由基螯合剂、缓冲剂、中和剂、消泡剂和聚合稳定剂等。合适的表面活性剂可以包括但不限于具有低临界胶束浓度(CMC)的表面活性剂。对于各种实施例，合适的表面活性剂在25°C下0.1 M NaCl中CMC小于0.009 g/100 g。因此，对于各种实施例，第一聚合物和第二聚合物包括在25°C下0.1 M NaCl中临界胶束浓度小于0.009 g/100 g的表面活性剂与活性表面活性剂结合。

合适的表面活性剂的例子可以包括烷基二苯氧基二磺酸盐、聚氧乙烯三烷基醚磷酸酯、铵盐和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸铵。对于各种实施例，表面活性剂的量可在0-2.8%的重量范围内。

研究1:渗透阈值

在本例中，研究了渗透阈值体积Vp与颗粒直径比的关系。如前所述，Vp提供了第二聚合物颗粒(与第一聚合物颗粒相比，相对较小的硬聚合物颗粒)所需的体积百分比，以使第二聚合物颗粒在干燥过程中优先隔离到弹性涂层的外表面。第一和第二聚合物颗粒的双峰分布和粒径比对聚合物颗粒在弹性聚合物膜形成过程中如何隔离有影响。如图1所示，随着颗粒直径比的增大，Vp减小。因此，需要较低浓度的第二聚合物颗粒(硬)来实现Vp。对于各种实施例，还观察到随着颗粒直径比的增加，弹性体涂层的抗污垢拾取性和其他性能的改善。提供Vp的颗粒直径比值，以及污垢吸附阻力和延伸性能，包括第一平均颗粒直径到第二平均颗粒直径的颗粒直径比在4:1到6:1的范围内。颗粒直径比高于6:1的值已被发现，随着时间的推移，会导致水性涂层组成中的第一个聚合物颗粒沉积。

根据图1提供的数据，制备了第一和第二聚合物颗粒在渗透阈值体积分别为57%和25%时的水性涂层组成。对于渗透阈值体积为57%的水性涂层组成，第一个聚合物颗粒的PDI为1.09,Tg为-40°C，分子量高，平均颗粒直径为0.1微米。第二种聚合物颗粒的PDI为1.08,Tg为50°C，分子量高，平均颗粒直径为0.09微米。第一和第二聚合物颗粒的体积平均颗粒直径允许颗粒直径比为1.11:1的水性涂料组合物达到57%的Vp。在这种情况下，由于实现渗流所必需的硬聚合物体积，预期会出现非弹性行为。第一和第二粒子的体积平均粒子直径是基于使用Nanotrac直径测量的球形几何确定的^®150 (Microtrac, Inc.)动态光散射装置，其中测量是在蒸馏水中颗粒的1%重量的水悬浮液上进行的。

对于渗透阈值体积为25%的水性涂层组成，第一个聚合物颗粒的PDI为1.08,Tg为-40°C，分子量高，平均颗粒直径为0.36微米。第二种聚合物颗粒的PDI为1.08,Tg为70°C，分子量高，平均颗粒直径为0.09微米。第一和第二聚合物颗粒的体积平均颗粒直径允许颗粒直径比为4:1的水性涂层组合物实现Vp为25%。观察到弹性行为。在这里，第一和第二粒子的平均颗粒直径也由Nanotrac 150直径测量仪基于球形几何确定。

对于每种水性涂料组合物，在水性涂料组合物的干燥基础上，在Heidolph ST1搅拌器中以200转/分的速度在25℃下搅拌15分钟，将第一聚合物颗粒的75%体积和第二聚合物颗粒的25%体积混合。在制备弹性涂层之前，让组合物静置24小时。使用BYK-Gardner的陶氏乳胶涂抹器U将0.007英寸(7密尔)厚的水性涂层组合物涂抹到Leneta P121-10N图表(Leneta Co.)上，形成与每种水性涂层组合物的弹性涂层。将水性涂层组合物在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥24小时，以形成弹性涂层。每个弹性体涂层溅射涂层，并在日立S2400扫描电子显微镜下观察(日立仪器公司)。

图2为上述水性涂层组成的弹性涂层的SEM图像，其颗粒直径比为1.11:1，渗透阈值为57%。如图所示，第二聚合物颗粒(硬聚合物)存在于皮肤层，与支持皮肤层的聚合物颗粒的比例大致相同，与它们的浓度成正比。这将从具有相似粒径(粒径比几乎等于1)的兼容乳胶的随机包装中预期。根据本公开的渗透在这种水性涂料组合物中未见。在这种情况下，实现渗透的唯一方法是制备体积为57%的硬聚合物共混物，这是一种非弹性粘结剂。相比之下，图3提供了由水性涂层组成的弹性涂层的SEM图像，其颗粒直径比为4:1，渗透阈值为25%。如图所示，所述第二聚合物颗粒在干燥过程中优先分离到所述弹性涂层的外表面。在这个相对位置上，第二聚合物颗粒可以帮助形成弹性涂层的坚硬和粗糙层，该层既疏水，又有助于提高抗污垢吸附性，而第一聚合物颗粒有助于平衡和控制弹性涂层的弹性行为。

研究2:抗弯性

在本例中，研究了在水性粘结剂组合物中使用的第一种聚合物颗粒和第二种聚合物颗粒的Tg值对弹性涂层的抗弯性的影响。其中，第一种聚合物颗粒的Tg变化，而第二种聚合物颗粒的Tg保持不变。

制备了第一和第二聚合物颗粒在过滤阈值体积为25%(对应颗粒直径比为4:1)时的水性涂层组成。在本例中，第一个聚合物颗粒的PDI为1.08,MW高，平均颗粒直径为0.36,Tg值从-10°C开始，然后是-20°C， -30°C和-40°C。第二种聚合物颗粒PDI为1.08，分子量高，体积平均颗粒直径为0.09微米，Tg值为50°C。第一和第二种聚合物颗粒的Tg值是用TA仪器的DSC Q 1000差示扫描量热法测定的。

每种水性涂层组合物以与例1相同的方式形成。通过在玻璃板上形成1.2毫米厚的水性涂层组合物涂层，与每种水性涂层组合物形成弹性涂层。将水性涂层组合物在25°C下，在控制相对湿度为50%的条件下干燥7天，以形成弹性涂层。从玻璃板上去除涂层，使用elmeter 1510锥形心轴弯曲测试仪根据ASTM D522心轴弯曲测试标准测试方法测试每种涂层的抗弯曲性。对于表1中的结果，“通过”表示抗弯测试后弹性涂层中没有发现裂纹。“No Pass”是指弹性涂层在抗弯测试后出现裂纹。

从表1可以看出，随着第一种聚合物颗粒Tg的增大，弹性涂层的抗弯性能不过关。

研究3:粘性和薄膜裂纹特性

在本例中，评估了在水性涂料组合物中使用的第一种聚合物颗粒和第二种聚合物颗粒的Tg值对弹性涂料的残余粘性和薄膜裂纹性能的影响。其中，第一种聚合物颗粒的Tg保持不变，而第二种聚合物颗粒的Tg则发生变化。

制备了第一和第二聚合物颗粒在过滤阈值体积为25%(对应颗粒直径比为4:1)时的水性涂层组成。在本例中，第一个聚合物颗粒的PDI为1.08,MW高，体积平均颗粒直径为0.36,Tg值为-30°C。第二种聚合物颗粒PDI为1.08，分子量高，体积平均颗粒直径为0.09,Tg值为40、45、70和90°C。用差示扫描量热法测定了第一种和第二种聚合物颗粒的Tg值。

每种水性涂层组合物的形成方式与之前的研究相同。通过在Leneta P121-10N图表上涂上0.007英寸厚的水性涂层组合物，用每种水性涂层组合物形成弹性涂层。将水性涂层组合物在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥24小时，以形成弹性涂层。

根据ASTM D3121，使用滚球测试方法测试每个涂层的残余粘性。在剩余粘性测试中，球滚动的距离(以厘米为单位)决定了残留粘性的存在，其中距离小于20厘米表示涂层含有不可接受的粘性，距离大于或等于20厘米表示涂层含有可接受的粘性或没有粘性。采用符合压敏胶带委员会(PSTC-6)和ASTM (ASTM D3121)标准的TT-100滚球轨道测试仪测试薄膜的粘性。

还测试了每个弹性体涂层的薄膜裂纹特性，并根据ASTM D823通过目视观察确定裂纹的存在。

剩余粘性和薄膜裂纹特性的结果如表2所示。

如表2所示，随着第二种聚合物颗粒的Tg的增加，弹性涂层从有残余粘性(第二种聚合物颗粒的Tg为40°C)转变为在Tg值为70°C及以上时没有残余粘性。然而，如果第二种聚合物颗粒的Tg增加到90°C或以上，则弹性涂层出现薄膜裂纹。

研究4:污染试验和延伸

在本例中，使用污垢测试来测量由具有不同颗粒直径比的水性粘结剂组成的弹性体涂层的污垢吸附性。此外，测量了不同粒径比的水性粘结剂组成的弹性涂层的伸长率。

制备了粒径比为3:1、4:1和6:1的第一和第二聚合物颗粒的水性粘结剂组合物。在本研究中，第一个聚合物颗粒的PDI为1.08,Tg为-30°C，高MW，平均颗粒直径为0.27,0.36或0.54。第二种聚合物颗粒的PDI为1.08,Tg为70°C，分子量高，平均颗粒直径为0.09。第一和第二聚合物颗粒的平均颗粒直径允许水性粘结剂组合物的颗粒直径比为3:1、4:1和6:1，以分别实现28%、25%和16%的Vp。第一和第二粒子的平均粒子直径是通过Nanotrac 150装置的直径测量来确定的，该装置在蒸馏水中测量粒子的1%重量的水悬浮液。

每种水性涂层组合物以与前面示例中相同的方式形成。在制备弹性涂层之前，让组合物静置24小时。

对于污染测试，通过将0.007英寸(7密尔)厚的水性涂层组合物涂覆在Leneta Form 2C不透明度图的清漆一侧，形成与每种水性涂层组合物的弹性涂层。将水性涂层组合物在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥24小时，以形成弹性涂层。

使用Technibrite™Micro TB-1C测量并记录每个涂层的初始反射率(使用457 nm波长测量角度为45°)。弹性体涂层的整个表面被水中氧化铁泥浆(50%重量/重量的红色氧化铁和水泥浆)弄脏。在25°C的温度下，使用刷子将浆液涂抹在弹性涂层上。将被污染的涂层放在烤箱(Blue M Industrial oven)中，温度设置为60°C，放置8小时。让涂层冷却到室温，然后用高压水(室温下的自来水)清洗涂层，使用气手枪(Cane NT)，工作压力为40psi，距离被污染的涂层20至30厘米。然后在室温和湿度下干燥涂层。这一过程总共重复了五次。

在第五次污染过程后，在测量初始反射率的相同设置下，使用Technibrite测量被污染涂层的最终反射率。弹性涂层的初始反射率和污染涂层的最终反射率被用于计算反射率下降百分比，使用以下公式:

%反射率下降=[(初始反射率)-(最终反射率)/初始反射率]× 100

为了测试弹性涂层的延伸率，通过在玻璃板上形成1.2 mm厚的水性涂层组合物涂层，与每种水性涂层组合物形成弹性涂层。涂层在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥7天，形成弹性涂层。从玻璃板上去除涂层，使用Instron 1011测量弹性涂层的延伸率，根据ASTM D2370。

表3提供了受污染弹性涂层反射率下降百分比的数据，其中反射率下降百分比越大，污垢拾取阻力越低。表3还提供了弹性涂层伸长率的数据。

可以看出，颗粒直径比为6:1的水性涂层组合物提供了一个百分比的反射率下降和延伸率，优于颗粒直径比为3:1的水性涂层组合物。如前所述，对于给定的tg，颗粒直径比对水性涂层组合物的渗透效率有影响。据认为，对于水性涂层组合物，小于4:1的颗粒直径比例渗透效率较低，这导致与4:1或6:1的比例相比，弹性涂层的皮肤层中的第二聚合物颗粒较少。这种低效率的渗透导致更多的第二种聚合物颗粒残留在弹性涂层的蒙皮层以下，导致蒙皮层以下弹性涂层的总Tg增加。此外，当更多的第二种聚合物颗粒存在于表皮层以下时，它可能形成坚硬的聚合物畴，在表皮层以下的弹性体涂层中产生不连续，导致对弹性体涂层伸长的负面影响，如表3所示。

研究5:耐起泡性、伸长率、耐沾污性和孔隙率

在本例中，水性涂料组合物被用作具有不同颜料体积浓度(pvc)的涂料配方中的粘合剂。用该涂料配方形成的弹性体涂料进行了抗起泡性、伸长率、抗污垢拾起性和孔隙率的测试。

制备了第一和第二聚合物颗粒在Vp为25%(对应颗粒直径比为4:1)时的水包覆组合。在本例中，第一个聚合物颗粒的PDI为1.08,MW高，体积平均颗粒直径为0.36,Tg值为-30°C。第二种聚合物颗粒PDI为1.08，分子量高，体积平均颗粒直径为0.09微米，Tg值为70°C。每种含水涂层组合物的形成方式与早期研究相同。水性粘结剂组成物的固体含量为60%。

这种油漆的配制分两步。在第一步中，向1 Kg玻璃烧杯中加入44.00重量%的水，0.12重量%的脱泡剂，0.40重量%的分散剂，0.10重量%的非离子表面活性剂和0.40重量%的HEC er - 30000增稠剂，同时用COWLES混合器(Morehouse COWLES)在室温下以低速(不超过20转/分)混合10分钟。

为了制备研磨粉，将20.00重量%的憎水改性二氧化钛颜料、16.90重量%由合成方石英石扩展剂产生的高纯二氧化硅和17.97重量%经过处理的含水硅酸铝高速搅拌(超过50转/分钟)。加入最后一种扩展剂后，高速搅拌1小时。最后加入0.046重量% OIT(杀菌剂)和0.064重量%异噻唑啉酮共混剂14%作为杀菌剂。

在第二步中，通过将水性涂层组合物(用作粘结剂)添加到研磨中，以不超过20 RPM的速度制备下料，以获得20%、42%和55%的三种不同的pvc。对于20%的PVC, 40重量%的研磨与60重量%的水性涂料组合物混合。对于42%的PVC, 66重量%的研磨与34重量%的水性涂料组合物混合。对于55%的PVC, 76重量%的研磨与24重量%的水性涂料组合物混合。所得到的涂料配方以10转/分的速度再混合10分钟。用氨或其他碱将pH调至8。

为了测试抗起泡性，通过在玻璃板上形成1.2 mm厚的水性涂层组合物涂层，用每种涂料配方形成涂层。将水性涂层组合物在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥7天，以形成弹性涂层。从玻璃板上取下涂层，切成一个5厘米乘5厘米的测试试样。将标本放入装满自来水的玻璃烧杯中，在室温下浸泡96小时。将标本从自来水中取出，用纸巾将其表面烘干。根据ASTM D714测试了耐起泡性。

为了测试伸长率，与上面讨论的每种涂料配方形成涂层，用于抗起泡测试。将弹性体涂层从玻璃板上去除，使用Instron 1011测量用不同涂料配方制备的弹性体涂层的伸长率，根据ASTM D2370进行测量。

使用上述研究4中讨论的土壤试验制备的涂料配方制备的弹性涂料的反射率下降也被测量。

为了测试由涂料配方形成的弹性涂料的孔隙度，将0.007英寸(7密耳)厚的涂料配方涂在Leneta P121-10N图表上，用每种涂料配方形成涂层。使涂料配方在25°C和控制相对湿度为50%的情况下干燥24小时，形成弹性涂层。根据ASTM D3258测试了由涂料配方制备的弹性涂料的孔隙率。

表4显示了用涂料配方制备的涂层的抗起泡性、伸长率、抗污垢拾起性(通过反射系数下降测量)和孔隙率的结果。

如表4所示，由PVC含量为20%的涂料配方制备的弹性涂料具有较高的伸长率，极低的孔隙率导致耐起泡性较差，并且在污染测试后反射率下降17%。由42% PVC制备的弹性体涂料具有较低的延伸率，与由涂料配方制备的弹性体涂料相比，具有20%的PVC，在污染测试后的反射率下降17%，非常低的孔隙率，但具有良好的抗起泡性。据信，42%的PVC非常接近本研究制备的涂料配方的临界PVC

研究六:不同TiO材料的接触角和吸污性能₂

在本例中，制备了三种含有42% PVC的涂料配方，以及不同类型的二氧化钛。测试了由涂料配方形成的弹性体涂层的接触角和抗污垢吸附性。在涂料配方中使用的不同类型的二氧化钛是一种多用途金红石二氧化钛颜料，由氯化物工艺制造，含93%的TiO₂(钛I)，一种金红石二氧化钛颜料，设计用于在高质量、高pvc建筑涂料中提供最大的隐藏性，含80% TiO₂(钛II)，以及一种通用金红石二氧化钛颜料，由氯化物工艺制造，旨在为93% TiO的涂料提供高光泽和优异的耐久性₂(钛III)。每种二氧化钛表面分别用不同重量百分比的无定形二氧化硅和氧化铝进行处理。在这三种二氧化钛中，钛III采用了疏水表面处理。

为了测试接触角，采用与上述相同的方法形成涂层。根据ASTM D7334(垂坠法)，使用数据物理OCA 150设备测量接触角。

为了测试反射率的下降，通过在Leneta Form 2C不透明度表的清漆面涂上0.007英寸厚的涂料配方来准备每种涂料配方的下降。反射率的下降是用例4中讨论的污染试验来测量的。

表5给出了用不同二氧化钛的42% PVC涂料配方制备的弹性涂料的接触角和反射率下降的结果。

如表5所示，与测试的其他类型的二氧化钛相比，钛III使涂料配方的反射率下降最低，接触角最高。

研究7:不同填料的接触角和沾污阻力

在本例中，制备了两种具有42% PVC的涂料配方，具有不同的扩展剂组合。从涂料配方形成的弹性体涂料的接触角和污垢的阻力进行了评估。不同类型的扩展剂包括由合成方石英扩展剂生产的高纯二氧化硅、含水硅酸铝、处理过的扩展剂、平板滑石和碳酸钙。方石英和硅酸铝具有疏水性。平板滑石的疏水性不如方石英，而碳酸钙是亲水的碳酸钙。

涂料的配方如例5所述，其中第一种涂料配方包括以下扩展剂的组合:方石英和硅酸铝;第二种涂料配方包括以下扩展剂的组合:滑石粉和碳酸钙。对于第二种组合，涂料配方包括16.90重量%滑石粉和17.97重量%碳酸钙

为了测试反射率的下降，在Leneta Form 2C不透明度图表的清漆面涂上0.007英寸(7密耳)厚的涂料配方，用每种涂料配方形成涂层。允许涂料配方在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥24小时，以形成弹性涂层。用该涂料配方制备的弹性体涂料的反射率下降用土壤试验测定。

为了测试接触角，通过在Leneta P121-10N图表上涂上0.007英寸厚的水性涂层组合物，用每种涂料配方形成涂层。使涂料配方在25°C和控制相对湿度为50%的情况下干燥24小时，形成弹性涂层。根据ASTM D7334(垂坠法)，使用数据物理OCA 150测量接触角。

表6显示了使用不同扩展剂组合的42% PVC涂料配方制备的弹性涂料的接触角和反射率下降的结果。

如表6所示，与第二种填充剂(滑石粉和碳酸钙)组合相比，使用第一种填充剂组合(方石英和硅酸铝)可以提供更疏水的涂层。与第一次扩展剂组合配制的涂料所显示的较低的反射率下降也证实了较高的污垢拾取阻力，通常见于粗糙的疏水表面。

研究8:伸长率，拉伸强度，吸水率和水汽透射率

在本例中，制备了四种涂料配方，每种配方均含有42%的PVC。第一种涂料配方使用水性粘结剂组合物(原型)作为粘结剂(如例5所述制备)。第二种示例是使用竞争性聚合物(Tg为-20°C)作为粘结剂的相同涂料配方。第三种涂料配方使用另一种竞争对手作为粘合剂(Tg为-30°C)，第四种涂料配方使用Tg为- 40°C的商业聚合物作为粘合剂。用该涂料配方形成的涂料进行了延伸率、拉伸强度、吸水率和蒸汽透射率的测试。

为了测试涂料的延伸率、抗拉强度、吸水率和蒸汽透射率，制备了每种涂料配方的1.2 mm薄膜。配方在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥7天，形成涂层。对于延伸率和抗拉强度，从玻璃板上去除涂层，使用Instron 1011测量延伸率和抗拉强度，根据ASTM D2370。如本文所述，测量了吸水率，并根据ASTM F1249测量了蒸汽透射率。结果如表7所示。

研究9:污染试验

在本例中，制备了四种涂料配方。第一个有42%的PVC，使用与例5中描述的相同的涂料配方，原型的颗粒尺寸比例为4:1和75%/25%的混合作为粘合剂。第二种涂料配方含有42%的PVC，使用例5中描述的相同涂料配方，粒径为4:1的原型粘结剂，但成分为81%/19%作为粘结剂。第三种涂料配方含有42%的PVC，使用例5中描述的相同涂料配方，其中竞争者II是粘合剂。第四种涂料配方含有42%的PVC，使用例5中描述的相同涂料配方，其中竞争者III是粘合剂。

在污损测试中，通过在Leneta Form 2C不透明度表的清漆面涂上0.007英寸厚的涂层来降低每种涂料配方。允许涂料配方在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥24小时。

使用Technibrite测量每个涂层的初始反射率(使用457 nm波长测量角度为45°)。然后在25°C用刷子在水中用氧化铁浆(50%重量/重量的红色氧化铁浆和水)涂抹涂层的整个表面。将被污染的涂层放在60℃的烤箱中8小时。让被污染的涂层冷却到室温。最后用高压水(室温下的自来水)清洗涂层，使用气手枪(Cane NT)在40 PSI的压力下工作，距离被污染的涂层20至30厘米。让涂层在室温和湿度下干燥。这一过程总共重复了五次。

图4提供了涂层在污染测试后的图像，其中反射率是在如上所述已被清洗的污染涂层的区域中测量的。对于图像，该区域的深色部分表明涂层上存在土壤。可以看到，视觉比较评估表明，与其他两种涂料(第三和第四种涂料配方)相比，以水性涂料组合物作为粘合剂(第一和第二种)配制的弹性体涂料具有优越的抗污垢性能。

也很容易看出，第二种涂料配方表现出比第一种更差的性能。这是由以下事实证明的:在本例中，存在的硬聚合物的量低于实现颗粒尺寸比4:1的渗透所必需的量

研究10:接触角

在本例中，使用粒径比4:1的原型，以75%软聚合物和25%硬聚合物组成，制备了含有42% PVC的涂料配方。通过在Lenexa P121-10N图表上涂上0.007英寸厚的涂料配方来进行降压。让涂料配方在25°C和控制相对湿度为50%的条件下干燥24小时。根据ASTM D7334(垂坠法)使用数据物理OCA 150测量接触角。

弹性涂层产生142°的接触角。图5显示了弹性体涂层上的一滴水的图片，其形状表明弹性体涂层表面是疏水的。

总结

这种新型粘结剂配方充分，可提供无聚结弹性墙体涂料和弹性屋顶涂料，伸长率为500 - 10000%(根据ASTM D2370)，高存储模量，这意味着在广泛的温度范围内保持良好的伸长率，蒸汽传输率为5 - 9 g/m²根据ASTM F 1249确定，在自来水中浸泡96小时后，吸水率低于9.0%，最小接触角为138°，具有优异的抗污垢性能。

参考文献

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欲了解更多信息，请发送电子邮件hugo.denotta@multiquimica.com．

本文在巴西圣保罗举行的2013 ABRAFATI国际涂料大会上发表。