一种应用非挥发性有机化合物涂料的方法 【技术领域】
本发明涉及一种应用涂料的方法，尤其涉及一种符合现有的挥发性有机化合物标准的涂料的应用方法。
背景技术
在过去的几年里，公司兴起使用挥发性有机化合物(简称VOCs)。VOCs是有机化学的化合物，在标准情况下它们具有足够高的蒸汽压，能大量的蒸发并进入大气中。各种各样的碳基分子，例如醛、酮和碳氢化合物都是挥发性有机化合物。
一些挥发性有机物在有日光的参与下在空气中与氮氧化物反应形成臭氧。虽然臭氧在高空大气层是有益的，因为臭氧吸收紫外线，从而，保护人类、植物和动物避免暴露于危险的太阳辐射下，但在低空，由于臭氧能造成呼吸器官的问题，因此它造成一种健康威胁。另外，低高度的臭氧浓度较高能损害农作物和建筑物。在房屋周围具有许多挥发性有机物，例如油漆去除剂和木材防腐剂，由于它们高的蒸汽压，导致不良建筑物综合症。
许多涂料是通过将固体树脂溶解到溶剂里而生产的。过去，使用的溶剂曾经是甲醚醋酸酯(PM acetate)、甲基乙基酮、二甲苯、甲苯、丁醇、VM&P石脑油和其他脂肪族溶剂，它们都是挥发性有机化合物。此种涂料是通过将树脂溶解在溶剂中制备得到，然后涂敷到基材上，通过溶剂的蒸发在基层上生成一种保护层或装潢薄膜。
挥发性有机化合物的普遍的人为来源包括但不限于涂料、工业清洗和去油污产品、抛光剂、粘合剂、家庭用化学产品、机动车维修产品和金属表面精整。由于挥发性有机物溶剂导致涉及挥发性有机化合物的规则，美国环境保护署(U.S.EPA)迫使工业转为使用水基涂料。这样导致形成新的适合于水基系统的固体树脂，该固体树脂不具有溶剂系统所具有的好的成膜的性质或者保护性能。一些水基(胶乳)所存在的问题是：
粘合性差
较低的光泽性
耐久性差-将不会和溶剂型树脂一样经久耐用
胶粘性问题
干燥或固化缓慢
在溶剂涂料中的最常用的树脂是：
丙烯酸树脂
环氧树脂类
乙烯基树脂
硅氧烷树脂
环氧/硅氧烷树脂
聚乙烯醇缩丁醛树脂
酚醛树脂
乙酸丁酸纤维素树脂
沥青
这些涂料被用来做混凝土、金属、外壳涂层、印刷品、工业漆、纸张、导线、韧性金属管、车行道等等。
许多涂料用于保护表面和有助于装饰性修整。几乎所有的涂料都使用增塑剂，增塑剂能增强光泽，但是许多增塑剂对人类有潜在的毒性伤害。随着时间的流逝，有毒的蒸汽能从涂料中“滤出”。“新车异味”便是一个增塑剂滤出的例子。这种气味是从汽车部件中的塑料中发出的增塑剂的气味。
某些国家已经通过或正在通过，关于挥发性有机物人造产品含量的规定包括但不限于涂料。这样，存在提供一种制造涂料的方法的需要，该涂料符合已经制定的挥发性有机物的标准，当它起涂料和增塑剂的作用时。
2007年1月16日公开的Shuichi Okazaki等人申请的专利号为7,163,979，发明名称为水基内涂涂料成分和使用该涂料进行多层涂膜的成膜方法的美国专利。冈崎(Okazaki)等人揭示了一种水基内涂涂料成分包括作为主要成分的聚酯树脂、脂环酸和/或脂环族多元醇、其他多元酸和其他多元醇、交联剂和水基聚氨基树脂乳液。
埃德温·史蒂文斯(Edwin Stevens)申请的发明名称为光反应涂层脱除的组成及方法，申请号为5,425,893，公开日为1995年6月20日的美国专利。史蒂文斯揭露了光反应确实无毒，不易燃安全的合成物使用能完全生物降解的组分，例如共轭萜和相关的多烯与醇结合增溶，以用于从基层去除聚合材料，尤其是从硬的和/或柔软的表面去除涂料。这种合成物避免了使用二氯甲烷、酚、腐蚀品和腐蚀性物质、甲醇、甲苯或丙酮。根据史蒂文斯的专利的优选合成物的着火点大约超过49℃(大约120°F)，并且pH值优选小于大约9。从表面除去聚合物涂料的方法和这些组分的制造方法也被公开了。
加里A.弗朗西斯(Gary A.Francis)等人申请的，发明名称为降低挥发性有机化合物挥发的烯基芳族聚合物泡沫和方法，申请号为7,166,248，公开日为2007年1月23日地美国专利。弗朗西斯等人揭露了一种生产烯基芳族聚合物泡沫结构，它包含至少熔化一种烯基芳族聚合物树脂组。有效量的发泡剂混合物被溶解于烯基芳族聚合物中。发泡剂混合物包括一种挥发性有机化合物发泡剂和丙酮。大多数摩尔百分比的挥发性有机物发泡剂选自正丁烷、异丁烷、丙烷和它们的组合物。形成的挤出物包括烯基芳族聚合物树脂、挥发性有机化合物发泡剂和丙酮。挤出物包括重量百分比不到大约2.7％的挥发性有机物发泡剂。挤出物被传送到膨胀区域并使其膨胀而生成泡沫结构。所述泡沫结构具有一小于大约7lbs/ft3的挤压密度和一小于大约每100平方英寸20克的基础重量。
尼科尔·玛丽·安德森(Nicole Marie Anderson)申请的发明名称为二戊烯、松萜或其他萜烯以及它们的醇、醛和酮，作为能溶解于导电聚合物的聚合物水的和非水的涂料配方和它们的应用。安德森揭露了一种低挥发性有机物和/或低毒性涂料配方，包括至少一种非卤化溶剂，非卤化溶剂包括萜烯或萜类化合物；和至少一种聚合物，聚合物包括导电聚合物、电活化聚合物和/或共轭聚合物；其中聚合物和非卤化溶剂是非水形态。在其他的具体实例中，涂料配方，包括重量百分比大约为0.01％到99.9％的至少一种非卤化溶剂，该非卤化溶剂包括萜烯或萜类化合物，重量百分比大约为0.01％到90％的至少一种聚合物，该聚合物包括导电聚合物、共轭聚合物和电活化聚合物，和重量百分比大约为0.001％到90％的至少一种表面活性剂，其中聚合物、溶剂和表面活性剂是处于非水状态。同样包括含水的低挥发性有机物和/或毒性涂料配方，其具有至少一种非卤化溶剂，该非卤化溶剂包括萜烯或萜类化合物，和至少一种共轭的聚合物、电活化聚合物或导电聚合物、共聚物、嵌段共聚物以及它们的混合物。
【发明内容】
根据本发明，提供了一种化合物的应用方法，该化合物符合现有的挥发性有机物的标准。
该化合物的作用是具有增塑剂的涂料。本发明的方法包括将树脂混合到丙酮和萜烯醇中，使树脂溶解成涂料，然后将涂料遮盖于基材的表面并干燥。
为了本发明的目的，术语“萜烯醇”被理解为具有分子式为C10H18O的化合物，它分别是单环的、双环的和脂肪族的醇。α-萜品醇是一种市场上可买到的萜烯醇，它包含α-萜烯，和其他萜烯烃，和具有着火点在180°F到200°F之间的，其着火点取决于所含的挥发性杂质。
美国环境保护署1990年的净化空气修正法案中，作为一种挥发性有机化合物，丙酮被去除了。丙酮具有-18℃(0°F)的着火点，非常易燃。当萜烯醇被加到丙酮溶剂中，溶剂的着火点被提高到140°F，这使得溶剂能符合美国环境保护局的规定。
通过执行本发明方法的步骤而生成化合物，作为涂料使用时，比其他溶剂涂料和水基涂料具有极大改良的装饰薄膜的性质。作为混合物中的一部分的的萜烯醇在树脂中作为增塑剂，它能使生成的薄膜具有高度光泽、硬的、柔韧性强，并显示出改进的表面润湿和粘度。为了特殊的目的，本发明的方法可以进一步包括使用其他溶剂的步骤。
本发明的一个目的是提供一种将化合物作为涂料应用到基材的方法。
本发明的本发明的另一个目的是提供一种应用化合物的方法，该化合物遮盖于基质时作为有效的增塑剂。
本发明更进一步的目的是提供一种应用化合物的方法，该化合物遵从标准的挥发性有机化合物的规则。
【具体实施方式】
本发明涉及一种应用化合物的方法，该化合物符合现有的挥发性有机化合物的标准。
具体地说，该方法提供了化合物作为涂料和增塑剂的应用，该化合物不象挥发性有机化合物一样是有害的。
在过去，商业上通用的是溶解于溶剂中的溶解型树脂，这些溶剂如甲醚醋酸酯、甲基乙基酮、二甲苯、甲苯、丁醇、VM&P石脑油以及其他脂肪族溶剂，这些都是挥发性有机化合物，它们不符合当前美国环境保护局关于挥发性有机化合物的规章。本发明方法制造的化合物符合了美国环境保护署的规定。
本发明的方法包括首先，向丙酮中添加萜烯醇直到溶剂的着火点达到或高于140°F。上述生成的溶剂然后与固态树脂混合。树脂被溶剂溶解，并形成化合物，该化合物能够作为涂料应用于于基材上。该化合物能够通过喷雾、涂布、摩擦、水洗和浸渍的方式应用于基质上，这就意味着该化合物可能是被容纳在一个容器内，在该容器内放置将要被涂覆的基质。10-15分钟薄膜干燥并固化。本发明的方法可能是通过使用精选的附加的溶剂以得到特定的溶剂化物的目的。
本发明方法通过在萜烯醇/丙酮溶剂中溶入树脂生产的化合物比其他方法生产的化合物具有很大程度改良的表面装饰薄膜的特性。作为生产的化合物中一部分的萜烯醇起增塑剂的作用，它使薄膜具有高度的光泽、坚固性、更柔软，并且显示出润湿和粘性的改良的表面。
本发明的方法制备的化合物能被用作涂料和增塑剂，并且是安全的挥发性有机化合物。本发明方法比在先方法所具有的优点是：
·本发明方法制备的化合物是增塑剂。萜烯醇作为增塑剂(高沸点醇)并且丙酮/萜烯醇能溶解更多的树脂；
·萜烯醇使有机物蒸发缓慢，从而提供改良的干燥和固化的时间；
·本发明方法制备的化合物具有坚韧的薄膜层；
·本发明方法制备的化合物具有高度光泽；
·本发明方法增加了被涂覆的表面的润湿度；
·本发明方法改善了溶解了的树脂的粘度，使其应用更加容易；
·本发明方法能很好的渗透到基质内；
·本发明方法提供了快速干燥法；
·对于可适用的规定，本发明方法制备的化合物是非挥发性有机化合物；
·本发明方法制备的化合物具有高的着火点；和
·本发明的方法改善了再次涂覆，因为该溶剂侵蚀了第一次最初的涂层。
为了本发明的目的，术语“萜烯醇”被理解为具有分子式为C10H18O的化合物，它分别是单环的、双环的和脂肪族的醇。萜烯醇是除了结构上同样包含一些羟基的官能团以外，它在结构上与萜烯烃相类似的。和上面一样，它们可以是上面的单环、双环或非循环萜烯的衍生物伯醇、仲醇或叔醇。这样的叔醇包括萜品醇，萜品醇作为α、β和γ的同分异构体的混合物通常在商业上销售。沉香醇也是市场上可买到的叔萜烯醇。仲醇包括冰片，伯萜烯醇包括香叶片。通过商业途径通常是可以买到萜烯醇的。
α-萜品醇是市场上可以买到的萜烯醇，它包含α-萜烯和其他萜烯烃，并且根据存在的挥发性杂质的变化，具有180°F到200°F之间的着火点。
丙酮是一种理想的与萜烯醇混合的溶剂，因为美国环境保护局1990年净化空气法修正案中丙酮是从挥发性有机化合物中被除去的。当萜烯醇被加到丙酮中时，溶剂的着火点升到140°F以上，这使溶剂符合美国环境保护署的规定。
本发明合成物可以包括重量百分比为1-25％的萜烯醇和重量百分比为1.0-99.0％的丙酮构成的混合物。典型的组合可以包括重量百分比1.0-99.0％的丙酮和重量百分比1.0-25.0％的萜烯醇，更具体的，萜烯醇为α-萜品醇。
本发明方法可以按上述方式实行或者可以包括进一步的步骤，由于多方面的原因，包括但不限于将按上述方法得到的制剂与其他有机溶剂混合，包括例如生成有对环境更安全的性能的化合物。如果将得到的制剂和其他溶剂进一步混合，对溶剂是所需要的，如丙酮/萜烯醇这样的溶剂，以得到一个相对比较高的着火点。这样的溶剂包括但不限于下列化合物：酮、醇、芳族和脂肪族烃、酯、醚和胺。可以使用的溶剂的例子包括：
1)具有着火点为232°F的多元醇由乙二醇、二乙二醇、1，3丁二醇组成，着火点为249.8°F；
2)脂肪族烃，由着火点为140°F的溶剂和着火点为143.6°F的石脑油组成；
3)芳香烃，由着火点为147.2°F的合成异构烷烃溶剂(isopar L)组成；
4)酯，由着火点为269.6°F的碳酸丙烯和着火点为212°F的二价酸酯组成；
5)醚由着火点为204.8°F的二甘醇单乙醚、着火点为145.4°F的二甘醇二甲醚和着火点为185°F的乙二醇组成；和
6)胺由着火点为269°F的n-甲基吡咯烷酮组成。
上述所有的化学成分都是市场上可买到的。通过下面的例子举例说明本发明的几种情况，但并不是想限定本发明整个范围。
实施例1：丙烯酸树脂涂料
1)向丙酮(第一溶剂)内添加α-萜品醇形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂里溶解Paraloid B-64，形成包括25重量份的Paraloid B-64和75重量份的第二溶剂的合成物。
Paraloid B-64是由费城PA 19106的罗门哈斯公司(Rohm andHaas Company)生产的。
从历史的观点上说，包含Paraloid B-64丙烯酸树脂的制剂通常已经溶解在甲苯、二甲苯和甲醚醋酸酯(PM acetate)中。然而，配方里包含的这些溶剂不符合美国环境保护局的规定。
当Paraloid B-64与丙酮/α-萜品醇溶剂混合时，它显示的不是挥发性有机化合物，而是具有优良的光泽、坚韧的薄膜和更好的粘附性并且不需要添加另外的增塑剂。
实施例2：丙烯酸树脂/乙烯基树脂/乙酸丁酸纤维素树脂通常用于清洁外涂层
1)向丙酮(第一溶剂)中添加α-萜品醇，从而形成着火点最低为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂内溶解下述混合物：
Paraloid A-11
乙烯共聚物
乙酸丁酸纤维素
形成包括32.0重量份的Paraloid A-11、65重量份的乙烯共聚物和4重量份的乙酸丁酸纤维素的合成物。第二溶剂需要有适当的固性或粘性。
所述的化合物由如下的公司生产：
Paraloid A-11是由费城的PA 19106的罗门哈斯公司(Rohm andHaas Company)生产的。
乙烯共聚物是由陶氏化学有限公司(Dow Chemical Co.)生产的。
乙酸丁酸纤维素是由伊士曼化工公司(Eastman ChemicalProducts)生产的。
通过本发明的方法描述的丙烯酸树脂/乙烯基树脂/乙酸丁酸纤维素树脂涂料制剂比由挥发性有机化合物溶剂配置的制剂表现出改良的薄膜性能。没有使用任何增塑剂便得到光泽均匀的薄膜。
实施例3：聚乙烯醇缩丁醛树脂
1)向丙酮(第一溶剂)中添加α-萜品醇从而形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂中溶解下述混合物：
布特伐尔B-76(Butvar B-76)
酚甲醛型塑料P-97(Durite P-97)
形成包括56.7重量份的第二溶剂、3.3重量份的布特伐尔B-76和40.0重量份的酚甲醛型塑料P-97的合成物。
上述的化合物由以下公司生产：
布特伐尔B-76由Solutia，St.Louis，MO 63166生产。
酚甲醛型塑料P-97由波顿化学公司(Borden Chemical Company)生产。
在没有使用任何增塑剂的情况下，混合聚乙烯醇缩丁醛/酚醛树脂/α-萜品醇，生成一速溶的溶液并形成一显著的涂料。干燥的涂层表现出和由甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮和乙醇制成的配方相同的性能。该配方表现出和非挥发性有机化合物涂料等效的薄膜性能。
实施例4：硅有机树脂(Silcone)/硅氧烷树脂
1)向丙酮(第一溶剂)内添加α-萜品醇从而形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂内，溶解Silblock L-ON形成包括95重量份的第二溶剂和5重量份的Silblock L-ON的合成物。
Silblock L-ON是由Momentive公司生产，该公司以前是GESilicones
Silblock L-ON是一种烷基化烷氧基硅氧烷，可溶于溶剂中的硅氧烷，在本发明中使用Silblock L-ON时，形成一种稳定的化合物，对混凝土形成一种渗透性的保护涂层。Silblock形成一种独特的表面膜，对视觉方面是非常重要的并且不包含水基配方。
实施例5：乙酸丁酸纤维素树脂涂料
1)向丙酮(第一溶剂)内添加α-萜品醇从而形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂中，溶解下述混合物：
乙酸丁酸纤维素树脂、石油醚
丙酮/α-萜品醇的混合物，
从而形成包括10.0重量份的乙酸丁酸纤维素、15.0重量份的石油醚和75.0重量份的第二溶剂的合成物。
本发明使用上述物质混合生成一种具有优良的柔韧性能和高度光泽感的薄膜。所述薄膜暴露于盐、紫外线和挠曲中没有表现出断裂的薄膜性能。
实施例6：乙烯树脂涂料A
1)向丙酮(第一溶剂)内添加α-萜品醇从而形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂中，溶解90％的氯乙烯/10％的醋酸乙烯酯，形成包括15.0重量份的90％的氯乙烯/醋酸乙烯酯和85.0重量份的第二溶剂的合成物。
实施例7：乙烯树脂涂料B
1)向丙酮(第一溶剂)内添加α-萜品醇从而形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂中，溶解90％的氯乙烯/10％的醋酸乙烯酯，形成包括25.0重量份的90％的氯乙烯/醋酸乙烯酯和75.0重量份的第二溶剂的合成物。
实施例8：乙烯树脂涂料C
1)向丙酮(第一溶剂)内添加α-萜品醇从而形成着火点至少为140°F的第二溶剂；
2)在第二溶剂中，溶解90％的氯乙烯/10％的醋酸乙烯酯/15％的羟烷基丙烯酸酯，形成包括20.0重量份的81％的氯乙烯/4％醋酸乙烯酯/15％的羟烷基丙烯酸酯和80.0重量份的第二溶剂的合成物。
过去习惯用于溶解氯乙烯树脂、醋酸乙烯酯和丙烯酸酯树脂混合物的溶剂为甲基乙基酮和甲苯的混合物。甲苯和甲基乙基酮已经被用于“湿润”乙烯基树脂，形成一种树脂可溶解的溶液。当使用本发明的合成物混合时，树脂立即被溶解，并且在用于基质上时形成薄膜，
本技术领域的技术人员将确认，通过本发明方法合成的本发明的合成物的溶剂系统，可能用于从各种各样的物质如钢铁、铝、和其他基质上除去润滑油脂和其他污染物。所述的合成物通过喷涂、涂布、摩擦、水洗或浸润方式被应用到基材，这就意味着溶剂系统可能被容纳在容器内，将要被清洗的材料放置在该容器内。根据本申请，加热所述溶剂系统可能不是必须的，但由于高的着火点，可能是有用的。随着沾染，如果溶剂系统变得太浓稠，浸润液可能会处理或者通过多种方法将溶剂系统与污染隔开，所述方法包括但不限于隔膜渗滤作用。
因为其他的修改和变化，变更为符合特殊的操作需要和环境要求，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，本发明不被认为限于为了公开的目的所选择的上述实施例，在不违背本发明精神的前提下，本发明的保护范围覆盖所有那些没有指出的变化和修改。
具有对本发明这样的描述，是希望通过随后呈现的附加权利要求的专利文件的方式被保护。