包含聚脲和含磷多元醇的涂料组合物 交叉参考相关申请
本专利申请是 2006 年 7 月 27 日提交的专利申请 No.11/460,439 的部分继续 (CIP)， 由此将其全部引入作为参考。
技术领域
本专利涉及包含聚脲或者聚脲和聚氨酯的涂料组合物。
发明背景
各种工业中使用涂料组合物。 这类工业可以包括但并非限定于陆地交通工具如汽 车、 卡车、 运动车辆、 摩托车， 水路交通工具如轮船、 海船和潜艇， 航空飞行器如飞机和直升 机， 诸如商业装备和结构 ( 包括墙壁和屋顶 ) 的工业， 建筑如建筑车辆和结构 ( 包括墙壁和 屋顶 )， 军事如军用车辆 ( 例如坦克和悍马 )， 和军事结构 ( 包括墙壁和屋顶， 例如弹药箱和 电池外套 ) 等。这些工业中， 涂料起到多种作用， 诸如保护各种组件免受由于腐蚀、 摩擦、 冲 击、 化学品、 紫外光、 火焰和热量、 和其它环境暴露导致的损害， 以及赋予将涂料沉积于其上 的组件弹道和爆炸缓解性能。由此， 已采取相当大的努力来开发具有改进性能的涂料组合 物。
发明概述
本发明涉及包含聚脲的涂料组合物， 该聚脲是由包含下列的反应混合物形成的 ： (a) 包含异氰酸酯的第一组分， 其中所述异氰酸酯包含由含有异氰酸酯和包括含磷多元醇 的材料的反应混合物形成的异氰酸酯官能预聚物 ； 和 (b) 包含胺的第二组分。本发明还涉 及部分地涂布有这种涂料组合物的制品， 以及将这种涂料组合物施用到制品上的方法。
本发明还涉及包含 (a) 聚脲和 (b) 聚氨酯的涂料组合物， 其中该聚脲是由包含下 列的反应混合物形成的 ： (i) 包含异氰酸酯的第一组分， 其中该异氰酸酯包含由含有异氰 酸酯和包括含磷多元醇的材料的反应混合物形成的异氰酸酯官能预聚物 ； 和 (ii) 包含胺 的第二组分。本发明还涉及部分地涂布有这种涂料组合物的制品， 以及将这种涂料组合物 施用到制品上的方法。
本发明还涉及包含聚脲的涂料组合物， 其中该聚脲是由包含下列的反应混合物形 成的 ： (a) 包含异氰酸酯官能预聚物和异氰酸酯的第一组分， 其中该异氰酸酯官能预聚物 与该异氰酸酯实质上相容， 且其中该异氰酸酯官能预聚物是由含有异氰酸酯和包括含磷多 元醇的材料的反应混合物形成的 ； 和 (b) 包含胺的第二组分。
发明详述
用于本文时， 除非另有明确说明， 所有数字例如表示值、 范围、 量或百分比的那些 数字可以像前面有措辞 “约” 修饰一样来理解， 即使该术语没有明确出现也一样。本文列出 的任何数值范围希望包括其中所含的所有子范围。复数形式包括单数形式， 反之亦然。 “包 括” 和类似术语是开放式的， 即它们表示 “包括但并非限定于” 。例如， 尽管在包括权利要求 在内的本文中以 “一种 (a)” 聚脲、 “一种 (a)” 聚氨酯、 “一种 (an)” 异氰酸酯、 “一种 (an)” 胺、 “一种 (a)” 多元醇、 “一种 (a)” 多硫醇、 “一种 (a)” 预聚物、 “一种 (a)” 催化剂等等描述本发明， 但是可以使用这些对象的混合物。另外， 本文使用的术语 “聚合物” 是指预聚物、 低聚物以及均聚物和共聚物 ； 前缀 “多” 是指两个或更多。
本发明涉及包括反应混合物形成的聚脲的涂料组合物， 该反应混合物包括含有异 氰酸酯的第一组分 (“异氰酸酯组分” )、 和含有胺的第二组分 (“胺组分” )、 和任选地聚氨 酯。
该异氰酸酯组分包括由含有异氰酸酯和包括含磷多元醇的材料 ( 如阻燃材料 ) 的 反应混合物形成的异氰酸酯官能预聚物。一些实施方式中， 该异氰酸酯组分还包括并非用 于形成该异氰酸酯官能预聚物的异氰酸酯 ( 非预聚物的异氰酸酯或额外的异氰酸酯 )。应 当指出， 该非预聚物的异氰酸酯可以是与用于形成异氰酸酯官能预聚物的异氰酸酯相同或 不同。 还应当指出， 一些实施方式中， 该异氰酸酯官能预聚物可以与该非预聚物的异氰酸酯 实质上相容。本文中使用的 “实质上相容的” 表示材料与其它材料形成共混物且将在长时 间内保持实质上均相的能力。
该胺组分在本文中可以称作 “固化剂” ， 因为其将与异氰酸酯反应或固化而形成聚 脲。一些实施方式中， 异氰酸酯基团当量与胺基团当量的比例大于 1， 且异氰酸酯组分和胺 组分可以采用 1 ∶ 1 的体积混合比施用到基材上。 本文中使用的术语 “异氰酸酯” 包括能够与反应性基团诸如羟基、 硫醇或胺官能团 形成共价键的未封端化合物。 因此， 异氰酸酯可以指 “游离异氰酸酯” ， 这将为本领域技术人 员所理解。一些实施方式中， 本发明的异氰酸酯可以是含有一个异氰酸酯官能团 (NCO) 的 单官能异氰酸酯， 或者本发明中使用的异氰酸酯可以是含有两个或更多个异氰酸酯官能团 (NCO) 的多官能异氰酸酯。
用于本发明的合适的异氰酸酯众多而且可以宽范围变化。 所述异氰酸酯可以包括 本领域已知的那些。合适的异氰酸酯的非限制性实例可以包括单体异氰酸酯和 / 或聚合物 异氰酸酯。异氰酸酯可以选自单体、 预聚物、 低聚物、 或其共混物。在一种实施方式中， 异氰 酸酯可以是 C2-C20 线型的、 支化的、 环状的、 芳族的、 或其共混物。
用于本发明的合适的异氰酸酯可以包括但不限于异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI)， 它 是 3， 3， 5- 三甲基 -5- 异氰酸根合 - 甲基 - 环己基异氰酸酯 ； 氢化的物质例如亚环己基二异 氰酸酯、 4， 4′ - 亚甲基二环己基二异氰酸酯 (H12MDI) ； 混合芳烷基二异氰酸酯例如四甲基 二甲苯基二异氰酸酯、 OCN-C(CH3)2-C6H4C(CH3)2-NCO ； 多亚甲基异氰酸酯例如 1， 4- 四亚甲基 二异氰酸酯、 1， 5- 五亚甲基二异氰酸酯、 1， 6- 六亚甲基二异氰酸酯 (HMDI)、 1， 7- 七亚甲基 二异氰酸酯、 2， 2， 4- 和 2， 4， 4- 三甲基六亚甲基二异氰酸酯、 1， 10- 十亚甲基二异氰酸酯和 2- 甲基 -1， 5- 五亚甲基二异氰酸酯 ； 及其混合物。
用于本发明的芳族异氰酸酯的非限制性实例可以包括但不限于亚苯基二异氰酸 酯、 甲苯二异氰酸酯 (TDI)、 二甲苯二异氰酸酯、 1， 5- 萘二异氰酸酯、 氯代亚苯基 2， 4- 二异 氰酸酯、 双甲苯二异氰酸酯、 联甲氧基苯胺二异氰酸酯、 联甲苯胺二异氰酸酯、 烷基化苯二 异氰酸酯类、 亚甲基间隔的芳族二异氰酸酯类例如亚甲基二苯基二异氰酸酯、 包括烷基化 类似物的 4， 4′ - 异构体 (MDI) 例如 3， 3′ - 二甲基 -4， 4′ - 二苯基甲烷二异氰酸酯、 聚合 亚甲基二苯基二异氰酸酯、 及其混合物。
一些实施方式中， 可以使用异氰酸酯单体。据信异氰酸酯单体 ( 即来自预聚物制 备中的不含残余物的单体 ) 的使用可以降低聚脲组合物的粘度， 从而提高其流动性， 而且
可以提供该聚脲涂层对预先涂覆的涂层和 / 或未涂布基材的改善的附着力。在本发明的可 供选择的实施方式中， 至少 1wt％、 或者至少 2wt％、 或者至少 4wt％的异氰酸酯组分包含至 少一种异氰酸酯单体。
本发明的一些实施方式中， 异氰酸酯可以包括低聚多异氰酸酯， 其包括但不限于 二聚体例如 1， 6- 六亚甲基二异氰酸酯的脲二酮， 三聚体例如 1， 6- 己烷二异氰酸酯的缩二 脲和异氰脲酸酯以及异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯， 脲基甲酸酯 (allophonates) 和 聚合低聚物。还可以使用改性异氰酸酯， 包括但不限于碳二亚胺类和脲二酮 - 亚胺， 及其混 合物。合适的物质不限制地包括以名称 DESMODUR 从 BayerCorporation， Pittsburgh， PA 可得到的那些， 包括 DESMODUR N 3200、 DESMODUR N 3300、 DESMODUR N 3400、 DESMODUR XP 2410 和 DESMODURXP 2580。
本文使用的 “预聚物” 是指与多胺或其它异氰酸酯反应性类物质诸如多元醇预先 反应的异氰酸酯。本文使用的 “异氰酸酯官能预聚物” 表示具有至少一个异氰酸酯官能团 (NCO) 的预聚物。本发明的一些实施方式中， 异氰酸酯官能预聚物包括与包括含磷多元醇 的材料预先反应的异氰酸酯， 其中异氰酸酯基团 (NCO) 当量与羟基基团 (OH) 当量的比例大 于 1。适宜的异氰酸酯包括本文中先前所述的那些。本领域中已知的任意含磷多元醇可以 用于本发明。适宜的含磷多元醇包括但并非限定于磷酸酯和聚磷酸酯多元醇， 亚磷酸酯和 聚亚磷酸酯多元醇， 膦酸酯、 聚磷酸酯多元醇， 或其组合。 一些实施方式中， 该含磷多元醇是 EXOLIT OP 550(LV)( 可从 Clariant Corporation 获得 )、 LEVAGARD4090N( 可从 Lanxess Corporation 获得 )。一些实施方式中， 该含磷多元醇可以包括两个或更多的羟基。 一些实施方式中， 该含磷多元醇可以是初始含磷的多元醇与环氧官能化合物的反 应产物。本领域技术人员将理解， 多元醇与环氧官能化合物的反应产物也将是多元醇。该 初始含磷的多元醇可以包括本领域中已知的那些含磷多元醇， 诸如前段中所述的那些。应 当指出， 许多多元醇的磷 ( 即无机 ) 含量可以使它们或者包含它们的反应产物与有机材料 ( 如适用于本发明中 “第一组分” 中的非预聚物的异氰酸酯 ) 实质上不相容。本文中使用的 术语 “实质上不相容的” 表示材料不能与其它材料形成共混物。由此， 该共混物将在长时间 内保持实质上异相的。 通过另一化合物如环氧官能化合物的改性来提高该初始含磷多元醇 的有机含量， 可以改进该初始含磷多元醇与有机材料如非预聚物的异氰酸酯的相容性， 同 时保持该初始含磷多元醇的阻燃性能。 本发明中可以利用本领域中已知的任意环氧官能化 合物。适宜的环氧官能化合物包括、 但并非限定于环氧乙烷、 环氧丙烷、 1， 2- 环氧丁烷、 丁 基缩水甘油基醚、 和 CARDURA E-10P( 新癸酸缩水甘油基醚， 可从 Resolution Performance Products LLC 获得 )。一些实施方式中， 该含磷的多元醇包括 EXOLIT OP 550(LV) 和 CARDURA E-10P 的反应产物。
一些实施方式中， 该含磷的多元醇可以是含磷的酸与环氧官能化合物的反应产 物。本领域中已知的任意含磷的酸可以用于本发明。适宜的含磷的酸包括、 但并非限定于 苯基膦酸、 甲基膦酸、 乙基膦酸、 丙基磷酸、 丁基膦酸、 或其组合。 一些实施方式中， 该含磷的 酸包括有机官能度， 如烷基、 芳基、 烷基芳基， 出于与前段中所述的有机材料的相容性。 一些 实施方式中， 该含磷的酸包括苯基膦酸， 且该环氧官能化合物包括环氧丙烷。 一些实施方式 中， 该含磷的酸包括苯基膦酸， 且该环氧化物包括 CARDURA E10-P。
一些实施方式中， 该含磷的多元醇可以是含磷的酸与环氧官能化合物的反应产
物， 且其中该反应在初始含磷的多元醇的存在下进行。一些实施方式中， 该含磷的多元醇 可以是含磷的酸、 环氧官能化合物、 和任选地初始含磷的多元醇的反应产物。例如， 一些 实施方式中， 该含磷的酸包括苯基膦酸， 该环氧化物包括环氧丙烷， 且该含磷的多元醇包 括 EXOLIT OP 550(LV)。另一特定实施方式中， 该含磷的酸包括苯基膦酸， 该环氧化物包括 CARDURA E-10P， 且该初始含磷多元醇包括 EXOLIT OP 550(LV)。
可以显示改进的阻燃和 / 或耐热性能的聚脲涂料组合物可以包括含磷的异氰酸 酯预聚物。本文中使用的术语 “阻燃剂” 、 “耐燃剂” 、 “阻热剂” 和 “耐热剂” 等表示抵抗火焰 或热量不会点燃的能力。本文中使用的术语 “改进的阻燃性” 和 “改进的耐热性” 表示任意 程度的改进阻燃性或耐热性， 分别得到相对于无阻燃材料的涂料组合物具有阻燃材料的涂 料组合物的证实。
该异氰酸酯官能预聚物可以进一步包括额外的多元醇、 和 / 或多硫醇、 和 / 或多 胺。 适宜的多元醇许多且可以宽泛地变化。 这些多元醇可以包括本领域中公知的那些。 适宜 多元醇的非限定性实例可以包括但并非限定于聚醚多元醇、 聚酯多元醇、 聚脲多元醇 ( 例 如氨基官能聚脲与羟基官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯的 Michael 反应产物 )、 聚己内酯多元醇、 聚 碳酸酯多元醇、 聚氨酯多元醇、 聚乙烯醇、 具有侧挂羟基的不饱和单体 ( 例如含有羟基官能 的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 烯丙醇及其混合物的那些 ) 的加聚物。非限定性实例可以包括但并 非限定于二醇如 1， 2- 丁烷二醇、 二醇如新戊二醇及其混合物。其它实例包括可商购获得的 材料如 Invista Corporation 的 Terathane 650。 一些实施方式中， 其中异氰酸酯官能预聚 物包括额外的多元醇， 异氰酸酯基团 (NCO) 当量与羟基基团 (OH) 当量的比例大于 1。 “多硫醇” 表示具有一个以上 SH 基团的化合物， 如二硫醇或更高官能度的硫醇。适 宜的多硫醇许多且可以宽泛地变化。这种多硫醇可以包括本领域中公知的那些。适宜多 硫醇的非限定性实例包括、 但并非限定于三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯、 季戊四醇四巯基乙 酸酯、 三羟甲基丙烷三 (β- 硫代丙酸酯 ) 和季戊四醇四 (β- 硫代丙酸酯 )、 含硫塑料 G4 和 G44( 可从 Akzo Nobel 获得 )、 3， 6- 二氧杂 -1， 8- 辛烷二硫醇 ( 可从 Sigma-Aldrich 获 得 )、 或其混合物。 一些实施方式中， 其中该异氰酸酯官能预聚物包括多硫醇， 异氰酸酯基团 (NCO) 当量与硫醇基团 (SH) 当量的比例大于 1。
适宜的多胺许多且可以宽泛地变化。这些多胺可以包括本领域中公知的那些。适 宜多胺的非限定性实例可以包括但并非限定于伯和仲胺， 及其混合物， 如本文中所列那些 的任一种。也可以使用胺封端的聚脲。可以使用包含叔胺官能度的胺， 前提是该胺进一步 包括至少两个伯和 / 或仲氨基。一些实施方式中， 其中异氰酸酯官能预聚物包括多胺， 异氰 酸酯基团 (NCO) 当量与胺基团 (NH) 当量的比例大于 1。
如上所述， 本发明的聚脲是由包括异氰酸酯组分和胺组分的反应混合物形成的。
适用于本发明的胺有许多且可以宽泛地变化。 这些胺可以包括但并非限定于本领 域中公知的那些如伯和仲胺及其混合物。 一些实施方式中， 该胺可以包括单胺， 或者具有至 少两个官能团的多胺如二、 三、 或更高官能度的胺， 及其混合物。 其它实施方式中， 该胺可以 是芳族或脂肪族的， 如环脂族的， 或其混合物。 适宜单胺的非限定性实例可以包括脂肪族多 胺， 诸如、 但并非限定于乙胺、 异构的丙胺、 丁胺、 戊胺、 己胺、 环己胺、 和苄胺。 适宜的伯多胺 包括、 但并非限定于乙二胺、 1， 2- 二氨基丙烷、 1， 4- 二氨基丁烷、 1， 3- 二氨基戊烷 (DYTEK EP， Invista)、 1， 6- 二氨基己烷、 2- 甲基 -1， 5- 戊二胺 (DYTEK A， Invista)、 2， 5- 二氨基 -2，
5- 二甲基己烷、 2， 2， 4- 和 / 或 2， 4， 4- 三甲基 -1， 6- 二氨基己烷、 1， 11- 二氨基十一烷、 1， 12- 二氨基十二烷、 1， 3- 和 / 或 1， 4- 环己烷二胺、 1- 氨基 -3， 3， 5- 三甲基 -5- 氨甲基环己 烷、 2， 4- 和 / 或 2， 6- 六氢甲苯二胺、 2， 4′ - 二氨基二环己基甲烷、 4， 4′ - 二氨基二环己 基甲烷 (PACM-20， Air Products) 和 3， 3’ - 二烷基 -4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷 ( 例如 3， 3′ - 二甲基 -4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷 (DIMETHYLDICYKAN 或 LAROMIN C260， BASF ； ANCAMINE 2049， AirProducts) 和 3， 3′ - 二乙基 -4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷 )、 2， 4- 和 / 或 2， 6- 二氨基甲苯、 3， 5- 二乙基甲苯 -2， 4- 二胺、 3， 5- 二乙基甲苯 -2， 6- 二胺、 3， 5- 二 甲基硫代 -2， 4- 甲苯二胺、 3， 5- 二甲基硫代 -2， 4- 甲苯二胺、 2， 4′ - 和 / 或 4， 4′ - 二氨 基二苯基甲烷、 二亚丙基三胺、 双六亚甲基三胺、 或其组合。聚氧亚烷基胺也是适宜的。聚 氧亚烷基胺包括两个或更多连接于例如衍生自环氧丙烷、 环氧乙烷、 环氧丁烷或其混合物 的主链的伯或仲氨基。这些胺的实例包括可以牌号 JEFFAMINE 获得的那些， 诸如、 但并非限 定于 JEFFAMINE D-230， D-400， D-2000， HK-511， ED-600， ED-900， ED-2003， T-403， T-3000， T-5000， SD-231， SD-401， SD-2001， 和 ST-404(Huntsman Corporation)。这些胺具有范围为 200 ～ 7500 的大约分子量。
本发明中还可以使用环脂族仲二胺。适宜的环脂族二胺包括、 但并非限定于 JEFFLINK 754(Huntsman Corporation)、 CLEARLINK 1000(Dorf-Ketal Chemicals， LLC)， 以及天门冬氨酸酯官能胺诸如可以商品名 DESMOPHEN 获得的那些如 DESMOPHEN NH1220、 DESMOPHEN NH1420、 和 DESMOPHEN NH 1520(Bayer Materials Science LLC.)。 可以用于本 发明的其它适宜的仲胺包括含伯胺官能度的材料 ( 如本文中所述的那些 ) 与丙烯腈的反应 产物。例如， 该仲胺可以是 4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷和丙烯腈的反应产物。替换地， 该 仲胺可以是异佛尔酮二胺和丙烯腈的反应产物， 如 POLYCLEAR 136( 可从 Hansen Group LLC 获得 )。
可以用于本发明的其它胺包括伯多胺与单或多环氧化物的加合物， 如异佛尔酮二 胺与 Cardura E-10P 的反应产物。
本发明聚脲组合物还可以包括一种或多种胺， 如美国专利申请 US11/611,979、 11/611,984、 11/611,988、 11/611,982、 和 11/611,986 中所述的那些， 将这些专利申请全部 引入本文中作为参考。
一些实施方式中， 该胺组分可以是伯胺和仲胺的混合物， 其中伯胺的存在量可以 为 20 ～ 80wt％或 20 ～ 50wt％， 余量为仲胺。其它实施方式中， 该组合物中存在的伯胺的 分子量可以大于 200， 且存在的仲胺可以包括分子量为至少 190、 或者 210 ～ 230 的二胺。
一些实施方式中， 该组合物的第二组分， 和 / 或该组合物本身， 实质上无伯胺官能 度 ( 未反应的伯氨基 )。 “实质上无伯胺官能度” 和类似术语表示理论上并不存在伯胺官能 度， 但是可以存在一些纯粹是伴随的、 即胺中杂质的胺官能度， 其不同地是仲胺官能度和 / 或并未反应的痕量伯胺官能度。
另一实施方式中， 该胺组分可以包括至少一种仲胺， 其存在量可以为 20 ～ 80wt％ 或 50 ～ 80wt％。
另一实施方式中， 该胺组分可以包括脂肪族胺。据信脂肪族胺的存在可以提供增 强的耐久性。 这种实施方式中， 该胺典型地作为具有较低粘度例如 25℃下小于约 100mPa· s 的液体提供。一些实施方式中， 该涂料组合物可以包括额外的阻燃材料和 / 或耐热材料， 如阻 燃材料， 除了本文中所述的异氰酸酯官能预聚物之外。该额外的阻燃材料可以加到本发明 的异氰酸酯和 / 或胺组分中。本领域中已知的任意阻燃材料可以用作本发明中的额外阻燃 材料。
一些实施方式中， 可以将包括石墨的阻燃材料加到本发明涂料组合物的异氰酸酯 和 / 或胺组分中。适宜的石墨是本领域中已知的， 且可以包括天然和合成石墨。适宜石 墨的非限定性实例可以包括可膨胀石墨和 / 或剥落石墨。一些实施方式中， 采用酸诸如、 但并非限定于有机酸 ( 例如乙酸 ) 和无机酸 ( 例如 H2SO4 和 HNO3) 插入固体或粉末形式的 可膨胀石墨。这种石墨的非限定性实例包括可以商品名 NORD-MI N(NanoTechnologies， Incorporated) 和 NYAGRAPH( 包 括 但 并 非 限 定 于 NYAGRAPH 35、 251 和 351， Nyacol， I ncorporated) 商购获得的石墨。 一些实施方式中， 如果将石墨加到第一组分中， 该石墨可以 与异氰酸酯官能预聚物和额外的异氰酸酯实质上相容。
其它适宜的阻燃材料包括、 但并非限定于美国专利 US6,015,510( 第 4 栏第 31 行 到第 5 栏第 41 行 ) 和 5,998,503( 第 4 栏第 31 行到第 5 栏第 41 行 ) 中公开的阻燃聚合物， 卤化磷酸酯或无卤的磷酸酯， 粉化或煅烧的二氧化硅， 层状硅酸盐， 氢氧化铝， 溴化阻燃剂， 三 (2- 氯丙基 ) 磷酸酯， 三 (2， 3- 二溴丙基 ) 磷酸酯， 三 (1， 3- 二氯丙基 ) 磷酸酯， 磷酸二 铵， 各种卤代芳族化合物， 氧化锑， 三水合氧化铝， 聚氯乙烯等， 及其混合物。一些实施方式 中， 该阻燃材料是三 (2- 氯丙基 ) 磷酸酯， 其可从 Supresta 以牌号 FYROL PCF 获得。当该 阻燃剂是低粘度液体时， 其还可以降低异氰酸酯和 / 或胺组分的粘度， 提高可喷涂性。 一些实施方式中， 该阻燃材料可以包括至少一种式 (I) 的膦酸盐， 和 / 或一种式 (II) 的二膦酸盐， 和 / 或这些的聚合物，
其中 R1 和 R2 相同或不同， 且为线性或支化的 C1-C6- 烷基， 和 / 或芳基 ； R3 是线性 或支化的 C1-C10- 亚烷基， C6-C10- 亚芳基、 - 烷基亚芳基、 或 - 芳基亚烷基 ； M 是 Mg、 Ca、 Al、 Sb、 Sn、 Ge、 Ti、 Zn、 Fe、 Zr、 Ce、 Bi、 Sr、 Mn、 Li、 Na、 K 和 / 或质子化的氮基材 ； m为1～4； n为
可以显示改进的阻燃和 / 或耐热性能的聚脲涂料组合物可以包括含磷的异氰酸 酯预聚物。本文中使用的术语 “阻燃剂” 、 “耐燃剂” 、 “阻热剂” 和 “耐热剂” 等表示抵抗火焰 或热量不会点燃的能力。本文中使用的术语 “改进的阻燃性” 和 “改进的耐热性” 表示任意 程度的改进阻燃性或耐热性， 分别得到相对于无阻燃材料的涂料组合物具有阻燃材料的涂 料组合物的证实。
该异氰酸酯官能预聚物可以进一步包括额外的多元醇、 和 / 或多硫醇、 和 / 或多 胺。 适宜的多元醇许多且可以宽泛地变化。 这些多元醇可以包括本领域中公知的那些。 适宜 多元醇的非限定性实例可以包括但并非限定于聚醚多元醇、 聚酯多元醇、 聚脲多元醇 ( 例 如氨基官能聚脲与羟基官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯的 Michael 反应产物 )、 聚己内酯多元醇、 聚 碳酸酯多元醇、 聚氨酯多元醇、 聚乙烯醇、 具有侧挂羟基的不饱和单体 ( 例如含有羟基官能 的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 烯丙醇及其混合物的那些 ) 的加聚物。非限定性实例可以包括但并 非限定于二醇如 1， 2- 丁烷二醇、 二醇如新戊二醇及其混合物。其它实例包括可商购获得的 材料如 Invista Corporation 的 Terathane 650。 一些实施方式中， 其中异氰酸酯官能预聚 物包括额外的多元醇， 异氰酸酯基团 (NCO) 当量与羟基基团 (OH) 当量的比例大于 1。 “多硫醇” 表示具有一个以上 SH 基团的化合物， 如二硫醇或更高官能度的硫醇。适 宜的多硫醇许多且可以宽泛地变化。这种多硫醇可以包括本领域中公知的那些。适宜多 硫醇的非限定性实例包括、 但并非限定于三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯、 季戊四醇四巯基乙 酸酯、 三羟甲基丙烷三 (β- 硫代丙酸酯 ) 和季戊四醇四 (β- 硫代丙酸酯 )、 含硫塑料 G4 和 G44( 可从 Akzo Nobel 获得 )、 3， 6- 二氧杂 -1， 8- 辛烷二硫醇 ( 可从 Sigma-Aldrich 获 得 )、 或其混合物。 一些实施方式中， 其中该异氰酸酯官能预聚物包括多硫醇， 异氰酸酯基团 (NCO) 当量与硫醇基团 (SH) 当量的比例大于 1。
适宜的多胺许多且可以宽泛地变化。这些多胺可以包括本领域中公知的那些。适 宜多胺的非限定性实例可以包括但并非限定于伯和仲胺， 及其混合物， 如本文中所列那些 的任一种。也可以使用胺封端的聚脲。可以使用包含叔胺官能度的胺， 前提是该胺进一步 包括至少两个伯和 / 或仲氨基。一些实施方式中， 其中异氰酸酯官能预聚物包括多胺， 异氰 酸酯基团 (NCO) 当量与胺基团 (NH) 当量的比例大于 1。
如上所述， 本发明的聚脲是由包括异氰酸酯组分和胺组分的反应混合物形成的。
适用于本发明的胺有许多且可以宽泛地变化。 这些胺可以包括但并非限定于本领 域中公知的那些如伯和仲胺及其混合物。 一些实施方式中， 该胺可以包括单胺， 或者具有至 少两个官能团的多胺如二、 三、 或更高官能度的胺， 及其混合物。 其它实施方式中， 该胺可以 是芳族或脂肪族的， 如环脂族的， 或其混合物。 适宜单胺的非限定性实例可以包括脂肪族多 胺， 诸如、 但并非限定于乙胺、 异构的丙胺、 丁胺、 戊胺、 己胺、 环己胺、 和苄胺。 适宜的伯多胺 包括、 但并非限定于乙二胺、 1， 2- 二氨基丙烷、 1， 4- 二氨基丁烷、 1， 3- 二氨基戊烷 (DYTEK EP， Invista)、 1， 6- 二氨基己烷、 2- 甲基 -1， 5- 戊二胺 (DYTEK A， Invista)、 2， 5- 二氨基 -2，
5- 二甲基己烷、 2， 2， 4- 和 / 或 2， 4， 4- 三甲基 -1， 6- 二氨基己烷、 1， 11- 二氨基十一烷、 1， 12- 二氨基十二烷、 1， 3- 和 / 或 1， 4- 环己烷二胺、 1- 氨基 -3， 3， 5- 三甲基 -5- 氨甲基环己 烷、 2， 4- 和 / 或 2， 6- 六氢甲苯二胺、 2， 4′ - 二氨基二环己基甲烷、 4， 4′ - 二氨基二环己 基甲烷 (PACM-20， Air Products) 和 3， 3’ - 二烷基 -4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷 ( 例如 3， 3′ - 二甲基 -4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷 (DIMETHYLDICYKAN 或 LAROMIN C260， BASF ； ANCAMINE 2049， AirProducts) 和 3， 3′ - 二乙基 -4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷 )、 2， 4- 和 / 或 2， 6- 二氨基甲苯、 3， 5- 二乙基甲苯 -2， 4- 二胺、 3， 5- 二乙基甲苯 -2， 6- 二胺、 3， 5- 二 甲基硫代 -2， 4- 甲苯二胺、 3， 5- 二甲基硫代 -2， 4- 甲苯二胺、 2， 4′ - 和 / 或 4， 4′ - 二氨 基二苯基甲烷、 二亚丙基三胺、 双六亚甲基三胺、 或其组合。聚氧亚烷基胺也是适宜的。聚 氧亚烷基胺包括两个或更多连接于例如衍生自环氧丙烷、 环氧乙烷、 环氧丁烷或其混合物 的主链的伯或仲氨基。这些胺的实例包括可以牌号 JEFFAMINE 获得的那些， 诸如、 但并非限 定于 JEFFAMINE D-230， D-400， D-2000， HK-511， ED-600， ED-900， ED-2003， T-403， T-3000， T-5000， SD-231， SD-401， SD-2001， 和 ST-404(Huntsman Corporation)。这些胺具有范围为 200 ～ 7500 的大约分子量。
本发明中还可以使用环脂族仲二胺。适宜的环脂族二胺包括、 但并非限定于 JEFFLINK 754(Huntsman Corporation)、 CLEARLINK 1000(Dorf-Ketal Chemicals， LLC)， 以及天门冬氨酸酯官能胺诸如可以商品名 DESMOPHEN 获得的那些如 DESMOPHEN NH1220、 DESMOPHEN NH1420、 和 DESMOPHEN NH 1520(Bayer Materials Science LLC.)。 可以用于本 发明的其它适宜的仲胺包括含伯胺官能度的材料 ( 如本文中所述的那些 ) 与丙烯腈的反应 产物。例如， 该仲胺可以是 4， 4′ - 二氨基二环己基甲烷和丙烯腈的反应产物。替换地， 该 仲胺可以是异佛尔酮二胺和丙烯腈的反应产物， 如 POLYCLEAR 136( 可从 Hansen Group LLC 获得 )。
可以用于本发明的其它胺包括伯多胺与单或多环氧化物的加合物， 如异佛尔酮二 胺与 Cardura E-10P 的反应产物。
本发明聚脲组合物还可以包括一种或多种胺， 如美国专利申请 US11/611,979、 11/611,984、 11/611,988、 11/611,982、 和 11/611,986 中所述的那些， 将这些专利申请全部 引入本文中作为参考。
一些实施方式中， 该胺组分可以是伯胺和仲胺的混合物， 其中伯胺的存在量可以 为 20 ～ 80wt％或 20 ～ 50wt％， 余量为仲胺。其它实施方式中， 该组合物中存在的伯胺的 分子量可以大于 200， 且存在的仲胺可以包括分子量为至少 190、 或者 210 ～ 230 的二胺。
一些实施方式中， 该组合物的第二组分， 和 / 或该组合物本身， 实质上无伯胺官能 度 ( 未反应的伯氨基 )。 “实质上无伯胺官能度” 和类似术语表示理论上并不存在伯胺官能 度， 但是可以存在一些纯粹是伴随的、 即胺中杂质的胺官能度， 其不同地是仲胺官能度和 / 或并未反应的痕量伯胺官能度。
另一实施方式中， 该胺组分可以包括至少一种仲胺， 其存在量可以为 20 ～ 80wt％ 或 50 ～ 80wt％。
另一实施方式中， 该胺组分可以包括脂肪族胺。据信脂肪族胺的存在可以提供增 强的耐久性。 这种实施方式中， 该胺典型地作为具有较低粘度例如 25℃下小于约 100mPa· s 的液体提供。一些实施方式中， 该涂料组合物可以包括额外的阻燃材料和 / 或耐热材料， 如阻 燃材料， 除了本文中所述的异氰酸酯官能预聚物之外。该额外的阻燃材料可以加到本发明 的异氰酸酯和 / 或胺组分中。本领域中已知的任意阻燃材料可以用作本发明中的额外阻燃 材料。
一些实施方式中， 可以将包括石墨的阻燃材料加到本发明涂料组合物的异氰酸酯 和 / 或胺组分中。适宜的石墨是本领域中已知的， 且可以包括天然和合成石墨。适宜石 墨的非限定性实例可以包括可膨胀石墨和 / 或剥落石墨。一些实施方式中， 采用酸诸如、 但并非限定于有机酸 ( 例如乙酸 ) 和无机酸 ( 例如 H2SO4 和 HNO3) 插入固体或粉末形式的 可膨胀石墨。这种石墨的非限定性实例包括可以商品名 NORD-MI N(NanoTechnologies， Incorporated) 和 NYAGRAPH( 包 括 但 并 非 限 定 于 NYAGRAPH 35、 251 和 351， Nyacol， I ncorporated) 商购获得的石墨。 一些实施方式中， 如果将石墨加到第一组分中， 该石墨可以 与异氰酸酯官能预聚物和额外的异氰酸酯实质上相容。
其它适宜的阻燃材料包括、 但并非限定于美国专利 US6,015,510( 第 4 栏第 31 行 到第 5 栏第 41 行 ) 和 5,998,503( 第 4 栏第 31 行到第 5 栏第 41 行 ) 中公开的阻燃聚合物， 卤化磷酸酯或无卤的磷酸酯， 粉化或煅烧的二氧化硅， 层状硅酸盐， 氢氧化铝， 溴化阻燃剂， 三 (2- 氯丙基 ) 磷酸酯， 三 (2， 3- 二溴丙基 ) 磷酸酯， 三 (1， 3- 二氯丙基 ) 磷酸酯， 磷酸二 铵， 各种卤代芳族化合物， 氧化锑， 三水合氧化铝， 聚氯乙烯等， 及其混合物。一些实施方式 中， 该阻燃材料是三 (2- 氯丙基 ) 磷酸酯， 其可从 Supresta 以牌号 FYROL PCF 获得。当该 阻燃剂是低粘度液体时， 其还可以降低异氰酸酯和 / 或胺组分的粘度， 提高可喷涂性。 一些实施方式中， 该阻燃材料可以包括至少一种式 (I) 的膦酸盐， 和 / 或一种式 (II) 的二膦酸盐， 和 / 或这些的聚合物，
其中 R1 和 R2 相同或不同， 且为线性或支化的 C1-C6- 烷基， 和 / 或芳基 ； R3 是线性 或支化的 C1-C10- 亚烷基， C6-C10- 亚芳基、 - 烷基亚芳基、 或 - 芳基亚烷基 ； M 是 Mg、 Ca、 Al、 Sb、 Sn、 Ge、 Ti、 Zn、 Fe、 Zr、 Ce、 Bi、 Sr、 Mn、 Li、 Na、 K 和 / 或质子化的氮基材 ； m为1～4； n为
1～4； x 为 1 ～ 4， 且还可以包括至少一种增效的含卤素组分。这种实施方式中的阻燃剂组 分进一步描述于美国专利申请 US 2005/0004277A1 和 2005/0004278A1， 这两个申请中的第
到
段。
一些实施方式中， 该额外的阻燃剂可以任选地含有矿物氧化物诸如但并非限定于 硼酸锌、 偏硼酸钡、 硼酸钙， 和 / 或蜜胺衍生物诸如但并非限定于蜜胺氰尿酸盐、 蜜胺磷酸 盐、 聚蜜胺磷酸盐、 蜜胺焦磷酸盐、 聚蜜胺焦磷酸盐、 蜜胺硼酸盐、 其它蜜胺衍生物等， 及其 混合物。
本发明涂料组合物中除了存在的异氰酸酯官能预聚物之外额外阻燃材料的用量 可以宽泛地变化。 一些实施方式中， 该额外阻燃材料和异氰酸酯官能预聚物占高达 35wt％， 基于该涂料组合物中反应物的总重。
一些实施方式中， 依据本发明使用的涂料组合物可以包括聚脲和聚氨酯的共混 物。本文中使用的 “聚脲” 包括聚脲以及聚脲和聚氨酯的共混物二者。本领域技术人员将 理解， 聚氨酯可以在依据本发明的反应中以副产物形成。 替换的实施方式中， 该聚氨酯可以 原位地形成， 和 / 或可以将其加到反应混合物中 ； 非限定性实例是如本文中所公开的那样 通过多元醇和异氰酸酯的反应形成的异氰酸酯官能预聚物。 原位形成的聚氨酯的非限定性 实例可以包括异氰酸酯和羟基官能材料的反应产物。 适宜异氰酸酯的非限定性实例可以包 括本文中所述的那些。 适宜羟基官能材料的非限定性实例可以包括多元醇如本文中所述的 那些。 原位形成的聚氨酯的另一实例可以包括羟基官能预聚物与异氰酸酯官能材料的反应 产物。这些反应物的适宜实例可以包括本文中所述的那些。本发明的涂料组合物可以采用 本领域中已知的各种技术来配制和施涂。 本发明的聚脲涂料组合物可以任选地包含本领域中标准的物质， 其诸如但并非限 于填料、 玻璃纤维、 稳定剂、 增稠剂、 粘合促进剂、 催化剂、 着色剂、 抗氧化剂、 UV 吸收剂、 受阻 胺光稳定剂、 流变学改性剂、 流动添加剂、 抗静电剂和表面涂料领域中公知的其它性能或性 质改性剂、 及其混合物。替换的实施方式中， 可以将这些材料与异氰酸酯、 胺、 或二者混合。 另一实施方式中， 在与异氰酸酯的反应之前将这些材料中的至少一种加到胺中。
另一实施方式中， 该组合物进一步包括填料， 诸如但并非限定于粘土、 二氧化硅或 其混合物。另一实施方式中， 将填料加到胺中。已发现这种涂料组合物相对于无粘土或二 氧化硅的类似涂料组合物对金属基材具有更好的粘合力 ( 依据 ASTM D 1876 中的试验方法 测量， 不使用固定装置 )。
粘土可以选自本领域中已知的多种粘土中的任一种， 包括蒙脱粘土如膨润土、 高 岭土粘土、 绿坡缕石粘土、 海泡石粘土、 及其混合物。 另外， 该粘土可以如本领域中已知的那 样进行过表面处理。可以采用任意适宜的表面处理。非限定性实施方式中， 采用一种或多 种下列胺来处理粘土 ：
R1-NR2R3
R1-N+R2R3R7
R4-C(O)-NR5-R6-NR2R3
R4-C(O)-NR5-R6-N+R2R3R7
其中 R1 和 R4 独立地表示 C4-C24 线性、 支化、 或环状烷基、 芳基、 链烯基、 芳烷基或芳 2 3 5 7 烷基， R、 R、 R 和 R 独立地表示 H 或 C1-C20 线性、 支化、 或环状烷基、 芳基、 链烯基、 芳烷基或
芳烷基， 且 R6 表示 C1-C24 线性、 支化、 或环状亚烷基、 亚芳基、 亚链烯基、 亚芳烷基或亚芳烷 基。
非限定性实施方式中， 可以使用如 US 3,974,125 中所述那样进行过表面处理的 膨润土。
一种实施方式中， 本发明涂料组合物中粘土的存在量可以为至少 0.5wt％， 或者至 少 1wt％， 或者至少 1.5wt％。其它实施方式中， 粘土存在量可以高达该组合物的 6wt％， 或 者高达 5wt％， 或者高达 4wt％。该涂料组合物中的粘土用量可以是如上所述任意值之间的 任意数值或范围， 前提是不会不利地影响该涂料组合物的粘合性能和施用粘度。
另一实施方式中， 本发明涂料组合物可以包括二氧化硅。可以使用任意适宜的二 氧化硅， 前提是不会不利地影响施用和涂层性能。该二氧化硅可以选自表面处理过的 / 表 面改性过的二氧化硅、 未处理的 / 未改性的二氧化硅及其混合物。适宜二氧化硅的非限定 性实例可以包括但并非限定于沉淀的、 煅烧的、 凝胶的及其混合物。 替换的非限定性实施方 式中， 二氧化硅的存在量可以使得其构成该涂料组合物的至少 0.5wt％， 或者至少 1wt％， 或者至少 1.5wt％。 其它实施方式中， 二氧化硅的存在量可以使得其构成该涂料组合物的高 达 6wt％， 或者高达 5wt％， 或者高达 4wt％。 该双组份涂料组合物中二氧化硅的用量可以是 如上所述任意值之间的任意数值或范围， 前提是不会不利地影响该涂料组合物的粘合性能 和施用粘度。 另一实施方式中， 本发明涂料组合物可以包括能够提高该涂料组合物对基材的粘 合力的粘合促进剂。在将本发明涂料组合物施用到第一涂层之上时， 该第一涂层组合物中 可以存在粘合促进剂， 或者可以将其加到第二涂层组合物的异氰酸酯和 / 或胺中， 或者可 以在将第二涂层施用到其上之前使其以单独的层直接施用到基材或第一涂层上。 在以单独 的层施用时， 可以采用各种传统技术诸如但并非限定于擦涂、 浸涂、 辊涂、 幕式淋涂、 喷涂等 来施用该粘合促进剂。
适合用于本发明的粘合促进剂的非限定性实例可以包括胺官能材料诸如 1， 3， 4， 6， 7， 8- 六氢 -2H- 嘧啶并 -(1， 2-A)- 嘧啶、 羟乙基哌嗪、 N- 氨基乙基哌嗪、 二甲基胺乙基醚、 四甲基亚氨基丙基胺 ( 可以 POLYCAT 15 从 Air Products and Chemicals、 Inc. 商购获得 )， 封端的胺诸如 IPDI 与二甲基胺的加合物， 叔胺诸如 1， 5- 二氮杂双环 [4.3.0] 壬 -5- 烯、 1， 8- 二氮杂双环 [5.4.0] 十一碳 -7- 烯、 1， 4- 二氮杂双环 [2.2.2] 辛烷、 1， 5， 7- 三氮杂双 环 [4.4.0] 癸 -5- 烯、 和 7- 甲基 -1， 5， 7- 三氮杂双环 [4.4.0] 癸 -5- 烯烃， 氨基硅烷诸如 γ- 氨基丙基三乙氧基硅烷 ( 可以 Silquest A1100 从 Momentive Performance Mateirals， Inc. 商购获得 )， 蜜胺或蜜胺树脂 ( 例如 Cymel 220 或 Cymel 303， 可从 CytecIndustries Inc. 获得 )， 金属络合物， 包括金属鳌合络合物诸如铝螯合络合物 ( 例如 K-KAT 5218， 可从 King Industries 获得 ) 或者含锡的化合物诸如辛酸亚锡和有机锡化合物诸如二月桂酸二 丁基锡和二乙酸二丁基锡， 脲烷丙烯酸酯组合物， 盐诸如氯磷酸盐， 丁二烯树脂诸如环氧化 的、 羟基封端的聚丁二烯树脂 ( 例如 POLY BD 605E， 可从 AtofinaChemicals， Inc. 获得 )， 聚酯多元醇 ( 例如 CAPA 3091， 聚酯三醇， 可从 Solvay America， Inc. 获得 )， 和脲烷丙烯 酸酯组合物诸如芳族脲烷丙烯酸酯低聚物 ( 例如 CN999， 可从 Sartomer Company， Inc. 获 得 )， 及其混合物。 例如， 本发明中可以使用美国专利申请 US 11/591,312( 将其全部引入本 文中作为参考 ) 中公开的粘合促进剂。
据信提高粘合力的内在机理可能包括一种或多种现象， 诸如但并非限定于基材或 预先施涂的涂层上的反应性基团 ( 例如羟基 ) 与涂料组合物的官能团之间反应的催化， 与 基材的反应， 或者诸如通过氢键与基材键合， 但是发明者并不期望受到任意机理的限制。
一种实施方式中， 粘合促进剂包括选自蜜胺、 脲烷丙烯酸酯、 金属螯合络合物、 盐、 含锡的化合物和多羟基聚合物中的至少一种组分。
一些实施方式中， 该涂料可以进一步包括少量的溶剂， 且一些实施方式中该涂料 可以实质上无溶剂。 “实质上无溶剂的” 表示该涂料可以含有少量的溶剂， 诸如 5％、 2％、 1％ 或更少。
另一实施方式中， 本发明涂料组合物可以包括着色剂。本文中使用的术语 “着色 剂” 表示赋予该组合物颜色和 / 或其它不透明性和 / 或其它视觉效果的任意物质。着色剂 可以以任意适宜的形式加到涂料中， 诸如分散颗粒、 分散体、 溶液和 / 或薄片。本发明涂料 中可以使用单一着色剂或者两种或多种着色剂的混合物。
示例性着色剂包括颜料、 燃料和调色料， 诸如油漆工业中使用的和 / 或 Dry Color Manufacturers Association(DCMA) 中列出的那些， 以及特效组合物。着色剂可以包括， 例 如， 在使用条件下不可溶但是可润湿的细分散固体粉末。 着色剂可以是有机的或无机的， 且 可以是聚积的或未聚积的。可以通过研磨或简单混合将着色剂结合到涂料中。可以通过使 用研磨介质如丙烯酸类研磨介质研磨到涂料中来结合着色剂， 研磨介质的使用对于本领域 技术人员而言是公知的。
颜料和 / 或颜料组合物的实例包括但不限于咔唑二噁嗪粗颜料、 偶氮、 单偶氮、 双 偶氮、 萘酚 AS、 盐类 ( 色淀 )、 苯并咪唑酮、 浓缩物、 金属络合物、 异吲哚啉酮、 异吲哚啉和 多环酞菁、 喹吖啶酮、 苝、 紫环酮、 二酮基吡咯并吡咯、 硫靛、 蒽醌、 靛蒽醌、 蒽素嘧啶、 黄烷 士酮、 皮蒽酮、 蒽嵌蒽醌、 二噁嗪、 三芳基碳鎓、 喹酞酮颜料、 二酮基吡咯并吡咯红 (“DPPBO 红” )、 二氧化钛、 炭黑、 碳纤维、 石墨、 其它导电颜料和 / 或填料、 及其混合物。术语 “颜料” 和 “着色填料” 可以互换使用。
染料的实例包括但不限于溶剂基和 / 或水基的那些， 例如酸染料、 偶氮染料、 碱性 染料、 直接染料、 分散染料、 活性染料、 溶剂染料、 硫染料、 媒介染料， 例如钒酸铋、 蒽醌、 苝、 铝、 喹吖啶酮、 噻唑、 噻嗪、 偶氮、 靛蓝类、 硝基、 亚硝基、 噁嗪、 酞菁、 喹啉、 茋和三苯基甲烷。
调色料的实例包括但不限于分散在水基或可水混溶的载体中的颜料， 例如可从 Degussa， Inc. 商 购 获 得 的 AQUA-CHEM 896， 可 从 Accurate Dispersions division of Eastman Chemical， Inc. 商 购 获 得 的 CHARISMA COLORANTS 和 MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS。
如上所述， 着色剂可以呈分散体形式， 包括但不限于呈纳米颗粒分散体形式。 纳米 颗粒分散体可以包括一种或多种高度分散的纳米颗粒着色剂和 / 或着色剂颗粒， 其产生所 需的可见颜色和 / 或不透明性和 / 或视觉效果。纳米颗粒分散体可以包括粒径小于 150nm 例如小于 70nm 或小于 30nm 的着色剂例如颜料或染料。可以通过将原料有机或无机颜料与 粒径小于 0.5mm 的研磨介质一起碾磨而产生纳米颗粒。纳米颗粒分散体的实例和它们的制 造方法在美国专利 US 6,875,800B2 中进行了描述， 该文献通过引用并入本文。纳米颗粒分 散体也可以通过结晶、 沉淀、 气相冷凝和化学磨损 ( 即， 部分溶解 ) 而产生。为了使纳米颗 粒在涂料中的再聚集最小化， 可以使用树脂涂覆的纳米颗粒的分散体。 本文中所使用的 “树脂涂覆的纳米颗粒的分散体” 是指其中分散有离散 “复合微粒” 的连续相， 该 “复合微粒” 包 含纳米颗粒和在该纳米颗粒上的树脂涂层。 树脂涂覆的纳米颗粒的分散体实例和它们的制 造方法在 2004 年 6 月 24 日提交的美国申请 No.10/876,031， 所述文献通过引用并入本文， 和 2003 年 6 月 24 日提交的美国临时申请号 60/482,167 中进行了描述， 所述文献通过引用 并入本文。
段。
一些实施方式中， 该额外的阻燃剂可以任选地含有矿物氧化物诸如但并非限定于 硼酸锌、 偏硼酸钡、 硼酸钙， 和 / 或蜜胺衍生物诸如但并非限定于蜜胺氰尿酸盐、 蜜胺磷酸 盐、 聚蜜胺磷酸盐、 蜜胺焦磷酸盐、 聚蜜胺焦磷酸盐、 蜜胺硼酸盐、 其它蜜胺衍生物等， 及其 混合物。
本发明涂料组合物中除了存在的异氰酸酯官能预聚物之外额外阻燃材料的用量 可以宽泛地变化。 一些实施方式中， 该额外阻燃材料和异氰酸酯官能预聚物占高达 35wt％， 基于该涂料组合物中反应物的总重。
一些实施方式中， 依据本发明使用的涂料组合物可以包括聚脲和聚氨酯的共混 物。本文中使用的 “聚脲” 包括聚脲以及聚脲和聚氨酯的共混物二者。本领域技术人员将 理解， 聚氨酯可以在依据本发明的反应中以副产物形成。 替换的实施方式中， 该聚氨酯可以 原位地形成， 和 / 或可以将其加到反应混合物中 ； 非限定性实例是如本文中所公开的那样 通过多元醇和异氰酸酯的反应形成的异氰酸酯官能预聚物。 原位形成的聚氨酯的非限定性 实例可以包括异氰酸酯和羟基官能材料的反应产物。 适宜异氰酸酯的非限定性实例可以包 括本文中所述的那些。 适宜羟基官能材料的非限定性实例可以包括多元醇如本文中所述的 那些。 原位形成的聚氨酯的另一实例可以包括羟基官能预聚物与异氰酸酯官能材料的反应 产物。这些反应物的适宜实例可以包括本文中所述的那些。本发明的涂料组合物可以采用 本领域中已知的各种技术来配制和施涂。 本发明的聚脲涂料组合物可以任选地包含本领域中标准的物质， 其诸如但并非限 于填料、 玻璃纤维、 稳定剂、 增稠剂、 粘合促进剂、 催化剂、 着色剂、 抗氧化剂、 UV 吸收剂、 受阻 胺光稳定剂、 流变学改性剂、 流动添加剂、 抗静电剂和表面涂料领域中公知的其它性能或性 质改性剂、 及其混合物。替换的实施方式中， 可以将这些材料与异氰酸酯、 胺、 或二者混合。 另一实施方式中， 在与异氰酸酯的反应之前将这些材料中的至少一种加到胺中。
另一实施方式中， 该组合物进一步包括填料， 诸如但并非限定于粘土、 二氧化硅或 其混合物。另一实施方式中， 将填料加到胺中。已发现这种涂料组合物相对于无粘土或二 氧化硅的类似涂料组合物对金属基材具有更好的粘合力 ( 依据 ASTM D 1876 中的试验方法 测量， 不使用固定装置 )。
粘土可以选自本领域中已知的多种粘土中的任一种， 包括蒙脱粘土如膨润土、 高 岭土粘土、 绿坡缕石粘土、 海泡石粘土、 及其混合物。 另外， 该粘土可以如本领域中已知的那 样进行过表面处理。可以采用任意适宜的表面处理。非限定性实施方式中， 采用一种或多 种下列胺来处理粘土 ：
R1-NR2R3
R1-N+R2R3R7
R4-C(O)-NR5-R6-NR2R3
R4-C(O)-NR5-R6-N+R2R3R7
其中 R1 和 R4 独立地表示 C4-C24 线性、 支化、 或环状烷基、 芳基、 链烯基、 芳烷基或芳 2 3 5 7 烷基， R、 R、 R 和 R 独立地表示 H 或 C1-C20 线性、 支化、 或环状烷基、 芳基、 链烯基、 芳烷基或
芳烷基， 且 R6 表示 C1-C24 线性、 支化、 或环状亚烷基、 亚芳基、 亚链烯基、 亚芳烷基或亚芳烷 基。
非限定性实施方式中， 可以使用如 US 3,974,125 中所述那样进行过表面处理的 膨润土。
一种实施方式中， 本发明涂料组合物中粘土的存在量可以为至少 0.5wt％， 或者至 少 1wt％， 或者至少 1.5wt％。其它实施方式中， 粘土存在量可以高达该组合物的 6wt％， 或 者高达 5wt％， 或者高达 4wt％。该涂料组合物中的粘土用量可以是如上所述任意值之间的 任意数值或范围， 前提是不会不利地影响该涂料组合物的粘合性能和施用粘度。
另一实施方式中， 本发明涂料组合物可以包括二氧化硅。可以使用任意适宜的二 氧化硅， 前提是不会不利地影响施用和涂层性能。该二氧化硅可以选自表面处理过的 / 表 面改性过的二氧化硅、 未处理的 / 未改性的二氧化硅及其混合物。适宜二氧化硅的非限定 性实例可以包括但并非限定于沉淀的、 煅烧的、 凝胶的及其混合物。 替换的非限定性实施方 式中， 二氧化硅的存在量可以使得其构成该涂料组合物的至少 0.5wt％， 或者至少 1wt％， 或者至少 1.5wt％。 其它实施方式中， 二氧化硅的存在量可以使得其构成该涂料组合物的高 达 6wt％， 或者高达 5wt％， 或者高达 4wt％。 该双组份涂料组合物中二氧化硅的用量可以是 如上所述任意值之间的任意数值或范围， 前提是不会不利地影响该涂料组合物的粘合性能 和施用粘度。 另一实施方式中， 本发明涂料组合物可以包括能够提高该涂料组合物对基材的粘 合力的粘合促进剂。在将本发明涂料组合物施用到第一涂层之上时， 该第一涂层组合物中 可以存在粘合促进剂， 或者可以将其加到第二涂层组合物的异氰酸酯和 / 或胺中， 或者可 以在将第二涂层施用到其上之前使其以单独的层直接施用到基材或第一涂层上。 在以单独 的层施用时， 可以采用各种传统技术诸如但并非限定于擦涂、 浸涂、 辊涂、 幕式淋涂、 喷涂等 来施用该粘合促进剂。
适合用于本发明的粘合促进剂的非限定性实例可以包括胺官能材料诸如 1， 3， 4， 6， 7， 8- 六氢 -2H- 嘧啶并 -(1， 2-A)- 嘧啶、 羟乙基哌嗪、 N- 氨基乙基哌嗪、 二甲基胺乙基醚、 四甲基亚氨基丙基胺 ( 可以 POLYCAT 15 从 Air Products and Chemicals、 Inc. 商购获得 )， 封端的胺诸如 IPDI 与二甲基胺的加合物， 叔胺诸如 1， 5- 二氮杂双环 [4.3.0] 壬 -5- 烯、 1， 8- 二氮杂双环 [5.4.0] 十一碳 -7- 烯、 1， 4- 二氮杂双环 [2.2.2] 辛烷、 1， 5， 7- 三氮杂双 环 [4.4.0] 癸 -5- 烯、 和 7- 甲基 -1， 5， 7- 三氮杂双环 [4.4.0] 癸 -5- 烯烃， 氨基硅烷诸如 γ- 氨基丙基三乙氧基硅烷 ( 可以 Silquest A1100 从 Momentive Performance Mateirals， Inc. 商购获得 )， 蜜胺或蜜胺树脂 ( 例如 Cymel 220 或 Cymel 303， 可从 CytecIndustries Inc. 获得 )， 金属络合物， 包括金属鳌合络合物诸如铝螯合络合物 ( 例如 K-KAT 5218， 可从 King Industries 获得 ) 或者含锡的化合物诸如辛酸亚锡和有机锡化合物诸如二月桂酸二 丁基锡和二乙酸二丁基锡， 脲烷丙烯酸酯组合物， 盐诸如氯磷酸盐， 丁二烯树脂诸如环氧化 的、 羟基封端的聚丁二烯树脂 ( 例如 POLY BD 605E， 可从 AtofinaChemicals， Inc. 获得 )， 聚酯多元醇 ( 例如 CAPA 3091， 聚酯三醇， 可从 Solvay America， Inc. 获得 )， 和脲烷丙烯 酸酯组合物诸如芳族脲烷丙烯酸酯低聚物 ( 例如 CN999， 可从 Sartomer Company， Inc. 获 得 )， 及其混合物。 例如， 本发明中可以使用美国专利申请 US 11/591,312( 将其全部引入本 文中作为参考 ) 中公开的粘合促进剂。
据信提高粘合力的内在机理可能包括一种或多种现象， 诸如但并非限定于基材或 预先施涂的涂层上的反应性基团 ( 例如羟基 ) 与涂料组合物的官能团之间反应的催化， 与 基材的反应， 或者诸如通过氢键与基材键合， 但是发明者并不期望受到任意机理的限制。
一种实施方式中， 粘合促进剂包括选自蜜胺、 脲烷丙烯酸酯、 金属螯合络合物、 盐、 含锡的化合物和多羟基聚合物中的至少一种组分。
一些实施方式中， 该涂料可以进一步包括少量的溶剂， 且一些实施方式中该涂料 可以实质上无溶剂。 “实质上无溶剂的” 表示该涂料可以含有少量的溶剂， 诸如 5％、 2％、 1％ 或更少。
另一实施方式中， 本发明涂料组合物可以包括着色剂。本文中使用的术语 “着色 剂” 表示赋予该组合物颜色和 / 或其它不透明性和 / 或其它视觉效果的任意物质。着色剂 可以以任意适宜的形式加到涂料中， 诸如分散颗粒、 分散体、 溶液和 / 或薄片。本发明涂料 中可以使用单一着色剂或者两种或多种着色剂的混合物。
示例性着色剂包括颜料、 燃料和调色料， 诸如油漆工业中使用的和 / 或 Dry Color Manufacturers Association(DCMA) 中列出的那些， 以及特效组合物。着色剂可以包括， 例 如， 在使用条件下不可溶但是可润湿的细分散固体粉末。 着色剂可以是有机的或无机的， 且 可以是聚积的或未聚积的。可以通过研磨或简单混合将着色剂结合到涂料中。可以通过使 用研磨介质如丙烯酸类研磨介质研磨到涂料中来结合着色剂， 研磨介质的使用对于本领域 技术人员而言是公知的。
颜料和 / 或颜料组合物的实例包括但不限于咔唑二噁嗪粗颜料、 偶氮、 单偶氮、 双 偶氮、 萘酚 AS、 盐类 ( 色淀 )、 苯并咪唑酮、 浓缩物、 金属络合物、 异吲哚啉酮、 异吲哚啉和 多环酞菁、 喹吖啶酮、 苝、 紫环酮、 二酮基吡咯并吡咯、 硫靛、 蒽醌、 靛蒽醌、 蒽素嘧啶、 黄烷 士酮、 皮蒽酮、 蒽嵌蒽醌、 二噁嗪、 三芳基碳鎓、 喹酞酮颜料、 二酮基吡咯并吡咯红 (“DPPBO 红” )、 二氧化钛、 炭黑、 碳纤维、 石墨、 其它导电颜料和 / 或填料、 及其混合物。术语 “颜料” 和 “着色填料” 可以互换使用。
染料的实例包括但不限于溶剂基和 / 或水基的那些， 例如酸染料、 偶氮染料、 碱性 染料、 直接染料、 分散染料、 活性染料、 溶剂染料、 硫染料、 媒介染料， 例如钒酸铋、 蒽醌、 苝、 铝、 喹吖啶酮、 噻唑、 噻嗪、 偶氮、 靛蓝类、 硝基、 亚硝基、 噁嗪、 酞菁、 喹啉、 茋和三苯基甲烷。
调色料的实例包括但不限于分散在水基或可水混溶的载体中的颜料， 例如可从 Degussa， Inc. 商 购 获 得 的 AQUA-CHEM 896， 可 从 Accurate Dispersions division of Eastman Chemical， Inc. 商 购 获 得 的 CHARISMA COLORANTS 和 MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS。
如上所述， 着色剂可以呈分散体形式， 包括但不限于呈纳米颗粒分散体形式。 纳米 颗粒分散体可以包括一种或多种高度分散的纳米颗粒着色剂和 / 或着色剂颗粒， 其产生所 需的可见颜色和 / 或不透明性和 / 或视觉效果。纳米颗粒分散体可以包括粒径小于 150nm 例如小于 70nm 或小于 30nm 的着色剂例如颜料或染料。可以通过将原料有机或无机颜料与 粒径小于 0.5mm 的研磨介质一起碾磨而产生纳米颗粒。纳米颗粒分散体的实例和它们的制 造方法在美国专利 US 6,875,800B2 中进行了描述， 该文献通过引用并入本文。纳米颗粒分 散体也可以通过结晶、 沉淀、 气相冷凝和化学磨损 ( 即， 部分溶解 ) 而产生。为了使纳米颗 粒在涂料中的再聚集最小化， 可以使用树脂涂覆的纳米颗粒的分散体。 本文中所使用的 “树脂涂覆的纳米颗粒的分散体” 是指其中分散有离散 “复合微粒” 的连续相， 该 “复合微粒” 包 含纳米颗粒和在该纳米颗粒上的树脂涂层。 树脂涂覆的纳米颗粒的分散体实例和它们的制 造方法在 2004 年 6 月 24 日提交的美国申请 No.10/876,031， 所述文献通过引用并入本文， 和 2003 年 6 月 24 日提交的美国临时申请号 60/482,167 中进行了描述， 所述文献通过引用 并入本文。
可以用于本发明涂料中的特殊效果组合物的实例包括产生一种或多种外观 效 应 例 如 反 射、 珠 光、 金 属 光 泽、 磷 光、 荧 光、 光 致 变 色、 感 光 性、 热 致 变 色、 随角异色 (goniochromism) 和 / 或颜色变化的颜料和 / 或组合物。另外的特殊效果组合物可以提供 其它的可察觉性能例如反射性、 不透明性或纹理。 在非限定性实施方式中， 特殊效果组合物 可以产生色移， 以致当在不同角度观察涂层时涂层的颜色改变。颜色效果组合物的实例描 述于美国专利 No.6,894,086 中， 其通过引用并入本文。另外的颜色效果组合物可以包括透 明涂覆的云母和 / 或合成云母、 涂覆的二氧化硅、 涂覆的氧化铝、 透明液晶颜料、 液晶涂料 和 / 或其中干涉由材料内的折射指数差异引起而不归因于材料表面和空气之间的折射指 数差异的任何组合物。
一些实施方式中， 在本发明涂料中可以使用当暴露在一种或多种光源下时可逆地 改变其颜色的光敏组合物和 / 或光致变色组合物。可以通过暴露于特定波长的辐射而使光 致变色和 / 或光敏组合物活化。当组合物受到激发时， 分子结构被改变并且该改变的结构 显示与该组合物的原始颜色不同的新颜色。当除去对辐射的暴露时， 该光致变色和 / 或光 敏组合物可以恢复到静态， 其中恢复组合物的原始颜色。 在一个非限制性的实施方式中， 光 致变色和 / 或光敏组合物可以在非激发态下是无色的而在激发态下显示颜色。完全的变色 可以在数毫秒至若干分钟内出现， 例如 20 秒至 60 秒。光致变色和 / 或光敏组合物的实例 包括光致变色染料。
实施方式中， 可以使光敏组合物和 / 或光致变色组合物与聚合物和 / 或可聚合组 分的聚合材料关联和 / 或至少部分地结合， 例如通过共价键合。与其中光敏组合物可能迁 移出涂料并且结晶到基材中的一些涂料相反， 根据本发明的非限制性实施方式与聚合物和 / 或可聚合组分关联和 / 或至少部分结合的光敏组合物和 / 或光致变色组合物具有最小程 度的迁移出涂料的作用。光敏组合物和 / 或光致变色组合物的实例及其制备方法描述于 2004 年 7 月 16 日提交的美国申请 No.10/892,919 中， 其通过引用并入本文。
一般而言， 着色剂可以在涂料组合物中以足够赋予所期望的性能、 视觉和 / 或 颜 色 效 果 的任 何量 存在。着色剂 可 以占 本发明 组合物 的 1-65wt ％， 例 如 3-40wt ％ 或 5-35wt％， 该重量百分比基于组合物的总重量。
在另一个实施方式中， 本发明涂料组合物当涂覆在基材上时具有与相关基材的颜 色匹配的颜色。本文中和权利要求书中使用的术语 “匹配” 或类似术语在涉及颜色匹配时， 是指本发明涂料组合物的颜色基本上对应于期望的颜色或相关基材的颜色。 这可以目测观 察， 或者用光谱设备确认。
本发明的涂料可以是多层涂料复合体的一部分， 所述多层涂料复合体包括带有多 个涂层例如预处理层、 电涂层、 底漆、 底涂层和透明涂层的基材。底涂层和透明涂层中的至 少一种可以含有颜料和 / 或透明涂层可以含有粘合促进剂。据信向透明涂层中或向其表面 添加粘合促进剂可以改善该透明涂层与涂覆在其之上的涂料组合物之间的粘合力， 尽管本发明人不希望受任何机理束缚。在该实施方式中， 本发明的涂料组合物可以是带有着色剂 添加剂的异氰酸酯组分和胺组分的反应产物。 含有着色剂的本发明的涂料组合物可以涂覆 于制品或结构体的至少一部分上。 该涂覆的制品或结构体的颜色可以与相关基材的颜色匹 配。 “相关基材” 可以指构成所述制品或结构体但是没有用本发明的涂料组合物涂覆的基 材， 或者与所述制品或结构体结合、 连接或密切相邻但是没有用本发明的涂料组合物涂覆 的基材。
由此， 本发明进一步涉及涂覆基材的方法， 其包括将本文中描述的任一种涂料组 合物涂覆在基材的至少一部分上。实施方式中， 可以使用常规的喷涂技术。在该实施方式 中， 可以将异氰酸酯组分和胺组分这样合并 ： 使得异氰酸酯基团的当量与胺基团的当量的 比例大于 1 以及异氰酸酯组分和胺组分可以以 1 ∶ 1 的体积混合比涂覆在基材上 ； 可以将 该反应混合物涂覆在未涂覆或涂覆的基材上以在未涂覆的基材上形成第一涂层或者在涂 覆的基材上形成随后的涂层。当确定异氰酸酯基团的当量与反应性胺基团的当量的比例 时， 考虑全部的胺基团 ； 即来自涂料中使用的任何胺的胺基团。
将理解的是本发明组合物是双组分或 “2K” 组合物， 其中异氰酸酯组分和胺组分保 持分开直到刚好在涂覆之前。这类组合物将被理解为在环境条件下固化， 尽管可以采用经 加热的强制空气或热固化以加快最终固化或者增强涂料性能例如粘合力。在一个实施方 式中， 可以使用双组分混合设备制备可喷涂的涂料组合物。在该实施方式中， 将异氰酸酯 组分和胺组分加入高压碰撞混合设备中。将异氰酸酯组分加入 “A- 侧” 并且将胺组分加入 “B- 侧” 。使该 A- 侧物流和 B- 侧物流彼此碰撞并且将其立即喷射到未涂覆或涂覆的基材 的至少一部分上。异氰酸酯和胺反应制得涂料组合物， 该组合物当涂覆在未涂覆或涂覆的 基材上时固化。也可以在涂覆之前将 A- 侧和 / 或 B- 侧加热， 例如加热至 140° F 的温度。 加热可以促进两种组分之间更好的粘度匹配和因此更好的混合， 但对于进行固化反应而言 并不是必须的。
异氰酸酯和胺的体积混合比可以使得可以以 1 ∶ 1 体积混合比将所获的异氰酸酯 和胺反应混合物涂覆到基材上。本文使用的术语 “1 ∶ 1 体积比” 是指对于每一组分而言， 体积比变化至多 20％， 或至多 10％或者至多 5％。
据信可以选择异氰酸酯基团与胺基团的当量比以控制本发明涂料组合物的固化 速率。已经发现， 当异氰酸酯基团与胺基团的当量比 ( 也已知为反应指数 ) 大于 1， 例如 1.5 ∶ 1 ～ 0.9 ∶ 1 或者 1.3 ∶ 1 ～ 1.05 ∶ 1 时， 可以得到固化和粘合力优点。
非限定性实施方式中， 可以使用装有 GUSMER 型号 GX-7 喷枪的可以牌号 GUSMER VR-H-3000 配合加料器下商购获得的可商购获得的混合设备。在该设备中， 将加压的 A- 和 B- 侧组分物流从两个单独的腔室中传输， 并且在高速率下彼此冲击或碰撞， 以使两种组分 混合并且形成涂料组合物， 可以使用喷枪将该组合物涂覆在未涂覆或涂覆的基材上。组分 料流经受的混合力可以取决于每单位时间进入混合室的每一料流的体积和在其下传输组 分物流的压力。每单位时间 1 ∶ 1 体积比的异氰酸酯和胺可以使这些力均衡。
工业中已知的另一种合适的涂覆设备包括 “静态混合管” 涂覆机。在该设备中， 异 氰酸酯组分和胺组分各自储存在单独的腔室中。当施加压力时， 将每一组分以 1 ∶ 1 体积 比供入混合管中。组分的混合通过管中的弯曲或软木螺旋通路进行。管的出口端可以具有 可用于喷涂反应混合物的雾化能力。作为选择， 可以将流体反应混合物作为珠粒涂覆在基材上。静态混合管涂覆机可从 Cammda Corporation 或 Plas-PakIndustries， Inc. 商购获 得。
本发明的涂料组合物可涂覆在广泛种类的基材上。 合适的基材的非限制性实例可 以包括但不限于金属、 天然和 / 或合成石材、 陶瓷、 玻璃、 砖、 水泥、 混凝土、 煤渣砌块、 木材 及其复合材料和层压材料 ； 墙板、 干式墙、 石膏纤维板、 水泥板、 塑料、 纸、 PVC、 屋面材料例如 砂砾、 屋面复合材料和层叠材料、 屋面干式墙、 泡沫聚苯乙烯、 塑料复合材料、 丙烯酸类复合 材料、 防弹复合材料 (ballistic composite)、 沥青、 玻璃纤维、 土壤、 砾石等。 金属可以包括 但不限于铝、 冷轧钢、 电镀锌钢、 热浸镀锌钢、 钛和合金 ； 塑料可以包括但不限于 TPO、 SMC、 TPU、 聚丙烯、 聚碳酸酯、 聚乙烯、 聚酰胺 ( 尼龙 )。基材可以是经打底的金属和 / 或塑料 ； 也 就是将有机层或无机层涂覆于其上。此外， 本发明的涂料组合物可以涂覆至所述基材上以 赋予众多性能中的一种或多种， 例如但不限于耐腐蚀性、 耐磨损性、 耐冲击损害性、 耐火性 和 / 或耐热性、 耐化学品性、 耐 UV 光性、 结构完整性、 防弹缓冲 (ballisticmitigation)、 防 爆缓冲 (blast mitigation)、 消音、 装饰等。本文中使用的 “防弹缓冲” 表示降低或减轻子 弹或其它类型枪支弹药的影响。本文中使用的 “防爆缓冲” 表示降低或减轻爆炸的次生效 应。在非限制性的实例中， 本发明的涂料组合物可以涂覆至建筑结构或制品例如但不限于 交通工具的至少一部分上。 “交通工具” 包括但不限于民用、 商务和军用的陆地、 水上和空 中交通工具， 例如汽车、 载重车、 小船、 海船、 潜艇、 飞机、 直升机、 悍马和坦克。 制品可以是建 筑结构。 “建筑结构” 包括但不限于包括住宅、 商务和军用结构体在内的结构体的至少一部 分， 所述结构体例如屋顶、 地板、 支撑梁、 墙壁等。 “建筑结构” 还包括与采矿相关的结构， 其 包括界定洞穴的那些。 典型的采矿结构包括主要管道、 次要管道、 井下采区入口、 工作面、 泄 放器 (bleeder)、 以及地下采矿相关的其它活动工作区域。由此， 本发明组合物还可以用于 涂布采矿支撑物、 梁、 封条、 停止 (stoppings)、 拱形部件、 暴露的地层等， 且可以进一步单独 地或者与其它层组合地用于密封和 / 或补强采矿结构。本文使用的术语 “基材” 可以指制 品的至少一部分上的表面 ( 外表面或内表面 ) 或制品本身。在一种实施方式中， 基材为车 厢 (truck bed)。
在一个实施方式中， 本发明的涂料组合物可以涂覆至载体膜 (carrier film) 上。 载体膜可以选自众多本领域已知的这类材料。 合适的载体膜的非限制性实例包括但不限于 热塑性材料、 热固性材料、 金属箔、 纤维素纸、 合成纸、 及其混合物。 本文使用的术语 “热塑性 材料” 是指加热时能够软化或熔融而冷却时能够再次凝固 ( 硬化 ) 的任何材料。合适的热 塑性材料的非限制性实例可以包括聚烯烃、 聚氨酯、 聚酯、 聚酰胺、 聚脲、 丙烯酸类树脂、 及 其混合物。本文使用的术语 “热固性材料” 是指在加热和 / 或固化之后变成永久刚性的任何 材料。 非限制性实例包括聚氨酯聚合物、 聚酯聚合物、 聚酰胺聚合物、 聚脲聚合物、 聚碳酸酯 聚合物、 丙烯酸类聚合物、 树脂、 其共聚物、 及其混合物。 本文使用的术语 “箔” 表示薄的且柔 韧的金属片。非限定性实例可以包括铝、 铁、 铜、 镁、 镍、 及其组合、 及其合金。本文使用的术 语 “合成纸” 表示合成的普通或砑光片材， 其可以是涂覆的或未涂覆的， 且由包含聚丙烯、 聚 乙烯、 聚苯乙烯、 纤维素酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚萘二甲酸乙二醇酯、 聚对苯二甲酸 1， 4- 环己烷二甲酯、 聚乙酸乙烯酯、 聚酰亚胺、 聚碳酸酯、 及其组合和混合物的膜制成。 合适的 合成纸的非限定性实例可以商品名 TESLI N 从 PPGIndustries， Inc.， Pittsburgh， PA. 获 得。实施方式中， 具有第一和第二主表面的载体膜可以作为基材， 且可以将本发明的 涂料组合物涂覆到该膜的第一表面上以形成涂层。
其它实施方式中， 载体膜的膜厚可以为至少 0.5μm、 或至少 1μm、 或至少 2μm、 或 至少 3μm 或至少 5μm。 其它实施方式中， 该载体膜的膜厚可以至多 100μm、 或至多 90μm、 或至多 75μm、 或至多 50μm、 或至多 40μm。 该载体膜可以在如上所述的任意厚度范围之间 变化， 前提是该载体膜可以充分支持涂层， 且对于期望的最终应用而言是足够柔韧的。
另一实施方式中， 该载体膜可以包括添加在该膜的第二表面之上的粘合层。本领 域中已知的任意适宜的粘合剂组合物可以用来形成该粘合层。 合适的粘合剂组合物包括含 有至少一种由包括 ( 甲基 ) 丙烯酸 C1-C5 线性、 支化、 或环状烷基酯单体的单体组合物制得 的丙烯酸胶乳聚合物的那些。
另一实施方式中， 可以在粘合层之上添加临时的保护层。可以使用任意合适的材 料作为该保护层。合适的材料包括但并不限于纸张和聚合物材料。这些实施方式中， 可以 除去该临时的保护层并可以将该载体膜的第二侧施加或粘合到期望的基材上。
一些实施方式中， 可以将本发明的涂料组合物涂覆于裸露 ( 例如未处理、 未涂覆 的 ) 基材、 具有至少一种其它涂层的预处理的基材和 / 或涂覆的基材上。一种实施方式中， 可以将本发明的涂料组合物作为多层涂料复合体的一部分涂覆。 涂覆于基材上的第一种涂 料可以选自表面涂布基材领域中已知的多种涂料组合物。 非限制性实例可以包括但不限于 可电沉积的成膜组合物、 底漆组合物、 着色或未着色的单涂层 (monocoat) 组合物、 着色或 未着色的底涂层组合物、 透明面涂层组合物、 工业涂料组合物等。 在另一非限制性实施方式 中， 可以将本发明的涂料组合物作为多层涂料复合体的一部分涂覆， 该复合体包括预处理 的基材和诸如但不限于电涂层、 底漆、 底涂层、 透明涂层和其组合的涂层。
在另一个实施方式中， 本发明的涂料组合物可用于产生纹理表面 (textured surface) 的双涂层应用中。 第一涂层涂覆到未涂覆或涂覆的基材上， 从而产生平滑的、 基本 上不发粘的层。 将 “不发粘方法 (Tack-Free method)” 用于确定该层是否基本上不发粘。 该 不发粘方法包括将涂料组合物以一个涂层喷涂至非附着性塑料片上至厚度为 10-15 密尔 (254-381 微米 )。 当喷涂结束时， 操作者使用宽松式一次性乙烯基手套， 例如可由 Marigold Industrial， Norcross GA 以商品名 Ambidex Disposable Vinyl Glove 购得的手套， 轻轻 触摸该涂层表面。可以用不同指尖多于一次地触摸该涂层。当手套尖端不再粘住该层的表 面， 或者不再必须从该层的表面上拉开时， 称该层是基本上不发粘的。 从喷涂结束直到涂层 基本上不发粘的时间称为表干时间 (tack-free time)。在一种实施方式中， 可以通过平衡 各种组合物组分的含量、 例如伯胺与仲胺的比例来控制表干时间和固化时间。
然后可以将第二涂层涂覆于第一涂层上作为纹理层或 “浮 尘 涂 层 (dust coating)” 。可以通过增加涂覆 / 混合装置与涂覆的基材之间的距离以便在接触涂覆的基 材之前形成不连续的涂料组合物液滴而涂覆第二涂层， 由此在第二层的表面上形成受控制 的不均匀性。所述涂料的基本上不发粘的第一层至少部分地耐受第二层 ； 即， 至少部分地 耐受作为第二层或浮尘涂层喷涂在其上的涂料组合物液滴的聚结， 以使得液滴附着于在先 的层， 但不与在先的层聚结， 从而产生表面纹理。 最后的涂层典型地显示出比第一或在先的 涂层更多的表面纹理。涂层的总厚度可以为 20-1000 密耳， 或 40-150 密耳， 或 60-100 密 耳 (1524-2540 微米 )， 或者 500-750 密耳。在一个实施方式中， 第一层可以是总厚度的大部分并且粉尘涂层可以为 15-50 密耳 (381-1270 微米 )。在本发明的各个实施方案中， “第 一” 涂层可以包括一个、 两个、 三个或更多个层 ； 并且 “第二” 涂层可以是一个或多个随后涂 覆在其上的层。例如， 可以涂覆四个聚脲层， 第四个层是浮尘涂层并且每一层具有 15-25 密 耳 (381-635 微米 ) 的厚度。将理解的是， 这些涂层相对 “厚” 。本发明的涂料组合物同样 还可以作为薄得多的层涂覆， 例如 0.1 至小于 15 密耳， 例如 0.1-10， 0.5-3 或者 1-2 密耳。 也可以组合这些范围内的任何端点。 这些层可以单独或者与其它涂层例如本领域已知的或 者本文中另外描述的那些的任一种组合使用。当以足够的厚度 ( 例如 10-1000 密耳， 例如 100-200 密耳， 或 125 密耳 +/-10 密耳 ) 涂覆时， 本发明聚脲层可以提供防爆和 / 或防弹缓 冲。
其它实施方式中， 该涂层可以包含相同或不同的聚脲或聚脲 / 聚氨酯涂料组合 物。例如， 第一层可以是包含脂族和 / 或芳族胺组分和 / 或脂族和 / 或芳族异氰酸酯的聚 脲组合物， 并且第二层可以包含脂族和 / 或芳族胺组分和 / 或脂族和 / 或芳族异氰酸酯的 相同或不同组合。本上下文中的 “胺组分” 是指用于本发明涂料中的任何胺。在另一个实施 方式中， 最外涂层可以包含提供所希望的耐久性的涂料组合物。所希望的耐久性可以取决 于本发明涂料组合物的用途和 / 或可以涂覆该组合物的基材。在一个实施方式中， 可以选 择脂族和 / 或芳族胺和 / 或异氰酸酯的组合， 使得最外层的组合物具有显著耐久性。例如， 当根据方法 SAE J1960 使用老化试验机 (Atlas Material Testing Solutions) 测试时， 最 外涂层可以具有 1000kJ-6000kJ 或者 800 小时 -4000 小时的耐久性。在该实施方式中， 第 一层可以是包含异氰酸酯和胺的聚脲组合物， 其中胺和 / 或多异氰酸酯的至少一个可以是 芳族的， 并且第二层可以是主要包含脂族胺和脂族异氰酸酯的聚脲组合物。
虽然已详细地描述了本发明的具体实施方式， 但是本领域技术人员将理解， 在考 虑本公开内容的整体教导下可以对这些详细内容进行各种改进和替换。由此， 所公开的特 定设置表示仅是本发明范围的示例性解释而非限定， 本发明的范围由所附权利要求以及其 所有等价形式来给出。
实施例 A
由下列成分制备改性的聚磷酸酯二醇 ：
成分 Exolit OP 550(LV)1 对甲苯磺酸 Cardura E-10P2
1 2用量 g 233.4 3.6 130.1可从 Clariant Corporation 获得的聚磷酸酯二醇。
可从 Resolution Performance Products LLC 获得的新癸酸缩水甘油酯。
将上述成分注入装配有加热套、 回流冷凝器、 上置式搅拌器、 热电偶、 和 N2 入口的 适宜反应器中。在反应器上施加 N2 覆盖并以 10℃增量在 2 小时内将混合物加热到 140℃。 使反应混合物保持在该温度下并大约每 4 小时取样来测量环氧当量。13.25 小时之后， 测量到环氧当量无穷大 ( 滴定中无终点 ) 并判断该反应完成。所获树脂是透明、 粘稠的流体， 且发现具有 88.4 ％的测量固含量 (110 ℃， 1 小时 )， 在 Gardner-Holt 尺度上 Z2- 的粘度， 2.7mg KOH/g 的酸值， 82.2mg KOH/g 的羟基值， 以及 Mw 1126、 Mn 553、 Mz 1866、 和峰值分子 量 620( 通过凝胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准测量 )。
实施例 B
如下所述， 由下列组分制备包括含磷的异氰酸酯官能预聚物的相容性异氰酸酯组 分：
成分 DESMODUR XP25803 实施例 A 的树脂 二月桂酸二丁基锡 FYROL PCF4 DESMODUR XP2580 DESMODUR XP24105
3 4重量份 (g) 82 88 0.02 77 390 210可从 Bayer Material Science Corporation 获得的多异氰酸酯。
可从 Supresta 获得的三 (2- 氯代异丙基 ) 磷酸酯阻燃剂。 5
可从 Bayer Material Science Corporation 获得的多异氰酸酯。
将总计 82g Desmodur XP2580 置于装配有搅拌器、 温度探针、 冷凝器和氮气入口管 并用氮气覆盖的适宜反应容器中。随后加入总计 88g 实施例 A 的树脂， 并在环境温度下混 合 15 分钟。随后， 加入 0.02g 二月桂酸二丁基锡并将混合物缓慢加热到 50℃， 随后到 80℃ 并最后到 100℃。此时测量异氰酸酯当量并发现为 656g/ 当量。随后使反应混合物冷却到 80℃， 并随后将 77g Fyrol PCF、 390gDesmodur XP2580 和 210g DESMODUR XP2410 加到反应 混合物中。使反应器的内容物冷却并倒出。最终材料是透明、 相容性树脂， 其测量固含量为 98％且异氰酸酯环氧当量为 266g/ 当量。
实施例 C
由如下成分制备混合的聚磷酸酯二醇 / 膦酸酯二醇 ：
成分 装料 1用量 g19102066448 A CN 102066458说明书175.1 35.616/23 页Exolit OP 550(LV)1 苯基膦酸装料 2Cardura E-10P2162.7装料 3Cardura E-10P2
37.5将装料 1 的成分注入装配有加热套、 回流冷凝器、 上置式搅拌器、 热电偶、 和 N2 入 口的适宜反应器中。在反应器上施加 N2 覆盖并使混合物在 1 小时内加热到 140℃。随后在 3 小时内将装料 2 的成分加到反应混合物中。 保持 2 小时之后， 发现反应混合物的酸值稳定 在 7.8mgKOH/g。在 0.5 小时内加入装料 3， 并使反应混合物再保持在该温度下 2.3 小时， 此 时未能检测到酸。 再保持 5.1 小时之后， 将反应混合物取样并发现环氧当量为 9002g/ 当量。 再保持 11.5 小时之后， 发现环氧当量为 29005g/ 当量。此时将反应混合物倒出。所获树 脂是透明粘稠的流体， 且发现具有 93.1％的测量固含量 (110℃， 1 小时 )， 在 Gardner-Holt 尺度上 Z3+ 的粘度， 0.1mg KOH/g 的酸值， 35687 的环氧当量， 90.3mg KOH/g 的羟基值， 以及 Mw 1247、 Mn 584、 Mz 2231、 和峰值分子量 644( 通过凝胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准 测量 )。
实施例 D
如下所述， 由下列组分制备包括含磷的异氰酸酯官能预聚物的相容性异氰酸酯组 分：
成分重量份 (g)异佛尔酮二异氰酸酯 34 实施例 C 的树脂 二月桂酸二丁基锡 FYROL PCF4 92 0.02 6120102066448 A CN 102066458说明书275 4917/23 页DESMODUR XP25803 DESMODUR XP24105
将总计 34g 异佛尔酮二异氰酸酯置于装配有搅拌器、 温度探针、 冷凝器和氮气入 口管并用氮气覆盖的适宜反应容器中。随后加入总计 92g 实施例 C 的树脂， 并在环境温度 下混合 15 分钟。随后， 加入 0.02g 二月桂酸二丁基锡并将混合物缓慢加热到 50℃， 随后到 80℃并最后到 100℃。此时测量异氰酸酯当量并发现为 797g/ 当量。随后使反应混合物冷 却到 80℃， 并随后将 61g Fyrol PCF、 275g Desmodur XP2580 和 149g DESMODUR XP2410 加 到反应混合物中。使反应器的内容物冷却并倒出。最终材料是透明、 相容性树脂， 其测量固 含量为 97％且异氰酸酯环氧当量为 267g/ 当量。
实施例 E
由如下成分制备混合的聚磷酸酯二醇 / 膦酸酯二醇 ：
成分 装料 1用量 gExolit OP 550(LV)1 苯基膦酸136.2 110.6装料 2环氧丙烷121.8装料 3环氧丙烷30.4装料 4环氧丙烷
2110.将装料 1 的成分注入装配有加热套、 回流冷凝器、 上置式搅拌器、 热电偶、 和 N2 入 口的适宜反应器中。在反应器上施加 N2 覆盖并使混合物在 1 小时内加热到 100℃。随后在 3.25 小时内将装料 2 的成分加到反应混合物中。保持 2 小时之后， 发现反应混合物的酸值 稳定在 26.6mgKOH/g。在 0.75 小时内将装料 3 加到反应器中， 并使反应混合物再保持在该 温度下 2.1 小时。再次取样该反应混合物且发现酸值为 8.2。加入装料 4 并再保持 1 小时。 此时， 测量的酸值为 3.8mg KOH/g 树脂。随后使反应混合物经受在该温度下 60mm Hg 的真 空 1 小时， 由此除去任何残留的环氧丙烷。 所获树脂是透明粘稠的流体， 且发现具有 87.9％ 的测量固含量 (110℃， 1 小时 )， 在 Gardner-Holt 尺度上 V+ 的粘度， 4.3mg KOH/g 的酸值， ＞ 100000 的环氧当量， 242.7mg KOH/g 的羟基值， 以及 Mw 532、 Mn 305、 Mz 808、 和峰值分子 量 485( 通过凝胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准测量 )。
实施例 F
如下所述， 由下列组分制备包括含磷的异氰酸酯官能预聚物的相容性异氰酸酯组 分：
成分 DESMODUR XP25803 实施例 E 的树脂 二月桂酸二丁基锡 FYROL PCF4 DESMODUR XP25803 DESMODUR XP24105
重量份 (g) 141 51 0.03 68 274 148将总计 141g Desmodur XP2580 置于装配有搅拌器、 温度探针、 冷凝器和氮气入口 管并用氮气覆盖的适宜反应容器中。 随后加入总计 88g 实施例 E 的树脂， 并在环境温度下混 合 15 分钟。随后， 加入 0.03g 二月桂酸二丁基锡并将混合物缓慢加热到 50℃， 随后到 80℃ 并最后到 100℃。此时测量异氰酸酯当量并发现为 449g/ 当量。随后使反应混合物冷却到 80℃， 并随后将 68g Fyrol PCF、 274g Desmodur XP2580 和 148g DESMODUR XP2410 加到反 应混合物中。使反应器的内容物冷却并倒出。最终材料是透明、 相容性树脂， 其测量固含量 为 99％且异氰酸酯环氧当量为 264g/ 当量。
实施例 G
由如下成分制备膦酸酯二醇 ：
成分用量 g22102066448 A CN 102066458说装料 1明书19/23 页苯基膦酸 乙酸丁酯711.0 720.0装料 2环氧丙烷522.0装料 3环氧丙烷209.5装料 4 环氧丙烷 47.3将装料 1 的成分注入装配有加热套、 回流冷凝器、 上置式搅拌器、 热电偶、 和 N2 入 口的适宜反应器中。在反应器上施加 N2 覆盖并使混合物在 0.3 小时内加热到 50℃。随后 从反应器中移除加热套。此时反应混合物是淤浆。随后在 3.6 小时内将装料 2 加到反应混 合物中。观察到放热， 在此进料期间， 反应混合物温度从 41 ～ 58℃变化。进料约 1 小时， 反 应混合物开始清亮。保持 3.3 小时之后， 发现反应混合物的酸值为 43.1mg KOH/g。随后在 2.75 小时内在 52 ～ 63℃的温度范围下将装料 3 加到反应器中， 然后使反应混合物保持在 52℃下 1.1 小时。再次取样该反应混合物且发现酸值为 7.8mg KOH/g。随后在 52℃温度下 加入装料 4 并再保持 1 小时。 此时， 测量的酸值为 5.1mg KOH/g 树脂。 随后使反应混合物经 受在 65℃下 50mm Hg 的真空 1 小时， 由此除去乙酸丁酯。使温度在 60mmHg 下升高到 75℃ 并保持 0.3 小时， 随后升高到 85℃并保持 1 小时。所获树脂是透明粘稠的流体， 且发现具 有 77.2％的测量固含量 (110℃， 1 小时 )， 在 Gardner-Holt 尺度上 U- 的粘度， 6.4mg KOH/ g 的酸值， 326.6mg KOH/g 的羟基值， 以及 Mw 371、 Mn 329、 Mz 421、 和峰值分子量 272( 通过 凝胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准测量 )。
实施例 H
如下所述， 由下列组分制备包括含磷的异氰酸酯官能预聚物的相容性异氰酸酯组 分：
成分23重量份 (g)102066448 A CN 102066458说明书398 108 0.04 121 55620/23 页DESMODUR XP25803 实施例 G 的树脂 二月桂酸二丁基锡 FYROL PCF4 DURANATE TLA-1006
6可从 Asahi Kasei Chemicals Corporation 获得的多异氰酸酯。
将总计 398g Desmodur XP2580 置于装配有搅拌器、 温度探针、 冷凝器和氮气入口 管并用氮气覆盖的适宜反应容器中。随后加入总计 108g 实施例 G 的树脂， 并在环境温度 下混合 15 分钟。随后， 加入 0.04g 二月桂酸二丁基锡并将混合物缓慢加热到 50℃， 随后到 80℃并最后到 100℃。此时测量异氰酸酯当量并发现为 413g/ 当量。随后使反应混合物冷 却到 80℃， 并随后将 121g Fyrol PCF 和 556g DURANATE TLA-100 加到反应混合物中。 使反 相容性树脂， 其测量固含量为 98％且异氰酸酯 应器的内容物冷却并倒出。 最终材料是透明、 环氧当量为 266g/ 当量。
实施例 I
由如下成分制备膦酸酯二醇 ：
成分 装料 1用量 g苯基膦酸 乙酸丁酯300.2 608.0装料 2Cardura E-10P2915.8装料 3 Cardura E10P2
81.3将装料 1 的成分注入装配有加热套、 回流冷凝器、 上置式搅拌器、 热电偶、 和 N2 入口的适宜反应器中。在反应器上施加 N2 覆盖并使混合物在 0.7 小时内加热到 80℃。此时 反应混合物是淤浆。 随后在 2 小时内将装料 2 加到反应混合物中。 进料约 1 小时， 反应混合 物开始清亮。保持 3 小时之后， 发现反应混合物的酸值为 7.6mg KOH/g。随后将装料 3 加到 反应器中并保持 0.75 小时。将反应混合物再取样和发现其酸值为 4.7mg KOH/g。随后在反 应温度下使反应混合物经受在 80℃下 60mm Hg 的真空 1 小时， 由此除去乙酸丁酯。使温度 在 60mmHg 下升高到 75℃并保持 1.75 小时， 停止真空并称重烧瓶和内容物。再施加 60mmHg 的真空和温度上升到 90℃持续 1 小时。确定该剥离仍未完成 ( 以重量计 )。在 90℃下再 次施加真空 1 小时， 且此时认为该剥离是完成的。所获树脂是透明粘稠的流体， 且发现具有 90.1％的测量固含量 (110℃， 1 小时 )， 在 Gardner-Holt 尺度上 Z2- 的粘度， 3.1mg KOH/g 的酸值， 158.6mg KOH/g 的羟基值， 以及 Mw 643、 Mn 519、 Mz 769、 和峰值分子量 668( 通过凝 胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准测量 )。
实施例 J
如下所述， 由下列组分制备包括含磷的异氰酸酯官能预聚物的相容性异氰酸酯组 分：
成分 异佛尔酮二异氰酸酯 实施例 I 的树脂 二月桂酸二丁基锡 FYROL PCF4 DESMODUR XP25803
重量份 (g) 86 130 0.02 118 911将总计 86g 异佛尔酮二异氰酸酯置于装配有搅拌器、 温度探针、 冷凝器和氮气入 口管并用氮气覆盖的适宜反应容器中。随后加入总计 130g 实施例 I 的树脂， 并在环境温度 下混合 15 分钟。随后， 加入 0.02g 二月桂酸二丁基锡并将混合物缓慢加热到 50℃， 随后到 80℃并最后到 100℃。此时测量异氰酸酯当量并发现为 540g/ 当量。随后使反应混合物冷 却到 80℃， 并随后将 124g Fyrol PCF 和 943g Desmodur XP2580 加到反应混合物中。使反 应器的内容物冷却并倒出。 最终材料是透明、 相容性树脂， 其测量固含量为 96％且异氰酸酯 环氧当量为 265g/ 当量。
实施例 K
如下所述， 由下列成分制备包括异氰酸酯官能预聚物的异氰酸酯组分 ：
成分重量份 (g)DESMODUR XP25801 2264 EXOLIT OP5502 LEVAGARD 4090N3 452 279二月桂酸二丁基锡 0.3 FYROL PCF4 840DESMODUR XP25801 2262 DESMODUR XP24101 2262
1 2 3 4可从 Bayer Material Science Corporation 获得。 可从 Clariant Corporation 获得。可从 Lanxess 获得。
可从 Supresta 获得的阻燃剂。
将总计 2264g Desmodur XP2580 置于装配有搅拌器、 温度探针、 冷凝器和氮气入口 管并用氮气覆盖的适宜反应容器中。 随后加入总计 452g Exolit OP 550 和 279g Levagard 4090N， 并在环境温度下混合 15 分钟。 随后， 加入 0.3g 二月桂酸二丁基锡并将混合物缓慢加 热到 50℃， 随后到 80℃并最后到 100℃。此时测量异氰酸酯当量并发现为 431g/ 当量。随 后使反应混合物冷却到 80℃， 并随后将 840g Fyrol PCF、 2262gDesmodur XP2580 和 2262g Desmodur XP2410 加到反应混合物中。 使反应器的内容物冷却并倒出。 最终材料是透明、 相 容性树脂， 其测量固含量为 96％且异氰酸酯环氧当量为 274g/ 当量。
实施例 1-8
通过以如下方式将异氰酸酯官能 “A”侧组分 ( 包括含实施例 B、 D、 F、 H 和 J、 和 K 的含磷二醇的预聚物的材料 ) 和不含磷的胺官能 “B”侧组分 (BDL-1724S， 可从 PPG Industries， Inc. 获得 ) 混合， 制备本发明 ( 实施例 1-6) 的聚脲涂料组合物 ： 将A和B侧 组分注入独立的罐中并在喷涂之前在炉子中加热到 140° F 保持 1 ～ 3 小时。通过在可从 Inc. 获得的静态混合管式施涂设备中使每个 A 侧组分与每个 B 侧 Plas-Pak Industries， 组分以 1 ∶ 1 体积比混合， 制得聚脲涂料组合物。通过以 70 ～ 90 密耳的膜厚喷涂到含有 天然源纤维的硅酸钙纤维增强的高压蒸汽处理过的建筑板的 6″ ×18″面板 ( 可以商品牌 号 TunnelBoard Z 从 Taylored Industries， Indianola， PA 获得 ) 上， 施涂该涂料组合物。 通过定期使该面板与带手套的手接触来确定该涂层的粘着时间， 且在手套不再粘着于涂层 是判定为无粘性。在所有情形下该涂层在小于 2 分钟内无粘性。异氰酸酯与胺的当量比为 1.0 ～ 1.1。另外以如上所述的方式施涂两个对比实施例 ( 实施例 7 和 8)。这些实施例中， 异氰酸酯 “A” 侧组分是不包括含磷二醇的 CAT-128( 可从 PPGIndustries， Inc. 获得 )。实 施例 8 中， “B” 侧组分另外是 BDL-1724 和 Fyrol PCF 的 95 ∶ 5 重量共混物。
依据 ASTM E 162-02 将如上所述制得的聚脲涂层测试阻燃性。 在此试验方法中， 将带测试的涂覆基材保持在辐射状热源的附近， 其中该基材的顶部距离热源 13/4” 并以 30° 角倾斜。使母火与涂覆基材的顶部接触， 尝试将该涂层点燃。监控火焰在涂覆基材上向下 运行的距离随时间的变化。另外监控在燃烧涂层之上排气烟道的温度。通过该试验方法， 由火焰传播因子 (Fs) 和热量演变因子 (Q) 来计算 “火焰传播指数 (Is)” 。在大多数实施例 中 ( 虽然并非全部 )， 该试验进行两次或三次。表 1 显示了该试验的结果。
表1
实施例 1-5 证实了包括含有异氰酸酯官能预聚物 ( 其包括含磷的二醇 ) 的异氰酸 酯组分的聚脲涂料组合物， 相对于包括并非采用含磷的二醇制得的异氰酸酯组分的相当的 涂料组合物 ( 实施例 6 和 7) 具有更好的阻燃性。另外， 实施例 7 证实了具有非反应性的含 磷阻燃剂 ( 其在异氰酸酯组分预聚物中没有含磷的二醇 ) 的组合物并不会产生与同时具有 含磷阻燃剂和异氰酸酯组分中含磷的二醇的组合物相同程度的阻燃性。
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