具有低热导率的隔热涂料
阅读说明：本技术 具有低热导率的隔热涂料 (Thermal barrier coating with low thermal conductivity ) 是由 K-J·金 J·P·阿伦特 于 2018-04-24 设计创作，主要内容包括：使用含有醇酸的聚合物分散在水中的分散体来形成水性涂料组合物；所述含有醇酸的聚合物是丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、或其混合物。所得水性涂料组合物包含按重量计约2％至约30％的一种或多种隔热填料,其余为含有醇酸的分散体,使得所述涂料组合物含有按重量计约30％至约80％的水和按重量计约2％至约50％的含有醇酸的聚合物。由此施用的涂料展现出以下特性中的至少一种：小于100mW/mK的热导率；如通过热重分析(TGA)以20C/min的加热速率测量的,在加热至400C后至少70％的重量保持率；或如通过TGA测量的,在最高达470C的温度下小于50％的重量损失。(Forming an aqueous coating composition using a dispersion of an alkyd-containing polymer dispersed in water; the alkyd-containing polymer is an acrylic-modified alkyd polymer, a silicone-acrylic-modified alkyd polymer, or a mixture thereof. The resulting waterborne coating composition comprises from about 2% to about 30% by weight of one or more thermal insulating fillers with the remainder being a dispersion comprising an alkyd such that the coating composition comprises from about 30% to about 80% by weight water and from about 2% to about 50% by weight of a polymer comprising an alkyd. The coating thus applied exhibits at least one of the following properties: a thermal conductivity of less than 100 mW/mK; a weight retention of at least 70% after heating to 400C as measured by thermogravimetric analysis (TGA) at a heating rate of 20C/min; or less than 50% weight loss at temperatures up to 470C as measured by TGA.)
技术领域
本披露总体上涉及一种含有醇酸的水性隔热组合物，所述组合物展现出耐热性和低的热导率。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
由于涂料行业的整体安全性和节能意识，隔热涂料引起极大兴趣。在工业工厂中，当意外暴露于反应釜、储罐、输送管和其他加热设备的热表面时，保护工人免受严重烧伤非常重要。此外，在材料通过金属管运输过程中的散热可能导致高水平的能量损失。为了保护工人并减少这种能量损失，可以在加热的金属表面上施加一层厚的玻璃纤维和/或聚氨酯泡沫。然而，监测所施加的绝缘材料下方的腐蚀具有挑战性，并且经常必须安装单独的防潮层来保持金属表面的完整性。因此，以液态施用的工业涂料因其减缓腐蚀过程的能力而变得越来越受欢迎。
在以液态施用的工业涂料中使用的大多数有机聚合物具有在140至160mW/mK范围内的热导率。这些热导率值不足够低，不足以成为满足大多数安全性和节能要求的可行的隔热涂料。因此，为了获得足够的隔热性能，商业隔热漆料采用隔热填料，如二氧化硅气凝胶、空心玻璃微球、和/或陶瓷微球，其中不流动的被截留空气减缓热传递。
二氧化硅气凝胶可以有效地作为隔热填料，因为它展现出在4至30mW/mK范围内的热导率。这种水平的热导率是由于二氧化硅颗粒中存在高含量的不流动空气(>95％)，因为二氧化硅颗粒具有大的表面积(约1600m2/g)和高孔隙率(>95％)。然而，二氧化硅气凝胶通常仅可用于水性胶乳基隔热涂料。然而，当暴露于高温时，商业胶乳基隔热漆料的使用寿命不够。例如，通过自由基聚合形成的聚合物(如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚烯烃)必须暴露于低于90℃的温度下，以达到1000天的使用时间。相比之下，当暴露于更高的使用温度(即最高达150℃)时，通过缩聚形成的聚合物(如聚酯)可以达到1000天的使用寿命。
日本公开号2016044287A(2016)披露了一种用于电线的绝缘涂料，其由聚酯-酰亚胺树脂和表面用硅油处理的无机微粒制成。
台湾专利号1494382B(2015)披露了一种抗UV隔热涂料组合物，其包含无机溶液、水溶性丙烯酸树脂和硅酮。
中国专利号104610846A(2015)描述了一种抗UV隔热涂料，其由正硅酸乙酯、乙醇、去离子水、三甲基氯硅烷、3氨基丙基硅烷三醇、钛酸丁酯、环氧树脂、丁胺、碳酸钙、聚丙二醇二缩水甘油醚和二乙基氨基丙胺制成。
中国专利号1990799A(2007)披露了一种高度耐热和隔热的涂料组合物，其包含耐热树脂、溶剂、纳米级多孔填料和中空微球形无机填料。
国际公开号WO 9844018A(1998)描述了一种基于溶剂的隔热涂料，其通过将甲基苯基聚硅烷与双酚A环氧树脂和二亚乙基三胺混合制备。
日本专利号51050945A(1976)披露了基于3,3',4,4’二苯甲酮四羧酸酐与4,4’二氨基二苯基甲烷之间的反应的耐热烘干漆料。
发明内容
本发明总体上提供了一种用于形成耐热的隔热涂料的水性涂料配制品，所述涂料配制品包含以下项、由以下项组成或基本上由以下项组成：按重量计约2％至约30％的一种或多种隔热填料，其余为含有醇酸的分散体。含有醇酸的分散体包含水和醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物，所述含有醇酸的聚合物被选择为由以下项组成的组中的一种：丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、及其混合物。涂料配制品含有按重量计约30％至约80％的水和按重量计约2％至约50％的醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物。隔热填料可以包含二氧化硅气凝胶、空心玻璃微球、空心陶瓷球、陶瓷颗粒、或其混合物。涂料配制品还含有挥发性有机化合物(VOC)，如通过ASTM D2369-10(2015)e1测试方法测定的，所述挥发性有机化合物的量小于约150克/升。
硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物可包括按重量计约2％至约50％的硅酮化合物、按重量计约5％至约60％的醇酸聚合物、以及按重量计约3％至约50％的丙烯酸聚合物。硅酮化合物可以是聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有一个或多个羟基官能团、一个或多个烷氧基官能团、或其混合物。可用于形成硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物的醇酸聚合物可以包含0至75重量％的一种或多种脂肪酸、0至75重量％的一种或多种油、10至40重量％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇、10至40重量％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸、以及0至30％重量％的苯甲酸。
根据本披露的一个方面，含有醇酸的分散体可以通过将醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物在水中用基于所述醇酸聚合物或所述含有醇酸的聚合物最高达10重量％的一种或多种表面活性剂进行机械乳化产生。当希望时，涂料配制品可以包括另外的表面活性剂、离子型乳化剂、或其混合物。
根据本披露的另一个方面，含有醇酸的分散体可以通过碱性化合物与丙烯酸和/或醇酸聚合物中的羧基之间的盐形成来产生。
根据本披露的另一个方面，当希望时，涂料配制品还可以包含碱性化合物，使得碱性化合物与丙烯酸和/或醇酸聚合物中的羧基之间形成盐。碱性化合物可以被选择为以下项的组中的一种：氨、三乙胺、n,n-二甲基乙醇胺、三甲胺、n-甲基吗啉、及其混合物。
当希望时，涂料配制品可以进一步包含一种或多种添加剂，包括但不限于：另外的聚合物、颜料或着色剂、填料、聚结剂、pH中和剂、增塑剂、消泡剂、增稠剂、杀生物剂、共溶剂、流变改性剂、润湿剂或铺展剂、流平剂、导电添加剂、粘合促进剂、抗结块剂、抗缩孔剂或抗龟裂剂、防冻剂、腐蚀抑制剂、抗静电剂、阻燃剂、光学增亮剂、UV吸收剂或其他光稳定剂、螯合剂、交联剂、整平剂、絮凝剂、保湿剂、杀虫剂、润滑剂、气味剂、油、蜡或防滑助剂、防污剂和耐污剂。
根据本披露的又另一个方面，提供了一种用于水性涂料组合物中的含有醇酸的分散体。该含有醇酸的分散体包含以下项、由以下项组成或基本上由以下项组成：水和含有醇酸的聚合物，所述含有醇酸的聚合物选自以下项的组：丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、或其混合物。硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物可以包含按重量计约2％至约50％的硅酮化合物、按重量计约5％至约60％的醇酸聚合物、以及按重量计约3％至约50％的丙烯酸聚合物。硅酮化合物可以是聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有一个或多个羟基官能团、一个或多个烷氧基官能团、或其混合物。
根据本披露的又另一个方面，涂层是通过施用以上所述的并且本文进一步定义的水性涂料配制品在基底上形成的。在其上形成有涂层的基底包含选自下组中的一种：天然木材、经加工的木材、纸张、硬纸板、纺织品、合成树脂、塑料、陶瓷、黑色金属、有色金属、石头、混凝土、以及石膏。涂层展现出以下特性中的至少一种：小于100mW/mK的热导率；如通过热重分析(TGA)以20℃/min的加热速率测量的，在暴露于400℃的温度后至少70％的重量保持率；或如通过TGA以20℃/min的加热速率测量的，在最高达470℃的温度下小于50％的重量损失。
涂层可以包含以下项、由以下项组成或基本上由以下项组成：按重量计约3％至约95％的一种或多种隔热填料；以及按重量计约5％至约97％的醇酸聚合物、丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、或其混合物。涂层可以是未固化的、部分固化的、或基本上固化的。存在于涂层中的隔热填料被选择为以下项中的一种：二氧化硅气凝胶、空心玻璃微球、空心陶瓷球、陶瓷颗粒、及其混合物。
在涂层中的硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物包含按重量计约2％至约50％的硅酮化合物、按重量计约5％至约60％的醇酸聚合物、以及按重量计约3％至约50％的丙烯酸聚合物。硅酮化合物可以是聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有一个或多个羟基官能团、一个或多个烷氧基官能团、或其混合物。
通过本文提供的描述，另外的适用领域将变得明显。应当理解，描述和具体实例仅旨在用于说明目的而并非旨在限制本披露的范围。
附图说明
为了能够更好地理解本披露，现在将参考附图，以示例的方式描述其各种形式，其中：
图1是用于测量根据本披露的传授内容形成的隔热涂料的热导率的激光试验装置的示意图；
图2是作为温度的函数绘制的重量(％)和导数重量损失(％/min)的曲线图，如在基于胶乳产品(DM 166)的隔热涂料的热重分析(TGA)中测量的；
图3是作为温度的函数绘制的重量(％)和导数重量损失(％/min)的曲线图，如在基于丙烯酸改性的醇酸分散体(821-1377)的隔热涂料的TGA中测量的；
图4是作为温度的函数绘制的重量(％)和导数重量损失(％/min)的曲线图，如在基于丙烯酸改性的醇酸分散体(prototype EX80-801)的隔热涂料的TGA中测量的；
图5是作为温度的函数绘制的重量(％)和导数重量损失(％/min)的曲线图，如在基于来自实验3的丙烯酸和硅酮改性的醇酸分散体的隔热涂料的TGA中测量的；以及
图6是作为温度的函数绘制的重量(％)和导数重量损失(％/min)的曲线图，如在基于来自实验4的丙烯酸和硅酮改性的醇酸分散体的隔热涂料的TGA中测量的。
本文描述的附图仅用于说明的目的而并非旨在以任何方式限制本披露的范围。
具体实施方式
以下描述在本质上仅是示例性的，并且决不旨在限制本披露或其应用或用途。例如，根据本文包含的传授内容制备并使用的含有醇酸的分散体在整个本披露中结合水性涂料组合物进行描述，以便更充分地说明所述组合物及其用途。这种含有醇酸的分散体在其他应用中或者作为沉积到基底表面上的未固化的、部分固化的或基本上固化的层等的掺入和使用被认为在本披露的范围内。应当理解，在整个说明书中，相应的参考标号指示相似或相应的部分和特征。
本披露总体上提供了一种水性含有醇酸的隔热组合物，其含有一种或多种隔热填料以降低热导率。隔热填料可包括但不限于二氧化硅气凝胶、空心玻璃微球、空心陶瓷球、陶瓷颗粒及其混合物。可替代地，隔热填料是二氧化硅气凝胶。陶瓷可包括但不限于无机和非金属的氧化物、氮化物或碳化物材料，如硼硅酸盐、二氧化硅、粘土、氧化铝、碳化硅酮和碳化钨。
当希望时，硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体可用于制备含有或不含有隔热填料的耐热涂料。如本文使用的，“耐热涂料”意指当在热重分析(TGA)中以20℃/min的加热速率暴露于达到400℃的温度时保留其原始重量的至少75％的涂料。本披露的隔热涂料可用于各种涂料和/或漆料目的。这些涂料可以通过任何常规手段，例如像浸渍、刷涂、或喷涂施用到各种表面上，所述表面包括但不限于木材、经加工的木材、纸张、硬纸板、纺织品、合成树脂、陶瓷、黑色金属、有色金属、石头、混凝土、石膏等。
此外，还提供了用于制备可用于制备隔热组合物的硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体的组合物和方法。在该方法中，与硅酮部分结合的醇酸聚合物与烯键式不饱和单体或一种或多种丙烯酸改性的脂肪酸反应。
通过缩聚产生的醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物可以比通过自由基聚合形成的聚合物经受更高的温度。由于柔性和低分子量聚合物链的存在以及施用到基底上以后的氧化空气交联能力，因此本披露的醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物提供了一种有用的涂料，所述涂料展现出对各种基底的优异的粘附性和无缺陷的膜形成。此外，本披露的醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物还提供了一种经济且容易的合成路线，该路线通过硅酮化合物的化学掺入进一步增强了隔热涂料展现出的耐热性。
根据本披露的一个方面，隔热涂料的组合物包含基于所述隔热涂料组合物的总重量按重量计约2％至约30％的隔热填料、按重量计约30％至约80％的水以及按重量计约2％至约50％的醇酸聚合物和/或含有醇酸的聚合物。可替代地，隔热涂料组合物包含基于所述隔热涂料组合物的总重量约5至约25wt.％的隔热填料、约40至约70wt.％的水、以及约10至约40wt.％的醇酸聚合物和/或含有醇酸的聚合物。本披露的隔热涂料展现出比胶乳基隔热涂料显著更好的热稳定性，这是如通过在空气中进行的热重分析(TGA)以20℃/分钟的加热速率确定的，由当暴露于最高达400℃的温度时涂膜的重量保持率和/或涂膜损失其原始重量的50％的温度确定的。
出人意料地，本披露的包含醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物的隔热涂料展现出比胶乳聚合物基隔热涂料更好的隔热特性。这一结果是非常出乎意料的，因为在水性介质中具有低分子量并且是柔性的可移动醇酸聚合物链可能具有更高的渗透到二氧化硅气凝胶的空气通道中的趋势，因此与颗粒结构通过一种或多种乳化剂稳定的胶乳聚合物相比，增加了热导率。根据本披露的传授内容形成的涂料的出人意料地更好的隔热特性证实了当与二氧化硅气凝胶填料配制时，水性醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物可以用作形成高度隔热涂料的有用粘合剂。
醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物包含以下项、由以下项组成或基本由以下项组成：0至75重量％的一种或多种脂肪酸、0至75重量％的一种或多种油、10至40重量％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇、10至40重量％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸、以及0至30重量％的苯甲酸。可替代地，醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物包含约10至60重量％的一种或多种脂肪酸、0至60重量％的一种或多种油、10至30重量％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇、10至35重量％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸、以及0至25重量％的苯甲酸。可替代地，醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物包含约20至60重量％的一种或多种脂肪酸、0至50重量％的一种或多种油、15至30重量％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇、15至35重量％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸、以及0至25重量％的苯甲酸。
可替代地，多元醇包含多于两个羟基官能团并且芳族多元酸包含多于两个羧酸基团。
根据本披露的一个方面，醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物可以以分散体的形式存在。分散体包含分散在第二相(如水)中的醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物的小固体颗粒。由于固体颗粒不溶于水，因此醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物中的羧基与碱性化合物之间必须形成盐，以产生均一且均匀的混合物。可替代地，与水不混溶的聚合物通过一种或多种表面活性剂和剪切机械能提供的乳化过程变得与水混溶。
根据本披露的另一个方面，含有醇酸的聚合物可以是丙烯酸改性的醇酸分散体、硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体、或其混合物。
本披露的丙烯酸改性的醇酸分散体包含30至80重量％的水、20至70重量％的丙烯酸改性的醇酸聚合物、以及0至10重量％的碱性化合物。可替代地，本披露的丙烯酸改性的醇酸分散体包含40至60重量％的水、40至60重量％的丙烯酸改性的醇酸聚合物、以及0至10重量％的碱性化合物。可替代地，本披露的丙烯酸改性的醇酸分散体包含50至70重量％的水、30至50重量％的丙烯酸改性的醇酸聚合物、以及0至10重量％的碱性化合物。
丙烯酸改性的醇酸聚合物可以通过在约50℃至约170℃的温度下，使用自由基引发剂，在用一种或多种不饱和脂肪酸产生的醇酸聚合物的存在下烯键式不饱和单体的自由基聚合来制备。可替代地，丙烯酸改性的醇酸聚合物可以通过使羟基官能的醇酸聚合物与一种或多种丙烯酸改性的脂肪酸在约150℃至约250℃的温度下反应来制备。丙烯酸改性的醇酸聚合物的若干实例包括但不限于：821-1377(阿科玛公司(Arkema Inc.)，普鲁士王，宾夕法尼亚州)，821-2241(阿科玛公司，普鲁士王，宾夕法尼亚州)，以及prototype EX80-801(阿科玛公司，普鲁士王，宾夕法尼亚州)。
本披露的硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体可以包含基于分散体的总重量约40至约85重量％的水、约2至约50重量％的硅酮化合物、约5至约60重量％的醇酸聚合物、以及约3至50重量％的丙烯酸聚合物，其中丙烯酸和/或甲基丙烯酸与一种或多种碱性化合物形成盐。可替代地，硅酮-丙烯酸硅酮-改性的醇酸分散体包含约50至约75wt.％的水、约5至约30wt.％的硅酮化合物、约10至约450wt.％的醇酸聚合物、以及约5至约40wt.％的丙烯酸聚合物。可替代地，硅酮-丙烯酸和丙烯酸改性的醇酸分散体包含约50至约75wt.％的水、约10至约40wt.％的硅酮化合物、约20至约40wt.％的醇酸聚合物、以及约10至约30wt.％的丙烯酸聚合物。
用于制备硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体的硅酮化合物可包括但不限于含有一个或多个羟基和/或烷氧基的聚硅氧烷。可替代地，聚硅氧烷包含多个羟基、烷氧基或其组合。硅酮化合物的若干实例包括但不限于含有羟基和/或烷氧基的苯基烷基聚硅氧烷，如Silres SY 300(瓦克化学公司(Wacker Chemie AG)，德国)和Z 6018(道康宁公司(DowCorning)，米德兰，密歇根州)。
可以掺入到本披露的隔热涂料中的碱性化合物可包括但不限于氨、三乙胺、n,n-二甲基乙醇胺、三甲胺、n-甲基吗啉、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂及其混合物。
根据本披露的另一个方面，提供了用于制备硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体的若干方法。硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体可以通过在至少一种产生自由基的引发剂的存在下在约50℃与约170℃之间的温度下，使硅酮改性的醇酸与烯键式不饱和单体反应来制备。
硅酮改性的醇酸可以通过使羟基官能的醇酸与含有羟基和/或烷氧基的聚硅氧烷在约60℃至约200℃的温度下反应来产生。然而，本领域普通技术人员将理解的是，硅酮改性的醇酸还可以通过使含有羟基和/或烷氧基的聚硅氧烷与醇酸聚合物的反应物(如一种或多种脂肪酸、一种或多种多元醇和一种或多种多元酸)在约170℃与250℃之间的温度下反应来产生。
烯键式不饱和单体可包括但不限于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯和(甲基)丙烯酸硬脂基酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、2-乙基己基丙烯酸乙烯酯、异壬酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、α-甲基苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-氯苯乙烯、2,5-二氯苯乙烯和4-甲氧基苯乙烯。可替代地，所述单体可以是(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、α-甲基苯乙烯、以及苯乙烯。可替代地，所述单体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、以及苯乙烯。可替代地，乙烯基或(甲基)丙烯酸酯单体包括但不限于甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基甲苯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、二丙酮丙烯酰胺、以及苯乙烯。
引发剂可包括但不限于2,2-偶氮二异丁腈、1,1-偶氮双环己烷腈、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧辛酸酯、二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、以及过氧化苯甲酰。
当希望时，可以在硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体的制备中添加有机溶剂。这些有机溶剂可包括但不限于正丁氧基乙醇、正丁氧基二乙二醇、正丙氧基丙醇、正丁氧基丙醇、正甲氧基二乙二醇、正甲氧基二丙二醇、正丙氧基二丙二醇、以及正丁氧基二丙二醇。
可替代地，硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体还可以通过硅酮改性的醇酸与一种或多种丙烯酸聚合物改性的脂肪酸在约150℃至约250℃范围内的温度下反应来产生。
一种或多种丙烯酸改性的脂肪酸包含约20至约80wt.％的丙烯酸聚合物和按重量计约20％至约80％的一种或多种脂肪酸。一种或多种丙烯酸改性的脂肪酸可以在一种或多种不饱和脂肪酸的存在下使用至少一种自由基引发剂在约100℃至约200℃的温度范围内，通过烯键式不饱和单体的自由基聚合来制备。脂肪酸的实例包括但不限于亚油酸、妥尔油脂肪酸、向日葵脂肪酸、亚麻籽油脂肪酸、桐油脂肪酸、红花脂肪酸、亚麻油酸以及脱水的蓖麻油脂肪酸。引发剂的实例包括但不限于2,2-偶氮二异丁腈、1,1-偶氮双环己烷腈、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧辛酸酯、二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、以及过氧化苯甲酰。
醇酸分散体还可以通过将醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物在水中用基于所述醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物最高达约10重量％的一种或多种表面活性剂进行机械乳化产生。表面活性剂可包括但不限于阴离子型、阳离子型和非离子型乳化剂，包括不同乳化剂的混合物，如至少一种阴离子型乳化剂与一种或多种非离子型乳化剂组合。代表性的阴离子型乳化剂可包括烷基芳基磺酸盐、碱金属烷基磺酸盐、磺化的烷基酯、以及脂肪酸皂。若干具体实例可包括但不限于十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、月桂基硫酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸二钠、N-十八烷基磺基琥珀酸二钠和二辛基磺基琥珀酸钠。
表面活性剂或分散剂的若干实例可包括但不限于任何已知的非离子型表面活性剂，如磺基琥珀酸、高级脂肪醇硫酸、芳基磺酸、烷基磺酸、烷基芳基磺酸的铵盐、碱金属盐、碱土金属盐和低级烷基季铵盐，和/或离子型表面活性剂，如烷基苯氧基聚乙氧基乙醇或长链羧酸的环氧乙烷衍生物，以及聚酸分散剂，如聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸或其盐，以及疏水性共聚物分散剂，如丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸与疏水性单体的共聚物。
可替代地，表面活性剂可以被选择为以下项的组中的一种或多种：叔辛基苯氧基乙基聚(39)-乙氧基乙醇，十二烷氧基聚(10)乙氧基-乙醇，壬基苯氧基乙基-聚(40)乙氧基乙醇，聚乙二醇2000单油酸酯，乙氧基化的蓖麻油，氟化的烷基酯和烷氧基化物，聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯，蔗糖单椰油酸酯，二(2-丁基)苯氧基聚(20)乙氧基乙醇，羟乙基纤维素聚丁基丙烯酸酯接枝共聚物，二甲基硅酮聚环氧烷接枝共聚物，聚(环氧乙烷)聚(丙烯酸丁酯)嵌段共聚物，环氧丙烷和环氧乙烷的嵌段共聚物，用30摩尔的环氧乙烷乙氧基化的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，N-聚氧乙烯(20)月桂酰胺，N月桂基-N-聚氧乙烯(3)胺以及聚(10)乙二醇十二烷基硫醚。合适的离子型乳化剂的实例包括月桂基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，硬脂酸钾，二辛基磺基琥珀酸钠，十二烷基二苯醚二磺酸钠，壬基苯氧基乙基聚(1)乙氧基乙基硫酸铵盐，苯乙烯磺酸钠，十二烷基烯丙基磺基琥珀酸钠，棕榈酸，棕榈油酸，硬脂酸，油酸，亚油酸，亚麻酸，脂肪酸(例如，亚麻籽油脂肪酸)的混合物，乙氧基化壬基酚的磷酸酯的钠盐或铵盐，辛苯聚醇-3-磺酸钠，椰油酰基肌氨酸钠，1-烷氧基-2-羟丙基磺酸钠，α-烯烃(C14C16)磺酸钠，羟基烷醇的硫酸盐，N-(1,2-二羧乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸四钠，N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸二钠，烷基酰胺基聚乙氧基磺基琥珀酸二钠，磺基琥珀酸的二钠乙氧基化壬基酚半酯和叔辛基苯氧基乙氧基聚(39)乙氧基乙基硫酸盐的钠盐及其混合物。
当希望时，在醇酸分散体中使用的醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物还可包含约15至约75wt.％的一种或多种脂肪酸；约5至约30wt.％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇；以及约5至约25wt.％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸。可替代地，醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物包含约20至约65wt.％的一种或多种脂肪酸；约10至约25wt.％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇；以及约10至约20wt.％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸。可替代地，醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物包含约20至60重量％的一种或多种脂肪酸、0至50重量％的一种或多种油、15至30重量％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇、15至35重量％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸、以及0至25重量％的苯甲酸。
用于制备醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物的脂肪酸可包括但不限于脱水的蓖麻油脂肪酸、大豆油脂肪酸、妥尔油脂肪酸、向日葵脂肪酸、椰子脂肪酸、蓖麻油脂肪酸、亚麻籽油脂肪酸、桐油脂肪酸、红花脂肪酸、亚麻油酸及其混合物。
用于制备醇酸聚合物的油包括但不限于脱水的蓖麻油、大豆油、妥尔油、向日葵油、椰子油、蓖麻油、亚麻籽油、桐油、红花油及其混合物。
具有两个或更多个羟基官能团的多元醇化合物包括但不限于三羟甲基丙烷、单季戊四醇、二季戊四醇、三羟甲基乙烷、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、山梨醇、2-甲基1,3-丙二醇、新戊二醇、2,2,4三甲基戊二醇、丙二醇、氢化双酚A、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二羟甲基丙酸及其混合物。
具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸包括但不限于邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、5-(钠磺基(sodiosulfo))-间苯二甲酸、1,4-环己基二羧酸、己二酸、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、琥珀酰酐、琥珀酸及其混合物。
可以在醇酸聚合物的制备中添加另外的组分而不超出本披露的范围。另外的组分的若干实例可包括但不限于有机溶剂，如甲基戊基酮和二甲苯。在合成过程结束时留在最终产物中的任何有机溶剂可以使用本领域技术人员已知的手段，如真空蒸馏、或者通过在比溶剂的沸点更高的温度下加热产物、或者通过使用二者的组合除去。
水性涂料组合物可进一步包含以下项、由以下项组成或基本上由以下项组成：一种或多种另外的聚合物，以及任何其他已知或希望的添加剂。另外的聚合物可包括但不限于衍生自(甲基)丙烯酸酯、乙烯基芳族、烯键式不饱和脂肪族、或乙烯基酯单体、以及其各种组合中的一种或多种的聚合物或共聚物。其他添加剂可包括但不限于任何类型的颜料或着色剂、填料、聚结剂、pH中和剂、增塑剂、消泡剂、增稠剂、杀生物剂、共溶剂、流变改性剂、润湿剂或铺展剂、流平剂、导电添加剂、粘合促进剂、抗结块剂、抗缩孔剂或抗龟裂剂、防冻剂、腐蚀抑制剂、抗静电剂、阻燃剂、光学增亮剂、UV吸收剂或其他光稳定剂、螯合剂、交联剂、整平剂、絮凝剂、保湿剂、杀虫剂、润滑剂、气味剂、油、蜡或防滑助剂、防污剂或耐污剂以及其混合物和组合。掺入到涂料组合物中的添加剂的选择是基于多种因素来确定的，所述因素包括醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物分散体或乳液的性质以及涂料组合物的预期用途，仅举数例。
颜料和着色剂的若干实例包括但不限于诸如二氧化钛、氧化锌、或氧化铁的金属氧化物、以及有机染料、或其组合。填料的实例可包括但不限于碳酸钙、霞石正长岩、长石、硅藻土、滑石、铝硅酸盐、二氧化硅、氧化铝、粘土、高岭土、云母、叶蜡石、珍珠岩、重晶石或钙硅石、及其组合。
共溶剂和增塑剂的若干实例尤其包括乙二醇、丙二醇、二乙二醇及其组合。在干燥期间有助于膜形成的典型聚结剂包括但不限于乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单***乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚、和二乙二醇单***乙酸酯、及其组合。
增稠剂的若干实例可包括但不限于疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯(HEUR)聚合物、疏水改性的碱溶性乳剂(HASE)聚合物、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、疏水改性的聚丙烯酰胺、及其组合。
可进行各种消泡剂(例如像聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚醚改性的聚硅氧烷)的掺入以在涂料组合物的混合和/或施用过程中使起泡最小化。可以掺入适合的杀生物剂以在储存过程中抑制涂料组合物中细菌和其他微生物的生长。
由本文描述的分散体形成的涂料(可包括但不限于漆料、胶粘剂、密封剂、堵缝剂和油墨)以及形成这些涂料的方法被认为在本披露的范围内。总体上，通过将本文所述的涂料配制品施用到表面上并使涂料干燥以形成涂层或膜来形成涂层。所得的干燥涂层典型地最少包含多个层状聚合物颗粒。涂料配制品和/或干燥涂层可以进一步包含一种或多种如上文所述或本领域技术人员已知的另外的聚合物和/或添加剂。涂层厚度可以根据涂料的施用而变化。涂层的厚度可以是用于特定应用所希望的任何厚度；可替代地，涂层的干燥厚度的范围在约0.025mm(1密耳)至约2.5mm(100密耳)之间。
分散体和由其形成的涂料可以施用到多种不同的表面，包括但不限于金属、沥青、混凝土、石头、陶瓷、木材、塑料、聚合物、聚氨酯泡沫、玻璃及其组合。涂料可施用到商业产品或者制造商品或物品的内表面或者外表面。当希望时，所述表面可以是建筑表面，诸如屋顶、墙壁、地板或其组合。胶乳组合物可以使用任何可获得的方法施用，包括但不限于辊涂、刷涂、流涂、浸涂或喷涂，包括但不限于空气喷涂、空气辅助喷涂、无空气喷涂、高体积-低压力(HVLP)喷涂和空气辅助无空气喷涂。
形成硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体的方法可以包括以下项、由以下项组成或基本上由以下项组成：将醇酸聚合物加入到反应容器中；将具有一个或多个羟基、烷氧基或其组合的硅酮化合物加入到反应容器中，以形成硅酮改性的醇酸聚合物；将丙烯酸单体和一种或多种自由基引发剂加入到反应容器中；形成硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物；以及与一种或多种碱性化合物在水中形成分散体。可替代地，形成硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体的方法可以包括以下项、由以下项组成或基本上由以下项组成：将醇酸聚合物加入到反应容器中；将具有一个或多个羟基、烷氧基或其组合的硅酮化合物加入到反应容器中，以形成硅酮改性的醇酸聚合物；加入一种或多种丙烯酸改性的脂肪酸；形成硅酮-丙烯酸改性的醇酸；以及与一种或多种碱性化合物在水中形成分散体。任选地，当希望低分散粘度时，疏水性二异氰酸酯，如W(科思创公司(Covestro)，匹兹堡，宾夕法尼亚州)，在水中形成分散体后能够与硅酮-丙烯酸改性的醇酸反应。
硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物包含按重量计2％至50％的硅酮化合物、按重量计5％至60％的醇酸聚合物、以及按重量计3％至50％的丙烯酸聚合物。
所述方法可以进一步包括在硅酮改性的醇酸聚合物的存在下在50℃至170℃范围内的温度下，使用至少一种自由基引发剂进行烯键式不饱和单体的自由基聚合，或者在150℃至250℃范围内的温度下，使硅酮改性的醇酸聚合物和与丙烯酸聚合物相关的脂肪酸官能团进行反应。
本披露的其他方面包括：
1.一种用于形成耐热的隔热涂料的水性涂料配制品，所述涂料配制品包含按重量计约2％至约30％的一种或多种隔热填料，其余为含有醇酸的分散体，所述含有醇酸的分散体包含水和醇酸聚合物或含有醇酸的聚合物，所述含有醇酸的聚合物被选择为由以下项组成的组中的一种：丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、及其混合物，使得所述涂料配制品含有按重量计约30％至约80％的水和按重量计约2％至约50％的所述含有醇酸的聚合物。
2.根据权利要求1所述的涂料配制品，其中，所述隔热填料被选择为由以下项组成的组中的一种：二氧化硅气凝胶、空心玻璃微球、空心陶瓷球、陶瓷颗粒、及其混合物；
其中所述涂料配制品含有挥发性有机化合物(VOC)，如通过ASTM D2369-10(2015)e1测试方法测定的，所述挥发性有机化合物的量小于150克/升。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的涂料配制品，其中，所述硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物包含按重量计约2％至约50％的硅酮化合物、按重量计约5％至约60％的醇酸聚合物、以及按重量计约3％至约50％的丙烯酸聚合物。
其中所述硅酮化合物是聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有一个或多个羟基官能团、烷氧基官能团、或其混合物。
4.根据权利要求3所述的涂料配制品，其中，所述涂料配制品进一步包含碱性化合物，使得所述碱性化合物与所述丙烯酸和/或醇酸聚合物之间形成盐。
5.根据权利要求4所述的涂料配制品，其中，所述碱性化合物被选择为由以下项组成的组中的一种：氨、三乙胺、n,n-二甲基乙醇胺、三甲胺、n-甲基吗啉、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂及其混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的涂料配制品，其中，含有醇酸的分散体是通过将所述醇酸聚合物或所述含有醇酸的聚合物在水中用基于所述醇酸聚合物或所述含有醇酸的聚合物最高达10重量％的一种或多种表面活性剂、离子型乳化剂或其混合物进行机械乳化产生的。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的涂料配制品，其中，所述硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物包含0至75重量％的一种或多种脂肪酸、0至75重量％的一种或多种油、10至30重量％的具有两个或更多个羟基官能团的多元醇、10至35重量％的具有两个或更多个羧酸基团的芳族多元酸、以及0至30％重量％的苯甲酸。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的涂料配制品，其中，所述涂料配制品进一步包含进一步包含选自以下项的组中的一种或多种添加剂：另外的聚合物、颜料或着色剂、填料、聚结剂、pH中和剂、增塑剂、消泡剂、增稠剂、杀生物剂、共溶剂、流变改性剂、润湿剂或铺展剂、流平剂、导电添加剂、粘合促进剂、抗结块剂、抗缩孔剂或抗龟裂剂、防冻剂、腐蚀抑制剂、抗静电剂、阻燃剂、光学增亮剂、UV吸收剂或其他光稳定剂、螯合剂、交联剂、整平剂、絮凝剂、保湿剂、杀虫剂、润滑剂、气味剂、油、蜡或防滑助剂、防污剂和耐污剂。
9.一种用于水性涂料组合物的含有醇酸的分散体，所述含有醇酸的分散体包含水和含有醇酸的聚合物，所述含有醇酸的聚合物被选择为以下项的组中的一种：丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、及其混合物。
10.根据权利要求9所述的分散体，其中，所述硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物包含按重量计约2％至约50％的硅酮化合物、按重量计约5％至约60％的醇酸聚合物、以及按重量计约3％至约50％的丙烯酸聚合物。
其中所述硅酮化合物是聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有一个或多个羟基官能团、烷氧基官能团、或其混合物。
11.一种涂层，所述涂层是通过施用根据权利要求1-11中任一项所述的水性涂料配制品在基底上形成的，所述涂层包含：
按重量计约3％至约95％的一种或多种隔热填料；以及
按重量计约5％至约97％的醇酸聚合物、丙烯酸改性的醇酸聚合物、硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物、或其混合物；
其中所述涂层是未固化的、部分固化的、或基本上固化的。
12.根据权利要求11所述的涂料，其中，所述隔热填料被选择为以下项的组中的一种：二氧化硅气凝胶、空心玻璃微球、空心陶瓷球、陶瓷颗粒、及其混合物。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的涂料，其中，所述硅酮-丙烯酸改性的醇酸聚合物包含按重量计约2％至约50％的硅酮化合物、按重量计约5％至约60％的醇酸聚合物、以及按重量计约3％至约50％的丙烯酸聚合物。
其中所述硅酮化合物是聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有一个或多个羟基官能团、烷氧基官能团、或其混合物。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的涂料，其中，所述涂料展现出以下特性中的至少一种：小于100mW/mK的热导率；如通过热重分析(TGA)以20℃/min的加热速率测量的，在暴露于最高达400℃的温度后至少70％的重量保持率；或如通过TGA测量的，在最高达470℃的温度下小于50％的重量损失。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的涂料，其中，在其上形成有所述涂层的所述基底包含选自下组中的一种：天然木材、经加工的木材、纸张、硬纸板、纺织品、合成树脂、塑料、陶瓷、黑色金属、有色金属、石头、混凝土和石膏。
给出以下具体实例来说明本披露的醇酸聚合物分散体或含有醇酸的聚合物分散体，以及由其形成的涂料及其制备方法，并且所述实例不应解释为限制本披露的范围。根据本披露，本领域技术人员将理解，在不偏离或超出本披露的精神或范围的情况下，本文披露的具体实施例中可以做出很多改变并且仍然获得相同或类似的结果。本领域技术人员将进一步理解，本文报道的任何特性代表常规测量的特性，并且可以通过多种不同的方法来获得。本文描述的方法表示可在不超出本披露的范围的情况下使用的此类方法和其他方法。
实验1-醇酸聚合物合成
将总计99克的单季戊四醇、179克的三羟甲基丙烷、410克的亚油酸(200，伊士曼化学品公司(Eastman Chemicals)，金斯波特，田纳西州)、187克的间苯二甲酸、以及170克的苯甲酸装入配备有接收器、冷水冷凝器和氮气层的反应烧瓶中。还将甲基戊基酮加入到反应烧瓶中，以促进除去水并清洁烧瓶内部升华的原材料。将反应***温度升高至220℃。从烧瓶中连续除去形成的水。通过酸值和粘度监测聚合的进展。发现所得的基础醇酸聚合物在甲基戊基酮溶剂中在80NVM下展现出的加德纳-霍尔特粘度为“M”且酸值为2.7。
实验2-醇酸聚合物合成
将总计198克的单季戊四醇、358克的三羟甲基丙烷、820克的亚油酸(200，伊士曼化学品公司，金斯波特，田纳西州)、374克的间苯二甲酸、以及340克的苯甲酸装入配备有接收器、冷水冷凝器和氮气层的反应烧瓶中。还将甲基戊基酮加入到反应烧瓶中，以促进除去水并清洁烧瓶内部升华的原材料。将温度升高至230℃。从烧瓶中连续除去形成的水。通过酸值和粘度监测聚合的进展。发现所得的基础醇酸聚合物在甲基戊基酮溶剂中在80NVM下展现出的加德纳-霍尔特粘度为“1-”且酸值为7.7。
实验3-硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体，其在用一种或多种不饱和脂肪酸产生的硅酮改性的醇酸的存在下，通过烯键式不饱和乙烯基或(甲基)丙烯酸酯单体的自由基聚合产生
将总计150克的实验1的产物和155克的羟基官能的苯基丙基聚硅氧烷(Z6018，道康宁公司，米德兰，密歇根州)装入配备有接收器、冷水冷凝器和氮气层的反应烧瓶中。将温度升高并在140℃下保持约3小时，然后将30克的丙氧基丙醇加入到烧瓶中。在约3.5小时的时间段内，将21克的对甲基苯乙烯、11克的甲基丙烯酸甲酯、29克的丙烯酸正丁酯、23克的丙烯酸、以及5.5克的二叔戊基过氧化物的混合物在140℃下进料至反应烧瓶中。在完成上述单体混合物的加入后，保持约1.5小时后，将温度冷却至低于100℃。在温和搅拌下加入21克的28％氢氧化铵和550克的去离子水的混合物。所得硅酮和丙烯酸改性的醇酸分散体具有39.0％的非挥发性固体、9.64的pH值和在25℃下100厘泊的粘度。
实验4-硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体，其在用一种或多种不饱和脂肪酸产生的硅酮改性的醇酸的存在下，通过烯键式不饱和乙烯基或(甲基)丙烯酸酯单体的自由基聚合产生
将总计750克的实验2的产物和165克的羟基官能的苯基丙基聚硅氧烷(Z6018，道康宁公司，米德兰，密歇根州)装入配备有接收器、冷水冷凝器和氮气层的反应烧瓶中。将温度升高并在140℃下保持约3小时，然后将90克的丙氧基丙醇加入到烧瓶中。在约1.5小时的时间段内，将60克的对甲基苯乙烯、48克的甲基丙烯酸甲酯、72克的丙烯酸正丁酯、69克的丙烯酸、以及16.5克的二叔戊基过氧化物的混合物在140℃下进料至烧瓶中。在完成上述单体混合物的加入后，保持约1.5小时后，将温度冷却至低于100℃。在温和搅拌下将54克的28％氢氧化铵和1650克的去离子水的混合物加入到烧瓶中。所得硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体具有38.4％的非挥发性固体、8.76的pH值和在25℃下3300厘泊的粘度。
实验5-醇酸聚合物合成
将总计122克的单季戊四醇、110克的三羟甲基丙烷、102克的氢化双酚A、305克的大豆油脂肪酸、72克的脱水蓖麻油脂肪酸、210克的间苯二甲酸、以及56克的苯甲酸装入配备有接收器、冷水冷凝器和氮气层的反应烧瓶中。还将甲基戊基酮加入到烧瓶中，以促进除去水并清洁烧瓶内部升华的原材料。将温度升高至230℃。从烧瓶中连续除去形成的水。通过酸值和粘度监测聚合的进展。所得的基础醇酸聚合物在甲基戊基酮溶剂中在85NVM下具有的加德纳-霍尔特粘度为“Z2-”且酸值为5.2。
实验6-一种或多种丙烯酸聚合物改性的脂肪酸
将1378克的亚油酸(200，伊士曼化学品公司，金斯波特，田纳西州)和697克的脱水蓖麻油脂肪酸的混合物加入到配备有氮气层的反应烧瓶中。将温度升高至160℃。在约4小时内将771克的苯乙烯、607克的甲基丙烯酸异丁酯、492克的甲基丙烯酸、以及54克的二叔丁基过氧化物的混合物加入到烧瓶中，同时将温度保持在160℃。将反应保持约40分钟，然后将1.0克的二叔丁基过氧化物和1.0克的甲基戊基酮的混合物加入到烧瓶中。在160℃下保持1小时后，将温度冷却。所得产物在甲基戊基酮中在80NVM下具有的加德纳-霍尔特粘度为“U-W”。
实验7-硅酮和丙烯酸改性的醇酸分散体，其通过硅酮改性的醇酸与一种或多种丙烯酸聚合物改性的脂肪酸的反应产生
将总计120克的实验5的产物和80克的羟基官能的苯基丙基聚硅氧烷(Z6018，道康宁公司，米德兰，密歇根州)装入配备有接收器、冷水冷凝器和氮气层的反应烧瓶中。将温度升高并在160℃下保持约2.5小时，然后将200克的实验6的产物加入到烧瓶中。将温度升高至205℃并保持约4小时，然后将20克的28％氢氧化铵和520克的去离子水的混合物装入烧瓶中。将温度降低至65℃，此时在温和搅拌下将6克的单体环脂族二异氰酸酯(W，科思创公司，匹兹堡，宾夕法尼亚州)加入到烧瓶中。将温度升高至85℃并保持约1.5小时，然后将所述批次冷却。所得硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体具有42.0％的非挥发性固体、8.35的pH值和在25℃下300厘泊的粘度。
实验8-用含有醇酸的聚合物或醇酸聚合物制备漆料
采用以下漆料配方制备用于本发明的隔热涂料。
使用Cowles型高速分散器，在分散容器中装入64.5lbs的醇酸分散体(39％NVM)。在温和搅拌下，加入水、Triton CF-I0表面活性剂、氢氧化铵、分散剂(TamoI165)、消泡剂(BYK-022)和二氧化钛浆料(Ti-Pure R-746)。使该混合物经受高速分散持续15分钟。然后将混合器的速度降至中速，并且加入剩余的醇酸分散体(39％NVM)(255.3Ibs)，然后加入Oxycoat和Dricat干燥剂。然后以中速将混合物混合15分钟。然后缓慢加入气凝胶，以防止低密度气凝胶产生粉尘和漂浮出容器。在气凝胶添加步骤的过程中，混合物的粘度增加。如果粘度达到抑制均匀流动的程度，则加入一部分剩余的206.4lbs的水，以保持流动性和均匀混合。一旦加入所有气凝胶，将混合物在1000RPM下混合另外的15分钟。加入剩余的水和消泡剂(BYK-024)，并将混合物充分混合至完成。
实验9-用含有胶乳聚合物的对照物制备漆料
采用以下漆料配方制备用于含有胶乳聚合物的对照隔热涂料的隔热涂料。
使用Cowles型高速分散器，在分散容器中装入339.21bs的胶乳聚合物(DM 109)。在温和搅拌下，加入水、Triton CF-l0表面活性剂、氢氧化铵、分散剂(TamoI165)、消泡剂(BYK-022)和二氧化钛浆料(Ti-Pure R-746)。使混合物经受高速分散持续15分钟。然后将混合器的速度降低至中速，并加入聚结溶剂(乙二醇醚DPnB)。以中速将混合物混合15分钟。缓慢加入气凝胶，以防止低密度气凝胶产生粉尘和漂浮出容器。在加入所有气凝胶后，将混合物在1000RPM下混合15分钟。为了完成涂料配制品，缓慢加入流变改性剂(Coapur6050)和消泡剂(BYK-024)，将所得混合物充分混合至完成。
实验10-热导率测试
热导率测量是使用可从LaserComp公司获得的Fox200HT热流计进行的。热导率是通过测量热流计内两块板之间的样品厚度、热通量和温差来确定的，如图1所示。这两块板是8英寸乘8英寸，并且具有0.5英寸的厚度。
利用可商购的水性丙烯酸改性的醇酸分散体(821-1377，阿科玛公司)使用二氧化硅气凝胶(EnovaTM Aerogel C3100,卡博特公司)作为隔热填料来配制隔热涂料。还使用两种苯乙烯丙烯酸胶乳产品，DM 166和DM 109(阿科玛公司)，来制备隔热涂料。如下表1所示，使用热流计测量每种涂料的热导率。
表1.热导率基线测量。
出人意料地，用丙烯酸改性的醇酸分散体(821-1377)配制的漆料显示出比用苯乙烯丙烯酸胶乳产品(DM 166或DM109)配制的漆料显著更低的热导率。丙烯酸改性的醇酸涂料所展现出的较低热导率被认为与展现出增强的隔热性能的涂料相关。
实验11-热稳定性测试
通过以20℃/min的加热速率加热至800℃空气干燥1周以上之后，在空气中对下表2中所述的隔热涂料进行热重分析(TGA)。TGA的结果描述于相应的图2-6中。
表2.对热重分析中使用的隔热涂料的描述。
每种涂料的热稳定性在热重分析(TGA)中通过加热至400℃时涂膜的重量保持率和/或涂膜损失其原始重量的50％的温度来确定。结果在图2-6中突出显示，并总结在下面提供的表3中。
表3.对表2的涂料的热重分析(TGA)的总结。
热重分析(TGA)的结果证实丙烯酸改性的醇酸和硅酮-丙烯酸改性的醇酸分散体显示出比现有胶乳基隔热涂料好得多的热稳定性。可替代地，硅酮和丙烯酸改性的醇酸分散体展现出最高程度的热稳定性。当涂料暴露于高温下延长的时间段时，隔热涂料的热稳定性是决定涂料使用寿命的最重要的特性之一。本披露的醇酸聚合物和含有醇酸的聚合物分散体所展现出的隔热和热稳定性水平是现有隔热涂料无法达到的。
在本说明书中，已经对实施例以使得能够书写清楚并且简明的说明书的方式进行描述，但是所打算的并且将理解的是实施例可以不同地组合或分离而不偏离本发明。例如，将理解的是本文所描述的所有优选特征适用于本文所描述的本发明的所有方面。
为了说明和描述的目的已经呈现了本发明的不同形式的以上描述。它不旨在为穷尽的或将本发明限制为所披露的精确形式。根据以上传授内容，很多修改或变化都是可能的。选择和描述所讨论的形式以提供本发明的原理及其实际应用的最佳说明，从而使本领域的普通技术人员能够以各种形式并结合适用于所设想的特定用途的各种修改形式来利用本发明。当根据公平、合法和公正地赋予其权利的范围进行解释时，所有这些修改形式和变型形式都在通过所附权利要求确定的本发明的范围内。