CN1348485A - 耐磨损涂料 - Google Patents
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Abstract
叙述了形成耐磨损涂层的涂料组合物。发现可将溶胶－凝胶法氧化铝颗粒加到成膜树脂组合物中,以生成显示出特别耐磨损的涂料。
Description
发明领域
本发明涉及形成耐磨损涂料组合物和方法。尤其是本发明涉及新型涂料组合物，该组合物含有溶胶-凝胶氧化铝颗粒，所含的数量足以提供显示出耐磨损性提高的涂层。
发明背景和概述
在很多生产规程中，应用保护或装饰涂层是通常的加工步骤。无论是用于装饰或保护作用，该类涂层的一个重要的功能特性是耐磨损性。在装运过程中或涂层表面的平常使用中，所使用的涂层与其他表面的磨损接触造成其完整性的破坏，可影响涂层的外观及其保护下层表面的有效性。因此，有意义的研究和开发的努力都定向于涂料组合物的配制，以使涂料组合物显示出耐磨损性及其他所需的涂层特性如柔韧性、硬度、粘附力、透明度、半透明性等。
对于用于在使用中与其他物体有磨损接触的表面如地板材料、棚架材料等的涂层配方，耐磨损性特别重要，是所需要的性能。在这种表面上使用显示良好耐磨损性的涂层可延长涂料组合物的外观和功能二者。
因此，本发明提供了形成耐磨损涂层的涂料组合物。本发明的基础，至少部分的基础，是发现在树脂涂料组合物中在有效水平上使用溶胶-凝胶法颗粒或颗粒组合物作添加剂，使涂层显示的耐磨损性有不寻常的提高。
根据本发明典型的涂料组合物含有成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法陶瓷颗粒组合物，其中陶瓷颗粒含有氧化铝，及其中氧化铝颗粒构成涂层重量的大约1～大约60％。本涂料组合物的成膜树脂组分优选热固性的或可UV-固化的树脂，是在装饰和保护涂料组合物中所使用的类型。
在本发明的另一个实施方案中，在涂层规程中应用了改进的耐磨损的表面涂饰，它使用了至少一层密封层或底漆涂料组合物以形成密封涂层，及至少一层面漆涂料组合物以形成表面面漆涂层。改进的表面涂饰和方法包括使用改进的密封层和/或面漆涂料组合物，此组合物含有成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法加工的陶瓷颗粒，其数量为能有效地使表面涂饰具有耐磨损性。
发明详述
根据本发明的一个实施方案，提供了可固化的涂料组合物，以形成耐磨损涂层。该涂料组合物含有成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法加工的颗粒组合物，成膜树脂组合物最典型的是热固性树脂或可UV-固化的树脂。调配成膜树脂组合物，使其包括一定量的溶胶-凝胶陶瓷颗粒组合物，其量足以提高所生成的固化涂层的耐磨损性。
在本发明的一个实施方案中，涂料组合物的成膜树脂是一种热固性树脂组合物，它包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、尿素树脂、蜜胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂。
在本发明的一个实施方案中，成膜树脂组合物包含可UV-固化的树脂，典型的可UV-固化的树脂包含烯烃官能化的单体、烯烃官能化的低聚体和聚合物。此配方典型地包括单-和多-官能烯烃低聚体和聚合物的结合。参阅如U.S.专利4,600,649、4,902,975、4,900,763和4,065,587中公开的内容，这些公开的内容作为参考列于本文。在本发明的一个优选的实施方案中提供了形成耐磨损涂料组合物的涂料，特别用于木质地板，其中该涂料组合物含有单-烯烃官能化的和多-烯烃官能化的聚氨基甲酸酯树脂单体、低聚体和聚合物。
本涂料组合物典型地含有大约40～大约90重量％的成膜树脂组合物和大约10～大约60重量％的溶胶-凝胶法陶瓷颗粒，典型的是氧化铝组合物。当然，这样的涂料组合物可以且典型地确实包含其他的标准涂料添加剂，如随树脂而变的固化剂或催化剂、助流剂、湿润剂、分散剂、颜料、染料、填料、纤维、抗静电剂、润滑剂、表面活性剂、增塑剂、流变改性剂、及偶联剂。这样，例如，本发明使用可UV-固化树脂的涂料组合物典型地包括有效量(大约0.1～大约3重量％)的一种或多种光引发剂。没有光引发剂，这样的组合物可通过电子束照射来固化。
上述涂料组合物还可如包含偶联剂。适合于本发明使用的偶联剂的实例包括有机硅烷、锆铝酸盐和钛酸酯。可直接将偶联剂加到涂料组合物中。或者，可在陶瓷颗粒被加到涂料组合物中之前，用偶联剂将陶瓷颗粒进行预处理。加入偶联剂的数量典型地为陶瓷微粒重量的0.1～5％之间。
本涂料组合物的无机组分包括一种形式的通过溶胶-凝胶法加工制成的氧化铝。这些产物，有时被称为溶胶-凝胶法陶瓷颗粒，在商业上可从数个来源得到。在本发明的一个实施方案中，溶胶-凝胶法加工的氧化铝颗粒是3M公司以商品名Cubitron出售的产品。
根据本发明使用的那些溶胶-凝胶法加工的颗粒组合物通常是根据尤其是颗粒尺寸指定的，从大约JIS 240下至JIS 8000的范围。这些颗粒尺寸相应于微粒大小从大约130μm下至大约0.5μm的范围。本组合物的溶胶法颗粒组分可以是均匀的颗粒尺寸，或是数种颗粒尺寸的混合。在本发明的一个实施方案中，溶胶-凝胶法颗粒构成涂料的大约1～大约60重量％，更典型的是涂料的大约10～大约40重量％，其颗粒尺寸为JIS 320或更小。在一个实施方案中，JIS 400溶胶-凝胶法氧化铝颗粒单独使用或与较小和/或较大颗粒尺寸的材料混合使用。典型地根据本发明的密封涂料/底漆涂料与颗粒填充的面漆涂料组合物比较，具有较高重量百分数的颗粒组合物。通常调配的面漆涂料组合物含有大约1～大约15％的溶胶-凝胶法加工颗粒，而调配密封涂料/底漆涂料组合物最典型的含有大约10～大约40％、更优选大约10～大约30重量％的溶胶-凝胶法加工的颗粒。
陶瓷颗粒微粒还可含有表面涂层。众所周知，在磨耗制品中表面涂层可改善陶瓷微粒和成膜树脂组合物粘接剂之间的粘附力。该表面涂层在U.S.专利5,011,508、1,910,444、3,041,156、5,009,675、4,997,461和5,213,951中有述。
可使用本领域公认的涂布应用技术来使用本发明的涂料组合物，这些技术包括喷涂、幕涂、逆辊涂布、真空镀膜、挤压涂布、或直接或差动辊式涂布应用。本发明涂料组合物的粘度不是关键性的，这样本发明包括的含有成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法加工的陶瓷颗粒的涂料组合物可具有任意给定的粘度。典型地，涂料组合物的粘度可在大约200厘泊至高达大约8000厘泊的范围，取决于组合物的颗粒充填的成膜树脂组分的本质。该组合物利用标准的涂料配制技术来制备。这样，例如陶瓷颗粒组合物可被混入或筛落到如地板油剂组合物中，所提供的涂料的耐磨损性提高了，且不影响其他功能上重要的性质如柔韧性、硬度、粘附力等。
大多数表面涂饰规程包括使用至少一层密封/底漆涂料组合物以形成密封/底漆涂层和一层面漆涂料组合物以形成表面面漆涂层的步骤。使用根据本发明改进的密封涂料和面漆涂料组合物，即一种含有成膜树脂组合物和一定数量的溶胶-凝胶法陶瓷颗粒的组合物，该数量能有效地提高密封涂层的耐磨损性，这样可制成具有改进耐磨损性的涂饰表面。在有些涂布规程中，如那些用于涂布木质地板的例子，木质表面在涂布一层或多层面漆涂料组合物之前，要至少涂布两层密封涂料，更典型的是涂布两到五层密封涂料。其中在涂布程序中，至少一层所涂布的密封涂料是本发明的溶胶法加工颗粒填充的涂料组合物，所形成的表面涂层可具有特别的耐磨损性。在一个实施方案中，在涂布面漆涂料之前，至少在表面上涂布两层本发明的密封涂料。
在本发明另一个实施方案中，面漆涂料是根据本发明的溶胶-凝胶法加工颗粒填充的涂料组合物。所配制的面漆涂料的配方中含有低水平的颗粒，一般为大约1～大约15重量％范围的细微颗粒，该细微颗粒典型的是JIS 400或更细的颗粒。在一个实施方案中，被涂布的表面是计划用于地板应用的木质表面，及密封层或面漆涂料二者的成膜树脂组合物是可UV-固化的100％固态组合物，它含有单-烯烃官能化和多-烯烃官能化单体、低聚物和聚合物的组合。
制备：用于本发明的溶胶-凝胶法加工的陶瓷颗粒可根据下列步骤制备：
混合步骤：制备一种氧化铝基混合物，它含有氧化铝前体、任意一种酸、和一种液体介质。该氧化铝前体可被烧结成α-氧化铝。优选的氧化铝前体是α-氧化铝单水合物，一般被称为勃姆石。其他氧化铝前体的实例包括α-氧化铝粉末、γ-氧化铝粉末、甲酰乙酸铝、硝基甲酰乙酸铝和铝盐。
一种有用的α-氧化铝单水合物可采用Alcoa公司的商品。其他的α-氧化铝单水合物可采用德国汉堡Condea GmbH的商品。优选的氧化铝单水合物是α-形，如果包含，则它仅包含相对极少量的不同于单水合物的水合相(尽管在某些商品级勃姆石中可能存在很少量的三水合物杂质，这可以是被允许的)。该单水合物一般具有低的水溶解度和高的表面积(典型的至少约180m2/g)。
在其中混合勃姆石的有代表性的液体介质是水。水可以是自来水、蒸馏水或去离子水。在一些实例中，优选将水性介质加热(如30～70℃)，以改善勃姆石的混合。
上述混合物可进一步含有胶溶剂；胶溶剂一般是可溶性离子化合物，认为它们在液体介质(即水)中会导致颗粒或胶体的表面一律带电。优选的胶溶剂是酸类或酸性化合物。有代表性的酸的实例包括单质子酸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸，并优选硝酸。典型地，以混合物中勃姆石的重量计算，该混合物至少包含0.1～20重量％的酸，优选1％～10重量％的酸，最优选3～8重量％的酸。在有些实例中，可在与水混合之前将酸涂于α-氧化铝单水合物微粒的表面。
上述混合物可进一步含有成核材料或成核材料前体，如α-氧化铝、α-氧化铁、α-氧化铁前体和/或氧化铬。有关成核材料的其他详情已在如U.S.专利4,623,364、4,774,802、4,964,883、5,139,987和5,219,806中公开。成核材料的一个实例是氧化铁或氧化铁前体。在一些实例中可起到成核材料作用的氧化铁、或提供起到成核材料作用的材料的氧化铁的来源包括赤铁矿(即α-Fe2O3)及其前体(即针铁矿(α-FeOOH)、纤铁矿(即γ-FeOOH)、磁铁矿(Fe3O4)和磁赤铁矿(γ-Fe2O3))。
上述氧化铝混合物可进一步含有其他金属氧化物前体，有时称作金属氧化物改性剂。术语前体是指在适当的烧结条件下能够被转化为金属氧化物的物质。加入混合物的金属氧化物前体的数量是根据最终烧结的无机颗粒中所需的数量来计算和确定的。这些其他金属氧化物可改变所生成无机微粒的物理和化学性质。可将金属氧化物前体如1)一种金属盐、2)一种金属氧化物微粒、或3)一种金属氧化物的胶体悬浮液加到混合物中。优选以金属盐加入这些前体，金属盐的实例包括金属硝酸盐、金属乙酸盐、金属拧檬酸盐、金属甲酸盐及金属盐酸盐。对金属氧化物微粒，一般优选的微粒尺寸小于5微米，优选小于1微米。胶体金属氧化物是离散的细微分开的金属氧化物微粒，其一维或多维的尺寸在大约3纳米～大约1微米的范围。这些胶体金属氧化物的实例包括氧化锂、氧化锰、氧化锆、二氧化硅、氧化铬、氧化镨、氧化镝、氧化钐、氧化钴、氧化锌、氧化钕、氧化钇、氧化镱、氧化镁、氧化镍、二氧化硅、氧化锰、氧化镧、氧化钆、氧化镝、氧化铕、三氧化二铁、氧化铪和氧化铒。
典型地，使用金属氧化物改性剂可降低烧结的无机微粒的多孔性，从而增加其密度。另外某些金属氧化物前体可降低过渡氧化铝向α-氧化铝转变的温度。某些金属氧化物可能与氧化铝反应，所形成的反应产物在提高该无机微粒的物理性质方面可能是有益的。这样，金属氧化物的选择及数量将部分地取决于无机微粒的加工条件及所需要的性质。
有代表性地，钴、镍、锌和镁的氧化物与氧化铝反应形成尖晶石，而锆和铪的氧化物不与氧化铝反应。或者，氧化镝和氧化钆与氧化铝的反应产物通常是石榴石。氧化铝与氧化镨、氧化镱、氧化铒及氧化钐的反应产物通常具有钙钛矿和/或石榴石结构。氧化钇也可与氧化铝反应形成具有石榴石晶体结构的Y3Al5O12。某些稀土氧化物及二价金属阳离子与氧化铝反应形成由化学式LnMAl11O19表示的稀土铝酸盐，其中Ln是三价金属离子如La3+、Nd3+、Ce3+、Pr3+、Sm3+、Gd3+、Er3+或Eu3+，M是二价金属阳离子如Mg2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+或Co2+。这些铝酸盐具有六边形晶体结构，有时将此铝酸盐称作磁铅石片晶。有关勃姆石混合物中金属氧化物(和/或其前体)的内容的其他详情参阅如U.S.专利4,314,827、4,770,671、4,881,951、5,429,647和5,551,963。
以混合物总重量计算，上述氧化铝-基混合物典型地含有大于15重量％(一般大于30重量％～大约80重量％)的固体。然而以混合物总重量计算，有些混合物含35重量％或以上、45重量％或以上、50重量％或以上、55重量％或以上、60重量％或以上及65重量％或以上固体。
制备上述混合物如可将液体介质逐步地加到不溶于液体介质的组分中，同时后者被搅拌或翻滚。例如，可将含有水、硝酸和金属盐的液体介质逐步地加到勃姆石中，同时翻滚勃姆石，使得液体介质更容易地分布在整个勃姆石中。或者，将勃姆石、水和酸加在一起，然后搅拌形成基本均匀的混合物。然后在该混合物中加入成核剂和/或金属氧化物前体。
适合的搅拌机包括桶式搅拌机、σ-叶片式搅拌机、球磨机和高剪力搅拌机。其他适合的搅拌机可采用伊利诺伊州Gurnee市Eirich机械有限公司、明尼苏达州明尼阿波利斯市Hosokawa-Bepex公司(包括可采用商品名“SCHUGIFLEX-O-MIX”，FX-160型的搅拌机)、及肯塔基州佛罗伦斯市Littleford-Day有限公司的产品。
在形成氧化铝-基混合物后可将该混合物加热，以增加α-氧化铝单水合物的分散性和/或制成均匀的混合物。温度是可变化的，例如温度可在大约20～大约80℃，通常在25～75℃。或者该混合物可在1.5～130大气压的压力范围下加热。
上述混合物可在干燥步骤之前或干燥步骤期间凝胶化。加入大部分改性剂可导致混合物更快凝胶化。一般混合物的pH和凝胶中的离子浓度决定混合物凝胶化的速度。典型地，混合物的pH在大约1.5～大约4。可挤压凝胶化的混合物。
干燥步骤：一般用本领域已知的技术干燥混合物，包括加热促使液体介质蒸发，或简单地在空气中干燥。该干燥步骤一般从混合物中除去大部分液体介质；然而，在干燥的混合物中仍可存在小部分(如大约10重量％或更少)液体介质。典型的干燥条件包括温度范围从大约室温～大约200℃以上，有代表性地为50～150℃之间；时间范围为大约30分钟～数天。
转化步骤：干燥以后，上述干燥的混合物可被转化为前体微粒。一种典型生成该前体微粒的方法是通过粉碎技术。可使用各种压碎或粉碎技术，如滚碎机、颌式破碎机、锤磨机、球磨机等。较粗糙的微粒可再粉碎生成较细的微粒。
或者，将干燥的混合物用可挥发性高的内含物制成块状，然后将块状物直接送入加热炉爆炸粉碎，加热炉的温度保持在350℃以上，通常温度为600～900℃。
煅烧步骤：大体上用本领域已知的技术煅烧干燥混合物或陶瓷前体微粒，在其中基本去除全部可挥发物，且混合物中存在的各种组分都被转化为氧化物。此技术包括使用旋转的或固定的加热炉，温度在大约400～1000℃(典型地大约450～800℃)的范围，加热干燥混合物直至没有水分，及典型的是直至除去至少大约90重量％的任何被结合的挥发性物质。
浸渍步骤：可将金属氧化物改性剂浸入煅烧过的前体颗粒中，但是此浸渍步骤不是必须的。选择金属氧化物改性剂前体，以使无机微粒具有所需的特性。典型地，该金属氧化物前体是以金属盐的形式。在上文已说明金属氧化物前体和金属盐。
浸渍溶胶-凝胶法得到的无机颗粒的方法大致已在如U.S.专利5,164,348中说明。一般，陶瓷前体材料(即干燥的氧化铝-基混合物、干燥的陶瓷前体材料、煅烧过的氧化铝基混合物或煅烧过的陶瓷前体材料)是多孔的。例如，煅烧过的陶瓷前体材料典型地具有由外部表面延伸到材料中的直径大约5～10纳米的微空。这些微孔的存在允许浸渍组合物进入陶瓷前体材料中，该浸渍组合物含有液体介质(典型的是水)和适当的金属前体。认为浸渍过程是通过毛细管作用而发生的。
优选的用于浸渍组合物的液体介质是水(包括去离子水)、有机溶剂(优选非-极性溶剂)或它们的混合物。如果需要金属盐的浸渍，金属盐在液体介质中的浓度以理论金属氧化物为基础，典型地是在大约5％～大约40％所溶解固体的范围。优选地，为达到100g多孔陶瓷前体材料的浸渍，至少加入50ml溶液。
浸渍步骤后，一般第二次煅烧所生成的浸渍前体微粒，以便在烧结前除去任何挥发物。典型的煅烧条件如上所述。
烧结步骤：前体微粒形成后或任意煅烧后，烧结该前体微粒提供致密的陶瓷α-氧化铝基无机微粒。一般使用本领域已知的技术烧结已煅烧过的材料，包括在使过渡氧化铝向α-氧化铝有效转变的温度下加热，引起全部金属氧化物前体或者与氧化铝反应、或者形成金属氧化物，并增加陶瓷材料的密度。煅烧过的材料可通过加热来烧结(如使用电阻、微波、等离子体、激光、或分批的或连续过程二者的气体燃烧)。烧结温度范围通常是在大约1200℃～1650℃，典型地为大约1200℃～1500℃。煅烧过的材料暴露在烧结温度下的时间长度取决于如微粒大小、微粒组成和烧结温度。典型地，烧结时间范围为几秒～大约60分钟(优选大约3～30分钟之内)。烧结典型地在氧化氛围中完成，尽管也可使用中性或还原氛围。
粉碎和分级步骤：在一些实例中，无机微粒被烧结成大约所需的微粒大小及大约所需的微粒尺寸分布。该无机微粒可用筛分技术、风力分级技术或水力分级技术进一步分级，以进一步改进微粒尺寸分布。在有些情况下，无机微粒首先被粉碎到较细的微粒大小。粉碎可通过如滚碎、喷磨、锤磨、球磨等完成。粉碎后，所生成的微粒典型地用筛分技术、风力分级技术或水力分级技术进一步改进微粒尺寸分布。
铝的溶胶-凝胶法陶瓷颗粒也可用本领域已知的其他程序来制备，这些程序在下列每一个U.S.专利中有说明，这些专利作为参考在此列出：U.S.专利4,623,364、4,314,827、4,744,802和4,800,685。烧结的氧化铝无机微粒性质
烧结的氧化铝无机微粒具有的真密度至少为大约3.70g/cm3，优选至少为大约3.80g/cm3，更优选至少为大约3.85g/cm3，及最优选至少为大约3.90g/cm3。同样，优选烧结的氧化铝无机微粒具有的理论密度至少为大约90％，优选至少为大约93％，更优选至少为大约95％。微粒密度可用氦气比重瓶(可采用佐治亚州Norcross市Micromeritics仪器公司的产品，商品名为“Micromeritics AccuPyc 1330”)测定。
烧结的氧化铝无机微粒具有的硬度至少为大约16GPa，优选至少为大约17GPa，更优选至少为大约18GPa及最优选至少为大约19GPa。在一些实例中，硬度可大于大约20GPa或大于大约22GPa。硬度可根据Vicker的刻痕法使用500克重的刻针来测量。该测试程序进一步在根据ASTM(美国测试方法协会)的测试方法E384中说明。
烧结的氧化铝无机微粒具有的韧度至少为大约2MPa-m0.5，优选至少为大约2.2MPa-m0.5，更优选至少为大约2.5MPa-m0.5及最优选至少为大约2.8MPa-m0.5。在一些实例中，韧度可大于大约3.0MPa-m0.5，或大于大约4.0MPa-m0.5。韧度可根据Vicker的刻痕法使用500克重的刻针来测量。韧度可根据“压痕断面中的均衡小裂纹”一文中略述的测试程序来测定，该文由BR Lawn和ERFuller发表在1974年材料科学杂志的第10卷2016～2024页上。
实施例1
耐磨损涂料组合物
下列涂料组合物是用于如地板涂饰的可UV固化涂料组合物的范例。制备的第一个步骤是混合下列组分：
| 成分重量％ | 成分名称 | 成分类型 |
| 6.14 | 1，6-己二醇二丙烯酸酯 | 二官能丙烯酸酯低聚体 |
| 6.46 | Photomer 4149 SR454 | 三官能丙烯酸酯低聚体 |
| 6.30 | V-Pyrol，苛性 | 单官能单体 |
| 3.89 | Sartomer CN 292 | 四官能聚酯丙烯酸酯 |
| 3.55 | Photomer 3016-20R | 环氧丙烯酸酯 |
| 1.70 | Darocur 1173 | 光引发剂 |
| 7.27 | BYK-361 | 丙烯酸酯化的硅流动剂 |
| 35.30 | Sartomer CN 971A80 | 丙烯酸酯化的芳香族尿烷 |
| 1.05 | 光引发剂 |
然后上述成分混合20分钟，此后在混合下将下列组分筛落到混合物中：
| 成分重量％ | 成分名称 | 成分类型 |
| 0.24 | R-972 Aerosil | 沉淀二氧化硅(流变改性剂) |
| 28.11 | Cubitron MFM-321(3M公司) | 溶胶-凝胶法陶瓷氧化铝无机物 |
所得混合物在高速混合20分钟，以得到平滑的稠度。
将上述本发明可UV-固化的涂料组合物涂于木质表面，并由UV-固化，所提供的涂层在比较耐磨损试验中显示了增强的耐磨损性。该涂料组合物可通过本领域承认的任何方法施用于表面上，这些方法包括但不限于使用刷子、使用喷涂设备、使用辊子等等。
实施例2
耐磨损涂料组合物
使用与实施例1所述相同的程序制备可UV固化涂料组合物，只是混合的组分如下：
| 成分，重量％ | 成分名称 | 成分类型 |
| 11.08 | 三丙二醇二丙烯酸酯 | 二官能丙烯酸酯低聚体 |
| 17.87 | 1，6-己二醇二丙烯酸酯 | 二官能丙烯酸酯低聚体 |
| 14.86 | 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 | 三单官能单体 |
| 20.29 | Sartomer CN-975 | 四官能芳香族尿烷丙烯酸酯 |
| 2.40 | Darocur 1173 | 光引发剂 |
| 1.35 | BYK-P105 | 抗沉降剂 |
| 0.12 | Sartomer CN 971A80 | 丙烯酸酯化的芳香族尿烷 |
| 30.61 | 二苯甲酮-片剂 | 光引发剂 |
然后上述成分混合20分钟，此后在混合下将下列组分筛落到混合物中：
| 成分，重量％ | 成分名称 | 成分类型 |
| 1.42 | Cubitron MFM-321(3M公司) | 溶胶-凝胶法陶瓷氧化铝无机物 |
所得混合物在高速混合20分钟，以得到平滑的稠度，并如实施例1所述涂于木质表面。
实施例3
耐磨损涂料组合物
使用与实施例1所述相同的程序制备可UV固化涂料组合物，只是混合的组分如下：
| 成分，重量％ | 成分名称 | 成分类型 |
| 10.00 | 异冰片丙烯酸酯 | 单官能单体 |
| 8.00 | 三丙二醇二丙烯酸酯 | 单官能单体 |
| 8.00 | 三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 | 单官能单体 |
| 17.50 | 芳香族尿烷 | 低聚体 |
| 17.50 | 脂肪族尿烷 | 低聚体 |
| 2.00 | 三甲基二苯甲酮 | 光引发剂 |
| 2.00 | α-羟基酮 | 光引发剂 |
| 2.00 | BYK-331 | 助流剂 |
| 1.00 | BYK-A500 | 消泡剂 |
| 2.00 | Disperbyk | 湿润剂 |
然后上述成分混合20分钟，此后在混合下将下列组分筛落到混合物中：
| 成分，重量％ | 成分名称 | 成分类型 |
| 30.00 | Cubitron MFM-321(3M公司) | 溶胶-凝胶法陶瓷氧化铝无机物 |
所得混合物在高速混合20分钟，以得到平滑的稠度，并如实施例1所述涂于木质表面。
实施例4
耐磨损涂料组合物的耐磨损试验
对实施例1所述的耐磨损涂料组合物进行下述各种耐磨损试验，试验结果如下：
泰伯尔耐磨损试验
在实施例1所述的涂料组合物上进行泰伯尔耐磨损试验。将该涂料组合物涂于无论片式设计的产品或片式面设计的产品(分别称作片式1和片式2)上，或涂于旋转式设计的产品或旋转面设计的产品(分别称作旋转式1和旋转式2)上，应用标准泰伯尔耐磨损试验测试最初磨耗和最终磨耗。由泰伯尔磨损试验机进行磨损试验来测定涂层的耐磨损性。简而言之，试验需要在不同位置测量被测试样品的初始涂层厚度，然后将该试验样品安放在转台上，将泰伯尔磨损试验机的研磨头放在试验样品上，对试验样品进行磨损直至磨-穿出现。泰伯尔磨损试验机的研磨头是装有S-33砂纸条的CS-0轮子，每一个轮子所加的重量为500克。“最初磨耗”是指试验样品的任何试验区域观察到磨-穿的轮子转数，而“最终磨耗”是指试验样品的全部试验区域观察到磨-穿所需的轮子转数。磨耗转化率是用磨-穿的转数除以膜厚度来计算的，并在下文以去除1毫米涂层厚度所需的转数来表示。这样，磨耗转化率是耐磨损性的指标，磨耗转化率的数值越高，耐磨损性就越高。
| 样品 | 最初磨耗 | 最终磨耗 | 膜厚度 | 磨耗转化率 |
| 片式1 | 550转 | 855转 | 1.74密耳 | 491.38转/密耳 |
| 片式2 | 1040转 | 1075转 | 1.64密耳 | 655.49转/密耳 |
| 旋转式1 | 1035转 | 1080转 | 1.66密耳 | 650.6转/密耳 |
| 旋转式2 | 1525转 | 1646转 | 1.75密耳 | 940.57转/密耳 |
划格法粘合附着力试验
用Gardco划格切刀和标准带测定划格法粘合附着力数值。该测试包括在施用实施例1所述涂料组合物的产品表面上刻上一个划格正方形图案。然后在正方形图案上敷上带子，接着将带子除去，并测定被带子剥离的正方形的数目。该试验提供了涂料组合物对表面粘附能力的指标。
| 样品 | ％粘合 | 粘合参数 |
| 片式1 | 94.8 | 38 |
| 片式2 | 93.4 | 38 |
| 旋转式1 | 99.6 | 48 |
| 旋转式2 | 99.2 | 48 |
划痕附着力试验
用装有桶式刮擦装置的平衡梁附着力试验机测定划痕附着力。加质量直至在涂饰面上观察到划痕。
| 样品 | 造成划痕的质量(克) |
| 片式1 | 900 |
| 片式2 | 950 |
| 旋转式1 | 1300 |
| 旋转式2 | 1700 |
实施例5
表面反光率测定和丙酮固化试验
对实施例1所述的耐磨损涂料组合物进行下述表面反光率测定和丙酮固化试验。将该涂料组合物首先涂于无论片式设计的产品或片式面设计的产品(分别称作片式1和片式2)上，或涂于旋转式设计的产品或旋转面设计的产品(分别称作旋转式1和旋转式2)上。试验结果如下：
表面反光率测定
用60度光泽仪测定表面反光率。
| 样品 | 表面反光率 |
| 片式1 | 64.5 |
| 片式2 | 66.9 |
| 旋转式1 | 66.5 |
| 旋转式2 | 61.5 |
丙酮固化试验
实施丙酮固化试验是用丙酮浸泡纱布，将丙酮-浸泡过的纱布放在被试验样品上，纱布上面盖上玻璃板并加上10磅重物15分钟，测定被试验样品上的涂层是否全部固化。
| 样品 | 丙酮通过/失败 |
| 片式1 | 通过 |
| 片式2 | 通过 |
| 旋转式1 | 通过 |
| 旋转式2 | 通过 |
实施例6
耐磨损涂层与商业已有的产品的耐磨性比较
实施例1和3所述耐磨损涂料组合物与三种商业已有的产品一起进行泰伯尔耐磨损试验，以比较耐磨性。如实施例4所述进行泰伯尔耐磨损试验，只是泰伯尔磨损试验机的研磨轮是如下表中指明的CS-17轮子(用对CS-17轮标准的研磨带包覆)、装有S-42砂纸的轮子、或装有S-39皮革的轮子。也如表中指明，研磨轮所加重量为500或1000克。实施例1和3所述耐磨损涂料组合物分别被称作样品1和2。试验结果用磨-穿的转数来报道，结果如下：
| 样品 | CS-17轮及1000克重量 | S-42砂纸及500克重量 | S-39皮革及1000克重量 |
| 样品1 | 5300转 | 300转 | 1600转 |
| 样品2 | 3300转 | 1200转 | 1000转 |
| 商业产品1 | 3000转 | 600转 | 1500转 |
| 商业产品2 | 2000转 | 1000转 | 1000转 |
| 商业产品3 | 1800转 | 75转 | 1000转 |
表中出示的结果表明在泰伯尔耐磨损试验中使用CS-17研磨轮及1000克重量时，样品1和样品2具有的耐磨性提高了。
Claims (21)
1.一种形成耐磨损涂层的涂料组合物，所说涂料组合物含有成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法陶瓷颗粒组合物，其中陶瓷颗粒包含氧化铝，该氧化铝颗粒构成涂层重量的大约1～大约60％，及其中氧化铝颗粒的尺寸范围为大约0.5μm～130μm。
2.权利要求1的组合物，其中成膜树脂组合物含有一种热固性树脂。
3.权利要求2的涂料组合物，其中热固性树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、尿素、蜜胺、聚氨基甲酸酯树脂。
4.权利要求1的组合物，其中成膜树脂组合物包含可UV-固化的树脂。
5.权利要求4的组合物，其中可UV-固化的树脂包含烯烃官能化的单体、烯烃官能化的低聚体或聚合物。
6.权利要求5的涂料组合物，其中烯烃官能化的低聚体和聚合物包含聚氨基甲酸酯。
7.权利要求1的涂料组合物，其中溶胶-凝胶法陶瓷颗粒组合物包括氧化铝。
8.权利要求7的组合物，其中溶胶-凝胶法加工的氧化铝构成涂料重量的大约10～大约40％。
9.一种涂装表面的方法，其包括涂上至少一层密封涂料组合物以形成密封涂层和/或至少一层面漆涂料组合物以形成表面面漆涂层的步骤，改进措施包括使用改进的密封涂料和/或面漆涂料组合物，该组合物含有成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法加工的陶瓷颗粒，其数量为能有效地使表面涂饰面具有耐磨损性。
10.权利要求9的改进方法，其中在涂布面漆涂层之前至少在表面上涂上两层密封涂层。
11.权利要求9或10的改进方法，其中面漆涂层的涂料组合物包含成膜树脂组合物和溶胶-凝胶法陶瓷颗粒。
12.权利要求9的改进方法，其中形成密封涂层或面漆涂层所使用的涂料组合物中的成膜树脂组合物包括热固性树脂。
13.权利要求9的改进方法，其中形成密封涂层或面漆涂层所使用的涂料组合物中的成膜树脂组合物包括可UV-固化的树脂组合物。
14.权利要求13的改进方法，其中可UV-固化的树脂组合物包括烯烃官能化的单体和烯烃官能化的低聚体或聚合物。
15.权利要求14的改进方法，其中烯烃官能化的低聚体或聚合物包括聚氨基甲酸酯。
16.权利要求9或10的改进方法，其中热固性树脂包括环氧树脂、一种聚氨基甲酸酯树脂、一种聚酯树脂或一种丙烯酸树脂。
17.权利要求9的改进方法，其中密封涂料组合物中的溶胶-凝胶法陶瓷颗粒包括氧化铝。
18.权利要求17的改进方法，其中溶胶-凝胶法加工的氧化铝构成密封涂层重量的大约1～大约60％。
19.权利要求18的改进方法，其中溶胶-凝胶法加工的氧化铝构成面漆涂层重量的大约1～大约15％。
20.权利要求9的改进方法，其中表面是木质表面。
21.权利要求9的改进方法，其中表面是金属、塑料、纸、合成纤维板或乙烯树脂。
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