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厚膜涂层组合物，其包含活性树脂和多个微球。

1.  一种在基底上的涂层，包含其中具有多个泡的原位固化的树脂基质。

2.  根据权利要求1所述的涂层，其中所述泡是中空微球。

3.  根据权利要求2所述的涂层，其中所述泡是玻璃微球。

4.  根据权利要求3所述的涂层，其中所述玻璃微球具有至少约3000磅/平方英寸的压碎强度。

5.  一种机动车辆，在其一部分上包括根据权利要求1所述的涂层。

厚膜涂层组合物及由其形成的涂层
交叉引用
本专利申请要求于2006年2月6日提交的美国临时专利申请No.60/765,523和于2006年12月29日提交的美国临时专利申请No.60/882,790的优先权。这两项专利申请的全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及厚膜涂层组合物，其可用于形成期望表面上的防护涂层、绝缘材料等。它们尤其可用于形成机动车辆上的厚膜涂层(如，卡车上的就地底层衬垫)、填隙料等。
背景技术
近年来，大家已经知道使用活性聚氨酯组合物和聚脲组合物形成期望表面(如车体部件)上的防护涂层。这类组合物通常是通过诸如喷涂多层以形成所需厚度的最终涂层之类的方法进行施加。这类应用有时被称为“厚膜涂层”。这类涂层的示例性应用包括车辆上的内部或外部涂层以及管道、桥梁、电台塔和其它金属工作结构上的涂层。
先前已知涂层的缺点包括，绝缘特性比可能需要的低，表现与上覆的油漆涂层附着性差的倾向以及不可取的高重量。
发明内容
本发明提供改进的厚膜涂层以及形成这类涂层的方法。
本发明的涂层提供改善的绝缘特性，以及与上覆的油漆涂层的改善的附着性。本发明的材料可以用作(例如)卡车上地底层衬垫、车体和车架中的填隙料、防火墙绝缘物以及管道、桥梁、电台塔和其它金属工作结构上的涂层。
简单概括而言，本发明的材料包括车用绝缘体，其中所述绝缘体包含其中封装具有多个泡的树脂基质。
简单概括而言，本发明的方法提供用于形成本文所述绝缘体的装置，所述方法包括(1)将包含可固化树脂和多个耐用泡的成形组合物施加到基底，并且(2)固化该树脂以在其中封装泡。
本发明的材料可以施加得较厚，如果需要，可以显示具有减少的重量以及改善的隔音和隔温效果。本发明的材料可以用来提供改善的抗冲击性和能量吸收性，例如，如果发生爆炸时可防止损坏车体元件，例如装货区表面。本发明的材料也可用以提供对爆炸力的防护。
具体实施方式
本发明的涂层组合物包含活性树脂制剂，该制剂被施加到基底上，然后进行固化，即原位固化，以形成固化的树脂基质。示例性实例包括两份聚氨酯和两份聚脲的制剂。通常，聚脲制剂是优选的，因为它们往往比聚氨酯体系更快地固化。许多适用的活性前体是已知的，并且本领域内的技术人员可以为具体应用容易地作出适当的选择。
本发明的涂层组合物包括中空微球。示例性实例包括由玻璃、陶瓷以及(在一些实施例中)塑料制成的微球或泡。
在一些实施例中，组合物通常可能包括最多约35重量％的微球；在其它实施例中，组合物将通常包括最多约25重量％的微球，优选的是约5重量％至约20重量％。如果需要，可以采用更高的填塞量，然而，涂层组合物的粘度可能往往不可取地增加，以致使组合物难以处理和施加。
通常，微球会具有最多约225微米的直径，通常优选的是，微球会具有约20至约85微米的平均直径。通常希望组合物中的微球分布在指定大小的区域内，使得在最终涂层中实现更高的微球填充。
通常，微球会具有低于约1克/立方厘米的密度，然而在一些实施例中，微球具有更高的密度，例如可能采用最大约2.5克/立方厘米的微球。
微球应足够牢固，以经受用于将活性树脂组分混合和施加到基底的混合和喷涂操作。通常树脂是两部分体系(如，胺前体和异氰酸酯前体)，该体系被混合后立即施加于基底上。根据本发明，可以在混合树脂前体前，将微球混合在两种树脂前体中的一种或两种内，或者可以在前体自身混合时或被施加到基底上时，将微球混入树脂组分中。因此，微球应足够稳固，以在应用过程中保存下来。通常，微球将优选具有至少约3000磅/平方英寸的压碎强度。在一些实施例中，可能期望更牢固的微球，如，具有至少约5000或甚至10,000磅/平方英寸的压碎强度。
本发明的厚膜涂层可以根据需要在多个位置使用。在代表性的实施例中，将该涂层材料施加至车辆货物床上作为底层衬垫。另外，可以将其施加于其它位置，如，作为客舱中的地板衬垫、车体空隙中的填料，客舱和/装货区外部的绝缘涂层。
已经出乎意外地发现，在本文所述树脂基质中掺入泡增强了所述涂层上油漆涂层的保持性，以及发现与使用相同活性树脂前体但没有掺入泡而制成的涂层相比，提高了所述涂层的机械加工特性。
本发明的实施例可以用诸如金属制品、玻璃、塑料、水泥材料、木材、陶瓷材料、织物、泡沫、非织物等之类的基底制成。
除了喷涂施加的涂层外，本发明的组合物可用于喷射成型操作，其中固化后厚膜涂层从基底上移除，该厚膜涂层具有由基底赋予的所需的限定形状。
实例
本发明将通过下列示例性例子进一步加以解释，这些例子并非旨在限制。除非另外指明，否则所有量以重量份表示。
除非另外指明，否则使用以下测试方法。
测试方法
热导率测试方法 1
遵照ASTM E 1530(用保护的流量计技术评定薄材料标本的耐传热性能的测试方法)使用2021型热导率装置(可购自安特公司(AnterCorporation)(宾夕法尼亚州匹兹堡))测量热导率。
热面对冷面的测试方法 2
在实验室加热炉(伊可美柯林(Econo-Kiln)，型号为K14，L&L制造公司(宾夕法尼亚州双橡园)(L&L Manufacturing Co.，Twin Oaks，Pennsylvania)；最高温度为1832℉(1000℃))的顶部切割4英寸X6英寸(10.16cm X 15.24cm)的矩形空穴。将待测试的样本放在加热炉中的矩形空穴上，使得样本的边缘完全交搭在开口的所有边上。把两个热电偶(K型热电偶温度计，型号为650，欧米茄工程公司(康涅狄格州斯坦福德)(Omega Engineering，Inc.，Stamford，Connecticut))放在样本的中央并与箔带保持接触。一个热电偶测量样本的外表面温度(T_外侧)(炉外的部分)，而一个热电偶测量样本的内表面温度T_内侧(炉内的部分)。开启加热炉，并将样本的T_内侧调至200℉(93.3℃)或250℉(121℃)，如以下实例中所指定的那样。数分钟后，记下T_外侧。在一些情况下，使用红外摄像机(可以商品名“THERMACAM^TMP65”购自菲力尔系统公司(俄勒冈州波特兰)(Flir Systems Inc.，Portland，Oregon))记录样本外表面的温度，称为T_红外(参见表5和6)。
热导率测试方法 3
遵照ASTM C 518和ISO 8301(设计用于测试传导率范围为0.1W/mK至10W/mK的材料的热导率)使用热导率装置(可以商品名“FOX50^TM系列”购自LaserComp公司(缅因州索格斯斯普林街20号)(20Spring St.Saugus，Maine))测量热导率。所采用的温度范围为85℃至110℃。97.5℃的平均温度为测量数据点的温度。所测得样本大小为直径56mm。
密度测试方法 4
使用气体比重瓶(可以商品名“ACCU PYC^TM1330”购自美国麦克仪器公司(乔治亚州诺克罗斯)(Micromeritics，Norcross，Georgia))测量密度。使用109mL的杯子测量样本。
肖氏硬度测试方法 5
遵照ASTM D 2240-05(硬度计(肖氏)硬度测试方法(Durometer(Shore)Hardness Test Method))使用肖氏仪器和制造公司(ShoreInstrument and Manufacturing Co.)的肖氏“A”型(Shore“A”)和肖氏“D”型(Shore“D”)(可购自英斯特朗公司(马萨诸塞州诺伍德)(Instron Corporation，Norwood，MA))测量肖氏硬度。
泰伯尔磨耗测试方法 6
遵照ASTM D 4060-01(泰伯尔磨耗仪测试方法(Taber AbraserTest Method))使用5150型泰伯尔磨耗仪(可购自泰伯尔磨耗仪工业公司(纽约州北托纳旺达)(Taber Industries，North Tonawanda，NewYork))测量泰伯尔磨耗。
加速风化测试方法 7
在总共持续3,000小时并且周期时间为2小时的条件下，遵照ASTM测试方法G155进行加速风化。首先，让样本经受强烈氙光84分钟。接着，让样品经受36分钟的氙光以及蒸馏水喷雾。然后，让每个样品经受1,500次循环。
实例1
如下配制双组分聚脲(A部分和B部分)。A部分包含六亚甲基二异氰酸酯(85.2重量％，可以商品名“TOLONATE^TMHDT LV2”购自罗地亚公司(新泽西州克林伯利)(Rhodia，Inc.，Cranbury，NewJersey))、玻璃微球(13.5重量％，可以商品名“3M^TMGLASSMICROSPHERES K37”(3M^TM玻璃微球K37)购自3M公司)以及改性的聚脲(1.3重量％，可以商品名“BYK^TM410”购自毕克化学有限公司(德国韦瑟尔)(BYK Chemie，Wesel，Germany))。B部分包含二乙基甲苯二胺(32.4重量％，可以商品名“ETHACURE^TM100”购自雅宝公司(德克萨斯州贝波特)(Albemarle Corporation，Bayport，Texas))、聚氧丙烯二胺(39.6重量％，可以商品名“JEFFAMINE^TMD-2000”购自亨兹曼公司(犹他州盐湖城)(Huntsman Corporation，SaltLake City，Utah))、芳族仲二胺(6.5重量％，可以商品名“UNILINK^TM4200”购自霍尼韦尔公司UOP(纽约州托纳旺达)(UOP，A HoneywellCompany，Tonawanda，New York))、三官能胺(2.4重量％，可以商品名“JEFFAMINE^TMT-5000”购自亨兹曼公司(HuntsmanCorporation))、玻璃微球(18.2重量％，可以商品名“3M^TMGLASSMICROSPHERES K37”购自3M公司)、改性聚脲(0.8重量％，可以商品名“BYK^TM410”购自毕克化学有限公司)以及用于产生所需颜色的液体有机颜料(0.1％)。A部分和B部分在下文称为L-19990A/L1999GB 2100。
A部分和B部分通过使用带有喷嘴的“FUSION AP”喷枪从多组分配料喷雾器(可以商品名“REACTOR H-XP2”购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯)(Graco，Minneapolis，Minnesota))进行喷涂。每部分(A和B)在离开喷枪前保持分离。两种组分A和B在喷雾装置的分离罐中搅拌，并在喷涂过程中保持温度为160℉(71℃)。将材料(A部分和B部分)喷涂到冷轧钢板上，该钢板预先用隔离剂(可以商品名“TK-709UR”购自塞拉油漆公司(Sierra Paint Co.)(明尼苏达州明内通卡))进行过喷涂并且还上有蜡纸。制剂在约20秒内硬化。经过一段时间后，喷涂板从金属基底上剥离，涂上蜡纸，并采用测试方法2和3进行上述测试。所得数据在表1中列出。
实例2
如下配制双组分聚脲(A部分和B部分)。A部分包含六亚甲基二异氰酸酯(85.2重量％，可以商品名“TOLONATE^TMHDT LV2”购自罗地亚公司)、玻璃微球(13.5重量％，可以商品名“3M^TMGLASSMICROSPHERES K37”购自3M公司)以及改性聚脲(1.3重量％，可以商品名“BYK^TM410”购自毕克化学有限公司)。B部分包含二乙基甲苯二胺(31.6重量％，可以商品名“ETHACURE 100”购自雅宝公司(德克萨斯州贝波特))、聚氧丙烯二胺(38.7重量％，可以商品名“JEFFAMINE^TMD-2000”购自亨兹曼公司(犹他州盐湖城))、芳族仲二胺(6.3重量％，可以商品名“UNILINK^TM4200”购自霍尼韦尔公司UOP(纽约州托纳旺达))、三官能胺(2.4重量％，可以商品名“JEFFAMINE^TMT-5000”购自亨兹曼公司)、玻璃微球(17.8重量％，可以商品名“3M^TMGLASS MICROSPHERES K37”购自3M公司)、改性聚脲(0.7重量％，可以商品名“BYK^TM410”购自毕克化学有限公司)、去离子水(2.4重量％)以及用来产生所需颜色的液体有机颜料(0.1％)。A部分和B部分在下文中称为L-19990A/L1999GB 2100H。
A部分和B部分通过使用带有喷嘴的“FUSION AP”喷枪从多组分配料喷雾器(可以商品名“REACTOR H-XP2”购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯)进行喷涂。每部分(A和B)在它们离开喷枪前保持分离。两种组分A和B在喷雾装置的分离罐中搅拌，并在喷涂过程中保持温度为160℉(71℃)。将材料(A部分和B部分)喷涂到冷轧钢板上，该钢板预先用隔离剂(可以商品名“TK-709UR”购自塞拉油漆公司(明尼苏达州明内通卡))进行喷涂并且上有蜡纸。制剂在约20秒内硬化。经过一段时间后，喷涂板从金属基底上剥离，涂上蜡纸，并采用测试方法2和3进行上述测试。所得数据在表1中列出。
表1.
测试方法                          实例1                 实例2
测试方法2-热面对冷面          250℉/115℉             250℉/104℉
热导率测试方法 1           K＝0.1W/mK＠58℃         K＝0.07W/mK＠58℃
实例3-12的制备
实例3
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))对绝缘垫(可以商品名“THINSULATE^TMAU6020-6INSULATION”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB 2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂3层，得到每面厚度均为0.125英寸(3.2mm)的最终涂层。采用上述测试方法2对样品进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例4
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司)对厚度为0.25英寸(6.35mm)的模制聚氨酯薄片(可购自依波西科公司(明尼苏达州南圣保罗)(Epoxical Incorporated，South St Paul，Minnesota))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂3层，得到每面厚度均为1/8英寸(3.2mm)的最终涂层。采用上述测试方法2对样品进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例5
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))对厚度为0.5英寸(12.7mm)的聚异氰脲酸酯绝缘薄片(可以商品名“SUPER TUFF-R^TM”购自陶氏化学公司(密歇根州米德兰)(Dow Chemical Company，Midland，MI))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB 2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂3层，得到每面厚度均为1/8英寸(3.2mm)的最终涂层。采用上述测试方法2对样品进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例6
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))对厚度为0.25英寸(6.35mm)的聚苯乙烯绝缘薄片(可以商品名“FANFOLD^TM”购自欧文斯科宁公司(俄亥俄州托莱多)(Owens Corning Company，Toledo，Ohio))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂3层，得到每面厚度均为1/8英寸(3.2mm)的最终涂层。采用上述测试方法2对样品进行测试，以确定热面/冷面的温度。
实例7
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))对涂覆有“TK-709UR”脱模油(可购自塞拉公司(明尼苏达州明内通卡))的0.125英寸(3.2mm)铝板(可以商品名“6061T651aluminum”(6061T651铝)购自瑞尔盛公司(明尼苏达州明尼阿波利斯)(Ryerson Company，Minneapolis，Minnesota))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB 2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂6层，在从铝片上移除后得到厚度为0.25英寸(6.35mm)的最终涂层。采用上述测试方法2对样品进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例8
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))对涂覆有“TK-709UR”脱模油(可购自塞拉公司(明尼苏达州明内通卡))的0.125英寸(3.2mm)铝板(可以商品名“6061 T 651ALUMINUM”购自瑞尔盛公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂6层，在从铝片上移除后得到厚度为0.25英寸(6.35mm)的最终涂层。采用上述测试方法2对样品进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例9
使用喷胶(可以商品名“3M HIGH STRENGTH 90^TMSPRAYADHESIVE”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))将厚度为0.25英寸(6.35mm)的垫(可以商品名“INTERAM^TM900HT MAT”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))的一面层合在厚度为0.005英寸(0.13mm)的压印铝箔(可购自奥弗依公司(All-Foils，Inc)(俄亥俄州克利夫兰))上，并使用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB 2100”购自3M公司(明尼苏达州圣保罗))。将样本喷涂3层，得到除箔面外各面厚度均为0.125英寸(3.2mm)的最终涂层。采用上述测试方法2，将箔面作为热面对样本进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例10
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司)对涂覆有“TK-709UR”脱模油(可购自塞拉公司)的0.125英寸(3.2mm)铝板(可以商品名“6061 T 651ALUMINUM”购自瑞尔盛公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB 2100”购自3M公司)。将样本喷涂6层，在从铝片上移除后得到厚度为1/4英寸(6.35mm)的最终涂层。采用上述测试方法2，将箔面作为热面对样本进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例11
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司)对涂覆有“TK-709 UR”脱模油(可购自塞拉公司(明尼苏达州明内通卡))的0.125英寸(3.2mm)铝板(可以商品名“6061 T 651aluminum”购自瑞尔盛公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))喷涂玻璃填充的聚脲(可以商品名“L-19990A/L19990GB2100”购自3M公司)。将样本喷涂6层，在从铝片上移除后得到厚度为0.25英寸(6.5mm)的最终涂层。采用上述测试方法2，将箔面作为热面对样本进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
实例12
用H-XP2型多组分喷雾装置反应器(可购自固瑞克公司)对涂覆有TK-709UR脱模油(可购自塞拉公司(明尼苏达州明内通卡))的0.125英寸(3.2mm)铝板(可以商品名“6061 T 651 aluminum”购自瑞尔盛公司(明尼苏达州明尼阿波利斯))喷涂3M公司的玻璃填充的聚脲L-19990A/L19990GB-2100H(发泡)(用陶瓷珠(可以商品名“ZEEOSPHERES^TMCERAMIC MICROSPHERES G-200”购自3M公司)替换玻璃泡)。将样本喷涂6层，在从铝片上移除后得到厚度为0.31英寸(7.9mm)的最终涂层。采用上述测试方法2，将箔面作为热面对样本进行测试，以确定热面/冷面的温度。结果在表2中列出。
表2.热面对冷面的温度；测试方法 2