[发明专利]边界破坏油漆、涂料和粘合剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月2日提出的、名为“具有填料加强的结构上增强的塑料”的美国专利申请12／572,942的优先权，其要求2009年3月26日提出的、名为“具有填料加强的结构上增强的塑料”的美国专利申请12／412,357的优先权，US12／412,357要求2008年3月26日提出的、名为“具有填料加强的结构上增强的聚合物”的美国临时专利申请61／070,876的优先权。本申请还要求2010年7月12日提出的、名为“漆、涂料和粘合剂”的美国临时专利申请61／363,574，以及2010年11月10日提出的、名为“漆、涂料和粘合剂”的美国临时专利申请61／412,257的优先权，它们每个的内容都在此引入作为参考。

发明领域

用于促进添加剂在流体，如丙烯酸、瓷漆、聚氨酯、聚脲、环氧化物、乳香脂（mastic）和各种其它聚合物，的非线性粘度区内的动态混合的组合物，其包括双组分的或单组分的，填充的或未填充的。

发明背景

涂料工业集中于五个主要特性进行改进，即，1）对表面的附着；2）流动性，即表面润湿能力；3）添加剂的悬浮；4）添加剂的分散；和5）耐久性（由褪色引起的色移、耐候性以及机械韧性）。

对于种类5，从美学观点来看耐久性涉及变色、褪色、耐候性和耐刮／擦性。从机械的观点来说，耐久性涉及附着性、硬度、柔韧性、耐化学性、吸水性、耐冲击性等等。聚合物是否具有好的耐久性受添加剂(如颜料、UV稳定剂、杀菌剂、杀虫剂、偶联剂、表面张力调节剂、增塑剂以及用于抗刮／耐擦的硬化填料等)的分散和悬浮影响。如果这些添加剂没有遍及聚合物分布以得到均匀混合物，那么将会有产生耐久性不足的区域。

种类1-5的聚合物性能显著地受粘合剂(例如丙烯酸、瓷漆、聚氨酯、脲、环氧化物等)的粘度影响。例如：

a）粘合材料越粘，由于与充分润湿表面有关的困难，粘合材料越不可能很好地附着于复杂表面，如粗糙表面或非常光滑的表面。粘合材料的粘度直接地影响流动。例如，升高的粘度降低了粘合材料在表面上轻易流动的能力，使得难以达到薄膜厚度；b）粘合剂的更大粘度导致添加剂的更好悬浮；c）粘合剂越粘，越难均匀地分散材料。

发明内容

本发明的工艺提供了对上述问题的独特解决方案。本发明的工艺提了边界层的动态混合，这得到了具有微和纳混合的均匀分散体，使得能在减少可能破坏环境的昂贵添加剂的同时仍然保留与该添加剂有关的益处。本发明的工艺采用环境上安全的、化学稳定的固体颗粒连续地混合材料，只要该流体是流动的。

本发明涉及边界层混合的改进，即，本发明涉及结构机械填料对流体流动的影响，其中该颗粒具有从纳米到微米的尺寸。特别地，颗粒的尺寸范围在500纳米-1微米，更特别地，在1微米-30微米，但是在上述限定范围内的任何子区间也被认为是有效的。本发明利用了边界层静态膜原理，结合与由于流体速度差别被迫在边界层中旋转或翻滚的颗粒有关的摩擦力。结果，通过使用所述结构颗粒，促进了动态混合。

例如，认为在软的材料上滚动的硬球在移动的凹陷中行进。在滚动球的前面该软的材料被压缩而在滚动球的后面该软的材料弹回。如果该材料是理想弹性的，在压缩期间存储的能量通过在滚动球后面该软的材料的弹回返回到所述球。实际上，真实的原料不是理想弹性的。因此，发生能量损耗，这产生动能，即滚动。根据定义，流体是不能承受静态切应力的材料连续体。不同于用弹性变形回应剪切应力的弹性固体，流体用不能复原的流动回应。该不能复原的流动可以用作用于边界层中动态机械混合的驱动力。通过利用滚动原理、动摩擦和不滑区表面的流体粘着增加，产生了附着物(adherents)。接近边界层的流体流动在所述附着颗粒上产生了惯性力。惯性力使得颗粒沿着机械加工设备的表面旋转，与使用的混合机理无关，即与静态、动力学或动态混合无关。