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CN111278929A - 太阳光反射涂料组合物 - Google Patents

太阳光反射涂料组合物 Download PDF

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CN111278929A CN201880069987.9A CN201880069987A CN111278929A CN 111278929 A CN111278929 A CN 111278929A CN 201880069987 A CN201880069987 A CN 201880069987A CN 111278929 A CN111278929 A CN 111278929A
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Abstract

一种太阳光反射涂料组合物，包括：成膜树脂；多种近IR透明颜料，分散在所述成膜树脂中，所述多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，所述第二二萘嵌苯颜料不同于所述第一二萘嵌苯颜料；和近IR反射颜料，分散在所述成膜树脂中，所述近IR反射颜料不同于所述第一二萘嵌苯颜料和所述第二二萘嵌苯颜料。当在基材上形成固化涂料时，所述固化涂料表现出灰白色或灰色。所述太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。本发明还涉及一种具有至少部分地涂覆有太阳光反射涂料组合物的表面的基材以及一种制备低重量航空航天部件的方法。

Description

太阳光反射涂料组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月27日提交的美国专利申请No.15/796,101的优先权，其全部公开内容通过引用结合在本文中。
技术领域
本发明涉及一种太阳光反射涂料组合物、一种具有至少部分地被该太阳光反射涂料组合物涂覆的表面的基材以及一种制备低重量航空航天部件的方法。
背景技术
期望这样的涂料组合物，其可涂施于航空航天部件，诸如碳纤维增强的聚合物复合材料飞机机翼，以防止对温度敏感的航空航天部件由于吸收太阳辐射而产生热量积聚。尽管某些纯白色涂料组合物可以防止航空航天部件的热量积聚，但其纯白的颜色需要对航空航天部件涂施较厚的涂层，以便完全隐藏部件表面。较厚的涂层引起部件的重量大大增加，这在飞机的设计中可能是不可接受的。例如，较重的部件可能会降低整个飞机的燃油效率。
另外，飞机制造商对于航空航天部件通常在美学上偏好非纯白色涂层。某些制造商偏好灰白色或灰色的航空航天部件。但是，现有的灰白色或灰色涂料组合物包括炭黑以赋予灰白色或灰色，并且炭黑吸收太阳辐射并使对温度敏感的航空航天部件升温到不可接受的水平。
发明内容
本发明涉及一种太阳光反射涂料组合物，包括：成膜树脂；多种近IR透明颜料，分散在成膜树脂中，该多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，第二二萘嵌苯颜料不同于第一二萘嵌苯颜料；和近IR反射颜料，分散在成膜树脂中，该近IR反射颜料不同于第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。当在基材上形成固化涂料时，固化涂料表现为灰白色或灰色。该太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
本发明还涉及一种具有至少部分地被太阳光反射涂料组合物涂覆的表面的基材。该太阳光反射涂料组合物包括：成膜树脂；多种近IR透明颜料，分散在成膜树脂中，该多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，第二二萘嵌苯颜料不同于第一二萘嵌苯颜料；和近IR反射颜料，分散在成膜树脂中，该近IR反射颜料不同于第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。当在基材上形成固化涂料时，固化涂料表现为灰白色或灰色。该太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
本发明还涉及一种制备低重量航空航天部件的方法，该方法包括：用太阳光反射涂料组合物涂覆航空航天部件的表面的至少一部分；以及使太阳光反射涂料组合物固化以形成太阳光反射层。该太阳光反射涂料组合物包括：成膜树脂；多种近IR透明颜料，分散在成膜树脂中，该多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，第二二萘嵌苯颜料不同于第一二萘嵌苯颜料；和近IR反射颜料，分散在成膜树脂中，该近IR反射颜料不同于第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。当在基材上形成固化涂料时，固化涂料表现为灰白色或灰色。该太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
本发明还涉及一种载具，该载具包括至少部分地被太阳光反射涂料组合物涂覆的表面。该太阳光反射涂料组合物包括：成膜树脂；多种近IR透明颜料，分散在成膜树脂中，该多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，第二二萘嵌苯颜料不同于第一二萘嵌苯颜料；和近IR反射颜料，分散在成膜树脂中，该近IR反射颜料不同于第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。当在基材上形成固化涂料时，固化涂料表现为灰白色或灰色。该太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
具体实施方式
出于以下详细描述的目的，应当理解，除非有明确相反的指示，否则本发明可以采取各种替代性变型和步骤顺序。此外，除了在任何操作性实施例中或在另外指出的地方以外，所有表实施例如说明书和权利要求书中使用的成分的数量的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数字参数是近似值，其可以取决于通过本发明获得的所需特性而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数字参数应至少根据所报告的有效数位的数字并通过应用普通的舍入法来解释。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是尽可能精确地报告在具体实施例中阐述的数值。但是，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必然地由其相应的测试测量中出现的标准差引起。
而且，应当理解，本文列举的任何数字范围旨在将其中包括的所有子范围包括在内。例如，范围“1至10”旨在包括所列举的最小值1和所列举的最大值10之间的所有子范围(并且包括该最小值和该最大值)，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值。
在本申请中，除非另有特别说明，单数的使用包括复数，并且复数包括单数。另外，在本申请中，除非另有明确说明，尽管可能在某些情况下明确地使用“和/或”，但是“或”的使用是指“和/或”。此外，在本申请中，除非另有明确说明，“一(a)”或“一(an)”的使用是指“至少一个”。例如，“一个”航空航天部件、“一种”颜料等是指这些项目中的一个或多个。而且，如本文中所使用的，术语“聚合物”可以指预聚物、低聚物以及均聚物和共聚物两者。术语“树脂”可以与“聚合物”可互换地使用。
如本文中所使用的，过渡术语“包括(comprising)”(以及其他相当术语，例如“包含(containing)”和“包括(including)”)是“开放式的”，并且用于指代对本发明来说必不可少的组合物、方法及其相应的组分，但可以包括未指定的内容。
除非另有指示，本文报告的CIELAB L*、a*、b*、C*、h°和AE值均根据ASTM308使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量。在CIELAB色彩系统中，L*代表等级为0＝纯黑色到100＝漫射白色的明度/暗度，a*代表绿色-a*到红色+a*的平衡，b*代表蓝色-b*到黄色+b*的平衡，C*代表色调，以及h°代表色相角。ΔE*值代表两种颜色之间的三维色彩模型差。
本发明涉及一种太阳光反射涂料组合物，包括：(a)成膜树脂，(b)多种近红外(近IR)透明颜料，分散在成膜树脂中，和(c)近IR反射颜料，分散在成膜树脂中。该多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，第二二萘嵌苯颜料不同于第一二萘嵌苯颜料。近IR反射颜料不同于第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。当太阳光反射涂料组合物在基材上固化以形成涂料时，固化涂料表现为灰白色或灰色。该太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
如在本申请中所使用的，当相对于涂料组合物中的炭黑的量使用时，术语“基本上不含”是指炭黑存在于组合物中的量按重量计不超过0.02％，诸如不超过组合物总固体重量的0.01％。如本文中所使用的，当相对于涂料组合物中炭黑的量使用时，术语“完全不含”是指炭黑根本不存在于组合物中。
成膜树脂可以包括热固性成膜树脂。如本文中所使用的，术语“热固性”是指在固化或交联时不可逆地“固化”的树脂，其中聚合物组分的聚合物链通过共价键连接在一起。该特性通常与通常由例如热或辐射引起的组合物成分的交联反应相关联。固化或交联反应也可以在环境条件下进行。固化条件也可以是非环境条件。一旦固化或交联，则热固性树脂将不会因加热而融化，并且不溶于溶剂。在其他实施例中，被包括在本文所述的涂料中的成膜树脂可以包括热塑性树脂。如本文中所使用的，术语“热塑性”是指这样的树脂，其包括未通过共价键连接的聚合物组分，并且由此可以在加热时经历液体流动且可溶于溶剂。
成膜树脂可以包括本领域已知的各种热塑性和/或热固性组合物中的任何一种。可以从水基或溶剂基液体组合物，或者替代性地，从固体颗粒形式的组合物(例如，粉末涂料)中沉积出太阳光反射涂料组合物。
热固性涂料组合物可以包括交联剂，其可以选自，例如，氨基塑料，包括封端异氰酸酯的聚异氰酸酯，聚环氧化物，贝塔-羟烷基酰胺，多元酸，酸酐，有机金属酸官能材料，聚胺，聚酰胺以及前述任何项的混合物。热固性或可固化涂料组合物通常包括具有可与交联剂反应的官能团的成膜树脂。
太阳光反射涂料组合物的成膜树脂可以选自本领域公知的各种聚合物中的任何一种。成膜树脂可以选自，例如，丙烯酸聚合物、聚酯聚合物、聚氨酯聚合物、聚脲聚合物、聚酰胺聚合物、聚醚聚合物、聚硅氧烷聚合物、它们的共聚物以及它们的混合物。通常，这些聚合物可以是通过本领域技术人员已知的任何方法制成的这些类型中的任何聚合物。成膜树脂上的官能团可以选自各种反应性官能团中的任何一种，包括，例如，羧酸基团、胺基团、环氧基团、羟基团、硫基团、氨基甲酸酯基团、酰胺基团、脲基团、异氰酸酯基团(包括封端异氰酸酯基团)、硫醇基团、烷氧基-硅烷官能团以及它们的组合。在一些实施例中，成膜树脂是聚氨酯；优选地，聚氨酯；然而，成膜树脂可以是不包含下述组分的任何树脂体系：该组分会吸收太阳辐射至会干扰本发明的反射特征的程度。
适当的成膜树脂混合物也可以用于制备本文所述的太阳光反射涂料组合物。
太阳光反射涂料组合物可以包括多种近IR透明颜料。如本文中所使用的，术语“近IR透明颜料”可以指在近IR范围(700至2500nm)内基本上透明的颜料——诸如在美国专利申请公开No.2004/0191540的[0020]至[0026]中所描述的，其引用的部分通过引用结合在本文中——在这样的波长下没有明显的辐射散射或吸收。在某些实施例中，近IR透明颜料在近IR波长区域中可以具有至少70％的平均透射率。近IR透明颜料可以是可见吸收的。如本文中所使用的，术语“可见吸收”可以指基本上吸收400nm至700nm的可见光区域内的至少一些波长的辐射的颜料。
太阳光反射涂料组合物包括多种近IR透明颜料，并且所述多种近IR透明颜料包括多种二萘嵌苯颜料，该二萘嵌苯颜料包括至少第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。二萘嵌苯颜料可以指部分依赖于以下图示的二萘嵌苯型结构的颜料：
Figure BDA0002468701330000041
这样的颜料的可商购实施例包括可从BASF Corporation(Ludwigshafen，德国)获得的
Figure BDA0002468701330000055
颜料，诸如
Figure BDA0002468701330000053
Black EH0788颜料；
Figure BDA0002468701330000054
BlackL0086；以及
Figure BDA0002468701330000056
Black S0084。在美国专利申请公开No.2009/0098476的[0030]至[0034]中描述了适用于本发明某些实施方式的红外透明黑色颜料的另外的实施例，其引用的部分通过引用结合在本文中。
在一些实施方式中，涂料组合物可以包括至少一种根据式(a)或(b)的二萘嵌苯颜料：
Figure BDA0002468701330000051
这样的颜料是可商购的，如
Figure BDA0002468701330000057
Black EH 0788。
在某些实施方式中，涂料组合物可以包括根据式(c)的二萘嵌苯颜料：
Figure BDA0002468701330000052
这种二萘嵌苯颜料也被称为“CI Pigment Black 32”，并且是可商购的，如
Figure BDA0002468701330000058
Black L 0086。
如先前所讨论的，所述多种二萘嵌苯颜料可以包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料。第一二萘嵌苯颜料可以是绿色调二萘嵌苯颜料。绿色调二萘嵌苯颜料以足够高的浓度单独使用并以合适的干膜厚度施涂时，可以对人眼呈现黑色。但是，当在涂料组合物(例如，多层涂料组合物的同一层)中将绿色调二萘嵌苯颜料与近IR反射颜料(诸如二氧化钛)组合使用时，涂料组合物可以对人眼呈现绿色调。绿色调表示在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下使用积分球时表现出这样的CIELAB值：L*为40-95并且h°为275-325。
此外，第二二萘嵌苯颜料可以是紫色调二萘嵌苯颜料。紫色调二萘嵌苯颜料以足够高的浓度单独使用并以合适的干膜厚度施涂时，可以对人眼呈现黑色。但是，当在涂料组合物(例如，多层涂料组合物的同一层)中将紫色调二萘嵌苯颜料与近IR反射颜料(诸如二氧化钛)组合使用时，涂料组合物可以对人眼呈现紫色调。紫色调表示在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下使用积分球时表现出这样的CIELAB值：L*为40-95并且h°为170-200。
涂料组合物(例如，多层涂料组合物的同一层)中的绿色调二萘嵌苯颜料和紫色调二萘嵌苯颜料与二氧化钛的组合可以引起固化的涂料组合物表现出灰白色或灰色。灰白色或灰色可以表示在使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量时表现出以下CIELAB值：L*值在40至95的范围内；a*值在-2至2的范围内；并且b*值在-6至6的范围内。在一些实施例中，L*值可以为至少70，诸如至少75、至少80或至少85。灰白色或灰色涂料组合物的颜色不同于先前讨论的“纯白色”涂料组合物，其在使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量时具有以下CIELAB值：L*大于95，并且a*和b*值接近0，诸如-1至1或-2至2。
尽管绿色调和紫色调的二萘嵌苯颜料与近IR反射颜料(诸如二氧化钛)的组合可以形成灰白色或灰色的固化涂料，但应理解，二萘嵌苯颜料的其他组合可以与近IR反射颜料(诸如二氧化钛)组合以形成灰白色或灰色固化涂料。因此，二萘嵌苯颜料的其他组合可以用于获得灰白色或灰色的固化涂料。
其他附加的近IR透明颜料也可以与多种二萘嵌苯颜料一起被包括在涂料组合物中。合适的附加的可见吸收的近IR透明颜料的非限制性实施例可以包括，例如，铜酞菁颜料、卤化铜酞菁颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、单偶氮颜料、二偶氮颜料、喹酞酮颜料、靛蒽醌颜料，二恶嗪颜料、异吲哚啉颜料、苯胺黄颜料、溴化蒽醌颜料、偶氮金属络合物颜料等。可以使用这些近IR透明颜料的组合。
太阳光反射涂料组合物还可以包括或可以代替附加的近IR透明颜料包括至少一种近IR透明染料。如本文中所使用的，术语“近IR透明染料”可以指这样的染料，其在近IR范围(700nm至2500nm)内基本上是透明的，且在这样的波长下没有明显的辐射散射或吸收。在某些实施例中，近IR透明颜料在近IR波长区域中可以具有至少70％的平均透射率。如本文中所使用的，术语“可见吸收”是指基本上吸收400nm至700nm的可见光区域内的至少一些波长的辐射的颜料。
太阳光反射涂料组合物包括至少一种近IR反射颜料。近IR反射颜料与多种近IR透明颜料(包括多种二萘嵌苯颜料)被包括在同一太阳光反射涂料组合物中。换句话说，单个涂层包括多种近IR透明颜料(包括多种二萘嵌苯颜料)和至少一种近IR反射颜料。
如本文中所使用的，术语“近IR反射颜料”可以指这样的颜料，当其被包括在涂料组合物中时，其提供的固化涂料的近IR辐射的反射率大于由同一组合物但没有近IR反射颜料以相同方式沉积的固化涂料。
近IR反射颜料的一个实施例可以是二氧化钛。可以在涂料组合物中提供二氧化钛而无需首先将二氧化钛粘附到薄片上(如下所述)，诸如粉末形式的二氧化钛，其本身分散在成膜树脂中。可以将下述用作近IR反射颜料：标准等级的二氧化钛粉末，或者经优化以提供在可见范围和/或近IR范围内的散射的选择粒度分布的二氧化钛粉末。
其他合适的近IR反射颜料可以包括金属或金属合金近IR反射颜料的薄片，其可以包括例如铝、铬、钴、铁、铜、锰、镍、银、金、铁、锡、锌、青铜、黄铜，包括其合金，诸如锌-铜合金、锌-锡合金和锌-铝合金等。一些具体实施例包括镍锑钛、镍铌钛、铬锑钛、铬铌、铬钨钛、铬铁镍、铬铁氧化物、氧化铬、钛酸铬、锰锑钛、锰铁氧体、铬绿黑、钴钛酸盐、亚铬酸盐或磷酸盐、钴镁和铝矾土、氧化铁、铁钴铁氧体、铁钛、铁酸锌、锌铁铬和亚铬酸铜及其组合。
这样的颜料可以是薄片的形式。例如，“叶片”铝薄片通常是合适的。如本文中所使用的，术语“薄片”是指颗粒的宽度与厚度之比(称为“纵横比”)为至少2且通常落在10至2,000的范围内，诸如3至400，或者在某些情况下为10至200，包括10至150。这样，“薄片”颗粒是具有基本上扁平结构的颗粒。这样的薄片可以具有在其上沉积的涂料，诸如二氧化硅涂覆的铜薄片的情况。
这样的薄片可以具有小于0.05微米至10微米，诸如0.5微米至5微米的厚度。在某些实施例中，这样的薄片颗粒的最大宽度为10微米至150微米，诸如10微米至30微米。
与锯齿状边缘相反，薄片颗粒可以具有圆形边缘和光滑且平坦的表面。具有角状边缘和不平坦表面的薄片在本领域中被称为“玉米片”。另一方面，以更圆的边缘、更平滑更平坦的表面为特征的薄片称为“银元”片。此外，在某些实施例中，当根据ISO 1524测量时，具有圆形边缘的薄片金属或金属合金颗粒的最大宽度可以不超过25微米，诸如10微米至15微米。
附加的合适的薄片金属或金属合金近IR反射颜料可以包括有色金属颜料，诸如有色颜料化学吸附在金属颜料表面上的那些有色金属颜料。这样的有色金属颜料在美国专利No.5,037,745第2栏1.55至第7栏1.54中作了描述，该专利的引用部分通过引用结合在本文中。一些这样的有色金属颜料也是可商购的，包括可从U.S.Aluminum，Inc(Flemington，N.J.)获得的商标名为
Figure BDA0002468701330000071
的那些有色金属颜料。近IR透明颜料，诸如以下所述的二萘嵌苯基颜料，可以化学吸附在金属颜料的表面上，以提供深色、有时是黑色的近IR反射金属颜料。
太阳光反射涂料组合物可以包括另外的近IR反射颜料。这样的附加的近IR反射颜料可以是有色的或基本上无色的、半透明的或不透明的。如本文中所使用的，术语“基本上无色”是指颜料不具有颜色，例如，颜料的吸收曲线没有在400nm至700nm范围内的吸收峰，并且在阳光下观察时再反射或透射的光中不呈现着色或色相。有色的近IR反射颜料可以是并非基本上无色的近IR反射颜料。换句话说，“有色”近IR反射颜料是可以被可见吸收的颜料。“半透明”颜料是指可见光能够漫射地穿过颜料。“不透明”颜料是一种散射大量光的颜料。可以是半透明且基本上无色的近IR反射颜料的一个实施例(如果在涂料中使用的量足够少)是
Figure BDA0002468701330000081
9870颜料，可从Merck KGaA购买(Darmstadt，德国)。这种市售的颜料也可以是具有被二氧化钛涂覆的云母基材的干涉颜料(如下所述)的例子。
合适的有色和/或不透明的近IR反射颜料的实施例包括，例如，多种金属和金属合金、无机氧化物和干涉颜料中的任何一种。示例性的颜色包括例如：白色，如二氧化钛的情况那样；棕色，如铁钛棕色尖晶石的情况那样；绿色，如氧化铬绿色的情况那样；红色，如氧化铁红色的情况那样；黄色，如钛酸铬黄色和钛酸镍黄色的情况那样；以及蓝色和紫色，如某些涂覆有二氧化钛的云母片的情况那样。
合适的包含近IR反射颜料的无机氧化物包括例如氧化铁、氧化钛颜料，复合氧化物体系颜料，氧化钛涂覆的云母颜料，氧化铁涂覆的云母颜料和氧化锌颜料等。在一些实施例中，合适的有色和/或不透明的近IR反射颜料可以不涂施于薄片。
如在本申请中所使用的，术语“干涉颜料”是指具有多层结构的颜料，该多层结构具有交替的不同折射率的材料层。合适的光干涉颜料包括这样的颜料，该颜料包括下述的基材：例如云母、SiO2、Al2O3、TiO2或涂覆有一层或多层例如二氧化钛、氧化铁、氧化钛铁或氧化铬或其组合的玻璃；或者是这样的颜料，该颜料包括金属和金属氧化物的组合，诸如涂覆有氧化铁层和/或二氧化硅的层的铝。
太阳光反射涂料组合物可以包括配制表面涂料领域中众所周知的其他可选材料，诸如增塑剂，抗氧化剂，受阻胺光稳定剂，UV光吸收剂和稳定剂，表面活性剂，流控制剂，触变剂诸如膨润土，颜料，填料，有机助溶剂和催化剂(包括膦酸)和其他常规助剂。
可以在其上沉积太阳光反射涂料组合物的基材可以采用各种形式并且可以由多种材料制成。在某些实施方式中，基材采用以下形式：(i)汽车部件，诸如内部或外部金属面板，皮革或织物座位区，塑料部件，诸如仪表板或方向盘，和/或其他内部载具表面；(ii)航空航天部件，诸如飞机外板(例如飞机机翼)(其可以是金属，诸如铝、铝合金或其他混合金属，也可以由聚合物复合材料(例如，碳纤维增强的聚合物复合材料)制成，皮革、塑料或织物的座位区和内饰板，包括控制面板等；(iii)建筑部件，诸如外墙板和屋顶材料；以及(iv)工业部件等。
合适的基材材料包括例如含纤维素的材料，包括纸、纸板、硬纸板、胶合板和压制纤维板、硬木、软木、木质贴面、碎料板、木屑压合板、定向刨花板和纤维板。这样的材料可以完全由木材制成，诸如松木、橡木、枫木、桃花心木、樱桃木等。但是，在某些情况下，这些材料可以包括与另一材料诸如树脂材料相组合的木材，即木材/树脂复合材料，诸如酚醛复合材料，木纤维和热塑性聚合物的复合材料，以及用水泥、纤维或塑料覆层增强的木材复合材料。
合适的金属基材材料包括但不限于箔，片材，或由冷轧钢、不锈钢和经锌金属、锌化合物和锌合金(包括电镀锌钢、热浸镀锌钢、电镀钢和镀锌合金钢)表面处理的钢构造的弓箭，也可以使用铜、镁、及其合金、铝合金、锌铝合金诸如
Figure BDA0002468701330000091
镀铝钢和镀铝合金的钢基材。涂覆有可焊接的、富锌的或富磷化铁的有机涂料的钢基材(诸如冷轧钢或上面列出的任何钢基材)也是合适的。例如，在美国专利No.4,157,924和4,186,036中公开了这种可焊接的涂料组合物。当用例如选自由金属磷酸盐溶液、包含至少一种IIIB或IVB族金属的水溶液、有机磷酸盐溶液、有机膦酸盐溶液及其组合组成的组的溶液进行预处理时，冷轧钢也是合适的。而且，合适的金属基材包括银、金、及其合金。
合适的硅质基材的非限制性实施例是玻璃、瓷器和陶瓷。
合适的聚合物基材的非限制性实施例是聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、三聚氰胺树脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮和对应的共聚物和嵌段共聚物、可生物降解的聚合物、以及天然聚合物诸如明胶。
合适的织物基材的非限制性实施例是由下述构成的纤维、纱线、线、针织物、机织物、非织造物和衣物：聚酯、改性聚酯、聚酯混纺织物、尼龙、棉、棉混纺织物、黄麻、亚麻、大麻和麻、粘胶纤维、羊毛、丝绸、聚酰胺、聚酰胺混纺织物、聚丙烯腈、三乙酸酯、乙酸盐、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯微纤维和玻璃纤维织物。
合适的皮革基材的非限制性实施例是粒面皮革(例如，来自绵羊、山羊或牛的纳帕纤维和来自小牛或母牛的箱式皮革)，绒面皮革(例如，来自绵羊、山羊或小牛的丝绒和狩猎皮革)，分裂的丝绒(例如，来自牛或小牛皮的皮)，鹿皮和努布克皮革；此外，还包括羊毛皮和毛皮(例如，带有毛皮的绒面革)。皮革可以通过任何常规的鞣制方法进行鞣制，特别是植物、矿物和合成或组合鞣制(例如铬鞣制、锆基鞣制、铝鞣制或半铬鞣制)。如果需要，皮革也可以再鞣制；为了进行再鞣制，可以使用常规用于再鞣制的任何鞣剂，例如矿物质，植物或合成鞣剂，例如铬、锆或铝的衍生物，草、栗子或含羞草提取物，芳族合成鞣剂，聚氨酯，(甲基)丙烯酸化合物或三聚氰胺、双氰胺和/或脲/甲醛树脂的(共)聚合物。
合适的可压缩基材的非限制性实施例包括泡沫基材，填充有液体的聚合物囊，填充有空气和/或气体的聚合物囊和/或填充有等离子体的聚合物囊。如本文中所使用的，术语“泡沫基材”是指包括开孔泡沫和/或闭孔泡沫的聚合物或天然材料。如本文中所使用的，术语“开孔泡沫”是指泡沫包括多个互连的气室。如本文中所使用的，术语“闭孔泡沫”是指泡沫包括一系列离散的闭孔。实施例泡沫基材包括但不限于聚苯乙烯泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫、聚乙烯泡沫和聚烯烃泡沫。实施例聚烯烃泡沫包括例如聚丙烯泡沫、聚乙烯泡沫和/或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)泡沫。EVA泡沫可以包括平板或厚板或模制的EVA形式，诸如鞋中底。不同类型的EVA泡沫可以具有不同类型的表面孔隙率。模制的EVA可以包括致密的表面或“皮肤”，而平板或厚板则可以表现出多孔的表面。
可以将太阳光反射涂料组合物涂施在载具表面的至少一部分上。在本公开中，术语“载具”以其最广义使用，并且包括所有类型的飞机、航天器、水运工具和地面载具。例如，载具可以包括但不限于飞机，诸如飞机(例如，私人飞机以及小型、中型或大型商用客运、货运和军用飞机)，直升机(例如，私人飞机、商用和军用直升机)，航空航天载具(例如火箭和其他航天器)等。载具还可以包括地面载具，例如动物拖车(例如，马拖车)、汽车、卡车、公共汽车、货车、重型设备、高尔夫球车、摩托车、自行车、火车、有轨电车等。载具还可以包括水运工具，例如船舶、船只、气垫船等。在一些实施方式中，可以将太阳光反射涂料组合物涂施在F/A-18射流(或其衍生物或变体，例如F/A-18E Super Hornet和F/A-18F；由McDonnellDouglas/Boeing and Northrop生产)的表面上，和/或Boeing 787 Dreamliner，737、747和/或717喷气式客机(或其衍生物或变体；由Boeing Commercial Airplanes生产)；V-22鱼鹰；VH-92和S-92(或其衍生物或变体；由NAVAIR和Sikorsky生产)；G650、G600、G550、G500和G450(或其衍生物或变体；由Gulfstream生产)；以及A350、A320和/或A330(或其衍生物或变体；由Airbus生产)。可以将太阳光反射涂料组合物涂施在军用或通用航空器的表面上，例如由Bombardier Inc.和/或Bombardier Aerospace(例如，Canadair Regional Jet(CRJ)及其衍生物)，Lockheed Martin(例如F-22Raptor、F-35Lightning及其衍生物)，NorthropGrumman(例如B-2 Spirit及其衍生物)，Pilatus Aircraft Ltd.和Eclipse AviationCorporation或Eclipse Aerospace(现在是Kestrel Aircraft)生产的航空器。
可以通过多种方法中的任一种将沉积有上述每种涂料的涂料组合物涂施到基材上，所述方法包括浸涂或浸入，喷涂，间歇喷涂，浸涂随后喷涂和/或喷涂随后浸涂，刷涂或辊涂等。然而，在某些实施方式中，涂料组合物是通过喷涂涂施的，因此，这样的组合物通常具有适合在环境条件下通过喷涂涂施的粘度。
将太阳光反射涂料组合物施涂在基材上之后，使其聚结以在基材上形成基本上连续的膜。干膜厚度可为0.01密耳至20密耳(0.254微米至508微米)，诸如0.1密耳至5密耳(2.54微米至127微米)，0.2密耳至10密耳(5.08微米至254微米)，0.5密耳至2.5密耳(12.7微米至63.5微米)，或其中的任何其他子范围。该量可足以完全掩盖基材或下面的层的表面，使用Lenata黑色和白色皮革条，根据ASTM D6762将太阳光反射涂料组合物涂施在该表面上。该太阳光反射涂料组合物可以以小于或等于2.5密耳(63.5微米)，诸如小于或等于2.0密耳(50.8微米)，小于或等于1.5密耳(38.1微米)，或小于或等于1.0密耳(25.4微米)的干膜厚度完全掩盖基材或下面的层。
当在基材或底层上固化以形成涂料时，根据ASTM E903-12测量，太阳光反射涂料组合物可表现出至少45％的总太阳光反射率(％TSR)，诸如至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％或至少85％。
在一些实施例中，太阳光反射涂料组合物是基材上的唯一涂层，诸如航空航天部件上的唯一涂层。在太阳光反射涂层是唯一涂层的实施例中，还可以在太阳光反射涂料组合物上方或下方对基材进行其他处理。可以涂施膜表面处理剂，诸如Cytec Solvay Group(Woodland Park，NJ)的SURFACE
Figure BDA0002468701330000111
产品，诸如涂施到纤维增强的聚合物复合材料基材上。可以在金属基材诸如铝基材上进行各种预处理。例如，预处理可以是清洁处理、脱氧处理和/或转化处理(例如，Henkel Corporation(Düsseldorf，德国)的
Figure BDA0002468701330000112
)。增粘剂可以作为处理剂涂施。应当理解，与唯一的太阳光反射涂层一起涂施在基材上的这些处理剂不是附加的涂层，并且不会在基材上形成连续的膜。
在其他实施例中，太阳光反射涂层是多层系统中的单层。可以将太阳光反射涂层涂覆在底涂层的至少一部分(位于太阳光反射层下面的底涂层)上。底涂层的实施例包括：
Figure BDA0002468701330000113
CA7502A(环氧胺)或
Figure BDA0002468701330000114
HS CA8000 B7067(聚氨酯)。可以将太阳光反射涂层涂施在底漆层的至少一部分上。可以将面涂层和/或透明涂层施加在太阳光反射涂层上。多层系统还可以包括磨砂表面层。多层系统还可以包括可选择性剥离的层。应当理解，这些各种层的任何组合可以与太阳反射涂层组合使用。如先前所定义的，其他层也可以基本上不含炭黑或完全不含炭黑。在一些实施例中，太阳光反射层和底涂层可以是基材上的唯一涂层(例如，没有其他涂层)。太阳光反射涂层可以是涂施在基材上的最外层，使得它是直接暴露在太阳辐射下的涂层。
在其他实施例中，可以在太阳光反射涂层上施加透明涂层。透明涂层可以是基本上透明的。如本文中所使用的，“基本上透明”是指基本上透明且不透明的涂层。透明涂层可以包括着色剂，在这种情况下，着色剂的存在量不足以使涂层不透明。例如在美国专利No.5,989,642、6,245,855、6,387,519和7,005,472中描述的透明涂料可以用于本发明的涂料体系中，并且这些专利的公开内容通过引用结合在本文中。在某些实施例中，透明涂层可以包括分散在透明涂层中(诸如在透明涂层的表面处)的颗粒，诸如二氧化硅颗粒。
可以使用太阳光反射涂料组合物制备低重量的航空航天部件，诸如飞机机翼。航空航天部件的表面的至少一部分可以涂覆有如前所述的太阳光反射涂料组合物。可以使太阳光反射涂料组合物固化以在航空航天部件上形成太阳光反射层。太阳光反射层的干膜厚度可以小于或等于2.5密耳(63.5微米)，诸如小于或等于2.0密耳(50.8微米)，小于或等于1.5密耳(38.1微米)，或者小于或等于1.0密耳(25.4微米)。该太阳光反射层可以完全掩盖航空航天部件。
实施例
提出以下实施例以说明本发明的一般原理。本发明不应被认为限于所呈现的具体实施例。
实施例1
制备包括表1中所列组分的涂料组合物。对于每种涂料组合物，将1a-1k中所列的一种或多种组分预混合以形成着色的基础涂料组分。然后在即将涂施之前添加组分2和3、活化剂和稀释剂，并将涂料组合物混合至均匀。
Figure BDA0002468701330000131
Figure BDA0002468701330000141
Figure BDA0002468701330000151
实施例2
测试了实施例1中制备的涂料组合物(使用红外透明黑色颜料(灰色3)的组合制成的灰色底漆和使用炭黑(对照灰色1)制成的灰色底漆)。
来自表2的样本制备如下：将1密耳的炭黑涂料(可从PPG Aerospace PRC-DeSoto(Sylmar，CA)商购，如
Figure BDA0002468701330000162
HS CA8000/BAC701)涂施在3”x6”的2024 T3铝面板上，以模拟碳纤维复合材料基材的近IR吸收。在此之上涂施0.8密耳的无铬底漆(可从PPGAerospace PRC-De-Soto(Sylmar，CA)商购，如
Figure BDA0002468701330000163
CF/CA7502A)。使用BinksMach 3HVLP型喷枪和95AS喷盖用手将涂料组合物灰色3和对照灰色1喷涂涂施在其上至提供完全掩盖的干膜厚度。遵循ASTM E903-12，使用LAMBDA 950 S紫外/可见/近IR分光光度计
Figure BDA0002468701330000164
测量总太阳反射率百分比(％TSR)。
还测量了在加热灯下达到的最高温度。这是使用ASTM B4803-10中定义的测试设备来进行的，该设备由绝缘木箱、IR灯和使用J型热电偶的数字温度计组成。将两个面板并排但不接触地放置在IR灯正下方15.5英寸处，并且监测温度，直到这两个面板达到不在增加的最高温度为止。
在表2中提供了结果。涂覆有对照灰色1的样本反射了总太阳辐射的43％，而涂覆有灰色3的样本反射了72％，性能相对提高了44％。涂覆有灰色3的样本的最高温度比涂覆有对照灰色1的样本低19.1°F(10.6℃)。
表2
Figure BDA0002468701330000161
实施例3
涂施实施例1中制备的若干涂料组合物以完全掩盖在byko-chart Brushout 5DX卡(Byk-Gardner目录No.2856)上。然后使用Datacolor 600TM分光光度计上的积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下将样本表征为CIELAB颜色来测量L*、a*、b*、C*、h°和ΔE*颜色值。表3示出了所制备的样本的CIELAB特征。
表3
Figure BDA0002468701330000171
如表3中包括的测量值所证明的，通过混合两种红外透明颜料(二萘嵌苯颜料)获得了灰色5(来自实施例1)的灰色。灰色5混合了绿色调二萘嵌苯颜料和紫色调二萘嵌苯颜料。
对照紫色1和对照绿色1中的每种二萘嵌苯颜料以足够高的浓度单独使用并以合适的干膜厚度涂施，产生的涂料对人眼呈现黑色。然而，当二萘嵌苯颜料与二氧化钛在单种涂料中组合使用时(如实施例1的对照紫色1和对照绿色1)，一种IR透明黑色颜料会产生紫色调，而另一种会产生绿色调。通过将灰色5与对照紫色1和对照绿色1做比较可以说明这一点。灰色5是使用两种IR透明黑色颜料的混合物的中性灰色。对于对照紫色1和对照绿色1，该混合物被按重量计等量的单独的颜料着色剂代替。
表3示出了在灰色5和对照紫色1之间存在颜色差异，其中ΔE为19.61，以及灰色5和对照绿色1之间的颜色差异，其中ΔE为5.45。L*、a*和b*值表示灰色5表现为灰白色或灰色色调，而L*和h°表示对照紫色1表现为紫色调且对照绿色1表现为绿色调。
实施例4
如下将实施例1的若干涂料组合物施涂在基材和涂料叠层上。将未着色的白色底涂层(可从PPG Aerospace PRC-DeSoto商购，如
Figure BDA0002468701330000182
HS CA8000/BAC7067(Sylmar，CA))喷涂在镀铝纸上(可从Alufoil Products Co.，Inc.(Hauppauge，NY)商购，如20PAP10X15SV)。使用Binks Mach 3HVLP型喷枪和95AS喷盖用手将涂料组合物喷涂涂施在其上至提供完全掩盖的干膜厚度。使用ASTM D6762在Leneta黑色和白色皮革条上测定隐藏。表4中样本的固化膜涂料密度为1.57g/cc。这些样本的CIELAB颜色特征％TSR和完全掩盖所需的厚度如表4所示。
表4
Figure BDA0002468701330000181
Figure BDA0002468701330000191
假定飞机机翼的表面积为360.5m2——通常用于使用碳纤维复合材料的Boeing787型飞机——为了完全掩盖，涂料组合物的涂施将在飞机机翼上产生在21kg至38kg范围内的涂料，如表4所示。为了使％TSR最大化，有必要施加较厚的层并显著增加了重量。因此，对照纯白色2虽然具有最佳的％TSR，但会增加组分的重量。同时，对照灰色1的重量最低，但％TSR相对较低。
实施例5
如实施例2中所述制备表5中所示的样本(使用实施例1的涂料组合物)，先涂覆黑色，然后涂覆底漆，最后涂覆灰色3或对照纯白色1。通过下述来制备附加的样本：喷涂对照纯白色1作为高太阳光反射底层的，而将灰色3喷涂在其上作为着色的面漆，从而形成双层涂料系统。使用ASTM D6762在Leneta黑色和白色皮革条上测定隐藏。这些样本的结果示出在表5中。
表5
Figure BDA0002468701330000192
双层系统的％TSR大于灰色3的单层。但是，对于双层系统，两层的总厚度为4.0密耳，而灰色3为1.8密耳。因此，证明，与灰色3在对照纯白色1上相比，灰色3节省了55％的重量而没有显著的％TSR损失。
本发明还包括以下条款的主题。
条款1：太阳光反射涂料组合物，包括：成膜树脂；多种近IR透明颜料，分散在成膜树脂中，该多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，第二二萘嵌苯颜料不同于第一二萘嵌苯颜料；和近IR反射颜料，分散在成膜树脂中，该近IR反射颜料不同于第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，其中，当在基材上形成固化涂料时，该固化涂料表现出灰白色或灰色，并且其中，太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
条款2：根据条款1所述的涂料组合物，其中，第一二萘嵌苯颜料包括绿色调二萘嵌苯颜料，并且第二二萘嵌苯颜料包括紫色调二萘嵌苯颜料。
条款3：根据条款1或2所述的涂料组合物，其中，固化涂料表现出由使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量的以下CIELAB值所定义的灰白色或灰色：在40至95的范围内的L*值；在-2至2的范围内的a*值；和在-6至6的范围内的b*值。
条款4：根据前述条款中任一项所述的涂料组合物，其中，近IR反射颜料包括二氧化钛。
条款5：根据条款4所述的涂料组合物，其中，二氧化钛以粉末形式分散在成膜树脂中。
条款6：根据前述条款中任一项所述的涂料组合物，其中，根据ASTM E903-12测量，固化涂料表现出至少45％的总太阳光反射率。
条款7：根据前述条款中任一项所述的涂料组合物，其中，根据ASTM D6762，固化涂料以小于或等于2.5密耳的干膜厚度完全掩盖基材。
条款8：一种基材，包括至少部分地涂覆有根据条款1-7中任一项所述的太阳光反射涂料组合物的表面。
条款9：根据条款8所述的基材，其中，基材是航空航天部件。
条款10：根据条款9所述的基材，其中，航空航天部件包括碳纤维增强的聚合物复合材料。
条款11：根据条款8-10中任一项所述的基材，其中，太阳光反射涂料组合物在固化时是基材上的唯一涂料组合物。
条款12：根据条款8-11中任一项所述的基材，其中，太阳光反射涂料组合物在固化时具有小于或等于2.5密耳的干膜厚度。
条款13：根据条款8-12中任一项所述的基材，还包括在太阳光反射涂料组合物的至少一部分下方的底涂层。
条款14：根据条款8-13中任一项所述的基材，其中，近IR反射颜料包括二氧化钛。
条款15：根据条款14所述的基材，其中，二氧化钛以粉末形式分散在成膜树脂中。
条款16：根据条款8-15中任一项所述的基材，其中，第一二萘嵌苯颜料包括绿色调二萘嵌苯颜料，并且第二二萘嵌苯颜料包括紫色调二萘嵌苯颜料。
条款17：根据条款8-16中任一项所述的基材，其中，太阳光反射涂料组合物在固化时表现出由使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量的以下CIELAB值所定义的灰白色或灰色：在40至95的范围内的L*值；在-2至2的范围内的a*值；和在-6至6的范围内的b*值。
条款18：根据条款8-17中任一项所述的基材，其中，根据ASTM E903-12测量，太阳光反射涂料组合物在固化时表现出至少45％的总太阳光反射率。
条款19：一种制备低重量航空航天部件的方法，包括：用根据条款1所述的涂料组合物涂覆航空航天部件的表面的至少一部分；和固化太阳光反射涂料组合物以形成太阳光反射层。
条款20：根据条款19所述的方法，其中，太阳光反射层的干膜厚度小于或等于2.5密耳。
条款21：一种载具，包括至少部分地涂覆有根据条款1-7中任一项所述的太阳光反射涂料组合物的表面。
条款22：根据条款21所述的载具，其中，该载具是飞机。
尽管以上出于说明目的描述了本发明的特定实施方式，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离由所附权利要求定义的本发明的情况下，可以对本发明的细节做出各种改变。

Claims (22)

1.一种太阳光反射涂料组合物，包括：
成膜树脂；
多种近IR透明颜料，分散在所述成膜树脂中，所述多种近IR透明颜料包括第一二萘嵌苯颜料和第二二萘嵌苯颜料，所述第二二萘嵌苯颜料不同于所述第一二萘嵌苯颜料；和
近IR反射颜料，分散在所述成膜树脂中，所述近IR反射颜料不同于所述第一二萘嵌苯颜料和所述第二二萘嵌苯颜料，
其中，当在基材上形成固化涂料时，所述固化涂料表现出灰白色或灰色，并且
其中，所述太阳光反射涂料组合物基本上不含炭黑。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述第一二萘嵌苯颜料包括绿色调二萘嵌苯颜料，并且所述第二二萘嵌苯颜料包括紫色调二萘嵌苯颜料。
3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述固化涂料表现出由使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量的以下CIELAB值所定义的灰白色或灰色：
在40至95的范围内的L*值；
在-2至2的范围内的a*值；和
在-6至6的范围内的b*值。
4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述近IR反射颜料包括二氧化钛。
5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其中，所述二氧化钛以粉末形式分散在所述成膜树脂中。
6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，根据ASTM E903-12测量，所述固化涂料表现出至少45％的总太阳光反射率。
7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，根据ASTM D6762，所述固化涂料以小于或等于2.5密耳的干膜厚度完全掩盖所述基材。
8.一种基材，包括至少部分地涂覆有根据权利要求1所述的太阳光反射涂料组合物的表面。
9.根据权利要求8所述的基材，其中，所述基材是航空航天部件。
10.根据权利要求9所述的基材，其中，所述航空航天部件包括碳纤维增强的聚合物复合材料。
11.根据权利要求8所述的基材，其中，所述太阳光反射涂料组合物在固化时是所述基材上的唯一涂层。
12.根据权利要求8所述的基材，其中，所述太阳光反射涂料组合物在固化时具有小于或等于2.5密耳的干膜厚度。
13.根据权利要求8所述的基材，还包括在所述太阳光反射涂料组合物的至少一部分下方的底涂层。
14.根据权利要求8所述的基材，其中，所述近IR反射颜料包括二氧化钛。
15.根据权利要求14所述的基材，其中，所述二氧化钛以粉末形式分散在所述成膜树脂中。
16.根据权利要求8所述的基材，其中，所述第一二萘嵌苯颜料包括绿色调二萘嵌苯颜料，并且所述第二二萘嵌苯颜料包括紫色调二萘嵌苯颜料。
17.根据权利要求8所述的基材，其中，所述太阳光反射涂料组合物在固化时表现出由使用积分球在D65光源、10°观察者和包括镜面反射分量下测量的以下CIELAB值所定义的灰白色或灰色：
在40至95的范围内的L*值；
在-2至2的范围内的a*值；和
在-6至6的范围内的b*值。
18.根据权利要求8所述的基材，其中，根据ASTM E903-12测量，所述太阳光反射涂料组合物在固化时表现出至少45％的总太阳光反射率。
19.一种制备低重量航空航天部件的方法，包括：
用根据权利要求1所述的涂料组合物涂覆航空航天部件的表面的至少一部分；和
固化所述太阳光反射涂料组合物以形成太阳光反射层。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述太阳光反射层的干膜厚度小于或等于2.5密耳。
21.一种载具，包括至少部分地涂覆有根据权利要求1所述的太阳光反射涂料组合物的表面。
22.根据权利要求21所述的载具，其中，所述载具是飞机。
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