顺序聚合的杂化胶乳制造技术

本发明专利技术涉及包含聚合物颗粒的杂化胶乳组合物，所述聚合物颗粒在至少两个阶段中聚合，所述聚合物颗粒包括第一相丙烯酸类核聚合物和第二相乙烯基丙烯酸类壳聚合物，所述第二相乙烯基丙烯酸类壳聚合物包含在环境条件下可交联的单体。本文还描述了含有根据本发明专利技术的胶乳组合物的漆组合物和建筑涂料，以及它们的制备方法。

Sequentially polymerized hybrid latex

The present invention relates to a hybrid latex composition comprising polymer particles, the polymerization of the polymer particles in at least two phases, the first phase of acrylic polymer particles including core polymer and second vinyl acrylic polymer shell, the second phase vinyl acrylic monomers containing crosslinkable polymer shell under ambient conditions. Also described are paint compositions and architectural coatings containing latex compositions according to the invention, and methods of making the same.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的
本专利技术涉及包含聚合物颗粒的杂化胶乳组合物，所述聚合物颗粒在至少两个顺序的阶段中聚合，所述聚合物颗粒包括第一相的丙烯酸类单体的核共聚物和第二相的丙烯酸类单体和乙酸乙烯酯单体的壳共聚物，所述第二相的丙烯酸类和乙酸乙烯酯单体的壳共聚物包含在环境条件下可交联的单体。根据本专利技术的乳液涂料组合物能够被有利地用于漆组合物和建筑涂料应用中。专利技术的
技术介绍
由全丙烯酸类(allacrylic)聚合物组成的胶乳由于当用作漆中的粘合剂时具有韧性、良好的耐水性以及优异的耐擦洗和耐污性而闻名。另一方面，乙烯基丙烯酸类胶乳聚合物(例如乙酸乙烯酯和丙烯酸类单体的共聚物)由于其亲水性质而具有更长的开放时间和易于施用的独特性质，这使得水在膜中保持更长时间。然而，用乙酸乙烯酯制成的聚合物树脂更易于对水敏感。乙酸乙烯酯单体也比它们的丙烯酸类对应物更经济。单独地，丙烯酸类和乙酸乙烯酯胶乳具有有利的性能；然而，全丙烯酸类聚合物和乙烯基丙烯酸类聚合物的共混可能损害胶乳的总体性能，并且可能出现两种不同聚合物的相容性问题。已发现核-壳共聚物在各种应用中相关，包括胶粘剂，粘合剂，油墨，漆和建筑涂料。通常，通过逐步乳液聚合来制备核-壳共聚物，第一步产生核聚合物或第一相，第二步产生壳聚合物或第二相。壳聚合物有助于膜性能，核聚合物赋予胶乳机械强度。然而，仍然需要改进的聚合物，所述改进的聚合物具有良好的耐久性、长开放时间、良好的流动性和流平性、易于施用以及良好的水敏性等性质，并且可以用低成本的起始材料制备。
技术实现思路
本专利技术人已经确定，胶乳颗粒中不同聚合物单元的核和壳允许特性的组合，这些特性组合不容易通过混合不同的单一聚合物单元而实现。本专利技术提供了一种水性的可交联的核-壳胶乳组合物，其包括全丙烯酸类聚合物核和乙烯基丙烯酸类聚合物壳，所述聚合物壳上聚合有环境可交联的单体。本专利技术的核-壳杂化胶乳通过顺序聚合方法制备。可交联的单体解决了由乙酸乙烯酯单体引起的胶乳亲水性，提高了壳的韧性，并且为膜提供了良好的抗粘连性。所得的杂化聚合物具有单独的全丙烯酸类聚合物和乙烯基丙烯酸类聚合物的有益性能特性，并且以低成本的方式制备。本专利技术涉及一种胶乳水性组合物，其包含具有第一相聚合物和第二相聚合物的顺序聚合的胶乳颗粒。第一相聚合物由包含丙烯酸类单体的第一组单体聚合而成，第二相聚合物由包含丙烯酸类单体、乙烯基单体和约0.5至约2-6重量％的可交联单体的第二组单体聚合而成。第二相聚合物占聚合物总重量的约50％至约90％。可交联单体选自由以下各项组成的组：双丙酮丙烯酰胺、双丙酮甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯等或其组合，并且所述胶乳水性组合物在水相中进一步包含交联剂以在水蒸发时与所述可交联的单体交联。第一组单体可进一步包含约0.5重量％至约2-6重量％的可交联单体。所述胶乳水性组合物中的所述交联剂可包括己二酸二酰肼。所述乙烯基单体可包括乙酸乙烯酯，并且所述丙烯酸类单体可包括丙烯酸丁酯或乙酸-2-己基乙酯。第一组单体可包含交联单体，其可以是1,4-丁二醇二丙烯酸酯。第二相聚合物占胶乳颗粒总重量的约60％至约80％。所述顺序聚合的胶乳颗粒中乙烯基单体与丙烯酸类单体的比例为约60:40至约95:5的范围，优选约60:40至约90:10，或约70:30至约90:10，或约60:40至约80:20。所述胶乳颗粒可以具有约4℃至约15℃的最低成膜温度，并且顺序聚合的胶乳颗粒的体积平均粒径在直径上为约120nm至约165nm的范围。第一相聚合物可以形成核-壳胶乳颗粒的核或壳。或者，第一相聚合物和第二相聚合物可形成并排的(side-by-side)胶乳颗粒。根据本专利技术另一个实施方案，提供了具有以上总结的任何实施方案的核-壳胶乳水性组合物的漆组合物。具体实施方式本专利技术涉及一种包含丙烯酸类和乙酸乙烯酯共聚物的水性胶乳组合物及其制备方法。授予Bochnik等并同时拥有的题为“低VOC漆的胶乳基开放时间延长剂(LatexBasedOpen-TimeExtenderforLowVOCPaints)”的已授权美国专利No.8,034,871(公开号US2009/0227705A1)公开了一种顺序聚合的核-壳胶乳开放时间延长剂，其添加到漆组合物或建筑涂料中。授予Tilara等的题为“用于延长水性建筑涂料开放时间的聚合物(PolymerforExtendingtheOpenTimeofWaterborneArchitecturalCoating)”的美国专利公开No.2012/0165428教导了待与漆组合物/建筑涂料混合的另一种水溶性开放时间延长剂。Bochnik和Tilara的全部内容均通过引用并入本文。Bochnik和Tilara都教导了在水溶液中的添加剂，即开放时间延长剂，待加入到漆组合物中。本专利技术涉及一种新型的在环境条件下可彼此交联的成膜杂化胶乳。本专利技术的一个方面涉及含有聚合物颗粒的杂化胶乳，所述聚合物颗粒在至少两个阶段中聚合以形成两个不同的相。第一相通常是本体或核聚合物，其优选是在聚合期间交联的全丙烯酸类核。第二相是表面或壳聚合物，其优选是其上聚合有可交联部分的乙烯基-丙烯酸类共聚物。所述可交联部分在环境条件下与其它胶乳颗粒交联，优选在水中并存在交联剂的情况下。常规丙烯酸类胶乳聚合通常包括单次负载乳化的单体或单体混合物，所述乳化的单体或单体混合物被引入、引发、并聚合以形成聚合物颗粒。然而，根据本专利技术的两阶段顺序胶乳聚合可以涉及以下：单体第一进料的第一次引入、引发和聚合以形成第一相；然后，单体或单体乳液的第二进料的引入，和所述单体第二进料与所述第一相的共聚合以形成第二相。根据本专利技术的多阶段顺序胶乳聚合有利地允许在第一核相完成的0分钟至240分钟之内、优选60至120分钟、更优选90分钟之内引入第二相。根据本专利技术的两阶段顺序胶乳聚合可以以下列方式进行。首先，将含有水、任选但优选表面活性剂以及任选如碳酸氢钠的缓冲剂的初始釜进料置于反应容器(即反应器)中，并在氮气吹扫下达到聚合温度。聚合温度可以根据聚合中特定的引发剂/单体进行调整。例如，当过硫酸钠用作丙烯酸类单体的引发剂时，聚合温度可以为约70℃至约90℃，优选约75℃至约85℃，更具体为约80℃。当初始釜进料和反应容器处于温度时，然后可以加入种子量的含有水、表面活性剂、单体的第一混合物、另外的添加剂、和任选的pH调节剂的第一乳液。然后可以将含有水和过硫酸盐引发剂的第一引发剂溶液加入到乳液中。种子量的单体结合引发剂溶液应足以允许聚合开始。在一个实施方案中，所述种子量可以占所述第一乳液重量的约1％至约10％，例如约3％至约6％。在该第一乳液中加入的单体的比例可理想地代表所述第一相的所需组成。通常，允许一段较短的时间，例如约15分钟，用于引发剂溶液和单体乳液达到聚合温度并且聚合开始。此后，可将第一乳液的剩余部分与含有水和过硫酸钠的第二引发剂溶液一起连续地或以多次顺序进料的方式加入反应容器中。第一乳液可有利地含有总单体含量的至少约10重量％，优选至少约25重量％，更优选至少约40重量％或至少约50％。第一乳液还可有利地含有不超过总单体含量的约90重量％，优选不超过约80重量％，更优选不超过约70重量％。当已经加入所有的第一乳液时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶乳水性组合物，该组合物包含顺序聚合的胶乳颗粒，所述胶乳颗粒具有第一相聚合物和第二相聚合物，其中所述第一相聚合物由包含丙烯酸类单体的第一组单体聚合而成；并且所述第二相聚合物由包含丙烯酸类单体、乙烯基单体和约0.5％至约6重量％的可交联单体的第二组单体聚合而成；其中所述第二相聚合物占聚合物总重量的约50％至约90％；其中所述可交联单体选自由以下各项组成的组：双丙酮丙烯酰胺、双丙酮甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯等或其组合，并且其中所述胶乳水性组合物在水相中进一步包含交联剂以当水蒸发时与所述可交联单体交联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.07 US 14/324,8261.一种胶乳水性组合物，该组合物包含顺序聚合的胶乳颗粒，所述胶乳颗粒具有第一相聚合物和第二相聚合物，其中所述第一相聚合物由包含丙烯酸类单体的第一组单体聚合而成；并且所述第二相聚合物由包含丙烯酸类单体、乙烯基单体和约0.5％至约6重量％的可交联单体的第二组单体聚合而成；其中所述第二相聚合物占聚合物总重量的约50％至约90％；其中所述可交联单体选自由以下各项组成的组：双丙酮丙烯酰胺、双丙酮甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯等或其组合，并且其中所述胶乳水性组合物在水相中进一步包含交联剂以当水蒸发时与所述可交联单体交联。2.如权利要求1所述的胶乳水性组合物，其中所述第一组单体进一步包含约0.5重量％至约6重量％的所述可交联单体。3.如权利要求2所述的胶乳水性组合物，其中所述可交联单体包含双丙酮丙烯酰胺。4.如权利要求1所述的胶乳水性组合物，其中所述第二组单体包含约1重量％至约4重量％的所述可交联单体。5.如权利要求1所述的胶乳水性组合物，其中所述交联剂包含己二酸二酰肼。6.如权利要求1所述的胶乳水性组合物，其中所述乙烯基单体包含乙酸乙烯酯。7.如权利要求6所述的胶乳水性组合物，其中所述丙烯酸类单体包含丙烯酸丁酯或乙酸-2-己基乙酯。8.如权利要求1所述的胶乳水性组合物，其中所述第二相聚合物占所述胶乳颗粒总重量的约60％至约8...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·J·谢林，赫莱·盖瑞皮提恩，纳维因·提拉罗，金伯利·汉密尔顿，
申请(专利权)人：本杰明·摩尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US