具有颜料和吸附性乙酸乙烯酯粘合剂的涂层组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种包含聚合物粒子、颜料粒子和增量剂粒子的水性分散液的涂层组合物。所述聚合物粒子包含35到99.8重量％乙酸乙烯酯的结构单元以及0.1到6重量％磷酸单体或其盐的结构单元，并且所述涂层组合物的颜料体积浓度在25到所述组合物的临界颜料体积浓度范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有颜料和吸附性乙酸乙烯酯粘合剂的涂层组合物
技术介绍
本专利技术涉及一种涂层组合物，其包含有包含吸附到颜料粒子的乙酸乙烯酯的聚合物粒子的水性分散液。涂层配制物为聚合物、颜料(最值得注意的是TiO2)、增量剂和添加剂的高度复杂混合物。大多数不透明或白色涂层含有大量TiO2。众所周知，含有磷酸酯基的成膜聚合物粒子可以吸附到TiO2粒子上以形成改良TiO2粒子间隔的复合物，从而使涂层的外观更白且更不透明。此改良的间隔使得配制者可以减少昂贵的TiO2的总含量。建筑涂层的尤其有吸引力的粘合剂为乙酸乙烯酯的聚合物(包括共聚物)，已知其在相对低成本下具有高耐擦洗性。含有磷酸酯基的乙酸乙烯酯聚合物由于减少TiO2使用所提供的成本利益而尤其适用作成膜聚合物。使用基于乙酸乙烯酯的粘合剂的涂层配制物的一个缺点是其倾向于不能提供足够抗污染性和污染可洗性，从而造成需要修饰经污染表面或甚至再涂抹整个墙壁。因此，需要寻找一种低成本的吸附TiO2的基于乙酸乙烯酯的粘合剂，其具有改良的抗污染性和移除污染特性。
技术实现思路
本专利技术通过提供如下涂布组合物而解决需求，所述涂布组合物包含聚合物粒子、颜料粒子和增量剂粒子的水性分散液，其中在单相中并且以聚合物粒子的重量计，聚合物粒子包含35到99.8重量％乙酸乙烯酯的结构单元和0.1到6重量％磷酸单体或其盐的结构单元，其中所述涂层组合物的另一个特征为颜料体积浓度在25到组合物的临界颜料体积浓度范围内。具体实施方式本专利技术为一种涂层组合物，其包含聚合物粒子、颜料粒子和增量剂粒子的水性分散液，其中在单相中并且以聚合物粒子的重量计，聚合物粒子包含35到99.8重量％乙酸乙烯酯的结构单元和0.1到6重量％磷酸单体或其盐的结构单元，其中所述涂层组合物的另一个特征为颜料体积浓度在25到组合物的临界颜料体积浓度范围内。如本文所使用，术语“在单相中”是指如下事实，聚合物粒子包含一或多种共聚物，所述共聚物包含具有所述比例的乙酸乙烯酯和磷酸单体的结构单元。如本文所使用，术语“增量剂粒子”指用于提高涂层组合物的颜料体积浓度的无机材料。增量剂粒子与颜料粒子一般通过其较低的折射率(通常为1.3到1.6，相比之下，颜料为大于2.0)来区别。适合的增量剂的实例包括碳酸钙、粘土、硅酸铝、二氧化硅、硅酸钙、云母、滑石以及霞石正长岩。如本文所使用，术语“结构单元”是指所述单体在聚合后的残余物。举例来说，乙酸乙烯酯的结构单元如下所说明：其中虚线表示结构单元连接到聚合物主链的点。适合的磷酸单体的实例包括醇的膦酸酯和磷酸二氢酯，其中所述醇含有可聚合乙烯基或烯烃基团或经所述基团取代。优选的磷酸二氢酯为丙烯酸羟基烷酯和甲基丙烯酸羟基烷酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸磷酸乙酯和甲基丙烯酸磷酸丙酯，其中甲基丙烯酸磷酸乙酯或其盐是尤其优选的。优选的膦酸酯是2-(甲基丙烯酰氧基)乙基膦酸或其盐。“甲基丙烯酸磷酸乙酯”(PEM)在本文中用于指以下结构：其中R是H或以聚合物粒子的重量计，磷酸单体、优选PEM的结构单元的优选浓度为0.2，更优选0.5到4，更优选到2重量％。以聚合物粒子的重量计，聚合物粒子优选包含0.1到2.0重量％硫酸单体或其盐的结构单元。适合的硫酸单体的实例包括甲基丙烯酸磺乙酯、甲基丙烯酸磺丙酯、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸以及其盐。优选的硫酸单体是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和乙烯基磺酸以及其盐。以聚合物粒子的重量计，聚合物粒子更优选包含0.5到1.5重量％2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的结构单元。聚合物粒子优选在环境温度下成膜并且优选吸附到颜料粒子的表面。举例来说，当TiO2与VA-PEM乳胶掺合时，吸附可以借助于扫描电子显微法或离心发现。如本文所使用，“吸附”是指聚合物粒子以除共价键结以外的方式接触或连接到TiO2粒子的表面。聚合物粒子优选包括产生如下聚合物粒子的单体的结构单元，如在5℃/min下使用差示扫描热量测定所测量，所述聚合物粒子的Tg为从-10℃，更优选-5℃到30℃，更优选到20℃，并且最优选的到10℃。以聚合物粒子的重量百分比计，聚合物粒子优选包括10到64.8重量％丙烯酸酯单体、优选丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸2-乙基己酯或其组合的结构单元。更优选地，以聚合物粒子的重量计，聚合物粒子包括10到40重量％丙烯酸丁酯的结构单元。本专利技术的组合物通过如下步骤制备：将聚合物粒子的稳定水性分散液与颜料粒子、优选颜料粒子的水性分散液(也被称作浆料)接触以形成优选吸附到颜料粒子(例如TiO2粒子)的表面的聚合物粒子的水性分散液。在一些情况下，TiO2粒子优选不含或基本上不含锆的氧化物或氢氧化物。适合的市售TiO2产品的实例包括纯钛(Ti-Pure)R-706TiO2粉末、纯钛R-746TiO2浆料、特诺思(Tronox)Cr-826sTiO2、克隆那斯(Kronos)4311TiO2浆料以及克隆那斯2310TiO2粉末。聚合物粒子的水性分散液可以通过如下步骤制备：形成磷酸单体的至少部分中和的溶液，接着将所述溶液与乙酸乙烯酯和任选地硫酸单体或其盐和/或丙烯酸酯单体在乳液聚合条件下接触。如本文所使用，术语“至少部分中和的磷酸单体”是指如下磷酸单体的水溶液，其含有不少于中和单体所要的中和剂摩尔量的1/2，最多完全中和单体所要的量，优选最多达到等于单体的最高pKa(优选第二pKa)的pH值所要的量。举例来说，如果中和剂是氨并且磷酸单体是PEM，那么氨与PEM的适合摩尔比应为至少1∶1，并且优选最多2∶1。适合的中和剂包括(例如)氨、KOH、NaOH、醇胺以及氨基甲基丙醇。在与乙酸乙烯酯和任选地一或多种其它单体接触之前，磷酸单体的水溶液的pH值优选在如下范围内：从4.5，更优选从5.0，最优选从5.5；到8.0，更优选到7.5并且最优选到7.2。聚合介质的pH值维持在一定水平下以使乙酸乙烯酯单体或聚合物的水解达最小，并且优选在整个聚合方法中经缓冲以维持在从4.5、更优选从5.5；到8、更优选到7范围内的pH值。聚合完成后，可以将所得聚合物粒子的稳定水性分散液与颜料粒子接触以形成复合物。在此情况下，有利地将聚合物粒子的水性分散液在与颜料粒子、优选TiO2粒子的水性分散液接触之前、期间或之后调节到在8到10范围内的pH值以形成聚合物粒子与颜料粒子的复合物。因为聚合反应在不会促使乙酸乙烯酯水解的pH值下进行，故在聚合方法期间形成极低水平的乙酸或其盐(即，乙酸乙烯酯的水解产物)。因此，改良有用聚合物的产量，减少VOC，并且不太需要的亲水性聚合物(由于通过水解产生侧位OH基团)的产生减少。尽管可能需要添加某少量(一般少于500ppm)的乙酸酯缓冲液以在聚合期间将pH值维持在所要范围内，但以乙酸乙烯酯单体的重量计，所产生的乙酸或其盐的量少于5重量％，优选少于1重量％，更优选少于0.5重量％，并且最优选少于0.1重量％。聚合物粒子优选另外基本上不包含甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的结构单元，并且基本上不包含侧位醇官能团。如本文所使用，“基本上不包含甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的结构单元”是指聚合物包含少于5重量％、优选少于1重量％甲基丙烯酸甲酯的结构单元以及少于5重量％、优选少于1重量％苯乙烯的结构单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂层组合物，其包含聚合物粒子、颜料粒子和增量剂粒子的水性分散液，其中在单相中并且以所述聚合物粒子的重量计，所述聚合物粒子包含35到99.8重量％乙酸乙烯酯的结构单元和0.1到6重量％磷酸单体或其盐的结构单元，其中所述涂层组合物的另一个特征为颜料体积浓度在25到所述组合物的临界颜料体积浓度范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.16 US 61/7532361.一种涂层组合物，其包含聚合物粒子、颜料粒子和增量剂粒子的水性分散液，其中在单相中并且以所述聚合物粒子的重量计，所述聚合物粒子包含35到99.8重量％的乙酸乙烯酯的结构单元、10到64.8重量％的丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯或丙烯酸丁酯或其组合的结构单元、0.1到2.0重量％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐或乙烯基磺酸钠的结构单元、0.2到6重量％的甲基丙烯酸磷酸乙酯或其盐的结构单元，其中所述涂层组合物的另一个特征为颜料体积浓度在25到所述组合物的临界颜料体积浓度范围内，并且其中，所述聚合物粒子的通过动态光散射获得的平均粒度在110nm到200nm范围内。2.根据权利要求1所述的涂层组合物，其中所述组合物的另一个特征为以乙酸乙烯酯的结构单元的重量计，具有少于1.0重量％乙酸或其盐，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·勃林，C·A·法恩根，E·基利安，E·H·努吉塞，M·威尔斯，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US