具有对容器的改进的附着力的涂料组合物制造技术

公开了基于核-壳聚合物的水性聚合物分散体和将这些水性分散体用于涂覆食品罐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有对容器的改进的附着力的涂料组合物专利
本专利技术涉及可用于涂覆各种容器例如食品和饮料容器的组合物。专利技术背景广泛的多种涂料已经被用于涂覆食品和饮料容器的表面。例如金属罐有时候是使用卷材涂覆或片材涂覆操作来涂覆的，即，将合适的基材例如钢或铝的平面(plane)或卷材或片材用合适的组合物涂覆并固化。该经涂覆的基材然后形成罐体或罐端(canend)。可选择地，涂料组合物可以例如通过喷涂、浸涂和辊涂来施涂到所形成的罐上，并然后固化。用于食品和饮料容器的涂料应当优选能够高速施涂到基材上，并且当固化时提供必需的性能以在苛刻的最终用途中使用。例如，该涂料应当对于食品接触是安全的，并且具有对基材的优异的附着性。许多用于食品和饮料容器的涂料组合物是基于环氧树脂(其是双酚A的多缩水甘油醚)的。包装涂料中的双酚A，无论是作为双酚A本身(BPA)或其衍生物，例如双酚A的二缩水甘油醚(BADGE)，环氧酚醛清漆树脂和用双酚A和双酚F制备的多元醇都是有问题的。虽然权衡迄今可获得的科学证据表明会从现有的涂料中释放出来的少的痕量的BPA或BADGE并不对人类造成健康风险，然而，这些化合物仍然会被一些人认为是对人类健康有害的。因此，强烈期望从食品和饮料容器的涂料中消除这些化合物。因此，期望的是用于食品或饮料容器的包装涂料组合物，该包装涂料组合物不包含可提取量的BPA、BADGE或BPA的其它衍生物并且仍然具有优异的性质例如对基材的优异的附着力。专利技术概述本专利技术提供了包含以下物质的水性涂料组合物：(A)水性聚合物分散体，其包含呈分散的聚合物颗粒形式的成膜聚合物，该分散的聚合物颗粒包含聚合物相P1和不同的聚合物相P2；该聚合物分散体是通过包括以下步骤的自由基水乳液聚合获得的：(i)在非水性介质中聚合包含可聚合的烯属不饱和单体混合物的第一单体进料M1以形成聚合物相P1，该可聚合的烯属不饱和单体混合物包含含羧酸基的烯属不饱和单体和含有含磷酸(phosphorusacid)基团的烯属不饱和单体；(ii)在水性介质中分散P1；和(iii)在P1存在下聚合第二单体进料M2以形成聚合物相P2，该第二单体进料M2包含不同于M1的可聚合的烯属不饱和单体混合物的可聚合的烯属不饱和单体混合物并且包含含有1,2-环氧基的烯属不饱和单体；(B)与该成膜聚合物有反应性的固化剂。本专利技术还提供了至少部分用由上述的水性涂料组合物沉积的涂层涂覆的食品罐。具体实施方式作为此处使用的，除非另有明确规定，否则全部数值例如表示值、范围、量或百分比的那些可以解读为是用措词“约”作为前缀的，即使该术语没有明确出现。此外，应当注意的是复数术语和/或短语涵盖了它们的单数等价物，并且反之亦然。例如“一种”聚合物、“一种”交联剂和任何其他组分指的是一种或多种的这些组分。当提及任何数字范围值时，这样的范围被理解为包括在所述范围最小值和最大值之间的每个和所有数字和/或分数。如本文所使用的术语“聚合物”宽泛地指代低聚物以及均聚物和共聚物两者。术语“树脂”与“聚合物”是互换使用的。术语“丙烯酸类”和“丙烯酸酯”是互换使用的(除非这么做会改变意指的含义)并且包括丙烯酸、酸酐，和它们的衍生物，例如它们的C1-C5烷基酯，低级烷基-取代的丙烯酸，例如，C1-C2取代的丙烯酸，例如甲基丙烯酸，乙基丙烯酸等，和它们的C1-C4烷基酯，除非明确另有指示。术语“(甲基)丙烯酸类”或”(甲基)丙烯酸酯”旨在覆盖所指示材料的丙烯酸类/丙烯酸酯和甲基丙烯酸类/甲基丙烯酸酯形式，例如，(甲基)丙烯酸酯单体。术语“(甲基)丙烯酸类聚合物”指代由一种或多种(甲基)丙烯酸类单体制备的聚合物。术语“酸”包括酸式盐。术语“食品”包括食品和饮料两者。如本文所使用的分子量是通过凝胶渗透色谱法，使用聚苯乙烯标准物测定的。除非另有指示，分子量是基于平均重量计的。P1的重均分子量是约5,000-25,000。M1的单体组成包含可聚合的烯属不饱和羧酸和含有含磷酸基团的烯属不饱和单体。可聚合的烯属不饱和羧酸单体的例子是丙烯酸和甲基丙烯酸，并且丙烯酸是优选的。这些单体通常以约15-60重量％的量存在，基于M1中总单体重量计和所得聚合物可以至少部分用碱中和以形成胺盐并有助于分散聚合物颗粒。可以存在于M1中的其它可聚合的烯属不饱和单体的例子是乙烯基芳族单体例如苯乙烯和乙烯基甲苯以及丙烯酸和甲基丙烯酸的低级烷基酯，即，在烷基中具有1-4，例如1-2个碳原子的那些。例子包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯。这些单体典型地以至少20重量％，例如20-83重量％的量存在，基于M1中总单体重量计。含有含磷酸基团的烯属不饱和单体提供了所得涂层对基材的增加的湿附着力。这样的单体的例子是具有以下结构的那些：其中R1表示氢或甲基；R2表示聚氧亚烷基和X表示磷酸基团。具体地，R2可以具有以下结构：其中n是2-4，例如2-3的整数和m是2-40。优选地，n＝2和m＝2-8。X可以具有以下结构：其中M1和M2各自独立地表示氢或阳离子。这样的单体的例子为作为SipomerPAM-100，SipomerPAM-200和SipomerPAM-300市售自Rhodia的那些。PAM-100，R1＝甲基，n＝2和m＝7，是特别优选的。这些单体典型地以约2-20重量％的量存在，基于M1中总单体重量计。M2的单体组成类似于M1的单体组成，然而，M2中没有烯属不饱和羧酸单体和没有含有含磷酸基团的烯属不饱和单体。同样地，M2单体包括含有1,2-环氧基的烯属不饱和单体和可以包括多-烯属不饱和单体。具体地，M2可包含一种或多种乙烯基芳族单体例如苯乙烯或乙烯基甲苯和/或一种或多种在烷基上具有4-8个碳原子(甲基)丙烯酸烷基酯例如甲基丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯。这些单体典型地以80-99重量％的量存在，基于M2中总单体重量计。含有1,2-环氧基的烯属不饱和单体的例子是丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。这些单体为所得涂层提供了改进的耐受性质(resistanceproperty)例如耐酸性和耐溶剂性并且典型地以1-20重量％的量存在，基于M2中总单体重量计。M2可以任选地包含多-烯属不饱和单体例如含有2-10个碳原子的二醇的二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯。例子包括丁二醇二丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯。当存在时，这些单体通常以不大于10重量％的量存在，基于M2中总单体重量计。成膜聚合物典型地具有大于10,000例如10,000-1,000,000的重均分子量。粘合剂聚合物分散体中聚合物颗粒典型地具有通过光散射技术测定的范围为50-1000nm，例如100-300nm的聚合物粒径(表面加权平均值(surfaceratedmean))。本专利技术的水性聚合物分散体是通过非水性介质中的单体进料M1的自由基聚合来制备的，例如通过在有机溶剂在至少一种自由基聚合引发剂存在下溶液聚合来制备。然后聚合物P1分散在水性介质中，典型地通过用碱例如低分子量胺例如二甲基乙醇胺至少部分中和聚合物中的羧酸基团。自由基引发剂典型地可溶于可聚合的混合物。例子包括偶氮化合物和过氧化物。典型地，单体M1和自由基引发剂是同时且连续地加入到回流有机溶剂中并且聚合持续直到完全。在将聚合物P1分散在水性介质中之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
水性涂料组合物，包含：(A)水性聚合物分散体,其包含呈分散的聚合物颗粒形式的成膜聚合物，该分散的聚合物颗粒包含聚合物相P1和不同的聚合物相P2；该聚合物分散体是通过包括以下步骤的自由基水乳液聚合获得的：(i)在非水性介质中聚合包含可聚合的烯属不饱和单体混合物的第一单体进料M1以形成聚合物相P1，该可聚合的烯属不饱和单体混合物包含含羧酸基的烯属不饱和单体和含有含磷酸基团的烯属不饱和单体；(ii)在水性介质中分散P1；和(iii)在水性介质中在P1存在下聚合第二单体进料M2以形成聚合物相P2，该第二单体进料M2包含不同于M1的可聚合的烯属不饱和单体混合物的可聚合的烯属不饱和单体混合物并且包含含有1,2‑环氧基的烯属不饱和单体；(B)与该成膜聚合物有反应性的固化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.11 US 13/939,2221.水性涂料组合物，包含：(A)水性聚合物分散体,其包含呈分散的聚合物颗粒形式的成膜聚合物，该分散的聚合物颗粒包含聚合物相P1和不同的聚合物相P2；该聚合物分散体是通过包括以下步骤的自由基水乳液聚合获得的：(i)在非水性介质中聚合包含可聚合的烯属不饱和单体混合物的第一单体进料M1以形成聚合物相P1，该可聚合的烯属不饱和单体混合物包含含羧酸基的烯属不饱和单体和含有含磷酸基团的烯属不饱和单体，该聚合物相P1的重均分子量范围为5,000-25,000；(ii)在水性介质中分散P1；和(iii)在水性介质中在P1存在下聚合第二单体进料M2以形成聚合物相P2，该第二单体进料M2包含不同于M1的可聚合的烯属不饱和单体混合物的可聚合的烯属不饱和单体混合物并且包含含有1,2-环氧基的烯属不饱和单体；(B)与该成膜聚合物有反应性的固化剂。2.权利要求1的水性涂料组合物，其中M1包含选自乙烯基芳族单体和在烷基中具有1-4个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的烯属不饱和单体。3.权利要求1的水性涂料组合物，其中该含有含磷酸基团的烯属不饱和单体具有以下结构：其中R1表示氢或甲基；R2表示聚氧亚烷基和X表示磷酸基团。4.权利要求3的水性涂料组合物，其中R2具有以下结构：其中n是1-4的整数和m是2-40。5.权利要求3的水性涂料组合物，其中X具有以下结构：其中M1和M2各自独立地表示氢或阳离子。6.权利要求1的水性涂料组合物，其中该含有含磷酸基团的烯属不饱和单体以2-20重量％的量存在，基于M1中烯属不饱和单体的总重量计。7.权利要求1的水性涂料组合物，其中该含羧酸基的烯属不饱和单体是丙烯酸。8.权利要求1的水性涂料组合物，其中该含羧酸基的烯属不饱和单体以15-60重量％的量存在，基于M1中烯属不饱和单体的总重量计。9.权利要求1的水性涂料组合物，其中该含有1,2-环氧基的烯属不饱和单体选自(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。10.权利要求1的水性涂料组合物，其中M2包含选自乙烯基芳族单体和在烷基中具有4-8个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的烯属不饱和单体。11.权利要求1的水性涂料组合物，其中该含有1,2-环氧基的烯属不饱和单体以1-20重量％的量存在，基于M2中烯属不饱和单体的总重量计。12.权利要求1的水性涂料组合物，其中P1与P2的重量比为1：2-1：5。13.权利要求1的水性涂料组合物，其中该成膜聚合物具有10,000-100,000的重均分子量。14.权利要求1的水性涂料组合物，其中该固化剂选自酚醛塑料和氨基塑料。15.权利要求1的水性涂料组合物，其中该成膜聚合物以60-98重量％的量存在，和该固化剂以2-40重量％的量存在，基于该成膜聚合物和该固化剂的总...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·辛格，J·M·杜迪克，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US