多阶段乳胶聚合物、其方法以及由其制得的涂料组合物技术

本发明专利技术公开了一种多阶段聚合的乳胶聚合物、其制备方法以及由其制得的涂料组合物；所述多阶段聚合的乳胶聚合物包含一种第一阶段聚合物和一种第二阶段聚合物，其中所述第一阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第一部分和一种磷酸单体的第一部分，且所述第二阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第二部分和一种磷酸单体的第二部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种乳胶聚合物、制备所述乳胶聚合物的方法以及由所述乳胶聚合物制得的涂料组合物。
技术介绍
诸如甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)的含磷单体的益处早已在涂料工业中得到认可。包含由此类含磷单体聚合而成的聚合物分散体的涂料，特别是颜料体积含量(PVC)高于60％的高PVC涂料具有显著改善的涂层性能，诸如耐擦洗性、耐沾污性、耐腐蚀性以及耐久性。然而，研究还表明，一种涂料中的含磷单体的含量通常与涂料粘度稳定性负相关。因此，在涂料工业中需要获得一种含磷聚合物分散体，所述含磷聚合物分散体提供一种具有合意的涂料粘度稳定性和改善的涂层性能(如耐擦洗性、耐沾污性、耐腐蚀性以及耐久性)的涂料组合物。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多阶段聚合的乳胶聚合物，所述乳胶聚合物包含一种第一阶段聚合物和一种第二阶段聚合物，其中所述第一阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第一部分和一种磷酸单体的第一部分，且所述第二阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第二部分和一种磷酸单体的第二部分。所述磷酸单体的第一部分的量为所述第一阶段聚合物的重量的2至8重量％。所述磷酸单体的第二部分的量为所述磷酸单体的第一部分的重量的41至150重量％。所述丙烯酸单体的第一部分为所述丙烯酸单体的第一和第二部分的5至20重量％。对这些单体进行选择，使得所述乳胶聚合物的Tg在-20℃至50℃范围内。本专利技术还提供了一种包含所述乳胶聚合物的水性涂料组合物。具体实施方式本专利技术提供了一种多阶段聚合的乳胶聚合物，所述乳胶聚合物包含一种第一阶段聚合物和一种第二阶段聚合物。所述第一阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第一部分和一种磷酸单体的第一部分。所述第二阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第二部分和一种磷酸单体的第二部分。所述磷酸单体的第一部分的量为所述第一阶段聚合物的总重量的2至8重量％、优选为3至7重量％、更优选为4至6重量％。所述磷酸单体的第二部分的量为所述磷酸单体的第一部分的总重量的41至150重量％、优选为41至120重量％、更优选为41至99重量％。所述丙烯酸单体的第一部分为所述丙烯酸单体的第一和第二部分的总重量的5至20重量％、优选为6至18重量％、更优选为8至15重量％。对这些单体进行选择，使得所述乳胶聚合物的Tg在-20℃至50℃、优选为-10℃至40℃、更优选为0℃至30℃范围内。本专利技术还提供了一种方法，所述方法包括：a)在乳液聚合条件下使所述丙烯酸单体的第一部分与所述磷酸单体的第一部分接触，以形成所述第一阶段聚合物；和b)在乳液聚合条件下使所述第一阶段聚合物与所述丙烯酸单体的第二部分和所述磷酸单体的第二部分接触，以形成所述乳胶聚合物。所述乳胶聚合物所述磷酸或丙烯酸单体的第一部分是指在所述多阶段聚合的第一阶段(即，步骤a)中使用的用于制备所述第一阶段聚合物的这些指定单体的一种或多种。类似地，所述磷酸或丙烯酸单体的第二部分是指在所述多阶段聚合的第二阶段(即，步骤b)中使用的这些指定单体的一种或多种。在所述第一阶段聚合物中使用的这些丙烯酸和磷酸单体可以与在这些第二阶段聚合物中使用的用于制备这些乳胶聚合物的这些丙烯酸和磷酸单体相同或不同。这些丙烯酸单体的合适实例这些包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，诸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙基己酯及其任何组合。这些丙烯酸单体的优选组合包括甲基丙烯酸甲酯和选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯的一种或多种单体。这些丙烯酸单体的更优选组合包括甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己酯；以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯。这些磷酸单体的合适实例包括一种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基或被可聚合乙烯基或烯基取代。优选的磷酸二氢酯为羟烷基(甲基)丙烯酸酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)和甲基丙烯酸磷酸丙酯，其中PEM是特别优选的。第一和第二阶段聚合步骤中的任一者或两者可以包括在聚合条件下接触额外的单体。这些额外的单体的合适实例包括羧酸官能单体，诸如丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸；硫酸官能单体，包括磺乙基(甲基)丙烯酸酯、磺丙基(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯磺酸、乙烯磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其盐；乙烯基酯，诸如乙酸乙烯酯；以及多官能单体，诸如脲基甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。所述第一阶段聚合物还可包含所述第一阶段聚合物的总重量的0.1至30重量％、优选为0.2至10重量％、更优选为0.2至5重量％的一种多烯系不饱和单体。所述多烯系不饱和单体优选地含有两个烯系不饱和基团。所述多烯系不饱和单体的合适实例包括甲基丙烯酸烯丙酯(ALMA)、二乙烯基苯(DVB)以及乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。优选地，所述多烯系不饱和单体为ALMA。为清楚起见，如本文所使用的这些多烯系不饱和单体不包括如上所述的磷酸单体。所述第二阶段聚合物还可包含所述第二阶段聚合物的总重量的10至70重量％、优选为25至65重量％、更优选为30至60重量％的一种苯乙烯单体。所述苯乙烯单体的合适实例包括苯乙烯和乙烯基甲苯。当在聚合的任一阶段或两个阶段中包括一种苯乙烯单体时，优选地，所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯或其组合。当使用苯乙烯作为一种额外的单体时，特别优选的是以下组合：苯乙烯和丙烯酸丁酯；苯乙烯和丙烯酸乙基己酯；或苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯。水性涂料组合物有利地，本专利技术的乳胶聚合物与多种涂料配料一起被配制成一种水性涂料组合物，所述涂料配料包括一种或多种粘合剂和增稠剂以及一些辅料中的任何一种，这些辅料包括多种增量剂、颜料颗粒(包括经囊封或部分囊封的颜料颗粒和不透明颜料颗粒)、分散剂、表面活性剂、消泡剂、防腐剂、助流剂、匀染剂以及中和剂。所述水性涂料组合物的配料可以按任何常规的添加顺序组合。在一个优选的实施例中，有利地，所述乳胶聚合物首先在剪切下与颜料颗粒接触，以形成一种乳胶颜料复合物。然后将所述乳胶颜料复合物与上述其它涂料配料一起被配制成一种水性涂料组合物。颜料颗粒具有大于1.8的折射率，并且颜料颗粒的合适实例包括氧化锌、氧化锑、氧化锆、氧化铬、氧化铁、氧化铅、硫化锌、锌钡白和锐钛矿以及金红石二氧化钛。优选地，颜料颗粒为金红石TiO2颗粒，并且特别是经铝和/或硅的氧化物表面处理的金红石TiO2颗粒。增量剂为折射率小于或等于1.8且大于1.3的颗粒无机材料，并且合适的实例包括碳酸钙、粘土、硫酸钙、铝硅酸盐、硅酸盐、沸石、云母、硅藻土、Al2O3、磷酸锌、实心或中空玻璃以及陶瓷珠。在一个优选的实施例中，所述水性涂料组合物具有高于60％、优选为高于70％、更优选为高于80％的PVC。所述水性涂料组合物的PVC如下计算：PVC(％)＝[颜料颗粒的体积+增量剂的体积]/所述水性涂料组合物的总干体积。水性纸张涂料组合物所述乳胶聚合物也可以被配制成用于造纸工业的一种水性涂料组合物，而不包含颜料颗粒。所述水性纸张涂料组合物可另外包含一种或多种粘合剂、增稠剂、增量剂、分散剂、表面活性剂、消泡剂、防腐剂、助流剂、匀染剂以及中和剂。实例I.原材料II.试验过程1.粘度稳定性根据ASTM(美国材料与试验协会(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多阶段聚合的乳胶聚合物，其包括一种第一阶段聚合物和一种第二阶段聚合物，其中所述第一阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第一部分和一种磷酸单体的第一部分，且所述第二阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第二部分和一种磷酸单体的第二部分；其中所述磷酸单体的所述第一部分的量为所述第一阶段聚合物的总重量的2至8重量％；所述磷酸单体的所述第二部分的量为所述磷酸单体的所述第一部分的总重量的41至150重量％；所述丙烯酸单体的所述第一部分为所述丙烯酸单体的所述第一和第二部分的总重量的5至20重量％；并且所述乳胶聚合物的Tg在‑20℃至50℃范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多阶段聚合的乳胶聚合物，其包括一种第一阶段聚合物和一种第二阶段聚合物，其中所述第一阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第一部分和一种磷酸单体的第一部分，且所述第二阶段聚合物包含一种丙烯酸单体的第二部分和一种磷酸单体的第二部分；其中所述磷酸单体的所述第一部分的量为所述第一阶段聚合物的总重量的2至8重量％；所述磷酸单体的所述第二部分的量为所述磷酸单体的所述第一部分的总重量的41至150重量％；所述丙烯酸单体的所述第一部分为所述丙烯酸单体的所述第一和第二部分的总重量的5至20重量％；并且所述乳胶聚合物的Tg在-20℃至50℃范围内。2.根据权利要求1所述的乳胶聚合物，其中所述磷酸单体的所述第一和第二部分中的至少一个选自甲基丙烯酸磷酸乙酯和甲基丙烯酸磷酸丙酯。3.根据权利要求2所述的乳胶聚合物，其中所述磷酸单体的所述第一和第二部分中的至少一个包含甲基丙烯酸磷酸乙酯。4.根据权利要求1所述的乳胶聚合物，其中所述丙烯酸单体的所述第一和第二部分中的至少一个包含甲基丙烯酸甲酯。5.根据权利要求4所述的乳胶聚合物，其中所述丙烯酸单体的所述第一和第二部分中的至少一个另外包含丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯或其任何组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的乳胶聚合物，其中所述磷酸单体的所述第一部分的量为所述第一阶段聚合物的总重量的4至6重量％；所述磷酸单体的所述第二部分的量为所述磷酸单体的所述第一部分的总重量的41至99重量％；所述丙烯酸单体的所述第一部分为所述丙烯酸单体的所述第一和第二部分的总重量的8至15重量％；并且所述乳胶聚合物的T...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·崔，王涛，崔陇兰，J·勃林，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US