使用聚合表面活性剂的乳液聚合制造技术

含有聚合稳定剂的乳液聚合体系，其中聚合稳定剂含有一种或多种α烯烃－马来酐共聚物，在乳液聚合体系中的存在量大于０，小于５％重量比。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在乳液聚合中用作载体的共聚物，更具体地讲，本专利技术涉及在乳液聚合中用作载体的α-烯烃马来酐共聚物。本专利技术的现有技术水溶乳液聚合是指不溶于水的或几乎不溶于水的单体，以分散的形式在水介质中聚合。表面活性剂或表面活性剂掺合物通常用来稳定制备的不溶聚合物颗粒，维持颗粒完整性并阻止相分离。应持续的环境和法规压力，水溶乳液聚合物系统已得到了发展，在聚合物制备和运送系统中减少和/或消除了使用挥发性有机溶剂。虽然已证实乳液聚合是一种制备工业聚合物颗粒很成功且有效的方法，但这样体系的性能特性，如在涂料应用中，常常比不上用有机溶剂运送的聚合物体系的性能。其原因部分在于乳液聚合物体系中存在表面活性剂。含有大量带电分子的表面活性剂，如离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠，在涂料应用中，会给一些性能如抗水性和抗洗涤剂性带来不利影响。在专利和科技文献中，已提及了可共聚表面活性剂，挥发性表面活性剂，反应性表面活性剂，作为得到较优性能乳液聚合物体系的措施。然而，这些方法虽获得了一些技术上和工业上的成就，但从经济上的考虑阻止了这些技术在乳液聚合中替代传统的表面活性剂。一项替代的技术是使用聚合物料作为乳液聚合体系中的稳定物质。在许多出版物中，这些聚合物料已被称为聚合性表面活性剂，保护性胶体，聚合物载体，载体树脂，聚合物种子，聚合性稳定剂，而且其分子量一般较低，在约400-20,000道尔顿之间。聚合物料的功能性产生的聚合物要么是水溶的，要么在加入碱时(如碱性可溶树脂，其中包含羧酸或磺酸)溶解，或在加入酸时(如酸性可溶树脂，其中包含氮)溶解。这些“聚合性稳定剂”，如在本文中所述，在乳液聚合中与传统的表面活性剂起同样的作用，并且还提供了使用传统表面活性剂得不到的额外性能，如产生光泽，流动及均平控制，干燥时间控制。聚合稳定剂较好地是使用弱酸如羧酸替代磺酸制备的，并使用挥发性胺，如三乙胺或氨，这样在膜中最终产生不带电的稳定组成。如下所述，在最终的聚合物中存在大量的离子型物质，会降低一些性能如抗水性。含有聚合性稳定剂的体系，与传统的稳定剂相比，表现出改善的抗御性能，包括抗水性。在专利文献中，有一些乳液聚合体系的实例，其中在单体、表面活性剂、添加程序、及工艺条件方面的不同产生独特的组合物和/或独特的性能。美国专利第4,931,510号、第5,013,794号和第5,258,466号公开了，将用磺酸胺改性为酰亚胺的二异丁烯/马来酐共聚物用作树脂载体，用量占2.5-30％重量比。这种树脂用来聚合这样一些单体如，苯乙烯，(甲)丙烯酸酯，(甲)丙烯晴及它们的混合物。所得到的产物聚合物被揭示为用作纸表面剂及纤维粘胶剂。美国专利第5,166,272号公开了已改性的α-烯烃(C8，C10，C12)或十一碳烯酸/马来酐共聚物，与一些烯烃官能团结合，用量约5.0％到30％重量比，来聚合用于涂料中的甲基丙烯酸酯。美国专利第4,775,723号公开了α-烯烃(C6-C40)/马来酐共聚物，部分酯化的，用量在2.5％，来聚合用作润滑剂和乳化剂的乙基丙烯酸酯。日本专利第6,172,728号公开了改性为酰亚胺的异丁烯/马来酐共聚物(商用日本产品Isobam 304TM)，用量为13.8％重量比，来聚合用在胶粘剂中的乙烯基乙酸酯单体。该专利公开了改性聚乙烯醇的共-稳定剂的应用。美国专利第5,298,568号公开了，用羟基和胺改性的α-烯烃/马来酐共聚物，用量约为81％重量比，来聚合用在墨和胶粘剂中的丙烯酸酯单体。日本专利第7,118,312号公开了氯化α-烯烃/马来酐共聚物，用量为50％重量比，来聚合用作墨中颜料分散体的甲基丙烯酸酯。日本专利第51,001,706号，和第83,013,679号公开了用二胺延伸的α-烯烃/马来酐的非聚合加合物，用量20％到80％重量比，来聚合用作纸粘胶剂的甲基丙烯酸酯和甲基丙烯晴。尽管看来相似，但这些加合物实际上都是非聚合性乳化剂，不适于定为聚合稳定剂。最后，日本专利第6,088,052号公开了二异丁烯/马来酐共聚物，及其部分酯化物，用量17％到95％重量比，来聚合用在墨、罩印清漆和漆中的甲基丙烯酸酯。尽管已公布的先有技术教导说，在乳液聚合体系中聚合物可以用作稳定剂，用量较低，如5％重量比，但经验显示这些聚合稳定剂一般仅在20％到30％的用量才有效。虽然使用聚合性稳定剂通常加强了聚合物的性能，但使用这种相对高用量的惯用的稳定剂，常常对于某些应用会带来所不期望的影响，包括湿粘合性和长期抗水性。因此，所需要的乳液聚合稳定剂是，在聚合物制备和运送体系中不使用挥发性有机溶剂，并且在比典型传统的稳定剂和聚合稳定剂少的用量下也是有效的乳液聚合稳定剂。本专利技术的概述本专利技术提供了含有聚合稳定剂的乳液聚合体系，其中聚合稳定剂包含一种或多种α-烯烃/马来酐共聚物，并且，在乳液聚合体系中，聚合稳定剂的存在量大于0，小于5％重量比。使用在本专利技术乳液聚合体系中的共聚物组合物，可用来制备稳定的乳液聚合物，使用的聚合稳定剂的量是熟悉聚合物稳定乳液聚合技术人员以前认为不能达到的。本专利技术的聚合稳定剂提供了，先有乳液聚合稳定剂有的优点。然而，由于这些稳定剂的用量减少，并在一些实例中的用量上少于传统的稳定剂，这样避免了先有技术传统稳定剂和聚合稳定剂的缺陷。此外，它们还提供了有益性能和特征属性。如，由于颗粒尺寸的减小，从本专利技术的乳液聚合体系得到的聚合物表现出了改善的性能。本专利技术还提供了由乳液聚合制备聚合物的过程，其中包括在水溶液中含有至少一种单体，自由基引发剂，和包括一种或多种α-烯烃/马来酐共聚物的聚合稳定剂，其中聚合稳定剂在水溶液中存在的量大于0而小于5％重量比。附图的简要描述附图说明图1显示了，对于含有50％丁基丙烯酸酯单体，50％甲基丙烯酸甲酯单体，和本专利技术聚合物稳定剂的乳液聚合体系，颗粒尺寸与聚合稳定剂浓度的关系。图2显示了，对于含有50％n-丁基丙烯酸酯单体，20％甲基丙烯酸甲酯单体，30％2-羟基乙基甲基丙烯酸酯单体，和本专利技术的聚合物稳定剂的乳液聚合体系，颗粒尺寸与聚合稳定剂浓度的关系。实施本专利技术的最佳模式本专利技术提供了含有聚合稳定剂的乳液聚合体系，其中聚合稳定剂含有一种或多种α-烯烃和马来酐。本文所用的“乳液聚合体系”是指水溶液中的单体混合物，从中所需的终产物聚合物沉淀在稳定的分散体中。这个体系还可包括如本文下述的其他组份。本专利技术提供了，在典型的乳液聚合技术中，使用大大减少量的稳定剂或表面活性剂。存在于本专利技术乳液聚合体系中的聚合稳定剂的数量，是以提供乳液稳定性所需的最小量存在的。通常，聚合物稳定剂在乳液聚合物体系中存在的量大于0，而小于5％重量比。在一个较好的实施方案中，聚合物稳定剂在乳液聚合物体系中存在的量为约0.5％到4％重量比之间。在一个同样较好的实施方案中，聚合物稳定剂在乳液聚合物体系中存在的量为约0.5％到2％重量比之间。在一个特别推荐的实施方案中，聚合物稳定剂在乳液聚合物体系中存在的量为约0.5％到1％重量比之间。马来酐和烯烃的共聚物是已知的。在形成规则交替共聚物的趋势方面，烯烃/马来酐体系是独特的。烯烃/马来酐交替共聚物通用结构是烯烃衍生的聚合物部分 马来酐衍生的聚合物部分-从头至尾加合-常规1∶1交替用于本专利技术中的α-烯烃/马来酐聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有聚合稳定剂的水溶乳液加成聚合物体系，其中聚合稳定剂含有一种或多种α－烯烃马来酐聚合物，在乳液聚合体系中存在的量大于０而小于５％重量比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文M霍莉，腓特烈C汉森，
申请(专利权)人：约翰逊商业贸易公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]