制造异氰酸酯改性的胶乳聚合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造水中异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物的方法。该方法为使一种有至少两个异氰酸酯官能团的化合物与一种异氰酸酯反应性的聚合物反应以制造本发明专利技术的具有持久的储存稳定性和耐溶剂性的异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物的方法，特别是涉及一种制造丙烯酸类-尿烷接枝共聚物的自稳定的水中分散体的方法。虽然已有许多关于水中丙烯酸类-尿烷接枝共聚物的专利，但是它们描述的方法是先进行标准的聚氨酯分散体(PUD)合成的一些变化步骤，然后进行乳液聚合。在这些方法中，有异氰酸酯官能度的预聚物是在无水情况下制造的，典型的是在一种挥发性的且可燃的溶剂中制造，因为高活性的异氰酸酯官能团与水反应。然后将预聚物分散到水中，此后将丙烯酸类聚合物接枝到预聚物上以制造水中丙烯酸类-尿烷接枝共聚物。为避免该关键过程中的水的掺杂，通常使用两个反应容器，一个用于预聚物合成，第二个用于乳液合成。然而，当用这样一种方法制备时，难以控制预计的化学计量平衡和所得到的预聚物的分子量。由于分子量增大，所得到的预聚物容易胶凝并有高粘度。结果是，难以将这样一种预聚物分散到水中。由于必须将预聚物分散到乳液釜内的水中，反应器通常需要高能搅拌装置。(“有机涂层进展”(Progress in Organic Coatings)，9(1981)，281-340)。更早描述的问题对于PUDs的合成和丙烯酸类-尿烷接枝共聚物都是常见的。它们是本领域中公知的，而且改进这种情况的尝试一般集中在使预聚物的粘度降低的方法上，所述降低使分散步骤更容易实现。授予Huybrechts的美国专利No.4888383(下文称为383号专利)公开了一种制备聚氨酯改性的聚丙烯酸类的稳定的分散体的方法。该方法将多异氰酸酯或异氰酸酯封端的聚氨酯的预聚物链添加到由胺官能的和羟基官能的聚丙烯酸类的水分散体或乳液组成的反应混合物中以使所述成分的链增长。一般认为在这些合成中需要两个反应器是理所当然的，因为需要通过排除水来控制预聚物合成过程中的异氰酸酯反应。这样，需要一种制造水中异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物的方法，该方法对于由链增长引起的粘度增加不敏感，而且其中能够在相当大的程度上控制甚至在水存在下的异氰酸酯反应速度。本专利技术涉及一种制造水中异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物的新方法，该方法包括使一种用至少两个异氰酸酯官能团封端的化合物与一种对异氰酸酯反应性的聚合物在一种水介质中反应以制造所述水中异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物。这里所述的＂GPC重均分子量＂是指用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量，所述方法在由宾西法尼亚州费城市的罗姆和哈斯公司在1976年出版的《聚合物特性》(The Characterization of Polymers)的第一章的第四页上有描述，该方法利用聚甲基丙烯酸甲酯作为标准。GPC重均分子量可以通过计算理论的重均分子量来估算。在含有链转移剂的体系中，理论的重均分子量简单地为以克表示的可聚合单体的总重除以聚合过程中所用的链转移剂的总摩尔数。不含链转移剂的乳液聚合体系的分子量的估算是较复杂的。可以通过取得以克表示的可聚合单体的总重并且将该量除以引发剂的摩尔数与效率系数(在我们的过硫酸盐引发的体系中，我们使用的系数为约0.5)的乘积得到粗估值。关于理论分子量计算的进一步的信息可以在1981年纽约的John Wiley and Sons出版的George Odian编辑的《聚合原理》第二版中和在1982年纽约的Academic Press出版的Irja Pirma编辑的《乳液聚合》中找到。“玻璃化温度(Tg)”是用常规的示差扫描量热法测得的一个窄的温度范围，在该范围内无定形聚合物由较硬脆的玻璃态变成较软的粘性橡胶态。为了由该方法测量Tg，将共聚物样品干燥，预热到120℃，快速冷却到-100℃，然后以20℃/min的速度加热到150℃，同时收集数据。用半高法在拐折的中点处测得Tg。可供选择的是，特定的共聚物组合物的玻璃化温度的倒数可以典型地通过计算下述各商的和来估算并具有高精确度，所述商是由各单体即M1、M2、…Mn的各自的重量份数除以由各自单体得到的均聚物的Tg值而得到，所述共聚物是由所述单体得到的，即按下等式进行计算 其中Tg(共聚物)是以开氏度(K)表示的估算的共聚物的玻璃化温度；w(Mi)是由第i种单体Mi得到的共聚物中的重复单元的重量分数；和Tg(Mi)是第i种单体Mi的均聚物的以开氏度(K)表示的玻璃化温度。各种均聚物的玻璃化温度可以在例如Interscience出版商出版的由J.Brandrup和E.H.Immergut编辑的《聚合物手册》中找到。“分散的聚合物”是指胶态分散的且在水介质中稳定化的聚合物颗粒。“加溶聚合物”包括“水溶性聚合物”、“可水还原的聚合物”或其混合物。水溶性聚合物是指一种溶解在水介质中的聚合物。可水还原的聚合物是指一种溶解在水和可与水混溶的溶剂中的聚合物。加溶聚合物产生一种聚合物溶液，该溶液特征是有等于零的门尼方程的自集常数(K)。相反，分散的聚合物的K值等于1.9。门尼方程的详情描述在1973年Plenum Press出版的Gordon和Prane编辑的《无污染涂层和涂覆方法》(Nonpolluting Coatings and Coating Processes)中的Brendley等人的题目为“水分散性和水溶性丙烯酸类聚合物的物理特性”(PhysicalCharacterization of Water Dispensed and Soluble Acrylic Polymers)的文章中。“聚合物粒度”是指使用一种由纽约州的霍茨威尔(Holtsville)的Brookhaven Instruments公司提供的Brookhaven Model BI-90粒度仪测得的聚合物颗粒的直径，这种粒度仪利用准弹性光散射技术来测量聚合物颗粒的尺寸。光散射强度是粒度的函数。使用基于强度加权平均的直径。该技术描述在1987年出版的美国化学学会论文集丛刊(American ChemicalSociety Symposium series)中的Weiner等人的题目为“光子关联光谱法在粒度测量方面的应用和误用”(Uses and Abuses of Photon CorrelationSpectroscopy in Particle Sizing)，第3章，第48-61页。“聚合物固体”是指干态的聚合物。术语“(甲基)丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。本专利技术的针对制造一种水中异氰酸酯改性的聚合物的方法包括使一种异氰酸酯反应性的聚合物在水介质中与一种用至少两个异氰酸酯官能团封端的化合物反应以制造水中异氰酸酯改性的聚合物。与异氰酸酯反应的聚合物有-56℃至100℃的Tg范围，优选-40℃至100℃，更优选-10℃至70℃。异氰酸酯反应性的聚合物优选通过常规聚合法例如乳液聚合法由一种单体混合物在水介质中制备，所述单体混合物包括至少一种异氰酸酯反应性的单体，该单体能够与异氰酸酯反应。可以预料的是可以通过添加异氰酸酯反应性的单体到反应混合物中或通过后官能化反应将异氰酸酯反应性的官能团结合到聚合物中，所述后官能化反应会在聚合完成后将异氰酸酯反应性的官能团结合到聚合物中。调节加到单体混合物中的异氰酸酯反应性的单体的量，从而为异氰酸酯反应性的聚合物提供每个聚合物链至少一个异氰酸酯反应性的部分。异氰酸酯反应性的聚合物链上存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备水中异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物的方法，包括：使一种用至少两个异氰酸酯官能团封端的化合物与一种异氰酸酯反应性的聚合物在一种水介质中反应以制造所述水中异氰酸酯改性的丙烯酸类聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GR拉勒森，KA伍德，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]