乙烯基聚合物的水分散体制造技术

本申请公开了乙烯基聚合物的水分散体。该聚合物是乙烯基卤化物、诸如乙酸乙烯基酯的乙烯基酯，和诸如聚乙二醇－马来酸酐的聚（亚烷基二醇）基大单体的共聚物。还公开了制备水分散体的方法，包括经溶液聚合形成共聚物，将可溶共聚物转化为水分散体，和从水分散体中除去溶剂。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及乙烯基聚合物的水分散体。更具体地说，本专利技术涉及乙烯基卤化物、乙烯基酯和聚(亚烷基二醇)基大单体的共聚物的水分散体，以及制备该水分散体的方法。挥发性有机化合物(“VOC”)对环境有所影响，对这个问题的关注引起了人们用以水为载体的聚合物作为对底材进行涂覆的组合物的兴趣，涂覆的目的各有不同，例如，涂在金属制饮料容器和木质家具上作为保护性涂层以及用于在纸和其他材料上印刷的油墨。以水为载体的聚合物经常是通过乳化聚合制成分散体的形式。但是，乳化聚合技术经常要求使用添加剂，例如，为了控制所得聚合物的性质，如特性粘度而使用链转移剂。在这些添加剂有效地控制需要它们控制的聚合物特殊性质的同时，它们将对由这些聚合物的水分散体得到的涂层或膜产生不利影响，如表面不均匀或起疙瘩，颜色不好或气味令人不快。如果在乳化聚合反应中不使用诸如链转移剂的添加剂，则所得到的聚合物将可能具有不期望的特性，如特性粘度高于许多涂覆用途所需要的粘度。因此，需要新的、以水为介质的、具有理想的特性如特性粘度相对较低的聚合物组合物，不需要在聚合操作中使用不期望的添加剂。通过本专利技术，现在可以提供能以水介质为载体、具有理想的特性如特性粘度对提供性能理想的涂层来说足够低的聚合物组合物。根据本专利技术，聚合物水分散体中含有乙烯基卤化物、乙烯基酯和大单体的共聚物，所述大单体包括聚(亚烷基二醇)与羧酸或羧酸酐，如马来酸或马来酸酐反应得到的产物。本专利技术还提供了制备聚合物分散体的方法，包括在溶剂中进行共聚物的溶液聚合反应，向反应产物混合物中加入水以便产生共聚物的分散体，除去溶剂以便提供包含共聚物的水分散体。根据本专利技术，适用的乙烯基卤化物单体包括，乙烯基氯、乙烯基溴和乙烯基氟，其中乙烯基氯是优选的。这些乙烯基卤化物单体是可商购的。在本专利技术共聚物中，乙烯基卤化物单体的使用量为约50-90wt％，优选约55-80wt％，更优选60-75wt％，以共聚物中单体的总重量计。在此，术语“共聚物”指由两个或多个单体得到的聚合物。根据本专利技术，适宜使用的乙烯基酯单体包括那些酯基中有2-约16个碳原子的乙烯基酯单体。例如，适宜的乙烯基酯单体包括乙酸乙烯基酯，丙酸乙烯基酯，丁酸乙烯基酯，戊酸乙烯基酯，新戊酸乙烯基酯，己酸乙烯基酯，辛酸乙烯基酯，2-乙基己酸乙烯基酯，壬酸乙烯基酯，癸酸乙烯基酯，新癸酸乙烯基酯，新十二烷酸乙烯基酯等等。优选的乙烯基酯是乙酸乙烯基酯和丙酸乙烯基酯，而最优选的乙烯基酯是乙酸乙烯基酯。本专利技术适用的乙烯基酯是可以商购的。在本专利技术共聚物中，乙烯基酯单体的量为约2-25wt％，优选约3-15wt％，更优选约5-12wt％，以共聚物中单体的总重量为基准计算。根据本专利技术，适宜使用的大单体包括聚(亚烷基二醇)与不饱和羧酸或羧酸酐的反应产物。优选地，所述酸选自由马来酸，富马酸，衣康酸或它们的酸酐或半酯组成的组。优选的聚(亚烷基二醇)含有约60摩尔％-100摩尔％环氧乙烷单元和一个或多个羟基。余下的0-40摩尔％重量的烯化氧单元优选为氧化丙烯单元。聚(亚烷基二醇)可以是环氧乙烷的均聚物，或者是氧化乙烯与其他烯化氧，优选氧化丙烯的无规、嵌段或其他共聚物。典型地，适于制备本专利技术大单体的聚(亚烷基二醇)的数均分子量为约2000-30000克/克摩尔，优选约2000-10000克/克摩尔，更优选约3000-8000克/克摩尔。测定聚(亚烷基二醇)的数均分子量的技术对本领域技术人员来说是已知的。例如，其中的一种技术是测定羟基数目并由此计算数均分子量，记载于the Union Carbide Publication，CARBOWAX Polyethylene Glycols，42页，Test Methods for Specifications(1986)。有关这些技术的详细情况对本领域技术人员来说是已知的。本专利技术适用的聚(亚烷基二醇)是可商购的。这些聚(亚烷基二醇)的例子是得自Union Carbide Corporation，Danbury，CT的CARBOWAX聚乙二醇和甲氧基聚乙二醇；有侧链羟基和羟基端基的聚乙二醇；得自BASFCorporation，Parsippany，NJ的PLURONIC环氧乙烷/环氧丙烷/环氧乙烷的ABA嵌段共聚物；氧化丙烯/环氧乙烷的AB或(AB)n嵌段共聚物；单羟基官能的环氧乙烷/氧化丙烯的AB和ABA嵌段共聚物；环氧乙烷和氧化丙烯的无规共聚物；羟基官能度大于2的环氧乙烷和氧化丙烯的嵌段和无规共聚物，等等。根据本专利技术，优选的是聚乙二醇和甲氧基聚乙二醇。优选如下制备大单体。令不饱和羧酸或酸酐或半酯与聚(亚烷基二醇)在约60℃～约200℃，优选约90℃-150℃的温度下反应约1-约24小时，优选在环境压力左右的条件下反应1-10小时。本领域技术人员知道，当用酯化反应从含羧酸的化合物制备所需化合物时经常使用较高的温度，而从酸酐制备化合物时经常用较低的温度。优选地，在制备大单体时使用过量于聚(亚烷基二醇)的酸或酐酐或半酯。优选酸或酸酐与聚(亚烷基二醇)的摩尔比为大于1-约3，更优选约1.2-2.7，最优选约1.25-2.5摩尔每摩尔。适用于本专利技术的大单体的制备方法的详细情况对本领域技术人员来说是已知的。在本专利技术共聚物中，大单体的量为约5-30wt％，优选约8-25wt％，最优选约10-20wt％，以共聚物中单体的总重量为基准计算。除了上述的单体之外，本专利技术共聚物还可以包括其他的单体。这些单体包括，例如，每分子中含2-10个碳原子的其他乙烯基单体，每分子中有3-20个碳原子的丙烯酸酯或异丁烯酸酯，丙烯腈，甲基丙烯腈等。其他乙烯基单体的例子包括，例如，马来酸酐，马来酸，富马酸，衣康酸和衣康酸酐；以及马来酸酯，富马酸酯和衣康酸二酯和半酯；乙烯基醚，如甲基乙烯基醚，乙基乙烯基醚，丙基乙烯基醚；由诸如乙酸乙烯基酯的乙烯基酯水解形成的乙烯醇，等等。优选的乙烯基单体是马来酸和马来酸酐。丙烯酸和甲基丙烯酸类物质的例子是丙烯酸，甲基丙烯酸；丙烯酸和甲基丙烯酸的酯的例子是，例如丙烯酸的甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基和类似的如冰片基、异冰片基和异降冰片基酯；3-羟基-1-异丙基-2，2-二甲基丙基-(甲基)丙烯酸酯，3-羟基-2，2，4-三甲基戊基(甲基)丙烯酸酯，丙烯酸二环戊烯基酯；丙烯酸羟基乙酯，甲基丙烯酸羟基乙酯，丙烯酸羟基丙酯，甲基丙烯酸羟基丙酯，丙烯酸羟基己酯，丙烯酸羟基癸酯；丙烯酸己内酯，丙烯酸环己基酯，丙烯酸2-苯氧乙基酯，丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，等等。优选的丙烯酸酯是丙烯酸羟基丙酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。特别优选的其他单体包括选自由丙烯酸羟基乙酯，丙烯酸羟基丙酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸组成的组中的一个或多个。适用于本专利技术的一个特别优选的共聚物是乙烯基氯，乙酸乙烯基酯，丙烯酸羟基丙酯和包括聚乙二醇与马来酸酐反应产物的大单体的共聚物。其他特别优选的共聚物是乙烯基氯，乙酸乙烯基酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，马来酸和包括聚乙二醇与马来酸酐反应产物的大单体的共聚物。另一个特别优选的共聚物是乙烯基氯，乙酸乙烯基酯，马来酸和包括聚乙二醇与马来酸酐反应产物的大单体的共聚物。另一个特别优选的共聚物是乙烯基氯，乙酸乙烯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水分散体，包括（１）（ａ）乙烯基卤化物，（ｂ）酯基基团有２－约１６个碳原子的乙烯基酯和（ｃ）大单体的共聚物，该大单体包括（ｉ）数均分子量为约２０００－３００００克每克摩尔的聚（亚烷基二醇）和（ｉｉ）选自由马来酸、富马酸、衣康酸、１，２，４苯三酸所组成的组的羧酸或它们的酸酐或半酯的反应产物；其中所述的共聚物的特性粘度低于约０．６；和（２）水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JP施坦利，EJ纳格尔，RJ宾恩斯，WP迈耶，SN森默拉克，
申请(专利权)人：联合碳化化学品及塑料技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]