水性聚合物乳液制造技术

水性聚合物乳液是通过含有非表面活性剂单体和含有疏水和亲水烯属不饱和基单体的混合物使用，作为分散剂的水和不能完全溶于水的有机溶剂混合物通过自由基水性乳液聚合反应方法进行聚合获得的。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有至少一个烯属不饱和基团并且能够进行自由基聚合反应的单体混合物，经自由基水性乳液聚合反应而获得的水性聚合物乳液，以下文所述为条件a)基于混合物总量，所述单体混合物含有30～90wt％的单体a，在所选择的聚合反应温度和所选择的聚合反应压力条件下，该单体a基于水量的在水中的溶解度≥5wt％，b)基于混合物总量，所述单体混合物含有10～70wt％的单体b，在所选择的聚合反应温度和所选择的聚合反应压力条件下，该单体b基于水量的在水中的溶解度＜5wt％，c)所述单体混合物含有非表面活性剂单体即单体C，和d)至少部分自由基水性乳液聚合反应是在分散介质中进行，该介质中除水以外，含有一种有机溶剂，其在所选择的聚合温度和所选择的聚合压力下基于水量的在水中溶解度≤10wt％，该有机溶剂的量，一方面它不超过水量的两倍，但是另一方面除了水相之外，它应能形成足够的溶剂相。本专利技术此外还涉及一种制备这样的水性聚合物乳液的方法，以使它们作为增稠剂和粘合剂的应用。水性聚合物乳液是流体体系，其包括在一个水分散介质中作为稳定分散相的聚合物颗粒。该聚合物颗粒的直径一般主要地是0.01-5μm，经常的主要是0.01-1μm。通常，该分散体的稳定期≥1个月，常常还能≥3个月。基于水性聚合物乳液总容积，水性聚合物乳液的聚合物体积浓度一般为10～70％(体积)。当溶剂蒸发时，对聚合物溶液来说，水性聚合物乳液在水分散介质蒸发时具有形成聚合物膜的性质，因此水性聚合物乳液广泛用于粘合剂，例如用于表面涂布材料或皮革涂布材料。与有同样聚合物含量的聚合物溶液相比，水性聚合物乳液更值得注意的特性是有更低的动态粘度。因此，具有高含量聚合亲水单体如(甲基)丙烯酸的水性聚合物乳液便于用作增稠剂乳液，即该聚合物是以导致相对低的动态粘度的分散分布，在酸性水介质中制备的。用户可以接着通过提高PH值转化这些低粘度水性聚合物乳液成为有增稠效果的高粘度水溶液。(例如参见德国专利1164095,1264945,1258721,1546315和1265752)。对于水性聚合物乳液而言，本领域普通技术人员将其分为二级水性乳液和一级水性乳液。水性二级乳液为在其制备过程中通过在水分散介质外如以合适的非水溶剂的溶液中生产聚合物的那些乳液。这种溶液接着通过分散作用转移到水分散介质中，而溶剂一般通过蒸馏作用被分离掉。相反，水性一级乳液即为在其制备过程中由具有至少一个烯属不饱和基的单体通过自由基水性乳液聚合反应方法直接分散分布于水性分散介质中，而生产聚合物的那些乳液。后一种方法已经在许多出版物中描述，同时也是本领域普通技术人员公知的。(例如参见Encyclopedia ofPolymer Science and Engineering，Vol.8，page 659 et seq(1987)；D. C. Blackley，HighPolymer Latices，Vol. 1，page 35 et seq.(1966)；H. Warson The Applications of Synthetic Resin Emulsions，page 246 et seq，chapter 5(1972)；D.Diederich，Chemie in unserer Zeit 24(1990)，135-142；EmulsionPolymerization，Interscience Publishers，New York(1965)；DE-A 40 03 422和Dispersionen synthetischerHochpolymere. F. Holscher，Springer Verlag，Berlin(1969))。与其它自由基聚合反应方法相比，自由基水性乳液聚合反应重要的优点是它产生分子量特别高的聚合物(例如参见High Polymers，Vol.IX，EmulisonPolymerization，Interscience Publishers，Inc，NewYork(1965)，Pages15/16)，高分子量是有益的，例如就增稠乳液来说，对于给定的单体化合物，较高的分子量一般促进增稠效果。但是，具有至少一个烯属不饱和基的单体混合物的自由基水性乳液聚合反应，其已知方法的缺点是随着欲聚合的单体混合物中亲水单体(具有较高水溶性的单体)量的增加，形成的分子量不再令人满意。因为随着亲水单体在要聚合的单体混合物中数量的增加，在许多情况下，该自由基水性乳液聚合反应方法可能不再完全成功地实现，即经常得到有高凝固物含量的水性聚合物乳液或凝固体系而不是一个稳定的水性聚合物乳液。本专利技术的目的是提供具有高含量聚合亲水单体，高分子量和高稳定性的水性聚合物乳液。本专利技术的另一个目的是提供用于制备该水性聚合物乳液的方法。我们发现这些目的可通过前面定义的水性聚合物乳液来实现。可以从E-A190892作为最接近的现有技术入手。从这个公开的申请知道，具有至少一个烯属不饱和基团并且能够进行自由基聚合反应的单体(a)(b)和(c)的混合物以令人满意的方式，由水和在水中降低了溶解性有机溶剂组成的水分散介质中，能进行聚合作用，得到水性聚合物乳液。EP-A190892还披露了所得的水性聚合物乳液适合于作水性增稠剂乳液(增加PH值产生增稠效果)其具有增加了的增稠效果。但是EP-A190892的缺点是它认为单体C的存在是必不可少的。而且，从EP-A190892中所述工艺中产生的乳液聚合物与无有机溶剂存在条件下制备产物相比有较高的分子量是不明显的。相反EP-A190892认为通过它的方法获得的产品增加了增稠效果是由于有机溶剂的存在导致单体C通过聚合作用特别均匀地结合(参见EP-A190892第6页23行至第7页10行)。在一个相似的方法中，EP-A190892认为聚合反应在没有单体C的情况下由于相应的有机溶剂的存在(第7页11-20行)，会导致产生降低了增稠效果的聚合物。有机溶剂的存在对于自由基水性乳液聚合反应完全可行的意义，也不能从EP-A190892中清楚的体现出来。基于这样的背景，相关目的奇异的实现是意想不到的。本文中表面活性剂单体是指具有至少一个烯属不饱和基的两亲表面活性物质，这些物质是通过烯化氧特别是环氧乙烷与具有至少一个烯属不饱和基和流动质子(布朗斯台德酸式氢)的合适化合物进行加成反应获得的。例如，羟基或羧基有这样的流动质子。上述表面活性单体也可以认为是低亚烷基乙二醇醚(oligoalkyleneglycol ethers)和含有流动质子和具有至少一个烯属不饱和键的化合物的缩合物。根据本专利技术，有机溶剂的溶解度在所选择的聚合反应温度和所选择的聚合反应压力条件下，基于水量在水中的优选值≤8或≤6或≤4或≤1wt％。根据本专利技术，基于欲聚合单体总量，有机溶剂的量通常为2-500wt％，经常为10-400wt％，一般为25-200wt％。根据本专利技术，基于相应的基础，水分散介质的水含量一般为40～900wt％。基于分散介质总量，溶剂的量通常至少5wt％，经常≤50wt％，优选值≤20wt％。根据本专利技术，合适的有机溶剂的例子是支链或直链的链状或环饱和烃，例如，丙烷，丁烷，戊烷，己烷，庚烷，辛烷，环戊烷，环己烷，甲基环己烷和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚合物乳液，是由具有至少一个烯属不饱和基团并且能够进行自由基聚合反应的单体混合物，经自由基水性乳液聚合反应而获得的，以下文所述为条件ａ）基于混合物总量，所述单体混合物含有３０至９０ｗｔ％的单体ａ，在所选择的聚合反应温度和所选择的聚合反应压力条件下，该单体ａ基于水量的在水中的溶解度≥５ｗｔ％，ｂ）基于混合物总量，所述单体混合物含有从１０至７０ｗｔ％的单体ｂ，在所选择的聚合反应温度和经选择的聚合反应压力条件下，该单体ｂ基于水量的在水中的溶解度＜５ｗｔ％，ｃ）所述单体混合物含有非表面活性剂单体即单体Ｃ和ｄ）至少部分自由基水性乳液聚合反应是在分散介质中进行，该介质中除水以外，含有一种有机溶剂，其在所选择聚合温度和所选择的聚合压力下基于水量的在水中溶解度≤１０ｗｔ％，该有机溶剂的量，一方面它不超过水量的两倍但是另一方面除了水相之外，它应能形成足够的溶剂相。２．根据权利要求１所述的水性聚合物乳液，其中在所选择的聚合反应温度和聚合反应压力条件下使用的有机溶剂在水中的溶解度，基于总水量，≤６ｗｔ％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C沙德，
申请(专利权)人：BASF公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]