含多叶状物的组合物及其制备方法和应用技术

用含具有内核且周围有多个叶片的聚合物颗粒的水分散体提供具有惊奇的膜构造、流动性、均化和胶粘剂湿粘性的粘结剂、涂料和胶粘剂。本发明专利技术还公开了这些均一颗粒的用途和制备方法。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及尤其适于用做粘结剂、涂料和胶粘剂的、以接续式反应制得的聚合物颗粒的水分散体及其制备方法和用途。用接续式乳液聚合的方法制备能成膜的具有核-鞘或核-壳结构的聚合物颗粒分散体是已为人们熟知的技术。许多文献介绍了用这种分散体于粘结剂、涂料及胶粘剂中作为成膜聚合物。本专利技术也采用接续乳液聚合反应来制备成膜粘结剂、涂料和胶粘剂以及涂料的不成膜的添加剂，但是与常用技术所不同的是，本专利技术的颗粒并不是核-壳或核-鞘结构的，甚至不是球状的。本专利技术人现已找到了制备具有一个内核且周围有多个叶片的颗粒(称为“多叶状物”)的方法;并且也已发现了如何利用这一现象在涂料膜构造(paint film build)、流动、均化、高剪切(“ICI”)粘度以及胶粘剂湿粘性上获益。我们尚未发现已公开的先有技术中介绍过多叶状物，也未听说有人用过或销售过多叶状物。据我们所知，常见的聚合物水分散体中有时会出现奇形怪状的、大块的、或“木莓”(rasberry)一样的颗粒，而且常见的球状颗粒分散体有时会附聚成椭圆形或哑铃形颗粒的群集体。本专利技术的多叶状物分散体在结构上以及在粘结剂、涂料、或胶粘剂组合物中的作用上与它们差别极大。从结构上讲，本专利技术的多叶状物颗粒有一个内核，其周围有多个叶片，且叶片与核的成份不一样。在优选的体系中，本专利技术的核经中和后是可溶胀的，且其成分与叶片成分的差大于0.05(用相关参数XC-L定义)。由Masayoshi Okubo 领导的神户大学(Kobe University)的一个出了很多成果的研究组在过去的十二年中曾发表不少有关悬浮聚合和乳液聚合的文章，而且他们对所谓的异常的和特殊形态学尤其感兴趣。参见例如《聚合物科学杂志·聚合物通信版》(Journal of Polymer SciencePolymer Letters Edition)第20卷，第45～51页(1982)和第19卷，第143页(1981)。虽然神户研究组的文章介绍了似乎是叶片一样的东西，但是经仔细研究我们相信神户研究组是在连续的、柔软的第一阶段(例如丙烯酸丁酯)中生长坚硬的第二阶段颗粒(如苯乙烯)。由于丙烯酸丁酯是电子束可穿透的，从未硬化的颗粒的透射电镜照片上可看到起伏不平的内部形态。然而，若用光学显微镜观察或颗粒硬化后用电子显微镜观察，神户大学的颗粒实际上是球状的。显然，神户大学的材料不能用做高膜构造涂料的粘结剂(high film build coating binder)或高湿粘性胶粘剂。神户大学的材料的制备方法在许多方面与我们的方法不一样，而且他们的材料在形态上与我们的多叶状物不相同。我们相信，神户大学的颗粒用一个形状不规则的核，核外包覆着球状的、电子束可穿透的壳(而不是内核外连有多个叶片)。为了制备具有足够的膜构造和ICI粘度的胶粘剂、涂料或粘结剂，常见的分散体中通常需加入增稠剂。本领域中用的典型的增稠剂有羟乙基纤维素和合成的流变调节剂。本专利技术的目的之一是在成膜分散体粘结剂、涂料和胶粘剂体系中少用或不用增稠剂或流变调节剂。本专利技术的另一个目的是提供一种用于粘结剂、涂料、以及胶粘剂的聚合物颗粒分散体，固体含量不变时，它具有改善了的膜构造(film build)，而膜构造不变时它需要较低的固体含量。对于胶粘剂，本专利技术的目的之一是改善湿粘性。本专利技术的另一个目的是提供一种有效的、用于粘结剂、涂料和胶粘剂的分散体。这些目的，以及由下面详述部分可看出的其它目的已被本专利技术实现。一方面，本专利技术是一种用于粘结剂、涂料和胶粘剂组合物中的、含有聚合物颗粒的水分散体，上述聚合物颗粒有一个内核，其外部连有叶片。另一方面，本专利技术涉及这类组合物在粘结剂、涂料或胶粘剂中的应用;当固体含量不变时，其膜构造得到了改善，当膜构造不变时，其因含量要求较低。本专利技术的另一个方面涉及这类组合物的制备方法。在该方法中，形成叶片的单体体系在内核颗粒上生长并形成一种聚合物，其中叶片与核的重量比大于1。图1是按本专利技术制备的多叶状物分散体在溶胀前的外观的光学显微镜照片(暗背景)。图2是按本专利技术制得的多叶状物分散体的光学显微镜照片(亮背景)。图3是按本专利技术制得的且已在85℃下用氨中和了的多叶状物分散体的外观的光学显微镜照片(亮背景)。图4与图1相同，只是光强较低。图5与图2相似，只是颗粒较小。图6是本专利技术的扫描电镜照片。图7是按神户大学文章内容制得的样品的对比扫描电镜照片。图8是用于对比的神户样品的光学显微镜照片。图9是用于对比的标准球状颗粒分散体的光学显微镜照片。图10是用于对比的神户样品(已硬化且已用辛二烯/锇溶液染色)的透射电镜照片。本专利技术的分散体含有聚合物颗粒，该聚合物颗粒有一个内核，外部连有叶片。如图1和图2所示，这些叶片一般可用光学显微镜观察到。用电子显微镜也可以观察到叶片，而与先有技术不同的是，当用四氧化钌处理之后，用扫描电镜也可观察到叶片。优选的颗粒有一个内核聚合物，中和后它会发生溶胀。从图3可以看到溶胀了的颗粒的外观。叶片最好是用一种与核单体体系不同的、能生成叶片的单体体系聚合而成。两种单体体系的差别宜使得所生成的聚合物的相互作用参数XC-L大于0.05。在该方法中宜使用足够的表面活性剂以维持叶片结构。在最佳实施方案中，在添加能生成叶片的单体的过程中不断地加入表面活性剂。下面详细介绍内核、叶片的形成、用途设想、粒径范围、聚合程序、表面活性剂及其浓度，以及许多实施例。内核通常首先制备核，而且核本身可以自一个晶种或前体上生长起来。晶种或前体的成分可与核不相同，且可以主要用于控制粒径。核的组成是控制叶片生成的主要因素之一。合适的核单体体系宜含有5%或更多的乙烯类单不饱和单体，这类单体有一个或多个选自下列基团的官能团羧酸、羧酸酐、羟基、酰胺羟乙基、羟丙基、二羟丙基、羟丁基、脲基、亚乙基脲基、羟基酰胺、腈基、羟甲基酰胺、缩水甘油基、氰乙基、N-(异丁氧甲基)酰胺基、双丙酮酰胺基、N，N-二甲基酰胺基、乙氧乙基、乙氧乙氧乙基、糠基、醛、磷酸酯、聚乙二醇、聚丙二醇、山梨醇、甘油、硅烷等。单体体系中还可含有一种或多种非离子型的或不含官能团的单体。单体体系中宜含有大约20～50%含羧酸官能团的单体，大约20至40%更好，最好含30%至40%(均指重量百分率)。适宜的羧酸单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酰氧基丙酸、丙烯酰氧基乙酸、甲基丙烯酰氧基乙酸、以及酸式衣康酸单甲酯。非离子型或非官能单体的例子有丙烯酸C1～C18烃基酯或甲基丙烯酸C1～C18烃基酯、醋酸乙烯酯以及其它乙烯基酯、乙烯基醚、氯乙烯、二氯乙烯、苯乙烯、取代苯乙烯、丁二烯、以及乙烯。用醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯以及其它相对水溶性的(其聚合物是非水溶性的但是是可水增塑的)单体时，官能单体低于5%便可有效。醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯以及其它类似的单体的均聚物本身在生成多叶状物的第一阶段是有效的。所谓类似的单体的例子用丙烯酸甲氧甲酯或甲基丙烯酸甲氧甲酯、丙烯酸乙氧基乙酯或甲基丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸卡必醇酯或甲基丙烯酸卡必醇酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯，以及丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。核聚合物体系第一阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水分散体，它含具有一个内核且周围有多个叶片的聚合物颗粒，并可用于粘结剂，涂料和胶粘剂组成物。

【技术特征摘要】
US 1986-7-14 885,0691.一种水分散体，它含具有一个内核且周围有多个叶片的聚合物颗粒，并可用于粘结剂，涂料和胶粘剂组成物。2.根据权利要求1的组合物，其中叶片是可用光学显微镜观察到的。3.根据权利要求1的组合物，其中叶片在用四氧化钌处理后可用扫指电子显微镜观察到。4.根据权利要求1的组合物，其中所述内核是一种中和后可溶胀的聚合物。5.根据权利要求4的组合物，其中内核是用含有具有羧酸官能团的不饱和单体的核单体体系聚合而成的。6.根据权利要求5的组合物，其中所述的具有羧酸官能团的不饱和单体是甲基丙烯酸或丙烯酸。7.根据权利要求5的组合物，其中所述具有羧酸官能团的不饱和单体含有大约1～100%所述核单体体系。8.根据权利要求7的组合物，其中所述具有羧酸官能团的不饱和单体含有大约20～50%所述核单体体系。9.根据权利要求1的组合物，其中所述内核是用含有官能团的单体的单体体系聚合而成的。10.根据权利要求1的组合物，其中所述内核是用核单体体系聚合而成的，所述叶片是用能生成叶片的单体体系聚合而成的，所得的两种聚合物的相互作用参数XC-L大于0.05。11.根据权利要求1的组合物，其中所述颗粒是用下述方法制得的，该方法包括通过使核单体体系聚合而生成内核，在足够的表面活性剂的存在下引入能生成叶片的单体体系并使之聚合，足够的表面活性剂在此过程中维持叶片结构。12.根据权利要求11的组合物，其中在加入能生成叶片的单体体系过程中连续加入所述表面活性剂。13.根据权利要求11的组合物，其中使用大约0.4至大约0.7%(以生成叶片的单体重量为基准)的表面活性剂。14.根据权利要求11的组合物，其中所述核单体体系中含有大约0.01%至大约10%(...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿莱克桑德科沃斯基，罗伯特米彻尔布兰肯施普，楚恩施昂格朝，约瑟夫J维克辛斯基，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]