增稠剂组合物和对水性体系增稠的方法技术

本发明专利技术提供一种增稠剂组合物和对水性体系增稠的方法，使用该组合物和方法可以使得连接在缔合性增稠剂主链之上或之内的相同基团可以在亲水性和疏水性之间可逆地变化。当使得连接在所述主链之上或之内的基团变成亲水性的时候，所述水性增稠剂是可倾倒的，可以很容易地混入水性聚合物组合物中。当所述基团变成疏水性的，该增稠剂能够有效地发挥其增稠作用。通过调节所述缔合性增稠剂组合物以及被增稠的水性聚合物组合物的ｐＨ值，可以很容易地完成这种变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及水性增稠剂聚合物组合物，它们的制备方法和使用方法。
技术介绍
水性聚合物体系，例如含乳液聚合物粘合剂的涂料，通常使用增稠剂 以获得该水性体系合适的配方和应用所需程度的粘度。用于水性聚合物体 系的一种通用类的增稠剂在本领域中用术语"缔合性"表示。有时也称为缔 合性增稠剂，因为它们增稠的机理被认为是包括增稠剂分子中的疏水性部 分之间和/或增稠剂分子中的疏水性部分与其它疏水性表面之间的疏水性缔 合。 一种常用的缔合性增稠剂的聚合主链由一个或多个聚合氧化烯单元(通 常是聚环氧乙垸或聚环氧丙垸)的嵌段构成,在主链上或在主链内连接疏水 性基团。另一种常用的缔合性增稠剂使用具有与主链连接的疏水性基团的 纤维素主链。这两种缔合性增稠剂均可称为聚醚增稠剂，这是因为它们都 具有包含醚键的主链。已知的聚醚缔合性增稠剂是非离子型增稠剂，它们在水性体系中的增稠效果基本与pH值无关。除了聚醚链段以外，还可将其它种类的链段结合入聚醚缔合性增稠剂 的主链内。文献已经揭示了具有聚氨酯聚醚主链链段且包含疏水性基团的 缔合性增稠剂，所述疏水性基团包括叔胺和仲胺官能团。美国专利第 6,939,938号揭示了具有胺官能疏水性基团的缔合性聚氨酯聚醚增稠剂，其 中至少85%的胺官能团转化为永久的阳离子季胺官能团。因为季胺是永久 阳离子，该基团的缔合性质不会根据例如pH值变化而很容易地改变和显示 不出来。目前销售的大多数的缔合性增稠剂以可倾倒的水性液体的形式销售。 为了便于使用，需要该增稠剂产品的粘度(布鲁克菲尔德(Brookfield)在6rpm条件下测得)小于15，000厘泊(cp),甚至小于5,000 cp,这样产品可以容易 从其储存容器排出，而且可以容易混入其所加入的水性体系中。可通过减小 活性固体的浓度来降低水性增稠剂产品的粘度，但是根据要用所述产品增 稠的水性体系的固体重量，其具有限制配方范围的缺点。其它用来降低聚醚缔合性增稠剂粘度的技术也不能令人满意。人们已 使用了聚醚缔合性增稠剂和水及水混溶性有机助溶剂的混合物，所述有机 助溶剂是例如二甘醇单丁醚，三甘醇单丁醚，乙二醇，聚乙二醇，丙二醇或 聚丙二醇。但是使用这些挥发性有机溶剂与越来越严格的环保规定是背道 而驰的，所述环保规定包括减少挥发性有机物含量(VOC)。因此，尽管所述 有机助溶剂发挥了预期的作用，但是它们具有潜在的环境、安全和健康方面 的缺点。另一种抑制聚醚缔合性增稠剂的产品粘度的方法是将表面活性剂 与所述水性缔合性增稠剂混合。但是，所需的较高的表面活性剂含量会对 增稠剂产品在要增稠的水性体系中的增稠效果带来负面影响，会降低最终 干燥的涂层的性能。另外，表面活性剂提高了产品的成本。人们还揭示了将环糊精化合物与水性增稠剂产品混合以抑制粘度。环 糊精能够抑制聚醚增稠剂产品的粘度，直至产品加入到包含足够高含量表 面活性剂的水性体系中，该表面活性剂的含量足以将增稠剂疏水物质从环 糊精空穴中替换出来。该方法的主要缺点是环糊精化合物的成本很高。可以将高产品粘度KU建筑聚醚增稠剂与低产品粘度的ICI建筑聚醚增 稠剂掺混，以提供中等粘度的掺混物。但是，当使用该方法的时候，在不同 的涂料配方中增稠到不同的KU和ICI粘度目标的灵活性受到削弱。另一种在水中以高活性固体浓度提供水性增稠剂的方法是使用疏水性 改性的碱溶胀性或碱溶性乳液(HASE)增稠剂。HASE增稠剂依赖于聚合物 主链自身在低pH条件下的不溶性，使得增稠剂能够以乳液的形式，在低粘 度和较高固体含量条件下提供。但是，所述基本离子性主链最终会产生与 施涂的涂层对水的敏感性有关的其它问题。因此，本领域仍然需要可倾倒的缔合性增稠剂，该增稠剂同时具有低 粘度和可能的最高活性的增稠剂固体。人们特别需要一种低成本、环境友 好的方法来抑制具有实际活性固体浓度的聚醚缔合性增稠剂的水性产品粘 度。
技术实现思路
在第一方面，提供了一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，该组合物包含(a)l-60重量X的具有包括以下组分的主链的缔合性增稠剂聚氧化烯, 多糖，聚乙烯醇，聚乙烯基垸基醚，聚乙烯基吡咯垸酮，所述缔合性增稠剂 还包含与主链连接或者连接在主链之内的多个疏水性基团， 一种或多种所 述疏水性基团包括仲胺，或者叔胺，或者叔膦，或者它们的组合，以及任选 的季胺，前提是全部胺官能团中小于80%的官能团是季胺；(b)基本上使所 述仲胺或叔胺或叔膦或其组合质子化的足量的酸；(c)40-99重量X的水；(d) 0-15重量％的有机助溶剂，表面活性剂，环糊精化合物，或其任意组合，作 为粘度抑制添加剂。对于本文所述专利技术的各种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，存在一种 优选的实施方式，其中缔合性增稠剂具有基本非离子性水溶性主链。较佳 的是，所述缔合性增稠剂具有非离子性水溶性主链。在本文中，水溶性主链在酸性、中性和碱性条件下(优选pH二3至pH二IO的条件下)可溶于水。在酸性或碱性条件下不溶于水的主链都不是水溶性 主链。所述主链在25'C下在水中的溶解度至少为10重量X。在第二个方面，提供了一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，该组合 物包含(a)l-60重量X的缔合性增稠剂，其包含基本非离子性水溶性主链以 及与所述主链连接或连接在所述主链以内的多个疏水性基团， 一种或多种 的所述疏水性基团包括仲胺，或叔胺，或叔膦，或其组合，以及任选的季胺, 前提是全部胺官能团中小于80%的官能团是季胺；(b)基本上使所述仲胺或 叔胺或叔膦或其组合质子化的足量的酸；(。40-99重量％的水；(d) 0-15重量 。％的有机助溶剂，表面活性剂，环糊精化合物，或其任意组合，作为粘度抑 制添加剂。在另一方面，提供了一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，该组合物 包含(a)l-60重量X的缔合性增稠剂，其包含基本非离子性水溶性主链，所 述主链包含聚氧化烯，聚(甲基)丙烯酰胺，多糖，或聚乙烯醇，或者包含(甲 基)丙烯酸的酯的共聚物，所述缔合性增稠剂还包含与所述主链连接或连接在所述主链以内的多个疏水性基团， 一种或多种所述疏水性基团包括仲胺， 或叔胺，或叔膦，或其组合,以及任选的季胺，前提是全部胺官能团中小于80%的官能团是季胺；(b)基本上使所述仲胺或叔胺或叔膦或其组合质子化 的足量的酸；(c)40-99重量X的水；(d) 0-15重量％的有机助溶剂，表面活性 剂，环糊精化合物，或其任意组合，作为粘度抑制添加剂。在另一个方面，提供了一种用来提高水性聚合物体系的粘度的方法, 该方法包括(a)将所述水性聚合物体系与水性增稠剂组合物混合，所述水性 增稠剂组合物包含(i)l-60重量X的具有包括以下组分的主链的缔合性增 稠剂聚氧化烯，多糖,聚乙烯醇，聚乙烯基垸基醚，聚乙烯基吡咯垸酮，所 述缔合增稠剂还包含与主链连接或者连接在主链之内的多个疏水性基团， 一种或多种所述疏水性基团包括仲胺，或者叔胺，或者叔膦，或者它们的组 合，以及任选的季胺，前提是全部胺官能团中小于80X的官能团是季胺；(ii) 基本上使所述仲胺或叔胺或叔膦或其组合质子化的足量的酸；(iii)40-99重 量％的水；(iv) 0-15重量％的有机助溶剂，表面活性剂，环糊精化合物，或 其任意组合，作为粘度抑制添加剂；(b)加入足量的碱，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，该组合物包含：　　　　（ａ）１－６０重量％的具有包括以下组分的主链的缔合性增稠剂：聚氧化烯，多糖，或聚乙烯醇，所述缔合性增稠剂还包含与主链连接或者连接在主链之内的多个疏水性基团，一种或多种所述疏水性基团包括仲胺，或者叔胺，或者叔膦，或者它们的组合，以及任选的季胺，前提是全部胺官能团中小于８０％的官能团是季胺；　　　　（ｂ）使所述仲胺或叔胺或叔膦或其组合基本上质子化的足量的酸；　　　　（ｃ）４０－９９重量％的水；　　　　（ｄ）０－１５重量％的有机助溶剂，表面活性剂，环糊精化合物，或其任意组合，作为粘度抑制添加剂。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：BR鮑博森，MM约翰逊，JJ拉巴斯科，C泽索塔斯基，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]