包含水溶性丙烯酸改性的醇酸分散体的胶乳及其生产方法技术

一种胶乳颗粒包含内核和外壳。该核包含丙烯酸或乙烯基聚合物，并且该壳包含水溶性醇酸聚合物和至少一种表面活性剂。基本上全部或全部的该醇酸聚合物存在于该胶乳颗粒的壳中，并且基本上没有或没有该醇酸聚合物存在于该胶乳颗粒的核中。还描述了一种用于制备该胶乳颗粒的方法，其中在聚合期间该水溶性醇酸聚合物作为辅助表面活性剂存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含水溶性丙烯酸改性的醇酸分散体的胶乳及其生产方法专利
在此描述了具有包含水溶性丙烯酸改性醇酸聚合物和至少一种表面活性剂的壳的核-壳胶乳颗粒以及其制备方法。专利技术背景由于开发含有很少或不含挥发性有机化合物(VOC)的涂料配方的工业努力，在涂料工业中水基聚合物分散体的使用显著增加。从有机溶剂基组合物转移到水性组合物带来健康和安全益处。然而，涂料制造商和消费者希望实现与先前溶剂基组合物相同或更好的性能标准的水性涂料组合物。水基聚合物分散体已经由各种聚合物制备，包括乙烯基聚合物、丙烯酸聚合物和醇酸聚合物。在使用中，醇酸聚合物由于其低分子量、柔性和氧化自交联而倾向于表现出优异的成膜能力和粘附性。其结果是，包含醇酸树脂的膜涂料具有非常高的光泽度。然而，醇酸聚合物具有相对较慢的固化时间，特别是在环境温度下。相比之下，乙烯基和丙烯酸聚合物具有快速的固化时间，但是经历差的光泽度和粘附性。对于乙烯基和丙烯酸聚合物，通过降低乙烯基和丙烯酸聚合物膜的玻璃化转变温度尝试增强光泽度和粘附性经常导致膜柔软性和差的吸尘特性。因此，涂料制造商寻求将醇酸属性赋予乙烯基和丙烯酸聚合物。例如，美国专利申请公开20110144258描述了将丙烯酸聚合物与水基醇酸物理共混的水基聚合物组合。然而，由于醇酸与丙烯酸聚合物之间的相不相容性，这些组合典型地不能提供所希望的性能，因此导致在成膜期间在微米范围内的大规模相分离。希望在成膜期间避免大规模相分离。此外，美国专利号6,333,378披露了使用微乳液法生产混合醇酸/丙烯酸乳液。微乳液法需要使用专门的设备，如微流化器。在美国专利号6,333,378中，胶乳颗粒包含核/壳结构，其中该核包含丙烯酸基的聚合物和醇酸聚合物，并且该壳包含表面活性剂。该醇酸聚合物是在颗粒的核而不是壳中。美国专利申请公开20110144258传授了在丙烯酸基聚合物形成之后(即聚合后)，将醇酸聚合物与丙烯酸基聚合物的物理共混。诸位专利技术人已经发现，在丙烯酸或乙烯基单体的聚合期间使用醇酸聚合物作为辅助表面活性剂导致所产生的胶乳的改善的成膜特性。诸位专利技术人进一步出人意料地发现，胶乳颗粒的构造、并且特别是醇酸聚合物在核-壳颗粒的壳中的放置有利地影响用该胶乳颗粒形成的胶乳的性能。在本专利技术的胶乳颗粒中，丙烯酸改性的醇酸聚合物位于该核/壳聚合物的壳中并且涂覆该颗粒的核。在使用其中发生醇酸聚合物的后聚合加成的方法生产的现有技术的胶乳颗粒中，醇酸聚合物不涂覆丙烯酸基聚合物，从而导致大规模的微米范围相分离、因此较不希望的成膜特性。专利技术概述本专利技术针对一种胶乳颗粒，其包含核和围绕该核的壳。该核包含丙烯酸和/或乙烯基聚合物，并且该壳包含水溶性醇酸聚合物和至少一种表面活性剂。该核壳胶乳颗粒被配置为使得基本上没有该醇酸聚合物在该核中，并且基本上所有的该醇酸聚合物在该胶乳颗粒的壳中。在本专利技术的组合物的一个特征中，在该核中的该丙烯酸和/或乙烯基聚合物选择下组，该组由以下各项中的一种或多种组成：(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体、苯乙烯、烷基取代的苯乙烯、单烯键式不饱和的羧酸单体、含磷单体、或含硫单体。在另一个特征中，该醇酸聚合物通过在该核聚合物的单体前体的聚合期间保持该醇酸聚合物的存在而被引入该胶乳颗粒的外壳中。在另外的特征中，该胶乳颗粒是成膜的。在另一个特征中，该醇酸聚合物是丙烯酸改性的，并且已经被碱性化合物中和或用亲水部分改性。该碱性化合物可以选自下组，该组由以下各项组成：氢氧化铵、三乙胺、n-甲基吗啉、n,n-二甲基乙醇胺、氢氧化锂、氢氧化钠、和氢氧化钾。在还另一个特征中，粒径范围是从约5nm至约700nm。在另外的特征中，该颗粒的pH范围是从约5至约9。在还另一个特征中，该颗粒的玻璃化转变温度(Tg)范围是从约-70℃至约100℃。在本专利技术的另一方面，一种用于形成成膜的胶乳颗粒的方法包括在水溶性醇酸聚合物和至少一种表面活性剂的存在下聚合该核聚合物的单体前体。在聚合前，将该醇酸聚合物作为初始进料引入聚合反应器中。在另外的特征中，还在聚合期间将该醇酸聚合物引入该聚合反应器中。在还另一个特征中，将该醇酸聚合物与该核聚合物的单体前体组合引入聚合反应器中。在本专利技术的另一方面，涂料组合物包含胶乳颗粒。在此方面的特征中，该涂料组合物包含小于10％的溶剂。在另一个特征中，该组合物基本上不含溶剂。在还另一个特征中，该醇酸聚合物包含按重量计从约0.5％至约25％的该涂料组合物。在本专利技术的另一方面，包含聚结的胶乳颗粒的膜具有约-70℃至约100℃的成膜温度。该膜具有约-30℃至约100℃的玻璃化转变温度(Tg)。在本专利技术的另一方面，该胶乳颗粒可以用于涂料、涂剂、油墨和/或粘合剂中。可以将该涂料、涂剂、油墨、或粘合剂施加至内部或外部表面上，其中这些表面选自下组，该组由以下各项组成：金属、沥青、混凝土、石材、陶瓷、木材、塑料、聚合物、以及其组合。还可以将这些涂料、涂剂、油墨、或粘合剂施加至轨道车、农用机械、汽车零件、原木小屋和/或露天平台的表面上。该胶乳颗粒可以用于汽车、工业、建筑和房屋住宅应用。附图简要说明图1是将用本专利技术的胶乳(左侧)形成的膜与用美国专利申请公开号20110144258的胶乳(右侧)形成的膜进行比较的透射电子显微镜照片。图2是实例4中形成的示例性胶乳的最低成膜温度相对醇酸聚合物浓度的曲线图。图3是实例4中用使用0％至15％的丙烯酸改性的醇酸聚合物制备的各种胶乳制成的膜的DSC扫描的曲线。图4是实例4中对于用不同量的丙烯酸改性的醇酸聚合物制备的膜所测量的玻璃化转变温度相对的醇酸聚合物浓度的曲线图。图5是实例5中所得到的涂剂的光泽度作为用来制备在涂剂中所用胶乳的醇酸聚合物的量的函数的曲线图。图6是在实例5中用于粘附性分析的涂覆有具有不同浓度的丙烯酸改性的醇酸聚合物的白色涂剂的三种钢基材的图片。图7是实例5中白色涂剂到钢上的粘附性相对的涂剂中的醇酸聚合物的浓度的曲线图。详细说明本专利技术涉及包含丙烯酸或乙烯基聚合物、醇酸聚合物、和表面活性剂的胶乳颗粒。这些胶乳颗粒可以用于水基胶乳中。这些胶乳颗粒总体上具有球形，包括但不限于核/壳颗粒。在优选的实施例中，在胶乳颗粒中，该核包含丙烯酸或乙烯基聚合物，并且该壳包含醇酸聚合物和表面活性剂。在另一个优选的实施例中，该核可以主要由或者可以由丙烯酸或乙烯基聚合物组成，并且该壳可以主要由或可以由醇酸聚合物和表面活性剂组成。进一步优选的是，大多数、基本上全部或全部的醇酸聚合物存在于该胶乳颗粒的壳中(与核相反)。例如，优选至少50％或更多、至少60％或更多、至少70％或更多、或至少80％或更多、或至少90％或更多的醇酸聚合物存在于胶乳颗粒的壳中。在本专利技术的胶乳颗粒的另一个实施例中，在核中基本上没有或没有醇酸聚合物。例如，优选不超过50％或更少、不超过40％或更少、不超过30％或更少、或者不超过20％或更少、或者不超过10％或更少、不超过5％或更少、不超过3％或更少、不超过2％或更少、不超过1％或更少的醇酸聚合物存在于胶乳颗粒的核中。进一步优选醇酸聚合物是水溶性的。例如，醇酸聚合物可以是丙烯酸改性的醇酸聚合物。进一步优选醇酸聚合物具有从5至100mgKOH/g、更优选从20-60mgKOH/g、甚至更优选从35至55mgKOH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶乳颗粒，其包含核和围绕所述核的壳，其中该核包含丙烯酸和/或乙烯基聚合物，并且该壳包含水溶性醇酸聚合物和至少一种表面活性剂，其中基本上所有的该醇酸聚合物存在于该胶乳颗粒的壳中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.03 US 62/074,1171.一种胶乳颗粒，其包含核和围绕所述核的壳，其中该核包含丙烯酸和/或乙烯基聚合物，并且该壳包含水溶性醇酸聚合物和至少一种表面活性剂，其中基本上所有的该醇酸聚合物存在于该胶乳颗粒的壳中。2.如权利要求1所述的胶乳颗粒，其中在该核中的该丙烯酸和/或乙烯基聚合物选择下组，该组由以下各项中的一种或多种组成：(甲基)丙烯酸烷基酯单体、乙烯基单体、苯乙烯、烷基取代的苯乙烯、单烯键式不饱和的羧酸单体、含磷单体、或含硫单体。3.根据权利要求1所述的胶乳颗粒，其中该醇酸聚合物通过在该核聚合物的单体前体的聚合期间保持该醇酸聚合物的存在而被引入该胶乳颗粒的外壳中。4.如权利要求1所述的胶乳颗粒，其是成膜的。5.如权利要求1所述的胶乳颗粒，其中该醇酸聚合物是丙烯酸改性的。6.如权利要求5所述的胶乳颗粒，其中该醇酸聚合物已被碱性化合物中和。7.如权利要求6所述的胶乳颗粒，其中该碱性化合物选自下组，该组由以下各项组成：氢氧化铵、三乙胺、n-甲基吗啉、n,n-二甲基乙醇胺、氢氧化锂、氢氧化钠、和氢氧化钾。8.如权利要求1所述的胶乳颗粒，其中粒径范围是从约5nm至约700nm。9.如权利要求1所述的胶乳颗粒，其中该颗粒的pH范围是从约5至约9。10.如权利要求1所述的胶乳颗粒，其中该颗粒的玻璃化转变温度(Tg)范围是从约-70℃至约100℃。11.一种用于形成是成膜的如权利要求1所述的胶乳颗粒的方法，该方法包括在该水溶性醇酸聚合物和该至少一种表面活性剂的存在下聚合该核聚合物的单体前体。12.如权利要求11所述的方法，其中在聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：KJ·金，D·E·斯塔克，J·P·阿伦特，
申请(专利权)人：阿科玛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US