吸附聚合物粒子和可交联聚合物粒子的水性分散体制造技术

本发明专利技术涉及包含以组合物的重量计a)用TiO2‑吸附单体的结构单元官能化的第一聚合物粒子和用二丙酮丙烯酰胺的结构单元官能化的第二聚合物粒子；和b)二酰肼或二胺交联剂的组合物。由本发明专利技术的所述组合物制备的涂层示出了改善的硬度和光泽。

Water dispersions of adsorbed polymer particles and crosslinked polymer particles

【技术实现步骤摘要】
吸附聚合物粒子和可交联聚合物粒子的水性分散体
技术介绍
本专利技术涉及包含用吸附基团官能化的聚合物粒子和用可交联基团官能化的聚合物粒子的水性分散体的组合物。本专利技术的组合物适用于涂料组合物。在建筑涂层的领域中持续挑战为产生低挥发性有机物含量(低VOC)的聚合物粒子水性分散体(即，乳胶)，其提供无粘性的光泽硬表面或用于外部施用的主要配制物；目前现有技术低VOC配制物在加速风化测试中呈现光泽损失和晶粒开裂。因此，在建筑涂层领域中的优点将为找到递送改善的硬度和光泽的低VOC乳胶。
技术实现思路
本专利技术通过提供包含以下的组合物而满足在本领域中的需要：a)1)用以第一聚合物粒子的重量计0.1重量％到5重量％TiO2-吸附单体的结构单元官能化的第一聚合物粒子；和2)用以第二聚合物粒子的重量计0.1重量％到12重量％二丙酮丙烯酰胺的结构单元官能化的第二聚合物粒子的水性分散体；其中第一和第二聚合物粒子具有在75nm到350nm的范围内的平均粒度；和b)以组合物的重量计，0.1重量％到10重量％的二酰肼或二胺交联剂。本专利技术的组合物在加速风化测试中递送优于未如指定的官能化的乳胶改善的硬度和光泽保持。具体实施方式本专利技术为包含以下的组合物：a)1)用以第一聚合物粒子的重量计0.1重量％到5重量％TiO2-吸附单体的结构单元官能化的第一聚合物粒子；和2)用以第二聚合物粒子的重量计0.1重量％到12重量％二丙酮丙烯酰胺的结构单元官能化的第二聚合物粒子的水性分散体；其中所述第一和第二聚合物粒子具有在75nm到350nm的范围内的平均粒度；和b)以组合物的重量计，0.1重量％到10重量％的二酰肼或二胺交联剂。第一和第二聚合物粒子优选地为具有优选地在80nm到250nm的范围内的平均粒度的丙烯酸或苯乙烯-丙烯酸聚合物粒子。如本文所用，聚合物粒子的平均粒度是指使用BrookhavenBI90粒子分析仪测量的粒度。第一聚合物粒子与第二聚合物粒子的重量:重量比在30:70，优选地40:60，到90:10，优选地到60:40的范围内。第一聚合物粒子的玻璃化转变温度(Tg)(如通过福克斯方程式(参见T.G.Fox,《美国物理学会会刊(Bull.Am.Phys.Soc.)》1,123(1956))计算)优选地在-5℃，更优选地0℃到40℃，更优选地到25℃的范围内。第二聚合物粒子优选地在环境温度下成膜；因此，第二聚合物粒子的Tg优选地不大于25℃，更优选地不大于15℃，并且最优选地不大于5℃。优选地，第一和第二聚合物粒子包含甲基丙烯酸甲酯(Tg＝105℃)或苯乙烯(Tg＝100℃)的结构单元，和选自由以下组成的组的至少一种单体：丙烯酸乙酯(Tg＝-22℃)、丙烯酸丁酯(Tg＝-54℃)、丙烯酸2-乙基己酯(Tg＝-85℃)和丙烯酸2-丙基庚酯(Tg＝-68℃)。第一和第二聚合物粒子各自优选地包含0.2重量％，更优选地0.5重量％，并且最优选地1重量％到优选地5重量％，并且更优选地到3重量％羧酸单体，如丙烯酸(Tg＝103℃)、甲基丙烯酸(Tg＝185℃)，或衣康酸(Tg＝154℃)的结构单元。丙烯酸单体的优选组合包括甲基丙烯酸甲酯和选自由以下组成的组的一种或多种单体：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸脲基酯、丙烯酸2-丙基庚酯以及丙烯酸2-乙基己酯。丙烯酸单体的更优选组合包括甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己酯；以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯，其中甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己酯的组合最优选。术语称为单体的“结构单元”是指在聚合之后单体的残余部分。举例来说，二丙酮丙烯酰胺(DAAM)的结构单元如下说明：其中虚线表示结构单元附接到聚合物主链的点。聚合物粒子可通过单个阶段或通过多阶段聚合反应的方式，优选地多阶段制备。第一和第二聚合物粒子的形态不是重要的。举例来说，第一聚合物粒子可具有球形形态或橡果形态，由此芯部分从聚合物粒子的壳部分凸出。在第一聚合物粒子具有橡果形态的情况下，通常有利的是凸出芯部分优选地用磷酸单体的结构单元官能化。如本文所用，术语“TiO2吸附单体”是指磷酸单体；衣康酸；或由以下结构表示的末端不饱和的低聚物：其中每个m独立地为0到75；并且n为3到150；其条件是m+n为3到150；COOX为羧酸基或其盐；每个Y独立地为除丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐之外的烯系不饱和单体的结构单元；并且R1为H或CH3。除丙烯酸或甲基丙烯酸之外的烯系不饱和单体的实例包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯、马来酸、衣康酸、苯乙烯磺酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸磷酸乙基酯和苯乙烯。末端不饱和的烯系不饱和单体可如US5,710,227所描述制备。优选的TiO2吸附单体为磷酸单体。第一聚合物粒子优选地包含0.2重量％，更优选地0.3重量％到3重量％磷酸单体的结构单元，并且优选地包含小于0.1重量％，更优选地小于0.01重量％，更优选地小于0.001重量％，并且最优选地0重量％DAAM的结构单元。合适的磷酸单体的实例包括醇的膦酸酯和磷酸二氢酯，其中醇含有或经可聚合乙烯基或烯烃基团取代。优选的磷酸二氢酯是丙烯酸羟烷酯或甲基丙烯酸羟烷酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸磷酸乙基酯(PEM)和甲基丙烯酸磷酸丙基酯。PEM是尤其优选的磷酸单体，由以下结构表示：其中R为H或第一聚合物粒子优选地包含以第一聚合物粒子的重量计0.3重量％到10重量％的多烯系不饱和单体(如甲基丙烯酸烯丙酯或二乙烯基苯)的结构单元。第一聚合物粒子此外优选地包含以第一聚合物粒子的重量计小于0.05重量％，更优选地小于0.01重量％，并且最优选地0重量％二丙酮丙烯酰胺的结构单元。第二聚合物粒子(优选地非吸附)，优选地包含以第二聚合物粒子的重量计1重量％到5重量％DAAM的结构单元，并且优选地包含小于0.09重量％，更优选地小于0.01重量％，更优选地小于0.001重量％，并且最优选地0重量％TiO2-吸附单体的结构单元，优选地磷酸单体。第二聚合物粒子优选地为2-相聚合物粒子，优选地具有小于5℃的总Tg。第二聚合物粒子优选地具有小于10℃、更优选地小于0℃并且最优选地小于-10℃的第一相Tg；和优选地大于40℃、更优选地大于60℃并且最优选地大于80℃的第二相Tg。在一个优选实施例中，第二聚合物粒子的第一相包含以聚合物粒子的第一相的重量计45重量％，更优选地48重量％，最优选地50重量％到优选地70重量％，更优选地到65重量％，并且最优选地到60重量％丙烯酸2-乙基己酯的结构单元；和优选地以第二聚合物粒子的第一相的重量计20重量％，更优选地30重量％，并且最优选地35重量％，到优选地50重量％，更优选地到45重量％甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯，优选地甲基丙烯酸甲酯的结构单元。在另一优选实施例中，第一相包含以第二聚合物粒子的重量计1重量％，更优选地7重量％并且最优选地10重量％到80重量％，更优选地到60重量％并且最优选地到40重量％的丙烯酸丁酯；和以第二聚合物粒子的第一相的重量计0重量％，更优选地15重量％，更优选地25重量％并且最优选地40重量％到70重量％，更优选地到65重量％并且最优选地到60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含a)1)用以第一聚合物粒子的重量计0.1重量％到5重量％TiO2‑吸附单体的结构单元官能化的第一聚合物粒子；和2)用以第二聚合物粒子的所述重量计0.1重量％到12重量％二丙酮丙烯酰胺的结构单元官能化的第二聚合物粒子的水性分散体；其中所述第一和第二聚合物粒子具有在75nm到350nm的范围内的平均粒度；和b)以所述组合物的所述重量计，0.1重量％到10重量％的二酰肼或二胺交联剂。

【技术特征摘要】
2016.10.05 US 62/4045291.一种组合物，包含a)1)用以第一聚合物粒子的重量计0.1重量％到5重量％TiO2-吸附单体的结构单元官能化的第一聚合物粒子；和2)用以第二聚合物粒子的所述重量计0.1重量％到12重量％二丙酮丙烯酰胺的结构单元官能化的第二聚合物粒子的水性分散体；其中所述第一和第二聚合物粒子具有在75nm到350nm的范围内的平均粒度；和b)以所述组合物的所述重量计，0.1重量％到10重量％的二酰肼或二胺交联剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiO2-吸附单体为磷酸单体。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiO2-吸附单体为由以下结构表示的末端不饱和低聚物：其中每个m独立地为0到75；并且n为3到150；其条件是m+n为3到150；COOX为羧酸基或其盐；每个Y独立地为除丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐之外的烯系不饱和单体的结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·勃林，C·霍金斯，A·克埃克尔，P·罗，P·S·马宗达，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US