水性聚合物分散体及其制备方法技术

一种水性聚合物分散体和一种包含所述水性聚合物分散体的水性涂料组合物；并且所述水性涂料组合物能够提供具有优异的单宁阻止性和令人满意的早期抗粘连性和可打磨性的涂膜。

Water based polymer dispersions and their preparation methods

A water-borne polymer dispersion and a water-borne coating composition containing the aqueous polymer dispersions; and the water-based coating composition can provide a coating with excellent tannin blocking and satisfactory early anti adhesion and grinding resistance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性聚合物分散体及其制备方法
本专利技术涉及一种水性聚合物分散体及其制备方法。
技术介绍
水性涂料组合物广泛用于工业和建筑应用。然而，水性涂料在木材精加工中存在有限的接受度。木材表面上和木材表面中的水溶性发色团化合物，如单宁，通过施用的水性涂料进行渗色，以使所得涂饰品质着色、变色和减损，特别是用于在富含单宁的木材衬底如Merbau或Cedar(红松)上的涂料。颜色变化影响家具外观，特别是当家具涂有白色油漆时。已经尝试改善包含底漆和面漆的着色涂料体系的单宁阻止性(blocking)。包含在聚合物骨架上具有胺官能团的聚合物的水性阳离子分散体的底漆可与单宁相互作用，因此阻止单宁从衬底迁移通过面漆。然而，这些阳离子水性分散体具有稳定性问题，特别是当用于着色涂料配制剂时。另外，由这些底漆形成的涂膜通常具有不令人满意的耐水性，并且与通常使用阴离子聚合物的面漆不相容，导致粘合性损失。在涂覆底漆之后，涂层板需要进一步打磨或堆放在一起，以便下一道涂层。因此，令人满意的打磨性和早期的抗粘连性也是理想的特性。因此，希望提供一种水性聚合物，特别适用于木器涂料，能够提供优异的单宁阻止性和令人满意的早期抗粘连性和可打磨性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新颖的水性聚合物分散体，并且优选水性多阶段聚合物分散体。包含水性聚合物分散体的涂料组合物提供涂膜，其具有改善的单宁阻止性，如由初始b≤2.5和ΔE(40℃，85％湿度，24小时)≤1.5；早期抗粘连性水平为C或更好；和3或更高的可打磨性水平。根据实例部分中描述的测试方法测量单宁阻止性、早期抗粘连性和可打磨性。在第一方面，本专利技术是一种水性聚合物分散体，其中基于聚合物的总干重聚合物包含以下作为聚合单元，(i)5重量％至50重量％的(甲基)丙烯酸的C6-C18烷基酯；(ii)15重量％至45重量％的(甲基)丙烯酸环烷基酯；和(iii)1重量％至10重量％的选自α,β-烯键式不饱和羧酸、含磷的酸单体或其混合物的酸单体；和(iv)5重量％至50重量％的乙烯基芳香族单体；和(v)0-55重量％的(甲基)丙烯酸的C1-C4烷基酯；其中聚合物具有小于45℃的玻璃化转变温度。在第二方面，本专利技术是包含第一方面的水性聚合物分散体的水性涂料组合物。在第三方面，本专利技术是一种改善涂层单宁阻止性的方法。方法包含：提供第一方面的水性涂料组合物，将水性涂料组合物涂覆到木材衬底，和干燥或允许干燥水性涂料组合物以形成涂层。具体实施方式本专利技术中的玻璃化转变温度(Tg)值是通过使用Fox方程(TGFox、Bull.Am.《物理学会(PhysicsSoc.)》，第1卷，第3期，第123页(1956))计算的那些值。例如，为了计算单体M1和M2的共聚物的Tg，其中Tg(计算值)是计算得到的共聚物的玻璃化转变温度，w(M1)是共聚物中单体M1的重量分数，w(M2)是共聚物中单体M2的重量分数，Tg(M1)是M1的均聚物的玻璃化转变温度，而Tg(M2)是M2的均聚物的玻璃化转变温度，所有温度都以K为单位。单体的玻璃转化温度可例如见于《聚合物手册(PolymerHandbook)》,J.Brandrup和E.H.Immergut编，国际科学出版社(IntersciencePublishers)。本专利技术的水性聚合物分散体包含聚合物颗粒。可用于本专利技术的聚合物，优选多阶段聚合物可包含一种或多种(甲基)丙烯酸的C6-C18烷基酯作为聚合单元，并且优选(甲基)丙烯酸的C6-C12烷基酯作为聚合单元。合适的(甲基)丙烯酸的C6-C18烷基酯的实例包括丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯或其混合物。优选地，使用丙烯酸2-乙基己酯。基于聚合物的总干重，聚合物可包含以下作为聚合单元：5重量％或更多的(甲基)丙烯酸的C6-C18烷基酯，10重量％或更多，15重量％或更多，或甚至25重量％或更多，并且同时，50重量％或更少，45重量％或更少，或甚至40重量％或更少。可用于本专利技术的聚合物可进一步包含一种或多种(甲基)丙烯酸环烷基酯作为聚合单元。合适的(甲基)丙烯酸环烷基酯的实例包括(甲基)丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸二氢二环戊二烯酯或其混合物。基于聚合物的总干重，聚合物可包含以下作为聚合单元，15重量％或更多的(甲基)丙烯酸的环烷基酯，20重量％或更多，或甚至25重量％或更多，且同时45重量％或更少，40重量％或更少，或甚至30重量％或更少。可用于本专利技术的聚合物还可包含一种或多种选自α,β-烯键式不饱和羧酸、含磷的酸单体或其混合物的酸单体作为聚合单元。优选地，酸单体是α,β-烯键式不饱和羧酸和含磷的酸单体的混合物。合适的α,β-烯键式不饱和羧酸的实例包括含酸单体如(甲基)丙烯酸、衣康酸或富马酸；或带有酸形成基团的单体，所述单体产生或随后可转化为这种酸基(如酸酐、(甲基)丙烯酸酐或马来酸酐)；或其混合物。合适的含磷的酸单体的实例包括(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯，如(甲基)丙烯酸磷酸乙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丁酯、其盐及其混合物；CH2＝C(R)-C(O)-O-(R1O)n-P(O)(OH)2，其中R＝H或CH3且R1＝烷基，如SIPOMERTMPAM-100、SIPOMERPAM-200和SIPOMERPAM-300，均购自苏威(Solvay)；磷酸烷氧基(甲基)丙烯酸酯，如磷酸乙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷酸二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷酸三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、磷酸丙二醇(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇(甲基)丙烯酸磷酸酯、磷酸三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、其盐及其混合物。优选的含磷的酸单体是二氢磷酸酯单体，其包括(甲基)丙烯酸2-磷酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸3-磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸3-磷酸-2-羟丙酯、SIPOMERPAM-100、SIPOMERPAM-200、SIPOMERPAM-300或其混合物。优选的酸单体选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸磷酸乙酯或其混合物。基于聚合物的总干重，可用于本专利技术的聚合物可包含酸单体作为聚合单元，所述酸单体的组合量为1重量％或更多，1.3重量％或更多，1.6重量％或更多，或甚至1.7重量％或更多，且同时10重量％或更少，7重量％或更少，6重量％或更少，或甚至5重量％或更少。可用于本专利技术的聚合物可进一步包含一种或多种乙烯基芳香族单体作为聚合单元。合适的乙烯基芳香族单体的实例包括苯乙烯和经取代的苯乙烯，如α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯或其混合物。优选的乙烯基芳香族单体是苯乙烯。基于聚合物的总干重，聚合物可包含以下作为聚合单元：5重量％或更多的乙烯基芳香族单体，10重量％或更多，15重量％或更多，或甚至20重量％或更多，且同时50重量％或更少，45重量％或更少，42重量％或更少，或甚至38重量％或更少。可用于本专利技术的聚合物还可包含一种或多种(甲基)丙烯酸的C1-C4烷基酯作为聚合单元。合适的(甲基)丙烯酸的C1-C4烷基酯的实例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯或其混合物。优选的(甲基)丙烯酸的C1-C4烷基酯选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯或其混合物。基于聚合物的总干重，聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚合物分散体，其中所述聚合物包含以下作为聚合单元，基于所述聚合物的总干重，(i)5重量％至50重量％的(甲基)丙烯酸的C6‑C18烷基酯；(ii)15重量％至45重量％的(甲基)丙烯酸环烷基酯；和(iii)1重量％至10重量％的选自α,β‑烯键式不饱和羧酸、含磷的酸单体或其混合物的酸单体；和(iv)5重量％至50重量％的乙烯基芳香族单体；和(v)0至55重量％的(甲基)丙烯酸的C1‑C4烷基酯；其中所述聚合物具有小于45℃的玻璃化转变温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种水性聚合物分散体，其中所述聚合物包含以下作为聚合单元，基于所述聚合物的总干重，(i)5重量％至50重量％的(甲基)丙烯酸的C6-C18烷基酯；(ii)15重量％至45重量％的(甲基)丙烯酸环烷基酯；和(iii)1重量％至10重量％的选自α,β-烯键式不饱和羧酸、含磷的酸单体或其混合物的酸单体；和(iv)5重量％至50重量％的乙烯基芳香族单体；和(v)0至55重量％的(甲基)丙烯酸的C1-C4烷基酯；其中所述聚合物具有小于45℃的玻璃化转变温度。2.根据权利要求1所述的水性聚合物分散体，其中所述聚合物包含：(A)聚合物A，所述聚合物A包含以下作为聚合单元，(a1)(甲基)丙烯酸的C6-C18烷基酯；(a2)(甲基)丙烯酸环烷基酯；和(a3)选自α,β-烯键式不饱和羧酸、含磷的酸单体或其混合物的酸单体；(a4)任选乙烯基芳香族单体；和(a5)任选(甲基)丙烯酸的C1-C4烷基酯；和(B)聚合物B，所述聚合物B具有至少70℃的Tg且包含选自乙烯基芳香族单体、(甲基)丙烯酸环烷基酯或其混合物的一种或多种单体作为聚合单元；并且其中所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为50:50至95:5。3.根据权利要求2所述的水性聚合物分散体，其中，基于所述聚合物的总干重，所述聚合物B包含5重量％至50重量％的所述乙烯基芳香族单体作为聚合单元。4.根据权利要求1或2所述的水性聚合物分散体，其中所述(甲基)丙烯酸环烷基酯是甲基丙烯酸环己酯。5.根据权利要求1或2所述的水性聚合物分散体，其中，基于所述聚合物的总干重，所述聚合物包含20重量％至40重量％的所述(甲基)丙烯酸环烷基酯作为聚合单元。6.根据权利要求1或2所述的水性聚合物分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小红，李耀邦，许亚伟，伍彦，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US