水性聚合物乳液制造技术

本发明专利技术涉及含有至少30wt.％乙烯基共聚物(A)的水性乳液，所述乙烯基共聚物(A)含有以下单体：(I)总量至少为30wt.％的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2‑辛酯，其中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2‑辛酯的重量比为5:95至95：5；(II)不超过70wt.％的除丙烯酸2‑辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯之外的至少一种烯键式不饱和单体，其中(I)和(II)的总量为100wt.％，并且其中乙烯基共聚物(A)的量相对于所述乳液中存在的粘合剂的总重量给出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性聚合物乳液本专利技术涉及包含乙烯基共聚物粘合剂的乳液、制备这种乳液的方法、由该乳液获得的涂层和涂覆的基材。人们越来越关注将可再生资源用于环保产品和工艺。因此，希望制造可用于涂层、油漆、漆、油墨、罩印清漆、薄膜涂层或粘合剂的包含生物可再生原料(比如衣康酸酯单体)的树脂以及这些树脂的乳液。衣康酸及其酯衍生物被认定为可以从生物质衍生的有价值的化学品之一，这对于生产用于涂层配方的“绿色”聚合物也可能是有用的。例如，现有技术文献WO2011073417、WO2013113937和WO2013113936描述了衣康酸的二烷基酯作为乙烯基共聚物粘合剂中的单体的用途。然而，已发现在乙烯基共聚物粘合剂中使用衣康酸的二烷基酯可能导致涂层具有低的耐化学性(特别是耐乙醇性)、低的早期抗粘连性和/或低的早期耐水性。高的(早期)耐水性被认为是涂层的非常重要的性质，因为水通过涂层的迁移可能导致涂层与基材分层和/或影响基材。例如，当使用木质基材时，涂层的太低的(早期)耐水性可能导致木质基材腐烂。此外，涂层的(早期)抗粘连性是非常重要的涂层性能。抗粘连性会抵抗涂层粘在一起(或粘连)的趋势。抗粘连性差导致两个接触涂层粘附，从而导致涂层在分离时撕裂或剥落。当在储存、包装和/或运输过程中分离彼此接触地堆叠或放置的两个被涂覆表面时，高的早期抗粘连性提高了生产效率并避免了潜在的涂层损坏。涂层还必须具有耐化学性，比如耐水和耐乙醇，例如以保护涂层和基材免受含乙醇的清洁剂和/或含乙醇的饮料/液体的影响。本专利技术的目的是提供一种乙烯基共聚物粘合剂的水性乳液，该乙烯基共聚物粘合剂可以含有除衣康酸的烷基酯以外的生物基单体，并且该乙烯基共聚物粘合剂使得涂层具有改善的耐化学性(特别是改善的耐乙醇性)、改善的早期抗粘连性和/或改善的早期耐水性(相比于在涂覆乙烯基共聚物粘合剂的类似水性乳液时，该水性乳液含有衣康酸的烷基酯(比如像衣康酸二甲酯或衣康酸二丁酯)，并且具有与本专利技术中使用的乙烯基共聚物粘合剂相同或基本相同的玻璃化转变温度Tg)。令人惊讶地发现，以所要求保护的量与甲基丙烯酸异冰片酯一起使用含有丙烯酸2-辛酯的乙烯基共聚物粘合剂导致涂层具有改善的耐化学性(特别是耐乙醇性)、改善的早期抗粘连性和/或改善的早期耐水性(相比于使用乙烯基共聚物粘合剂，该乙烯基共聚物粘合剂具有相同或基本相同的玻璃化转变温度Tg和任选地相同或基本相同的生物基碳含量，但含有衣康酸的烷基酯，比如像衣康酸二甲酯或衣康酸二丁酯)。本专利技术的优点是可以增加乙烯基共聚物粘合剂的生物基碳含量，同时可以保持或甚至改善耐化学性、早期抗粘连性和/或早期耐水性。因此，本专利技术提供用于制备涂层组合物的水性聚合物乳液，其中所述水性乳液包含衍生自以下单体的乙烯基共聚物(A)：(I)总量至少为30wt.％的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2-辛酯，其中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2-辛酯的重量比为5:95至95：5；(II)不超过70wt.％的除丙烯酸2-辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯之外的至少一种烯键式不饱和单体，其中(I)和(II)的总量为100wt.％，即(I)和(II)的量是相对于用于制备乙烯基共聚物(A)的单体的总重量给出的，并且其中乙烯基共聚物(A)的量相对于乳液中存在的聚合物粘合剂的总重量优选为至少30wt.％。丙烯酸2-辛酯的结构式如下：甲基丙烯酸异冰片酯的结构式如下：所有数量范围旨在包括该范围内的各个和每个点。本文中的乙烯基共聚物是指衍生自具有可聚合的碳-碳双键的烯键式不饱和化合物的加成聚合(使用自由基方法)的共聚物。包含如本文所定义的乙烯基共聚物(A)的水性乳液在本文中也称为水性聚合物乳液。如本领域所熟知的(参见例如手册OrganicCoatings：ScienceandTechnologysecondaddition(有机涂层：科学与技术(第二版))；1999；JohnWileyandSons；ZenoW.Wicks，FrankN.Jones，S.PeterPappas，第4页)，已知涂层组合物的粘合剂是涂层的成膜元素。粘合剂是形成连续膜的材料，该连续膜粘附到基材(被涂覆的表面)，将涂层中的其他物质结合在一起以形成膜，并且具有足够坚硬的外表面。已知由根据本专利技术的乳液获得的涂层组合物的粘合剂是聚合物。因此，术语“粘合剂”和“聚合物粘合剂”可以在本文中可互换地使用。存在于本专利技术乳液中的粘合剂优选地由乙烯基共聚物(A)和任选的(在存在的情况下)聚氨酯、聚酯、聚酯酰胺、聚酰胺和/或不同于乙烯基共聚物(A)的乙烯基共聚物组成。存在于本专利技术的涂层组合物中的粘合剂(包含本专利技术的乳液)还优选地由乙烯基共聚物(A)和任选的(在存在的情况下)聚氨酯、聚酯、聚酯酰胺、聚酰胺和/或不同于乙烯基共聚物(A)的乙烯基共聚物组成。甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2-辛酯可作为部分生物基单体商购。如本文所用，生物基单体是含有生物基碳的单体。可与本文所述组合物一起使用的生物基单体包括含有至少25wt.％、至少30wt.％、至少35wt.％的单体、至少40wt.％、至少45wt.％、至少50wt.％、至少55wt.％、至少60wt.％、至少65wt.％、至少70wt.％、至少75wt.％、至少80wt.％、至少85wt.％、至少90wt.％、或至少95wt.％的生物基碳(基于总碳含量)的单体。如本文所用，术语“生物基碳”旨在表示从生物来源而不是基于石油来源获得的碳。单体、共聚物或共聚物组合物的生物基含量可以使用比如ASTMD6866-08的方法测定。基于化石的碳基本上不含14C，因为其年龄远远大于14C的5,730年半衰期。因此，组合物中14C的存在和水平提供了源自化石燃料以外的来源的碳量的直接量度，即组合物中生物碳的水平。本文中使用的术语“基本上相同”可以指数量或实体以暗示大量或大比例。如果它在使用它的上下文中是相关的，则“基本上相同”应定量地理解为(就其在描述的上下文中所指的任何数量或实体而言)一定比例，例如相关总体的至少80％，优选至少85％，更优选至少90％，最优选至少95％，特别是至少98％，例如约100％。优选地，乙烯基共聚物(A)衍生自以下单体：(I)总量至少为40wt.％的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2-辛酯，其中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2-辛酯的重量比为5:95至95：5；(II)不超过60wt.％的除丙烯酸2-辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯之外的至少一种烯键式不饱和单体，其中(I)和(II)的总量为100wt.％，即(I)和(II)的量是相对于用于制备乙烯基共聚物(A)的单体的总重量给出的，乙烯基共聚物(A)中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2-辛酯的重量比为5:95至95：5，优选15:85至85:15，更优选15:85至70：30。乙烯基共聚物(A)的量优选为相对于根据本专利技术的乳液中存在的粘合剂的总重量的至少30wt.％，更优选至少50wt.％，更优选至少70wt.％。乙烯基共聚物(A)的玻璃化转变温度优选在-30℃至80℃的范围内，更优选在-20℃至60℃的范围内。众所周知，聚合物的玻璃化转变温度是它从玻璃状脆性状态变为塑性橡胶状态的温度。如本文所用，玻璃化转变温度通过Fox等式计算确定。因此，具有“n”个共聚的共聚单体的共聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有至少30wt.％乙烯基共聚物(A)的水性乳液，所述乙烯基共聚物(A)含有以下单体：(I)总量至少为30wt.％的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2‑辛酯，其中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2‑辛酯的重量比为5:95至95：5；(II)不超过70wt.％的除丙烯酸2‑辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯之外的至少一种烯键式不饱和单体，其中(I)和(II)的总量为100wt.％，并且其中乙烯基共聚物(A)的量相对于所述乳液中存在的粘合剂的总重量给出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.04 EP 16177822.01.一种含有至少30wt.％乙烯基共聚物(A)的水性乳液，所述乙烯基共聚物(A)含有以下单体：(I)总量至少为30wt.％的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2-辛酯，其中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2-辛酯的重量比为5:95至95：5；(II)不超过70wt.％的除丙烯酸2-辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯之外的至少一种烯键式不饱和单体，其中(I)和(II)的总量为100wt.％，并且其中乙烯基共聚物(A)的量相对于所述乳液中存在的粘合剂的总重量给出。2.根据权利要求1所述的乳液，其特征在于所述乙烯基共聚物(A)包含：(I)总量至少为40wt.％的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸2-辛酯，其中甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2-辛酯的重量比为5:95至95：5；(II)不超过60wt.％的除丙烯酸2-辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯之外的至少一种烯键式不饱和单体，其中(I)和(II)的总量为100wt.％。3.根据权利要求1或2所述的乳液，其特征在于甲基丙烯酸异冰片酯与丙烯酸2-辛酯的重量比为15:85至85:15。4.根据权利要求1-3中任一项所述的乳液，其特征在于所述乙烯基共聚物(A)的玻璃化转变温度为-30℃至80℃，其中所述玻璃化转变温度根据本说明书中公开的方法测定。5.根据权利要求1、3(当从属于权利要求1时)或4(当从属于权利要求1时)所述的乳液，其特征在于所述乳液中存在的乙烯基共聚物(A)的量相对于所述乳液中存在的粘合剂的总重量为100wt.％，并且所述乙烯基共聚物(A)中的单体(II)含有以下单体：(IIa)0.1wt.％至10wt.％，优选0.1wt.％至5wt.％的羧酸官能的烯键式不饱和单体；(IIb)0wt.％至5wt.％的不同于(IIa)的烯键式不饱和可交联单体；(IIc)0wt.％至5wt.％的不同于(IIa)和(IIb)的烯键式不饱和湿粘合促进剂单体；(IId)50wt.％至69.9wt.％，优选55wt.％至69.9wt.％的不同于(IIa)、(IIb)和(IIc)的烯键式不饱和单体；其中(IIa)、(IIb)、(IIc)和(IId)的量相对于(I)和(II)的总量给出。6.根据权利要求2、3(当从属于权利要求2时)或4(当从属于权利要求2时)所述的乳液，其特征在于所述乳液中存在的乙烯基共聚物(A)的量相对于所述乳液中存在的粘合剂的总重量为100wt.％，并且所述乙烯基共聚物(A)中的单体(II)含有以下单体：(IIa)0.1wt.％至10wt.％，优选0.1wt.％至5wt.％的羧酸官能的烯键式不饱和单体；(IIb)0wt.％至5wt.％的不同于(IIa)的烯键式不饱和可交联单体；(IIc)0wt.％至5wt.％的不同于(IIa)和(IIb)的烯键式不饱和湿粘合促进剂单体；(IId)40wt.％至59.9wt.％，优选45wt.％至59.9wt.％的不同于(IIa)、(IIb)和(IIc)的烯键式不饱和单体；其中(IIa)、(IIb)、(IIc)和(IId)的量相对于(I)和(II)的总量给出。7.根据权利要求5或6所述的乳液，其特征在于单体(IIa)是丙烯酸和/或甲基丙烯酸。8.根据权利要求5-7中任一项所述的乳液，其特征在于单体(IIb)、(IIc)和(IId)选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、芳基烯烃和它们的任何混合物组成的组。9.根据权利要求5-8中任一项所述的乳液，其特征在于单体(IId)优选地选自由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、苯乙烯和它们的组合组成的组。10.根据权利要求5-9中任一项所述的乳液，其特征在于所述乙烯基共聚物(A)不含单体(IIb)和/或单体(IIc)。11.根据权利要求5-10中任一项所述的乳液，其特征在于所述乙烯基共聚物(A)的玻璃化转变温度为20℃至60℃，优选为40℃至60℃，其中所述玻璃化转变温度根据本说明书中公开的方法测定。12.根据权利要求5-10中任一项所述的乳液，其特征在于所述乙烯基共聚物(A)的玻璃化转变温度为-20℃至20℃，其中所述玻璃化转变温度根据本说明书中公开的方法测定。13.根据权利要求1-10中任一项所述的乳液，其特征在于所述乳液包含第一乙烯基共聚物(A1)和第二乙烯基共聚物(A2)，所述第一乙烯基共聚物和第二乙烯基共聚物二者均含有根据权利要求1或2所定义的单体，其中所述第一乙烯基共聚物(A1)通过乳液聚合获得，所述第二乙烯基共聚物(A2)在存在所述第一乙烯基共聚物(A1)的情况下通过乳液聚合获得，并且其中所述乙烯基共聚物(A1)的玻璃化转变温度为-20℃至20℃，所述乙烯基共聚物(A2)的玻璃化转变温度为60℃至120℃，其中所述玻璃化转变温度根据本说明书中公开的方法测定。14.根据权利要求1-4中任一项所述的乳液，其特征在于，所述乳液进一步包含至少一种不同于乙烯基共聚物(A)的第二聚合物(B)，其中乙烯基共聚物(A)与聚合物(B)的重量比为90:10至50:50，并且其中所述乳液中存在的乙烯基共聚物(A)和聚合物(B)的总量相对于所述乳液中存在的粘合剂的总重...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪吉斯·那布尔斯，摩德·卡斯特利，约翰内斯·亨德里克斯·德邦特，格拉达斯·可纳利斯·奥佛比克，萨斯基亚·卡洛琳·万德施洛特，罗纳德·坦尼布罗克，阿迪·莫霍克，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL