多级聚合物颗粒的水分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，其包括包含第一相和第二相的多级聚合物颗粒的水分散体，其中所述第一相包括羧酸单体或其盐以及非离子烯键式不饱和单体的结构单元；并且其中所述第二相包括第一聚合物和第二聚合物，其中所述第一相或所述第二相第一聚合物或两者包括高T

Water dispersion of multistage polymer particles

【技术实现步骤摘要】
多级聚合物颗粒的水分散体
技术介绍
本专利技术涉及多级聚合物颗粒的水分散体，所述多级聚合物颗粒的水分散体可用于改善着色涂层调配物中的遮盖效率。二氧化钛(TiO2)是因为其极高的折射率而选择用于涂料调配物的不透明化颜料；然而，TiO2的高成本已经促使研究人员研究在保持高不透明化(遮盖)效率的同时减少其负载量的方法。一个这种方法是已知作为不透明聚合物的高散射聚合物颜料的开发和商业化，已经发现其在较低颜料体积浓度(PVC)TiO2下保持遮盖效率。US6,020,435公开了含有酸官能化核的核-壳聚合物颗粒的水分散体的制备，其在使核中和后转化为不透明聚合物，并且随后用分散体涂布基材，从而允许水蒸发，以形成具有空心颗粒的膜。不透明聚合物的效率提高主要来自两个因素：低干体积密度和抗塌陷强度：不幸的是，实现较低干体积密度以实现遮盖效率的进一步提高的努力降低了抗塌陷强度。这种相关性并不令人惊讶，因为低干体积密度与较大的核相关，因此在期望的粒度处与较大的核壳重量与重量比相关；结果是更容易塌陷的较薄壳。已经发现丙烯腈结合到中间或后中间聚合阶段——核阶段之后的一个阶段或多个阶段——导致形成具有较低干体积密度和可接受的抗塌陷强度下的不透明聚合物；然而，丙烯腈具有急性毒性，并且已经观察到使暴露的工人发生粘膜刺激、头痛、头晕和恶心。因此，制备不具有丙烯腈官能化的抗塌陷的低干体积密度聚合物颗粒是有利的。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种组合物应对本领域中的需要，所述组合物包括包含第一相和第二相的多级聚合物颗粒的水分散体，其中：a)按所述第一相的重量计，所述第一相包括25重量％到60重量％的羧酸单体或其盐的结构单元、40重量％到75重量％的非离子烯键式不饱和单体的结构单元、以及至多总计15重量％的苯乙烯和高Tg疏水单体的结构单元；并且其中b)所述第二相包括第一聚合物和第二聚合物的混合物，其中1)按所述第一聚合物的重量计，所述第一聚合物包括i)5重量％到15重量％的羧酸单体或其盐的结构单元；ii)45重量％到55重量％的苯乙烯的结构单元；以及iii)37重量％到47重量％的甲基丙烯酸甲酯或所述高Tg疏水单体或其组合的结构单元；以及2)按所述第二聚合物的重量计，所述第二聚合物包括i)80重量％到99.9重量％的苯乙烯的结构单元；以及ii)0.1重量％到0.5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元；其中所述第一相与所述第二相的重量与重量比处于1:9到1:20的范围中；并且其中所述第二相的所述第一聚合物与所述第二相的所述第二聚合物的重量与重量比处于1:3到1:8的范围中；条件是按所述第一聚合物和所述第二聚合物的所述第一相的重量计，所述第一聚合物和所述第二聚合物的所述第一相一起包括2重量％到15重量％的所述高Tg疏水单体的结构单元，所述疏水单体是选自由以下组成的组的一种或多种单体：甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸4-叔丁酯、叔丁基苯乙烯和甲基丙烯酸正丁酯。本专利技术的组合物通过提供不透明聚合物来满足需要，所述不透明聚合物具有优异的抗塌陷强度和异常低的干体积密度，而不具有丙烯腈。具体实施方式本专利技术是一种组合物，其包括包括第一相和第二相的多级聚合物颗粒的水分散体，其中：a)按所述第一相的重量计，所述第一相包括25重量％到60重量％的羧酸单体或其盐的结构单元、40重量％到75重量％的非离子烯键式不饱和单体的结构单元、以及至多总计15重量％的苯乙烯和高Tg疏水单体的结构单元；并且其中b)所述第二相包括第一聚合物和第二聚合物的混合物，其中1)按所述第一聚合物的重量计，所述第一聚合物包括i)5重量％到15重量％的羧酸单体或其盐的结构单元；ii)45重量％到55重量％的苯乙烯的结构单元；以及iii)37重量％到47重量％的甲基丙烯酸甲酯或所述高Tg疏水单体或其组合的结构单元；以及2)按所述第二聚合物的重量计，所述第二聚合物包括i)80重量％到99.9重量％的苯乙烯的结构单元；以及ii)0.1重量％到0.5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元；其中所述第一相与所述第二相的重量与重量比处于1:9到1:20的范围中；并且其中所述第二相的所述第一聚合物与所述第二相的所述第二聚合物的重量与重量比处于1:3到1:8的范围中；条件是按所述第一聚合物和所述第二聚合物的所述第一相的重量计，所述第一聚合物和所述第二聚合物的所述第一相一起包括2重量％到15重量％的所述高Tg疏水单体的结构单元，所述疏水单体是选自由以下组成的组的一种或多种单体：甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸4-叔丁酯、叔丁基苯乙烯和甲基丙烯酸正丁酯。本专利技术的多级聚合物颗粒优选地具有核-壳形态，其中第一相对应于核，并且第二相对应于壳。核可以通过单级或多级方法生产，优选地在如正十二烷基硫醇或巯基乙醇等链转移剂的存在下生产。核也可以从种子过程制备。制备核的优选方法在US6,020,435中描述。优选地，按第一相的重量计，第一相包括30重量％、更优选地35重量％、以及最优选地38重量％到优选地50重量％、更优选地到45重量％、以及最优选地到42重量％的羧酸单体的盐的结构单元。如本文所使用的，术语“结构单元”是指在聚合之后引述单体的剩余部分。例如，甲基丙烯酸的盐的结构单元，其中M+是平衡离子，优选地锂、钠或钾平衡离子，如所示出的：甲基丙烯酸的盐的结构单元第一相还优选地包括50重量％、更优选地55重量％、以及最优选地58重量％到优选地70重量％、更优选地到65重量％、以及最优选地到62重量％的非离子烯键式不饱和单体的结构单元。第一相优选地包括5重量％到10重量％的苯乙烯和/或高Tg疏水单体的全部结构单元，所述疏水单体选自由以下组成的组：甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸4-叔丁酯、叔丁基苯乙烯以及甲基丙烯酸正丁酯。术语“高Tg单体”是指形成在25℃下不成膜的均聚物的单体。在一个优选实施例中，按第一相的重量计，第一相包括5重量％、更优选地6重量％到10重量％的高Tg疏水单体的结构单元。在另一个实施例中，按第一相的重量计，第一相包括小于10重量％、更优选地小于5重量％、以及最优选地小于1重量％的苯乙烯的结构单元。羧酸官能化单体的实例包含甲基丙烯酸、丙烯酸以及衣康酸，优选丙烯酸和甲基丙烯酸。非离子烯键式不饱和单体的实例包含C1-C10丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸酯，如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯以及2-丙烯酸乙基己酯；以及苯乙烯。甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯是用于制备第一相的优选非离子烯键式不饱和单体。使用BI-90PlusBrookhaven粒子分析器通过光散射测量，第一相的平均粒度优选地处于80nm到150nm的范围内。第二相第一聚合物优选地包括6重量％、更优选地7重量％到12重量％、更优选地到9重量％的羧酸单体盐的结构单元，优选地丙烯酸的甲基丙烯酸的碱金属盐。第二相第二聚合物优选地包括83重量％到91本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，其包括包含第一相和第二相的多级聚合物颗粒的水分散体，其中：/na)按所述第一相的重量计，所述第一相包括25重量％到60重量％的羧酸单体或其盐的结构单元、40重量％到75重量％的非离子烯键式不饱和单体的结构单元、以及至多总计15重量％的苯乙烯和高T

【技术特征摘要】
20180904 US 62/7266281.一种组合物，其包括包含第一相和第二相的多级聚合物颗粒的水分散体，其中：
a)按所述第一相的重量计，所述第一相包括25重量％到60重量％的羧酸单体或其盐的结构单元、40重量％到75重量％的非离子烯键式不饱和单体的结构单元、以及至多总计15重量％的苯乙烯和高Tg疏水单体的结构单元；并且其中
b)所述第二相包括第一聚合物和第二聚合物的混合物，其中
1)按所述第一聚合物的重量计，所述第一聚合物包括i)5重量％到15重量％的羧酸单体或其盐的结构单元；ii)45重量％到55重量％的苯乙烯的结构单元；以及iii)37重量％到47重量％的甲基丙烯酸甲酯或所述高Tg疏水单体或其组合的结构单元；以及
2)按所述第二聚合物的重量计，所述第二聚合物包括i)80重量％到99.9重量％的苯乙烯的结构单元；以及ii)0.1重量％到0.5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元；
其中所述第一相与所述第二相的重量与重量比处于1:9到1:20的范围中；并且其中所述第二相的所述第一聚合物与所述第二相的所述第二聚合物的重量与重量比处于1:3到1:8的范围中；
条件是按所述第一聚合物和所述第二聚合物的所述第一相的重量计，所述第一聚合物和所述第二聚合物的所述第一相一起包括2重量％到15重量％的所述高Tg疏水单体的结构单元，所述疏水单体是选自由以下组成的组的一种或多种单体：甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸4-叔丁酯、叔丁基苯乙烯和甲基丙烯酸正丁酯。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一相与所述第二相的重量与重量比处于1:11到1:18的范围中；并且其中所述第二相的所述第一聚合物与所述第二相的所述第二聚合物的重量与重量比处于1:4到1:7的范围中。


3.根据权利要求2所述的组合物，其中
a)按所述第一相的重量计，所述第一相包括25重量％到50重量％的羧酸单体的盐的结构单元、以及40重量％到70重量％的非离子烯键式不饱和单体的结构单元；以及5重量％到10重量％的所述高Tg疏水单体的结构单元；其中
b)按所述第二相第一聚合物的重量计，所述第二相第一聚合物包括6重量％到12重量％的羧酸单体的盐的结构单元；并且其中
c)按所述第二相第二聚合物的重量计，所述第二相第二聚合物包括83重量％到91重量％的苯乙烯的结构单元；8重量％到12重量％的甲基丙烯酸甲酯的结构单元；0.5重量％到4重量％的丙烯酸的甲基丙烯酸的碱金属盐的结构单元；以及0.1重量％到0.4重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元。


4.根据权利要求2所述的组合物，其中
a)按所述第一相的重量计，所述第一相包括30重量％到50重量％的羧酸单体的盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·巴德曼，D·G·凯莉，M·W·莱昂纳多，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US