水性增稠剂共混物组合物制造技术

一种水性增稠剂共混物组合物，其包括水性疏水改性的碱溶性或碱溶胀性增稠剂组合物和酸可抑制缔合型增稠剂组合物，从而提供高增稠效率并提供具有良好的热老化稳定性和颜色浮动稳定性的包括此类水性增稠剂共混物组合物的水性涂料组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性增稠剂共混物组合物
本专利技术涉及一种水性增稠剂共混物组合物和包括所述水性增稠剂共混物组合物的水性涂料组合物。
技术介绍
增稠剂被广泛用于水性组合物中，以获得适当调配和应用水性组合物所需的期望粘度。在水性组合物中使用的一种通用类型的增稠剂在本领域中被称为缔合型增稠剂。缔合型增稠剂通常在2到10的较宽pH范围内是水溶性的，并且因此相对不依赖pH，如疏水改性的乙氧基化聚氨酯(HEUR)增稠剂。在水性组合物中使用的另一种类型的增稠剂在本领域中被称为具有或不具有疏水改性的碱溶性或碱溶胀性乳液增稠剂(分别为HASE或ASE增稠剂)，所述增稠剂可在pH值为6或更高时有效地增稠水性聚合物体系，因为其通常在pH值小于6时不溶于水，而在pH值大于6时溶于水。碱溶性或碱溶胀性乳液增稠剂通常在低于5的pH值下以乳液形式提供。为了提供单一增稠剂无法提供的特性平衡，期望能够将两种或更多种不同的增稠剂共混到单个产品中。例如，美国专利第7,741,401号公开了不依赖pH的可溶性缔合型增稠剂与ASE和/或HASE增稠剂(如ACRYSOLTMTT-935线性HASE和ACRYSOLTMASE-60增稠剂(来自陶氏化学公司(DowChemicalCompany)，ACRYSOL是陶氏化学公司的商标))的共混物，所述共混物的粘度容易处理和倾倒。不幸的是，在经受热老化时，特别是当HASE增稠剂是共混物的主要成分时，包括这些增稠剂共混物的水性组合物仍具有颜色浮动稳定性问题和/或粘度增加。可以通过增加缔合型增稠剂的用量来改善颜色浮动稳定性，但这样做的缺点是降低了增稠效率且增加了调配成本，同时，由于储存稳定性差，HASE增稠剂的用量通常受到限制。因此，在本领域中仍然需要提供具有平衡的储存稳定性和颜色浮动稳定性的水性组合物的增稠剂共混物。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新型水性增稠剂共混物组合物和包括所述新型水性增稠剂共混物组合物的水性涂料组合物。本专利技术的水性增稠剂共混物组合物可以提供高增稠效率，例如，提供100克雷布斯单位(KU)的水性涂料组合物粘度需要少于10克的这种水性多级聚合物分散体固体。本专利技术的水性涂料组合物在热老化后具有改善的储存稳定性(本文称为“热老化稳定性”)，例如，在50℃-60℃下，如±10KU内的粘度变化所示。增稠效率和热老化稳定性根据在以下实例部分中描述的测试方法进行测量。在50℃下储存一个月后，本专利技术的水性涂料组合物还可以具有更好的颜色浮动稳定性，颜色浮动稳定性得分为8或更高。在第一方面，本专利技术是一种水性增稠剂共混物组合物，其包括：(i)包括多级聚合物的水性疏水改性的碱溶性或碱溶胀性增稠剂组合物，其中所述多级聚合物包括聚合物A和聚合物B，所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为95:5到55:45；其中按所述聚合物A的重量计，所述聚合物A包括(a1)15％或更多的α,β-烯属不饱和羧酸的结构单元、(a2)单烯属不饱和非离子单体的结构单元、(a3)少于0.1％的疏水缔合单体的结构单元以及任选的(a4)选自C3-C20烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(烷二醇)二(甲基)丙烯酸酯以及其组合的交联剂的结构单元；并且其中按所述聚合物B的重量计，所述聚合物B包括(b1)15％或更多的α,β-烯属不饱和羧酸的结构单元、(b2)单烯属不饱和非离子单体的结构单元、(b3)0.1重量％到60重量％的疏水缔合单体的结构单元以及(b4)选自C3-C20烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(烷二醇)二(甲基)丙烯酸酯以及其组合的交联剂的结构单元；以及(ii)水性酸可抑制缔合型增稠剂组合物，按所述水性酸可抑制缔合型增稠剂组合物的重量计，其包括：(a)1重量％到60重量％的酸可抑制缔合型增稠剂，其具有包括聚氧化烯、多糖或聚乙烯醇的主链，所述酸可抑制缔合型增稠剂进一步包括附接到所述主链或位于所述主链内的多个疏水基团，其中所述疏水基团中的一个或多个基团包括仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选的季胺，条件是少于80％的总胺官能团是季胺；(b)足以使所述仲胺、所述叔胺、所述叔膦或其组合基本上质子化的酸；(c)40重量％到99重量％的水；以及(d)零到15重量％的有机共溶剂、表面活性剂、环糊精化合物或其组合；其中所述多级聚合物与所述酸可抑制缔合型增稠剂的干重比在99:1到65:35的范围内。在第二方面，本专利技术是一种制备根据第一方面所述的水性增稠剂共混物组合物的方法。在第三方面，本专利技术是一种水性涂料组合物，其包括根据第一方面所述的水性增稠剂共混物组合物和粘合剂。具体实施方式本专利技术中的“丙烯酸”包含(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈以及其改性形式，如(甲基)丙烯酸羟烷基酯。本文全文中的词片“(甲基)丙烯酰基”是指“甲基丙烯酰基(methacryl)”和“丙烯酰基(acryl)”两者。例如，(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和丙烯酸两者，而(甲基)丙烯酸甲酯是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸甲酯两者。本专利技术中的“玻璃化转变温度”或“Tg”可以通过各种技术测量，包含例如差示扫描量热法(“DSC”)或通过使用Fox方程式进行的计算。本文所报告的Tg的特定值是使用Fox方程式计算的值(T.G.Fox,《美国物理学会公报(Bull.Am.PhysicsSoc)》,第1卷,第3期,第123页(1956))。例如，用于计算单体M1和M2的共聚物的Tg，其中Tg(计算)是针对共聚物计算的玻璃化转变温度，w(M1)是共聚物中的单体M1的重量分数，w(M2)是共聚物中的单体M2的重量分数，Tg(M1)是单体M1的均聚物的玻璃化转变温度，并且Tg(M2)是单体M2的均聚物的玻璃化转变温度；所有温度都以K为单位。均聚物的玻璃化转变温度可以在例如由J.Brandrup和E.H.Immergut编辑的《聚合物手册(PolymerHandbook)》,国际科学出版社(IntersciencePublishers)中找到。如本文所使用的，术语命名单体的结构单元(也被称为聚合单元)是指聚合之后单体的残余物，或聚合形式的单体。例如，甲基丙烯酸甲酯的结构单元如下所示：其中虚线表示结构单元与聚合物主链的附接点。本文中的“水性”组合物或分散体是指分散在水性介质中的颗粒。本文中的“水性介质”是指水和按介质重量计0重量％到30重量％的一种或多种水混溶性化合物，如例如，醇、二醇、二醇醚、二醇酯等。术语“缔合型增稠剂”在本领域中是已知的，并且是指通过缔合机理发挥作用的增稠剂。具体地，缔合机理使得缔合型增稠剂展现出独特的特性集。例如，在乳胶基涂料中，与高分子量的非缔合型增稠剂相比，已知聚醚缔合型增稠剂可提供改善的流动性和流平性以及更好的成膜性。本专利技术的水性增稠剂共混物组合物包括疏水改性的碱溶性或可溶胀(HASE)水性增稠剂组合物。HASE增稠剂组合物包括多级聚合物。通常在水性分散体中的多级聚合物包括至少一种聚合物A和至少一种不同于聚合物A的聚合物B，二者在多步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性增稠剂共混物组合物，其包括：/n(i)包括多级聚合物的水性疏水改性的碱溶性或碱溶胀性增稠剂组合物，其中所述多级聚合物包括聚合物A和聚合物B，所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为95:5到55:45；/n其中按所述聚合物A的重量计，所述聚合物A包括：/n(a1)15重量％或更多的α,β-烯属不饱和羧酸的结构单元，/n(a2)单烯属不饱和非离子单体的结构单元，/n(a3)少于0.1重量％的疏水缔合单体的结构单元，以及任选的/n(a4)选自C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171225 CN PCT/CN2017/1181871.一种水性增稠剂共混物组合物，其包括：
(i)包括多级聚合物的水性疏水改性的碱溶性或碱溶胀性增稠剂组合物，其中所述多级聚合物包括聚合物A和聚合物B，所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为95:5到55:45；
其中按所述聚合物A的重量计，所述聚合物A包括：
(a1)15重量％或更多的α,β-烯属不饱和羧酸的结构单元，
(a2)单烯属不饱和非离子单体的结构单元，
(a3)少于0.1重量％的疏水缔合单体的结构单元，以及任选的
(a4)选自C3-C20烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(烷二醇)二(甲基)丙烯酸酯以及其组合的交联剂的结构单元；并且
其中按所述聚合物B的重量计，所述聚合物B包括：
(b1)15重量％或更多的α,β-烯属不饱和羧酸的结构单元，
(b2)单烯属不饱和非离子单体的结构单元，
(b3)0.1重量％到60重量％的疏水缔合单体的结构单元，以及
(b4)选自C3-C20烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(烷二醇)二(甲基)丙烯酸酯以及其组合的交联剂的结构单元；以及
(ii)水性酸可抑制缔合型增稠剂组合物，按所述水性酸可抑制缔合型增稠剂组合物的重量计，其包括：
(a)1重量％到60重量％的酸可抑制缔合型增稠剂，其具有包括聚氧化烯、多糖或聚乙烯醇的主链，所述酸可抑制缔合型增稠剂进一步包括附接到所述主链或位于所述主链内的多个疏水基团，其中所述疏水基团中的一个或多个基团包括仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选的季胺，条件是少于80％的总胺官能团是季胺；
(b)足以使所述仲胺、所述叔胺、所述叔膦或其组合基本上质子化的酸；
(c)40重量％到99重量％的水；以及
(d)零到15重量％的有机共溶剂、表面活性剂、环糊精化合物或其组合；
其中所述多级聚合物与所述酸可抑制缔合型增稠剂的干重比在99:1到65:35的范围内。


2.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中所述交联剂(a4)和(b4)各自独立地选自由以下组成的组：1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、甘油1,3-二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊基二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、1,1,1-三羟甲基丙烷二甲基丙烯酸酯、1,1,1-三羟甲基乙烷二丙烯酸酯或其混合物。


3.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中所述多级聚合物的重均分子量为1,000,000到9,000,000道尔顿。


4.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中所述多级聚合物中所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为90:10到60:40。


5.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中所述疏水缔合单体(a3)和(b3)各自独立地具有式I结构，
H2C＝C(R)CO2(CH2CH2O)n(CH(R1)CH2O)mR2(I)，
其中R是H或CH3，R1是C1-C2烷基，R2是芳烷基苯基或C8-C50直链或支链烷基，n是6到100的整数，并且m是0到50的整数，前提是n≥m并且m+n是6到100。


6.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中所述多级聚合物中的所述聚合物A基本上不含所述疏水缔合单体的结构单元。


7.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中所述单烯属不饱和非离子单体(a2)和(b2)各自独立地为(甲基)丙烯酸的烷基酯。


8.根据权利要求1所述的水性增稠剂共混物组合物，其中按所述聚合物A的重量计，所述多级聚合物中的所述聚合物A包括：
(a1)20重量％到60重量％的所述α,β-烯属不饱和羧酸的结构单元，
(a2)40重量％到80重量％的所述单烯属不饱和非离子单体的结构单元，
(a3)0到0.05重量％的所述疏水缔合单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔陇兰，王瑞，李棱，W·高，
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