多级聚合物颗粒的水性分散体和其制备方法技术

一种多级聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体包括特定低聚物，所述特定低聚物由包括烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的单体的聚合而制备，从而为水性涂料组合物提供良好的流动和流平性以及延长的晾置时间。平性以及延长的晾置时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多级聚合物颗粒的水性分散体和其制备方法


[0001]本专利技术涉及多级聚合物颗粒的水性分散体和其制备方法。

技术介绍

[0002]在澳大利亚、新西兰、欧洲和北美，使用水基丙烯酸聚合物的水性装饰磁漆是一种流行的自己动手(DIY)产品，它已成功取代了大多数溶剂型醇酸树脂产品，并应用于门、窗和一些家具上。与溶剂型醇酸油漆相比，水性丙烯酸涂料的缺点之一是晾置时间短。例如，包括水性丙烯酸聚合物的涂料组合物通常具有小于3分钟的修复时间。晾置时间在水性涂料(如乳胶漆)中很重要，其用于允许不会在最终干燥涂层中造成如搭接缝等缺陷的情况下在新涂覆的湿表面上进行翻新。
[0003]已经尝试延长包括水性丙烯酸胶乳的涂料组合物的晾置时间。美国专利第5,270,380号公开了一种改善水性涂料组合物晾置时间的方法。这一方法包括胶乳聚合物和改性化合物之间的反应性相互作用，其中胶乳聚合物和改性化合物化学结合。问题是给定的改性化合物只能与有限数量的胶乳聚合物一起工作，因此需要许多不同的改性化合物来实现不同涂料组合物中使用的各种可能的胶乳聚合物的晾置时间的改善。然而，二醇已经用于涂料组合物中以增加晾置时间，但是大多数二醇是挥发性有机化合物(VOC)，其对环境不太友好，并且不如水性体系理想。将常规晾置时间延长剂(open time extender，OTE)引入水性丙烯酸聚合物粘合剂中也可以延长所得涂料组合物的晾置时间。由于这些OTE通常具有表面活性剂的性质，添加OTE可能会增加涂膜的水敏感性，降低耐沾污性和耐擦洗性，并损害耐粘连性和对老化醇酸涂料的湿附着力。
[0004]对于装饰油漆应用，光滑的表面也是对涂料的关键要求。获得令人满意流动和流平性以及改善涂层缺陷的一种常规方法是在低剪切速率下降低粘度，这往往会导致涂料组合物在其应用过程中流挂和流动。流变改性剂的加入可以调节涂料组合物的粘度，但通常难以实现平衡的流动和流平性以及抗流挂性。
[0005]因此，需要提供一种特别适用于具有延长的晾置时间和良好的流动和流平性而不流挂的水性涂料组合物的水性乳液聚合物。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种新型多级聚合物颗粒水性分散体，其包括特定剂量的低聚物，所述低聚物由包括烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的单体聚合制备。与包括烷氧基化(甲基)丙烯酸酯结构单元的一级聚合物或不含上述低聚物的多级聚合物颗粒相比，本专利技术的水性分散体可以提供具有更好的流动和流平性以及延长的晾置时间的水性涂料组合物。
[0007]在第一方面，本专利技术是一种多级聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体包括：低聚物、聚合物A和任选地聚合物B；其中所述低聚物的重均分子量为1,000至50,000g每摩尔(g/mol)，并且包括：
[0008]烯键式不饱和非离子单体的结构单元，以及
[0009]具有式(I)的结构的烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的结构单元，
[0010][0011]其中R1是H或CH3，R2是H或C
1-C6烷基，R3和R4各自独立地是H或CH3，m是4到50的整数，并且n是0到6的整数；
[0012]其中基于所述多级聚合物颗粒的重量以重量计，所述多级聚合物颗粒包括大于1％且小于或等于30％的所述低聚物。
[0013]在第二方面，本专利技术是通过多阶段自由基聚合由多级聚合物颗粒制备多级水性乳液聚合物的水性分散体的方法。所述方法包括：
[0014]形成聚合物A的至少一个聚合阶段、在存在链转移剂的情况下形成低聚物的至少一个聚合阶段以及任选地形成聚合物B的至少一个聚合阶段；其中所述低聚物的重均分子量为1,000至50,000g/mol并且包括：
[0015]烯键式不饱和非离子单体的结构单元，以及
[0016]具有式I的结构的烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的结构单元，
[0017][0018]其中R1是H或CH3，R2是H或C
1-C6烷基，R3和R4各自独立地是H或CH3，m是4到50的整数，并且n是0到6的整数；
[0019]其中基于所述多级聚合物颗粒的重量以重量计，所述多级聚合物颗粒包括大于1％且小于或等于30％的所述低聚物。
[0020]在第三方面，本专利技术是包括第一方面所述的水性分散体的水性涂料组合物。
附图说明
[0021]图1是实例2、对比实例D和对比实例E的水性分散体中的聚合物颗粒以及对比实例E中使用的低聚物分散体OD1的一系列扫描透射电子显微术(STEM)图像。
具体实施方式
[0022]本专利技术中的“丙烯酸”包含(甲基)丙烯酸、丙烯酸(甲基)烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈以及其经改性的形式，如丙烯酸(甲基)羟烷基酯。在整篇文件中，词语片段“(甲基)丙烯酰基”是指“甲基丙烯酰基”和“丙烯酰基”。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。
[0023]本专利技术中的“玻璃化转变温度”(T
g
)可以通过各种技术来测量，包含例如差示扫描量热法(DSC)或使用Fox方程的计算。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.Physics Soc)》,第1卷,第3期,第123页(1956))。例如，为了计算单体M1和M2的共聚物的T
g
，
[0024][0025]其中T
g
(计算)为共聚物的所计算的玻璃化转变温度，w(M1)为在共聚物中的单体M1的重量分数，w(M2)为在共聚物中的单体M2的重量分数，T
g
(M1)为单体M1的均聚物的玻璃化转变温度并且T
g
(M2)为单体M2的均聚物的玻璃化转变温度；所有温度以K为单位。均聚物的玻璃转化温度可见于例如由J.Brandrup和E.H.Immergut编辑的“《聚合物手册(Polymer Handbook)》”，国际科学出版社(Interscience Publishers)。
[0026]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：
[0027][0028]其中虚线表示结构单元与聚合物主链的附接点。
[0029]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”是指水和基于介质重以重量计零到30％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。
[0030]“多级聚合物颗粒”在本文中是指通过按照顺序加入两种或多种不同的单体组合物制备的聚合物颗粒。“低聚物”、“聚合物A”和“聚合物B”是指具有不同组成的这些聚合物和低聚物，无论它们在多阶段自由基聚合方法中是按照何种顺序制备的。
[0031]本专利技术的水性分散体可以包括至少一种低聚物和一种或多种不同于低聚物的聚合物(例如，聚合物A和/或聚合物B)。低聚物、聚合物A和聚合物B彼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多级聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体包括：低聚物、聚合物A和任选地聚合物B；其中所述低聚物的重均分子量为1,000至50,000g/mol并且包括：烯键式不饱和非离子单体的结构单元，以及具有式(I)的结构的烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的结构单元，其中R1是H或CH3，R2是H或C
1-C6烷基，R3和R4各自独立地是H或CH3，m是4到50的整数，并且n是0到6的整数；其中基于所述多级聚合物颗粒的重量以重量计，所述多级聚合物颗粒包括大于1％且小于或等于30％的所述低聚物。2.根据权利要求1所述的水性分散体，其中式(I)中的n是0。3.根据权利要求1所述的水性分散体，其中基于所述低聚物的重量以重量计，所述低聚物包括5％到95％的所述烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的结构单元和5％到95％的所述烯键式不饱和非离子单体的结构单元。4.根据权利要求1所述的水性分散体，其中所述聚合物A和所述聚合物B各自独立地包括：烯键式不饱和非离子单体的结构单元和烯键式不饱和离子单体的结构单元。5.根据权利要求4所述的水性分散体，其中所述烯键式不饱和非离子单体是(甲基)丙烯酸的烷基酯。6.根据权利要求1所述的水性分散体，其中所述聚合物A和所述聚合物B各自独立地包括含羰基的官能单体的结构单元。7.根据权利要求6所述的水性分散体，其进一步包括每分子含有至少两个酰肼基的多官能羧基酰肼。8.根据权利要求1所述的水性分散体，其中基于所述多级聚合物颗粒的重量以重量计，所述多级聚合物颗粒包括3％到20％的所述低聚物。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，T，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：