支链聚合分散剂、水性颜料分散体和其水性涂料组合物制造技术

一种其中平均支链数为(2)到(100)并且所述支链的平均聚合度为(2)到(50)的支链聚羧酸或其盐为有效的聚合分散剂。更具体地，所述聚合分散剂为支链聚羧酸或其盐，其中所述支链聚羧酸衍生自(甲基)丙烯酸的聚合；所述平均聚合度为(10)到(150)；所述平均支链数为(2)到(20)；并且所述支链的所述平均聚合度为(2)到(30)。所述支链聚羧酸或其盐可与颜料组合以形成水性分散体。水性涂料组合物包括所述水性分散体；聚合粘结剂；和流变调节剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】支链聚合分散剂、水性颜料分散体和其水性涂料组合物
技术介绍
不溶性无机颜料，如二氧化钛，经常用于形成不透明和光亮的涂层。不溶性无机填料，如碳酸钙，经常与颜料组合使用。颜料和填料提供许多期望特性，包括光泽度、不透明度、颜色和机械强度。然而，颜料粒子和填料粒子倾向于在涂料组合物中聚集，这降低了它们实现这些期望特性的有效性。聚电解质为带有离子化或可电离官能团的水溶性聚合物，其通常用作用于水性涂料组合物的分散剂。它们通过吸附到粒子表面上使分散的粒子稳定。聚丙烯酸(PAA)为有效的聚合颜料分散剂的聚电解质。如图1(左侧照片)所指示，二氧化钛(TiO2)粒子不可溶于水。PAA(聚合物链)吸附在TiO2粒子的表面上，形成TiO2粒子在水中的稳定水性分散体(右侧照片)。在商业上可获得的聚合分散剂的有效性方面有足够的改进空间。期望改进分散剂在颜料粒子上的吸附效率。这将改进颜料粒子的分散性，并导致改进的光散射并因此改进的不透明度。涂料组合物的遮盖力随干燥涂层中颜料粒子间距而变。当颜料粒子彼此间隔开远，约为几个粒子直径时，发生最大的光散射，使得在从相邻粒子散射的光之间的干扰最小。在涂料膜中，遮光剂粒子的分布接近随机分布。结果，存在大量彼此非常接近的颜料粒子，并且可能彼此直接物理接触。此现象被称为“拥挤”，并且它减少光散射。因此，高度期望更有效地吸附和分散颜料粒子的分散剂。聚合分散剂有效性的改进可导致实现最佳颜料分散性所需的最小量的分散剂减少。这类改进将降低与分散颜料相关联的成本，从而降低着色油漆的成本。丙烯酸和甲基丙烯酸为相对便宜的单体，这意味着聚丙烯酸(PAA)和聚甲基丙烯酸(PMAA)为相对便宜的聚合分散剂。因此，还期望提供特别是基于PAA或PMAA的改进的颜料分散剂。此外，基于PAA或PMAA的改进的分散剂的生产可能适合现有的制造设备和工艺，最小化制造的资金成本。商业聚合分散剂通常含有副产物和杂质，这些副产物和杂质在制造工艺中未被除去，并且它们本身不具有分散剂的活性。因此，在商业聚合分散剂中活性分散剂的含量可小于所报道的固体含量。因此，期望具有增加活性的分散剂，使得其性能不受存在非活性副产物和杂质不利影响。还期望具有一种聚合分散剂，其在涂料膜中提供增强的不透明性，提供增强的着色剂颜料的分散性(颜色接受性)，并且提供改进的涂料储存稳定性，例如如通过油漆粘度的变化来测量。
技术实现思路
一种聚合分散剂包含支链聚羧酸或其盐，其中平均支链数为2到100，并且支链的平均聚合度为2到50。更具体地，聚合分散剂包含支链聚羧酸或其盐，其中：支链聚羧酸衍生自(甲基)丙烯酸的聚合；平均聚合度为10到150；平均支链数为2到20；并且支链的平均聚合度为2到30。支链聚羧酸或其盐可与颜料组合以形成水性分散体。水性涂料组合物包含所述水性分散体；聚合粘结剂；和流变调节剂。附图说明现在参考附图，图1为通过PAA分散TiO2颜料粒子的示意图。在水(左侧照片)中的TiO2粉末通过PAA的吸附分散到TiO2粒子表面上，得到稳定的悬浮液(右侧照片)。图2描绘寡聚(叔丁基-丙烯酸酯)(OTBA)三聚体、五聚体、七聚体和十四聚体的MALDI-TOF光谱，其中由1HNMR计算DPn值。图3为将具有通过实例1-4和比较实例1-2的PAA分散的二氧化钛涂料组合物在50℃下加热老化30天之后由所述涂料组合物形成的16PVC光泽白色油漆膜的库贝尔卡-芒克(Kubelka-Munk)遮盖力值S/密耳的条形图。图4为通过实例1-4和比较实例1-2分散的颜料的PAA的16PVC光泽白色涂料组合物的擦净测试的ΔE的条形图。图5为65种含有实例1-4和比较实例2的PAA的PVC光泽白色涂料组合物在50℃在加热老化30天后的ΔKU的条形图。具体实施方式本专利技术人已经开发用于颜料分散的改进的聚合分散剂。一种改进的聚合分散剂为支链聚羧酸或其盐，其中平均支链数为2到100，并且支链的平均聚合度为2到50。发现与直链聚羧酸相比，如本文所描述的支链聚羧酸提供许多性能改进，尤其被着色的水性涂料组合物。举例来说，支链聚羧酸提供干燥涂料膜的增强的不透明度，如通过每单位厚度的光散射(S/mil)表征，增强使着色剂颜料的分散性，或颜色接受性，如通过本文所描述的“擦掉”测量，和增强的储存稳定性，如通过油漆粘度测量。支链聚羧酸可为羧酸官能烯系不饱和单体的加成聚合物。羧酸官能烯系不饱和单体可为例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、衣康酸单酯、富马酸、富马酸单酯、马来酸、马来酸单酯，或包含前述羧酸官能烯系不饱和单体中的至少一种的组合。支链聚羧酸还可为羧酸酸酐官能烯系不饱和单体的加成聚合物，其中羧酸酸酐官能团可转化成羧酸官能团，例如衣康酸酐和马来酸酐。羧酸官能烯系不饱和单体可为(甲基)丙烯酸，即丙烯酸、甲基丙烯酸，或其组合。因此，在一些实施例中，支链聚羧酸或其盐衍生自(甲基)丙烯酸的聚合，例如其可为聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸(PMAA)。本文使用的“盐”可为碱金属盐、碱土金属盐、铵盐或季铵盐。盐可为例如锂盐、钾盐或铵盐。在一些实施例中，盐为钠盐。支链聚羧酸可为羧酸官能烯系不饱和单体和其它烯系不饱和单体的共聚物。其它烯系不饱和单体可为离子单体，例如磺酸官能单体、磷酸官能单体、膦酸官能单体或其盐。磺酸官能单体的实例包括(甲基)丙烯酸2-磺乙酯、(甲基)丙烯酸3-磺丙酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸。磷酸官能单体的实例包括(甲基)丙烯酸2-磷酸乙酯、2-磷酸丙基(甲基)丙烯酸酯、3-磷酸丙基(甲基)丙烯酸酯、磷酸丁基(甲基)丙烯酸酯和3-磷酸-2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯。磷酸官能单体还可为烷氧基化的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯，例如具有1到50个乙氧基或丙氧基重复单元的羟乙基或羟丙基(甲基)丙烯酸酯乙氧基化物或丙氧基化物。离子单体还可为2-(N,N-二甲氨基)(甲基)丙烯酸乙酯。其它烯系不饱和单体可为非离子单体。非离子单体可为亲水性非离子烯系不饱和单体，例如(甲基)丙烯酸羟乙酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺。非离子单体还可为疏水性非离子单体，例如(甲基)丙烯酸的烷基酯，如(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2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯和(甲基)丙烯酸月桂酯。非离子单体还可为苯乙烯，或被取代的苯乙烯，如α-甲基苯乙烯、α-烯烃，如乙烯、丙烯、1-癸烯和二异丁烯，或丁二烯。非离子单体还可为乙烯基单体，如丙烯腈、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基丁酸酯，或支链叔烷基醇的乙烯基酯，以商标名VeoVaTM出售，例如VeoVaTM9单体、VeoVaTM10单体、VeoVaTM11单体，可购自迈图特用化学品公司(MomentiveSpecialtyChemicals)。在一些实施例中，聚羧酸衍生自(甲基)丙烯酸与至少一种其它(甲基)丙烯酸或乙烯基单体的共聚。在一些实施例中，聚羧酸的平均聚合度为10到500。在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支链聚羧酸或其盐，其中平均支链数为2到100，并且所述支链的平均聚合度为2到50。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180831 US 62/7254091.一种支链聚羧酸或其盐，其中平均支链数为2到100，并且所述支链的平均聚合度为2到50。


2.根据权利要求1所述的支链聚羧酸或其盐，其中平均聚合度为10到500。


3.根据权利要求1或2所述的支链聚羧酸或其盐，其中所述支链的多分散性小于或等于2.5。


4.根据权利要求1到3中任一项所述的支链聚羧酸或其盐，其中所述支链聚羧酸衍生自(甲基)丙烯酸的聚合。


5.根据权利要求4所述的支链聚羧酸或其盐，其中所述聚羧酸衍生自(甲基)丙烯酸与至少一种其它(甲基)丙烯酸或乙烯基单体的共聚。


6.根据权利要求1到5中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·伦恩，S·徐，C·霍克，A·麦格拉斯，P·克拉克，A·范戴克，SH·李，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US