聚合物复合微球的水分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种包含聚合物复合微球的水分散体的组合物，所述水分散体包括如本文所定义包含聚硅氧烷和有机磷酸酯官能化的聚合物的聚合物复合微球的水分散体，以及涉及用于一种制备所述组合物的悬浮聚合方法。所述组合物可用于制备摩擦系数相对较低的无缺陷涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物复合微球的水分散体
技术介绍
本专利技术涉及包含聚硅氧烷和有机磷酸酯官能化的聚合物的聚合物复合微球的水分散体。这些复合微球可用于制备形成具有低摩擦系数的无缺陷涂层的配方。可以通过将包含有机或无机消光剂以及粘结剂的水分散体施加到基材上来制备低光泽(哑光、低光)表面。1μm至30μm范围内的有机非成膜消光剂在某种程度上是优选的，因为它们提供易施用性及所需的表面粗糙度。通常将有机硅(聚硅氧烷)的水分散体与消光剂结合使用，以降低最终涂层表面的摩擦系数，从而提高耐磨性。然而，通常而言，这些有机硅分散体与水性涂料组合物不相容，因为它们会导致膜缺陷。因此，需要对有机硅分散体进行特殊设计以使其相容，这是耗时且昂贵的解决方案。US9,809,705B2和US9,808,413B2公开了改性的非反应性(不可聚合的)有机硅，其固定在以间歇工艺通过悬浮聚合所制备的聚合物微球内，固含量为约25重量％。类似地，JP04489052B2、JP04794313B2、JP03821719B2、JP03784292B2、JP03770815B2、JP03669898B2、JP03580754B2和JP05231004B2公开了具有所设计的形状(凸形、碗形、扁平、弯曲等)的复合颗粒，其通过在间歇悬浮聚合工艺中在同一颗粒中在不可聚合的有机硅存在下使烯键式不饱和单体聚合而制得。然而，为了获得高固体(>30％)，所公开的间歇工艺要么需要使用具有缓慢悬浮聚合反应性的廉价单体(例如苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯)，要么需要使用更高反应性但价格昂贵的单体(例如甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸十八烷基酯)。通过增加有机硅添加剂的浓度，可以减少循环时间并增加固含量，但是由于有机硅的高成本，该解决方案是不切实际的。因此，这些微米级有机硅复合物的水分散体不用于涂覆基材；相反，它们在个人护理和电子产品应用中发现了一个小众市场，在这些应用中，将较少的量用作整个配方的一部分。因此，在有机消光剂领域中希望发现一种通过悬浮聚合来制备低成本的有机微球分散体的方法，该分散体提供具有低摩擦系数且无缺陷的涂层。
技术实现思路
本专利技术通过在第一方面提供一种用于制备有机磷酸酯官能化的复合微球的水分散体的方法来解决本领域的需求，所述方法包括以下步骤：在聚合条件下使包含聚硅氧烷和第一单烯键式不饱和非离子单体的结构单元的第一复合微球的水分散体与第一阶段单体接触，所述第一阶段单体基于所述第一阶段单体的重量包含：a)0.05重量％至5重量％的可聚合有机磷酸酯或其盐；和b)85重量％至99.95重量％的第二单烯键式不饱和非离子单体，以使所述第一复合微球长大以形成有机磷酸酯官能化的第二复合微球的水分散体，其中所述第一复合微球的平均粒径在1μm至15μm的范围内，并且所述第二复合微球的平均粒径在1.1μm至25μm的范围内；并且其中所述可聚合有机磷酸酯由式I的化合物：或其盐表示；其中R为H或CH3，其中R1和R2各自独立地为H或CH3，前提条件是没有两个相邻的CR2CR1基团各自被甲基取代；每个R3独立地为直链或支链C2-C6亚烷基；m为1至10且n为0至5，前提条件是当m为1时，n为1至5；x为1或2；且y为1或2；并且x+y＝3。在第二方面，本专利技术是一种包含聚合物复合微球的水分散体的组合物，所述聚合物复合微球包含0.3重量％至70重量％的聚硅氧烷和30重量％至99.7重量％的有机磷酸酯官能化的聚合物，其中所述有机磷酸酯官能化的聚合物基于所述有机磷酸酯聚合物的重量包含85重量％至99.9重量％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元和0.05重量％至5重量％的可聚合有机磷酸酯或其盐的结构单元，所述可聚合有机磷酸酯或其盐由式I的化合物：或其盐表示；其中R为H或CH3，其中R1和R2各自独立地为H或CH3，前提条件是没有两个相邻的CR2CR1基团各自被甲基取代；每个R3独立地为直链或支链C2-C6亚烷基；m为1至10且n为0至5，前提条件是当m为1时，n为1至5；x为1或2；且y为1或2；并且x+y＝3；其中所述聚合物微球的固含量基于所述微球和水的重量在10重量％至60重量％的范围内；其中所述聚合物微球的平均粒径在1μm至25μm的范围内。本专利技术通过提供可用于制备具有低摩擦系数的无缺陷涂层的组合物来满足本领域的需求。具体实施方式本专利技术是一种用于制备有机磷酸酯官能化的复合微球的水分散体的方法，所述方法包括以下步骤：在聚合条件下使包含聚硅氧烷和第一单烯键式不饱和非离子单体的结构单元的第一复合微球的水分散体与第一阶段单体接触，所述第一阶段单体基于所述第一阶段单体的重量包含：a)0.05重量％至5重量％的可聚合有机磷酸酯或其盐；和b)85重量％至99.95重量％的第二单烯键式不饱和非离子单体，以使所述第一复合微球长大以形成有机磷酸酯官能化的第二复合微球的水分散体，其中所述第一复合微球的平均粒径在1μm至15μm的范围内，并且所述第二复合微球的平均粒径在1.1μm至25μm的范围内；并且其中所述可聚合有机磷酸酯由式I：或其盐表示；其中R为H或CH3，其中R1和R2各自独立地为H或CH3，前提条件是没有两个相邻的CR2CR1基团各自被甲基取代；每个R3独立地为直链或支链C2-C6亚烷基；m为1至10且n为0至5，前提条件是当m为1时，n为1至5；x为1或2；且y为1或2；并且x+y＝3。在本专利技术的一个优选方面，n为0，x为1，并且y为2，这给出式II的结构：优选地，R为CH3，R1和R2中的一个为H，而R1和R2中的另一个为CH3；更优选地，每个R2为H，并且每个R1为CH3；m优选地为3、更优选地4优选地至8、更优选地至6。SipomerPAM-100、SipomerPAM-200和SipomerPAM-600磷酸酯是可商购获得的式II的化合物的实例。在本专利技术的另一个优选方面，n为1；m为1；R为CH3；R1和R2各自为H；R3为-(CH2)5-；x为1或2；y为1或2；并且x+y＝3，从而得到式III的结构：式III范围内的可商购获得的化合物是KayamerPM-21磷酸酯。如本文所用，指定单体的术语“结构单元”是指单体在聚合之后的残余物。例如，一个亚类的可聚合有机磷酸酯的结构单元由以下结构表示：其中R、R1、R2和m如前定义，并且其中虚线表示结构单元与微球的附接点。如本文所用，“复合微球”是指微米尺寸的聚合物颗粒，其中将聚硅氧烷以及包含烯键式不饱和非离子单体的结构单元和可聚合有机磷酸酯的聚合物(有机磷酸酯聚合物)物理掺入同一颗粒中。聚硅氧烷是直链的、支链的或交联的或它们的组合，并且包含Si-O-Si基团和Si-烷基的重复单元；聚硅氧烷任选地包含例如Si-O-烷基、Si-芳基、Si-OH、Si-H和/或Si-O-三烷基甲硅烷基。优选地，聚硅氧烷是由式IV表示的直链聚合物：其中每个R4独立地为C1-C30-烷基、O-C1-C6-烷基或H，前提条件是至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备有机磷酸酯官能化的复合微球的水分散体的方法，所述方法包括以下步骤：在聚合条件下使包含聚硅氧烷和第一单烯键式不饱和非离子单体的结构单元的第一复合微球的水分散体与第一阶段单体接触，所述第一阶段单体基于所述第一阶段单体的重量包含：a)0.05重量％至5重量％的可聚合有机磷酸酯或其盐；和b)85重量％至99.95重量％的第二单烯键式不饱和非离子单体，以使所述第一复合微球长大以形成有机磷酸酯官能化的第二复合微球的水分散体，其中所述第一复合微球的平均粒径在1μm至15μm的范围内，并且所述第二复合微球的平均粒径在1.1μm至25μm的范围内；并且其中所述可聚合有机磷酸酯由式I：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181030 US 62/7524351.一种用于制备有机磷酸酯官能化的复合微球的水分散体的方法，所述方法包括以下步骤：在聚合条件下使包含聚硅氧烷和第一单烯键式不饱和非离子单体的结构单元的第一复合微球的水分散体与第一阶段单体接触，所述第一阶段单体基于所述第一阶段单体的重量包含：a)0.05重量％至5重量％的可聚合有机磷酸酯或其盐；和b)85重量％至99.95重量％的第二单烯键式不饱和非离子单体，以使所述第一复合微球长大以形成有机磷酸酯官能化的第二复合微球的水分散体，其中所述第一复合微球的平均粒径在1μm至15μm的范围内，并且所述第二复合微球的平均粒径在1.1μm至25μm的范围内；并且其中所述可聚合有机磷酸酯由式I：



或其盐表示；其中R为H或CH3，其中R1和R2各自独立地为H或CH3，前提条件是没有两个相邻的CR2CR1基团各自被甲基取代；每个R3独立地为直链或支链C2-C6亚烷基；m为1至10且n为0至5，前提条件是当m为1时，n为1至5；x为1或2；且y为1或2；并且x+y＝3。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚硅氧烷由式IV表示：



其中每个R4独立地为C1-C30-烷基、O-C1-C6-烷基或H，前提条件是至少一个R4为C1-C30-烷基；每个R5独立地为C1-C30-烷基、H或Si(R6)3；其中每个R6独立地为C1-C6-烷基；并且n为4至10,000。


3.根据权利要求2所述的方法，其中每个R4为甲基。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二微球的粒径在1.5μm至20μm的范围内；并且其中有机磷酸酯单体由以下化合物表示
a)式II的化合物：



或其盐；其中m为3至8；或者
b)式Ⅲ的化合物：





5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阶段单体基于所述第一阶段单体的重量还包含0.1重量％至14.95重量％的多烯键式不饱和非离子单体。


6.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一复合微球通过在聚合条件下使聚硅氧烷的水分散体与第一单烯键式不饱和单体接触而制备。


7.根据权利要求5所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·尔雅兹斯，J·格兰特，J·M·卡岑施泰因，刘毅汉，E·A·努格塞，B·齐默尔曼，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，美国陶氏有机硅公司，
类型：发明
国别省市：美国;US