丙烯酸酯-硅氧烷共聚物粒子的水性分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，所述组合物包含丙烯酸酯

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】丙烯酸酯
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硅氧烷共聚物粒子的水性分散体

技术介绍

[0001]本专利技术涉及一种共聚物粒子的水性分散体，所述共聚物粒子包含丙烯酸酯单体和硅氧烷
‑
丙烯酸酯单体的结构单元。
[0002]包含通过丙烯酸酯和硅氧烷官能化单体的聚合制备的聚合物粒子的硅氧烷
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丙烯酸酯杂化胶乳组合物是期望的，因为它们形成的涂层与传统的全丙烯酸组合物相比具有改进的疏水性、抗污性和美学/触觉特性。不幸的是，本专利技术人已表明，用于制备这些杂化体系的方法—如在例如Xiao,J.等人，Prog.Org.Coat.2018,116,1
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6；和Zhang,B.等人，Appl.Surf.Sci.2007,254,452
‑
458中所述—在商业上有用的固体浓度下导致形成具有不可接受的高水平的未反应残余单体和/或不希望的胶凝低聚副产物的胶乳。高浓度凝胶的形成是工艺效率低下的一个强有力的指标，其可导致反应器结垢并导致最终涂层的性能较差。
[0003]另一方面，全丙烯酸聚合物粒子和基于硅氧烷的聚合物粒子的共混物在干燥时会发生相分离，该相分离表现为光学混浊膜的形成以及宏观相分离和基材去湿。
[0004]因此，制备具有可接受的低水平的凝胶形成和未反应的单体以及高硅掺入的高固体水平的硅氧烷
‑
丙烯酸酯杂化共聚物粒子的水性分散体将为有利的。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过在一个方面中提供一种组合物来解决本领域中的需要，所述组合物包含聚合物粒子的水性分散体，所述聚合物粒子具有在50nm到500nm范围内的z平均粒度，并且按所述聚合物粒子的重量计，所述聚合物粒子包含：a)40重量％至98.8重量％的丙烯酸酯单体结构单元；b)0.1重量％至5重量％的酸单体结构单元；和c)1重量％至59.8重量％的硅氧烷丙烯酸酯单体结构单元，所述硅氧烷丙烯酸酯单体具有下式I：
[0006][0007]其中R是H或CH3；
[0008]R1是H或CH3；
[0009]每个R2独立地为CH3或O
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Si(CH3)3；
[0010]Y是
‑
CH2‑
或
‑
CH2CH2‑
；并且
[0011]x是0或1；
[0012]前提条件是当x为1时，R1为H；当Y为
‑
CH2‑
时，R1为H；并且当Y为
‑
CH2CH2‑
时，R1为CH3并且x为0；
[0013]其中水性分散体中聚合物粒子的固含量在30重量％至55重量％的范围内，并且a)
水性分散体的水相包含不大于1000ppm的式I单体；或b)水性分散体的水相包含不大于10000ppm的凝结物。
[0014]在第二方面中，本专利技术为一种制备丙烯酸酯
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硅氧烷共聚物粒子的水性分散体的方法，所述方法包括以下步骤：
[0015]1)在搅拌容器中，在水和表面活性剂存在下并且在维持在60℃至95℃范围内的温度下，使水性单体乳液与引发剂接触，然后
[0016]2)留出足够的时间以实现单体基本上完全转化为包含单体结构单元的聚合物粒子；
[0017]其中按单体的重量计，所述单体乳液包含：a)40重量％至98.8重量％的丙烯酸酯单体；b)0.1重量％至5重量％的酸单体；和c)1重量％至59.8重量％的式I的硅氧烷丙烯酸酯单体：
[0018][0019]其中R、R1、R2、Y和x如先前定义。
[0020]本专利技术的组合物通过提供硅氧烷
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丙烯酸酯杂化共聚物粒子的分散体来满足需要，该分散体具有a)相对高度的硅掺入；b)高固体含量；和c)低残留单体。
具体实施方式
[0021]在第一方面中，本专利技术是一种组合物，所述组合物包含聚合物粒子的水性分散体，所述聚合物粒子具有在50nm到500nm范围内的z平均粒度，并且按所述聚合物粒子的重量计，所述聚合物粒子包含：a)40重量％至98.8重量％的丙烯酸酯单体结构单元；b)0.1重量％至5重量％的酸单体结构单元；和c)1重量％至59.8重量％的硅氧烷丙烯酸酯单体结构单元，所述硅氧烷丙烯酸酯单体具有下式I：
[0022][0023]其中R是H或CH3；
[0024]R1是H或CH3；
[0025]每个R2独立地为CH3或O
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Si(CH3)3；
[0026]Y是
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CH2‑
或
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CH2CH2‑
；并且
[0027]x是0或1；
[0028]前提条件是当x为1时，R1为H；当Y为
‑
CH2‑
时，R1为H；并且当Y为
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CH2CH2‑
时，R1为CH3并且x为0；
[0029]其中水性分散体中聚合物粒子的固含量在30重量％至55重量％的范围内，并且a)水性分散体的水相包含不大于1000ppm的式I单体；或b)水性分散体的水相包含不大于10000ppm的凝结物。
[0030]如本文所用，术语指定单体的“结构单元”是指单体在聚合之后的残余物。例如，甲基丙烯酸甲酯(MMA)的结构单元如下说明：
[0031][0032]甲基丙烯酸甲酯(MMA)的结构单元
[0033]其中虚线表示结构单元与聚合物主链的附接点。
[0034]如本文所用，术语“丙烯酸酯单体”是指一种或多种丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体。合适的丙烯酸酯单体的示例包括MMA、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸正丁酯(BA)和丙烯酸2
‑
乙基己酯(2
‑
EHA)。优选地，至少80重量％，更优选至少90重量％的丙烯酸酯单体是MMA和BA的组合。
[0035]按共聚物的重量计，所述共聚物优选还包含0.1重量％至5重量％的酸单体结构单元，所述酸单体为例如羧酸单体、磷酸单体、或硫酸单体。羧酸单体的示例包括丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)和衣康酸(IA)以及它们的盐。
[0036]合适的磷酸单体包括醇的膦酸酯和磷酸二氢酯，其中醇含有可聚合的乙烯基或烯基或被可聚合的乙烯基或烯基取代。优选的磷酸二氢酯是丙烯酸羟烷基酯或甲基丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)和甲基丙烯酸磷酸丙酯。
[0037]合适的硫酸单体的示例包括甲基丙烯酸乙磺酸酯、甲基丙烯酸丙磺酸酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸和2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸(AMPS)及其盐。
[0038]优选地，该共聚物包含结构单元MMA、BA、MAA和式I的硅氧烷丙烯酸酯单体。
[0039]在一个方面中，BA结构单元与MMA结构单元的重量比在45:55至55:45的范围内；在另一方面中，结构单元总丙烯酸酯单体，优选BA和MMA与酸单体，优选M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】1.一种组合物，所述组合物包含聚合物粒子的水性分散体，所述聚合物粒子具有在50nm到500nm范围内的z平均粒度，并且按所述聚合物粒子的重量计，所述聚合物粒子包含：a)40重量％至98.8重量％的丙烯酸酯单体结构单元；b)0.1重量％至5重量％的酸单体结构单元；和c)1重量％至59.8重量％的硅氧烷丙烯酸酯单体结构单元，所述硅氧烷丙烯酸酯单体具有下式I：其中R是H或CH3；R1是H或CH3；每个R2独立地为CH3或O
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Si(CH3)3；Y是
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CH2‑
或
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CH2CH2‑
；并且x是0或1；前提条件是当x为1时，R1为H；当Y为
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CH2‑
时，R1为H；并且当Y为
‑
CH2CH2‑
时，R1为CH3并且x为0；其中所述水性分散体中所述聚合物粒子的固含量在30重量％至55重量％的范围内，并且a)所述水性分散体的所述水相包含不大于1000ppm的式I单体；或b)所述水性分散体的所述水相包含不大于10000ppm的凝结物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述式I的硅氧烷丙烯酸酯单体为：
其中按所述聚合物粒子的重量计，所述硅氧烷丙烯酸酯单体的结构单元的重量百分比在3重量％至...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：美国陶氏有机硅公司陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：