用于制备水性聚合物分散体的方法技术

一种用于制备水性聚合物分散体的方法，包括：在至少一种乙烯基聚合物A存在下在水性介质中进行自由基引发的乳液聚合，以获得包含玻璃化转变温度为

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备水性聚合物分散体的方法
[0001]本专利技术涉及可用于制备涂料，特别是用于工业应用的涂料的水性丙烯酸聚合物分散体的领域。具体地，本专利技术涉及一种用于制备包含分散在水性介质中的丙烯酸类聚合物粒子的水性粘合剂组合物的方法。所述方法包括通过在至少一种重均分子量低于乙烯基聚合物B的乙烯基聚合物A的存在下，在水性介质中进行自由基引发的乳液聚合来制备该聚合物B。
[0002]在涂料行业中，持续需要具有有限量的聚结剂的涂料组合物，该涂料组合物产生对各种化学品具有良好耐受性的涂层并显示出良好的机械性质，例如抗粘连性、铅笔硬度和/或柯尼希硬度(hardness)。这种特殊的组合是挑战性的。现有技术的单组分水性丙烯酸涂料组合物的问题在于，除非施加高玻璃化转变温度(T
g
)的粘合剂，否则这些组合物通常不会在所得涂层中组合良好的耐化学性(例如耐水性、耐乙醇性、耐红酒性、耐咖啡性、耐芥末性和/或耐洋葱性)和良好的机械性质(例如抗粘连性、铅笔硬度和/或柯尼希硬度)。高T
g
粘合剂需要高水平的聚结剂，从而导致高VOC(挥发性有机化合物)水平和可能的健康和易燃性风险，并且对于大多数应用，可允许的VOC水平受到限制。VOC可能是有健康、安全或环境危害的，并且可能需要被从涂料体系中减少或去除。例如对于工业应用，例如家具涂层，根据欧盟指令2004/42/EC欧洲允许的VOC水平低于130g/l。
[0003]此外，单组分水性丙烯酸涂料体系的机械性能，特别是涂层硬度倾向于不如聚氨酯或双组分丙烯酸涂料体系的那些。然而，对于某些应用领域，聚氨酯过于昂贵。
[0004]双组分丙烯酸涂料体系包含第一组分和第二组分，所述第一组分和所述第二组分中的每一者是彼此分离且不同的，并且其中所述第一组分包含丙烯酸聚合物并且所述第二组分包含交联剂，如例如异氰酸酯。当要求高水平的耐化学性时，通常使用双组分丙烯酸涂料体系。然而，此类体系使用交联剂如异氰酸酯，所述交联剂从健康、安全和环境角度来看是非期望的。例如，已知异氰酸酯会触发过敏反应。此外，双组分涂料体系具有有限的适用期。最后，对交联剂的需要使得这种粘合剂体系更加昂贵。
[0005]另一个挑战是在消光和/或着色时涂料组合物的耐化学性可能下降。对于有光泽的透明涂层，存在赋予涂层良好耐化学性的单组分水性丙烯酸涂料体系。然而，在透明涂层中提供良好耐化学性的水性丙烯酸粘合剂在经消光和/或着色的涂层中可能表现出较差的耐化学性能。
[0006]令人惊讶的是，我们现已发现具有有不同玻璃化转变温度值的两个相(B1和B2)的乙烯基聚合物B和重均分子量低于乙烯基聚合物B的酸官能乙烯基聚合物A的组合允许导致处于低VOC的透明光泽的、透明光面的、经着色光泽的和经着色光面的制剂中良好的耐化学性，特别是耐水性、耐乙醇性和耐咖啡性，优选地还有耐红酒性、耐芥末性和耐洋葱性与良好的机械性质，特别是抗粘连性、铅笔硬度和柯尼希硬度的独特组合，其中A∶B的比率、B1∶B2的比率、A的T
g
、B1的T
g
、B2的T
g
以及B1的T
g
与B2的T
g
之间的T
g
差如本文所定义。
[0007]使用本专利技术的方法，可以制备具有低VOC的水性聚合物分散体，所述水性聚合物分散体可用于制备无裂纹的膜，所述膜具有至少良好的耐化学性，特别是至少良好的耐水性、耐乙醇性和耐咖啡性，优选至少良好的耐红酒性、耐芥末性和耐洋葱性，以及良好的机械性
质，特别是抗粘连性、铅笔硬度和柯尼希硬度，并且与此同时经着色的和/或经消光的涂料制剂中的特别是耐水性、耐乙醇性和耐咖啡性，优选还有耐红酒性、耐芥末性和耐洋葱性的下降是最小的或至少可接受的。
[0008]根据本专利技术，提供了一种用于制备包含至少三个乙烯基聚合物相的水性聚合物分散体的方法，所述方法包括
[0009]在至少一种乙烯基聚合物A存在下在水性介质中进行自由基引发的乳液聚合，以形成包含玻璃化转变温度为
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20℃至+15℃的乙烯基聚合物相B1和玻璃化转变温度为+50℃至+110℃的乙烯基聚合物相B2的聚合物B，前提条件是聚合物B1与聚合物B2之间的玻璃化转变温度差为至少40℃，
[0010]其中
[0011]聚合物B1与聚合物B2的重量比为80:10至10:20，
[0012]所述至少一种聚合物A是通过包括以下步骤的方法获得的：
[0013]以下物质的自由基引发的本体聚合或溶液聚合：
[0014]5重量％至25重量％的至少一种羧酸官能烯键式不饱和单体A1，以及
[0015]75重量％至95重量％的不同于单体A1的至少一种烯键式不饱和单体A2，
[0016]其中所述量是相对于在用于制备乙烯基聚合物A的聚合中装入的单体的总重量给出的，
[0017]所述至少一种乙烯基聚合物A的玻璃化转变温度为40℃至150℃，
[0018]所述至少一种聚合物A的重均分子量为1000g/mol至70000g/mol，
[0019]所述聚合物A的重均分子量低于所述聚合物B的重均分子量，并且
[0020]所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为10:90至40:60。
[0021]WO2018015169描述了由在聚合物1存在下制备的Hansch参数为≥2.8并且Tg为至少20℃的聚合物2制成的聚合物分散体，所述聚合物1含有3重量％至5重量％的Hansch参数>1.35的酸单体。这种聚合物1可以经由本体聚合、溶剂聚合或乳液聚合来制备。此专利公布案教导了这些聚合物用于耐沾污涂层的用途。EP1333047描述了包含第一聚合物和在第一聚合物存在下制备的第二聚合物的水性油墨粘合剂。所述第一聚合物含有15重量％至75重量％的酸单体，具有低分子量、大于70℃的Tg和介于1.3至2.1之间的Hansch参数，并且是通过本体聚合或溶液聚合制备的。这些粘合剂用于在印刷机上具有耐水性和再溶解性的油墨。US4151143描述了溶液或本体聚合物的合成，之后是在水中分散的步骤和在水性环境中的第二聚合步骤。此专利描述了2C烘干应用，但没有教导将此概念用于耐沾污和机械强度高的涂层的单组分粘合剂。对于聚合物相没有给出具体的偏好。
[0022]我们现已惊奇地发现，与具有单一T
g
聚合物相的聚合物分散体相比，通过将第二高T
g
聚合物相引入这些粘合剂的较重均分子量聚合物部分，可以获得具有相同或甚至减少量的聚结剂的涂料(并且因此所述涂料的VOC水平相同或降低)，所述涂料的抗粘连性得到增强，并且即使在经着色和/或经消光的涂料制剂中，耐化学性仍保持良好。
[0023]已令人惊讶地发现，涂料制剂中的VOC水平可以保持较低，与此同时可以获得无裂纹的涂层，所述涂层具有良好的机械性质，特别是柯尼希硬度、铅笔硬度和抗粘连性，以及良好的耐化学性，特别是耐水性、耐乙醇性和耐咖啡性，并且优选还有耐红酒性、耐芥末性和耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备水性聚合物分散体的方法，其中所述方法包括：在至少一种乙烯基聚合物A存在下在水性介质中进行自由基引发的乳液聚合，以获得聚合物B，所述聚合物B包含玻璃化转变温度为
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20℃至+15℃的乙烯基聚合物相B1和玻璃化转变温度为+50℃至+110℃的乙烯基聚合物相B2，条件是聚合物B1与聚合物B2之间的玻璃化转变温度差为至少40℃，其中聚合物B1与聚合物B2的重量比为80:10至10:20，至少一种聚合物A是通过包括以下步骤的方法获得的：以下物质的自由基引发的本体聚合或溶液聚合：5重量％至25重量％的至少一种羧酸官能烯键式不饱和单体A1，以及75重量％至95重量％的不同于所述单体A1的至少一种烯键式不饱和单体A2，其中所述量是相对于在用于制备所述乙烯基聚合物A的聚合中装入的单体的总重量给出的，所述至少一种乙烯基聚合物A的玻璃化转变温度为40℃至150℃，所述至少一种聚合物A的重均分子量为1000g/mol至70000g/mol，所述聚合物A的重均分子量低于所述聚合物B的重均分子量，并且所述聚合物A与所述聚合物B的重量比为10:90至40:60。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述用于制备所述至少一种聚合物A的方法进一步包括将所述羧酸基团的至少部分去质子化以获得聚合物A。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法进一步包括在进行所述自由基引发的乳液聚合以获得所述聚合物B之前，将所述至少一种聚合物A分散在水中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用10重量％至22.5重量％的单体A1和77.5重量％至90重量％的单体A2，优选地使用12.5重量％至22.5重量％的单体A1和77.5重量％至87.5重量％的单体A2，其中所述量是相对于在用于制备所述乙烯基聚合物A的聚合中装入的单体的总重量给出的。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体A1和A2的量总计为100重量％。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体A1是甲基丙烯酸和/或丙烯酸。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体A2是苯乙烯和/或α
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甲基苯乙烯。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种聚合物A的重均分子量为5000g/mol至60000g/mol，甚至更优选7000g/mol至50000g/mol，并且最优选10000g/mol至40000g/mol。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种乙烯基聚合物A的玻璃化转变温度为60℃至140℃，甚至更优选70℃至130℃。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体A1和A2经选择为使得所述至少一种聚合物A的Hansch参数高于1.35，优选为至少1.40，更优选为至少1.50，并且优选至多2.20。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中聚合物B1与聚合物B2之间的玻璃化转变温度差为至少50℃，更优选至少60℃，甚至更优选至少70℃。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中聚合物B1和聚合物B2的所述单体独立地选自由以下项组成的组：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2
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乙基己酯、甲基丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：加根，
申请(专利权)人：科思创荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：