增稠剂组合物和增稠水性体系的方法技术

一种聚合物组合物，其具有连接于或位于缔合性增稠剂主链中的疏水物嵌段。该嵌段由两个或更多个相同或不同的疏水物单元组成，其中疏水物在亲水性和疏水性之间可逆地转换。当疏水物被赋予亲水性时，该水性增稠剂可倾倒并且易于掺入水性聚合物组合物中。当疏水物被赋予疏水性时，该增稠剂能有效地行使其增稠功效，特别是在上色体系中。转换容易通过调节缔合性增稠剂组合物和增稠的水性聚合物组合物的ｐＨ进行。

【技术实现步骤摘要】
背景本专利技术通常涉及颜色相容性水性增稠剂聚合物组合物，其制备方法和使用 方法。水性聚合物体系，如含有乳液聚合物粘合剂的水性涂料组合物一般使用增 稠剂获得配制和应用该水性体系所需要的粘度。用于水性聚合物体系的一种常 见类型的增稠剂在本领域中称为缔合性增稠剂。对缔合性增稠剂进行疏水改 造，以便提供具有某些特性，如容易配制、防止颜料沉降、施涂过程中成膜、 抗溅射性、低垂度、良好流动性和流平性的水性体系。这些缔合性增稠剂的水 溶性聚合物主链可以连接有或其中具有疏水基团。聚合物主链可由一个或多个 聚合的氧化烯单元， 一般是聚氧化乙烯或聚氧化丙烯单元的嵌段构成。它们也 可使用纤维素主链。上色后，缔合性增稠剂的流变响应对于评价该增稠剂的质量至关重要。这是因为加入着色剂时缔合性增稠剂的斯托梅尔粘度(表示为克雷布斯单位KU) 一般大幅下降。用油漆染至深色调时特别成问题，因为高水平的表面活性剂通 常伴随着着色剂。本领域需要在加入着色剂后在水性体系中维持所需粘度水平 的增稠剂。疏水性基团沿增稠剂主链的取向似乎会影响缔合性增稠剂的颜色相容性。 美国专利申请公开号2005/0150418公开了用于着色水性体系的疏水改性的聚 合物，其具有紧密簇集的疏水性基团的嵌段。虽然具有成束疏水基团的增稠剂 在着色后在保持粘度方面显示出特别的优点，但它们也有显著的缺点。正如美 国专利申请公开号2005/0150418所证明的那样，具有成束疏水性基团的已知增 稠剂的水溶液必须以远低于实际商业应用水平的固体浓度制备。以较高固体浓 度制备的溶液不可倾倒。可加入有机溶剂以提供具有可接受的高固体含量和可 倾倒粘度的溶液。然而，有机溶剂是挥发性有机化合物，必须最大程度减少其 用量以满足目前的管理要求。改性的环糊精已用于抑制缔合性增稠剂原先提供平的环糊 精，并且成本过高。可使用表面活性剂抑制固有粘度，但必须使用类似于增稠 剂浓度的表面活性剂浓度。使用这种用量的表面活性剂成本昂贵，与增稠效果 起相反作用，并可能降低最终干燥涂层的性质。目前市场上的大部分缔合性增稠剂以可倾倒水性液体形式出售。为了易于使用，需要这类增稠剂产品的粘度(6rpm时的布氏粘度)低于15,000厘泊(cps)， 或者甚至低于5,000 cps，以便该产品易于从储存容器中流出，并易于掺入其加 入的水性体系中。使以高活性固体浓度掺入的增稠剂获得这种可倾倒粘度需要 降低粘度的方法。可使用许多方法实现这种功能，但这些方法都有显著的缺点。 因此，本领域仍然需要具有低粘度和最多可能的活性增稠剂固体的可倾倒 缔合性增稠剂。也需要加入着色剂后具有优异流变学特性的疏水改性的增稠 剂，同时使用低成本、环境友好的方法抑制该水性产品的粘度。
技术实现思路
在第一个实施方式中，提供了一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物， 其包含(a)l-60重量n/。的缔合性增稠剂，其主链包含聚氧化烯、多糖、聚乙 烯醇、聚乙烯基垸基醚或聚乙烯吡咯垸酮，所述缔合性增稠剂还包含衍生 自选自下组的单体的低聚疏水物的嵌段i)含有可聚合环状单体或其混合物 的垸基或芳基部分，ii)含有可聚合烯键式不饱和单体或其混合物的烷基或 芳基部分，iii) i)或ii)的衍生物，和iv) i)、 ii)或iii)的混合物，其中聚合物 主链连接有或其中具有所述低聚疏水物的嵌段，所述嵌段由两个或更多个 相同或不同疏水物的单元组成，其中一个或多个所述疏水物包含仲胺、叔 胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是全部胺官能团中低于80% 是季胺；(b)使仲胺、叔胺、叔膦或其组合基本质子化的足量酸；(c) 40-99 重量％的水；和(d) 0-15重量％的有机共溶剂、表面活性剂或其任何组合， 作为粘度抑制性添加剂。对于本文所述的各种本专利技术水性缔合性增稠剂聚合物组合物而言，存 在优选的实施方式，其中缔合性增稠剂具有基本呈非离子性的水溶性主链。 缔合性增稠剂优选具有非离子型水溶性主链。在本文中，水溶性主链可以在酸性、中性和碱性条件下，优选pH=3 至pH-10的条件下溶解于水。在酸性或碱性条件下不溶于水的主链不是水 溶性主链。25时，该主链在水中的溶解度为至少10重量％。在第二个实施方式中，提供了一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物， 其包含(a) 1-60重量％的包含基本呈非离子性的水溶性主链且聚合物主链 连接有或其中具有低聚疏水物嵌段的缔合性增稠剂，其中所述低聚疏水物 嵌段由两个或更多个相同或不同疏水物的单元组成，其中一个或多个所述 疏水物包含仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是全 部胺官能团中低于80%是季胺；(b)使仲胺、叔胺、叔膦或其组合基本质子 化的足量酸；(c) 40-99重量％的水；和((1)0-15重量％的有机共溶剂、表面 活性剂、环糊精化合物或其任何组合，作为粘度抑制性添加剂。在另一实施方式中，基本呈非离子性的水溶性主链包括聚氧化烯、聚 (甲基)丙烯酰胺、多糖或聚乙烯醇，或者包含(甲基)丙烯酸酯的共聚物。在另一实施方式中，低聚疏水物的嵌段衍生启选自下组的单体i)含有可聚合的环状单体或其混合物的垸基或芳基部分，ii)含有可聚合的烯键式 不饱和单体或其混合物的烷基或芳基部分，iii)i)或ii)的衍生物，和iv)i)、ii)或iii)的混合物。在另一实施方式中，提供了提高水性聚合物体系的粘度的方法，所述 方法包括(a)将水性聚合物体系与水性增稠剂组合物混合，其中所述水性增 稠剂组合物包含(i) 1-60重量％的主链包含聚氧化烯、多糖、聚乙烯醇、 聚乙烯基烷基醚或聚乙烯吡咯垸酮的缔合性增稠剂，所述缔合性增稠剂的 主链还连接有或其中具有低聚疏水物的嵌段，其中所述低聚疏水物的嵌段 由两个或更多个相同或不同疏水物的单元组成，其中一个或多个所述疏水物包含仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是全部胺 官能团中低于80%是季胺；(ii)使仲胺、叔胺、叔膦或其组合基本质子化的 足量酸；(iii) 40-99重量％的水；和(iv) 0-15重量％的有机共溶剂、表面活 性剂、环糊精化合物或其任何组合，作为粘度抑制性添加剂；和(b)加入使 质子化的仲胺、质子化的叔胺、质子化的叔膦或其组合基本去质子化的足 量碱。在每种提高本文所述水性聚合物体系的粘度的本专利技术方法中，存在缔 合性增稠剂具有基本呈非离子性的水溶性主链的方法的优选实施方式。缔 合性增稠剂优选具有非离子型水溶性主链。在另一实施方式中，提供一种聚合物组合物，其包含以下组分的混合 物(a)水性聚合物体系；和(b)水性增稠剂组合物，根据水性增稠剂组合物 的重量，其包含(i) 1-60重量％的缔合性增稠剂，其具有包含多糖、聚乙 烯醇、聚乙烯基烷基醚或聚乙烯吡咯烷酮的主链，所述缔合性增稠剂的聚 合物主链还连接有或其中具有低聚疏水物的嵌段，其中所述低聚嵌段由两 个或更多个相同或不同疏水物的单元组成，其中一个或多个所述疏水物包 含仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是全部胺官能团中低于80%是季胺；(ii) 40-99重量％的水;和(d) 0-15重量％的有机共溶剂、表面活性剂、环糊精化合物或其任何组合，其中所述仲胺、叔胺、叔 膦或其组合基本上未质子化。在另一实施方式中，该聚合物组合物的缔合性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，其包含：　（ａ）１－６０重量％的主链包含聚氧化烯、多糖或聚乙烯醇的缔合性增稠剂，所述缔合性增稠剂还包含衍生自选自下组的单体的低聚疏水物嵌段：ｉ）包含可聚合的环状单体或其混合物的烷基或芳基部分，ｉｉ）包 含可聚合的烯键式不饱和单体或其混合物的烷基或芳基部分，ｉｉｉ）ｉ）或ｉｉ）的衍生物，和ｉｖ）ｉ）、ｉｉ）或ｉｉｉ）的混合物，其中所述低聚疏水物嵌段连接于或位于聚合物主链中，并且由两个或更多个相同或不同的疏水物单元组成，其中一个或多个所述疏水物包含仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是：全部胺官能团中低于８０％是季胺；　（ｂ）使仲胺、叔胺、叔膦或其组合基本质子化的足量酸；　（ｃ）４０－９９重量％的水；和　（ｄ）０－１５重量％的有机共溶剂、表面活性剂 化合物或其任何组合，作为粘度抑制性添加剂。

【技术特征摘要】
US 2008-9-19 61/192,6891.一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，其包含(a)1-60重量％的主链包含聚氧化烯、多糖或聚乙烯醇的缔合性增稠剂，所述缔合性增稠剂还包含衍生自选自下组的单体的低聚疏水物嵌段i)包含可聚合的环状单体或其混合物的烷基或芳基部分，ii)包含可聚合的烯键式不饱和单体或其混合物的烷基或芳基部分，iii)i)或ii)的衍生物，和iv)i)、ii)或iii)的混合物，其中所述低聚疏水物嵌段连接于或位于聚合物主链中，并且由两个或更多个相同或不同的疏水物单元组成，其中一个或多个所述疏水物包含仲胺、叔胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是全部胺官能团中低于80％是季胺；(b)使仲胺、叔胺、叔膦或其组合基本质子化的足量酸；(c)40-99重量％的水；和(d)0-15重量％的有机共溶剂、表面活性剂化合物或其任何组合，作为粘度抑制性添加剂。2. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述缔合性增稠剂具有包含一个或多个长度大于IO个氧化烯单元的聚氧化烯链段的主链。3. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述缔合性增稠剂具有包含一个或多个长度大于IO个糖单元的多糖链段的主链。4. 如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述缔合性增稠剂的主链中还包含一个或多个选自下组的链段(i)尿烷链段，(ii)脲链段，(m滩链段，(iv)醚链段，(v)縮醛链段，(vi)縮酮链段，(vii)氨基塑料链段，(viii)包含表卤代醇与醇、胺或硫醇反应的残留物的链段，和(ix)包含三卤代垸与醇、胺或硫醇反应的残留物的链段，和(x)上述链段的组合。5. 如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述缔合性增稠剂是疏水改性的聚氨酯聚醚，其包含N，N-二垸基(环氧乙烷基甲基)胺与多官能团异氰酸酯、重均分子量在2,000到12,000之间的聚醚二醇和任选聚醚三醇的反应产物。6. 如权利要求1-5中任一项所述的组合物，其特征在于，酸的量足以将组合物的pH调节至pH 2.5-6.0。7. —种水性缔合性增稠剂聚合物组合物，其包含-(a) 1-60重量％的缔合性增稠剂，其包含基本呈非离子性的水溶性主链和连接于或位于聚合物主链内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：BR鲍勃森，MM约翰逊，L李，JJ拉巴斯科，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]