水分散体、其生产方法及其用途技术

本发明专利技术涉及水分散体、其生产方法及其用途。一种生产水分散体的方法，所述方法包括：A)在挤出机的乳化区熔体捏合以下组分以生产包含1-3％水的熔体捏合的产物：i)至少一种热塑性树脂，所述热塑性树脂包括乙烯与至少一种共聚单体的α-烯烃共聚体，所述共聚单体选自C4-C20线性、支化或环状二烯烃，或由通式H2C＝CHR表示的化合物，其中R是C1-C20线性、支化或环状烷基或C6-C20芳基；以及ii)至少一种分散剂；B)在挤出机的稀释和冷却区稀释所述熔体捏合的产物以包含大于25％的水；以及C)由此形成所述水分散体，其中所述水分散体的pH为8-11，所述水分散体的平均粒度小于5μm，所述水分散体的固体含量为约5％-约74体积％。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种水分散体，并涉及该水分散体的生产方法和用途。
技术介绍
各种类型热塑性树脂的水分散体是本领域已知的。由于考虑到可燃性，加工环境， 处理方便性等因素，使用水作为分散介质制备的水分散体比使用有机溶剂作为分散介质制备的分散体更为有利，因此水分散体用于各种领域。例如，当将水分散体在基材如纸、纤维、 木材、金属或塑料模塑制品的表面上涂覆和干燥时，形成的树脂涂层会使基材具有耐水性、 耐油性、耐化学品性、耐腐蚀性和热密封性。热塑性树脂的常规水分散体由一种方法制备，其中将作为树脂原材料的可聚合单体在分散剂存在下在含水介质中通过乳液聚合反应进行聚合，或由另外一种方法制备，其中通过施加剪切力将熔融的热塑性树脂和含水介质，及非必要地分散剂混合。前一种方法的缺点是可以使用的可聚合单体的数量有限，因此可以生产的热塑性树脂的水分散体的种类有限。前一种方法也受限于聚合反应的复杂控制以及复杂精细的设备。另一方面，后一种方法可在相对简单的设备中应用于多种树脂。
技术实现思路
在一方面本专利技术提供水分散体，该分散体包括(A)至少一种热塑性树脂；(B)至少一种分散剂；和(C)水；其中所述分散体的pH小于12。在另一方面本专利技术提供水分散体, 该分散体包括(A)至少一种热塑性树脂；(B)至少一种分散剂；和(C)水，其中所述分散体的体积平均粒度小于约5 μ m。在根据任一方面的一些分散体中，以热塑性树脂的重量计，分散剂包括小于约4wt%。在pH为12或更小的一些分散体中，分散体的体积平均粒度也小于约5μπι。粒度小于约5μπι的一些分散体的pH也小于12。在其它的实施方案中，分散体的 pH小于12，和平均粒度小于约5 μ m，并且其中，以热塑性树脂的重量计，分散剂包括小于约 4wt % ο在一些分散体中，热塑性树脂是乙烯与至少一种共聚单体的α-烯烃共聚体，所述共聚单体选自C4-C2tl线性、支化或环状二烯烃、或乙烯乙烯基化合物，如醋酸乙烯酯或由通式H2C = CHR表示的化合物，其中R是C1-C2tl线性、支化或环状烷基或C6-C2tl芳基。优选的共聚单体包括丙烯、I- 丁烯、3-甲基-I- 丁烯、4-甲基-I-戊烯、3-甲基-I-戊烯、I-庚烯、I-己烯、I-辛烯、I-癸烯和I-十二碳烯。在一些实施方案中，乙烯的共聚体的密度小于约 O.92g/cc。在其它实施方案中，热塑性树脂包括丙烯与至少一种共聚单体的α-烯烃共聚体，所述共聚单体选自乙烯、C4-C20线性、支化或环状二烯烃、或乙烯乙烯基化合物，如醋酸乙烯酯或由通式H2C = CHR表示的化合物，其中R是C1-C2tl线性、支化或环状烷基或C6-C2tl芳基。优选的共聚单体包括乙烯、1_ 丁烯、3-甲基-I- 丁烯、4-甲基-I-戍烯、3-甲基-I-戍烯、I-庚烯、I-己烯、I-辛烯、I-癸烯和I-十二碳烯。在一些实施方案中，共聚单体的存在数量为共聚体的约5wt%约25wt%。在一些实施方案中，优选是丙烯-乙烯共聚体。用于特定实施方案的一些丙烯共聚体是富含丙烯的α -烯烃共聚体，该共聚体包括5-25wt%乙烯衍生的单元和95-75wt%丙烯衍生的单元。在一些实施方案中，富含丙烯的α-烯烃共聚体优选具有如下特点(a)小于90°C的熔点；具有弹性对500%拉伸模量的关系使得弹性小于或等于O. 935M+12，其中弹性以百分比计，并且M是以MPa计的500%拉伸模量；和具有弯曲模量对500%拉伸模量的关系使得弯曲模量小于或等于4. 2e°-27M+50, 其中优选的是弯曲模量以MPa计和M是以MPa计的500%拉伸模量。在一些实施方案中，富含丙烯的α -烯烃共聚体包括6_20wt%乙烯衍生的单元和94_80wt%丙烯衍生的单元。在其它实施方案中，优选是包括8-20wt%乙烯衍生的单元和92-80wt%丙烯衍生的单元的聚合物。在其它的实施方案中，聚合物包括10-20wt%乙烯衍生的单元和90-80 丨％丙烯衍生的单元。在其它实施方案中，优选的富含丙烯的α-烯烃共聚体是包括丙烯和至少一种共聚单体的共聚物，所述共聚单体选自乙烯或C4-C2tl α -烯烃，其中共聚物中丙烯含量大于 65mol %，重均分子量(Mw)为约15，000-约200，000，重均分子量/数均分子量比例(Mw/Mn) 为约I. 5-约4。一些富含丙烯的α-烯烃共聚体由DSC测定的熔化热小于约80J/g，优选为约 8-约80，或更优选为约30-约80J/g。在一些实施方案中，至少一种热塑性树脂的结晶度小于约50%。在其它实施方案中，结晶度为约5% -约45%，或约5% -约40%。可以使用任何合适的分散剂。然而，在特定的实施方案中，分散剂包括至少一种羧酸、至少一种羧酸的盐、羧酸酯或所述羧酸酯的盐。用作分散剂的羧酸的一个例子是脂肪酸如褐煤酸。在一些优选的实施方案中，羧酸、羧酸盐、羧酸酯或该羧酸酯的盐的至少一个羧酸片段含有的碳原子少于25个。在其它实施方案中，羧酸、羧酸盐、羧酸酯或该羧酸酯的盐的至少一个羧酸片段含有12-25个碳原子。在一些实施方案中，优选是含有15-25个碳原子的羧酸、羧酸盐、羧酸酯或该羧酸酯的盐的至少一个羧酸片段。在其它实施方案中，碳原子数目是25-60。一些优选的盐包括选自如下的阳离子碱金属阳离子、碱土金属阳离子或铵或烷基铵阳离子。在其它的实施方案中，分散剂选自乙烯羧酸聚合物，或它们的盐，如乙烯丙烯酸共聚物或乙烯甲基丙烯酸共聚物。在其它实施方案中，分散剂选自烷基醚羧酸酯、石油磺酸酯、磺化聚氧乙烯化醇、 硫酸化或磷酸化聚氧乙烯化醇、聚合的环氧乙烷/环氧丙烷/环氧乙烷分散剂、伯和仲醇乙氧基化物、烷基糖苷或烷基甘油酯。任何以上列举的分散剂的组合也可用于制备一些水分散体。在此描述的一些分散体具有有利的粒度分布。在特定的实施方案中，分散体由体积平均粒径(Dv)除以数均粒径(Dn)定义的粒度分布小于或等于约2. O。在其它实施方案中，分散体的粒度分布小于或等于约I. 5。在此描述的一些分散体包括体积平均粒度小于约I. 5 μ m的粒子。在其它实施方案中，平均粒度为约O. 05 μ m-约I. 5 μ m。在其它的实施方案中，分散体的平均粒度为约 O. 5 μ m-约 I. 5 μ m。对于pH小于12的分散体，一些分散体的pH为约5-约11. 5，优选约7_约11，更优选约9-约11。由许多因素控制pH，该因素包括碱(分散剂)的类型或浓度、碱到盐形式的转化程度、要分散的热塑性聚合物的类型和熔体加工(如挤出机)的加工条件。可以原位调节pH，或在将羧酸分散剂加入热塑性树脂并形成分散体之前通过将它转化为其盐的形式来调节pH。在这些情况下，优选是原位形成盐。优选地，分散体的特征为具有小于约74体积％的固体含量。一些分散体的固体百分比为约5% -约74体积％。其它分散体的固体百分比小于约70体积％，小于约65体积％，或约5% -约50体积％。在另一方面，本专利技术的实施方案提供了生产水分散体的方法，所述方法包括(I) 熔体捏合(melt kneading) (A)至少一种热塑性树脂和(B)至少一种分散剂，以形成熔体捏合的产物；和(2)稀释所述熔体捏合的产物，及熔体捏合获得的混合物以形成水分散体， 其中分散体的平均粒度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·M·蒙克拉，M·J·卡利诺夫斯基，D·斯佩斯，G·斯特兰德伯格，C·迪尔，D·施密特，K·马克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：