本发明专利技术提供制备被聚合物包封的颗粒材料的水分散体的方法，所述方法包括：提供颗粒材料在连续水相中的分散体，所述分散体包含作为颗粒材料的稳定剂的RAFT剂；以及在RAFT剂的控制下聚合烯键式不饱和单体以在分散的颗粒材料的表面处形成聚合物，由此提供被聚合物包封的颗粒材料的水分散体；其中烯键式不饱和单体的聚合包括：(a)聚合包含可电离烯键式不饱和单体的单体组合物以便形成包封颗粒材料的碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层；以及(b)聚合包含不可电离烯键式不饱和单体的单体组合物以便形成包封碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层的可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及水可溶胀聚合物颗粒，涉及制备水可溶胀聚合物颗粒的方法，并且涉及包含水可溶胀聚合物颗粒的产品。水可溶胀聚合物颗粒特别适合用于涂料制剂中，并且因此将是方便的是，重点针对该应用来描述本专利技术。然而，将理解，水可溶胀聚合物颗粒可以用于多种其他应用中。
技术介绍
水可溶胀聚合物颗粒是通常已知的并且具有多种应用。这样的颗粒可以用作水性介质的增稠剂，例如用作水性涂料组合物中的增稠剂。水可溶胀聚合物颗粒还可以用作包含内部空隙的聚合物颗粒的形成中的前体。这 样的颗粒在本领域中经常被称为“蜂窝状聚合物颗粒”，并且这些也可以被采用在各种各样应用中。例如，蜂窝状聚合物颗粒可以用作涂料组合物例如油漆中的遮光剂。遮光剂是油漆的重要的组分，具有散射入射在被施用的油漆膜上的光的主要功能。油漆膜能够在视觉上使在其上方施用油漆膜的表面难以辨认的程度被称为油漆膜的不透明度。二氧化钛颜料传统地被用作油漆制剂中的主要的遮光剂，并且其与制剂的聚合物粘合剂一起是油漆制剂成本的两个主要贡献者。在低光泽的和无光泽油漆的制剂中，矿物增充剂颜料例如方解石、粘土或滑石经常被结合入油漆制剂中以将镜面反射降低至期望的水平。为了降低成本的目的，矿物增充剂可以以使得不具有足够的聚合物粘合剂来结合(空间填充)存在的所有颜料的水平加入油漆制剂中。术语“临界颜料浓度”(CPVC)经常被用于描述其中完全的空间填充不再能够发生的点。超出CPVC的矿物增充剂的加入可以因此导致当干燥发生时在油漆膜中形成空气空隙。这些空隙本身散射光并且有助于油漆膜不透明度，由此允许减小二氧化钛的水平并且仍然实现可接受的不透明度或覆盖率的机会。然而，伴随的制剂成本节约是以其他油漆膜性质例如耐擦洗性和耐锈蚀性为代价。在耐锈蚀性的情况下，问题是穿透入膜中的空隙(膜孔隙)的锈的问题。蜂窝状聚合物颗粒已经用于油漆制剂中以通过提供油漆膜中的空气的空隙而顺利地起作用，而没有膜孔隙的缺点。除了提供减少油漆中所需要的二氧化钛的量的手段之夕卜，蜂窝状聚合物颗粒的使用还可以具有减少形成良好一体化的油漆膜所需要的聚合物粘合剂固体的量的益处。蜂窝状聚合物颗粒经常使用悬浮液和乳液聚合技术以水分散体的形式来制备。当以水分散体的形式时，颗粒的空隙典型地被水填充。当这样的分散体被干燥时，例如作为被作为膜施用的油漆制剂的一部分，颗粒的空隙应当被空气填充并且因此增强颗粒的乳浊性质。一种制备蜂窝状聚合物颗粒的方法涉及首先制备具有水可溶胀聚合物的芯以及水渗透性的并且典型地非可溶胀的聚合物的外壳或外鞘的水可溶胀聚合物颗粒。聚合物颗粒然后被水溶胀，使得芯聚合物在体积上膨胀并且壳通过基本上伸展而容纳这种体积上的膨胀。溶胀的聚合物颗粒可以然后被脱水，使得被溶胀的芯聚合物占据的体积被减小(即退胀)，而没有伸展的壳聚合物的体积的显著的减小，以由此提供在颗粒内的内部空隙。用于以这种方式制备蜂窝状聚合物颗粒的方法经常是复杂的。在制备水可溶胀前体聚合物颗粒中的特定挑战是获得对聚合工艺的足够的控制以一致地提供具有均一的形态的聚合物颗粒。已经试图使用常规自由基聚合过程来形成可以用于制备蜂窝状聚合物颗粒的水可溶胀聚合物颗粒。然而，这样的过程易于形成具有包封芯水可溶胀聚合物的非均一的壳的聚合物颗粒，这在芯聚合物溶胀时，可以进而导致壳的断裂，由此导致有缺陷的蜂窝状聚合物颗粒的形成。为了包含水可溶胀聚合物颗粒或从其形成的蜂窝状聚合物颗粒的产品的效率和可靠性，通常期望的是，以可再现的方式生产具有相对地受控的基本上均一的结构的颗粒。因此，仍然存在改进用于制备适合用于制备蜂窝状聚合物颗粒的水可溶胀聚合物 颗粒的现有技术或至少提供可选择的用于制备这样的颗粒的方法的空间。还将有利的是，提供具有另外的功能性的水可溶胀聚合物颗粒。专利技术概述本专利技术提供制备被聚合物包封的颗粒材料的水分散体的方法，所述方法包括提供颗粒材料在连续水相中的分散体，所述分散体包含作为颗粒材料的稳定剂的RAFT剂；以及在RAFT剂的控制下聚合烯键式不饱和单体以在分散的颗粒材料的表面处形成聚合物，由此提供被聚合物包封的颗粒材料的水分散体；其中烯键式不饱和单体的聚合包括(a)聚合包含可电离烯键式不饱和单体的单体组合物以便形成包封颗粒材料的碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层；以及(b)聚合包含不可电离烯键式不饱和单体的单体组合物以便形成包封碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层的可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层。在一个实施方案中，本专利技术的方法还包括将所得到的被聚合物包封的颗粒材料暴露于碱性水性环境，使得碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层溶胀并且在体积上膨胀，而同时可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层伸展以将溶胀的碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层的膨胀体积容纳在其界限内。在另一个实施方案中，本专利技术的方法还包括从被聚合物包封的颗粒材料除去在溶胀的碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层内的水，该作用使该层的体积被减小，其中可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层保留在伸展状态中以便提供在颗粒材料和伸展的可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层之间的一个或多个空隙。本专利技术有利地提供一种制备被RAFT聚合物层包封的颗粒材料的有效的和高效率的方法，RAFT聚合物层具有共同地使被聚合物包封的颗粒材料能够形成蜂窝状聚合物颗粒的性质，其中颗粒材料位于空隙区域内。特别地，被聚合物包封的颗粒材料包含碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层(“水可溶胀聚合物层”)，并且水可溶胀层被可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层(“可延伸聚合物层”)包封。水可溶胀聚合物层可以被水溶胀以致在体积上膨胀，且可延伸聚合物层伸展以将水可溶胀聚合物层的膨胀体积容纳在其包封界限内。在其溶胀状态中，水可溶胀聚合物层可以被简化地视为相对浓的聚合物/水溶液。RAFT聚合物层将通常作为基本上均一的并且连续的包封覆层呈现，这进而促进可溶胀聚合物层的均一的并且受控的溶胀，并且几乎没有可延伸聚合物层的断裂。从被聚合物包封的颗粒材料除去溶胀的聚合物层内的水使该层的体积收缩或减小。通过保留在伸展状态中的可延伸聚合物层，可溶胀聚合物层的收缩导致在芯颗粒材料和伸展的可延伸聚合物层之间形成一个或多个空隙。溶胀的被聚合物包封的颗粒材料的这样的脱水可以因此导致蜂窝状聚合物颗粒。然而，与常规蜂窝状聚合物颗粒不同，可以根据本专利技术形成的那些包含在空隙区域内的颗粒材料。将颗粒材料定位在蜂窝状聚合物颗粒的空隙区域内可以有利地导致颗粒的另外的界面，另外的界面可以参与光的散射并且由此增强蜂窝状聚合物颗粒的乳浊性质。已经发现根据本专利技术的方法提供一种生产可以用于制备这样的具有改进的乳浊性质的蜂窝状聚合物颗粒的被聚合物包封的颗粒材料的特别高效率的和有效的手段。甚至在颗粒材料和可延伸聚合物层之间没有空隙区域的情况下，被聚合物包封的颗粒材料含有内部化的颗粒材料的纯粹的事实本身也是有利的。与此相关的另外的细节在下文讨论。本专利技术还提供被聚合物包封的颗粒材料，所述颗粒材料被包含可电离烯键式不饱和单体的聚合残基的碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层包封，其中碱响应性水可溶胀RAFT聚合物层被包含不可电离烯键式不饱和单体的聚合残基的可延伸的、水和碱可渗透的RAFT聚合物层包封。在一个实施方案中，被聚合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：马太·保罗·贝克，蒂莫西·沃伦·戴维，B·S·哈瓦科特，D·N·恩古耶，凯特琳·克莱尔·奥布赖恩，C·H·苏克，
申请(专利权)人：悉尼大学，
类型：发明
国别省市：
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