專利名稱：聚合物水分散體的制作方法
聚合物水分散體本發(fā)明涉及具有核-殼結(jié)構(gòu)的聚合物水分散體，它們的制備方法，和它們作為涂料組合物的用途。多相、水性聚丙烯酸酯粘結(jié)劑長(zhǎng)期以來(lái)是早已公知的。在該粘結(jié)劑中，各相常常具有不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。常常通過(guò)相繼在自由基乳液聚合中聚合兩種不同的單體混合物在兩階段聚合反應(yīng)中制備產(chǎn)物，其中由于乳液聚合的機(jī)械作用而在相同的分散顆粒內(nèi)形成各相。聚丙烯酸酯涂料組合物的薄膜形成是根據(jù)基材和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的不同，借助于助溶劑在升高的溫度下或在室溫下進(jìn)行，該助溶劑用作內(nèi)部增塑劑。為了讓涂層具有盡可能高的耐溶劑性，聚合物的高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一般是有利的，因?yàn)槿軇┑臄U(kuò)散速率顯著地低于涂層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的多相結(jié)構(gòu)提供較低的最低成膜溫度(MFT)和與之相關(guān)的較低含量的用于薄膜形成的助溶劑的優(yōu)點(diǎn)，其中由于各相具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而使得耐溶劑性較高。具有盡可能低的親水性的粘結(jié)劑的使用會(huì)獲得就涂層對(duì)于極性溶劑如水或醇的耐受性而言的優(yōu)點(diǎn)。涂料組合物的親水性是由聚合物的組成所給予的，其中單體如苯乙烯被認(rèn)為是疏水性的，而潛離子單體如丙烯酸被認(rèn)為是強(qiáng)烈親水性的。在乳液聚合中，添加外部乳化劑以便在聚合過(guò)程中乳化游離單體，使得正在生長(zhǎng)的顆粒穩(wěn)定化，和在該方法的開(kāi)始由膠束形成來(lái)導(dǎo)致聚合中心的形成。然而，在粘結(jié)劑的應(yīng)用和后續(xù)的薄膜形成后，乳化劑遷移到涂層的表面上，這常常造成應(yīng)用技術(shù)中的缺點(diǎn)。EP-A 0 376 096描述了涂料組合物，其具有大于60°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的芯和大于80°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的殼。分散體含有低于20. 2重量％單乙烯基芳基化合物和高于4.5重量％甲基丙烯酸。以固體為基礎(chǔ)，所添加的乳化劑的量總是〉2重量％。WO-A 01/7觀97描述了水性、多相的涂料組合物，其由具有<20°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的軟芯和具有>60°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的硬殼組成。分散體在室溫下形成閉合的膜和不含苯乙烯。DE-A 19，727，504公開(kāi)聚合物水分散體，其中芯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于或等于殼
的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，殼的酸含量大于5重量％。EP-A 1 520 865描述核-殼顆粒，其中殼具有>_9°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且與芯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間的差異是至少20°C。實(shí)施例的乳化劑含量是3. 0重量％。本發(fā)明的目的是提供細(xì)分散的、水性的聚丙烯酸酯分散體，其具有高的耐溶劑性， 尤其耐乙醇和芥末，同時(shí)具有低含量的凝聚助劑。此外，從其生產(chǎn)的涂層需要具有良好的視覺(jué)膜外觀并且不顯示出表面缺陷或涂層暇疵?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以上定義的目的是通過(guò)具有核-殼結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸酯水分散體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該核-殼結(jié)構(gòu)具有芯和殼的限定重量比，其中芯和殼具有限定的玻璃化溫度范圍， 且該分散體僅含有少量的乳化劑。因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┖兄辽僖环N芯共聚物A)和至少一種殼共聚物B)的聚合物水分散體，其特征在于芯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是70°C-100°C，殼的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是 20°C-55°C，且芯-殼共聚物的總玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是30°C-80°C，并且所述分散體含有 < 1. 5重量％的乳化劑含量，以固體為基礎(chǔ)計(jì)。在本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指聚合物從玻璃狀狀態(tài)變化到聚合物鏈的較高鏈段活動(dòng)性的狀態(tài)的溫度。無(wú)規(guī)共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度能夠根據(jù)Fox方程式計(jì)算(Bulletin of the American Physical Society 1, 3,第 123 頁(yè),1956)
權(quán)利要求
1.含有至少一種芯共聚物A)和至少一種殼共聚物B)的聚合物水分散體，其特征在于芯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是70°C -100°C，殼的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是20°C _55°C，芯-殼共聚物的總玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是30°C _80°C，且分散體含有< 1. 5重量％的乳化劑含量， 以固體為基礎(chǔ)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于聚合物顆粒具有75- 140 nm的平均粒度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于共聚物B)的Tg比共聚物A)的Tg 低至少30°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于共聚物A)和B)的單體混合物含有a)(甲基)丙烯酸C1-C2tl-烷基酯，b)具有至多20個(gè)碳原子的乙烯基芳族化合物，c)酸官能化的單體，和d)任選的羥基官能化的單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于在共聚物A)中單體a)的含量是 20-80重量％，單體b)的含量是19-79重量％，單體c)的含量是1_10重量％，單體d)的含量小于30重量％，其中組分a)，b)，c)和任選的d)的總和是100重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于在共聚物B)中單體a)的含量是 35-90重量％，單體b)的含量是9. 9-60重量％，單體c)的含量是0. 1-3. 7重量％，單體d) 的含量小于30重量％，其中組分a)，b)，c)和任選的d)的總和是100重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于共聚物A)的單體與共聚物B)的單體的重量比是3:1到1:5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體，其特征在于乳化劑是烷基磷酸酯。
9.制備本發(fā)明的聚合物分散體的方法，其特征在于首先投入水、乳化劑和任選地少量的引發(fā)劑，然后計(jì)量添加1-10重量％的用量的單體a)-C)，任選地同時(shí)計(jì)量添加引發(fā)劑，以形成內(nèi)部種子，然后將共聚物A)(芯)的單體a)_d)逐步添加到這些內(nèi)部種子中并聚合到至少5. 0重量％的轉(zhuǎn)化率，在各情況下以它們的總重量為基礎(chǔ)計(jì)，然后添加共聚物B)的單體a)_d)并聚合到至少85. 0重量％的轉(zhuǎn)化率，在各情況下以它們的總重量為基礎(chǔ)計(jì)。
10.含有根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體的水性涂料組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物水分散體在生產(chǎn)涂覆于基材上的涂料中的用途。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用途，其特征在于基材是木材或衍生木材制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有核-殼結(jié)構(gòu)的聚合物水分散體，它的生產(chǎn)方法和它作為涂覆劑的用途。
文檔編號(hào)C09D15/00GK102292363SQ201080005024
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者阿克滕 D., G. 格拉布洛維茨 H., M. 加西亞馬蒂內(nèi)斯 J., 阿爾馬托吉特拉斯 M., 格茨曼 R. 申請(qǐng)人:拜爾材料科學(xué)股份公司