丙烯酸類膠乳粘合劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及丙烯酸類膠乳粘合劑及其制備方法，所述方法包括在乳液聚合的條件下，使甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯；C1-C10-烷基丙烯酸酯；以及可聚合羧酸單體與第一聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體接觸，以形成第二聚合物顆粒的一種穩(wěn)定水性分散體。該第一聚合物顆粒的Tg范圍為從-30℃到30℃，且該單體的計算的Tg范圍為從50℃到120℃。本發(fā)明還涉及第二聚合物顆粒的分散體，其可用作粘合劑以改進(jìn)涂料制劑的凍融穩(wěn)定性。
【專利說明】丙烯酸類膠乳粘合劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及丙烯酸類膠乳粘合劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及丙烯酸類膠乳粘合劑及其制備方法。該粘合劑可用于制備具有改進(jìn)的凍融穩(wěn)定性的油漆。
[0003]一般的，膠乳漆需要如乙二醇或丙二醇的防凍添加劑來提供可接受的凍融穩(wěn)定性。雖然這些添加劑能有效實現(xiàn)使用它們的目的，但它們以后能否在油漆中使用卻任由新法規(guī)擺布，因為設(shè)計這些新法規(guī)是為了降低和甚至消除消費(fèi)者產(chǎn)品中的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)0人們試圖通過將更高水平的酸或表面活性劑結(jié)合進(jìn)入粘合劑聚合物來取得凍融穩(wěn)定性，但卻會不利的提高水敏性。
[0004]因此，需要尋找替代的方法來取得油漆中可接受的凍融穩(wěn)定性，同時維持其它所需的性能如可接受的成膜和水敏性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一方面，本發(fā)明通過一種方法解決了本領(lǐng)域的這個需求，所述方法包括以下步驟:在乳液聚合的條件下，使單體與第一聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體接觸，以形成第二聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體，其中:
[0006]a)所述第一聚合物顆粒包括甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯或其組合的結(jié)構(gòu)單元；以及包括C1-Cltl-烷基丙烯酸酯；且所述第一聚合物顆粒的Tg范圍為從-30°c到30°C ；
[0007]b)所述單體包括甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯或其組合，可聚合羧酸單體，和足量的C1-C10-烷基丙烯酸酯以使計算的Tg范圍為從50°C到120°C ；
[0008]d)所述可聚合羧酸單體基于所述單體重量的濃度為從2-10重量百分?jǐn)?shù)；
[0009]e)所述單體對所述第一聚合物顆粒的重量-重量比例范圍為1:99-8:92。
[0010]本發(fā)明的方法通過提供一種用于制備粘合劑和具有好的凍融穩(wěn)定性的低VOC油漆制劑的方法，解決了本領(lǐng)域的需求。
[0011]在第二方面，本發(fā)明是一種組合物，所述組合物包括聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體，該聚合物顆粒包括下述物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元:a)甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯烷基丙烯酸酯；c)可聚合羧酸單體；d)含磷的酸(phosphorus acid)單體；其中所述水相包括低聚物，該低聚物包括下述物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元:可聚合羧酸單體，甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯，C1-C10-烷基丙烯酸酯，且不含所述含磷的酸單體的結(jié)構(gòu)單元；其中分子量大于1000道爾頓(Daltons)的低聚物的濃度范圍為0.35-0.7克/升，以及分子量大于5000道爾頓的低聚物的濃度范圍為0.1-0.35克/升。
【具體實施方式】 [0012]在第一方面，本發(fā)明是一種方法，所述方法包括以下步驟:在乳液聚合的條件下，使單體與第一聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體接觸，以形成第二聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體，其中:
[0013]a)所述第一聚合物顆粒包括甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯或其組合的結(jié)構(gòu)單元；以及包括C1-Cltl-烷基丙烯酸酯；且所述第一聚合物顆粒的Tg范圍為從-30°c到30°C。
[0014]b)所述單體包括甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯或其組合，可聚合羧酸單體，和足量的C1-C10-烷基丙烯酸酯以使計算的Tg范圍為從50°C到120°C ；
[0015]d)所述可聚合羧酸單體基于所述單體重量的濃度為從2-10重量百分?jǐn)?shù)；
[0016]e)所述單體對所述第一聚合物顆粒的重量-重量比例范圍為1:99-8:92。
[0017]本文中所用術(shù)語命名單體的“結(jié)構(gòu)單元”指聚合反應(yīng)之后單體的殘留部分。例如，
甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu)單元如下所示:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種方法，其包括以下步驟:在乳液聚合的條件下，使單體與第一聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體接觸，以形成第二聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體，其中: a)所述第一聚合物顆粒包括甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯或其組合的結(jié)構(gòu)單元；和C1-C10-烷基丙烯酸酯；且所述第一聚合物顆粒的Tg范圍為從-30°c到30°C ； b)所述單體包括甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯或其組合、可聚合羧酸單體和足以獲得從50°C到120°C的計算Tg的C1-Cltl-烷基丙烯酸酯； c)所述可聚合羧酸單體基于所述單體重量的濃度為從2-10重量百分?jǐn)?shù)； d)所述單體對所述第一聚合物顆粒的重量-重量比例范圍為1:99-8:92。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于所述第一聚合物顆粒的重量，所述第一聚合物顆粒還包括:a)0.3-3重量百分?jǐn)?shù)的含磷的酸單體或其鹽的結(jié)構(gòu)單元；以及b) 0.2-2重量百分?jǐn)?shù)的可聚合羧酸單體的結(jié)構(gòu)單元；以及其中所述可聚合羧酸單體是甲基丙烯酸或丙烯酸或其鹽，濃度為基于所述單體重量的4-9重量百分?jǐn)?shù)；以及所述單體對第一聚合物顆粒的重量-重量比例范圍為1:99-5:95。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一聚合物顆粒包括基于所述第一聚合物顆粒的重量的、0.5-2重量百分?jǐn)?shù)的甲基丙烯酸磷酰乙酯或2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸酯或其鹽的結(jié)構(gòu)單元；所述第一聚合物顆粒還包括基于所述第一聚合物顆粒的重量的、從ι-?ο重量百分?jǐn)?shù)的室溫固化交聯(lián)單體；以及其中所述單體與水一起單次注射添加到所述第一聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述第一聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體制備步驟如下: a)在乳液聚合的條件下聚合第一階段單體，基于所述第一階段單體的重量，該單體包括I) 40-65重量百分?jǐn)?shù)的甲基丙烯酸甲酯；以及2) 35-70重量百分?jǐn)?shù)的C1-Cltl-烷基丙烯酸酷； b)在乳液聚合的條件下使所述第一階段聚合物和第二階段單體接觸，基于所述第二階段單體的重量，該單體包括I) 40-60重量百分?jǐn)?shù)的甲基丙烯酸甲酯；以及2) 35-70重量百分?jǐn)?shù)的C1-Cltl-烷基丙烯酸酯； 其中，基于所述第一和所述第二階段單體的重量，所述第一或所述第二階段單體或兩者同時還包括: c)0.2-2重量百分?jǐn)?shù)的甲基丙烯酸或丙烯酸或衣康酸或其鹽；以及 d)0.3-3重量百分?jǐn)?shù)的含磷的酸單體或其鹽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，基于所述第二階段單體的重量，所述第二階段單體還包括1-10重量百分?jǐn)?shù)的室溫固化交聯(lián)單體。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟a)和b)中的所述C1-Cltl-烷基丙烯酸酯是丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯或其組合；所述含磷的酸單體是甲基丙烯酸磷酰乙酯或2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸酯或其鹽；以及其中所述第二階段單體還包括ι-?ο重量百分?jǐn)?shù)的甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中，在步驟a)和b)中的所述C1-Cltl-烷基丙烯酸酯是丙烯酸丁酯；所述含磷酸單體是甲基丙烯酸磷酰乙酯或其鹽；以及其中所述甲基丙烯酸甲酯在所述第一和第二階段單體中的、基于所述第一和第二階段單體重量的濃度范圍為45-60重量百分?jǐn)?shù)；以及所述丙烯酸丁酯在所述第一和第二階段單體中的、基于所述第一和第二階段單體重量的濃度范圍為45-60重量百分?jǐn)?shù)。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的方法，其中，所述方法還包括使所述第二聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體與TiO2顆粒和一種或更多種添加劑接觸，以形成油漆，其中所述添加劑選自下組:填料；流變學(xué)改性劑；中空顏料；分散劑；表面活性劑；消泡劑；防腐劑；流動劑；流平劑；低VOC聚結(jié)劑；以及中和劑。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述油漆的VOC水平不大于50克/升。
10.一種組合物，其包括聚合物顆粒的穩(wěn)定水性分散體，該聚合物包括下述物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元:a)甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯；WC1-Cltl-烷基丙烯酸酯；c)可聚合羧酸單體；d)含磷的酸單體；其中所述水相包括低聚物，該低聚物包括下述物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元:可聚合羧酸單體，甲基丙烯酸甲酯 或苯乙烯，C1-C10-烷基丙烯酸酯，且不含所述含磷的酸單體的結(jié)構(gòu)單元；其中分子量大于1000道爾頓的低聚物的濃度范圍為0.4-0.75克/升，以及分子量大于5000道爾頓的低聚物的濃度范圍為0.1-0.35克/升。
【文檔編號】C08F220/14GK103965392SQ201410022270
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】J·C·博林, L·W·林德, B·庫珀, A·M·莫里斯, W·高 申請人:羅門哈斯公司