[发明专利]乳液聚合中的苯乙烯酚乙氧基化物

说明书

根据35U.S.C.section 119，本申请要求对在2007年8月10日申请的美国临时专利申请No.60/935,402的优先权利益，该申请的标题为“乳液聚合中的苯乙烯酚乙氧基化物”，该申请的全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及乙烯基不饱和单体的乳液聚合。本发明还涉及使用苯乙烯化表面活性剂作为基本乳化剂的乙烯基不饱和单体的乳液聚合。本发明还涉及通过单体水乳液的自由基聚合来制备聚合物分散液的方法。本发明进一步涉及水中聚合物和共聚物分散液的生产方法，该分散液包括由至少一种可聚合的乙烯基不饱和单体衍生的单体单元。聚合物和共聚物分散液是通过自由基乳液聚合方法得到的，该方法是在水介质中和至少一种苯乙烯化表面活性剂的存在下进行的。本发明的另一方面还涉及所述的聚合物或共聚物分散液的用途。

背景技术

乳液聚合是生产聚合物水分散液的最重要的工业方法。乳液聚合一般是在水溶液介质中，在表面活性剂和水溶性引发剂的存在下进行的，通常能很快生成固体含量高和分散粘度低的高分子量均聚或共聚物。其操作要求在介质通常是水中，通过使用乳化剂将单体乳化。除了那些参与聚合的成分以外，还需提供其它成分，如引发剂和链转移剂。乳化剂的使用及类型决定了生成的聚合物或共聚物的许多特性，这里的聚合物或共聚物一般讲的是胶乳(聚合物颗粒在连续相通常是水中的稳定胶体悬浮液)。此外，乳化剂通常不能完全从胶乳中除去。由于这个原因，还因为在聚合反应中用特定的表面活性剂做乳化剂，其效率有很大的不可预见性，所以许多在理论上可用的化合物实际上并不可行。

另外也已知乳液聚合需要使用表面活性剂以便形成稳定的单体乳液，并防止产物聚合物的凝聚。表面活性剂一般分成两类：不可聚合的或可聚合的，后者是可与形成聚合物的单体共聚的。使用不可聚合的表面活性剂已经引起了一个问题，就是它们会作为残余物存在于产物聚合物中，而且因为他们可以被水萃取，所以使得产物对水很敏感。表面活性剂还可以根据其化学构成来分成阴离子的，阳离子的，非离子的，或两性离子的。

使用通常的乳液聚合方法，很难得到合适的胶乳，因为胶乳一般包含大小可变的颗粒，它们要么太小，要么太大。曾经提出过各种方案来克服这些困难，但是尚未取得很理想的成功。例如，已经提出了使用各种不同的乳化剂和催化剂。也曾有建议改变聚合条件。然而，在大多数情况下，严重的凝聚造成了所生成的胶乳含有太多的凝固物或者部分凝结的颗粒，它们的沉积会降低产率。此外，这种胶乳的储存期限尚待改进。最理想的是胶乳在储存过程中粘度改变不大，而且具有并保持良好的热稳定性。

由乳液聚合得到的最终产物通常是半透明的，灰色或奶白色高分子量聚合物分散液，其固体含量一般为30-60％水分散液。所述分散液通常包括丙烯酸，甲基丙烯酸和丁烯酸均聚和共聚物，甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯均聚或共聚物，乙烯基乙酸酯均聚或共聚物，氯乙烯和二氯乙烯均聚或共聚物，乙烯均聚或共聚物，苯乙烯和丁二烯均聚或共聚物，丙烯酰胺均聚或共聚物，丁二烯-丙烯腈共聚物，苯乙烯-丙烯醛共聚物和/或适当的羧基化形式。这类水分散液惯常用作胶粘剂，纤维和粒状物的粘合剂，保护和装饰性涂层，浸渍物，泡沫和纸的涂层，地毯及室内装饰品的底层，沥青和混凝土的调节剂，以及纤维和纺织品调节剂。比较近期的应用包括生物医学上的应用，如用作蛋白质固定剂，免疫分析中的可视性检测剂，用作释放剂，在电子应用中用作集成电路板的抗光蚀剂，用于电池，导电涂料，复印机，以及用于分子电子器件中的主要元件中。

乙氧基化苯乙烯酚已经被广泛地用于各种应用之中作为实际有效的颜料分散剂。美国专利6,736,892(2004)公开了阴离子苯乙烯酚乙氧基化物在水基墨水和涂层应用中作为颜料分散剂。美国专利申请0235877A1(2005)公开了苯乙烯酚烷氧基化物脂肪酸酯用于溶剂基体系的实际有效的颜料分散剂。美国专利5,035,785(1991)公开了非离子性苯乙烯酚乙氧基化物在电解槽中用作有效的颜料分散剂。在此应用中还发现该分散剂增强了膜的形成，极大地改进了膜的外表，并保持了这种改进的膜的外表。因此已经公知，使用阴离子和非离子苯乙烯酚乙氧基化物可以隔离和稳定颜料颗粒，以防止其聚集，在水溶液体系和非水溶液体系中均证明了这一点。在这类应用中，表面活性剂是作为配方的一部分被加入的，该配方包括作为粘合剂或成膜剂的树脂，颜料糊或颜料分散液，以及其他添加剂，如助凝聚剂，粘度调节剂，和其他本领域已知的添加剂。