[发明专利]用于耐擦洗性以及湿粘附性的水性乳液聚合物

说明书

技术领域

本披露的实施方案总体上涉及一种水性乳液聚合物并且更具体地涉及在水性涂料组合物中对改进耐擦洗性同时维持该水性涂料组合物的湿粘附性有用的一种水性乳液聚合物。

背景

水性乳液聚合物，也称为胶乳或聚合物分散体，是已知的并且用于透明涂料和着色涂料两者中。例如，水性乳液聚合物除其他之外还被用于内部和外部的建筑涂料组合物中、一般金属涂料组合物、以及甚至粘合剂组合物中。水性乳液聚合物可以通过烯键式不饱和单体的水性乳液聚合而形成，这些烯键式不饱和单体除其他之外是例如：苯乙烯及其衍生物；丙烯酸及甲基丙烯酸；丙烯酸烷基酯类、甲基丙烯酸酯类、以及羟基取代的衍生物；乙烯基酯类，包括乙酸乙烯酯、乙烯基异丙基乙酸酯(vinyl isopropyl acetate)、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、新壬酸乙烯酯、2-乙基己酸酯、新癸酸乙烯酯、新十一烷酸乙烯酯(vinylneoendecanoate)、新十二烷酸乙烯酯以及它们的混合物；丙烯腈；丙烯酸缩水甘油酯类以及甲基丙烯酸缩水甘油酯类。

存在很多个可以在设计水性乳液聚合物中利用的独立变量。这使得制备改进的水性乳液聚合物在技术上是挑战性的。在水性涂料组合物中使用的水性乳液聚合物必须足够硬至抵抗物理的和化学的力，但是同时又足够软至形成连续的膜。膜的耐久性、耐水性、以及耐化学性是由具有环境温度以上的玻璃化转变温度(Tg)的硬质聚合物提供的。然而，为了是成膜的，这些水性乳液聚合物必须具有处于或低于环境温度的最小成膜温度(MFT)，以允许这些聚合物颗粒熔融成连续的膜。

尽管现有技术中已经描述了各种各样的水性乳液聚合物，但是对于含乳液聚合物的聚合物分散体存在持续的需求，这些聚合物分散体提供具有优异性能特性的涂料或膜，如良好的耐擦洗性、良好的湿粘附性、升高温度下的抗结块性、高的光泽度、耐水和耐化学性、以及优异的低温膜成型，全都具有最小的挥发性有机化合物(VOC)水平。

概述

本披露的实施方案包括一种水性乳液聚合物以及用于制备该水性乳液聚合物的方法。该水性乳液聚合物可以被包括在水性涂料组合物中，这些水性涂料组合物在其中机械和粘附特性是所希望的领域中是有用的，是如：建筑涂料、工业和汽车涂料、密封剂、粘合剂、纸张涂料、墨、清漆、化妆品等等。当包括在水性涂料组合物中时，与不包括本发明的水性乳液聚合物的水性涂料组合物相比，本披露的水性乳液聚合物有助于改进耐擦洗性同时维持该水性涂料组合物的湿粘附特性。

对于这些不同的实施方案，该水性乳液聚合物是如下可制备的：通过使一种或多种烯键式不饱和非离子单体与基于干聚合物重量按重量计从0到5％的烯键式不饱和酸单体进行一种乳液聚合反应以形成一种共聚物，并且在选自约20℃至约85℃的温度范围内的温度下以及在具有选自大于约7至约10的pH范围内的初始值的pH值下使该乳液聚合物反应进行到至少60％的单体生成该共聚物的一个转化水平，其中pH值与温度保留在它们的相应的pH范围与温度范围内，至少直到达到该转化水平。在一个另外的实施方案中，该pH值可以维持在该初始pH值，至少直到达到该转化水平。

对于这些不同的实施方案，进行该乳液聚合反应可以包括允许pH值在该乳液聚合反应过程中从选自该pH范围内的初始值升高至少约二分之一个pH单位到约一个pH单位。在该pH范围内的其他波动也是有可能的。

在另外的实施方案中，该乳液聚合反应还可以在选自约50℃到约70℃的温度范围内的温度下进行。对于这些不同的实施方案，pH的初始值也可以选自约8到约10的pH范围内。另外，该水性乳液聚合物还可以具有-50℃到20℃的Tg。而且，该水性乳液聚合物可以具有按该水性乳液聚合物的重量计至少50％的凝胶含量。

对于另外的实施方案，用该乳液聚合反应制备该水性乳液聚合物可以包括不使用一种链转移剂来进行该乳液聚合反应。另外，使该乳液聚合反应进行到至少60％的单体生成该共聚物的一个转化水平包括连续添加一种碱以保持pH值在该pH范围内，至少直到达到该转化水平。在一个实施方案中，优选的碱是氢氧化铵。