[发明专利]增稠剂组合物和增稠水性体系的方法

说明书

背景

本发明通常涉及颜色相容性水性增稠剂聚合物组合物，其制备方法和使用 方法。

水性聚合物体系，如含有乳液聚合物粘合剂的水性涂料组合物一般使用增 稠剂获得配制和应用该水性体系所需要的粘度。用于水性聚合物体系的一种常 见类型的增稠剂在本领域中称为“缔合性”增稠剂。对缔合性增稠剂进行疏水改 造，以便提供具有某些特性，如容易配制、防止颜料沉降、施涂过程中成膜、 抗溅射性、低垂度、良好流动性和流平性的水性体系。这些缔合性增稠剂的水 溶性聚合物主链可以连接有或其中具有疏水基团。聚合物主链可由一个或多个 聚合的氧化烯单元，一般是聚氧化乙烯或聚氧化丙烯单元的嵌段构成。它们也 可使用纤维素主链。

上色后，缔合性增稠剂的流变响应对于评价该增稠剂的质量至关重要。这 是因为加入着色剂时缔合性增稠剂的斯托梅尔粘度(表示为克雷布斯单位“KU”) 一般大幅下降。用油漆染至深色调时特别成问题，因为高水平的表面活性剂通 常伴随着着色剂。本领域需要在加入着色剂后在水性体系中维持所需粘度水平 的增稠剂。

疏水性基团沿增稠剂主链的取向似乎会影响缔合性增稠剂的颜色相容性。 美国专利申请公开号2005/0150418公开了用于着色水性体系的疏水改性的聚 合物，其具有紧密簇集的疏水性基团的嵌段。虽然具有成束疏水基团的增稠剂 在着色后在保持粘度方面显示出特别的优点，但它们也有显著的缺点。正如美 国专利申请公开号2005/0150418所证明的那样，具有成束疏水性基团的已知增 稠剂的水溶液必须以远低于实际商业应用水平的固体浓度制备。以较高固体浓 度制备的溶液不可倾倒。可加入有机溶剂以提供具有可接受的高固体含量和可 倾倒粘度的溶液。然而，有机溶剂是挥发性有机化合物，必须最大程度减少其 用量以满足目前的管理要求。改性的环糊精已用于抑制缔合性增稠剂原先提供 的溶液粘度。然而，含有成束疏水性基团的缔合性增稠剂要求极高水平的环糊 精，并且成本过高。可使用表面活性剂抑制固有粘度，但必须使用类似于增稠 剂浓度的表面活性剂浓度。使用这种用量的表面活性剂成本昂贵，与增稠效果 起相反作用，并可能降低最终干燥涂层的性质。

目前市场上的大部分缔合性增稠剂以可倾倒水性液体形式出售。为了易于 使用，需要这类增稠剂产品的粘度(6rpm时的布氏粘度)低于15,000厘泊(cps)， 或者甚至低于5,000cps，以便该产品易于从储存容器中流出，并易于掺入其加 入的水性体系中。使以高活性固体浓度掺入的增稠剂获得这种可倾倒粘度需要 降低粘度的方法。可使用许多方法实现这种功能，但这些方法都有显著的缺点。

因此，本领域仍然需要具有低粘度和最多可能的活性增稠剂固体的可倾倒 缔合性增稠剂。也需要加入着色剂后具有优异流变学特性的疏水改性的增稠 剂，同时使用低成本、环境友好的方法抑制该水性产品的粘度。

发明内容

在第一个实施方式中，提供了一种水性缔合性增稠剂聚合物组合物， 其包含(a)1-60重量％的缔合性增稠剂，其主链包含聚氧化烯、多糖、聚乙 烯醇、聚乙烯基烷基醚或聚乙烯吡咯烷酮，所述缔合性增稠剂还包含衍生 自选自下组的单体的低聚疏水物的嵌段：i)含有可聚合环状单体或其混合物 的烷基或芳基部分，ii)含有可聚合烯键式不饱和单体或其混合物的烷基或 芳基部分，iii)i)或ii)的衍生物，和iv)i)、ii)或iii)的混合物，其中聚合物 主链连接有或其中具有所述低聚疏水物的嵌段，所述嵌段由两个或更多个 相同或不同疏水物的单元组成，其中一个或多个所述疏水物包含仲胺、叔 胺、叔膦或其组合，以及任选季胺，限制条件是：全部胺官能团中低于80％ 是季胺；(b)使仲胺、叔胺、叔膦或其组合基本质子化的足量酸；(c)40-99 重量％的水；和(d)0-15重量％的有机共溶剂、表面活性剂或其任何组合， 作为粘度抑制性添加剂。

对于本文所述的各种本发明水性缔合性增稠剂聚合物组合物而言，存 在优选的实施方式，其中缔合性增稠剂具有基本呈非离子性的水溶性主链。 缔合性增稠剂优选具有非离子型水溶性主链。

在本文中，水溶性主链可以在酸性、中性和碱性条件下，优选pH＝3 至pH＝10的条件下溶解于水。在酸性或碱性条件下不溶于水的主链不是水 溶性主链。25℃时，该主链在水中的溶解度为至少10重量％。