[发明专利]具有改进的薄膜成形性的氟聚合物水性混杂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及由接种乳液聚合方法制成的多种水性的氟聚合物混杂组合物，该 组合物具有改进的膜形成特性。该种子是一种氟聚合物分散体。向该接种分散体中 顺序地加入了至少两种不同的单体组合物。这些单体组合物优选地包括丙烯酸单 体。针对与该氟聚合物分散体的可混合性来选择该第一单体组合物。选择该第二单 体组合物具有低于30℃的玻璃化转变温度(Tg)。最终的组合物可以被配制来制造 具有低于5℃的最低成膜温度(MFFT)以及50g/L的最大VOC的涂层。该组合物 对于涂层和薄膜是尤其有用的。

背景技术

基于氟聚合物的涂层和薄膜因为出色的特性而被广泛使用。例如，基于70％ 到80％聚偏二氟乙烯(PVDP)树脂的涂层和薄膜(剩余部分为选定的丙烯酸树脂) 由于其出色的户外耐气候性特性以及其他特性(如耐化学性和可成形性)而被众所 周知。另一类别的基于氟聚合物的涂层(基于不同的氟化丙烯酸单体)由于防涂鸦 和耐污染特性而被众所周知。

对于保持了这些优异特性但是可以通过更环境友好的方法制造的基于氟聚合 物的涂层和薄膜存在一种需要。例如，基于PVDF的涂料常见地包含高水平的有机 溶剂，这些溶剂被用于溶解或分散PVDF树脂。这些有机溶剂典型地被分类为挥发 性有机化合物(VOC)并且在使用中受到制约。得到基于PVDF的涂层和薄膜的一 些其他途径可能不涉及溶剂、但是会涉及高能耗的高温烘烤或者熔融加工步骤。

基于PVDF的水性组合物与基于溶剂的系统相比是更加环境友好的。此类混 杂组合物(即包含多于一种类型聚合物的组合物)在例如US 5,804,650中被示出。 JP 2003231722描述了三层的核-壳组合物，该组合物包括两种在分子量上不同的氟 共聚物以及一种单一的丙烯酸单体组合物。US 5,349,003和US 5,646,201描述了偏二 氟乙烯/丙烯酸类组合物。US 6,680,357和US 2006264563提及了使用两种或更多种 不同丙烯酸单体组合物的可能性，其目的是为了创造不同的形态。既没有对这些相 的性质的描述，也没有多原料系统的实例。

这些混杂组合物可以由最低成膜温度(MFFT)表征，该最低成膜温度是该分 散体将以其纯净形式形成一个连续薄膜的最低温度。MFFT是纯净分散体以及配制分 散体两者的一种物理特性并且可以在一个梯度温度仪如“MFFT棒”(Paul Gardner， Inc.)上进行测量。当施用由分散体制成的涂层或涂料时，必需的是配制的MFFT是 低于该涂层或涂料被干燥时的温度，以便实现一个整体的干的涂料薄膜。因此，常 见的实践方法是向涂层和涂料配方中加入聚结的溶剂(也被称为助成膜剂)，来将 该配方的MFFT降低到低于预期干燥温度的一个温度。对于现场应用的涂料，由于干 燥温度可以通常不进行控制，一种常见的实践方法是配制该涂料使得配制的MFFT是 低于5℃、或者甚至是低于0℃，以保证可以获得低温成膜的特性(例如在40℉即大 约4℃下的膜形成)。一种常见的经验法则是，1％的良好的助成膜剂(在聚合物固 体上)可以将一种分散体的MFFT降低大约2℃。因此，具有30℃的纯净MFFT的一 种分散体正常地将要求在聚合物固体上的大约15％的助成膜剂以便获得大约0℃的配 制后MFFT。这些聚结溶剂贡献了配方中的VOC。总体上有可能在聚合物固体上加 入不超过5％到7％的助成膜剂(取决于该配方中颜料的含量)，不超过50g/(升减去 水)(g/(liter less water))的VOC水平，如由EPA方法24所测定的。因此，由一种具 有30℃的纯净MFFT的分散体制成的、在聚合物固体上包含大约15％的助成膜剂的一 种户外配置涂料或者涂层将典型地具有远超过50g/(升减去水)的VOC水平。