[发明专利]水性调配物、由此形成的水性聚合物乳液及其用途

说明书

技术领域

本发明是关于一种水性调配物及由此形成的水性聚合物乳液。本发明特别是关于一种可用于涂覆基材表面的水性聚合物乳液。

背景技术

目前各种电子或电器产品，如数字相机、笔记型计算机、手机、化妆品、汽车零组件等，已广泛应用于日常生活中。这类产品的外壳大多由塑料制成，塑料虽有易成型、成本低、重量轻及不易腐蚀等优点，却也有不美观、易老化、机械性能差、耐热差及吸水率高等缺点，因此当将外壳加工成型后，往往需在其表面上涂布保护性和装饰性涂料。

过去用于塑料基材的涂料大多为溶剂型涂料，然而溶剂型涂料所排放到大气中的挥发性有机溶剂(VOC)，却会对环境造成恶劣影响。近年来，由于人类对环保及能源的重视，世界各国相继对涂料中VOC的含量严格控制，促使涂料的研究由习用的溶剂型涂料渐渐转移至水性涂料。与溶剂型涂料相比，水性涂料具有不含VOC或VOC含量较低的优点，对环境污染性低。此外，水性涂料也具有遮盖底材缺陷能力高，无咬底、发白等不良涂装现象，不易燃及无特别防火要求等优势。然而，水性涂料由于使用水作为媒液，因此与溶剂型涂料相比，所形成的涂膜在干燥速率及耐久性(例如耐水性、耐候性)的表现较差。此外，为使涂膜对塑料基材具有保护作用，涂膜的硬度与涂膜对基材的附着力也是涂料配方中所需考量的要点。

目前水性涂料研究者众，然而往往在获得某一方面的性能改良的同时，也造成了其它方面性能的减损。举例言之，中国专利CN01107019.6号揭示一种塑料涂装用的聚合物奈米水分散树脂，其虽然藉由奈米尺寸效应在成膜的过程中透入塑料基材表层，因而提高与基材的附着力，但硬度却不足(仅≥HB)。另一方面，中国专利CN01108770.6号则揭示一种聚胺酯/聚丙烯酸酯复合奈米水分散体，其涂膜硬度虽然足够(≥H)，然而仅适用于玻璃或木板基材，对于塑料基材附着性不佳。

众所皆知，水性涂料是多相多组成的物质，通常包含水或亲水性溶剂、助剂及水性聚合物乳液等，而水性聚合物乳液是水性涂料的主要物质，是影响涂料性能好坏的首要因素，关系到涂膜的硬度、干燥速率、耐久性及附着性等。本案发明人经广泛研究发现，添加甲基丙烯酸异冰片酯单体于水性聚合物乳液中，可使提高涂膜的硬度与耐久性，且与塑料基材具有良好的密着性，能有效解决上述水性涂料所面临的缺点。

发明内容

所以本发明的主要目的为提供一种水性调配物，其包含：

(a)甲基丙烯酸异冰片酯单体；

(b)含乙烯基不饱和基团的单体；

(c)交联单体；

(d)不饱和有机酸及其盐类；

(e)表面活性剂；及

(f)水性介质。

以调配物固成分总重量而言，其中组分(a)的含量至少为5重量％；组分(b)的含量为20～90重量％；组分(c)的含量为1～20重量％；组分(d)的含量为0.05～15重量％；组分(e)的含量为0.5～7重量％。

本发明的又一目的为提供一种由本发明水性调配物经聚合反应而形成的水性聚合物乳液，其可作为水性涂料使用。

本发明的再一目的为提供一种表面经由本发明的水性聚合物乳液所涂覆的基材。

具体实施方式

根据本发明，「烷基」一词意指C₂～C₁₆的直链或支链饱和烃分子团，较佳为C₂～C₁₂的直链或支链饱和烃分子团，更佳为C₂～C₆的直链或支链饱和烃分子团。根据本发明，「芳烷基」一词意指带有C₆～C₃₀不饱和芳族环的烷基，较佳为带有C₆～C₁₅不饱和芳族环的烷基。

本发明水性调配物中所包含的组份(a)是甲基丙烯酸异冰片酯单体，其分子结构为带有巨大的非极性二环烷基，从而可产生空间位阻保护的效应，使其聚合物具有杰出的高光性、鲜映性、耐擦伤性、耐介质性和耐久性，其分子结构特点还能在保持高硬度的同时使聚合物具有一定的韧性。再者，由于甲基丙烯酸异冰片酯单体整体的极性低，因此也可增加涂膜的耐水性与耐醇性。本发明水性调配物中组份(a)甲基丙烯酸异冰片酯单体的含量，以调配物固成分总重量计，其含量至少为5重量％，较佳为5～50重量％，尤佳为10～40重量％，若甲基丙烯酸异冰片酯的含量低于5重量％，则无法有效增强涂膜的耐水性、耐醇性与硬度，若含量高于50重量％，则其成膜温度过高，并不适合用于涂料应用。