[发明专利]含水聚合物分散体

说明书

本发明涉及制备含水聚合物分散体的方法，所述含水聚合物分散体用作建筑涂料组合物和食品和饮料金属容器中使用的罐涂层。还提供含水聚合物分散体。

食品和饮料金属容器，例如罐和有盖托盘的内面通常被涂敷，以防止内含物和形成罐的金属之间的反应。此类反应导致不期望的罐劣化并且还潜在地对内含物有损害作用，尤其是在质量和味道的变化方面。在没有内部涂层的情况下，含有食品或饮料的大多数罐将不能保持很长的可使用期。在罐形成之前，常常通过辊涂将涂料施加至平面金属，然后干燥和/或在烘干操作中固化，典型使用的烘箱温度对于金属板而言为约200℃下6-12分钟，而对盘绕金属而言为约200℃下8-30秒。然后在填装食品或饮料并最终密封之前，通过拉制法由平面金属形成罐。

要求这样的罐涂层具有非常良好的柔韧性、粘附性、抗菌性、稳定性和防潮性。当涂敷的平面金属板被拉制为罐的形状时，如果要求涂层在罐形成过程期间保持完整，则柔韧性和粘附性是必需的。

当用食品填装罐时，通常通过将密封的罐加热至约120℃-140℃的温度10-90分钟（取决于食物的性质）来消毒内含物。然后涂层直接与罐的内含物接触相当长的一段时间，可能是很多年。在消毒和随后的储存期间，要求涂层保持其完整性从而防止金属罐的腐蚀并防止金属迁移到罐内含物中。此外，涂层必须不会由于释放不想要的物质或通过改变味道或外观而损害内含物。这些抗性特征不仅影响产品的保存期限，而且还影响公众健康和安全。因此，对用于罐内部的涂料组合物有尤其严格和特定的要求，其不同于其它涂料的那些。

在某些应用中，还使用涂层结合盖子和容器体。例如，宠物食物可提供在具有薄、全长的铝盖的托盘中。盖子借助涂层，通常是交联的涂层，与托盘相连，所述涂层在施加热和压力后在盖子和托盘之间形成粘附结合或密封。通过简单的向后剥离柔韧的铝盖，从而破坏密封来获得内含物。密封的强度是非常重要的，因为其必须足够牢固以经受住生产和装填工艺，而又不能太牢固而使破坏密封变得困难。

在很多应用中，涂料以非常薄的膜施加以产生不超过10μm厚的干膜。在这样的情形中，涂料必须不含超过这一尺寸的颗粒物质。

常常使用聚合物分散体来配制涂料。不幸的是，分散体可能含有太大的颗粒而不适于在要求非常薄的膜的应用中使用。由这样的分散体获得的涂层是不平整的，其不仅产生粗糙的表面，还在特性例如粘附和保护特性方面产生问题。

当制备高分子量聚合物的含水分散体时，大颗粒的问题尤其困难。其原因是这样的高分子量聚合物具有高粘度，甚至在100℃的高温下。因此，它们难于破裂而形成前文中描述的对产生稳定的含水分散体而言必需的小尺寸颗粒。

然而，此类聚合物在涂敷食品和饮料金属容器中是非常有用的，但是已知此类聚合物的分散体仅为在有机溶剂中的分散体可得，或如果在含水介质中可得，则固含量非常低。当然，在此类有机溶剂中的分散体含有高水平的挥发性有机化合物（VOC），其通常被认为是环境不友好的。因此，对此类高粘度聚合物的小颗粒的含水分散体存在需求。

因此，在本发明的第一方面，提供用于生产含水聚合物分散体的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供第一和第二聚合物的混合物，当在100℃下测定时，聚合物各自具有在100s-1下大于30Pa.s的粘度，所述混合物包含

a)1-80重量份的在含水介质中不可溶混并且任选地包含反应性结构部分的第一聚合物和

b)20-99重量份的包含分散基团的第二聚合物，所述聚合物在含水介质中是可溶混的并且任选地还包含对第一聚合物上的所述结构部分呈反应性的结构部分

ii)在选定的温度下，在高剪切的条件下，在挤出机中使聚合物熔融以形成聚合物的紧密混合物

iii)任选地，在挤出机中在高剪切条件下使第一和第二聚合物的反应性结构部分彼此反应以形成反应的混合物

iv)在挤出机外部将步骤ii)或步骤iii)的熔融混合物骤冷以形成固体产物

v)任选地将固体产物破裂为更小的块

vi)使固体产物与含水介质接触

其中，含水介质溶解第二聚合物，但不溶解第一聚合物，以在第二聚合物的含水溶液中形成含有第一聚合物的微粒的分散体。

其中，第一和第二聚合物各自包含能够一起反应的结构部分，至少一部分第二聚合物与第一聚合物的颗粒共价结合。

在挤出机中实施的步骤不含任何载液。