[发明专利]水性乳液

说明书

本发明涉及一种包含可由衣康酸酯单体得到的乙烯基聚合物的水性乳液，用于制备所述水性乳液的方法，由水性乳液得到的涂料以及被涂覆的基材。

人们对利用可再生源用于环境友好的产品和方法越来越感兴趣。衣康酸及其酯衍生物被认为是一种有价值的可衍生自生物物质的化学品，其在制备涂料制剂用的“绿色”聚合物方面也有潜在的用途。因而，期望制备包含高浓度的可生物再生原料(例如衣康酸酯单体)的树脂，以及具有大量基于生物基资源的单体的乳液，其可用在涂料、油漆、清漆、油墨、复印清漆、膜涂层、或粘合剂。

然而，尽管衣康酸及其酯的有利性能，它们聚合的问题被认为是商业化发展的主要障碍。自由基聚合尤其是这样的，其导致衣康酸及其酯转化为聚合物的转化率很差，即，大量用于聚合的所述单体可能在实际的时间范围内保持未反应。这部分由所述单体的低增长速率常数导致。涂料制剂中存在的游离(未反应的)单体可能从涂层中潜在地释放，从健康或环境角度出发这是不期望的。为了得到高转化率，可能需要使用过长时间的加热以得到最佳的反应温度或极长的处理时间，这些都是不期望的，不经济的。

在US2009/0286947中研究了含有悬挂的羧酸基的基于乙烯基单体(特别是衣康酸)的聚合物的转化率。对于所存在的每摩尔羧酸官能团来说，通过部分地将羧酸官能团的水平从25摩尔％中和到85摩尔％，得到50％或更大的单体转化率。

US3321431公开了一种用于制备包含衣康酸二甲酯(其含量占可聚合组分的至多80wt％)、烯属不饱和酰胺和其他烯属不饱和单体的水性共聚物乳液的方法，其中聚合以高于10wt％的浓度在可水溶的有机溶剂中进行。

GB 1001716涉及一种α，β-烯属不饱和单羧酸的烷基酯与衣康酸的单烷基酯的乳液共聚物、其盐以及由其制成的涂料。

GB 2017111涉及一种包含衣康酸二烷基酯和甲基丙烯酸酯烷基酯的氯乙烯树脂组合物。

由于衣康酸及其它酸官能的单体可能是非常亲水因而水敏感的聚合物，所以使用衣康酸酯单体来代替更有利。此外，为了降低对环境的影响，与产生溶剂基树脂的其他聚合机理相比，产生基本上无溶剂的水性树脂的乳液聚合是优选的。

本发明的目标是提供一种包含含有高浓度的衣康酸酯单体的乙烯基聚合物的水性乳液，其中所述乳液组合物中游离的衣康酸酯单体的含量很低。

我们现在已经惊讶地发现，尽管链增长速率常数低，但是通过使用还包含用于形成乙烯基聚合物的乙烯基单体(包括衣康酸酯单体)的特定组合物和随后加入的追加(chaser)单体组合物，可以得到高的衣康酸酯单体转化率。

现在通过本发明可以实现衣康酸酯单体的高转化率，而不需要过长的加热至反应温度或极长的处理时间。

使用液相色谱(LC)或气相色谱(GC)测定用追加单体组合物转化后剩下的游离的衣康酸酯单体的量。

根据本发明，提供了一种水性乳液，其包含至少一种乙烯基聚合物，所述乙烯基聚合物包含：

a)45-99wt％的式I的衣康酸酯单体：

其中R和R’独立地为烷基或芳基；

b)0.1-15wt％的离子或潜离子不饱和单体；

c)0-54wt％的不同于a)和b)的不饱和单体；

和在单体a)、b)和c)聚合之后，接着加入并聚合的占所有单体重量的0.9-54.9wt％的追加单体组合物；

其中a)+b)+c)和追加单体组合物总计100％；并且其中基于水性乳液的总重，水性乳液包含小于0.5wt％的式I的游离衣康酸酯单体。

在根据本发明的另一个实施方式中，提供了一种水性乳液，其包含至少一种乙烯基低聚物聚合物，所述乙烯基低聚物聚合物包含：

a)45-99wt％的式I的衣康酸酯单体：

其中R和R’独立地为烷基或芳基；

b)0.2-21wt％的离子或潜离子不饱和单体；

c)0-54wt％的不同于a)和b)的不饱和单体；

和在单体a)、b)和c)聚合之后，接着加入并聚合的占所有单体重量的0.8-54.8wt％的追加单体组合物；

其中a)+b)+c)和追加单体组合物总计100％；并且其中水性乳液基于水性乳液的总重包含小于0.5wt％的式I的游离衣康酸酯单体。

“游离的衣康酸酯单体”在本文中表示在形成乙烯基聚合物和含有追加单体组合物的聚合物相之后残留的衣康酸酯单体a)。