[发明专利]在种子胶乳和碳水化合物存在下制备的乙烯基芳族化合物和丙烯酸酯单体的聚合物分散体

说明书

本发明涉及水性聚合物分散体及其制备方法。所述聚合物分散体可通过乙烯基芳族化合物、某些丙烯酸酯单体、烯键式不饱和酸和任选地其他烯键式不饱和单体的自由基引发的乳液聚合得到，其中乳液聚合在引发剂、种子胶乳（seed latex）以及至少一种碳水化合物的存在下在水性介质中进行。

EP-A0536597公开了可在至少一种淀粉降解产物存在下通过不饱和单体的自由基乳液聚合得到的水性聚合物分散体，所述淀粉降解产物通过天然淀粉或化学改性淀粉在水相中的水解制备，且重均分子量Mw为2500至25000。使用的不饱和单体包括，例如这样的单体混合物，其包含50重量%至100重量%的丙烯酸和/或甲基丙烯酸与具有1至12个碳原子的醇的酯和/或苯乙烯，或70重量%至100重量%的苯乙烯和/或丁二烯。该聚合物分散体用作粘合剂（binder）、胶粘剂（adhesive）、用于纤维的上浆剂（sizing agent）或用于涂料生产。由于这些产品产生高的叶片压力（blade pressure），在本领域最新的高速纸涂布机上不令人满意。

WO99/09251公开了淀粉共聚物产品及其制备方法。所述淀粉共聚物产品是淀粉和一种或多种能够进行自由基聚合的单体的反应产物。为了制备这类产品的水性分散体，使用降解淀粉的水性溶液或分散体，该降解淀粉在25°C温度下的水性溶液中具有的特性粘度η为0.07至0.35dl/g。聚合如下进行：将降解淀粉的水性溶液或分散体加热至聚合温度，并首先向其中加入部分单体和部分自由基引发剂，并在聚合引发后，加入其余部分的单体和引发剂，其中至少全部单体的75%在聚合引发后超过一小时加入。所述分散体用于涂料制造并作为用于纸产品的粘合剂。然而，这类产品的粘附力不足。

WO2009/123637公开了纸张涂料组合物，其包含通过在具有10至35葡萄糖值（dextrose equivalent）的碳水化合物的存在下进行不饱和单体的聚合而制备的共聚物。

在碳水化合物存在下制备的、基于乙烯基芳族化合物和其他单体的共聚物的用于纸张涂布浆料（slip）的已知粘合剂仍不能完全令人满意。基于苯乙烯和丁二烯的粘合剂具有的缺点是其合成可产生不想要的副产物如，例如，4-苯基环己烯（4-PCH）、苯乙烯和丁二烯的Diels-Alder加成产物、或4-乙烯基环己烯（4-VCH)（丁二烯的二聚物）。因此这类共聚物仅可有限地用于需要特别高纯度和产品安全性的应用（例如，食品包装或饮料纸盒的生产）或用于随后进行昂贵且不便的纯化的应用。对于在纸张涂布制剂中应用的其他重要性能是非常高的抗剥纸性（pick resistance）、在高剪切下非常低的粘性以及在将涂布浆料施用于纸幅（paper web）时非常低的叶片压力。

本发明的一个目的是提供保证高的产品安全性的水性聚合物分散体，其具有高粘附力、非常高的抗剥纸性、在高剪切下非常低的粘性以及在将涂布浆料施用于纸幅时非常低的叶片压力。

我们已经发现所述目的根据本发明通过一种水性聚合物分散体实现，该分散体可由下列物质的自由基引发的乳液聚合得到

(a)19.9至80重量份的至少一种乙烯基芳族化合物，

(b)19.9至80重量份的至少一种选自丙烯酸C1-C10烷基酯和甲基丙烯酸C1-C10烷基酯的丙烯酸酯单体，

(c)0.1至10重量份的至少一种烯键式不饱和酸，和

(d)0至20重量份的至少一种其他烯键式不饱和单体，

其中单体(a)、(b)、(c)和(d)的重量份总和是100，

且其中乳液聚合在自由基引发剂、种子胶乳以及至少一种降解淀粉形式的碳水化合物的存在下在水性介质中进行。

本发明也提供一种制备基于乙烯基芳族化合物和丙烯酸酯单体的共聚物的水性聚合物分散体的方法，该方法通过在碳水化合物和自由基引发剂的存在下在水性介质中进行单体的乳液聚合而实现，该方法包括使用下述物质进行自由基引发的乳液聚合：

(a)19.9至80重量份的至少一种乙烯基芳族化合物，

(b)19.9至80重量份的至少一种选自丙烯酸C1-C10烷基酯和甲基丙烯酸C1-C10烷基酯的丙烯酸酯单体，

(c)0.1至10重量份的至少一种烯键式不饱和酸，和

(d)0至20重量份的至少一种其他烯键式不饱和单体，

其中单体(a)、(b)、(c)和(d)的重量份总和是100，

且其中乳液聚合在自由基引发剂、种子胶乳以及至少一种降解淀粉形式的碳水化合物的存在下在水性介质中进行。