[发明专利]水性多段聚合物分散体、其制备方法及其作为用于涂覆基材的粘合剂的用途

说明书

本发明提供多段（multistage）水性聚合物分散体，所述分散体在低温下成膜，在制剂中即使在高温下也具有良好的抗粘着性，具有低的发泡倾向，并且具有良好的湿粘结性和保存期限，本发明还提供所述分散体的制备方法，以及其作为涂覆基材的粘合剂的用途。

水性聚合物分散体为常识。其为包括作为水性分散介质中的分散相而分散分布的聚合物线团的流体体系，所述聚合物线团由多个相互缠绕的聚合物链构成，这些线团称为聚合物基体或聚合物颗粒。所述聚合物颗粒的平均直径范围通常为10至1000nm，更优选为30至300nm。水性聚合物分散体在许多工业应用中用作粘合剂。

当其被用作基材涂层的粘合剂时，对这种涂层一个重要要求是其具有高的硬度并因此呈现良好的耐刮擦性和抗粘着性。出于环境的考虑，需要在<0至40℃使粘合剂成膜，所以仅需要少量或不需要成膜助剂。另一个要求是高度的细分散性。这使得可制备透明水性染色剂并且允许染色剂有效地渗入基材，特别是当待涂覆的基材为木料时。

由EP-B 0 710 680已知，通过多段乳液聚合，可以制备具有较低最低成膜温度(MFFT)并且形成具有较高抗粘着性的膜的聚合物分散体。该聚合物分散体的平均聚合物粒径<100nm。然而，该细分散性在大多数情况下对于在木质涂层所需透明染色剂的湿状态下的制剂而言是不足的。木质染色剂在木料上形成的涂层在干燥状态下是透明或半透明的。其包括的透明颜料（例如透明的、超细氧化铁）极少量以至于仍可见木料结构。

当通过自由基引发的含水乳液聚合反应而制备的聚合物颗粒的粒径需要具体设定时，通常使用所称的聚合物种子，其可事先用其他单体单独制备（外源聚合物种子）或由待聚合的单体进行部分聚合而原位生成。特别是在制备细分散的聚合物分散体的情况下，优选使用该原位聚合物种子。

使用原位聚合物种子来制备水性聚合物分散体为技术人员所熟知（见例如DE-A 196 09 509、EP-A 690882、EP-A 710 680、EP-A 1 125 949、EP-A1 294 816、EP-A 1 614 732、WO-A 03/29300）并且所述制备通常在乳液聚合完全前通过引入少量作为水性聚合介质初始进料的用于乳液聚合的单体之一、或用于乳液聚合的单体混合物，然后使其在相对大量的乳化剂存在下经受自由基聚合而实现。如果需要特别细分散的聚合物分散体，则需要特别大量的乳化剂。由于乳化剂含量极高而造成聚合物分散体的发泡倾向高。

在保持稳定性的同时在制备和加工过程中节约乳化剂的一个简单方法是制备“反转（invert）”或“反转的（inverted）”核-壳聚合物。这种聚合物记载于早在EP 338486以及其中引用的文献中。在这些情况下，富含羧基的单体组合物首先通过“常规”乳液聚合步骤（通常在少量乳化剂和链转移剂存在下）聚合，然后用水溶性碱进行“溶胀步骤”(US 5,081,166)或完全中和羧基并且溶解聚合物颗粒(EP 758347)，所述聚合物颗粒作为下一聚合步骤的稳定剂（还见EP 989163、EP 1978044、US 2008/0058473-A1）。对于该类聚合物，在第一单体组合物中，一般而言使用相当大量的具有羧基的单体，或具有潜在羧基官能度的单体。在WO 05/121595中，将例如10重量%-70重量%的潜在羧基官能单体用于第一聚合物步骤，基于100重量%的第一步骤计。如果将该聚合物用作水性制剂中的粘合剂，则通常用增稠剂、更具体是丙烯酸酯增稠剂将其制成pH>8以产生制剂所需的流动性，该高羧基官能度导致当其储存时该制剂表现为不稳定，如表现为不可控的粘度提高或沉降。

本发明的一个目的在于提供具有少量用于涂料组合物的乳化剂的稳定聚合物分散体，其即使在低温下也具有非常良好的成膜性并可制得具有高硬度和优异抗粘着性的膜并且其特征还在于良好的湿粘结性和保存期限。

所述目标通过可通过至少两步乳液聚合而获得的聚合物分散体来实现

-其中首先在第一步中在水性介质中由含有亲水单体和疏水单体的第一组合物在至少一种引发剂、至少一种乳化剂和至少一种链转移剂的存在下，通过自由基乳液聚合来制备在水中为分散状态并且具有大于50℃的玻璃化转变温度和5至100kDa的重均分子量的第一聚合物，

所述第一种组合物包括：

(A1)至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯，

(B1)任选地至少一种具有最高达20个碳原子的乙烯基芳族化合物，