[发明专利]一种制备不透明聚合物颗粒的方法

说明书

本发明涉及改进的着色不透明聚合物颗粒，一种制备该改进的聚合物颗粒的方法以及包含所述聚合物颗粒的组合物，尤其是涂料。

颜料是许多组合物，例如呈结构零件形式的塑料组件如窗框，以及涂料如实际上任何要求颜色或白色的建筑、汽车和船只涂料中普遍存在的组分。在颜料中，二氧化钛可能是商业应用中最常见的一种颜料。

在建筑漆领域中，消费者偏好白色或浅色至深色。在大面积如墙壁和地板上尤其如此。作为主要的白色，该颜色包含极高水平的二氧化钛。遗憾的是，该颜料在漆中的所有组分中具有最高的碳足迹。因此，重要的是尽可能有效地利用该颜料。

已知随着漆中二氧化钛水平的提高，添加的每克效率由于紧密相邻二氧化钛颗粒之间的破坏性干涉而降低。此外，二氧化钛在干燥过程中的絮凝可加剧该问题。因此，控制组合物中二氧化钛颗粒的间距对获得最大透明度/克添加的颜料而言是至关重要的。这在以液体起始且干燥成固体膜的涂料组合物中尤其重要。颜料颗粒可在干燥过程中絮凝。

在已知的涂料组合物中，二氧化钛和/或其他颜料颗粒之间的间距可受到各种因素的影响，包括颜料体积浓度(PVC)、填料和增量剂的选择。然而，难以通过简单改变这些参数而可靠地控制该间距。在高PVC下尤其如此。

美国公开专利申请2010/0298483(Allen等)公开了一种形成包封于聚合物中的不透明颜料的方法，包括(a)将平均直径为150-500nm且折光指数为至少1.8的颜料颗粒分散于具有基于所述颜料颗粒的重量为0.1-25重量％的水溶性硫酸官能的第一聚合物的介质中；和(b)在所述分散的颜料颗粒存在下实施乳液聚合以提供基于所述颜料颗粒的重量为10-200重量％的至少部分包封所述分散颜料颗粒的第二聚合物。

美国公开专利申请2006/0009546(Brown)公开了一种形成不透明颗粒的方法，包括：任选在含水分散体中提供平均直径为0.005-5μm且折光指数为至少1.8的颜料颗粒；使第一聚合物经由硅烷基团连接至所述颜料颗粒的表面上；和用第二聚合物基本上包封具有所述连接的第一聚合物的所述颜料颗粒，其中所述包封任选通过在具有所述连接的第一聚合物的所述颜料颗粒存在下乳液聚合至少一种烯属不饱和单体而进行。

美国公开专利申请2006/0222851(Miyabayashi等)描述了使用包括如下步骤的方法用多个涂层包封具有表面电荷的核材料：(1)将各自具有与核材料的表面电荷相对的电荷的可离子聚合的表面活性剂A和/或离子单体添加至在其表面上具有电荷的核材料的含水分散体中，随后混合；然后(2)添加可离子聚合的表面活性剂B，随后混合、乳化并向其中添加聚合引发剂以在水中实施聚合，由此形成第一涂层；随后(3)将各自具有与第一涂层的表面电荷相对的电荷的可离子聚合表面活性剂C和/或离子单体添加至具有第一涂层的经涂覆物质的含水分散体中，随后混合；和随后(4)添加可离子聚合的表面活性剂D，随后混合、乳化并添加聚合引发剂以在水中实施聚合，由此形成第二涂层。

国际申请WO2011/066608公开了一种宏观控制的可逆加成-断裂链转移(或RAFT)方法，其用于在水中聚合单体以从颜料表面形成第一聚合物，其中所述第一聚合物均匀包封所述颜料并使该颜料颗粒稳定化，从而在水中形成稳定的含水分散体。在所述分散体颗粒上聚合其他单体以制得碱溶胀性聚合物，且还在其上聚合更多的单体以制得可伸展的聚合物。

所述第一聚合物、碱溶胀性聚合物和可伸展的聚合物使用RAFT方法聚合，由此形成与颜料颗粒连接的线性嵌段共聚物。所述三个区域是共价连接的；所述第一聚合物与所述碱溶胀性聚合物共价连接，且所述碱溶胀性聚合物与所述可伸展的聚合物共价连接。当然，这不同于顺序乳液聚合，在顺序乳液聚合中不同的乳液聚合物未共价连接，而是在边界处简单地物理接触。

在合适条件下提高所述溶胀性聚合物的pH值应导致所述溶胀性聚合物溶胀，且所述可伸展的聚合物也溶胀(以容纳该提高的体积)。在干燥后，所述碱溶胀性聚合物失水且颜料自身处于空气孔隙中。

RAFT试剂具有通式(S)(Z)C(S[X]_nR¹)：

其中各X独立地为烯属不饱和单体的聚合残基，n为0-100的整数，R¹和Z为独立选择以使得所述试剂可在所选的一种或多种烯属不饱和单体的聚合中起RAFT试剂作用的基团。