[发明专利]空隙胶乳颗粒

说明书

通过将溶胀和外壳聚合结合到单一步骤中改善用于形成空隙胶乳颗粒的方法。该方法包括使包含芯、至少一个中间壳的多级乳液聚合物颗粒与溶胀剂接触，并且在所述与溶胀剂接触之后聚合外壳，其中该芯和该至少一个中间壳在基于这些多级乳液聚合物颗粒的重量小于0.5％单体的存在下与溶胀剂接触，并且基本上所有的溶胀都发生在该外壳的聚合期间。

技术领域

本申请涉及胶乳颗粒和用于生产此类颗粒的乳液聚合方法。具体地，本申请涉及用于制备“中空”或“空隙”胶乳颗粒的水性乳液聚合方法和由其制备的胶乳颗粒，这些胶乳颗粒作为非成膜遮光剂是有用的。

发明背景

漆和涂料在保存、保护和美化它们施用到其上的物体方面起重要作用。建筑漆用于装饰住宅和商业建筑物的内部和外部表面和延长其使用寿命。

已经开发了非成膜的“中空胶乳”(即，空隙胶乳颗粒)作为遮光剂用于漆和其他涂料中。这样，它们典型地用作其他遮光剂如二氧化钛的完全或部分替代物。

包括单独的溶胀步骤(在芯层和壳层的聚合之后或在壳层的形成之间发生)的用于制备中空聚合物颗粒的已知的方法要求在商业工厂规模上难以进行的那些步骤的特定时机。如果这些步骤的时机不是理想的，则颗粒的最终几何结构受到损害。这些步骤的时机可导致引起不期望的产品性能的壳厚度、空隙直径、粒径和颗粒形态(例如穿透孔的形成)。

发明概述

本发明提供了一种用于形成空隙胶乳颗粒的方法，其中该方法包括使包含芯、至少一个中间壳的多级乳液聚合物颗粒与溶胀剂接触，并且在所述与溶胀剂接触后聚合外壳，其中：

该芯包含亲水性组分；

该至少一个中间壳包含作为聚合单元的一种或多种亲水性单烯键式不饱和单体、一种或多种非离子单烯键式不饱和单体、或其混合物，

该外壳包含具有至少60℃的Tg的聚合物，

该芯和该至少一个中间壳在基于这些多级乳液聚合物颗粒的重量小于0.5％单体的存在下与溶胀剂接触，并且；

基本上所有的溶胀都发生在该外壳的聚合期间。

附图说明

图1以示意图形式示出了可用于获得多级乳液聚合物颗粒的示例性方法。

图2是根据在此所述的方法制成的颗粒的典型的扫描透射电子显微照片(STEM)。

发明的详细说明

本发明的方法通过在小于0.5％单体存在于乳液中的情况下添加溶胀剂，并且然后添加外壳单体，使得基本上所有的溶胀都发生在外壳的聚合期间而避免了与单独的溶胀和壳聚合步骤相关的时机问题。因此，我们出乎意料地能够在外壳的聚合期间进行溶胀，从而避免以上讨论的时机问题，同时获得具有希望的性能特征的空隙胶乳颗粒。此外，我们能够使用比具有挥发性排放物例如氨的那些更环境友好的溶胀剂。

通过本发明的方法制备的空隙胶乳颗粒可以特征为“非成膜的”。通过“非成膜的”意指空隙胶乳颗粒在环境温度或更低温度下不会形成膜，或换句话说，将仅在高于环境温度的温度下形成膜。为了本说明书的目的，环境温度被认为在15℃至45℃的范围内。因此，例如，当结合到水性涂料组合物中，施加到基底温度并在环境温度或更低温度下干燥或固化时，这些空隙胶乳颗粒不形成膜。这些空隙胶乳颗粒通常在干燥的或固化的涂层中保持为离散颗粒。这些空隙胶乳颗粒能够起遮光剂的作用；即，当以足够的量添加到否则在干燥时将是透明的涂料组合物中时，它们使干燥的涂料组合物不透明。通过术语“不透明的”意指与不包括本发明的空隙胶乳颗粒的相同涂料组合物相比，当本发明的空隙胶乳颗粒存在于涂料组合物中时，涂料组合物的折射率具有更高的折射率，其中在这些涂料触摸起来是干的之后测量该折射率。术语“外壳聚合物”是指在溶胀后本发明的颗粒的外层。