[发明专利]水溶性聚合物和聚合加合物及其水溶液

说明书

一种水溶性聚合物或聚合加合物具有包括含有胺官能团和羟基官能团的多个链段的主链，并且数均分子量在约500至约1,000,000道尔顿的范围内。该聚合加合物可以通过如下方式形成为加成产物：使至少一种多官能胺化合物与一种或多种多官能环氧化合物和/或一种或多种单官能环氧化合物进行反应，使得具有每个反应性环氧官能团1.3至3.8个反应性胺官能团。当该聚合物或聚合加合物的水溶液包含溶解于水中的70重量％的该聚合物或聚合加合物时，该水溶液具有在约100厘泊至约100,000厘泊范围内的粘度和约8至约12的pH值。该聚合加合物由于在与阴离子稳定胶乳共混时具有优异的稳定性而成为用于乳液产品的有用的快凝添加剂。

技术领域

本发明整体涉及用于涂料、油墨、粘合剂、密封剂等中的水溶性快凝添加剂。更具体地讲，本披露涉及聚合物和聚合加合物，以及使用这些聚合物和聚合加合物制备的水溶液。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能并不构成现有技术。

胶乳产品广泛用于各种涂料、粘合剂和油墨，因为它们提供了若干益处，包括其易于处理以及不含大量挥发性有机化合物(VOC)。由于市场上对表现出缩短的凝结时间的产品的需求，涂料行业已广泛采用凝聚技术来用于胶乳产品。在这种凝聚技术的范围内，质子化的多官能胺在将胶乳产品涂覆到基材上之后使存在于胶乳产品中的阴离子稳定的胶乳颗粒不稳定。然而，为了在施加之前(例如在储存过程中)保持胶乳产品中改性胶乳颗粒的稳定性，将挥发性胺添加到胶乳产品中以便将pH值提高到防止多官能胺被质子化的水平。当将胶乳产品施加到基材上时，挥发性胺从施加的涂料组合物中逸出或蒸发。挥发性胺的损失导致施加的胶乳涂料组合物的pH降低。pH的降低引发施加的涂料组合物中的胶乳颗粒的凝聚，这导致凝结时间加快。

许多多官能胺化合物已被用作胶乳产品的快凝添加剂。美国专利No.5,804,627披露了一种耐贮存的快速固化水性涂料，其含有阴离子稳定的胶乳、多官能胺和足以使胺的共轭酸去质子化的量的挥发性碱。

尽管在作为涂料施加时具有改善胶乳产品凝结时间的独特益处，但当胶乳产品的pH保持在10或以上时，使用多官能胺化合物通常是可行的。当胶乳产品的pH低于10时，多胺倾向于使阴离子稳定的胶乳颗粒不稳定并在胶乳产品中形成不需要的固体。为了确保储存期间pH保持高于10，通常将诸如氨的挥发性胺添加到胶乳产品中。挥发性胺的需求限制了这些胶乳产品在各种应用中的使用，原因是在使用胶乳产品期间挥发性胺具有令人不愉快的气味并且过量的挥发性胺释放到环境中。

多官能胺化合物也已被用作环氧固化剂。美国专利No.6,653,369描述了用于水性环氧树脂分散体的水可稀释的胺固化剂，其包含环氧化物-胺加合物与乳化剂的组合。美国专利5,246,984描述了一种由多胺与单环氧化物和聚环氧化物的混合物反应而形成的水相容性多胺-环氧加合物。

发明内容

本披露整体上提供聚合物或聚合加合物以及由其形成的水溶液。该聚合物和聚合加合物包含式(F-1)，由式(F-1)组成或基本上由式(F-1)组成：

其中R₄是烷基或并且R₃是氢或烷基，并且R₂是烷基，并且R₁是H、烷基氢氧化物、烷基醚氢氧化物或

并且w、x、y和z分别是范围在1和20之间、0和10之间、1和10,000之间以及0和10,000之间的整数。该聚合物包含每个羟基官能团1.3至3.8个胺官能团。该聚合加合物是水溶性的并且数均分子量在约500至约1,000,000统一道尔顿(unified Dalton)的范围内。在一个优选的实施例中，聚合物和聚合加合物表示通过共价键将胺和环氧反应物结合所形成的化合物。