[发明专利]不含烷基酚的反应性非离子型表面活性剂、获得不含烷基酚的反应性非离子型表面活性剂的方法、通过乳液聚合获得的胶乳、具有高耐水性的水基涂层组合物以及水基涂层组合物的用途

说明书

本发明涉及在疏水性部分中具有末端不饱和度的新的不含烷基酚乙氧基化物(不含APE)的反应性非离子型表面活性剂，包括单酯和二酯中的至少一种；以及获得不含APE的反应性非离子型表面活性剂的方法，其包括具有末端不饱和度的脂肪醇或脂肪酸的烷氧基化步骤或具有末端不饱和度的脂肪酸和二醇衍生物的直接酯化。此外，公开了乳液聚合胶乳，其用阴离子表面活性剂和本发明的反应性非离子型表面活性剂聚合。根据本发明制备的胶乳产生具有高耐水性的水基涂层组合物。

技术领域

本发明包括具有高耐水性的水基涂层组合物、通过乳液聚合用反应性非离子型表面活性剂聚合获得的胶乳、用于产生胶乳的乳液聚合方法以及在乳液聚合中使用的不含乙氧基化烷基酚的反应性非离子型表面活性剂的合成。

背景技术

水基涂层已经受到广泛关注，因为当与溶剂型涂层相比时，它们显示出较低的环境影响并且因为它们经济上是可行的。

大部分水基涂层含有通过表面活性剂稳定的聚合物颗粒在水中的分散体，被称为单数形式的胶乳(latex)，或复数形式的胶乳(latexes)。

优选地通过乳液聚合获得胶乳，并且它们的主要特性为：

-单体组合物，其限定了它们的玻璃化转变温度(Tg)和在各种温度和湿度条件下成膜的能力，和

-颗粒尺寸分布。

常规的市售胶乳通常具有平均尺寸为50nm至500nm以及Tg为-40℃至90℃的颗粒。

胶乳是水基涂层制剂中的最重要的组分，负责形成具有外观、机械特性、耐水性、耐候性和适于各个应用的对其他外部因素的抗性的膜或连续的且均质的涂层膜。

水基涂层用于多种应用中，包括建筑涂料、粘合剂、纸、皮革和织物。

为了开发乳液聚合方法和因此稳定的胶乳，表面活性剂的选择最重要。

表面活性剂在聚合开始时控制颗粒成核、在整个聚合过程中控制反应器中的颗粒稳定性和凝块形成中具有挑战性任务。另外，表面活性剂控制颗粒尺寸、机械稳定性、电解质稳定性、冻融稳定性和最终胶乳寿命或保存期限。

在乳液聚合中最常用的表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。通常，单一的表面活性剂不足以产生具有机械稳定性、对电解质的稳定性和对冷却和加热循环的稳定性(也称为冻融稳定性)的胶乳。

在乳液聚合中使用的常规表面活性剂具有疏水性部分和亲水性部分，并且它们物理吸附在存在于整个聚合中的分散相(比如在水中乳化的单体液滴和分散在水中的聚合物颗粒)的表面上，以及物理吸附在分散在来自最终胶乳的水中的聚合物颗粒的表面上。

并且，常规表面活性剂影响胶乳成膜和水基涂层膜的特性。

通常，胶乳成膜包括三个阶段：

阶段I：水的蒸发和颗粒的封装。在该阶段，表面活性剂保持吸附至颗粒。在该阶段获得的膜不是连续的并且显示出发白且脆弱的外观。

阶段II：如果湿聚合物Tg或最低成膜温度(MFFT)低于室温则颗粒变形，和水蒸发。所得的膜是连续的、透明的且均质的，但是其显示出低的机械抗性。另外，在该阶段，表面活性剂保留在变形的颗粒间隙，产生具有低的防水性的膜。

阶段III：如果介质的温度高于干燥聚合物Tg，则存在聚合链从一个颗粒到另一颗粒的相互扩散，称为聚结，伴随着颗粒域的消失。同时，也发生表面活性剂向聚合物-空气和聚合物-基板界面的迁移以及表面活性剂的离析形成亲水性域。这些亲水性域为膜中水渗漏的途径。

表面活性剂向界面的迁移和亲水性域形成是水基涂层的低耐水性和低耐久性的主要原因。这是水基涂层与溶剂型涂层相比的主要限制，约束了水基涂层在更需要的应用中的使用，例如在需要高耐水性涂层的具有高相对湿度的环境中的使用。