[发明专利]聚合物掺合物

说明书

本发明涉及在含水涂料组合物中适用于作成膜粘结剂组份的乳液聚合物，它并不要求有挥发性有机溶剂的存在。更具体地说，本发明是直接对至少两种乳液聚合物的选择，这两种乳液聚合物具有不同的玻璃化转变温度，处于某种特定的重量比例，将它们掺合在一起时，使得含水涂料组合物的配方具有好的成膜性而不需使用聚结剂。

水基涂料，例如含胶乳或乳液聚合物的漆，是今天所使用的所有涂料的重要部分。水基涂料具有比通常的油基涂料（例如醇酸漆）更易于使用的优点，并且含有更少的不希望的挥发性有机溶剂。水基涂料的配制者希望比得过或改善醇酸基涂料的性能，这包括硬度及光泽特性。

聚合物的玻璃化转变温度（“Tg”）是使用一种或多种单体的制造的聚合物的内在物理性能。聚合物的Tg决定了聚合物的相对硬度或软度。聚合物的Tg越高，则聚合物越硬;而聚合物的Tg越低，则越软。聚合物的Tg决定了由含该聚合物的涂料组合物所形成的膜的物理性能，以及含该聚合物的涂料组合物可用于基体以形成一层膜的最低温度。例如，在含颜料的建筑涂料中，涂料的两个重要物理性质是它的硬度以及它的所要求的光泽度。含颜料涂料的硬度是聚合物粘结剂的Tg以及用于涂料组合物的颜料数量的函数。光泽度高的涂料与低光泽涂料相比，典型地含有较低浓度的颜料，因此，与在低光泽涂料中相比，聚合物粘结剂对涂料最终硬度的贡献更重要。提高涂料中所用聚合物粘结剂的Tg，将提高最终涂料的光泽和硬度。然而，如果所选择的用以使涂料具有所需的光泽度或硬度的聚合物Tg，高于使涂料成膜所需的最低温度（以下称作“最低成膜温度或“MFT”）。则会陷入困境。如果根据其性能来选择聚合物的Tg，使得涂料具有硬度，但涂料在其使用温度却不能成膜，因而除非在等于或高于最低成膜温度使用时能获得所需的膜性能，否则该涂料配方将是无用的。同样，假如仅仅基于在低温时能形成一层好的膜来选择聚合物，则该涂料在其使用温度将形成一层膜，但如此形成的膜将必定不具有所需的物理性能。

含水涂料配制者解决这个问题的惯用方法是使用将能产生这种所需物理性能的涂料粘结剂聚合物，以及单独地处理聚合物的成膜问题。这是通过在涂料配方中加入添加剂来实现的。这些添加剂的作用是有效地降低聚合物的表观Tg，因而使得涂料在低于聚合物真正Tg的温度下能生成一层有用的膜。含水涂料配制者为此目的可选择的添加剂是通常的挥发性有机溶剂。挥发性有机溶剂对聚合物粘结剂起着增塑剂的作用。本文的用意是，添加剂使聚合物增溶，并降低了聚合物的表观Tg。此种聚合物Tg的表观降低使得配制者能在某一温度（在此温度下聚合物通常不能成膜）下在适当时间内形成一层膜，而在此同时，加此形成的膜保持了所需的物理性能，这种膜的物理性能之所以能保持是因为当涂料用于基体以后，当膜干燥时，聚结剂自膜中挥发。因此，在聚结剂添加剂的帮助下能够形成一层膜。而不涉及聚合物粘结剂的真正Tg，聚结剂例如2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯（Texanol），被典型地用于涂料配方中，其浓度以聚合物粘结剂固体的重量计为约3%至约20%。在上述范围内，随着聚结剂浓度的增大，则所需的涂料光泽度也增大。

尽管这是一个很有用的解决在使用高Tg聚合物（这种聚合物在所需的使用温度下不易成膜）以获得某些所需膜性能时所产生问题的方法，但这种解决方法又产生了别的问题，这一新的问题是与这些有机溶剂添加剂的挥发和它们进入大气是有关联的。除了这些有机溶剂具有令人不愉快的气味外，人们还越来越关心这类有机溶剂对环境和健康的严重影响。自最初开发胶乳涂料用于水基涂料，作为对含挥发性有机溶剂的油基涂料的一种改进以后，水基涂料配制者的一个目的就是进一步降低或消灭这些挥发性有机溶剂在水基涂料中的应用。

本发明的一个目的是开发一种用于不必使用挥发性有机溶剂聚结剂的水基涂料的聚合物粘结剂。

本发明的另一目的是在实现上述目的时不会降低水基涂料的物理活能或严重增大其生产成本。

这些目的或其他目的，可从下面的详细描述中变得易于理解。

适用于在不含聚结剂的含水涂料组合物中用作粘结剂的至少是两种乳液聚合物的聚合物掺合物。该聚合物掺合物含有约从20%至约60%重量的硬乳液聚合物，其玻璃化转变温度约高于室温;以及约80%至约40%重量的软乳聚合物，其玻璃化转变温度低于约15℃。

此聚合物掺合物特别适用于制备一种含水涂料组合物，它能在低温度使用而又具有良好的抗粘连性，例如用于制室内用的半光泽漆。