[发明专利]聚合物水分散体的制备

说明书

本发明涉及制备固体体积浓度(固体体积＝固体质量除以固体密度)至少为50％(体积)的聚合物水分散体的一种新方法，其中至少一种可自由基聚合的单体(卤乙烯或偏卤乙烯除外)与聚合容器中添加的至少一种起始聚合物水分散体I，在分散剂和自由基聚合引发剂存在下用自由基水乳液聚合的方法进行聚合。

本发明也涉及将本工艺的直接产物用作粘结料以及制备涂料和胶粘剂的原料。

聚合物溶液中的溶剂挥发后就形成聚合物膜。聚合物水分散体在含水分散介质挥发后也有相同的行为，这就是为什么聚合物水分散体作为粘接料有着很多的用途的原因，例如可用于油漆或涂敷皮革，纸张或塑料膜的组合物等。

高固含量的聚合物水分散体有着特别的优点：一方面较低比例的水分散介质在它蒸发时(例如成膜或制备聚合物粉末时)可降低能量消耗；另一方面有用的聚合物可用较少量的水相作为载体介质进行储存和运输。

但是，也存在着不足之处、即当聚合物的体积浓度增加时(US-A-4,130,523)，制备聚合物水分散体时就会出现一些问题。例如，流动阻力(粘度)增大，粘度增大后不仅使除去反应热有困难，而且也使水分散体的处理麻烦：其次，分散的聚合物颗粒由于热力学稳定性的原因也有逐渐聚集的倾向。产生的絮凝物[a)微絮凝物或微粒用常规的过滤方法是除不去的；b)大絮凝物或凝胶；用常规的过滤方法可以除去]，对聚合物水分散体的成膜特别有干扰，所以通常是不希望有的。

根据聚合物水分散体流动阻力的研究，在相同的固含量下，颗粒大小分布宽(多分散性)的分散聚合物颗粒要比颗粒大小分布窄(在极端情况下是单分散的)的聚合物颗粒有着较低的流动阻力。此外，粗大的聚合物水分散体在同样的固含量下要比细小的聚合物水分散体的流动阻力低。

EP-A-129,699揭示了制备一种聚合物水分散体的方法，其中，不饱和的单体在聚合容器中按常规的自由基水乳液聚合方式进行聚合，同时添加起始聚合物水分散体，其方法是：起始聚合物水分散体的添加必需在要聚合的单体总量的40％(重量)已经共聚合之前结束；并且，在单体聚合过程中生成的乳液聚合物的平均粒度是起始聚合物水分散体的的平均粒度的两倍时才开始添加。事实上，起始聚合物的水分散体加料周期最好不要太长，而是立刻全部加入。

这样得到的聚合物水分散体的缺点是，当固体体积浓度在50％(体积)以上时，其流动阻力不能完全令人满意，并且根据具体的实施例，其固体体积浓度限制在65％(体积)以下。

US-A-4,130,523涉及一种制备聚合物水分散体的方法，其中，在聚合工艺过程中已经形成的聚合物水分散体被连续地从反应区中移走，贮存，稍后再作为一种起始聚合物分散体重新导入反应区。这种方法的缺点是它不适合于工业化装置。

US-A-3,424,706涉及了制备至少含70-97％(重量)偏氯乙烯作共聚单元的聚合物水分散体的方法。其中，实施单体的聚合时添加一种起始聚合物的水分散体。该文献特别强调使被聚合单体和起始聚合物的水分散体相互混合，并且将这混合物加到初始的进料中成为每批聚合物料的一部分。

这种方法的缺点是单体混合物被限制于主要由偏氯乙烯组成。而且，根据具体的说明例，该法得到的聚合物水分散体不仅当固体体积浓度在50％(体积)以上时流动阻力不能令人满意，而且在令人满意的可流动态时的固体体积浓度上限也不能令人满意。

EP-A-81,083揭示了一种制备高浓缩二元聚合物分散体的方法。其特征在于不饱和乙烯类单体用自由基水乳聚合方法聚合时添加起始聚合物A的起始水分散体A和起始聚合物B的起始水分散体B，但须聚合物颗粒A和B的重均直径相互相差的倍数为2至15，并且所加的起始聚合物A和B的总重量，按最终所得聚合物的重量计，不小于5％(重量)和不大于80％(重量)。这种方法的缺点是需要制备两种起始聚合物水分散体。此外，此法只有当所加的起始聚合物A和B的总重量，按最终所得聚合物的重量计，至少为60％(重量)时，才能得到比较满意的聚合物水分散体。至少，EP-A-81,083的所有说明实例都证实了这个限制条件。

GB-A-2,245,274揭示了一种制备聚合物水分散体的方法，其聚合物颗粒直径分布在很宽的范围内。该法的特征在于整个聚合进程中都保持一定的乳化剂浓度。这种方法的缺点是非常不适合在工业上重复生产固体体积浓度≥50％(体积)聚合物水分散体，这就是为何仅有的说明实例的固体体积浓度事实上都在20％(体积)以下。