[发明专利]用于提高水基涂料组合物耐水致变白性能的多级胶乳

说明书

本发明涉及多级胶乳。更具体地说，本发明的多级胶乳可用于提高水基涂料组合物的耐水致变白性能（water whitening resistance）。本发明还涉及用于提高了耐水致变白性能的水基组合物的多级胶乳的制备方法。该多级胶乳在这些水基组合物中一般用作粘合剂。

如“封闭剂（sealers）”和“涂饰剂（renderings）”的外部水基涂料要经受各种恶劣天气条件如雨、雨淞和雪的侵蚀。本文所说“封闭剂”意指透明、未填充的聚合物涂料，它涂布于如木材、水泥、熟石膏等的底物上，以保护底物的表面并改进其外观。本文所说“涂饰剂”意指未着色的涂料，它主要由胶乳粘结剂和装饰填料组成。在这些天气条件下，封闭剂和涂饰剂与水长期接触。由于这些涂料是水基的，它们与水接触时通常要明显“变白”。这种变白影响了美观。

“耐水致变白性能”意指涂料与水接触时可防止变白的性能。对于未着色的涂料如封闭剂和涂饰剂，特别要防止水致变白，因为这种变白很显眼且看上去不舒服。对涂布于深色底物上的封闭剂和涂饰剂以及以深色填料制得的涂饰剂，也要防止水致变白。需要一种可用于提高水基涂料耐水致变白性能的胶乳粘结剂。

用作涂料粘结剂和粘合剂用途的多级胶乳在本领域是已知的。EP0522789公开了在原浆涂料、堵缝剂（caulks）和密封剂（sealants）中用作粘结剂的多级胶乳。特别地，EP0522789公开了含有多级胶乳的热塑性弹性组合物，它用于要求低温柔软性和防吸垢性的应用。

本发明的第一个方面提供一种多级胶乳，它含有约50%-约95%重量的至少一种Tg为约0℃-约-30℃的第一聚合物级分和约5%-约50%重量的至少一种Tg为约0℃-约80℃的第二聚合物级分，其中该多级胶乳形成的薄膜改进了耐水致变白性能。

本发明的第二个方面是含有约3%-约100%重量该多级胶乳的水基涂料组合物。

一般情况下，高Tg的胶乳比低Tg的胶乳的耐水致变白性能好。本发明的多级胶乳在耐水致变白性能、成膜性能和适于要求柔软性的用途的性能之间达到良好平衡。

本发明的多级胶乳可特别有利地用作水基涂料组合物中的粘结剂。在本发明一优选实施方案中，水基涂料组合物包括封闭剂和涂饰剂。该多级胶乳的重要优点在于使该水基涂料配方提高了耐水致变白性能。水基涂料的粘结剂是本发明多级胶乳时的耐水致变白性能优于粘结剂是总体组成相同的单级胶乳或分别制备的单级胶乳的共混物时的耐水致变白性能。“单级胶乳”意指在聚合反应过程中只有一种单体组成的胶乳。

本发明的多级胶乳由胶乳微粒组成，每个微粒含有至少两种不同聚合物级分。在胶乳微粒中的“不同聚合物级分”意指每个级分的单体组成不同，因此每个级分的聚合物性能如Tg不同。用多步法制备多级胶乳。“多步法”意指两种或多种不同单体混合物依次聚合的方法。用于制备多级胶乳的乳液聚合方法在本领域是熟知的。

由于不同组成的高分子量聚合物通常是不相容的，绝大多数多级胶乳含有由至少两种不同聚合物级分组成的微粒。该微粒可有许多形态构形，如：芯/壳结构，其中芯是第一聚合物级分、壳是第二聚合物级分;倒转芯/壳结构，其中芯是第二聚合物级分、壳是第一聚合物级分;其中壳没有全部包住芯的芯/壳结构（有时称作“叶状（lobed）”或“草莓”结构）;异相结构，其中一种聚合物级分形成几个分离区域存在于其它聚合物级分中;互穿网络微粒;等等。以本领域已知的许多方法可以确定其形态构形。使用扫描透射电镜（适宜的话用着色方法以使级分的外观差别明显）就是这样一种方法。本发明一些多级胶乳的电镜图表明，在第一聚合物级分中第二聚合物级分形成分离区域。

优选的是至少一种第一聚合物级分的Tg低于至少一种第二聚合物级分的Tg。根据Fox方程1/Tg〔聚合物，P（A/B/N）〕＝WA/Tg〔单体A〕+WB/Tg〔单体B〕+WN/Tg〔单体N〕等（式中WN为单体N的重量分数）可以估算每个聚合物级分的玻璃化转变温度Tg。第一聚合物级分的Tg为约0℃～约-30℃、第二聚合物级分的Tg为约0℃～约80℃。优选第二聚合物级分的Tg为约30℃～约60℃、更优选为约45℃～约60℃。该多级胶乳含有约50%～约95%重量的第一聚合物级分和约5%～约50%重量的第二聚合物级分。优选该多级胶乳含有约75%～约90%重量的第一聚合物级分和约25%～约10%重量的第二聚合物级分。更优选该多级胶乳含有约75%～约80%重量的第一聚合物级分和约25%～约20%重量的第二聚合物级分。