[发明专利]聚合物分散体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及乳液聚合以及由此得到的聚合物分散体。

背景技术

乳液聚合是涉及单体以胶态分散体的形式自由基链型聚合的有利方法。乳液聚合与悬浮聚合具有一定相似性。但是任何相似性都是表面上的，因为乳液聚合通常显示显著不同的反应机理和性能。乳液聚合例如在其中聚合发生的颗粒的类型和较小尺寸方面、在使用的引发剂种类方面和在聚合物分子量对反应参数的依赖性方面不同于悬浮聚合。乳液聚合另外提供独特优点，可以同时获得高分子量和高反应速率。

乳液聚合用来制造一些商业上重要的聚合物。氟化聚合物和共聚物是由乳液聚合产生的商业上重要的聚合物材料的实例。氟化聚合物用于各种应用，包括处理诸如织物、皮革、地毯和纸张的材料以赋予此类材料疏水和疏油性。根据传统乳液聚合技术聚合氟化单体存在一些挑战。最困难的挑战之一为解决疏水性氟化单体和水性分散介质之间的溶解性差异。为了增强氟化单体在水性分散介质中的溶解性，经常将水溶性有机助溶剂加入到分散介质中。

向分散介质中添加有机助溶剂，同时提高疏水物质的溶液化和聚合作用，存在一些缺点。例如由于各种环境考虑，乳液聚合方法中使用的许多有机助溶剂附带有政府法规，为保证符合规定可能使成本增加。此外，有机助溶剂可能消极地影响聚合物分散体的各种性能。例如有机助溶剂可能消极地影响聚合物分散体的所需抵抗和保护性能，特别是当将聚合物分散体施加到诸如织物的基材时。另外，有机助溶剂可能消极地影响已经用包括有机助溶剂的聚合物分散体处理的分散的染色织物基材的耐洗性和其它牢固性。

可以将有机助溶剂蒸馏出聚合物分散体。尽管如此，蒸馏过程使生产聚合物分散体所需的生产时间和能量增加。蒸馏步骤还可能使聚合物分散体不稳定。此外，适用于乳液聚合体系的许多有机助溶剂为生产方法昂贵地增加了更多的费用。

发明内容

鉴于上述有机助溶剂的问题，可能理想的是提供由有机助溶剂含量减少或没有有机助溶剂的乳液聚合产生的聚合物分散体。另外可能理想的是提供实施乳液聚合的方法，其中几乎不或完全不使用有机助溶剂。

本发明提供包含有机助溶剂含量减少或基本没有有机助溶剂含量的聚合物分散体，以及实施有机助溶剂减少或基本没有有机助溶剂的乳液聚合的方法。本发明还提供用包含有机助溶剂含量减少或基本没有有机助溶剂含量的聚合物分散体涂布或处理的基材。在一些实施方案中，用本发明聚合物分散体涂布或处理的基材显示有利的性能，例如抵抗性提高和抗可燃性增强。

在一个实施方案中，本发明提供一种分散体，包括至少一种乳化剂、单体组分和包含式(I)化合物的水溶液的连续相

其中X为O或S，和

其中R¹、R²、R³和R⁴独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、氟烷基、氟烯基、氟炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、-C(O)OR⁵和-C(O)R⁵，

其中烷基、烯基、炔基、氟烷基、氟烯基、氟炔基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基任选被独立选自R⁵的取代基取代一次或多次，

其中R⁵选自氢、烷基、烯基、炔基、氟烷基、氟烯基、氟炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、羟基、羧基、烷氧基、磺酰基、磺酸基和胺。

在一些实施方案中，至少一种乳化剂包括表面活性剂。根据本发明的实施方案，适用于分散体的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂或其组合。

根据本发明的实施方案，单体组分包括具有至少一个可聚合官能度的多种单体。在一些实施方案中，可聚合官能度包括不饱和点，例如碳双键或碳三键。在其它实施方案中，可聚合官能度包括胺官能度、异氰酸酯官能度或羧酸官能度。在另一个实施方案中，可聚合官能度包括醇或羟基官能度。

在一些实施方案中，单体包括乙烯型单体、烯丙型单体或其组合。在一些实施方案中，单体包括疏水单体，例如全氟化单体，亲水单体，或其组合。根据本发明的实施方案，根据要生产的所需聚合物选择单体。

在一些实施方案中，分散体进一步包括有机助溶剂。在一些实施方案中，有机助溶剂是水溶性的。在一些实施方案中，有机助溶剂包括丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、丙二醇、二丙二醇单甲醚、二丙二醇、三丙二醇、己二醇、乙醇或其混合物。在其它实施方案中，包括至少一种乳化剂、单体组分和包含式(I)化合物的水溶液的连续相的分散体不包括有机助溶剂。