[发明专利]具有一定粒子尺寸分布的改进的粘结剂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过借助连续聚合法使丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或者乙烯基芳 族化合物或其它可自由基聚合的乙烯基化合物或者主要由这些单体组成的单体 混合物聚合，而制备用于漆应用的聚合物的方法。本发明尤其涉及无溶剂的连 续的聚合物制备方法，通过该方法可制备具有可调节的颗粒尺寸的用于漆应用 的粘结剂。按照本发明所制备的聚合物粒料的特征在于在无细粒级分的情况下 改进的可加工性。

背景技术

根据现有技术通常借助悬浮聚合或者溶液聚合制备用于漆应用的(甲基) 丙烯酸酯粘结剂或乙烯基芳族化合物粘结剂。(甲基)丙烯酸酯既指丙烯酸及 其衍生物，例如其酯，也指甲基丙烯酸及其衍生物，例如其酯，和由上述组分 形成的混合物。

相反，本发明描述了连续的本体聚合方法。该方法可在无干扰性溶剂的情 况下进行。溶剂可能在例如(甲基)丙烯酸酯的聚合期间引起副反应，如链转 移反应、不期望的终止反应或甚至聚合物相似转变(polymeranaloge)反应。而 且，在制备条件下处理溶剂会带来安全风险。此外，溶剂的选择也可能受到制 备工艺，例如所需的反应温度的限制。这又会损害后续的配制剂和应用形式， 例如考虑到由沸点过高的溶剂造成的过长的干燥时间。

另选去除用于制备的溶剂使一道额外的、不期望的制备步骤成为必需，且 由于两种不同的溶剂用于制备和应用额外地给环境造成了负担。此外，产物中 的溶剂残留物在粘结剂的造粒、挤出、配制以及加工中产生干扰。而且，在漆 应用中这些额外的溶剂成分还可能破坏涂层的质量，例如在光泽、着色或气候 稳定性方面。

丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或者乙烯基芳族化合物或者主要由这些单体组成 的单体混合物的悬浮聚合原则上是公知的。该方法也在没有溶剂的情况下进行。 但是，相对于本体聚合具有很大的缺点，即在该方法中使用大量的水。这使得 额外的工艺步骤，如过滤和随后的干燥成为必需。所述干燥大多仅不完全地进 行。但是，即使少量的残余水含量在漆应用中也会导致明显地损害外观性能， 例如光泽或颜料分散。

还有，悬浮聚合不可连续地，而是仅仅以间歇方式进行。这样的方法相对 于连续聚合而言较不灵活且较不有效地进行。

相对于其它聚合方法，悬浮聚合的另一个缺点是大量助剂，如分散剂、乳 化剂、消泡剂或其它助剂，这些助剂必须使用且甚至在后处理后仍包含于最终 产物中。作为杂质，这些助剂在漆中可能导致例如降低的光泽度值、劣化的颜 料分散，或由于不充分地洗掉的不可溶于有机溶剂的分散剂而导致斑点。还有 不利的是极性共聚单体，如(甲基)丙烯酸、氨基官能的或羟基官能的(甲基) 丙烯酸酯的仅仅非常受限的可共聚性。这些单体在各自的单体混合物中的比例 必定会由于其水溶性而大大受到限制。

悬浮聚合的另一大缺点是所需的反应温度。这样的方法仅可在非常低的温 度范围内进行。由于所使用的水，高于100℃的温度原则上仅可很差地调节。 理论上在压力和高于100℃的温度条件下的实施是不值得推荐的，由于在这样 的条件下单体在水相中的溶解性得到额外的改进。相反在太低的温度下，悬浮 聚合仅非常缓慢或者不完全地进行，并且极其难以调节出工艺相容性的粒子尺 寸。作为用于漆应用的粘结剂的悬浮聚合物的制备实例参见EP 0190433。

悬浮聚合相对于本发明的另一个缺点是产物的粒子尺寸。本领域技术人员 已知：悬浮聚合物以几微米至最大1厘米的粒子尺寸范围产生。但是，即使大 的聚合物珠粒，也额外地具有大的细粒级分。这种细粒级分造成这样的材料的 一些缺点。一方面，这些产物级分会在材料的清洁、干燥和包装中造成问题， 直至细粉尘爆炸的危险。另一方面，含有相关细粒级分的产物也不能在挤出工 艺中使用。大部分挤出机为了吸入原料需要对此最佳的最小粒子尺寸。还有一 个缺点是经常出现颗粒的非均一性，其例如在溶解过程中导致非常不同的溶解 时间。

悬浮聚合相对于本体聚合的另一个缺点是能量平衡：约50％的水相的加热 以及聚合之后需要的该水相的冷却是耗能且耗时的。

搅拌釜或槽中非连续的本体聚合原则上仅会导致单体的不完全反应，并由 此导致高的残余单体含量，而这又会干扰漆性能，或者必须在配制前高花费地 去除。此外，产物的造粒必须在一道单独的方法步骤中进行，并且不能整合到 制备过程中。