[发明专利]具有多价金属阳离子和分散的聚合物的水性组合物

说明书

技术领域

本发明涉及具有多价金属阳离子和分散的聚合物的水性组合物。

背景技术

各种有用的组合物包含分散在水中的至少一种聚合物和至少一种多价金属阳离子。在一些这样的组合物中，聚合物具有酸官能团。这些组合物可用于各种目的，例如用作皮革处理和地板蜡中的成分。过去，这种组合物许多已知的例子具有较低含量的多价阳离子，虽然在一些情况下，如果组合物具有较高的多价金属阳离子，这种组合物的用途将得到改善。例如，认为如果使用较高含量的多价金属阳离子，地板蜡将更加持久。然而，高含量的多价金属阳离子在水性聚合物分散体中有时会引起不稳定，导致凝胶或沉淀物或两者的形成。

过去，通常使用锌阳离子，尤其是在地板蜡中。钙比锌更优选，因为钙不像锌那样对废水处理设施中的微生物有害。有时难以将高含量的钙阳离子掺入水性聚合物分散体中，因为包含钙阳离子的水性聚合物分散体比包含锌阳离子的水性聚合物分散体甚至更易于不稳定。

US 2005/0288411描述了可用作地板蜡的组合物，该组合物包含多价金属阳离子和分散的聚合物。需要提供具有高钙含量同时避免不稳定问题的组合物。

发明内容

提供了一种制备组合物的方法，该方法包括：

(a)首先，使用一种工艺形成至少一种水性聚合物分散体，所述工艺包括使基于单体混合物的重量包含5-50重量％的一种或多种羧酸官能单体的单体混合物发生聚合；

(b)第二步，在所述水性聚合物分散体中加入以下成分：

(i)基于100重量份的所述单体混合物，1-10重量份的至少一种溶胀剂；和

(ii)一种或多种非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或它们的混合物，和

(c)第三步，在所述水性聚合物分散体中加入钙阳离子或镁阳离子或它们的混合物；

其中，在完成所述步骤(b)之后开始所述步骤(c)之前，所述预混物中全部多价金属阳离子的当量与所述预混物中羧酸官能团的当量之比为0或者0-0.1；在完成所述步骤(c)之后，所述组合物中钙离子和镁离子的当量与所述组合物中羧酸官能团的当量之比为0.4或更高；和在完成所述步骤(c)之后，除了钙和镁之外所有多价金属阳离子的当量与所述组合物中羧酸官能团的当量之比为0或者0-0.1。

还提供了由所述方法形成的组合物。

具体实施方式

在本文中，术语“(甲基)丙烯酸类”表示“丙烯酸类或甲基丙烯酸类”，“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。在本文中，如果以某种材料的总重量计，该材料包含至少25重量％的水，则称该材料是“水性的”。

在本文中，″分散体″包含悬浮在连续介质中的离散颗粒，有时候还包含其它的组分。以连续介质的重量计，如果连续介质包含至少50重量％的水，则认为所述分散体是″水性分散体，″所述连续介质是″水性介质″。当所述分散体中悬浮的离散颗粒中的至少一部分包含一种或多种聚合物的时候，则认为所述分散体是″聚合物分散体″。因此，″水性聚合物分散体″包含悬浮在连续介质中的一些含聚合物的颗粒，所述连续介质中包含至少50％的水。在本文中，如果使用术语“聚合物分散体”，其表示包含在悬浮颗粒中的聚合物在水中不溶解。

在本文中，两个量的“比率”是第一个量除以第二个量得到的数值。

多价金属阳离子是电荷等于或大于+2的金属阳离子。例如，多价金属阳离子是碱土金属的多价阳离子和过渡金属的多价阳离子。

本发明组合物中多价金属阳离子的含量由当量值表征。对于每一种存在的多价金属阳离子，该多价金属阳离子的当量值是存在的阳离子的摩尔数乘以阳离子的价态。一摩尔的二价金属阳离子提供两当量；一摩尔的三价金属阳离子提供三当量；依此类推。

水性聚合物分散体中样品中的聚合物颗粒具有各种尺寸。在一些情况下，聚合物颗粒是球形或近球形；在这种情况下，其尺寸可通过它们的直径进行表征，聚合物颗粒的集合可通过颗粒的平均直径进行表征。一种有用的测量颗粒平均直径的方法是光散射法。优选地，颗粒的平均直径为40nm以上；更优选50nm以上。独立地，颗粒的平均直径优选在500nm以下；更优选250nm以下；更优选200nm以下；更优选150nm以下。

本发明水性聚合物分散体的聚合物是通过单体聚合反应形成的；用于形成聚合物的所有单体的聚集体在这里称为“单体混合物”。单体混合物中的单体可以是任何类型并且可以通过任何方法或机理聚合。