[发明专利]生产热塑性聚酯的水分散体的方法

说明书

本发明涉及一种生产在聚合物主链中具有多个酯基和/或碳酸酯基团以及酸值小于5mg KOH/g，尤其是至多3mg KOH/g且在180℃下的零剪切粘度η₀(180℃)为至少60Pa·s的热塑性聚合物的水分散体的方法。本发明还涉及可以由所述方法得到的聚合物分散体及其用途。

在聚合物主链中具有多个酯基和/或碳酸酯基团并且酸值至多为10mgKOH/g的热塑性聚合物，尤其是聚酯，具体为可生物降解聚酯的水分散体对于许多应用特别令人感兴趣，尤其是作为粘结剂。不象其中聚合物主链由碳原子构成的聚合物水分散体，在聚合物主链中具有多个酯基和/或碳酸酯基团的聚合物水分散体通常不能通过乳液聚合方法生产。相反，通常需要通过缩聚途径生产该类聚合物，然后将它们转化成水分散体。原则上存在许多实施该途径的方法。

首先，可以使聚合物在有机，优选水溶混性溶剂中的溶液与含水分散介质混合，接下来可以除去有机溶剂。然而，通常不可能在不接受该分散体质量的一定损失下实现有机溶剂的完全除去，该质量损失例如由该聚合物因水解造成的分子量降低和/或分散相的去稳定引起。

具有高酸值的聚合物又可以通过使用碱来碱化含水分散介质而在水中乳化，碱化的目的是使羧基去质子并因此促进该聚合物的自乳化。这种程序例如描述于WO 98/12245中。该文献中所述方法自然不能用于生产引言中所定义的聚合物的水分散体，因为它们具有低酸值。

另一可能性在于在含水分散介质中乳化该聚合物的熔体，然后冷却。然而，这里的风险是在这些条件下发生分子量降低，这由该聚合物的主链中酯基或碳酸酯基团的水解引起。

EP 1302502A1描述了一种通过使用捏合方法将聚酯熔体掺入具有低表面张力的表面活性剂物质的水溶液中而生产可生物降解聚酯的水分散体的方法。这里必须小心以使该聚合物熔体的粘度比(零剪切粘度η₀)不过多地偏离该水溶液的粘度，因为否则的话所得分散体不稳定。其结果首先是仅可生产粘度值大于2Pa·s的高粘度聚酯分散体，其次是可以使用的聚酯仅为在掺入温度下具有足够低零剪切粘度η₀的那些。然而，这类聚酯的性能特征对许多目的而言并不令人满意。此外，在这些条件下通常发生聚酯的分子量降低。

US 2005/058712也描述了一种通过将由聚酯与降低熔体粘度的添加剂如三醋精的混合物制成的熔体在表面活性剂物质的水溶液中乳化而生产可生物降解聚酯的水分散体的方法。然而，缺点已经证明是加入的降低熔体粘度的添加剂自然会残留在该分散体中，导致性能特征受损。此外，可以以此方式乳化的唯一聚酯是其零剪切粘度η₀在掺入温度下足够低的那些。然而，这类聚酯的性能特征对于许多目的并不令人满意。

US 2002/0076639尤其描述了使用转子-定子混合机经由熔体乳化生产具有羧酸基团且酸值优选为7-70mg KOH/g聚酯的端基改性聚酯的聚酯水分散体。该酸值赋予聚酯颗粒两亲特性，从而促进乳化。在这里使用转子-定子混合机来生产球形聚酯颗粒。

US 6,521,679描述了经由水不溶性聚酯与具有0.1-1.5mmol磺酸基团/g水溶性聚酯的水溶性聚酯树脂的混合物的熔体乳化生产水不溶性聚酯的聚酯分散体。熔体乳化方法使用挤出机并得到高粘度分散体，其可以用水稀释。所用水不溶性聚酯具有低零剪切粘度。

因此，本发明的目的是提供一种生产在引言中所定义的聚合物的水分散体的方法。具体而言，该方法应允许在没有显著分子量降低下将在聚合物主链中具有多个酯基和/或碳酸酯基团的聚合物转化成水分散体。

现已发现尽管引言中所定义的这类热塑性聚合物具有较高零剪切粘度η₀(180℃)，但若在该聚合物的熔点或软化点以上的温度下借助包括至少一个转子-定子混合机的设备将由至少99重量%该聚合物构成的聚合物组合物引入包含至少一种表面活性剂物质的含水分散介质中并将所得聚合物水分散体骤冷，则它们甚至可以在不加入流动助剂下和/或在水相粘度没有显著提高下经由加入增稠剂在含水分散介质中乳化。