[发明专利]吸入有热塑性聚合物的胶乳颗粒

说明书

发明领域

本发明涉及吸入有热塑性聚合物的胶乳颗粒。 

技术背景

相较于由溶剂基聚合物制备的涂层，由聚合物颗粒的水性分散体制备的涂层在光泽、耐受性、和硬度形成方面可能有所欠缺。已知包含不同水性聚合物分散体的掺混物的分散体(例如，丙烯酸类分散体和聚氨酯分散体的掺混物，或丙烯酸类分散体和环氧分散体的掺混物)能改善涂层性质；但是潮湿状态的掺混物会表现出储存不稳定性并局限于固体(solids limited)。另外，得自于这些掺混物的涂层会由于胶乳不相容性和聚合物相反混合而表现出性能问题。 

一种改善涂层性质的途径是采用复合颗粒技术，如Guyot等在“混合型聚合物胶乳(Hybrid Polymer Latexes)”，Prog.Polym.Sci.32(2007)1439-1461中所述。复合颗粒包含至少两种截然不同的聚合物，它们可以在颗粒内形成均一的掺混物，或者由于制备方法的原因形成比物理掺混物更密切混合的截然不同的微观相。这些复合颗粒可以例如通过以下方式制备：用烯键式不饱和单体如丙烯酸类单体和甲基丙烯酸类单体使聚合物颗粒如聚氨酯颗粒的分散体溶胀，然后将这些单体聚合形成聚丙烯酸类-聚氨酯颗粒。或者，可以从体相或从有机溶液将不同种类的预先形成的聚合物共分散到水中。 

而且，单体可担任双重任务：对于制备预聚体而言作为溶剂，并随后作为第二聚合物。例如，丙烯酸类单体和甲基丙烯酸类单体可用作溶剂来制备聚氨酯预聚物，随后分散在水中，用二胺增链从而构建分子量。随后通过自由基聚合反应将(甲基)丙烯酸类单体聚合。 

在形成复合物的另一个例子中，可以将聚合物颗粒的分散体与单体或预聚物混合，随后通过官能侧基接枝到第一聚合物上。 

上述方法通常制得复合物，这些复合物随后交联，因此局限于需要低温成膜的应用、或不利地要求用有机溶剂进行制造的应用、或在其最终分散体中包含有机溶剂的应用，或者这些复合物通过消耗大量能量的方式进行制备。 

由于粘性累积的原因，被吸入聚合物限于低分子量聚合物，最终分散体限于较低的潜在固体含量。低分子量的被吸入聚合物会在复合材料的最终应用中对其性质造成负面影响，例如硬度降低、耐刮性降低，以及由这种材料制成的涂层的耐积垢性降低。因此，若能发现一种有效的方式在不需要有机溶剂的情况下，制得不交联或极少交联的复合物，并且该复合物能适应高固体含量和高分子量，将是有利的。 

发明内容

在第一方面中，本发明是一种包括以下步骤的方法： 

a)将聚合物颗粒的稳定水性分散体与疏水性第一单体组合，该疏水性第一单体能通过逐步增长(step-growth)聚合反应形成聚合物； 

b)使聚合物颗粒溶胀到大致平衡； 

c)使步骤b)的稳定水性分散体与第二单体接触，该第二单体能与第一单体反应形成热塑性逐步增长聚合物，该第二单体的特征在于具有足够的疏水性，能至少部分吸收到聚合物颗粒中； 

d)将第一单体和第二单体聚合，形成热塑性逐步增长聚合物。 

在第二方面中，本发明是一种组合物，该组合物包含吸入有热塑性逐步增长聚合物的聚合物颗粒的稳定水性分散体，该热塑性逐步增长聚合物是聚羟基氨基醚、聚羟基硫醇醚、聚羟基氨基酯、聚酯、聚氨酯、聚脲、或聚硅氧烷，前提是当该热塑性逐步增长聚合物是聚氨酯或聚脲时，该逐步增长聚合物基本不含酸侧基，该聚合物颗粒基本不含胺侧基或肼侧基。 

本发明的方法通过为在胶乳颗粒内构建被吸入聚合物的分子量提供一种机理，从而消除了在溶液中构建高分子聚合物的粘度限制，解决了本领域的需求。该方法提供了一种方便地制备吸入有热塑性逐步增长聚合物的胶乳颗粒的储存稳定“一罐式(one-pot)”热塑性复合物的方式。 

具体实施方式

在本发明方法的第一步骤中，将聚合物颗粒的稳定水性分散体(即胶乳)与疏水性第一单体组合，该疏水性第一单体能通过逐步增长聚合反应的方式形成聚合物。胶乳可通过自由基乳液加成聚合反应或自由基悬浮液加成聚合反应或者通过预先形成的聚合物在剪切条件下分散到水性介质中来制备。较佳的是，采用常规自由基乳液聚合反应技术来制备胶乳。合适胶乳的例子包括丙烯酸类、苯乙烯-丙烯酸类、 苯乙烯-丁二烯、氨基甲酸酯、酯(包括聚酯和醇酸树脂)、烯烃、氯乙烯、乙烯乙酸乙酯、和聚乙酸乙烯酯基胶乳，其中丙烯酸类和苯乙烯-丙烯酸类胶乳是优选的。