[发明专利]多段胶乳聚合物的制备

说明书

背景技术

胶乳涂料组合物包含各种添加剂以改善性能。例如，使用防冻添加剂，如乙二醇和丙二醇来防止组合物结冻并改善所述组合物在低温下的性能。还使用聚结性溶剂来降低最低成膜温度。但是，由于存在关于减少或者甚至消除制剂中包含的挥发性有机化合物(VOC)的法规压力，使得使用这些添加剂变得不大合乎需要。在为了解决该问题的一个方法中，US7,705,082揭示了加入低挥发性低聚乙二醇衍生物来生产具有可接受冻融性质的涂料制剂。然而，所揭示的方法需要大量的添加剂、添加成本和复杂度，并且可能增加所述制剂的水敏感性和发泡性。因此，希望找到其他方法在无需使用VOC的情况下来实现可接受的冻融性质。

发明内容

本发明提供了一种方法，其包括以下步骤：

a)在乳液聚合条件下使丙烯酸类单体的第一部分与含磷酸单体的第一部分接触，以形成第一段聚合物；以及

b)在乳液聚合条件下使所述第一段聚合物与丙烯酸类单体的第二部分和含磷酸单体的第二部分接触，以形成胶乳聚合物；

其中，所述含磷酸单体的第一部分的量占所述第一段聚合物重量的2-8重量％；所述含磷酸单体的第二部分重量为酸单体的第一部分重量的15-40重量％；所述丙烯酸类单体的第一部分为丙烯酸类单体的第一部分和第二部分的5-50重量％；前提是对单体进行选择使得所述胶乳聚合物的T_g为-20至50℃。

本发明通过提供具有所需冻-融性质的低VOC或零VOC油漆制剂解决了本领域中的需求。

具体实施方式

本发明提供了一种方法，其包括以下步骤：

a)在乳液聚合条件下使丙烯酸类单体的第一部分与含磷酸单体的第一部分接触，以形成第一段聚合物；以及

b)在乳液聚合条件下使所述第一段聚合物与丙烯酸类单体的第二部分和含磷酸单体的第二部分接触，以形成胶乳聚合物；

其中，所述含磷酸单体的第一部分的量占所述第一段聚合物重量的2-8重量％；所述含磷酸单体的第二部分重量为酸单体的第一部分重量的15-40重量％；所述丙烯酸类单体的第一部分占丙烯酸类单体的第一部分和第二部分的5-50重量％；前提是对单体进行选择使得所述胶乳聚合物的T_g为-20至50℃。

含磷酸单体或丙烯酸类单体的第一部分指的是在步骤a)中用来制备第一段聚合物的一种或多种特定单体；类似地，含磷酸单体或丙烯酸类单体的第二部分指的是步骤b)(聚合反应的第二阶段)中使用的一种或多种特定单体。第一段中使用的丙烯酸类单体和含磷酸单体可以与用来制备最终胶乳聚合物的丙烯酸类单体或含磷酸单体相同或不同。

合适的丙烯酸类单体的例子包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己基酯及其组合。优选的丙烯酸类单体的组合包括甲基丙烯酸甲酯与一种或多种选自下组的单体：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸-2-乙基己酯。更优选的丙烯酸类单体的组合包括甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙基己酯；以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯。

合适的含磷酸单体的示例包括醇的膦酸酯和磷酸二氢酯，其中所述醇含有可聚合的乙烯基或烯烃基团或者被可聚合的乙烯基或烯烃基团取代。优选的磷酸二氢酯是(甲基)丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸磷酰乙酯和甲基丙烯酸磷酰丙酯，特别优选的是甲基丙烯酸磷酰乙酯。本文所述的“甲基丙烯酸磷酰乙酯”（PEM）指的是以下结构：

其中R是H或者

第一段聚合步骤和/或第二段聚合步骤可包括在聚合条件下接触另外的单体。合适的另外的单体的例子包括羧酸官能单体如丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸；含硫酸官能单体，包括(甲基)丙烯酸磺乙酯、(甲基)丙烯酸磺丙酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸和2-(甲基)丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸，及其盐；苯乙烯类单体，例如苯乙烯和乙烯基甲苯；多烯键式不饱和单体，例如甲基丙烯酸烯丙酯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯基酯；以及多官能单体，例如脲基甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。