[发明专利]吸附的乙酸乙烯酯粘结剂

说明书

背景技术

本发明涉及乙酸乙烯酯的聚合物和共聚物，它们可用作涂料配方中的粘结剂。

乙酸乙烯酯聚合物和共聚物广泛用作建筑涂料配方中的粘结剂。这些粘结剂与它们丙烯酸类对应物相比，相对不是很贵，但是已证明很难将它们制备成与颜料吸附单体(如含磷的酸单体或其盐)的共聚物。从美国专利6,710,161可推测出一个难题，该专利特别阐述了优选方案，其用于含磷的酸单体与共聚单体在pH小于2，更优选小于1.5的条件下共聚。人们相信对于该优选方案，在低pH(低于酸单体的第一pK_a)条件下进行共聚反应，质子化含磷的酸单体，因此在此条件下比在较高pH下的水溶性更低；因此，相信使用质子化的含磷酸单体的聚合反应会增加单体进入增长的颗粒中共聚的能力，从而使残留在反应介质中不需要的水溶性含磷的酸聚合物减少。试验结果支持了这种理论：用聚甲基丙烯酸磷乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯在pH为1.35时制备的粘结剂形成的漆，相对于用由同样的单体混合物在pH为2.2时制备的粘结剂形成的漆，表现出更优异的耐溶剂性。

该专利推断式地阐述了乙酸乙烯酯和含磷的酸单体的吸附胶乳应很难制备：如果乙酸乙烯酯与含磷的酸单体的聚合反应在高于含磷的酸单体的第一的pKa(通常高于2)下进行，可预期在水相中有不可接受量的非共聚的含磷的酸低聚物或聚合物；不过，在低pH下，已知乙酸乙烯酯会水解。

U.S.7,179,531阐述了一种两阶段“橡子形态”共聚物，该共聚物含有交联的丙烯酸类核和凸起的(聚)乙酸乙烯酯-丙烯酸丁酯壳，所述核包含甲基丙烯酸磷酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的结构单元。显著地，所述核不含有乙酸乙烯酯结构单元，已知其在第一段聚合反应的低pH条件下会水解。因此，实际上在该复杂且高成本的两段式工艺在单一阶段工艺中不能制备出甲基丙烯酸磷酸乙酯和乙酸乙烯酯的共聚物。

因此，能克服前述缺点，在吸附胶乳聚合物领域找到乙酸乙烯酯和含磷酸单体的聚合反应制备的可吸附的乙酸乙烯酯胶乳-含磷酸聚合物的方法将是本领域的一个进步。

发明内容

本发明解决了以下需要：一方面提供一种含有稳定的聚合物颗粒的水性分散体的组合物，所述聚合物颗粒包含35-99.8重量％乙酸乙烯酯结构单元和0.2-4重量％含磷的酸单体或其盐的结构单元。

第二方面，本发明是包括以下步骤的方法：在乳液聚合反应条件下将0.2-4重量％的至少部分中和的含磷的酸单体的水溶液与35-99.8重量％乙酸乙烯酯的水溶液接触，以形成稳定的含有乙酸乙烯酯和至少部分中和的含磷的酸单体结构单元的聚合物颗粒的水性分散体，其中所述重量百分数以单体总重量为基准计。

本发明的组合物提供了乙酸乙烯酯/基于含磷的酸的聚合物颗粒，从而改善了含颜料涂料配方的遮盖效果。

发明详述

在第一方面，本发明是一种含有稳定的聚合物颗粒的水性分散体的组合物，所述聚合物颗粒包含35-99.8％乙酸乙烯酯结构单元和0.2-4重量％含磷的酸单体或其盐的结构单元。

术语“稳定的聚合物颗粒的水性分散体”是指在单一相中的乙酸乙烯酯和甲基丙烯酸磷酸乙酯的共聚物颗粒。

本文所用术语“结构单元”是指所列单体聚合反应后的残留部分。例如，乙酸乙烯酯的结构单元如下所示：

其中，虚线表示结构单元与聚合物主链连接的位置。合适的含磷的酸单体的例子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丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯和甲基丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸磷酸乙酯和甲基丙烯酸磷酸丙酯，特别优选的是甲基丙烯酸磷酸乙酯。本文所述的“甲基丙烯酸磷酸乙酯”(PEM)指的是以下结构：

其中R是H或者

优选地，以聚合物颗粒的重量为基准计，含磷的酸单体(优选为PEM)的结构单元的含量为0.5-2重量％。

以聚合物颗粒的重量为基准计，该聚合物颗粒优选含有0.1-2.0重量％含硫的酸单体或其盐的结构单元。合适的含硫的酸单体的例子包括甲基丙烯酸磺酸乙酯、甲基丙烯酸磺酸丙酯、乙烯基磺酸、2-丙烯酰氨-2-甲基丙磺酸和2-甲基丙烯酰氨-2-甲基丙磺酸和它们的盐。优选的含硫的酸单体是2-丙烯酰氨-2-甲基丙磺酸和乙烯基磺酸及它们的盐。以聚合物颗粒的重量为基准计，该聚合物颗粒更优选含有0.5-1.5重量％2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或其盐的结构单元。