[发明专利]用于紫外固化涂层的包含多官能丙烯酸酯的丙烯酸类分散体

说明书

技术领域

本发明涉及制备用于紫外（UV）固化涂层的水性分散体的方法。更具体来说，本发明涉及包括以下步骤的方法：在有机溶剂中将一种或多种丙烯酸酯单体和至少一种烯键式不饱和酸官能单体聚合以形成溶液聚合物，将该溶液聚合物中的酸官能团中和，将该中和后的溶液聚合物与一种或多种多烯键式不饱和丙烯酸酯单体和/或低聚物的组合物合并以形成有机混合物，将由此形成的有机混合物分散到水中。然后可除去溶剂以给出不含溶剂的水性分散体。另外，本发明涉及储存稳定的包含多烯键式不饱和丙烯酸酯组合物的水性丙烯酸类聚合物分散体。

背景技术

与使用溶剂形成的聚合物制备的涂层以及其他即更昂贵的水性涂层，如聚氨酯分散体（PUD）相比，已知的用于木质基材的水性丙烯酸类分散体涂料组合物的缺点是外观较差。已经使用紫外可固化的丙烯酸类涂料组合物来制备性能更好的用于木材的涂料组合物。已经将一些丙烯酸类聚合物水性分散体如氨基甲酸酯丙烯酸类混合组合物用于制备多种涂层，包括在木材上提供可接受的表面光洁度的那些涂层。但是，紫外可固化的丙烯酸类涂料组合物并不总包含丙烯酸类聚合物，因为这些聚合物不含残余的不饱和官能度。要提供不饱和官能度，可将多烯键式不饱和丙烯酸酯单体加到水性丙烯酸类聚合物分散体中。但是，许多多烯键式不饱和单体是敏化剂并被分类为刺激剂；无法将许多这样的单体、尤其是具有多（大于或等于3）烯键式不饱和基团的单体传输到聚合物分散体颗粒中以制备储存稳定的水性分散体。

罗门哈斯公司（Rohm and Haas）的欧洲专利公开第EP0486278A1号揭示了乳液聚合物和多官能丙烯酸酯的水性分散体，其提供的紫外固化涂料组合物可用于木材应用，产生的涂层具有优良的直接冲击性质。在乳液聚合物形成之后，将多官能丙烯酸酯单体与该聚合物合并从而形成这种组合物，当所述多官能丙烯酸酯单体具有平均大于3个丙烯酸酯基团或者其水溶性或水分散性不足以传输通过水进入乳液聚合物颗粒中时，制备的组合物在储存时表现出可见的油相从乳状乳液聚合物的分离。因此，除非选择水溶性或水分散性的单体，否则，不可能通过这种途径将多官能丙烯酸酯传输通过水相进入已有的乳液聚合物中。所以，在该公开内容的范围内制备的分散体具有单体作为油相分离的缺点。

本发明的发明人致力于解决提供丙烯酸类聚合物和多烯键式不饱和丙烯酸酯单体和/或低聚物的紫外固化水性涂料组合物的问题，该组合物的平均丙烯酸酯官能度等于或大于3.2，不存在单体分离的问题，能在木材上提供温暖的涂层外观。

发明内容

1、制备紫外（UV）固化水性涂料组合物的方法，其包括：在有机溶剂中对以下组分i)-iii)的单体混合物进行聚合以形成丙烯酸类溶液聚合物，该聚合物优选是支化聚合物，具有酸官能团，数均分子量为3500-50000克/摩尔：i）以单体混合物中单体固体的总重量为基准计47-100重量%、或优选等于或大于80重量%、或更优选等于或大于90重量%的一种或多种丙烯酸C₁-C₃烷基酯单体，优选是丙烯酸甲酯，ii）以单体混合物中单体固体的总重量为基准计2.25-8重量%、或优选2.5-5.5重量%、或更优选最高为4.5重量%的烯键式不饱和酸官能单体，和iii）剩余的是一种或多种乙烯基单体，优选是甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸环烷基酯、丙烯酸C₄-C₈烷基酯或丙烯酸环烷基酯单体，更优选是甲基丙烯酸甲酯；中和所述丙烯酸类溶液聚合物中的至少一部分酸官能团以形成中和后的丙烯酸类溶液聚合物；将所述中和后的丙烯酸类溶液聚合物与多烯键式不饱和丙烯酸酯组合物合并以形成有机混合物，所述组合物包含一种或多种单体、低聚物或其混合物，使得所述一种或多种单体的组合物平均具有3.2-10个烯键式不饱和基团，或优选为3.5-6.5个烯键式不饱和基团，或更优选为等于或大于3.9个烯键式不饱和基团，以及从而使得低聚物或其混合物的组合物具有平均3.2-20个烯键式不饱和基团，或优选为3.5-10个烯键式不饱和基团，或更优选为3.5-6.5个烯键式不饱和基团，所述丙烯酸酯组合物的量以丙烯酸类溶液聚合物固体和单体固体的总重量为基准计是20-80重量%、或优选是30-50重量%、或更优选是30-48重量%；以及将所述有机混合物分散到水中以形成吸收有单体的丙烯酸类溶液聚合物颗粒的水性分散体。优选该方法还包括从水性分散体中除去有机溶剂，例如通过汽提或闪蒸除去有机溶剂，从而得到基本不含溶剂的水性分散体；这些方法还可除去残余的单体。