[发明专利]可通过在木素磺酸盐的存在下自由基引发的乳液聚合获得的含水聚合物分散体

说明书

描述

本发明涉及一种含有链增长加成聚合物的含水聚合物分散体，其可通过从可自由基聚合的烯属不饱和单体进行自由基引发的乳液聚合获得，其中聚合物是从特定的主要单体形成的，并且聚合反应是在木素磺酸盐的存在下进行，并且聚合物是支化或交联的聚合物。本发明还涉及一种制备含水聚合物分散体的方法，并且涉及使用聚合物分散体用于制备纸涂料组合物。

可以从可自由基聚合的烯属不饱和单体经过自由基引发的乳液聚合获得的含水聚合物分散体具有各种应用用途。用于纸涂料组合物的粘合剂例如是已知的，其是基于乙烯基芳族化合物、脂族二烯和烯属不饱和酸的共聚物，乙烯基芳族化合物例如是苯乙烯，脂族二烯例如是1,3-丁二烯，烯属不饱和酸例如是丙烯酸或甲基丙烯酸；或是基于苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。希望至少一部分的苯乙烯型单体例如苯乙烯被基于天然的可更新原料代替，并且不会损害目前商购的聚合物分散体的优良性能。在纸涂料中的应用对于具有高粘合力的聚合物粘合剂和对于含有聚合物粘合剂且具有优良表面强度的纸涂料有特定要求，例如优良的抗干附着性和优良的抗湿附着性。从EP 1306124、DE 2700447和JP 02-151601已经知道在木素磺酸盐的存在下制备的聚合物分散体。这种类型的链增长加成聚合物通常在用于纸涂料中时导致与目前商购产品相比在抗干附着性、抗湿附着性或在胶版印刷实验中不利的性能，目前的商购产品例如是苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-丙烯酸酯粘合剂。

本发明的目的是提供含水聚合物分散体，其至少部分地可以在可更新原料的基础上获得，并且应当在用作纸涂料中的粘合剂时具有非常优良的性能，尤其是非常好的抗干附着性和非常好的抗湿附着性。

此目的是根据本发明通过一种含有链增长加成聚合物的含水聚合物分散体实现，其可以从一种或多种可自由基聚合的烯属不饱和单体进行自由基引发的乳液聚合获得，其中链增长加成聚合物是从选自以下的主要单体以不小于50重量％的程度形成：乙烯基芳族化合物，共轭脂族二烯，饱和C₁-C₂₀羧酸的乙烯基酯，丙烯酸或甲基丙烯酸与C₁-C₂₀一元醇形成的酯，具有2-8个碳原子和一个或两个双键的脂族烃，或它们的混合物，其中所述单体是在木素磺酸盐的存在下聚合，和其中链增长加成聚合物是经由除主要单体之外的至少一种支化或交联单体的共聚反应进行支化或交联的，所述至少一种支化或交联单体是选自具有两个或更多个可自由基聚合的烯属不饱和基团的单体。

木素磺酸盐的用量优选是按100重量份单体计的10-100重量份，优选20-80重量份，特别优选30-70重量份，基于所有单体的总量计。木素磺酸盐是木素磺酸的盐，使用亚硫酸或亚硫酸盐转化木素获得的可溶性产品。在本发明中使用的木素磺酸盐因此可以在从作为天然原料的木材开始制备纤维素的过程中获得。一个制备纤维素的步骤包括将含木素的木纤维与亚硫酸混合。在此处理中，木素被磺化并转化成木素磺酸，然后在用合适的碱中和时形成相应的盐。所述木素磺酸与钠、铵、钙、镁等的水溶性盐是根据所用的碱获得的。木素磺酸盐一般是浅黄色到深棕色的、基本上无味的、不吸湿的和足够稳定的粉末(在约200℃下分解)。它们的分子量优选是1000-70000g/mol，尤其是7000-52000g/mol。木素磺酸盐是已知的，并且已经用于各种工业目的，例如制备香草醛，作为工业清洁剂，作为用于矿物的浮选剂，作为用于染料、杀虫剂、农药等的分散剂。它们也是可生物降解的产品，并且对人体或环境是无毒的。虽然所有木素酸的盐可用于本发明中，但是优选使用木素磺酸钙(CAS No.8061-52-7)、木素磺酸钠(CAS No.8061-51-6)、木素磺酸镁和/或木素磺酸铵。木素磺酸钠和木素磺酸钙是特别优选的。这些化合物各自可以以商品名CA120、NA200或NA220从德国Karlsruhe的BORREGAARD DEUTSCHLAND GmbH获得。这两种产品主要通过从杉木获得。应当理解的是，使用的木素磺酸盐可以单独存在或者作为与两种或更多种其它木素磺酸盐的混合物存在。

乳液聚合物包含不小于50重量％、优选不小于80重量％的所谓主要单体。主要单体是优选选自具有至多20个碳原子的乙烯基芳族化合物，饱和C₁-C₂₀羧酸的乙烯基酯，丙烯酸或甲基丙烯酸与C₁-C₂₀一元醇形成的酯，具有2-8个碳原子和一个或两个双键的脂族烃，尤其是共轭脂族二烯，或它们的混合物。