[发明专利]水性聚合物接枝乳胶

说明书

技术领域

本发明涉及多段水乳液共聚物，其中最外段为溶液聚合物且一或多个其余段为乳液共聚物。更具体地说，其涉及具有两个或更多个段的水乳液共聚物(多段共聚物)，其中最外段包含来自亲水性单体的溶液聚合物，且其中所述溶液聚合物具有至少一个酸官能团，优选地为羧基或羧酸酯基团，且一或多个内部段为乳液聚合物，以及其制造方法。

背景技术

制造含有可观量的水溶性单体(如丙烯酸或丙烯酰胺)的乳液聚合物的尝试已引起随着组合物中水溶性单体含量增加粘度建立、粒子聚结和凝胶形成增加的问题。所述问题已阻碍适用作流变学调节剂、增稠剂、热固粘合剂的共聚物和用于涂料组合物(如用于皮革涂料)的各种含有羧基的聚合物的单聚合法的发展。适用的具有可观量的水溶性单体的乳液聚合物的发展已经是缓慢且断断续续的。

佩雷兹(Perez)等人的美国专利第5714539号公开了一种通过水溶液聚合法接着聚合以在聚合表面活性剂存在下制造乳液聚合物组合物来一步制备的高酸聚合表面活性剂。以聚合物段中单体混合物的总重量计，没有形成包含大于65重量％的任何亲水性单体的聚合物段。此外，佩雷兹公开了一种核心-外壳形态；然而，所述形态自然地由形成外壳的水可分散聚合物或聚合表面活性剂的水与形成核心的乳液聚合物的组合产生。佩雷兹并未公开或展示核心聚合物段与外壳聚合物段彼此共价结合。在核心与外壳之间无所述共价键的情况下，将留存在制造含有可观量的水溶性单体的乳液聚合物中造成的粘度建立、粒子聚结和凝胶形成问题。

本发明人已致力于解决提供包含亲水性溶液聚合物段但避免水性介质中的凝胶形成、粒子聚结和处理问题的乳液聚合物的问题。

发明内容

根据本发明，呈两个或两个以上段形式的水性多段共聚物包含酸官能、优选地羧基或羧酸酯官能水溶液聚合物作为最外段和乙烯基乳液聚合物作为一或多个其余段，所述水溶液聚合物具有呈共聚合形式的以用于制造所述溶液聚合物的单体总重量计80重量％或更多、或优选地85重量％或更多或更优选地90重量％或更多的亲水性单体(如胺、羟基或羧基)，所述乙烯基乳液聚合物段优选地为全丙烯酸，其中如通过超滤并消电离接着滴定所示，至少30重量％、优选地40重量％或更多的所述溶液聚合物共价连接于一或多个段的所述乙烯基乳液共聚物，并且进一步其中，所述乙烯基乳液聚合物包含呈共聚合形式的以用于制造所有段的所述乙烯基乳液聚合物的单体总重量计5重量％或更少、优选地3重量％或更少或更优选地1重量％或更少的亲水性单体(如丙烯酸或丙烯酰胺)。

根据本发明，本发明的水性多段共聚物中的溶液聚合物包含呈(共)聚合形式的以用于制造所述溶液聚合物的单体总重量计80重量％到100重量％、或优选地85重量％或更多、或更优选地90重量％或更多、或甚至更优选地95重量％或更多的亲水性单体。优选地，用于制造溶液聚合物的亲水性单体含有羧基(如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸)、含有羧酸酯基团(如含有羧基的单体的盐)、含有磷酸基团、含有硫酸基团、含有酰胺基团(如丙烯酰胺)或含有胺基。

本发明的多段共聚物中的溶液聚合物段可包含呈共聚合形式的以用于制造所述多段共聚物的单体总重量计0.5重量％到100重量％、优选地1重量％到95重量％、或更优选地10重量％到95重量％的量的含有羧酸的亲水性单体或其盐。优选地，当多段共聚物包含中继试剂的反应残基时，使用所述亲水性单体。

在本发明的水性多段共聚物中，溶液聚合物与所有乙烯基乳液聚合物段的总重量的重量比可在1∶99到99∶1范围内，或优选地在1∶25到4∶1范围内，例如在1∶25到1∶6范围内，或更优选地在1∶9到3∶1范围内。

优选地，本发明的多段共聚物选自一种其中溶液聚合物包含呈共聚合形式的以用于制造所述溶液聚合物的单体总重量计20重量％或更少、或优选地0.5重量％到15重量％的并非亲水性单体并且含有亲水性官能团的共聚单体的共聚物、一种含有中继试剂的反应残基的共聚物，描述在以下段落。优选地，用于制造溶液聚合物的共聚单体包括不形成水溶性聚合物的共聚单体(在水中≤20重量％)。适用的共聚单体可为用于多段乳液共聚物的乳液聚合物段的共聚单体(优选地为丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯)和乙烯基芳香族单体(如苯乙烯)。