[发明专利]胺官能阴离子聚合物分散体及其涂料组合物

说明书

本发明涉及可通过制备水性阴离子稳定的聚合物分散体的方法获得的产品和方法，该方法包括：对第一单体混合物的第一乳液聚合以形成第一相低聚物，所述第一单体混合物包含酸官能单体且基本上不含胺官能单体；中和以及在第一相乳液存在下第二乳液聚合第二单体混合物，所述第二单体混合物包含具有空间位阻的仲胺或叔胺基团的胺官能单体且基本上不含酸官能单体，以形成胺官能聚合物的第二相，其中这两相未混合并且是分开的。本发明进一步涉及分散体，其进一步包含反应性和/或非反应性共粘合剂，特别是多环氧化物共粘合剂，并且还涉及该分散体在制备具有抗渗出性能的涂料组合物和涂料中的用途。

技术领域

本发明涉及制备包含胺和酸官能团的阴离子聚合物的水性分散体的方法。本发明还涉及涂料组合物，其进一步包含反应性或非反应性共粘合剂，特别是聚环氧固化剂作为反应性共粘合剂，以及该涂料组合物用于制备具有抗渗出性或抗微生物性的涂料的用途。本发明的水性涂料组合物具有快干特性，并且在干燥时快速显现出良好的耐水性和耐化学性。这些组合物可作为单组分或双组分制剂用作木材、金属和其它表面上的涂料。

背景技术

在也含有酸官能烯属不饱和单体的水性聚合物分散体中引入胺官能烯属不饱和单体是困难的。即使在低于7的pH下低浓度的胺官能单体下(这通常是阴离子过硫酸盐引发的乳液聚合的情况下)，也能形成阳离子低聚物或聚合物质，其引起阴离子乳液聚合物的凝聚或絮凝。因此，难以合成包含具有良好稳定性的烷基取代的胺官能单体和酸官能单体的乳液聚合物。

基于包含胺和酸官能团的水性阴离子聚合物分散体的涂料组合物是本领域中已知的。在Brinkman等人(Progress in Organic Coatings,34,1998,第21-25页)中和在WO02/068551中描述了具有胺和酸官能团的聚合物分散体，其使用常规溶液聚合技术制备，然后将聚合物在水中乳化。参考与环氧官能聚合物分散体的组合以产生交联涂层。然而，这些涂料组合物存在一些缺点，因为合成带有氨基和酸基的聚合物所遵循的方法是麻烦且耗时的。此外，用于溶液聚合的溶剂必须通过真空蒸馏除去，导致废产物和增加的成本。因此，需要一种制造胺和酸官能聚合物的水性分散体的方法，该方法更容易且更具成本效益。

Mahdavian等人(Adv.In Polym.Tech.276(2011))描述了用于制备用氨基表面官能化的聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)水性纳米粒子的完整研究。用于制备这种分散体的方法包括种子乳液和微乳液聚合。据称胶乳是成膜的。聚合物中胺官能团和羧基的浓度相当低，分别为1.8wt％和0.03wt％。

US 4,760,110和US 3,404,114描述了具有中间中和步骤的两阶段乳液聚合法，其允许引入更高水平的氨基和羧酸官能单体。然而，氨基和酸水平较低。

EP0794018描述了一种水性涂料组合物，其具有带有酸和胺官能团的丙烯酸类聚合物的分散体，其中由于这种分散体的pH水平，胺官能团处于非离子状态。胺和酸官能聚合物在单一聚合步骤中制备并且聚合物中胺和酸单体的水平低；实施例中的胺单体含量不高于7wt％并且实施例中酸单体的量不高于2wt％。

由于减少来自涂料的挥发性有机化合物(VOC)排放的立法压力增加，仍然需要具有改进的快干特性并且快速产生良好的耐水性和耐化学性的水性涂料组合物。

发明内容

根据本发明，提供了一种制备水性阴离子稳定的聚合物分散体的方法，其包括以下步骤：

a.第一单体混合物的第一乳液聚合，所述第一单体混合物包含含有酸基的酸官能单体M1和小于2wt％(相对于第一单体混合物的总重量)、优选基本上不含包含胺基的胺官能单体M2，以形成酸官能低聚物P1的第一相聚合物分散体，酸官能低聚物P1的数均分子量Mn_P1为500至50000克/摩尔，优选1000至30000克/摩尔(通过GPC使用THF与乙酸组合测定)和Fox玻璃化转变温度Tg_P1至少为0，优选至少为10、15或甚至至少为20℃，