[发明专利]多级聚合物颗粒的水性分散体和其制备方法

说明书

一种多级聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体包括特定低聚物，所述特定低聚物由包括烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的单体的聚合而制备，从而为水性涂料组合物提供良好的流动和流平性以及延长的晾置时间。

技术领域

本发明涉及多级聚合物颗粒的水性分散体和其制备方法。

背景技术

在澳大利亚、新西兰、欧洲和北美，使用水基丙烯酸聚合物的水性装饰磁漆是一种流行的自己动手(DIY)产品，它已成功取代了大多数溶剂型醇酸树脂产品，并应用于门、窗和一些家具上。与溶剂型醇酸油漆相比，水性丙烯酸涂料的缺点之一是晾置时间短。例如，包括水性丙烯酸聚合物的涂料组合物通常具有小于3分钟的修复时间。晾置时间在水性涂料(如乳胶漆)中很重要，其用于允许不会在最终干燥涂层中造成如搭接缝等缺陷的情况下在新涂覆的湿表面上进行翻新。

已经尝试延长包括水性丙烯酸胶乳的涂料组合物的晾置时间。美国专利第5,270,380号公开了一种改善水性涂料组合物晾置时间的方法。这一方法包括胶乳聚合物和改性化合物之间的反应性相互作用，其中胶乳聚合物和改性化合物化学结合。问题是给定的改性化合物只能与有限数量的胶乳聚合物一起工作，因此需要许多不同的改性化合物来实现不同涂料组合物中使用的各种可能的胶乳聚合物的晾置时间的改善。然而，二醇已经用于涂料组合物中以增加晾置时间，但是大多数二醇是挥发性有机化合物(VOC)，其对环境不太友好，并且不如水性体系理想。将常规晾置时间延长剂(open time extender，OTE)引入水性丙烯酸聚合物粘合剂中也可以延长所得涂料组合物的晾置时间。由于这些OTE通常具有表面活性剂的性质，添加OTE可能会增加涂膜的水敏感性，降低耐沾污性和耐擦洗性，并损害耐粘连性和对老化醇酸涂料的湿附着力。

对于装饰油漆应用，光滑的表面也是对涂料的关键要求。获得令人满意流动和流平性以及改善涂层缺陷的一种常规方法是在低剪切速率下降低粘度，这往往会导致涂料组合物在其应用过程中流挂和流动。流变改性剂的加入可以调节涂料组合物的粘度，但通常难以实现平衡的流动和流平性以及抗流挂性。

因此，需要提供一种特别适用于具有延长的晾置时间和良好的流动和流平性而不流挂的水性涂料组合物的水性乳液聚合物。

发明内容

本发明提供了一种新型多级聚合物颗粒水性分散体，其包括特定剂量的低聚物，所述低聚物由包括烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的单体聚合制备。与包括烷氧基化(甲基)丙烯酸酯结构单元的一级聚合物或不含上述低聚物的多级聚合物颗粒相比，本发明的水性分散体可以提供具有更好的流动和流平性以及延长的晾置时间的水性涂料组合物。

在第一方面，本发明是一种多级聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体包括：低聚物、聚合物A和任选地聚合物B；其中所述低聚物的重均分子量为1,000至50,000g每摩尔(g/mol)，并且包括：

烯键式不饱和非离子单体的结构单元，以及

具有式(I)的结构的烷氧基化(甲基)丙烯酸酯的结构单元，

其中R₁是H或CH₃，R₂是H或C₁-C₆烷基，R₃和R₄各自独立地是H或CH₃，m是4到50的整数，并且n是0到6的整数；

其中基于所述多级聚合物颗粒的重量以重量计，所述多级聚合物颗粒包括大于1％且小于或等于30％的所述低聚物。

在第二方面，本发明是通过多阶段自由基聚合由多级聚合物颗粒制备多级水性乳液聚合物的水性分散体的方法。所述方法包括：

形成聚合物A的至少一个聚合阶段、在存在链转移剂的情况下形成低聚物的至少一个聚合阶段以及任选地形成聚合物B的至少一个聚合阶段；其中所述低聚物的重均分子量为1,000至50,000g/mol并且包括：