[发明专利]包括多级聚合物的水性分散体以及其制备方法

说明书

提供了一种多级聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体包括至少三种具有最低成膜温度的聚合物。并且还提供了具有平衡特性的水性涂料组合物。

技术领域

本发明涉及包括多级聚合物的水性分散体以及其制备方法。

背景技术

水性或水基涂料组合物由于较少的环境问题变得越来越比溶剂基涂料组合物更重要。涂料工业一直对开发不含或具有显著减少或低挥发性有机化合物(VOC)的涂料组合物感兴趣。水基涂料组合物通常使用聚合物胶乳的水性分散体作为粘合剂调配。在将涂料组合物施涂到基材之后，水性载体蒸发，并且单独乳胶粒子聚结以形成完整的涂膜。可以使用聚结剂和/或溶剂来促进成膜，这可能会产生VOC。为了消除或最大程度减少聚结剂和/或溶剂的使用，期望提供具有尽可能低的最低成膜温度(MFFT)的粘合剂，同时仍为涂料提供所期望的性能，包含例如耐久性和抗冲击性。耐久性是在外部应用中使涂料在暴露于如阳光等元素时能够维持颜色和光泽的关键特性。

因此，期望提供一种具有低MFFT的水性聚合物分散体，所述水性聚合物分散体特别适用于为涂料提供上述特性的水性涂料组合物中。

发明内容

本发明提供了一种包括至少三种聚合物的多级聚合物颗粒的新颖水性分散体。本发明的水性分散体具有良好的成膜性能，例如具有低于10℃的最低成膜温度(MFFT)。包括所述水性分散体的水性涂料组合物可以提供由其制备的涂料，所述涂料具有良好耐久性，例如如在1,100小时的QUV测试后60°保光性＞0.5所指示的，以及包含例如抗冲击性、早期耐粘连性、抗印痕性、抗水性及抗水增白性在内的平衡特性。这些特性可以根据以下实例部分中所述的测试方法测量。

在第一方面，本发明是一种包括多级聚合物的水性分散体，其中Tg小于0℃的所述第一聚合物包括含羰基官能单体的结构单元，以及占所述第一聚合物的0到小于0.1重量％的含有两个或更多个不同烯键式不饱和可聚合基团的多官能单体的结构单元；

其中Tg小于0℃的所述第二聚合物包括占所述第二聚合物的0.1重量％到10重量％的含有两个或更多个不同烯键式不饱和可聚合基团的多官能单体，以及任选地，含羰基官能单体的结构单元；并且

其中Tg高于50℃的所述第三聚合物包括烯键式不饱和非离子单体的结构单元，以及占所述第三聚合物的0到小于0.1重量％含有两个或更多个不同烯键式不饱和可聚合基团的多官能单体的结构单元；其中按所述多级聚合物的重量计，所述第三聚合物包括0到小于40重量％的甲基丙烯酸甲酯的结构单元。

在第二方面，本发明是一种通过多级自由基聚合制备根据第一方面所述的水性分散体的方法。所述方法包括：

(i)通过自由基聚合在水性介质中制备第一聚合物；

(ii)在存在从步骤(i)获得的所述第一聚合物的情况下，通过自由基聚合制备第二聚合物；以及

(iii)在存在从步骤(i)和(ii)获得的所述第一聚合物和所述第二聚合物的情况下，通过自由基聚合制备第三聚合物。

在第三方面，本发明是一种包括第一方面所述的水性分散体的水性涂料组合物。

附图说明

图1是比较实例B的水性分散体中的多级聚合物颗粒的扫描透射电子显微镜(STEM)图像。

图2是本文所述的实例1的水性分散体的一个实施例中的多级聚合物颗粒的STEM图像。

具体实施方式

本发明中的“丙烯酸”包含(甲基)丙烯酸、丙烯酸(甲基)烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈以及其经改性的形式，如丙烯酸(甲基)羟烷基酯。在整篇文件中，词语片段“(甲基)丙烯酰基”是指“甲基丙烯酰基”和“丙烯酰基”。例如，(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和丙烯酸两者，而(甲基)丙烯酸甲酯是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸甲酯两者。