[发明专利]一种最终聚合物水分散体系及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种最终聚合物水分散体系，其固体体积浓度(固体体积=固体质量除以固体密度)至少为50％(体积)，它可以通过在表面活性物质和自由基聚合引发剂存在下，在聚合釜中加入至少一种起始聚合物Ⅰ的起始分散体系Ⅰ和至少一种起始聚合物Ⅱ的起始分散体系Ⅱ的情况下，至少一种可自由基聚合的单体进行自由基水乳液聚合获得，条件是

a)起始聚合物Ⅰ存在于至少一种起始水分散体系Ⅰ中，其形式为：在分散的起始聚合物粒子中，≤50mm的非零粒径粒子至少占其总量1％(重量)，粒径≥300nm的至少占65％(重量)，

b)所述至少一种起始聚合物Ⅰ的用量占至少一种可自由基聚合的单体和以起始水分散体系Ⅰ、Ⅱ形式加入的起始聚合物Ⅰ、Ⅱ的总量的2-60％(重量)，

c)所述至少一种起始聚合物Ⅱ的用量至多占至少一种可自由基聚合的单体和以起始水分散体系Ⅰ、Ⅱ形式加入的起始聚合物Ⅰ、Ⅱ的总量的15％(重量)，

d)在自由基水乳液聚合开始之前，聚合釜中所述起始水分散体系Ⅰ的初始加入量为零，

e)所述起始水分散体系Ⅱ在自由基水乳液聚合开始之前就全部加入聚合釜中，

f)在自由基水乳液聚合开始之前，聚合釜中用于聚合的所述至少一种单体的初始加入量为零，

g)从自由基水乳液聚合开始起，全部所述至少一种单体的加入方式为：在任何时候，已经加入聚合釜中的全部单体的聚合转化率至少为80mol％时再补加，

h)自由基水乳液聚合开始后的任何时候，已经以至少一种起始水分散体系Ⅰ的形式加入聚合釜中的起始聚合物Ⅰ的粒子摩尔数与已经加入聚合釜中的用于自由基聚合的至少一种单体的摩尔数的比值V的范围为＞0至10，比值V与以至少一种起始水分散体系Ⅰ的形式加入的全部起始聚合物粒子的摩尔数与用于自由基聚合的全部单体的摩尔数的比值是一致的，

i)至少一种起始水分散体系Ⅰ全部加入后，再将至多为用于自由基聚合的单体总量的20mol％的额外单体加入到聚合釜中，

j)加入的起始水分散体系Ⅰ至少含1-6％(重量)表面活性物质(基于其中起始聚合物Ⅰ的含量计)，

k)加入的起始水分散体系Ⅱ至少含1-6％(重量)表面活性物质(基于其中起始聚合物Ⅱ的含量计)，

l)最终的聚合物水分散体系含1-6％(重量)表面活性物质(基于可自由基聚合的单体和以起始水分散体系Ⅰ、Ⅱ形式加入的起始聚合物Ⅰ、Ⅱ的总量计)，

m)从自由基水乳液聚合开始起，任何时候聚合釜中所含表面活性物的量减去j)k)述及的加入聚合釜中的表面活性物质的最小量，得到的差值小于5％(重量)(基于已经加入聚合釜中的单体量计)，

n)自由基聚合引发剂的总用量为基于用于自由基聚合的单体的总量的0．1-5％(重量)，并且在自由基水乳液聚合过程中，以下述方式加入聚合釜中：使自由基水乳液聚合继续至用于聚合的单体总量的转化率至少为90mol％。

本发明还涉及制备这种最终聚合物水分散体系的方法，及其作为粘结料和制备涂层以及粘结点的材料的用途。

聚合物水分散体系是由聚合物粒子作为分散相分散于水分散介质中构成的体系。

随着溶剂的挥发，聚合物溶液形成聚合物薄膜。聚合物水分散体系中水分散介质也具有相同的行为，这就是为什么聚合物水分散体系广泛地用作粘结料的原因，例如，用作涂料或皮革涂覆物。

聚合物水分散体系中聚合物的含量高是有利的，这是因为，一方面较低比例的水分散介质能减少将其蒸发所需的能量，例如用于成膜或制备聚合物粉末时，另一方面用较少的水相作为载体介质可以贮存和运输较多的有用聚合物。

但是，这也有不利的地方，因为随着聚合物的体积浓度增加(美国专利申请US-A-4，130523)，制备聚合物水分散体系存在一些问题。例如，流动阻力(粘度)增加，这增加的粘度不仅使除去反应热变得困难，而且水分散体系的处理难度也加大；其次，由于热力学稳定性的原故，分散的聚合物粒子的结块倾向增加。产生的絮凝物[a)微块或微粒；用常用的过滤方法不能除去；b)大块或凝块；用常用的过滤方法可以除去]尤其会影响聚合物水分散体系的成膜，因而通常是有害的。

根据聚合物水分散体系流动阻力的研究，在相同的固体含量情况下，粒径分布宽(多分散)的通常比粒径分布窄(在极端情况下是单分散)的流动阻力低。此外，在相同固体含量情况下，粗粒聚合物水分散体系比细粒聚合物水分散体系的流动阻力要小。