[发明专利]聚合物水分散液，其生产工艺及在配制涂料上的应用

说明书

本发明涉及一种含有层状结构的聚合物水分散液，其特别将用于制造无溶剂涂料，还涉及其制造工艺以及在配制无溶剂涂料上的应用。

长久以来已知道一种含有遮光颜料如二氧化钛及非遮光颜料的乳胶构成的涂料组合物。当将一聚合物水乳液涂在一基质上，水蒸发之后，由于乳液中存在的聚合物的聚结，在该基质表面上出现一层薄膜。

为了得到一层均匀的薄膜，聚结力必须超过聚合物粒子对变形及对粘弹性的抵抗力。因此，该聚合物粒子的粘弹性是决定该乳胶形成薄膜倾向的主要因素。

使用增塑剂以改善聚合物乳胶的粘弹性已为人所共知。增塑剂可为具有低熔点的固体(如邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酸)或其它具有高沸点的溶剂。一般来说，添加增塑剂增加了树脂的伸展性及弹性，但降低了该树脂的断裂强度。其虽然较溶剂不易挥发，但仍具有一种特有的气味。

使用溶剂(例如二醇型溶剂)，有时称为聚结剂，以改善聚合物粘弹性亦为人知。这些挥发性增塑剂会促进乳胶粒子的弹性变形。

使用增塑剂及聚结剂于乳胶薄膜的结果使在较宽的温度范围内发生高度的聚结，直到现在，人们还认为增塑剂和聚结剂的存在对于形成良好的薄膜是必要的。

此外，依据以DIN53778(第1部分)的标准在一角度下反射光测得的涂料的光泽可将涂料分类为：

-无光涂料：在85°角下反射光大于7％但小于45％。

-半无光涂料：在85°角下反射光大于45％。

-半发光涂料：在60°角下反射光大于31％但小于62％。

人们期望涂料具有的性质为有良好的实用性，良好的粘结力，即使在低温(5℃)下也不出现裂纹，无粘性或粘着性，良好的抗湿蚀性(可洗性)，以及适合于上述任一类的光反射度。依据其所属的上述种类，涂料中颜料的体积浓度完全不同：无光涂料约为70％至95％，而半发光涂料约仅20％至40％。同样地，由于乳胶在半发光涂料中的比例较高，可洗性在半无光涂料及半发光涂料中为容易得到的性质。相反的，在通常仅含大约10％至15％(重量)的乳胶聚合物的无光涂料中，满意的可洗性只有通过仔细地选择乳胶聚合物的性质才能得到。

另外，众所周知，涂料工业导致了一系列有关生态学的问题并造成了涂料的化学组合物，特别是在该组合物中含挥发性有机物质如聚结剂时，对于环境的影响。

这些问题特别是指涂料的制造或使用由这些有机物质的毒性所带来的问题，以及当这些物质在使用期间挥发使大气中臭氧层分解所带来的问题。

采用过聚合技术通常以至少两个聚合步骤来完成，而得到的非匀质或层状粒子的聚合物的水分散液是熟为人知的。J.C.Daniel在Macromol.Chem.，Suppl.10/11,359至390页(1985)上描述了层状粒子各种形态的例子，且特别以核-壳，多层，蜂窝状，Poow或其它具有组成梯度的粒子来称呼。M.Okubo，K.Kanaida及T.Matsumo-to在Colloid and Polymer Science，Vol.265 NO.10(1987)，876至881页中已述及其它具层状粒子的例子，即具有“Octopus ocel-latus”(ocellatedoctopus)形态的粒子。

此外，US-A-4,107,120专利叙述一种丙烯酸类聚合物粒子的乳液，该粒子具有核-壳结构，核为交联物，玻璃化转变温度低于-20℃，且含约30％至60％(重量)的粒子，壳同样的交联物，玻璃化转变温度大约在-10至60+℃之间。EP-B-151,360专利叙述一种聚合物粒子的水分散液，含有下列共聚物：(A)95％至99％(重量)的至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯，其中该烷基具有1至8个碳原子，及(B)1至5％(重量)的至少一种可与单体(A)共聚的水溶性单体，上述粒子具有复合物结构，含核及壳，且该分散液的特征在于壳含有50至90摩尔％的分散液的水溶性单体，并在于该分散液可采用一种工艺得到，该工艺包含第一步骤：在水中乳液聚合单体(A)，及第二步骤：当聚合反应程度达到至少82％时，将含有12至45％(重量)的至少一种水溶性单体(B)及55至88％(重量)的单体(A)混合导入反应器中。

US-A-5,185,387叙述一种合成树脂的水分散液，其成膜温度低于50℃，且含有一具有层状结构聚合物的乳液，该层状结构含核及壳，包含：A)65至90％(重量)的聚合物(核)，低度交联及玻璃化转变温度低于0℃，及至少150％的拉伸断裂，该核包含：