[发明专利]官能化多层聚合物

说明书

本发明涉及一种辐射固化性聚合物和涂料，更具体说，涉及一种辐射固化性的，官能化多层胶乳聚合物和一种辐射硬化性的含有该聚合物的水基涂料。本发明还涉及一种官能化多层聚合物的制造方法，涉及用官能化多层聚合物来降低辐射硬化性水基涂料的单体含量的方法。

需要一种高性能的涂料，该涂料可在低含量污染溶剂和单体的情况下涂布。水基热塑性涂料可在低含量污染溶剂情况下涂布，但该涂料没有耐热性和耐化学性，而这类性质是许多应用场合需要的，尤其在部件涂布之后不久必须堆积的场合和基底不能高温加热的场合。耐热和耐化学性能好的化学固化涂料具有适用期和固化速度的问题。

可把多官能材料与水基胶乳聚合物共混制得一种UV-固化性组合物。这类双组分UV-固化组合物碰到的问题是：

首先，该多官能材料，例如单体和低聚物，会带来安全，健康和环境问题。

其次，把该多官能材料与胶乳聚合物混合，碰到包括两种组分的不混溶性和各附加工序的制造费用和不易处理问题。在能添加到胶乳聚合物中之前，该多官能材料或许不得不预先乳化。不妥当的乳化导致最终的UV-固化(紫外光固化)涂料不合格。

把多官能度引入聚合物中为上述问题提供了解决办法。许多专利和刊物已经公开了由官能胶乳聚合物乳液组成的水基UV-固化性组合物：

US4,107,013阐明一种含胶乳和5-35％乳化的低分子量交联剂的UV-固化性水基胶乳涂料，其中该胶乳的壳层为含未反应的烯丙基表面基团的已共聚的双官能单体。

US4,244,850阐明一种含不饱和树脂颗粒，干燥剂盐乳液和与水不溶混的有机溶剂的空气一固化胶乳涂料组合物。该不饱和树脂构成有1-20％(重量)单烯属不饱和单体，该单体有一个羟基或1,2一环氧基官能度，一部分该树脂已分别与1,2-环氧基或羧基官能度起反应，在树脂颗粒上生成不饱和部位。在官能化之前，树脂未被中和。

EP330,246阐明一种固化性分散液。该分散液的制法是，首先使一种有机磷酸酯或膦酸酯化合物或其混合物与一种(甲基)丙烯酸酯衍生物或者另外的不饱和化合物或苯乙烯衍生物聚合，然后再添加一种烯属不饱和的含环氧基的单体。

US4,925,893阐明一种有剩余不饱和度的1,1-二氯乙烯/氯乙烯/丙烯酸2-乙基己酯胶乳，该胶乳有自动氧化性和辐射固化性。该胶乳的制法是，聚合早期添加至少5％(重量)的由多官能单体构成的凝胶部分，聚合晚期添加一种诸如邻苯二甲酸二烯丙酯之类的低反应性多官能化合物。

EP442,653阐明含有官能度的聚合物的制备方法。使一种羟基官能胶乳与氮丙啶反应生成一种胺官能胶乳。然后使该胺官能胶乳与一种既含烯醇型羰基又含另一官能基的材料反应，该官能基例如甲基丙烯酸(乙酰乙酸基)乙酯，制得一种甲基丙烯酸酯官能聚合物。

Loutz等人〔Organic Coatings,No.8,PP.197-209(1986)〕阐明一种按7∶3的比例芯一壳引入进料预制乳液。该双官能单体包含在壳预制乳液中。

前面所述举例说明了许多以前由有官能度的聚合物乳液制造交联性，UV-固化性涂料的试验。但是这些参考文献中没有一个阐明或者提供一种在外层或其制备中含α-β不饱和的羰基官能度的多层胶乳聚合物。

本发明涉及一种辐射固化性的官能化胶乳聚合物组合物及其制备。该辐射固化性胶乳聚合物组合物是一种多层胶乳聚合物，该聚合物有第一层聚合物和含α,β-不饱和羰基官能度的第二层聚合物，其中该第一层聚合物对第二层聚合物的重量比是约20∶80-约70∶30。该α,β-不饱和羰基官能化使得有可能用UV辐射进行固化。含该聚合物的水基涂料在固化前干燥使不粘手。最终的固化好的涂料具有耐溶剂性，防水性，防污性，耐直接冲击性和耐热印刷性。该聚合物可用于涂料，粘合剂，印刷油墨和皮革涂料，尤其作为木材涂料有效。

本发明还涉及一种辐射固化性多层聚合物的形成方法，该方法包括：

(a)形成一种多层聚合物，该聚合物含有：

(1)第一层聚合物；和

(2)包含至少一种含酸基官能度共聚单体的第二层聚合物；

(b)用一种碱来部分中和该多层聚合物中第二层聚合物的酸基官能度；

(c)使酸基官能度经部分中和的该多层聚合物与一种单烯属不饱和环氧化物反应。