作为研磨添加剂的多阶段聚合物及其制备方法
【专利说明】作为研磨添加剂的多阶段聚合物及其制备方法
[0001] 领域
[0002] 本发明一般涉及作为研磨添加剂的多阶段聚合物及其制备方法。
【背景技术】
[0003] 在常规涂料制备工艺中，在研磨阶段加入分散剂以助于颜料和填料稳定分散。通 常使用多酸均聚物或共聚物作为分散剂。在同一研磨阶段，加入增稠剂以提供足够高的粘 度从而将颜料/填料研磨至细粒，以及向最终的涂料提供合适的粘度。通常，研磨阶段使用 的增稠剂是羟乙基纤维素01EC)和疏水改性的环氧乙烷聚氨酯增稠剂HEUR)。在调漆阶段， 加入更多增稠剂以达到最终涂料的目标粘度。在经济涂料空间，在研磨阶段加入me和多 酸分散剂以提供分散和粘度，在调漆阶段可加入最少的增稠剂以实现目标粘度。
[0004] 在为了节约成本和提供更好的流动/流平性能而作出的替代HEC的努力中，在调 漆阶段加入疏水改性碱溶胀乳液（HASE)以达到目标粘度。然而，这种方法使得漆膜更加亲 水并导致耐擦洗性（可擦洗）的显著损失。为了制备更为疏水的漆膜，可以使用疏水共聚 物分散剂（例如陶氏涂料公司Coating Materials)的Orotan 2002)代替研磨阶段 的多酸分散剂。然而，HASE与疏水性分散剂的相容性不是很好，有时可能导致许多絮凝物 (grid) 〇
[0005] 涂料配方设计人员仍然需要一种HASE和疏水分散剂的相容性组合物，该组合物 为涂料制造提供基本的涂料性质，例如合适的耐擦洗性和遮盖性能。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种多阶段聚合物，以所述多阶段聚合物的总重量计，所述多阶段 聚合物包含1-99重量％的第一阶段聚合物和1-99重量％的第二阶段聚合物，其中，以所述 第一阶段聚合物的总重量计，所述第一阶段聚合物包含以下组分作为聚合单元：(a) 0. 1-50 重量％的非离子大分子单体，其通过以下公式表征：H2C = C(R)C02(CH2CH20)n(CH(R'）CH 20) mR"，其中R是H或CH3, R'是C「C2烷基；1?"是C 8-C3(l烷基，C8-C16烷基苯基或C 13-(：36芳烷基苯 基；n是6-100的整数，m是0-50的整数，前提是n彡m且m+n为6-100 ;(b)30-70重量％的 a，0 _烯键式不饱和羧酸单体；和（c) 30-70重量％的a，0 -烯键式不饱和非离子单体； 其中所述第一阶段聚合物的重均分子量至少为50, 000道尔顿；以所述第二阶段聚合物的 总重量计，所述第二阶段聚合物包含以下组分作为聚合单元：（e) 10-70重量％的a，烯 键式不饱和羧酸单体；和（f) 30-90重量％的非离子a, 0-烯键式不饱和单体；其中所述 第二阶段聚合物的重均分子量为500-20, 000道尔顿，所述第二阶段聚合物基本不含非离 子大分子单体。
[0007] 本发明的多阶段聚合物可包含第一阶段聚合物，以所述第一阶段聚合物的总重量 计，所述第一阶段聚合物还包含〇. 01-5重量％的作为聚合单元的多烯键式不饱和交联单 体。
[0008] 本发明的多阶段聚合物优选包含不含非离子大分子单体的第二阶段聚合物。
[0009] 本发明还提供了一种制备多阶段聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：i)在乳 液聚合条件下使包含以下组分的第一单体组合物接触以得到重均分子量至少为50, 000道 尔顿的第一阶段聚合物：(a) 0. 1-50重量％的非离子大分子单体，其通过以下公式表征：H2C =C (R) C02 (CH2CH20) n (CH (R'）CH20) JT'，其中 R 是 H 或 CH3, R' 是 C「C2烷基；R" 是 C 8-C3。烷 基，C8-C16烷基苯基或C 13-C36芳烷基苯基；n是6-100的整数，m是0-50的整数，前提是n多m 且m+n为6-100 ;(b)30-70重量％的a, 0-烯键式不饱和羧酸单体；和（c)30-70重量％ 的a，烯键式不饱和非离子单体；和ii)在乳液聚合下使第一阶段聚合物与第二单体组 合物接触以得到重均分子量为500-20, 000道尔顿的第二阶段聚合物，以所述第二单体组 合物的重量计，所述第二单体组合物包含：（e) 10-70重量％的a，0 -烯键式不饱和羧酸单 体；和（f)30_90重量％的a，0-烯键式不饱和非离子单体，所述第二阶段聚合物基本不含 非尚子大分子单体。
[0010] 用于制备本发明多阶段聚合物的方法可包含第一单体组合物，以所述第一聚合物 组合物的总重量计，所述第一单体组合物还包含0. 01-5重量％的多烯键式不饱和交联单 体。
[0011] 用于制备本发明多阶段聚合物的方法优选包含不含非离子大分子单体的第二单 体组合物。
[0012] 本发明还提供了一种涂料组合物，以所述涂料组合物的总重量计，所述涂料组合 物包含0. 1-2重量％如权利要求1所述的多阶段聚合物、颜料、增量剂和粘合剂。
【具体实施方式】
[0013] 下面将描述本发明的示例性实施方式。通过这些阐述，示例性实施方式的各种修 改、适应或变化对于本领域技术人员而言将变得显而易见。应理解，依赖于本发明公开内容 并且通过这些公开内容促进本领域进步的所有这些修改、适应或变化均被认为是本发明的 范围和精神。
[0014] 如本文和通篇说明书所述，术语"多阶段聚合物"表示通过顺序或分阶段聚合方法 制备的复合聚合物颗粒，其中第一顺序或第一阶段的单体重复单元聚合之后，后续或第二 顺序或第二阶段的重复单元再聚合。
[0015] 在本文中，术语"（甲基）丙烯酸"同时包括丙烯酸和甲基丙烯酸。
[0016] 作为研磨添加剂的本发明多阶段聚合物包括第一阶段聚合物和第二阶段聚合物。 第一阶段聚合物是疏水改进的碱溶性乳液（HASE)聚合物，以所述第一阶段聚合物的总重 量计，所述第一阶段聚合物包含以下组分作为聚合单元：
[0017] (a) 0. 1-50重量％，优选1-30重量％，最优选2-20重量％的非离子大分子单体；
[0018] (b) 30-70重量％，优选35-60重量％，最优选40-50重量％的a，0 -烯键式不饱 和羧酸单体；和
[0019] (c) 30-70重量％，优选35-65重量％，最优选40-60重量％的a，0 -烯键式不饱 和非尚子单体。
[0020] 任选地，所述第一阶段聚合物还包含以所述第一阶段聚合物的总重量计， d) 0. 01-5重量％，优选0. 03-1重量％，最优选0. 05-0. 5重量％的多烯键式不饱和交联单体 作为聚合单元。
[0021] 第二阶段聚合物是疏水性聚合物分散剂，以所述第二阶段聚合物的总重量计，所 述第二阶段聚合物包含以下组分作为聚合单元：
[0022](e) 10-70重量％，优选20-60重量％，最优选25-50重量％的a，0-烯键式不饱 和羧酸单体；和
[0023](f) 30-90重量％，优选35-80重量％，最优选40-70重量％的a，0-烯键式不饱 和非尚子单体。
[0024] 所述第一阶段聚合物中单体的比例可以在上述范围内广泛变化以获得具有各种 流变性质的增稠剂。一旦至少一部分羧基被中和，所得第一阶段聚合物在水中可溶并增稠 涂料。
[0025] 第二阶段聚合物中单体的比例可以在上述范围内广泛变化以实现所要求的分散 效率和疏水性平衡。一旦至少一部分羧基被中和，所得第二阶段聚合物在水中可溶并且可 以在油漆制备过程的研磨阶段分散颜料和填料。
[0026] 在本发明的多阶段聚合物复合物中，以所述多阶段聚合物复合物的总重量计，第 一阶段聚合物是1-99重量％，第二阶段聚合物也可以是1-99重量％。第一阶段聚合物优选 是30-90重量％，第二阶段聚合物优选是10-70重量％，最优选地，第一阶段聚合物是40-65 重量％，第二阶段聚合物是30-60重量％。
[0027] 通过凝胶渗透色谱测定，第一阶段聚合物的重均分子量为至少50, 000道尔 顿。为了在中和时使得水溶性的聚合物具有最有效的增稠效果，优选的分子量范围是 80, 000-5, 000, 000道尔顿，最优选100, 000-1，000, 000道尔顿。通过凝胶渗透色谱测定， 第二阶段聚合物的重均分子量为500-20, 000道尔顿。为了在中和时使得水溶性的聚合物 具有最有效的分散效果，优选的分子量范围是800-15, 000道尔顿，最优选1，000-10, 000 道尔顿。本领域已知，