包含丙烯酸类聚合物稳定剂和脂族聚酯稳定化的种子聚合物的非水性分散体的制作方法_3

文档序号:8547470阅读:来源:国知局

[0028]可以向脂族聚酯稳定化的种子聚合物的混合物在升高的温度,例如90°C下在一段 时间内例如在180分钟内加入丙烯酸类聚合物稳定剂和烯属不饱和单体的混合物。在一些 实施方案中,可将另外的种子阶段稳定剂,例如〇. 5-5. 0重量%,或1. 0-2. 0重量%,基于制 备非水性分散体中使用的单体的总重量,与丙烯酸类聚合物稳定剂和烯属不饱和单体的混 合物一起加入。链转移剂,例如正辛基硫醇,可与丙稀酸类聚合物稳定剂、稀属不饱和单体 和/或种子阶段稳定化的种子聚合物以约〇. 5-5. 0重量%,例如1. 0-2. 0重量%-起加入。 烯属不饱和单体如上所述。自由基引发剂,例如偶氮双-2, 2'-(2-甲基丁腈),可以在大致 类似的时间内加入反应混合物。选择引发剂使得它将在选择的反应温度下引发核单体的自 由基聚合。自由基引发剂可按重量计占反应物组合物的〇. 2% -5. 0%,例如0. 5% -2. 0%。 添加丙烯酸类稳定剂后,补足烯属不饱和单体和自由基引发剂,可将所得混合物保持在该 反应温度较长的时间,例如120分钟,这期间可加入另外的引发剂以确保单体的完全转化。 反应的进程可通过固体测量,或通过气相色谱监控。过程完成后,所得本发明的非水性分散 体可为约15% -70%,例如20% -65%,22% -62%,或32% -52%的重量固体。
[0029]本发明的非水性分散体可以包括官能度,例如羟基官能度。羟基官能度可以来自 核单体和/或丙烯酸类稳定剂。在某些实施方案中,理论羟基值可以为20-100,例如40-80, 或50-70。或者,本发明的非水性分散体可包含环氧基官能度。在一些实施方案中,环氧基 当量重量可为400-30, 000,例如700-15, 000。在某些实施方案中,本发明的非水性分散体 可包含羟基和环氧基官能度。在某些实施方案中,本发明的非水性分散体可包含酸官能度。 在这些实施方案中,理论酸值可为0. 1-20,例如5-15。
[0030]本发明的非水性分散体可为内部交联的或未交联的。交联的非水性分散体可能在 某些实施方案中相对于未交联的非水性分散体来说更期望,因为未交联的材料溶于溶胀或 溶解于该分散体稍后加入的许多涂料组合物中常见的有机溶剂中。交联的非水性分散体与 未交联的分散体相比可具有显著较高的分子量。非水性分散体的交联可以例如通过在聚合 期间包括两种或更多种共反应性单体,或多官能烯属不饱和单体与"核"单体一起,如上对 合适的"核"单体所述。两种或更多种共反应性单体,或多官能烯属不饱和单体的存在量可 以为0. 1-20重量%,基于制备非水性分散体中使用的单体的总重量计,例如1-10重量%。
[0031]如上所述,在一些实施方案中,本发明的非水性分散体的连续相包含不被称为挥 发性有机化合物(VOC)的化合物。换种说法,在一些实施方案中,连续相可基本上不含,可 本质上不含和/或可完全不含VOC。本文中使用的术语"基本上不含"是指连续相和/或分 散体含有低于10%,"本质上不含"是指低于5 %,"完全不含"是指低于1 %的VOC,按连续 相的重量计。本文中使用的术语"VOC"并且如美国环境保护协会定义的,是是指参与大气 光化学反应的碳的任何化合物,但不包括一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物或碳酸盐、 和碳酸铵。不被称为VOC化合物的化合物可包括,例如,卤化烃,例如1,1,2, 2-四氟乙烷, 对氯三氟甲苯,四氯乙烯,或1-氯-4-(三氟甲基)-苯。不被称为VOC的化合物有时被称 为"非-VOC"化合物。用作本发明的非水性分散体的连续相的组分的合适的非-VOC化合物 可以为1-氯_4_(三氟甲基)_苯,其可以商品名OXSOL 100购自Milenia Agro Ciencieas S. A. 〇
[0032]其中连续相包含不被称为VOC的化合物的本发明的非水性分散体可使用与上述 用于本发明的非水性分散体的类似方法制备。连续相可在整个过程期间包含非-V0C化合 物,或它可在过程的稍后阶段引入。例如,本发明的脂族聚酯稳定化的种子聚合物可以按上 述制备,使用烃溶剂例如庚烷作为连续相;烃溶剂或其混合物可以形成全部或部分的连续 相。然后可以加入丙烯酸类聚合物稳定剂和烯属不饱和单体,如上所述;在一些实施方案 中,烃溶剂、非-VOC化合物或其混合物可与丙烯酸类聚合物稳定剂和烯属不饱和单体一起 加入。在其中使用了烃和非-VOC化合物的实施方案中,烃与非-VOC化合物之比可以为 0. 1:1-10:1,例如在一些实施方案中,烯属不饱和单体与烃和/或非-VOC化合物 之比为 0. 1:1. 0-5:1,例如 0.2:1-2:1。
[0033] 在一些实施方案中,另外的种子阶段稳定剂和/或链转移剂可与丙烯酸类聚合物 稳定剂、稀属不饱和单体、和如使用的烃和/或非-VOC化合物一起加入,如上对本发明的非 水性分散体所述。过程结束后,可将另外的非-VOC化合物使得连续相的最终组成为20重 量% -70重量%,例如36重量% -56重量%的非-VOC化合物。在一些实施方案中,可将 不是非-VOC组分的连续相的组分在非水性分散体形成后蒸出混合物;在这些实施方案中, 非-VOC化合物保留在连续相中。例如,如果烃(例如庚烷)与非-VOC化合物(例如OXSOL 100)的混合物用于连续相,则可将庚烷在非水性分散体形成后蒸除,使得OXSOL 100保 留在连续相中。在一些实施方案中,连续相包含多于50%,例如多于70%或多于90%的 非-VOC化合物。
[0034] 在一些实施方案中,本发明的非水性分散体的连续相包含反应性稀释剂。本文使 用的术语"反应性稀释剂"是指这样的化合物,其具有降低混合物粘度的能力,并且对其本 身和/或对混合物的一种或多种其它组分在特定条件下有反应性。通常本领域技术人员理 解的是,此类化合物在混合物制备或储存期间不与混合物的其它组分反应,但它们将只在 特定条件,例如升高的温度,暴露于空气、辐射、或水分,存在催化剂下反应,或在施涂后反 应。例如,涂料组合物中使用的反应性稀释剂在静置于环境温度下的密封容器中不会反应, 但当涂料组合物施涂到基材的表面并在引发剂的存在下暴露于紫外光时反应。本发明的非 水性分散体的连续相可包含任何本领域技术人员已知的反应性稀释剂。合适的反应性稀释 剂包括但不限于乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二 季戊四醇五丙烯酸酯、二甘醇碳酸烯丙酯等。在一些实施方案中,连续相包含多于50%,例 如多于70 %或多于90%,反应性稀释剂。
[0035] 本发明的非水性分散体中,包含反应性稀释剂的连续相可以大体按上述制备,其 中反应性稀释剂,例如1,6_己二醇二丙烯酸酯,在水性分散体形成后加如。反应性稀释剂 与分散相之比可以为〇. 5:1-1: 1,例如1:1-5:1。然后可以将混合物加热至升高的温度,并 可以蒸除原始连续相的溶剂或化合物。例如,可以将混合物加热至70°C,并可以在降低的压 力例如在20-25英寸Hg下蒸除庚烷和乙酸丁酯可以。
[0036] 本领域技术人员能理解的是,本发明的非水性分散体与胶乳是不同的,胶乳是水 性分散体。本发明的非水性分散体也与溶液聚合物不同,不同在于,非水性分散体具有不同 于连续相的分散相,而溶液聚合物具有单一的均匀相。本文使用的"非水性分散体"是其中 75%或更高,例如90%或更高,或95%或更高的分散介质是非水性溶剂,例如任何上述的 那些。因此,非水性分散体仍可以包含一定水平的水性物质,例如水。
[0037] 本领域技术人员领会的是,在某些实施方案中,本发明的非水性分散体会包含微 颗粒。通过对线型聚苯乙烯进行凝胶渗透色谱法测量的非水性分散体的重均分子量可以非 常高,例如50, OOOg/mol或更高,100, OOOg/mol或更高,或250, OOOg/mol或更高,或者可以 高到不能测量,这是因为在颗粒中形成了凝胶。在某些实施方案中,在涂料中使用高凝胶含 量的微颗粒贡献出一种或多种改善的性质,例如改进的外观,对溶剂、酸等的耐受性,改进 的耐下陷性,改进的金属薄片取向,和/或当施涂多个涂料层时,改进的耐层间混合性。在 某些实施方案中,通过超高速离心分离法测量的分散体的凝胶含量为30重量%或更高,例 如40重量%或更高,该重量百分数是基于固体的总重量的。在超高速离心分离法中,以这 些值作为基础,将2克分散体添加到离心管中并且用10克溶剂例如四氢呋喃(THF)填充该 管,并且彻底混合这些物质。将制备的离心管在50000rpm或更高速度的超高速离心机中放 置30分钟或更长的时间。分离分散体未溶解的部分并且在110°C下干燥至恒重以提供分散 体的凝胶含量。
[0038]在某些实施方案中,本发明的非水性分散体具有小粒度,例如低于500nm或低于 300nm,在ZETASIZER仪器上测量。在一些实施方案中,该粒度低于180nm。在某些实施方案 中,当进行实施例中描述的种子测试时,本发明的非水性分散体不会形成"种子",或可看到 的凝胶聚合物的点;本文使用的"种子测试"是指该测试。
[0039]本发明中描述的非水性分散体中的任意种可以进一步用于涂料中。因此,本发明 进一步涉及涂料,其包含:包含连续相和分散相的非水性分散体,其中所述分散相包含烯属 不饱和单体、丙烯酸类聚合物稳定剂、和脂族
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