制备分散体粉末的方法
【专利说明】制备分散体粉末的方法
[0001 ] 本发明涉及通过在喷嘴雾化干燥器中喷雾干燥聚合物水分散体来制备分散体粉 末的方法。
[0002] 分散体粉末是通过喷雾干燥相应的聚合物水分散体可获得的聚合物粉末。这里对 在水中可再分散的分散体粉末与不具有此类性质的那些之间进行了区别。一般是通过在干 燥助剂（通常为保护性胶体）和任选存在的抗粘连剂以及任选存在的其它添加剂存在下， 将相应的聚合物水分散体干燥来获得水可再分散的聚合物粉末。一方面，所述保护性胶体 部分防止聚合物粒子在干燥操作期间彼此不可逆地粘着，所述聚合物粒子被保护性胶体粒 子包被。另一方面，在聚合物粉末分散于水中时会再次溶解的该保护性胶体基质具有在水 再分散体中，聚合物粒子再次以原有分散体的粒度存在的作用（TIZ-Fachberichte，1985， 第 109(9)卷，698)。
[0003] 在分散体粉末不可再分散的情况下，可以在干燥阶段在不添加保护性胶体的情况 下任选地进行。
[0004] 特别是在基于具有< 25°C的玻璃化转变温度Tg的聚合物的分散体粉末在情况 下，为了将粉末粘连的情况最小化，并且为了改善可倾倒性和流动性，可在分散体粉末制备 期间将抗粘连剂（抗结块剂）添加到分散体粉末中。抗粘连剂可在干燥步骤期间或在干燥 后添加。
[0005] 抗粘连剂（ABA)用于确保在喷雾干燥后获得的聚合物粉末（分散体粉末）的可倾 倒性和储存稳定性。抗粘连剂是分散体粉末的一种组分，特别是在所述聚合物的部分的低 玻璃化转变温度或严重的吸湿性意味着可预料到粉末粘连或干燥器壁上结块的情况时。用 抗粘连剂将粒子表面粉化也具有由于减少的团聚而减少大颗粒部分的特定作用，并且这可 能对于干燥操作以及还对于粉末的性质（例如，可倾倒性和储存稳定性）来说具有非常有 利的结果。
[0006] 这些种类的分散体粉末是用于大量应用，包括用于涂覆材料和用于非常众多的衬 底的胶粘材料。非水可再分散性的分散体粉末的应用的一个示例是其用作用于微粒天然材 料的粘结粉末（来自WackerChemieAG的VinnexR粉末）。
[0007] 水可再分散的分散体粉末常常与矿物粘结剂（来自WackerChemieAG的 VinnapasR粉末）结合而在化学建筑产品中有广泛应用。这些产品的示例是建筑胶粘剂， 尤其是瓷砖胶粘剂、抹灰（render)和灰浆组合物、油漆、填充化合物、流平化合物、隔热复 合系统和接合灰浆。水可再分散的分散体粉末的优点特别在于以下可能性：任选地与矿物 粘结剂如水泥一起在预制的、可储存的干燥混合物中使用它们，以及使这些混合物备用，直 到在即将通过添加水使用它们之前。这些种类的干燥混合物比呈膏糊形式的体系更易运输 (因为干燥混合物不含水分），且在储存的情形下对霜的不敏感性和对微生物侵染的耐受 性的优点。
[0008] 分散体粉末是在已知的喷雾干燥器中产生的，可将喷雾干燥器分成喷嘴雾化干燥 器和旋转雾化干燥器。在喷嘴雾化干燥器的情况下，通常位于干燥器顶端的聚合物分散体 (进料（feed))借助于一个或多个单流体喷嘴（压力喷嘴）在压力下被雾化，或经由一个或 多个双流体喷嘴或一个或多个多流体喷嘴与增压空气一起被雾化。在旋转雾化干燥器的情 况下，借助于例如呈雾化器盘、杯式雾化器或多孔中空圆筒形式的旋转雾化器进行雾化。
[0009] -般的程序是在环境温度下向不预热的喷雾干燥器供应聚合物分散体，及利用热 干燥气体将其干燥。通常，干燥气体的进入温度在100°c到200°C的范围内。该方法已在许 多情况被描述，例如在DE3101413C2、DE4406822AUDE19752435AUEP407889AUEP 1000113B1、EP1110978B1、EP1720933B1、EP2341084A1、W0 01/83071Al中。其原因 是具有低于60°C的低的最小成膜温度（MFFT)的聚合物水分散体，即热塑性聚合物的水分 散体的典型MFFT被认为在高温下非常敏感。具有低玻璃化转变温度Tg的乳液聚合物的分 散体同样如此。出于这些原因，因此，EP332067Al建议将分散体与水一起喷射。
[0010] DE10 2011 080 233Al描述了一种制备分散体粉末的方法，其中将干燥气体预 热到130°C到210°C的进入温度，以加速干燥。将待干燥的聚合物分散体预热到50°C到 98°C的温度，并使用旋转雾化器将其喷射。ChemieIngenieurTechnik2009, 81，第6期， 699-716对温度不敏感性物质建议使用单流体喷嘴进行喷雾的闪蒸方法，该方法中待喷雾 的悬浮液被加热到120°C到200°C的温度。
[0011] 本发明的目的是提供一种喷雾干燥聚合物水分散体的方法，所述方法使得能够改 善干燥操作，而对经干燥的聚合物粉末（分散体粉末）无任何有害作用。
[0012] 本发明提供了一种制备分散体粉末的方法，其通过利用喷嘴雾化干燥器中的干燥 气体喷雾干燥一种或多种烯键式不饱和单体的聚合物的聚合物水分散体来实现，该烯键式 不饱和单体选自以下组中：乙烯基酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、烯烃、二烯、乙烯基芳族化 合物和乙烯基卤化物，所述方法的特征在于，所述聚合物水分散体（进料）在被雾化前在压 力下被预热到IOOtC到200°C的温度，并且在该温度下被雾化，所述压力设定成使所述聚合 物分散体（进料）的水相在所选温度下不沸腾。
[0013] 引入用于分散体粉末的基础聚合物，用于以其聚合物水分散体的形式进行喷雾干 燥。用于分散体粉末（聚合物粉末）的合适的基础聚合物是一种或多种选自涵盖以下的组 的烯键式不饱和单体的聚合物：具有1至15个C原子的羧酸的乙烯基酯；羧酸与具有1至 15个C原子的无支链醇或支链醇的甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯；烯烃；二烯；乙烯基芳族化合 物和乙烯基卤化物。
[0014] 优选的乙烯基酯是乙酸乙烯酯、丙酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯、2-乙基己酸乙烯 基酯、月桂酸乙烯基酯、乙酸1-甲基乙烯基酯、新戊酸乙烯基酯和具有5到13个C原子的 a -支链单羧酸的乙烯基酯，例如VeoVa9RS VeoValO R (Momentive公司的商品名）。特别优 选乙酸乙烯酯。
[0015] 优选的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯是具有1至15个C原子的无支链醇或支链醇的 酯，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯 酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸降冰片基酯。特 别优选丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯。
[0016] 优选的稀经或二稀是乙稀、丙稀和1，3-丁二稀。优选的乙烯基芳族化合物是苯乙 稀和乙烯基甲苯。优选的乙烯基卤化物是氯乙稀。
[0017] 任选地另外可以使基于基础聚合物的总重量0. 1-10重量％的一种或在每种情况 下的两种或更多种辅助性单体共聚。辅助性单体的示例是烯键式不饱和单羧酸和二羧酸； 烯键式不饱和羧酰胺；烯键式不饱和磺酸和它们的盐；预交联共聚单体，如多烯键式不饱 和共聚单体；后交联共聚单体，如N-羟甲基丙烯酰胺、环氧化物官能的共聚单体、硅官能的 共聚单体。
[0018] 合适均聚物和共聚物的示例是乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯与乙烯的共聚物、 乙酸乙烯酯与乙烯和一种或多种其它乙烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯与一种或多种其它乙 烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯与乙烯和丙烯酸酯的共聚物、乙酸乙烯酯与乙烯和氯乙烯的 共聚物、氯乙烯和乙烯和任选存在的一种或多种其它乙烯基酯的共聚物、苯乙烯与丙烯酸 酯的共聚物、苯乙烯与1，3- 丁二烯的共聚物；所述聚合物在每种情况下可进一步含有所述 量的所述辅助性单体，并且在每种情况下以重量％表示的数字合计达100重量％。
[0019] 优选为乙酸乙烯酯均聚物；乙酸乙烯酯与1-50重量％的一种或多种来自以下的 组的其它共聚单体的共聚物：在羧酸残基中具有1至12个C原子的乙烯基酯，如丙酸乙 烯基酯、月桂酸乙烯基酯，具有5到13个C原子的a-支链羧酸的乙烯基酯，如VeoVa9R、 VeoValOR、VeoVallR;乙酸乙烯酯与1-40重量％的乙烯的共聚物；乙酸乙烯酯与1-40重 量％的乙烯和1-50重量％的一种或多种来自以下的组的其它共聚单体的共聚物：在羧酸 残基中具有1至12个C原子的乙烯基酯，如丙酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯，具有5到13 个C原子的a-支链羧酸的乙烯基酯，如VeoVa9R、VeoValOR、VeoVallR;乙酸乙烯酯、1-40 重