木材涂料组合物的制作方法_2

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1 是选自 CH 3-CH = CH-、CH2= CH-HC-、CH 2= C(CH 3)-CH2-CH2-的 烯基;R2是包含至少两个碳原子和至少一个氧化烯或氧丙烯或氧丁烯单元的基 团。优选地,R2是-C 6H3 (R3)-0-(CH2-CH2-0)n-R 4、-O-CH2-CH(CH2-O-C6H4-R 3)-O-(CH2-CH2-O) n-R4、-0-(CH2-CH2-0) n-R4、-0-(CH2-CH(CH3)-0)n-R 4、-O-(CH2-CH(CH2CH3)-O)n-R4、-0- (CH2-CH2-O) n- (CH2-CH (CH3) -0) n-R4、-0- (CH2-CH (CH3) -0) n- (CH2-CH2-O)n-R4、-0- (CH2-CH (CH2CH3) -0) n- (CH2-CH2-O) n-R4或-0- (CH 2-CH2-0) n- (CH2-CH (CH2CH3) -0) n-R4; 其中R3是烷基;R4是氢或极性基团,例如磺酸酯基(-SO3M)、硫酸酯基(-SO 4M)、膦酸酯基 (-PO3M)或磷酸酯基(-PO4M) ;M是矿、1^+、似+、1(+、順4+;并且11是5到100并且111是0到100。
[0038] 适用于本发明的合适的反应性表面活性剂包括可购自蒙特洛公司(Montello, Inc.)的NOIGENtmRN表面活性剂和HITEN0L?BC表面活性剂、可购自花王株式会社(KAO Corporation)的LATEMUL?PD表面活性剂、可购自艾迪科公司(ADEKA Corporation)的 ADEKA RESOAPtmSR 表面活性剂。
[0039] 可以在聚合物粒子中包含其它烯系不饱和非离子单体作为聚合单元,使得聚合物 粒子中的所有单体的总固体达到100重量%。可以用于本发明中的这些其它烯系不饱和 非离子单体包括(甲基)丙烯酸酯单体,其中(甲基)丙烯酸酯指示甲基丙烯酸酯或丙烯 酸酯,包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸 月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异癸脂、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙 烯酸羟乙脂、甲基丙烯酸羟丙脂;(甲基)丙烯腈;(甲基)丙烯酰胺;氨基官能性和脲基官 能性单体;带有乙酰乙酸酯官能团的单体;苯乙稀和被取代的苯乙稀;丁二稀;乙稀、丙稀、 α -烯烃(例如1-癸烯);乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯和其它乙烯酯;以及乙烯 基单体,例如氯乙稀和偏二氯乙稀。
[0040] 用于制备聚合物的聚合技术包括众所周知的技术,例如乳液聚合。在乳液聚合方 法中,可以使用常规表面活性剂,例如阴离子型和/或非离子型乳化剂,例如烷基、芳基或 烷芳基硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐的碱金属盐或铵盐;烷基磺酸;磺基丁二酸盐;脂肪酸;烯 系不饱和表面活性剂单体;以及乙氧基化醇或酚。以单体的重量计,所用表面活性剂的量通 常是0.1重量%到6重量%。在聚合方法中,可以使用热引发或氧化还原引发方法。在整 个反应过程中,反应温度维持在小于100°C的温度下。反应温度优选地在30°C与95°C之间, 并且更优选地在50°C与90°C之间。单体混合物可以按纯净形式或按水中乳液的形式添加。 单体混合物可以历经反应时间段以一次或多次添加形式或连续地、线性地或非线性地或其 组合形式添加。
[0041] 在聚合中可以使用常规自由基引发剂。常用引发剂包括过氧化氢、过氧化钠、过氧 化钾、叔丁基过氧化物、氢过氧化枯烯、过硫酸铵和/或碱金属过硫酸盐、过硼酸钠、过磷酸 和其盐、高锰酸钾以及过二硫酸铵或过二硫酸的碱金属盐。以总单体的重量计,引发剂通常 以0. 01重量%到3. 0重量%的量使用。可以使用与合适的还原剂联合使用相同引发剂的 氧化还原系统,所述还原剂例如甲醛次硫酸钠、抗坏血酸、异抗坏血酸、含硫酸的碱金属盐 和铵盐(例如,亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫化钠、氢硫化钠或连二 亚硫酸钠)、甲脒亚磺酸、羟甲基磺酸、丙酮亚硫酸氢盐、胺(例如乙醇胺)、乙醇酸、乙醛酸 水合物、乳酸、甘油酸、苹果酸、酒石酸以及前述酸的盐。可以使用催化铁、铜、锰、银、铂、钒、 镍、铬、钯或钴的金属盐的氧化还原反应。可以任选地使用金属螯合剂。
[0042] 还可以在聚合中使用链转移剂来降低乳液聚合物的分子量和/或使所得分子量 分布不同于将以其它方式用任何自由基引发剂所获得的。链转移剂的合适实例包括卤素化 合物,例如四漠甲烧;稀丙基化合物;或硫醇,例如疏基乙酸烷基酯、疏基烧酸烷基酯以及 C4-C22直链或支链烷基硫醇。链转移剂可以历经大部分或整个反应时间段或在反应时间段 的限定部分期间,例如在釜进料中和在减少残余单体阶段中,以一次或多次添加形式或连 续地、线性地或非线性地添加。链转移剂通常以用于形成水性聚合物分散体的单体的总重 量计按0重量%到5重量%的量使用。以用于形成水性聚合物分散体的单体的总摩尔数计, 优选的链转移剂水平是0. 01摩尔%到0. 5摩尔%、更优选地0. 02摩尔%到0. 4摩尔%并 且最优选地〇. 05摩尔%到0. 2摩尔%。
[0043] 在本发明的一个实施例中,水性乳液聚合物可以通过多阶段乳液聚合方法制备, 在所述方法中,至少两个组成不同的阶段按依序的方式聚合。这类方法有时导致形成至少 两种互不相容的聚合物组合物,从而导致在聚合物粒子内形成至少两个相。这些聚合物粒 子由两个或更多个具有不同几何形状或形态的相构成,例如核/壳或芯/鞘粒子、壳相不完 全封装核的核/壳粒子、具有多个核的核/壳粒子以及互穿网络粒子。在所有这些情况中, 粒子的大部分表面积将被至少一个外相占据并且粒子的内部将被至少一个内相占据。多阶 段乳液聚合物的阶段中的每一个可以含有如上文关于乳液聚合物所披露的相同单体、表面 活性剂、链转移剂等。在多阶段聚合物粒子的情况下,为了本发明,通过如本文中详述的福 克斯方程式(Fox equation),使用乳液聚合物的总组成,但不考虑其中的阶段数或相数,计 算Tg。类似地,关于多阶段聚合物粒子,单体的量应从乳液聚合物的总组成确定,无需考虑 其中的阶段数或相数。举例来说,第一阶段组合物主要包含苯乙烯并且第二阶段包含本发 明所述的组合物。此外,聚合物粒子的核心可以是中空的(即,孔隙率)。用于制备这些多 阶段乳液聚合物的聚合技术在本领域中是众所周知的,例如在第4, 325, 856号美国专利、 第4, 654, 397号美国专利以及第4, 814, 373号美国专利中所描述。本发明聚合物粒子的玻 璃态转变温度(Tg)是20 °C到50 °C、优选地25 °C到40 °C。本文中所用的Tg是通过使用福 克斯方程式(T. G.福克斯(T. G. Fox),《美国物理学会公报》(Bull. Am. Physics Soc.),第1 卷,第3期,第123页(1956))计算出来的那些。也就是说,关于计算单体吣和心的聚合物 的Tg,
[0045] 其中Tg(calc.)是针对聚合物计算的玻璃态转变温度,W(M1)是单体吣在聚合物 中的重量分率,w (M2)是单体M2在聚合物中的重量分率,T g (M1)是M1的玻璃态转变温度,并 且Tg(M2)是M2的玻璃态转变温度,所有温度均以K为单位。玻璃态转变温度可以例如见 于由J.布兰德鲁普(J. Brandrup)和E. H.伊默古特(E. H. Immergut)编,国际科学出版社 (Interscience Publishers)的《聚合物手册》(Polymer Handbook)。
[0046] 如通过BI-90粒度分析仪(美国布鲁克海文仪器(Brookhaven Instruments, USA))所测量,本发明聚合物粒子的平均粒子直径是50到150纳米,并且优选地是70到110 纳米。
[0047] 水性聚合物分散体还可以含有一种或多种有机碱和/或无机碱作为中和剂。合适 的碱包括氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化锌、单乙醇胺、三乙胺、二乙胺、二甲胺、硼酸钠、硼酸 钾、氢氧化铝以及其组合物。
[0048] 本发明的木材涂料组合物包含以木材涂料组合物的总重量计按湿重计50 %到 85 %、优选地60 %到80 %的以上所提到的聚合物分散体。本发明的木材涂料组合物可以进 一步含有至少一种常规涂料佐剂,包括聚结剂、共溶剂、表面活性剂、缓冲剂、中和剂、增稠 剂、非增稠流变改性剂、分散剂、保湿剂、湿润剂、杀生物剂、塑化剂、防沫剂、除沫剂、防结皮 剂、着色剂、流动剂、交联剂、抗氧化剂。
[0049] 增稠剂可以包括聚乙烯醇(PVA)、经疏水性改性的碱溶性乳液(HASE)、碱溶性或 碱可溶胀的乳液(ASE)、经疏水性改性的环氧乙烷-氨基甲酸酯聚合物(本领域中己知为 HEUR)以及纤维素增稠剂,例如羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)
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