专利名称：聚合物水分散体的制作方法
聚合物水分散体本发明涉及具有核-壳结构的聚合物水分散体，它们的制备方法，和它们作为涂料组合物的用途。多相、水性聚丙烯酸酯粘结剂长期以来是早已公知的。在该粘结剂中，各相常常具有不同的玻璃化转变温度(Tg)。常常通过相继在自由基乳液聚合中聚合两种不同的单体混合物在两阶段聚合反应中制备产物，其中由于乳液聚合的机械作用而在相同的分散颗粒内形成各相。聚丙烯酸酯涂料组合物的薄膜形成是根据基材和玻璃化转变温度的不同，借助于助溶剂在升高的温度下或在室温下进行，该助溶剂用作内部增塑剂。为了让涂层具有尽可能高的耐溶剂性，聚合物的高玻璃化转变温度一般是有利的，因为溶剂的扩散速率显著地低于涂层的玻璃化转变温度。具有不同玻璃化转变温度的多相结构提供较低的最低成膜温度(MFT)和与之相关的较低含量的用于薄膜形成的助溶剂的优点，其中由于各相具有高的玻璃化转变温度而使得耐溶剂性较高。具有尽可能低的亲水性的粘结剂的使用会获得就涂层对于极性溶剂如水或醇的耐受性而言的优点。涂料组合物的亲水性是由聚合物的组成所给予的，其中单体如苯乙烯被认为是疏水性的，而潜离子单体如丙烯酸被认为是强烈亲水性的。在乳液聚合中，添加外部乳化剂以便在聚合过程中乳化游离单体，使得正在生长的颗粒稳定化，和在该方法的开始由胶束形成来导致聚合中心的形成。然而，在粘结剂的应用和后续的薄膜形成后，乳化剂迁移到涂层的表面上，这常常造成应用技术中的缺点。EP-A 0 376 096描述了涂料组合物，其具有大于60°C的玻璃化转变温度的芯和大于80°C的玻璃化转变温度的壳。分散体含有低于20. 2重量％单乙烯基芳基化合物和高于4.5重量％甲基丙烯酸。以固体为基础，所添加的乳化剂的量总是〉2重量％。WO-A 01/7观97描述了水性、多相的涂料组合物，其由具有<20°C的玻璃化转变温度的软芯和具有>60°C的玻璃化转变温度的硬壳组成。分散体在室温下形成闭合的膜和不含苯乙烯。DE-A 19，727，504公开聚合物水分散体，其中芯的玻璃化转变温度低于或等于壳
的玻璃化转变温度，壳的酸含量大于5重量％。EP-A 1 520 865描述核-壳颗粒，其中壳具有>_9°C的玻璃化转变温度，并且与芯的玻璃化转变温度之间的差异是至少20°C。实施例的乳化剂含量是3. 0重量％。本发明的目的是提供细分散的、水性的聚丙烯酸酯分散体，其具有高的耐溶剂性， 尤其耐乙醇和芥末，同时具有低含量的凝聚助剂。此外，从其生产的涂层需要具有良好的视觉膜外观并且不显示出表面缺陷或涂层暇疵。现在已经发现，以上定义的目的是通过具有核-壳结构的聚丙烯酸酯水分散体来实现的，该核-壳结构具有芯和壳的限定重量比，其中芯和壳具有限定的玻璃化温度范围， 且该分散体仅含有少量的乳化剂。因此，本申请提供含有至少一种芯共聚物A)和至少一种壳共聚物B)的聚合物水分散体，其特征在于芯的玻璃化转变温度(Tg)是70°C-100°C，壳的玻璃化转变温度(Tg)是 20°C-55°C，且芯-壳共聚物的总玻璃化转变温度(Tg)是30°C-80°C，并且所述分散体含有 < 1. 5重量％的乳化剂含量，以固体为基础计。在本发明中使用的术语玻璃化转变温度是指聚合物从玻璃状状态变化到聚合物链的较高链段活动性的状态的温度。无规共聚物的玻璃化转变温度能够根据Fox方程式计算(Bulletin of the American Physical Society 1, 3,第 123 页,1956)
权利要求
1.含有至少一种芯共聚物A)和至少一种壳共聚物B)的聚合物水分散体，其特征在于芯的玻璃化转变温度(Tg)是70°C -100°C，壳的玻璃化转变温度(Tg)是20°C _55°C，芯-壳共聚物的总玻璃化转变温度(Tg)是30°C _80°C，且分散体含有< 1. 5重量％的乳化剂含量， 以固体为基础计。
2.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于聚合物颗粒具有75- 140 nm的平均粒度。
3.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于共聚物B)的Tg比共聚物A)的Tg 低至少30°C。
4.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于共聚物A)和B)的单体混合物含有a)(甲基)丙烯酸C1-C2tl-烷基酯，b)具有至多20个碳原子的乙烯基芳族化合物，c)酸官能化的单体，和d)任选的羟基官能化的单体。
5.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于在共聚物A)中单体a)的含量是 20-80重量％，单体b)的含量是19-79重量％，单体c)的含量是1_10重量％，单体d)的含量小于30重量％，其中组分a)，b)，c)和任选的d)的总和是100重量％。
6.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于在共聚物B)中单体a)的含量是 35-90重量％，单体b)的含量是9. 9-60重量％，单体c)的含量是0. 1-3. 7重量％，单体d) 的含量小于30重量％，其中组分a)，b)，c)和任选的d)的总和是100重量％。
7.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于共聚物A)的单体与共聚物B)的单体的重量比是3:1到1:5。
8.根据权利要求1的聚合物水分散体，其特征在于乳化剂是烷基磷酸酯。
9.制备本发明的聚合物分散体的方法，其特征在于首先投入水、乳化剂和任选地少量的引发剂，然后计量添加1-10重量％的用量的单体a)-C)，任选地同时计量添加引发剂，以形成内部种子，然后将共聚物A)(芯)的单体a)_d)逐步添加到这些内部种子中并聚合到至少5. 0重量％的转化率，在各情况下以它们的总重量为基础计，然后添加共聚物B)的单体a)_d)并聚合到至少85. 0重量％的转化率，在各情况下以它们的总重量为基础计。
10.含有根据权利要求1的聚合物水分散体的水性涂料组合物。
11.根据权利要求1的聚合物水分散体在生产涂覆于基材上的涂料中的用途。
12.根据权利要求11的用途，其特征在于基材是木材或衍生木材制品。
全文摘要
本发明涉及具有核-壳结构的聚合物水分散体，它的生产方法和它作为涂覆剂的用途。
文档编号C09D15/00GK102292363SQ201080005024
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月13日 优先权日2009年1月22日
发明者阿克滕 D., G. 格拉布洛维茨 H., M. 加西亚马蒂内斯 J., 阿尔马托吉特拉斯 M., 格茨曼 R. 申请人:拜尔材料科学股份公司