两性聚合物粒子和其组合物的制作方法
【专利说明】两性聚合物粒子和其组合物
【背景技术】
[0001] 本发明涉及具有选中酸官能团的两性聚合物粒子。确切地说，聚合物粒子适用于 制备包含无机粒子的复合粒子，各无机粒子具有与其接触的两性聚合物粒子。本发明进一 步涉及包含所述复合粒子的水性组合物。本发明适用于制备干燥涂料。
[0002] 不透明颜料向不透明涂料（如油漆）提供白度和不透明度或"遮盖力"。这些颜料 存在于经设计以在涂料涂覆的底面或衬底表面上提供不透光涂料的所有涂料中。不透明颜 料不存在于设计为清澈或透明的那些涂料中。
[0003] 需要不透明涂料具有高不透明能力以完全隐藏底面，同时使用涂料的最小涂覆。 高度需要通过单次涂覆具有最小可能性厚度的涂料或油漆实现底面的完全覆盖。
[0004] 不透明涂料制造商长期探索通过使限定含量的不透明颜料的遮盖水平最大化而 使所采用的不透明颜料的量最小化来配制具有所需不透明度的不透明涂料。
[0005] 不透明涂料的不透明能力或遮盖力是涂料隐藏所述涂料涂覆的表面的能力的量 度。不透明能力随干燥涂覆涂料中的不透明颜料粒子之间的间距变化，并且当不透明颜料 的光散射能力最大化时，所述不透明能力最大化。最大光散射效率出现在不透明颜料粒子 具有一定直径和间距，使得各粒子的光散射能力不干扰其相邻粒子的光散射能力时。这一 条件可以出现在含有足够低含量不透明颜料，使得个别不透明颜料粒子彼此分离的涂料 中。然而，含有如此低含量不透明颜料的涂料在典型的干燥涂料厚度下不提供足够的白度 和遮盖力。达成遮盖力和白度的所需水平通常需要更高含量的不透明颜料。在这些更高含 量下，出现不透明颜料粒子的统计分布，其使得至少一些不透明颜料粒子彼此非常紧密接 近以致因不透明颜料粒子的拥挤而产生光散射效率的耗损。
[0006] 增加的遮盖力效率通过减小不透明颜料粒子的拥挤并且使不透明颜料粒子簇形 成最小化来获得。一种方法使用含有选中化学基团的聚合物粒子，所述选中化学基团促进 吸附到不透明颜料粒子上。
[0007] 举例来说，美国专利7, 179, 531公开一种复合粒子的水性分散液，其含有吸附到 二氧化钛不透明颜料粒子上的多相聚合物粒子。所选择的多阶段聚合物粒子具有磷酸二氢 官能团，其促进所选择的聚合乳胶粒子吸附到二氧化钛粒子表面上。
[0008] 虽然这些复合粒子提供改良的遮盖力，但仍需要提供适用于制备具有增加遮盖力 的干燥涂料的水性组合物。干燥涂料的其它所需特性包括增加的光泽度和白度。
【发明内容】
[0009] 本发明通过在第一方面中提供包含以下的多相两性聚合物粒子的稳定水性分散 液来解决所属领域的需要：
[0010] a)交联聚合物相，按交联聚合物相的重量计，其包含：
[0011] i)l重量％到10重量％的磷酸单体或其盐的结构单元；
[0012] ii)0. 5重量％到10重量％的羧酸单体或硫酸单体或其盐或其组合的结构单元；
[0013] iii)l重量％到10重量％的胺基或其盐或季铵盐；
[0014] iv)0. 1重量％到20重量％的多烯系不饱和单体的结构单元；以及
[0015] V) 80重量％到97重量％的烯系不饱和非离子单体的结构单元；以及 [0016]b)第二聚合相，其包含：
[0017] i)按第一聚合相的重量计0. 1重量％到10重量％的羧酸单体或硫酸单体或其盐 或其组合的结构单元；以及
[0018] ii) 80重量％到99. 9重量％的烯系不饱和非离子单体的结构单元；
[0019] 其中第二聚合物相的1；在-201：到75°C范围内；其中交联聚合物相从第二聚合物 相中凸出；其中交联聚合物相与第二聚合物相的重量：重量比在1 : 4到1 : 99范围内；其条件是多相两性聚合物粒子包含〇. 01重量％到4重量％的磷酸单体或其盐的结构单元 以及0. 01重量％到4重量％的胺基或其盐或季铵盐基。
[0020] 本发明的组合物适用于制备具有改良吸附的复合粒子和具有改良遮盖力的干燥 涂料。
【具体实施方式】
[0021] 在第一方面中，本发明是一种具有多相两性聚合物粒子的稳定水性分散液，其包 含：
[0022] a)交联聚合物相，按交联聚合物相的重量计，其包含：
[0023] i) 1重量％到10重量％的磷酸单体或其盐的结构单元；
[0024] ii)0. 5重量％到10重量％的羧酸单体或硫酸单体或其盐或其组合的结构单元；
[0025] iii) 1重量％到10重量％的胺基或其盐或季铵盐；
[0026] iv)0. 1重量％到20重量％的多烯系不饱和单体的结构单元；以及
[0027] V) 80重量％到97重量％的烯系不饱和非离子单体的结构单元；以及 [0028]b)第二聚合相，其包含：
[0029] i)按第一聚合相的重量计0. 1重量％到10重量％的羧酸单体或硫酸单体或其盐 或其组合的结构单元；以及
[0030] ii) 80重量％到99. 9重量％的烯系不饱和非离子单体的结构单元；
[0031] 其中第二聚合物相的!；在-201：到75°C范围内；其中交联聚合物相从第二聚合物 相中凸出；其中交联聚合物相与第二聚合物相的重量：重量比在1 : 4到1 : 99范围内； 其条件是多相两性聚合物粒子包含〇. 01重量％到4重量％的磷酸单体或其盐的结构单元 以及0. 01重量％到4重量％的胺基或其盐或季铵盐基。
[0032] 如本文中所使用，"多相"是指具有至少两个相的两性聚合物粒子。优选的是，多相 两性粒子是两相的。
[0033] 如本文中所使用，术语指定单体的"结构单元"是指聚合之后所述单体的残余物。 举例来说，甲基丙烯酸甲酯的结构单元说明如下：
[0034]
【主权项】
1. 一种具有多相两性聚合物粒子的稳定水性分散液，其包含： a) 交联聚合物相，按所述交联聚合物相的重量计，其包含： i) 1重量％到10重量％的磷酸单体或其盐的结构单元； ii) 〇. 5重量％到5重量％的羧酸单体或硫酸单体或其盐或其组合的结构单元； iii) 1重量％到10重量％的胺基或其盐或季铵盐； iv) 0. 1重量％到20重量％的多烯系不饱和单体的结构单元；以及 V) 80重量％到97重量％的烯系不饱和非离子单体的结构单元；以及 b) 第二聚合相，其包含： i) 按所述第一聚合相的重量计〇. 1重量％到4重量％的羧酸单体或硫酸单体或其盐或 其组合的结构单元；以及 ii) 80重量％到99. 9重量％的烯系不饱和非离子单体的结构单元； 其中所述第二聚合物相的!；在-20°C到75°C范围内；其中所述交联聚合物相从所述第 二聚合物相中凸出；其中所述交联聚合物相与所述第二聚合物相的重量：重量比在1 : 4 到1 : 99范围内；其条件是所述多相两性聚合物粒子包含0. 01重量％到4重量％的所述 磷酸单体或其盐的结构单元以及〇. 01重量％到4重量％的所述胺基或其盐或所述季铵盐 基。
2. 根据权利要求1所述的稳定水性分散液，其中所述第二聚合相中的所述磷酸单体或 其盐和所述胺基或其盐或季铵盐的总和的结构单元与所述交联聚合物相中的所述磷酸单 体或其盐的结构单元摩尔数的摩尔：摩尔比不超过10 : 1。
3. 根据权利要求1或2中任一权利要求所述的稳定水性分散液，其中所述第二聚合物 相的所述!；在-5 °C到30 °C范围内。
4. 根据权利要求1到3中任一权利要求所述的稳定水性分散液，其中所述交联聚合物 相与所述第二聚合物相的所述重量：重量比在1 : 4到1 : 35范围内，其中根据动态光散 射所述交联聚合物的平均粒度在40nm到90nm范围内，并且其中根据动态光散射所述多阶 段粒子的平均粒度在IlOnm到190nm范围内。
5. 根据权利要求1到4中任一权利要求所述的稳定水性分散液，其中所述交联聚合物 相包含3重量％到8重量％的甲基丙烯酸磷酸乙酯或其盐或2-甲基丙烯酰基乙基膦酸或 其盐的结构单元。
6. 根据权利要求1到5中任一权利要求所述的稳定水性分散液，其中所述交联聚合物 相包含0.2重量％到10重量％的甲基丙烯酸烯丙酯或二乙烯基苯的结构单元；并且其中所 述交联聚合物包含由链转移剂产生的胺基或其盐。
7. 根据权利要求1到6中任一权利要求所述的稳定水性分散液，其中所述多相两性聚 合物粒子包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸以及甲基丙烯酸磷酸乙酯或2-甲 基丙烯酰基乙基膦酸或其盐的结构单元；以及由2-氨基乙硫醇或其盐产生的胺基。
8. -种组合物，其包含具有粘附到根据权利要求1到7中任一权利要求所述的多相两 性聚合物粒子的表面上的无机颜料粒子的水性分散液。
9. 根据权利要求8所述的组合物，其中所述无机颜料粒子是TiO 2粒子。
10. 根据权利要求9所述的组合物，其中所述Ti02粒子经氧化铝处理。
【专利摘要】本发明涉及一种具有多相两性聚合物粒子的稳定水性分散液，其包含交联聚合物相，包含磷酸单体、羧酸单体、多烯系不饱和单体以及烯系不饱和非离子单体的结构单元；以及第二聚合物相，包含羧酸单体和烯系不饱和非离子单体。本发明还涉及所述粒子与如TiO2的颜料粒子的复合物。组合物适用于制备具有改良遮盖力的干燥涂料。
【IPC分类】C09D7-00, C09D5-00
【公开号】CN104837936
【申请号】CN201380063283
【发明人】J·C·勃林, W·T·布朗, A·S·布朗奈尔, P·克拉克, T·G·梅道
【申请人】陶氏环球技术有限责任公司, 罗门哈斯公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年12月11日
【公告号】CA2893695A1, EP2914668A1