含多葉狀物的組合物及其制備方法和應用技術

用含具有內核且周圍有多個葉片的聚合物顆粒的水分散體提供具有驚奇的膜構造、流動性、均化和膠粘劑濕粘性的粘結劑、涂料和膠粘劑。本發明專利技術還公開了這些均一顆粒的用途和制備方法。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及尤其適于用做粘結劑、涂料和膠粘劑的、以接續式反應制得的聚合物顆粒的水分散體及其制備方法和用途。用接續式乳液聚合的方法制備能成膜的具有核-鞘或核-殼結構的聚合物顆粒分散體是已為人們熟知的技術。許多文獻介紹了用這種分散體于粘結劑、涂料及膠粘劑中作為成膜聚合物。本專利技術也采用接續乳液聚合反應來制備成膜粘結劑、涂料和膠粘劑以及涂料的不成膜的添加劑，但是與常用技術所不同的是，本專利技術的顆粒并不是核-殼或核-鞘結構的，甚至不是球狀的。本專利技術人現已找到了制備具有一個內核且周圍有多個葉片的顆粒(稱為“多葉狀物”)的方法;并且也已發現了如何利用這一現象在涂料膜構造(paint film build)、流動、均化、高剪切(“ICI”)粘度以及膠粘劑濕粘性上獲益。我們尚未發現已公開的先有技術中介紹過多葉狀物，也未聽說有人用過或銷售過多葉狀物。據我們所知，常見的聚合物水分散體中有時會出現奇形怪狀的、大塊的、或“木莓”(rasberry)一樣的顆粒，而且常見的球狀顆粒分散體有時會附聚成橢圓形或啞鈴形顆粒的群集體。本專利技術的多葉狀物分散體在結構上以及在粘結劑、涂料、或膠粘劑組合物中的作用上與它們差別極大。從結構上講，本專利技術的多葉狀物顆粒有一個內核，其周圍有多個葉片，且葉片與核的成份不一樣。在優選的體系中，本專利技術的核經中和后是可溶脹的，且其成分與葉片成分的差大于0.05(用相關參數XC-L定義)。由Masayoshi Okubo 領導的神戶大學(Kobe University)的一個出了很多成果的研究組在過去的十二年中曾發表不少有關懸浮聚合和乳液聚合的文章，而且他們對所謂的異常的和特殊形態學尤其感興趣。參見例如《聚合物科學雜志·聚合物通信版》(Journal of Polymer SciencePolymer Letters Edition)第20卷，第45～51頁(1982)和第19卷，第143頁(1981)。雖然神戶研究組的文章介紹了似乎是葉片一樣的東西，但是經仔細研究我們相信神戶研究組是在連續的、柔軟的第一階段(例如丙烯酸丁酯)中生長堅硬的第二階段顆粒(如苯乙烯)。由于丙烯酸丁酯是電子束可穿透的，從未硬化的顆粒的透射電鏡照片上可看到起伏不平的內部形態。然而，若用光學顯微鏡觀察或顆粒硬化后用電子顯微鏡觀察，神戶大學的顆粒實際上是球狀的。顯然，神戶大學的材料不能用做高膜構造涂料的粘結劑(high film build coating binder)或高濕粘性膠粘劑。神戶大學的材料的制備方法在許多方面與我們的方法不一樣，而且他們的材料在形態上與我們的多葉狀物不相同。我們相信，神戶大學的顆粒用一個形狀不規則的核，核外包覆著球狀的、電子束可穿透的殼(而不是內核外連有多個葉片)。為了制備具有足夠的膜構造和ICI粘度的膠粘劑、涂料或粘結劑，常見的分散體中通常需加入增稠劑。本領域中用的典型的增稠劑有羥乙基纖維素和合成的流變調節劑。本專利技術的目的之一是在成膜分散體粘結劑、涂料和膠粘劑體系中少用或不用增稠劑或流變調節劑。本專利技術的另一個目的是提供一種用于粘結劑、涂料、以及膠粘劑的聚合物顆粒分散體，固體含量不變時，它具有改善了的膜構造(film build)，而膜構造不變時它需要較低的固體含量。對于膠粘劑，本專利技術的目的之一是改善濕粘性。本專利技術的另一個目的是提供一種有效的、用于粘結劑、涂料和膠粘劑的分散體。這些目的，以及由下面詳述部分可看出的其它目的已被本專利技術實現。一方面，本專利技術是一種用于粘結劑、涂料和膠粘劑組合物中的、含有聚合物顆粒的水分散體，上述聚合物顆粒有一個內核，其外部連有葉片。另一方面，本專利技術涉及這類組合物在粘結劑、涂料或膠粘劑中的應用;當固體含量不變時，其膜構造得到了改善，當膜構造不變時，其因含量要求較低。本專利技術的另一個方面涉及這類組合物的制備方法。在該方法中，形成葉片的單體體系在內核顆粒上生長并形成一種聚合物，其中葉片與核的重量比大于1。圖1是按本專利技術制備的多葉狀物分散體在溶脹前的外觀的光學顯微鏡照片(暗背景)。圖2是按本專利技術制得的多葉狀物分散體的光學顯微鏡照片(亮背景)。圖3是按本專利技術制得的且已在85℃下用氨中和了的多葉狀物分散體的外觀的光學顯微鏡照片(亮背景)。圖4與圖1相同，只是光強較低。圖5與圖2相似，只是顆粒較小。圖6是本專利技術的掃描電鏡照片。圖7是按神戶大學文章內容制得的樣品的對比掃描電鏡照片。圖8是用于對比的神戶樣品的光學顯微鏡照片。圖9是用于對比的標準球狀顆粒分散體的光學顯微鏡照片。圖10是用于對比的神戶樣品(已硬化且已用辛二烯/鋨溶液染色)的透射電鏡照片。本專利技術的分散體含有聚合物顆粒，該聚合物顆粒有一個內核，外部連有葉片。如圖1和圖2所示，這些葉片一般可用光學顯微鏡觀察到。用電子顯微鏡也可以觀察到葉片，而與先有技術不同的是，當用四氧化釕處理之后，用掃描電鏡也可觀察到葉片。優選的顆粒有一個內核聚合物，中和后它會發生溶脹。從圖3可以看到溶脹了的顆粒的外觀。葉片最好是用一種與核單體體系不同的、能生成葉片的單體體系聚合而成。兩種單體體系的差別宜使得所生成的聚合物的相互作用參數XC-L大于0.05。在該方法中宜使用足夠的表面活性劑以維持葉片結構。在最佳實施方案中，在添加能生成葉片的單體的過程中不斷地加入表面活性劑。下面詳細介紹內核、葉片的形成、用途設想、粒徑范圍、聚合程序、表面活性劑及其濃度，以及許多實施例。內核通常首先制備核，而且核本身可以自一個晶種或前體上生長起來。晶種或前體的成分可與核不相同，且可以主要用于控制粒徑。核的組成是控制葉片生成的主要因素之一。合適的核單體體系宜含有5%或更多的乙烯類單不飽和單體，這類單體有一個或多個選自下列基團的官能團羧酸、羧酸酐、羥基、酰胺羥乙基、羥丙基、二羥丙基、羥丁基、脲基、亞乙基脲基、羥基酰胺、腈基、羥甲基酰胺、縮水甘油基、氰乙基、N-(異丁氧甲基)酰胺基、雙丙酮酰胺基、N，N-二甲基酰胺基、乙氧乙基、乙氧乙氧乙基、糠基、醛、磷酸酯、聚乙二醇、聚丙二醇、山梨醇、甘油、硅烷等。單體體系中還可含有一種或多種非離子型的或不含官能團的單體。單體體系中宜含有大約20～50%含羧酸官能團的單體，大約20至40%更好，最好含30%至40%(均指重量百分率)。適宜的羧酸單體包括甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酰氧基丙酸、丙烯酰氧基乙酸、甲基丙烯酰氧基乙酸、以及酸式衣康酸單甲酯。非離子型或非官能單體的例子有丙烯酸C1～C18烴基酯或甲基丙烯酸C1～C18烴基酯、醋酸乙烯酯以及其它乙烯基酯、乙烯基醚、氯乙烯、二氯乙烯、苯乙烯、取代苯乙烯、丁二烯、以及乙烯。用醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯以及其它相對水溶性的(其聚合物是非水溶性的但是是可水增塑的)單體時，官能單體低于5%便可有效。醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯以及其它類似的單體的均聚物本身在生成多葉狀物的第一階段是有效的。所謂類似的單體的例子用丙烯酸甲氧甲酯或甲基丙烯酸甲氧甲酯、丙烯酸乙氧基乙酯或甲基丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸卡必醇酯或甲基丙烯酸卡必醇酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥乙酯，以及丙烯酸羥丙酯或甲基丙烯酸羥丙酯。核聚合物體系第一階本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水分散體，它含具有一個內核且周圍有多個葉片的聚合物顆粒，并可用于粘結劑，涂料和膠粘劑組成物。

【技術特征摘要】
US 1986-7-14 885,0691.一種水分散體，它含具有一個內核且周圍有多個葉片的聚合物顆粒，并可用于粘結劑，涂料和膠粘劑組成物。2.根據權利要求1的組合物，其中葉片是可用光學顯微鏡觀察到的。3.根據權利要求1的組合物，其中葉片在用四氧化釕處理后可用掃指電子顯微鏡觀察到。4.根據權利要求1的組合物，其中所述內核是一種中和后可溶脹的聚合物。5.根據權利要求4的組合物，其中內核是用含有具有羧酸官能團的不飽和單體的核單體體系聚合而成的。6.根據權利要求5的組合物，其中所述的具有羧酸官能團的不飽和單體是甲基丙烯酸或丙烯酸。7.根據權利要求5的組合物，其中所述具有羧酸官能團的不飽和單體含有大約1～100%所述核單體體系。8.根據權利要求7的組合物，其中所述具有羧酸官能團的不飽和單體含有大約20～50%所述核單體體系。9.根據權利要求1的組合物，其中所述內核是用含有官能團的單體的單體體系聚合而成的。10.根據權利要求1的組合物，其中所述內核是用核單體體系聚合而成的，所述葉片是用能生成葉片的單體體系聚合而成的，所得的兩種聚合物的相互作用參數XC-L大于0.05。11.根據權利要求1的組合物，其中所述顆粒是用下述方法制得的，該方法包括通過使核單體體系聚合而生成內核，在足夠的表面活性劑的存在下引入能生成葉片的單體體系并使之聚合，足夠的表面活性劑在此過程中維持葉片結構。12.根據權利要求11的組合物，其中在加入能生成葉片的單體體系過程中連續加入所述表面活性劑。13.根據權利要求11的組合物，其中使用大約0.4至大約0.7%(以生成葉片的單體重量為基準)的表面活性劑。14.根據權利要求11的組合物，其中所述核單體體系中含有大約0.01%至大約10%(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿萊克桑德科沃斯基，羅伯特米徹爾布蘭肯施普，楚恩施昂格朝，約瑟夫J維克辛斯基，
申請(專利權)人：羅姆和哈斯公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]