增稠劑組合物和對水性體系增稠的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種增稠劑組合物和對水性體系增稠的方法，使用該組合物和方法可以使得連接在締合性增稠劑主鏈之上或之內(nèi)的相同基團可以在親水性和疏水性之間可逆地變化。當(dāng)使得連接在所述主鏈之上或之內(nèi)的基團變成親水性的時候，所述水性增稠劑是可傾倒的，可以很容易地混入水性聚合物組合物中。當(dāng)所述基團變成疏水性的，該增稠劑能夠有效地發(fā)揮其增稠作用。通過調(diào)節(jié)所述締合性增稠劑組合物以及被增稠的水性聚合物組合物的ｐＨ值，可以很容易地完成這種變化。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)一般涉及水性增稠劑聚合物組合物，它們的制備方法和使用方法。
技術(shù)介紹
水性聚合物體系，例如含乳液聚合物粘合劑的涂料，通常使用增稠劑 以獲得該水性體系合適的配方和應(yīng)用所需程度的粘度。用于水性聚合物體 系的一種通用類的增稠劑在本領(lǐng)域中用術(shù)語"締合性"表示。有時也稱為締 合性增稠劑，因為它們增稠的機理被認(rèn)為是包括增稠劑分子中的疏水性部 分之間和/或增稠劑分子中的疏水性部分與其它疏水性表面之間的疏水性締 合。 一種常用的締合性增稠劑的聚合主鏈由一個或多個聚合氧化烯單元(通 常是聚環(huán)氧乙垸或聚環(huán)氧丙垸)的嵌段構(gòu)成,在主鏈上或在主鏈內(nèi)連接疏水 性基團。另一種常用的締合性增稠劑使用具有與主鏈連接的疏水性基團的 纖維素主鏈。這兩種締合性增稠劑均可稱為聚醚增稠劑，這是因為它們都 具有包含醚鍵的主鏈。已知的聚醚締合性增稠劑是非離子型增稠劑，它們在水性體系中的增稠效果基本與pH值無關(guān)。除了聚醚鏈段以外，還可將其它種類的鏈段結(jié)合入聚醚締合性增稠劑 的主鏈內(nèi)。文獻已經(jīng)揭示了具有聚氨酯聚醚主鏈鏈段且包含疏水性基團的 締合性增稠劑，所述疏水性基團包括叔胺和仲胺官能團。美國專利第 6,939,938號揭示了具有胺官能疏水性基團的締合性聚氨酯聚醚增稠劑，其 中至少85%的胺官能團轉(zhuǎn)化為永久的陽離子季胺官能團。因為季胺是永久 陽離子，該基團的締合性質(zhì)不會根據(jù)例如pH值變化而很容易地改變和顯示 不出來。目前銷售的大多數(shù)的締合性增稠劑以可傾倒的水性液體的形式銷售。 為了便于使用，需要該增稠劑產(chǎn)品的粘度(布魯克菲爾德(Brookfield)在6rpm條件下測得)小于15，000厘泊(cp),甚至小于5,000 cp,這樣產(chǎn)品可以容易 從其儲存容器排出，而且可以容易混入其所加入的水性體系中。可通過減小 活性固體的濃度來降低水性增稠劑產(chǎn)品的粘度，但是根據(jù)要用所述產(chǎn)品增 稠的水性體系的固體重量，其具有限制配方范圍的缺點。其它用來降低聚醚締合性增稠劑粘度的技術(shù)也不能令人滿意。人們已 使用了聚醚締合性增稠劑和水及水混溶性有機助溶劑的混合物，所述有機 助溶劑是例如二甘醇單丁醚，三甘醇單丁醚，乙二醇，聚乙二醇，丙二醇或 聚丙二醇。但是使用這些揮發(fā)性有機溶劑與越來越嚴(yán)格的環(huán)保規(guī)定是背道 而馳的，所述環(huán)保規(guī)定包括減少揮發(fā)性有機物含量(VOC)。因此，盡管所述 有機助溶劑發(fā)揮了預(yù)期的作用，但是它們具有潛在的環(huán)境、安全和健康方面 的缺點。另一種抑制聚醚締合性增稠劑的產(chǎn)品粘度的方法是將表面活性劑 與所述水性締合性增稠劑混合。但是，所需的較高的表面活性劑含量會對 增稠劑產(chǎn)品在要增稠的水性體系中的增稠效果帶來負(fù)面影響，會降低最終 干燥的涂層的性能。另外，表面活性劑提高了產(chǎn)品的成本。人們還揭示了將環(huán)糊精化合物與水性增稠劑產(chǎn)品混合以抑制粘度。環(huán) 糊精能夠抑制聚醚增稠劑產(chǎn)品的粘度，直至產(chǎn)品加入到包含足夠高含量表 面活性劑的水性體系中，該表面活性劑的含量足以將增稠劑疏水物質(zhì)從環(huán) 糊精空穴中替換出來。該方法的主要缺點是環(huán)糊精化合物的成本很高。可以將高產(chǎn)品粘度KU建筑聚醚增稠劑與低產(chǎn)品粘度的ICI建筑聚醚增 稠劑摻混，以提供中等粘度的摻混物。但是，當(dāng)使用該方法的時候，在不同 的涂料配方中增稠到不同的KU和ICI粘度目標(biāo)的靈活性受到削弱。另一種在水中以高活性固體濃度提供水性增稠劑的方法是使用疏水性 改性的堿溶脹性或堿溶性乳液(HASE)增稠劑。HASE增稠劑依賴于聚合物 主鏈自身在低pH條件下的不溶性，使得增稠劑能夠以乳液的形式，在低粘 度和較高固體含量條件下提供。但是，所述基本離子性主鏈最終會產(chǎn)生與 施涂的涂層對水的敏感性有關(guān)的其它問題。因此，本領(lǐng)域仍然需要可傾倒的締合性增稠劑，該增稠劑同時具有低 粘度和可能的最高活性的增稠劑固體。人們特別需要一種低成本、環(huán)境友 好的方法來抑制具有實際活性固體濃度的聚醚締合性增稠劑的水性產(chǎn)品粘 度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在第一方面，提供了一種水性締合性增稠劑聚合物組合物，該組合物包含(a)l-60重量X的具有包括以下組分的主鏈的締合性增稠劑聚氧化烯, 多糖，聚乙烯醇，聚乙烯基垸基醚，聚乙烯基吡咯垸酮，所述締合性增稠劑 還包含與主鏈連接或者連接在主鏈之內(nèi)的多個疏水性基團， 一種或多種所 述疏水性基團包括仲胺，或者叔胺，或者叔膦，或者它們的組合，以及任選 的季胺，前提是全部胺官能團中小于80%的官能團是季胺；(b)基本上使所 述仲胺或叔胺或叔膦或其組合質(zhì)子化的足量的酸；(c)40-99重量X的水；(d) 0-15重量％的有機助溶劑，表面活性劑，環(huán)糊精化合物，或其任意組合，作 為粘度抑制添加劑。對于本文所述專利技術(shù)的各種水性締合性增稠劑聚合物組合物，存在一種 優(yōu)選的實施方式，其中締合性增稠劑具有基本非離子性水溶性主鏈。較佳 的是，所述締合性增稠劑具有非離子性水溶性主鏈。在本文中，水溶性主鏈在酸性、中性和堿性條件下(優(yōu)選pH二3至pH二IO的條件下)可溶于水。在酸性或堿性條件下不溶于水的主鏈都不是水溶性 主鏈。所述主鏈在25'C下在水中的溶解度至少為10重量X。在第二個方面，提供了一種水性締合性增稠劑聚合物組合物，該組合 物包含(a)l-60重量X的締合性增稠劑，其包含基本非離子性水溶性主鏈以 及與所述主鏈連接或連接在所述主鏈以內(nèi)的多個疏水性基團， 一種或多種 的所述疏水性基團包括仲胺，或叔胺，或叔膦，或其組合，以及任選的季胺, 前提是全部胺官能團中小于80%的官能團是季胺；(b)基本上使所述仲胺或 叔胺或叔膦或其組合質(zhì)子化的足量的酸；(。40-99重量％的水；(d) 0-15重量 。％的有機助溶劑，表面活性劑，環(huán)糊精化合物，或其任意組合，作為粘度抑 制添加劑。在另一方面，提供了一種水性締合性增稠劑聚合物組合物，該組合物 包含(a)l-60重量X的締合性增稠劑，其包含基本非離子性水溶性主鏈，所 述主鏈包含聚氧化烯，聚(甲基)丙烯酰胺，多糖，或聚乙烯醇，或者包含(甲 基)丙烯酸的酯的共聚物，所述締合性增稠劑還包含與所述主鏈連接或連接在所述主鏈以內(nèi)的多個疏水性基團， 一種或多種所述疏水性基團包括仲胺， 或叔胺，或叔膦，或其組合,以及任選的季胺，前提是全部胺官能團中小于80%的官能團是季胺；(b)基本上使所述仲胺或叔胺或叔膦或其組合質(zhì)子化 的足量的酸；(c)40-99重量X的水；(d) 0-15重量％的有機助溶劑，表面活性 劑，環(huán)糊精化合物，或其任意組合，作為粘度抑制添加劑。在另一個方面，提供了一種用來提高水性聚合物體系的粘度的方法, 該方法包括(a)將所述水性聚合物體系與水性增稠劑組合物混合，所述水性 增稠劑組合物包含(i)l-60重量X的具有包括以下組分的主鏈的締合性增 稠劑聚氧化烯，多糖,聚乙烯醇，聚乙烯基垸基醚，聚乙烯基吡咯垸酮，所 述締合增稠劑還包含與主鏈連接或者連接在主鏈之內(nèi)的多個疏水性基團， 一種或多種所述疏水性基團包括仲胺，或者叔胺，或者叔膦，或者它們的組 合，以及任選的季胺，前提是全部胺官能團中小于80X的官能團是季胺；(ii) 基本上使所述仲胺或叔胺或叔膦或其組合質(zhì)子化的足量的酸；(iii)40-99重 量％的水；(iv) 0-15重量％的有機助溶劑，表面活性劑，環(huán)糊精化合物，或 其任意組合，作為粘度抑制添加劑；(b)加入足量的堿，所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種水性締合性增稠劑聚合物組合物，該組合物包含：　　　　（ａ）１－６０重量％的具有包括以下組分的主鏈的締合性增稠劑：聚氧化烯，多糖，或聚乙烯醇，所述締合性增稠劑還包含與主鏈連接或者連接在主鏈之內(nèi)的多個疏水性基團，一種或多種所述疏水性基團包括仲胺，或者叔胺，或者叔膦，或者它們的組合，以及任選的季胺，前提是全部胺官能團中小于８０％的官能團是季胺；　　　　（ｂ）使所述仲胺或叔胺或叔膦或其組合基本上質(zhì)子化的足量的酸；　　　　（ｃ）４０－９９重量％的水；　　　　（ｄ）０－１５重量％的有機助溶劑，表面活性劑，環(huán)糊精化合物，或其任意組合，作為粘度抑制添加劑。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：BR鮑博森，MM約翰遜，JJ拉巴斯科，C澤索塔斯基，
申請(專利權(quán))人：羅門哈斯公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]