[發(fā)明專利]聚合物水分散液的形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01135415.1
• 申請日: 2001-10-12
• 公開（公告）號: CN1347926A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發(fā)明（設計）人: J·K·巴德曼;R·M·布蘭肯什普;W·C·芬馳
• 申請（專利權）人: 羅姆和哈斯公司
• 主分類號: C08F255/00
• 分類號: C08F255/00;C08F2/22;C09D151/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 任宗華

本發(fā)明涉及聚合物水分散液的形成方法，通過所述方法形成的聚合物水分散液，和包含所述聚合物水分散液的涂料組合物如水性紙張或紙板涂料組合物或涂料組合物。更具體地，本發(fā)明涉及包括至少兩種不同粒徑的乳液聚合物的多峰聚合物水分散液，所述乳液聚合物至少之一包括一個芯和至少兩個殼層，第一殼層的玻璃化轉變溫度(“Tg”)大于50℃，最外殼層的Tg為10℃至-50℃，且包含至少一個空隙。

涂布紙和紙板通常被印刷，所述涂料必須顯示出適度的光滑性和不透明性，以及足夠的強度以經得住印刷操作。涂料的不透明性和強度主要受涂料中聚合物粘合劑和顏料的選擇和用量影響，所用涂布、干燥和涂飾方法也有一些影響。有多峰粒度分布的聚合物水分散液可提供固含量更高的乳液聚合物產品和固含量更高的紙張和紙板涂料組合物，其性質有益于改善紙張的光澤，特別是在含有大量碳酸鈣作為顏料的配方中。有雙峰粒度分布的聚合物水分散液也可提供固含量更高的涂料組合物，例如建筑基體的內外涂料，其性質有益于減少增稠劑的需要量，使配方范圍更大。

US4?567?099公開了有兩種分開的不同粒度分布的雙峰膠乳。所述膠乳與礦物填料結合用于涂布紙。較大的粒子含有相對較硬的芯和相對較軟的殼區(qū)域。單獨形成較小的粒子，然后共混在一起；或者通過同時或在形成較大粒子的殼區(qū)域之后加入膠乳晶種制備。但希望獲得含空隙的粒子和比這些涂料可達到的更高的固含量。

JP5-170802公開了用于紙張涂料的乳膠粒，包括一組在干燥期間粒子內存在空隙的中空粒子和一組較小粒子。

EP959176公開了用于紙或紙張涂料的中空球形有機顏料，所述中空球形有機顏料是通過多級乳液聚合形成的，所述乳膠粒有至少一個芯和兩個殼層。

本發(fā)明人所面臨的問題是提供適用于形成涂料組合物如用于涂布紙張和紙板的水性涂料組合物和水溶性涂料組合物的聚合物水分散液的形成方法。雖然已公開了用于水性涂料的含空隙的聚合物乳膠粒，但所述粒子含有充滿水的空隙或干燥時充滿空氣的空隙。空隙越大，粒子的有效密度越低，所述乳液聚合物的固含量越低，在其它相同的情況下，在適用粘度下所述涂料組合物的最大固含量越低。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)：在粒子群至少之一包含空隙的情況下由雙峰乳液聚合物粒度分布提供的本發(fā)明聚合物水分散液可使紙張和紙板涂料組合物有比其它方式形成的更高的固含量，使紙張的光澤度更高，特別是在某些含碳酸鈣的配方中，并降低干燥的能量需求。我們還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明聚合物水分散液適用于形成涂料組合物。

發(fā)明概述

第一方面，本發(fā)明提供一種聚合物水分散液的形成方法，包括：(1)形成乳液聚合的多級第一聚合物粒子，有(a)由占芯聚合物總重5至100％(重)的親水性單烯屬不飽和單體和占芯聚合物總重0至95％(重)的至少一種非離子型單烯屬不飽和單體形成的親水性芯聚合物；(b)由占第一殼聚合物90至99.9％(重)的至少一種非離子型單烯屬不飽和單體和占第一殼聚合物0.1至10％(重)的酸官能單烯屬不飽和單體形成的第一殼聚合物，其中所述第一殼聚合物將所述芯聚合物完全包封，所述芯聚合物與所述第一殼聚合物之重量比為1∶2至1∶100，所述第一殼聚合物的玻璃化轉變溫度大于50℃；和(c)由占第二殼聚合物93至99.9％(重)的至少一種非離子型單烯屬不飽和單體和占第二殼聚合物0.1至7％(重)的酸官能單烯屬不飽和單體形成的第二殼聚合物，其中所述第二殼聚合物是在第一殼聚合物存在下形成的，所述第二殼聚合物的玻璃化轉變溫度為10℃至-50℃，所述第二殼聚合物占所述第一殼聚合物和第二殼聚合物之總重的至少10％(重)；(2)通過以下方法在所述第一乳液聚合物存在下形成第二乳液聚合物：(a)形成所述芯聚合物之后，加入足量的表面活性劑產生粒徑小于200nm的新粒子或乳液聚合的膠乳晶種；(b)然后加入剩余的第一殼聚合物單體混合物，再加入剩余的第二殼聚合物單體混合物和占所述聚合物水分散液固體重量0至90％(重)的至少一種烯屬不飽和單體；(3)使占所述聚合物水分散液固體重量至少95％(重)的所有加入的單體聚合；和(4)將形成的水分散液用堿中和使所述芯溶脹，形成干燥時含有空隙的粒子。