[發(fā)明專利]水性可分散聚合物組合物

有效

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• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN103842446B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 汪少鋒;竇澤玲;蕭瑞豪;李靖秋;托馬斯·F·喬特
• 申請（專利權）人: 立時科技私人有限公司
• 主分類號: C08L101/02
• 分類號: C08L101/02;C09D175/04
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發(fā)明涉及水性可分散聚合物組合物、其制備方法及其用途。

背景

由于樹枝狀聚合物的獨特結(jié)構能形成高性能涂料，樹枝狀聚合物已被用于制造防護涂料領域。防護涂料為表面提供保護，使其免受諸如水、雪、冰、熱、塵、霧、有機廢物、化學侵蝕和酸雨等自然環(huán)境的損害。

由于樹枝狀聚合物為可以包含暴露在樹枝狀聚合物的外周邊緣的大量的反應性官能團的超支化結(jié)構，因而它們被認為是用于提供具有高交聯(lián)密度和高表面保護性能的涂料薄膜的最有前途的樹脂體系之一。

根據(jù)支化度，可以將樹枝狀聚合物分為第一代、第二代、第三代、第四代或甚至第五代樹枝狀聚合物。第一代樹枝狀聚合物理論上可以具有總共八個外周反應性官能團，而第二代聚合物理論上將具有十六個外周官能團，并且第三代聚合物理論上將具有三十二個外周官能團，以此類推。每分子的外周官能團總數(shù)也被稱為外周官能度。

樹枝狀聚合物可以模擬球體的流體力學體積，因此，它們可以用于提供具有高分子量同時保持相對低的粘度的涂料。同時，樹枝狀聚合物可以用于為涂料提供高交聯(lián)密度同時保持涂料的柔韌性。

由于樹枝狀聚合物在水中缺乏溶解性，通常以有機溶劑基涂料體系來提供包含樹枝狀聚合物的防護涂料。

這樣的溶劑基體系提供優(yōu)異的耐磨性、柔韌性、粘附性和耐化學性。然而，由于存在本身為揮發(fā)性的有機溶劑，由溶劑基體系制備的涂料通常會釋放不期望的高水平的揮發(fā)性有機化合物(“VOC”)。近年來，很多國家實行了日益嚴格的監(jiān)管要求，其促使涂料生產(chǎn)商探索具有低VOC釋放水平的涂料組合物的可能性。因此，本領域中已有不涉及使用有機溶劑的水基涂料的設想。

然而，由于大型聚合物如樹枝狀聚合物的疏水性，因而需要在這些聚合物上接枝至少一定量的離子性物質(zhì)以使得聚合物組合物可溶于水。

一種已知的用于將離子基團結(jié)合至樹枝狀聚合物上的方法為使羥基官能團樹枝狀聚合物與酸酐反應并隨后中和該混合物。在這種方法中，羧基接枝在樹枝狀聚合物的外周表面上以提高其在水中的溶解性。在一種已知的水基樹枝狀聚合物涂料中，所述涂料包含含氟的樹枝狀聚合物，該樹枝狀聚合物具有至少一個懸吊的氟碳部分和至少一個懸吊的陰離子部分。可推測陰離子部分的存在提高了樹枝狀聚合物在水中的溶解度。

然而，這種額外的修飾步驟很麻煩并且導致與采購用于實施修飾步驟所需的化學試劑和溶劑相關的支出增加。此外，某些所需的化學試劑和溶劑為有機污染物，并且對其的處理將造成后勤和環(huán)境上的問題。

更重要的是，已觀察到過量的離子基團(例如羧基)的并入會對涂料性能產(chǎn)生不良影響，尤其在涂料的耐化學性和耐水性方面。

因此，需要提供克服或至少改善一個或多個如上描述的缺點的聚合物組合物。

具體地，本發(fā)明的一個目的是提供水性可分散聚合物組合物，該聚合物組合物不需要為了獲得其在水性溶劑中的溶解度而進行額外的修飾步驟，同時能提供表現(xiàn)出與常規(guī)水基涂料可比的(如果不是更優(yōu)異的話)性能的涂料。

概述

第一方面，提供了水性可分散聚合物組合物，其包含：(i)羥基官能化樹枝狀聚合物；(ii)一種或多種極性化合物，所述極性化合物既可與所述羥基官能化樹枝狀聚合物混溶又可與水性溶劑混溶；其中所述一種或多種極性化合物以足以使所述羥基官能化樹枝狀聚合物在所述水性溶劑中分散的量存在。

有利地，所述樹枝狀聚合物能夠在水性溶劑中分散而不需要用一種或多種離子基團將樹枝狀聚合物的外周表面官能化。

已觀察到，當樹枝狀聚合物已用離子基團(例如羧基基團)官能化后，由該官能化的樹枝狀聚合物制備的涂料的性能，相較于由未經(jīng)懸吊的離子基團官能化的樹枝狀聚合物制備的涂料，可表現(xiàn)為較差的耐化學性/耐水性。相反地，未經(jīng)官能化的樹枝狀聚合物不能在水性溶劑中分散，并且當與水性溶劑混合時傾向于經(jīng)歷相分離。這導致不穩(wěn)定的聚合物組合物，如果真用該聚合物組合物形成涂料薄膜的話，其不易于形成涂料薄膜。

有利地，本文公開的水性可分散聚合物組合物能夠在水性溶劑中分散而不需要用離子部分進行官能化，從而避免了上述缺點。因此，所公開的聚合物組合物還可以用于制備具有優(yōu)異的涂料性能(尤其是在耐化學性和耐水性方面)的水基涂料。同樣有利地，所公開的水性可分散聚合物組合物在與水性溶劑的混合物中穩(wěn)定，并且可以容易地與交聯(lián)劑混合以形成涂料組合物。