早鸽—汇聚行业精英
  • 联系客服
  • 帮助中心
  • 投诉举报
  • 关注微信
400-006-1351
您的问题早鸽都有答案
3000+专业顾问
搜索
咨询

多叶状物制作方法

  • 专利名称
    多叶状物制作方法
  • 发明者
    阿莱克桑德·科沃斯基, 罗伯特·米彻尔·布兰肯施普, 楚恩·施昂格·朝, 约瑟夫·J·维克辛斯基
  • 公开日
    1988年2月10日
  • 申请日期
  • 优先权日
  • 申请人
    罗姆和哈斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
  • 文档编号
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种水分散体,它含具有一个内核且周围有多个叶片的聚合物颗粒,并可用于粘结剂,涂料和胶粘剂组成物2.根据权利要求1的组合物,其中叶片是可用光学显微镜观察到的3.根据权利要求1的组合物,其中叶片在用四氧化钌处理后可用扫指电子显微镜观察到4.根据权利要求1的组合物,其中所述内核是一种中和后可溶胀的聚合物5.根据权利要求4的组合物,其中内核是用含有具有羧酸官能团的不饱和单体的核单体体系聚合而成的6.根据权利要求5的组合物,其中所述的具有羧酸官能团的不饱和单体是甲基丙烯酸或丙烯酸7.根据权利要求5的组合物,其中所述具有羧酸官能团的不饱和单体含有大约1~100%所述核单体体系8.根据权利要求7的组合物,其中所述具有羧酸官能团的不饱和单体含有大约20~50%所述核单体体系9.根据权利要求1的组合物,其中所述内核是用含有官能团的单体的单体体系聚合而成的10.根据权利要求1的组合物,其中所述内核是用核单体体系聚合而成的,所述叶片是用能生成叶片的单体体系聚合而成的,所得的两种聚合物的相互作用参数XC-L大于0.0511.根据权利要求1的组合物,其中所述颗粒是用下述方法制得的,该方法包括通过使核单体体系聚合而生成内核,在足够的表面活性剂的存在下引入能生成叶片的单体体系并使之聚合,足够的表面活性剂在此过程中维持叶片结构12.根据权利要求11的组合物,其中在加入能生成叶片的单体体系过程中连续加入所述表面活性剂13.根据权利要求11的组合物,其中使用大约0.4至大约0.7%(以生成叶片的单体重量为基准)的表面活性剂14.根据权利要求11的组合物,其中所述核单体体系中含有大约0.01%至大约10%(重量)的可致交联单体15.根据权利要求14的组合物,其中所述可致交联单体选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、和二乙烯基苯16.根据权利要求1的组合物,其中所述颗粒的内核与叶片的重量比大约为1/2至1/50017.根据权利要求1的组合物,其中所述叶片与内核相接或相连18.根据权利要求1的组合物,其中所述内核的计算玻璃化温度Tg高于大约15℃19.根据权利要求18的组合物,其中所述Tg高于大约100℃20.根据权利要求1的组合物,其中所述内核大约为0.05至大约1.5微米21.根据权利要求1的组合物,其中所述叶片是用含有苯乙烯的能生成叶片的单体体系聚合而成的22.含有权利要求1的水分散体组合物的粘结剂、涂料或胶粘剂组合物23.用权利要求22定义的涂料体系涂敷过的制品24.粘附有由权利要求22定义的胶粘剂体系的制品25.根据权利要求22的组合物,其中还含有传统的粘结剂组合物26.权利要求1的组合物的用途,该用途包括用做粘结剂、涂料或胶粘剂,或做为它们组分之一,其中所述的胶粘剂,涂料,粘结剂与传统的球状颗粒类似物相比,在固体含量相同时模结构得到了改善,或者当模结构相同时所需固体含量较低27.权利要求1的组合物用作胶粘剂的用途,与传统的球状颗粒类似物相比,该胶粘剂的湿粘性得到了改善28.制备权利要求1的组合物的方法,其中能生成叶片的单体体系在内核颗粒上生长,叶片与核的重量比大于129.根据权利要求28的方法,其中包括在引入能生成叶片的单体体系之后使用足够量的表面活性剂以维持叶片结构30.根据权利要求29的方法,其中所述表面活性剂是在加入能生成叶片的单体的同时连续加入的
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:多叶状物的制作方法本发明涉及尤其适于用做粘结剂、涂料和胶粘剂的、以接续式反应制得的聚合物颗粒的水分散体及其制备方法和用途。用接续式乳液聚合的方法制备能成膜的具有核-鞘或核-壳结构的聚合物颗粒分散体是已为人们熟知的技术。许多文献介绍了用这种分散体于粘结剂、涂料及胶粘剂中作为成膜聚合物。本发明也采用接续乳液聚合反应来制备成膜粘结剂、涂料和胶粘剂以及涂料的不成膜的添加剂,但是与常用技术所不同的是,本发明的颗粒并不是核-壳或核-鞘结构的,甚至不是球状的。本发明人现已找到了制备具有一个内核且周围有多个叶片的颗粒(称为“多叶状物”)的方法;并且也已发现了如何利用这一现象在涂料膜构造(paint film build)、流动、均化、高剪切(“ICI”)粘度以及胶粘剂湿粘性上获益。我们尚未发现已公开的先有技术中介绍过多叶状物,也未听说有人用过或销售过多叶状物。据我们所知,常见的聚合物水分散体中有时会出现奇形怪状的、大块的、或“木莓”(rasberry)一样的颗粒,而且常见的球状颗粒分散体有时会附聚成椭圆形或哑铃形颗粒的群集体。本发明的多叶状物分散体在结构上以及在粘结剂、涂料、或胶粘剂组合物中的作用上与它们差别极大。从结构上讲,本发明的多叶状物颗粒有一个内核,其周围有多个叶片,且叶片与核的成份不一样。在优选的体系中,本发明的核经中和后是可溶胀的,且其成分与叶片成分的差大于0.05(用相关参数XC-L定义)。由Masayoshi Okubo 领导的神户大学(Kobe University)的一个出了很多成果的研究组在过去的十二年中曾发表不少有关悬浮聚合和乳液聚合的文章,而且他们对所谓的异常的和特殊形态学尤其感兴趣。参见例如《聚合物科学杂志·聚合物通信版》(Journal of Polymer SciencePolymer Letters Edition)第20卷,第45~51页(1982)和第19卷,第143页(1981)。虽然神户研究组的文章介绍了似乎是叶片一样的东西,但是经仔细研究我们相信神户研究组是在连续的、柔软的第一阶段(例如丙烯酸丁酯)中生长坚硬的第二阶段颗粒(如苯乙烯)。由于丙烯酸丁酯是电子束可穿透的,从未硬化的颗粒的透射电镜照片上可看到起伏不平的内部形态。然而,若用光学显微镜观察或颗粒硬化后用电子显微镜观察,神户大学的颗粒实际上是球状的。显然,神户大学的材料不能用做高膜构造涂料的粘结剂(high film build coating binder)或高湿粘性胶粘剂。神户大学的材料的制备方法在许多方面与我们的方法不一样,而且他们的材料在形态上与我们的多叶状物不相同。我们相信,神户大学的颗粒用一个形状不规则的核,核外包覆着球状的、电子束可穿透的壳(而不是内核外连有多个叶片)。为了制备具有足够的膜构造和ICI粘度的胶粘剂、涂料或粘结剂,常见的分散体中通常需加入增稠剂。本领域中用的典型的增稠剂有羟乙基纤维素和合成的流变调节剂。本发明的目的之一是在成膜分散体粘结剂、涂料和胶粘剂体系中少用或不用增稠剂或流变调节剂。本发明的另一个目的是提供一种用于粘结剂、涂料、以及胶粘剂的聚合物颗粒分散体,固体含量不变时,它具有改善了的膜构造(film build),而膜构造不变时它需要较低的固体含量。对于胶粘剂,本发明的目的之一是改善湿粘性。
本发明的另一个目的是提供一种有效的、用于粘结剂、涂料和胶粘剂的分散体。
这些目的,以及由下面详述部分可看出的其它目的已被本发明实现。一方面,本发明是一种用于粘结剂、涂料和胶粘剂组合物中的、含有聚合物颗粒的水分散体,上述聚合物颗粒有一个内核,其外部连有叶片。另一方面,本发明涉及这类组合物在粘结剂、涂料或胶粘剂中的应用;当固体含量不变时,其膜构造得到了改善,当膜构造不变时,其因含量要求较低。
本发明的另一个方面涉及这类组合物的制备方法。在该方法中,形成叶片的单体体系在内核颗粒上生长并形成一种聚合物,其中叶片与核的重量比大于1。
图1是按本发明制备的多叶状物分散体在溶胀前的外观的光学显微镜照片(暗背景)。
图2是按本发明制得的多叶状物分散体的光学显微镜照片(亮背景)。
图3是按本发明制得的且已在85℃下用氨中和了的多叶状物分散体的外观的光学显微镜照片(亮背景)。
图4与图1相同,只是光强较低。
图5与图2相似,只是颗粒较小。
图6是本发明的扫描电镜照片。
图7是按神户大学文章内容制得的样品的对比扫描电镜照片。
图8是用于对比的神户样品的光学显微镜照片。
图9是用于对比的标准球状颗粒分散体的光学显微镜照片。
图10是用于对比的神户样品(已硬化且已用辛二烯/锇溶液染色)的透射电镜照片。
本发明的分散体含有聚合物颗粒,该聚合物颗粒有一个内核,外部连有叶片。如图1和图2所示,这些叶片一般可用光学显微镜观察到。用电子显微镜也可以观察到叶片,而与先有技术不同的是,当用四氧化钌处理之后,用扫描电镜也可观察到叶片。
优选的颗粒有一个内核聚合物,中和后它会发生溶胀。从图3可以看到溶胀了的颗粒的外观。叶片最好是用一种与核单体体系不同的、能生成叶片的单体体系聚合而成。两种单体体系的差别宜使得所生成的聚合物的相互作用参数XC-L大于0.05。在该方法中宜使用足够的表面活性剂以维持叶片结构。在最佳实施方案中,在添加能生成叶片的单体的过程中不断地加入表面活性剂。
下面详细介绍内核、叶片的形成、用途设想、粒径范围、聚合程序、表面活性剂及其浓度,以及许多实施例。
内核通常首先制备核,而且核本身可以自一个晶种或前体上生长起来。晶种或前体的成分可与核不相同,且可以主要用于控制粒径。核的组成是控制叶片生成的主要因素之一。合适的核单体体系宜含有5%或更多的乙烯类单不饱和单体,这类单体有一个或多个选自下列基团的官能团羧酸、羧酸酐、羟基、酰胺羟乙基、羟丙基、二羟丙基、羟丁基、脲基、亚乙基脲基、羟基酰胺、腈基、羟甲基酰胺、缩水甘油基、氰乙基、N-(异丁氧甲基)酰胺基、双丙酮酰胺基、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。单体体系中还可含有一种或多种非离子型的或不含官能团的单体。单体体系中宜含有大约20~50%含羧酸官能团的单体,大约20至40%更好,最好含30%至40%(均指重量百分率)。
适宜的羧酸单体包括甲基丙烯酸、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、以及酸式衣康酸单甲酯。
非离子型或非官能单体的例子有丙烯酸C1~C18烃基酯或甲基丙烯酸C1~C18烃基酯、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对水溶性的(其聚合物是非水溶性的但是是可水增塑的)单体时,官能单体低于5%便可有效。醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯以及其它类似的单体的均聚物本身在生成多叶状物的第一阶段是有效的。所谓类似的单体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、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯,以及丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。
核聚合物体系第一阶段也可含有少量乙烯类多元不饱和交联单体,如乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙基酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、或二乙烯基苯,其含量以第一阶段的重量计为0.1%至10%,且以0.1%至大约3%(重量)为宜。
非离子型乙烯类单不饱和单体与1%或更多一些含强阴离子官能团(如硫的含氧酸或磷的含氧酸)的乙烯类单不饱和单体的水溶性共聚物也可以用作内核聚合物。含有这类强官能团的单体的例子有烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基磺酸钠、甲基丙烯酸二氧磷基乙酯(phosphoethyl methacrylate)、磷酸双(甲基丙烯酰氧乙基)酯,以及相应于甲基丙烯酸酯的丙烯酸酯。
叶片的生成及其组成核和叶片的聚合物的组成必须不相同而且相对不相容。组成变化的程度宜使相互作用参数XC-L大于大约0.05(X代表chi.)。可以用克劳斯(Krause)等人在《化学物理杂志》(J.Chem.Physics)第43卷第2144页(1965)上介绍的方法计算叶片和核聚合物的相互作用参数。计算中所需的希尔德布兰德溶解度值的适宜数值可从范·克列佛伦(VanKrevelen)所著的《聚合物性能》(“Properties of Polymers”,Elsevier Publishers,New York,1976)一文中查到。
叶片单体体系宜是从下列物质中选出的一种或多种单体丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)、苯乙烯(S)、醋酸乙烯酯(VA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸异冰片基酯(IBMA)、乙烯(E)、氯乙烯(VCL)、丙烯腈(AN)、丙烯酸异丁酯(IBA)、丁二烯(Bd)、对甲基苯乙烯(PMS)、乙烯基甲苯(VT)等。
内核与叶片之重量比宜为大约1/2至1/500。核的玻璃化温度(Tg)宜在大约5℃以上,高于大约100℃更好。
在本发明的条件下制备叶片比例较大(>25)的且固体含量较高的多叶状物分散体可用Tg为大约32℃或更低的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物(甲基丙烯酸甲酯的含量大约为或低于60%)或用所列出的大多数其它单体的共聚物(具有相当的Tg)很容易地完成。
在某些情况下,叶片单体体系(如BA/St)并不直接形成叶片,而必须先用一种能顺利生成叶片的组成。表2中给出了例子。
用某些组成,如用10BA/90MMA作为第二阶段物质,在单体进料早期阶段(10%)可见到叶片,但在25%进料点上叶片消失。
核的粒径较小时(直径0.1至0.2微米),不容易制备带有聚苯乙烯叶片的多叶状物,但用1微米的第一阶段的同一种组成便可很容易进行。叶片聚合物与核的重量比范围宜为自大于1/1至大约200/1。在聚合反应进行10%至25%时通常观察到叶片的形成。我们的工作是努力在固体含量高的情况下制备材料,并在整个过程中维持叶片结构不变。
表3列出了可用于多叶状物的聚合物组成和设想中的用途。
表1叶片的组成叶片的组成 多叶片含量或个数51.9BA/46.8MMA/1.3AA 90% 4X,10% 3X46BA/52.7MMA/1.3AA >85% 多叶片59.6BA/39.1MMA/1.3AA >85% 多叶片70BA/28.7MMA/12.3AA 90% 2X80BA/18MMA/2MAA 90% 2X49EA/492-EHA/2AA 80% 多叶片49EA/29BA/222-EHA/2AA 50% 多叶片73EA/252-EHA/2AA 80% 多叶片39EA/662-EHA/1MAA 90% 多叶片50BA/48.7S/1.3AA 一些2X和4X95BA/3.7MMA/1.3AA 大部分是3X10VA+90(60BA/36.7MMA/1.3AA) 有一些表2两阶段叶片组成叶片组成 多叶片含量或个数1.20%(51.9BA/46.8MMA/1.3AA) 70% 多叶片+80%(50BA/48.75S/1.3AA)2.20%(52BA/46.7MMA/1.3AA) 90% 3X+80%(98IBMA/2AA)3.20%(51.9BA/46.8MMA/1.3AA) 3X-4X+80%(聚苯乙烯)
表3多叶状物组成及其设想中的用途聚合物类型 下列物质的聚合物或共聚物 潜在用途软 丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸 胶粘剂、嵌缝胶-2-乙基己酯、丙烯酸乙酯。 屋顶厚浆涂料室温成膜物质 丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲 清的和/或带颜酯、丙烯酸异丁酯与甲基丙烯酸甲 料涂料的载体酯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯基醋酸酯、氯乙烯。以及醋酸乙烯酯与氯乙烯、乙烯的共聚物。
硬,热塑性膜 甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、烘烤涂料形成物 苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯与丙烯酸丁酯或其它增塑单体的共聚物。
可交联膜形成物 上述组成的共聚物,其中还含有在加 可固化涂料热、催化剂或辐射的条件下可使聚合物交联的一种或多种官能团。
硬的和/或 有一个不饱和基的单体以及有多不饱 橡胶填料、间隔交联的 和度单体(如二乙烯基苯、丁二烯和 物、增量剂丁二醇二甲基丙烯酸酯)的聚合物或共聚物。
粒径范围内核以大约0.05至1.5微米为宜,大约0.5至1.0更好。多叶状物的最终颗粒直径最好用相同体积的球所具有的直径来表示。
下面给出了适用的粒径的范围(推定核/最终体积比的范围为1/1至1/200),当然,高达1/500的比例也是合适的。
直径,微米 最终直径,微米- -核 1/1 1/200- -0.07 0.088 0.411.0 1.26 5.86粒径较大时,我们通常选稍小的生长体积增量50X,这样用一个2.0微米的核,我们制得相应的球状颗粒直径为7.4微米。如果核经中和后可溶胀,颗粒体积和直径可显著地进一步增大。
多叶状物聚合程序宜采用两阶段分步加聚反应。最好先成核。可以在一个用来控制颗粒成核(亦即控制数目和尺寸)的晶种或前体上生成核。晶种或前体的成分可与核不同。
核可以在整个制备方法的第一阶段在反应器内就地生成,也可以单独制备再加到反应器中。
聚合物宜采用水相乳液聚合物制备。制备核聚合物的稍差一点的方法是采用非水分散体或沉淀聚合反应,或把有机溶剂溶液聚合物转化成水分散体。
在足够的表面活性剂存在下,通过首先逐步加入适宜的能形成叶片的单体体系,随后或者按相同的添加速率、或者按增大了的速率(通常用增大了的速率)继续进料直至完成。我们发现,在某些情况下,向反应器内进料中加入初始小增量的单体或单体乳浊液效果较好。在其它情况下,用小增量的不可聚合的有机溶剂(如Texanol)替代了上述单体或其乳浊液。
任何可用在乳液聚合中的游离基引发剂都可适用于生成多叶状物。我们喜欢用由过硫酸盐氧化剂和亚硫酸氢盐或甲醛次硫酸盐还原剂组成的氧化还原引发体系。我们尤其倾向于在引入能生成叶片的单体体系之前采用氧化还原组合剂或单独的还原剂的初始增量,然后,随着聚合反应的进行逐步地同时加入氧化还原组合剂和单体物料。加入少量的过渡金属盐,如七水合硫酸亚铁,通常是有好处的。这样的引发程序是十分罕见的,而且该程序与表面活性剂程序一起把本发明的许多实施方案与先有技术区别开了。有些实施方案不需要这种引发程序。
引发剂的例子是以过硫酸钠或过硫酸铵的热分解以及这些过硫酸盐和叔丁基过氧氢与甲醛次硫酸钠和亚硫酸氢钠(做为还原剂)的氧化还原反应为基础的。同样适用的还有过氧化苯甲酰和4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)(作为游离基源)。
聚合反应温度宜为大约15℃至125℃,以60℃至85℃为好,75℃至85℃更好。
表面活性剂及表面活性的浓度最好选用阴离子型表面活性剂,如硫酸化壬基苯氧基聚乙撑氧乙醇的铵盐(Alipal
CO-436)、十二烷基苯磺酸钠(Siponate D S-4
)、和十二烷基二苯醚二磺酸钠(Dowfax 2A-1
)。
大多数其它适用于乳液聚合的阴离子型表面活性剂都应能适用于制备多叶状物。与阴离子型表面活性剂合用的非离子型表面活性剂也是有效的。
表面活性剂的用量宜为单体总重量的大约0.1%至5%。对于某些体系来说,大约0.4%至0.7%是最佳的。最好使用足够的表面活性剂以使叶片结构在制备过程中维持不变,加入方式最好是在加入能形成叶片的单体体系的过程中连续加入。
传统的多阶段乳液聚合工艺要求在第二阶段加料时不导至新的颗粒的生成,熟练技术人员在第二阶段单体进料时尽量降低表面活性剂的含量。与传统的作法相反,我们使与能生成叶片的单体同时加入的表面活性剂的量增加到稍低于能引起新颗粒生成的水平。这种表面活性剂量的增加与引发程序和单体组成一起导致了在内核上形成叶片。在整个能生成叶片的单体进料的同时都加入足够的表面活性剂,以维持叶片结构直至反应过程结束。
引发和维持较小粒径叶片时宜采用较高的表面活性剂含量。可聚合的表面活性剂对于稳定叶片的生成看来是非常有效的。含强酸性基团的单体对于叶片的稳定和替代传统表面活性剂是有效的。
下列实施例用来说明本发明的新的、不同的实施方案,但本发明并不限于此。
实施例1多叶状物涂料载体A.核聚合物反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和加热罩的5升玻璃烧瓶。
向反应器中加入2400克去离子水和1.39克硫酸化壬基苯氧基聚乙撑氧乙醇(4个环氧乙烷)的铵盐(Alipal,牌号CO-436),并加热至85℃,同时用氮吹洗。向反应器内加入单体乳浊液的初始进料,该进料由34克去离子水、0.32克Alipal CO-436、52克丙烯酸丁酯、46.6克甲基丙烯酸甲酯和1.4克甲基丙烯酸组成,然后加入溶于50克去离子水中的5克过硫酸钠。让初始物料反应15分钟。随后,在3小时时间内,温度为85℃,加入由406克去离子水、7.6克Alipal CO-436、55克丙烯酸丁酯、604.9克甲基丙烯酸甲酯、440克甲基丙烯酸和5.5克1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯组成的单体乳浊液。单体加料完成之后,将进料恒温于85℃半小时,然后冷却至室温。随后将其过滤以除去凝固物。最终的分散体含30.0%固体,pH值为2~3,用Nanosizer′′′型颗粒尺寸分析仪(Coulter Electronics Ltd.出品)测得平均粒径为150毫微米。
B.叶片将600克去离子水加入到一个反应器中(例如本实施例A部分中用的反应器),在用氮气吹洗的同时把反应器内进料加热至80℃。当温度已稳定于80℃之后,加入由1.5克1%FeSO4·7H2O水溶液、10.5克4.2%过硫酸钠水溶液和10.5克4.2%甲醛次硫酸钠水溶液组成的初始催化剂体系。几乎是紧接着,加入118.3克由A部分制得的核分散体。然后,在2小时25分钟内加入由351克去离子水、29.0克Alipal CO-436、896.5克丙烯酸丁酯、878.5克甲基丙烯酸甲酯和17.9克丙烯酸组成的单体乳浊液。与此同时,向反应器内加入溶于165克去离子水中的4.1克过硫酸钠和1.7克叔丁基过氧氢溶液,以及溶于165克去离子水中的亚硫酸氢钠溶液。温度维持在80℃。投料完毕后,将产物冷却至室温。在冷却过程中加入溶于7克去离子水中的0.82克叔丁基过氧氢和溶于12克去离子水中的0.4克亚硫酸氢钠。产物固体含量为56%,pH值为2.0。用球状分散体产品计算出来的粒径应为0.56微米。用光学显微镜观察,产物的实际颗粒(尤其是用NH4OH中和至pH9.0之后)看上去并不是球形的,而是每个颗粒上有两个或多个叶片,因而产物是“多叶状物”。从外观上看,多叶状物比直径为0.56微米分散体的球状颗粒要大。
C.涂料把本实施例B部分的产物制成涂料〔40%颜料(体积浓度),40%(体积)固体〕,并按下面所介绍的配方,与典型的、商业上可买到的高膜构造丙烯酸类外部涂料载体进行比较。将B部分的产物(3份)与按后面实施例11制得的、颗粒尺寸小时、传统的球状颗粒(1份)掺合在一起,按同样的涂料配方进行比较。
表4聚合物分散体 平衡24小时的涂料性能pH ICI1构造2对比 9.2 1.30 13.3发明(掺合的) 8.9 1.45 14.2发明(只含多叶状物) - 1.65 -1.高剪切粘度(10,000秒-1),单位是泊,用Imperial Chemical Industries研制的锥板粘度计测得。
2.膜构造单位为克(湿涂料)/平方英尺。
表5研磨料 磅- -水 94.8颜料分散剂(25%,于水中) 14.6润湿助剂(烷芳基聚醚) 2.5除泡剂 1.5乙二醇 25.1TiO2金红石 243.8滑石 198.8将上述材料用考利斯溶解器(Cowles Dissolver)以每分钟3800~4500转的转速研磨20分钟)并以较慢速度排出(见下面)表6胶乳(50%固体) 448.6除泡剂 1.0保存剂 1.0Coalescent111.2丙二醇 34.1水 11.2羟乙基纤维素溶液(2.5%,于水中) 82.2-1170.41.2,2,4-三甲基戊二醇-1,3-单异丁酸酯实施例2 多叶状物涂料载体多叶状物颗粒的制备往类似于实施例1的A部分所用的反应器中加入500克去离子水,在用氮气吹洗的同时,将反应器中的进料加热至80℃。当温度已稳定在80℃时,加入于水中含1.5克1%FeSO4·7H2O溶液、10.5克4.2%过硫酸钠溶液和10.5克4.2%甲醛次硫酸钠的初始催化剂体系。随后立即加入88.7克实施例1的A部分的核分散体。在2小时35分钟内加入含300克去离子水、50克Alipal CO-436、896.5克丙烯酸丁酯、878.5克甲基丙烯酸甲酯和17.9克丙烯酸的单体乳浊液。将4.1克过硫酸钠和1.7克叔丁基过氧氢于165克去离子水中的溶液和3.4克亚硫酸氢钠于165克去离子水中的溶液同时加入反应器中。温度维持在80℃。添加完毕后将产物冷却至室温。在冷却阶段,加入一部分共进料(cofeed)催化剂溶液以完成聚合反应。产物是58.8%的固体且pH为2.1。产物分散体的计算粒径为0.61微米。用光学显微镜检查,该分散体的颗粒大于预期的球状分散体的0.61微米,且大于实施例1的颗粒,每个颗粒由两个或更多的叶片组成,大部分颗粒具有三个叶片。当该产物被制成实施例的C部分所述的涂料并与标准涂料载体比较时,具有本发明载体的涂料的ICI为3.7,而相比较的标准对照组的ICI值为1.2。
实施例3 核聚合物的酸含量a.在低极性前体上的亲水官能共聚物的核的制备反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和加热罩的四只5升玻璃烧瓶。
往反应器中加入2080克去离子水和3.2克Siponate D S-4,并在用氮气吹洗的同时,加热到82℃。在每个反应器中加入6.9克丙烯酸丁酯,75.5克甲基丙烯酸甲酯和0.9克甲基丙烯酸的初始单体进料,随后立即加入于30克水中的5.5克过硫酸钠。
制备下面描述的用于四种共聚物组合物的单体乳浊液。
表7样品 3A-1 3A-2 3A-3 3A-4MAA量 10% 20% 30% 40%表8单体乳浊液,克去离子水 406 406 406 406Siponate D S-4 16 16 16 16丙烯酸丁酯 55.6 55.6 55.6 55.6甲基丙烯酸甲酯 944.4 834.2 722.9 611.7甲基丙烯酸 112.2 222.4 333.4 444.9丁二醇二甲基丙烯酸酯 33.3 33.3 33.3 33.3当初始的进料已反应时(约10分钟),以约6克/分钟的速率开始加入第二种单体乳浊液。温度维持在82℃。反应30分钟后,进料速率增至约14克/分钟。当单体进料完成后,使反应冷却至室温。
固体含量为32.1%,用Nanosizer测得颗粒直径约为0.18微米。
b.显示共聚物酸含量作用的叶片的制备反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和反应罩的5升玻璃烧瓶。
以下述方式制备在3A-1、-2、-3和-4生成的核上的第二阶段聚合物的四种乳液聚合制剂。制备各个含下列组份的单体乳浊液。
表9去离子水 600克Alipal CO-436 15克丙烯酸丁酯 915克甲基丙烯酸甲酯 826克丙烯酸 23.2克往各个反应器中加入500克去离子水和44克3A至3D的各个核分散体。在用氮气吹洗反应器并将反应器中的进料加热至85℃后,接着往各个反应器中加入初始引发剂溶液。
表10过硫酸钠 0.5克于10克水中甲醛次硫酸钠 0.5克于10克水中Fe SO4·7H2O溶液(0.1%) 15克各个共进料引发剂溶液也已制备。
表11过硫酸钠 4.1克于54克水中亚硫酸氢钠 3.4克于54克水中在加入初始引发剂溶液后不久,开始慢慢加入单体乳浊液。共进料催化剂溶液也开始加入并在单体乳浊液进料期间按次序继续进行。温度维持在85℃。20分钟后,增大单体乳浊液的进料速率以致于在165分钟内完成进料。添加完毕,使分散体慢慢冷却。所有样品3B-1至3B-4的固体含量为58%。
用水将3B-1至3B-4分散体的样品稀释至约1%浓度,并使用1000X的可见放大率用光学显微镜检查,观察到下列颗粒形状。
表12样品 晶种酸含量 颗粒形状3B-1 10% 球状3B-2 20% 大部分呈球状态10%双重叶3B-3 30% 大部分三重叶和四重叶3B-4 40% 大部分为三重叶和四重叶球状颗粒的直径约为0.88微米。每个三重叶叶片的直径约为0.61微米。
实施例4 多叶状物颗粒的分散体和掺合物a.反应器装有用于乳液聚合装置的5克玻璃烧瓶。
制备含下列组份的单体乳浊液。
去离子水 545克Alipal CO-436 14.9克丙烯酸丁酯 914克甲基丙烯酸甲酯 826克丙烯酸 23.4克往反应器中加入600克去离子水并在氮气气氛中加热至85℃。加入20毫升0.1%FeSO4·7H2O和1克甲醛次硫酸钠的初始引发剂进料,2分钟后接着加入用10毫升水漂洗过的46.6克实施例3的A-4部分的核分散体,接着加入共进料引发剂溶液(于62克水中的5克过硫酸铵和于62水中的3.4克亚硫酸氢钠)。调节引发剂的添加速率使其在约4小时内加完。以5克/分的速率在10分钟内开始加入单体乳浊液,在开始加入单体乳浊液30分钟后,将另外7.5克Alipal CO-436加入单体乳浊液中并充分混合。在30多分钟内,单体乳浊液的进料速率增加至15克/分钟。反应温度维持在80-82℃。当单体乳浊液添加完后,继续加入引发剂溶液直到完成。维持温度22分钟,然后使其冷却。分散体的固体含量为55.7%。用Nanosizer测得的粒径为750毫微米,规定到的颗粒是大部分具有3、4或5叶片的多叶状物。
上述分散体和各个实施例中的大部分其它多叶状物产物在所制备的低PH值下分别具有低的粘度。该分散体的粘度为50厘泊。在该条件下,沉积物的形成将十分迅速。但如果中和该分散体至PH值在8.5以上,该粘度,特别是剪切粘度将极度增大。
为了提供在高PH值下可浇注的分散体且降低沉积倾向,将多叶状物与等量的(以固体为基准)乳液法制备的、全部是丙烯酸类的(60%固体)、已中和至PH值为9.2的全部是球状颗粒的分散体(“标准分散体”)相混合,即掺合。所得到的57.3%固体混合物的PH值为6.3,粘度为840厘泊。用氨水调节至PH值等于9.0,粘度增至1340厘泊。掺合的多叶状物分散体与单独的标准球状分散体相比,在涂料的膜构造上具有显著改进。
b.涂料比较用该实施例的产物制备涂料,并与用对照载体和标准分散体制得的涂料相比。这些是在40PVC,38%VS中的配方。
表13材料 涂料ICI 涂料膜构造对照载体 1.35 9.9标准分散体 0.80 8.3该实施例的多叶状物 3.00 16.5一份该实施例的多叶状物与 1.53 10.6一份标准分散体的掺合物对照载体是具有较好膜构造的丙烯酸外部涂料。
表14配方,平面涂料,40PVC,38%VSGrind(研磨)-材料 磅羟乙基纤维素,2.5%的水溶液 75.0颜料分散剂(25%固体) 11.3水 60.0消泡剂 1.0润湿助剂,烷芳基聚醚 2.4乙二醇 23.2
二氧化钛,金红石 234.4硅酸铝 171.6硅酸盐 5.0Letdown(添入)-聚合物分散体,为52.5%的固体 405.9水 15.0保存剂 9.0消泡剂 1.0Coalescent 10.6丙二醇 32.4羟乙基纤维素,2.5%的水溶液 87.1实施例5 具有不同核聚合物的多叶状物A.亲水官能共聚物的核分散体的制备使用实施例3A的装置和步骤制备在6.7%低级性前体(具有下列组成)上的核分散体表151.5BA/55MMA/40HEMA+3%丁二醇二甲基丙烯酸酯2.5BA/75MMA/20HEMA+1%丁二醇二甲基丙烯酸酯3.5BA/55MMA/20MAA/20HEMA+1%丁二醇二甲基丙烯酸酯
4.5BA/65MMA/20MAA/10AM+3%丁二醇二甲基丙烯酸酯5.5BA/65MMA/30AA+3%丁二醇二甲基丙烯酸酯适宜单体乳浊液的组合物如下,重量为克。
表161 2 3 4 5去离子水 406 406 406 406 406Siponate DS-4 16 16 16 16 16丙烯酸丁酯(BA) 55.6 55.6 55.6 55.6 55.6甲基丙烯酸甲酯 611.2 833.4 611.2 722.3 722.3(MMA)甲基丙烯酸羟乙酯 444.5 222.2 222.4 - -(HEMA)丙烯酰胺(AM) - - - 111.1 -丙烯酸(AA) - - - - 333.4甲基丙烯酸(MAA) - - 222.4 222.4 -丁二醇二甲基丙烯酸酯 33.3 11.1 11.1 33.3 33.3
由此制得的五种分散体的固体含量均约为32.1%,用Nanosizer测得的颗粒直径约为0.18微米。
B.具有5A-1至5A-5核分散体的第二阶段颗粒的制备用5A-1至5A-5作为核按4B所用的步骤和组合物进行,获得下列结果。
表17核 颗粒描述5A-1 85%三重叶和四重叶5A-2 大部分为球状5A-3 85%多叶状5A-4 95%多叶状5A-5 10%三重叶,40%双重叶表18涂料比较I.C.I 构造1.对照载体(50%固体) 1.25 10.02.标准分散体(59%固体) 0.8 8.33.一份使用5A-1第一阶段产物 1.0 9.1的实施例5B的多叶状物(55%固体与一份标准分散体的掺合物4.一份使用5A-3第一阶段产物的 1.2 10.5实施例5B的多叶状物与一份标准分散体的掺合物涂料配方、对照组载体和标准分散体如实施例4所描述。
实施例6 具有聚乙酸乙烯酯晶种的多叶状物a,晶种聚合物分散体的制备使用装有搅拌器、温度计、回流冷凝器和温控装置和氮气气氛的2升烧瓶。将397克去离子水和十二烷基苯磺酸钠的初始进料在氮气气氛和搅拌的条件下加热至78℃。由196克去离子水、0.22克十二烷基苯磺酸钠、208克丙烯酸丁酯、186.8克甲基丙烯酸甲酯和5.21克甲基丙烯酸制备单体乳浊液。将20.8克该单体加入初始进料中,然后接着加入溶于10克水的1.7克过硫酸钠。15分钟后,逐步开始加入单体乳浊液并继续,使其在1.5小时内加完。使温度升至85℃并维持在该温度。在加完单体15分钟后,使反应混合物冷却,加入0.5克氨水以改进稳定性。产物是40%的固体,用Nanosizer测得其粒径为0.15微米。
b.反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管和回流冷凝器的2升玻璃烧瓶。
往反应器中加入248克去离子水,并在用氮气吹扫烧瓶的同时,加热至70℃。当温度稳定在70℃时,加入下列组份
表190.4毫升1%Fe SO4·7H2O溶液0.12克过硫酸铵0.12克甲醛次硫酸钠14.7克5A制备的40%固体晶种聚合物分散体0.47克冰醋酸如果需要,用大约11克水漂洗上述组份。
尽可能快地加入下述单体乳浊液A。
表20单体乳浊液A去离子水 26克十二烷基苯磺酸钠 0.65克三乙醇胺盐,60%活性辛基苯氧基聚乙撑 0.75克氧乙醇(70%)乙酸钠 0.09克乙酸乙烯酯 98.1克同时开始加入游离基引发溶液、1.12克过硫酸铵和于45克水中的0.47克叔丁基过氧氢和于46克水中的0.94克亚硫酸氢钠,并继续直至全部反应。当温度维持在70℃时,在30分钟内加入单体乳浊液A。在单体乳浊液A加完后,再在2.5小时内加入单体乳浊液B,温度为75℃。
表21单体乳浊液B去离子水 102克十二烷基苯磺酸的 2.6克三乙醇胺盐,60%活性辛基苯氧基聚乙撑 0.30克氧乙醇(70%)乙酸钠 0.38克乙酸乙烯酯 98.1克丙烯酸丁酯 157克甲基丙烯酸甲酯 137.4克调节游离基引发剂的进料,使它们在单体加完后持续20分钟。聚合作用完成后,使产物冷却至50℃并加入下列组分于2克水中的0.22克叔丁基过氧氢,接着是于4克水中的0.11克Lykopon。再冷却1小时并加入1.12克氨水中和剂。
固体为49.1%,颗粒直径为0.55微米,颗粒是多叶状物。
实施例7 具有聚乙酸乙烯酯晶种的丙烯酸多叶状物a.在聚乙酸乙烯酯内核上的丙烯酸多叶状物的制备按如下组分制备单体乳浊液(M.E.)1和2M.E.1 M.E.2去离子水 45克 304.5克十二烷基苯磺酸的三乙醇胺盐,1.2克 10.75克60%活性辛基苯氧基聚乙撑 1.38克 12.44克氧乙醇(70%)乙酸钠 0.17克 1.55克乙酸乙烯酯 179.3克 -丙烯酸丁酯 - 839.1克甲基丙烯酸甲酯 753.6克丙烯酸 - 21.0克催化剂溶液是1.72克叔丁基过氧氢加4.09克过硫酸铵于166克去离子水和3.43克亚硫酸氢钠于168克去离子水中的溶液。
在装有用于乳液聚合装置的5升玻璃烧瓶中,将895克去离子水和53.8克实施例6A得到的晶种聚合物分散体的进料在氮气气氛中和搅拌条件下加热至72℃。加入15克0.1%Fe SO4·7H2O水溶液于10克水中的0.44克过硫酸铵、于10克水中的0.44克甲醛次硫酸钠和于10克水中的1.72克乙酸。3分钟后,开始加入单体乳浊液1,加入速率应使其在20分钟内加完。同时加入催化剂。温度维持在70-75℃。单体乳浊液1加完后,开始加入单体乳浊液2,并继续直至2小时20分钟内加完。继续添加催化剂。当单体乳浊液加完后,继续加入共进料催化剂2直至加完(约10多分钟)。使产物冷却至35℃,此时用氨水中和。固体含量为51.4%。显微镜观察表明,颗粒具有不对称的多叶片状结构。
实施例8a.1微米核聚合物分散体的制备反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和加热罩的5升玻璃烧瓶。
往反应器中加入2400克去离子水,并在用氮气吹洗的同时加热至85℃。往反应器中加入含12克去离子水、0.058克硫酸化壬基苯氧基聚乙撑氧乙醇的铵盐、5.2克丙烯酸丁酯、46.4克甲基丙烯酸甲酯和1.4克甲基丙烯酸的单体乳浊液初始进料,接着加入溶于50克去离子的5克过硫酸钠。使该初始进料反应十五分钟,然后在3小时内加入含330克去离子水、1.1克 硫酸化壬基苯氧基聚乙撑氧乙醇的铵盐、55克丙烯酸丁酯、605克甲基丙烯酸甲酯和440克甲基丙烯酸的单体乳浊液,并使温度维持在83℃。加完后,使进料保持在83℃半小时,然后冷却至室温。过滤去除任何凝固物。最终分散体为31.8%固体,PH值约为2,颗粒直径为0.45微米。
在类似的装置中和类似的初始条件下,将157克上述产物在83℃加入含2.5克过硫酸钠的2400克去离子水的反应器的进料中。往该进料中逐步加入由27.5克丙烯酸丁酯、302.5克甲基丙烯酸甲酯和220克甲基丙烯酸组成的溶液,历时2小时,并使温度保持在83℃。进料完成后,将反应进料在83℃搅拌半小时,然后冷却并过滤。全部固体为18.4%,粒径约为1.0微米,相对的单分散只具有很少几个第二小形式的颗粒。
b.大颗粒聚苯乙烯多叶状物的制备反应器装有搅拌器、温度计、氮气口管、回流冷凝器和加热罩的2升玻璃烧瓶。
往烧瓶中加入500克去离子水,并在氮气气氛和搅拌的条件下加热至85℃。在温度稳定在85℃后,加入124克该实施例的A部分得到的核分散体。预先已制备如下的单体乳浊液。
表22去离子水 100克Alipal EP-110 2.0克苯乙烯 297克甲基丙烯酸烯丙酯 3.0克过氧化苯甲酰 3.0克在5小时内慢慢加入单体乳浊液,并使温度维持在85℃。当反应完成后,得到的固体含量为21.3%。颗粒直径约为2微米,颗粒具有4至6个或更多的叶片。当分散体被中和(进一步稀释后)并且显微镜检查时,随着叶片的扩大,颗粒看上去增大很多。
将一份上述分散体按下述方法进一步生长。
使用相同装置,加入500克去离子水和281.7克上述分散体,并加热至85℃。单体乳浊液制备如下表23去离子水 110克Alipal EP-100 1.6克苯乙烯 240克过氧化苯甲酰 2.4克在85℃和氮气气氛中,将单体乳浊液在2个半小时内和缓慢搅拌下加入水-核分散体中。在该时间结束时,已加入约四分之三的单体乳浊液。样品检查表明,随着叶片的生长,原料的尺寸已增大,几乎所有的生长都发生在原料上,几乎没有新的颗粒已生成。继续加入单体乳浊液另一小时直至加完。颗粒尺寸已进一步增大,但某些叶片已融合,以致于大部分颗粒仅有2个或3个叶片。最终样品的固体为24.5%实施例9 具有丙烯酸酯核的多叶状物a.具有丙烯酸的核的制备反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和加热罩的5升玻璃烧瓶。
制备下列组份的单体乳浊液。
表24去离子水 242克Alipal EP-110 10.0克丙烯酸丁酯 58.1克丙烯酸甲酯 984.7克乙酸 0.8克乙烯基磺酸钠(25%) 11.6克取出63克上述乳浊液,放在一边作为初始进料。然后,将116.2克丙烯酸加到上述单体乳浊液中,并使其均匀。
在用氮气并搅拌的同时,将2250克去离子水的反应器进料加热至80℃。将初始进料单体乳浊液(63克)加入反应器中,紧接着加入0.6克乙酸、40毫升0.1%Fe SO4·7H2O溶液和于10克水中的0.2克过硫酸铵。10分钟后,开始慢慢加入单体乳浊液,并同时开始加入45毫升水中的1.2克过硫酸铵和1.7克叔丁基过氧氢和于74毫升水中的1.9克亚硫酸氢钠。调节进料速率使单体在3小时内加完,共进料晚15分钟加完。将分散体冷却并过滤。取出16克湿的胶料。分散体的固体为30%,PH值为2.5,用Nanosizor测得颗粒直径为154毫微米。
b.具有丙烯酸官能核的多叶状物的制备使用一只适宜乳液聚合的2升玻璃反应器制备下列单体乳浊液。
表25去离子水 140克Alipal CO-436 5.0克丙烯酸丁酯 278克甲基丙烯酸甲酯 274.3克丙烯酸 7.52克往反应器中加入219.5克去离子水,并在氮气气氛中加热至85℃。加入于4克水中的1.63克过硫酸铵,接着加入29.4克本实施例A部分制备的核分散体。开始慢慢加入单体乳浊液,并调节进料速率使之在210分钟加完成。在已加入大约17%的单体乳浊液后,另外将5克Alipal CO-436和0.8克氨水加到单体乳浊液中并搅拌至均匀。温度维持在80℃至85℃。进料完后,使分散体慢慢冷却,当冷却时,再补加于3克水中的0.1克叔丁基过氧氢,接着加入于3克水中的0.06克甲醛次硫酸钠。固体含量为59%。显微镜观察表明,产物是具有约0.55微米叶片的多叶状物形态。
c.表面活性剂和引发剂分配对多叶状物生成的影响1.仅将0.58克Alipal CO-436加入初始单体乳浊液。
2.在已进料17%后,将9.4克Alipal CO-436加入单体乳浊液中。
3.最初往反应器中加入仅0.47克过硫酸铵。
4.在单体乳浊液进料的同时,加入1.1克过硫酸铵于60克水中的溶液。
该分散体的固体含量为59.4%,显微镜观察表明,该分散体主要是单个球状似的颗粒,可能有很少几个双叶颗粒。用Nanosizer测得颗粒直径为600毫微米。改变表面活性剂和引发剂的分配大大减少或抑制了多叶状物的生成。
实施例10 (对比)使用少量表面活性剂使用实施例3A-4的步骤以制备核颗粒。除了仅使用3克Alipal CO-436表面活性剂外,使用实施例3B的步骤以制备分散体。仅25%的颗粒是双叶的,剩余的是球状的。
实施例11a.小颗粒乳浊液聚合物反应器装有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和加热罩的5升玻璃烧瓶。
往烧瓶中加入1350克去离子水,并在氮气气氛中搅拌时,加热至82℃,制备如下的单体乳浊液
表26去离子水 650克Alipal CO-436 3克丙烯酸丁酯 704克甲基丙烯酸甲酯 632克丙烯酸 17.6克当反应器中的水温为82℃时,往反应器中加入241克Alipal CO-436、4.2克碳酸钠和4.9克过硫酸钠。当反应器中的进料的温度处于82℃时,以3克/分钟速率开始加入单体乳浊液。20分钟后,进料速率增至6克/分钟,再过20多分钟后,增至12克/分钟。温度维持在82℃,反应在3小时内完成。固体含量为41%,颗粒直径估计为42毫微米。
实施例12 用作胶粘剂的多叶状物a.核分散体采用实施例1A的步骤,但使用下列组份以制备核聚合物分散体。
表27反应器进料-去离子水 2400克Siponate DS-4 11.2克过硫酸钠 5.5克初始进料单体乳浊液-去离子水 28克Siponate DS-4 3.9克丙烯酸丁酯 6.9克甲基丙烯酸甲酯 75.5克甲基丙烯酸 0.9克进料单体乳浊液-去离子水 406克Siponate DS-4 16克丙烯酸丁酯 55.6克甲基丙烯酸甲酯 611克甲基丙烯酸 444.6克1.3-丁二醇 33.3克二甲基丙烯酸酯得到的固体含量为30.4%,粒径为107毫微米。
b.多叶状物的制备采用实施例5B的步骤和材料(有下列变化)以制得多叶状物乳浊液聚合物。
变化1.使用下列单体乳浊液去离子水 600克Alipal CO-436 46克丙烯酸丁酯 1676.1克甲基丙烯酸甲酯 65.3克丙烯酸 32.0克
2.使用44克由本实施例A部分得到的107毫微米分散体作中心核。
最终固体含量为55.0%,颗粒大部分是三叶状的。颗粒直径估计为相当于0.54微米的球体。
将该多叶状物自身或稀释并中和后,可用作胶粘剂。
实施例13a.具有80%聚苯乙烯叶片的多叶状物反应器装有用于乳浊液聚合装置的5升玻璃烧瓶。
制备含下列组份的两种单体乳浊液。
表28单体乳浊液A-去离子水 120克Alipal CO-436 4.4克丙烯酸丁酯 183克甲基丙烯酸甲酯 165.2克丙烯酸 4.6克单体乳浊液B-去离子水 540克Alipal CO-436 23.8克苯乙烯 1384克在氮气气氛中将100克去离子水的进料加热至82℃。将20克0.1% FeSO4·7H2O溶液和于10克水中的1.0克甲醛次硫酸钠加入该进料中,接着加入42.8克实施例3A-4得到的分散体。开始加入两种引发剂溶液(于42无水中的3.3克过硫酸铵和于42克水中的2.3克亚硫酸氢钠。10分钟后,以5克/分钟的速率开始加入单体乳浊液A。30分钟后,进料速率增至15克/分。温度维持在82℃。当已加入单体乳浊液A时,开始以5克/分钟的速率开始加入单体乳浊液B。停止加入用于A的引发剂溶液,并开始加入另一种引发剂溶液(于84毫升去离子水中的4.8克过硫酸铵)。10分钟后,单体乳浊液进料速率增至15克/分钟,温度升至85℃。继续加入单体乳浊液2小时10多分钟,并在该时间内加完。在85℃继续加入引发剂20多分钟。接着在搅拌时,使其慢慢冷却。
固体含量为47.5%颗粒直径约0.88微米。
颗粒形状95%以上是四个叶片。
实施例14 0.50微米多叶状物采用实施例3B的步骤,但使用下列材料制备多叶状物分散体。
表29单体乳浊液-去离子水 523.6克Alipal CO-436 15.1克丙烯酸 23.3克丙烯酸丁酯 930克甲基丙烯酸甲酯 829克反应器中的水进料 572克-初始催化剂-FeSO4·7H2O,1%水溶液 20克甲醛次硫酸钠溶液(5%) 20克共进料催化剂-过硫酸铵 10克用于溶液的水 126克亚硫酸氢钠 6.8克用于溶液的水 126克由实施例12A得到的核 47.5克按实施例3B所述的进行聚合,且初始单体乳浊液的进料速率为5克/分钟。进料30分钟后,将于25克水中的7.5克Alipal CO-436加入单体乳浊液中并充分混合。接着单体乳浊液的进料速率增至10克/分钟,1小时后,增至15克/分钟。单体乳浊液应在245分钟内加完。
冷却和过滤后,固体含量为55.6%,粒径为0.50微米球状等同物。颗粒为约60%的三叶状和四叶状,约30%的双叶状,剩余的是球状的。
实施例15 对比球状颗粒分散体用类似于实施例1B的步骤制备用于比较的球状聚合物颗粒分散体,但具有下列变化。
表31单体乳浊液-去离子水 600克Alipal CO-436 3.35克丙烯酸丁酯 1006.5克甲基丙烯酸甲酯 908.6克丙烯酸 25.7克反应器中的水进料 663克-
初始催化剂-FeSO·7H2O(1%溶液) 1.5克过硫酸铵 0.5克亚硫酸氢钠 0.5克共进料催化剂-过硫酸铵/H2O 5.5克/100克亚硫酸氢钠/H2O 3.8克/100克将反应器中的水进料加热至60℃,加入聚合物晶种,接着加入初始催化剂,然后加入单体乳浊液进料和共进料催化剂,反应温度维持在60℃。
用三种不同的晶种进料制备三种聚合物分散体。所用晶种是按实施例6A制备的。
表32最终分散体-A B C-晶种进料 16.4 38.8 30.6%固体 55.8 55.9 55.2颗粒直径,微米 0.90 0.70 0.77粘度,厘泊 70 60 60
实施例16 在40PVC,38%VS涂料中球状和多叶状物分散体的比较评价实施例4所述涂料中的各种聚合物分散体。从表33可以看出,多叶状物分散体比常规的球状分散体具有更高的涂料ICI和更好的膜构造。
表13聚合物分散体 涂料ICI 涂料膜构造-A.由实施例15B得到的球 1.75 11.9状物,0.70微米(比较)B.由实施例15A得到的球 1.80 13.2状物,0.90微米(比较)C.实施例4的多叶状物产物, 3.00 16.5体积相当于0.75微米球体


用含具有内核且周围有多个叶片的聚合物颗粒的水分散体提供具有惊奇的膜构造、流动性、均化和胶粘剂湿粘性的粘结剂、涂料和胶粘剂。本发明还公开了这些均一颗粒的用途和制备方法。



查看更多专利详情

下载专利文献

下载专利

您可能感兴趣的专利

专利相关信息