[发明专利]含有2-(甲基丙烯酰氧基)乙基膦酸结构单元的粒子聚合物的稳定水性分散液和其复合物

说明书

背景技术

本发明涉及具有2-(甲基丙烯酰氧基)乙基膦酸结构单元的胶乳粒子和包含吸附到颜料粒子上的所述胶乳粒子的复合物。

已知含有甲基丙烯酸磷酰基乙酯(PEM)结构单元的聚合物的稳定水性分散液改善了油漆配制品的遮盖力和耐污性。含PEM的油漆配制品的用途是众所周知的。举例来说，U.S.8,158,713 B1公开了含有包含丙烯酸乙酯和相对低含量的PEM和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的共聚物的粘合剂的油漆配制品在耐污性和耐擦洗性方面的惊人改善。U.S.5,385,960公开了包括吸附到TiO₂上的含PEM乳胶聚合物的分散液的油漆配制品在遮盖力方面的改善。U.S.7,081,488 B1公开了当聚合物在低pH值条件下制备时，使用具有吸附的含PEM聚合物粒子的复合粒子获得的遮盖效率增加。

不幸的是，PEM无法以高纯度在市面上购得；尽管已描述纯化PEM的尝试(参见U.S.6,710,161 B1)，但这些方法并不被认为是商业上可行的。因此，PEM是以含有可观量的PEM二甲基丙烯酸二酯以及磷酸的不纯单体形式供应，其中的每一者造成与其使用相关联的问题。举例来说，磷酸造成PEM的水解不稳定性；此外，这一无机酸杂质的存在使大得多的中和剂装填成为必要以便达到目标pH值。所述二酯的存在尽管并未在乳胶合成中导致不良作用，但可以充当交联剂，这可能限制单体在需要低分子量乳液或乳液溶解或两者的应用中的效用。因此，发现具有PEM益处并且可以容易地在相对低的成本下以高纯度制备的含磷单体将为有用的。

发明内容

在一个方面中，本发明通过提供包含聚合物粒子的水性分散液的组合物满足所属领域中的需求，所述聚合物粒子包含以所述聚合物粒子的重量计50到99.8重量百分比的非离子单烯属不饱和单体结构单元、0.1到10重量百分比的2-(甲基丙烯酰氧基)乙基膦酸或其盐的结构单元、和0.1到10重量百分比的硫酸单体或羧酸单体或其组合或其盐的结构单元。

在第二方面中，本发明是包含吸附到颜料粒子表面的聚合物粒子的稳定水性分散液的复合物，其中所述聚合物粒子包含以所述聚合物粒子的重量计50到99.8重量百分比的单烯属不饱和单体结构单元、0.1到10重量百分比的2-(甲基丙烯酰氧基)乙基膦酸或其盐的结构单元、和0.1到10重量百分比的硫酸或羧酸单体或其组合或其盐的结构单元。

本发明通过鉴定磷酸单体与PEM不同可以容易地以高产率和纯度产生，同时维持或超过在涂料应用中使用含PEM胶乳达到的特性来满足所属领域中的需求。

具体实施方式

在一个方面中，本发明是包含聚合物粒子的稳定水性分散液的组合物，所述聚合物粒子包含以所述聚合物粒子的重量计50到99.8重量百分比的非离子单烯属不饱和单体结构单元、0.1到10重量百分比的2-(甲基丙烯酰氧基)乙基膦酸或其盐的结构单元、和0.1到10重量百分比的硫酸单体或羧酸单体或其组合或其盐的结构单元。

单烯属不饱和单体结构单元可以是一或多个丙烯酸单体、苯乙烯单体、乙烯酯单体、乙烯的结构单元或其某些组合的结构单元，包括苯乙烯-丙烯酸单体和乙烯-乙烯酯单体。如本文所用，指定单体的术语结构单元是指在聚合之后所述单体的残余物。举例来说，甲基丙烯酸甲酯的结构单元如图所示：

优选地，聚合物粒子的T_g是在从-10℃、更优选地从-5℃到30℃、更优选地到20℃的范围中。优选地，聚合物粒子包含以所述聚合物粒子的重量计从80重量百分比、更优选地从90重量百分比到99.5重量百分比、更优选地到99重量百分比并且最优选地到98重量百分比的非离子单烯属不饱和单体结构单元。适合的丙烯酸单体包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和甲基丙烯酸脲基酯。优选的丙烯酸单体包括甲基丙烯酸甲酯和至少一种额外的选自由以下组成的群组的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸脲基酯。适合的苯乙烯单体的实例包括苯乙烯、乙烯基甲苯和甲基苯乙烯。适合的乙烯酯包括乙酸乙烯酯和新癸酸的乙烯酯。