[发明专利]硅氧烷聚合物水乳液

说明书

本发明涉及一种呈包含分散于连续水相中的硅油液滴的水不相容性硅油乳液形式的组合物。该组合物对涂料配制剂、印刷油墨、个人护理产品组合物、纺织品、皮革和间接食品接触应用提供更好的抗滑性和抗划痕性、防粘连性能和光学性能。

本发明涉及包含分散于连续水相中的硅油液滴的聚硅氧烷乳液，所述乳液在涂料配制剂、印刷油墨、个人护理产品、纺织品、皮革和间接食品接触应用中用作添加剂。

发明背景

在其聚合物链中具有一个或多个聚(二甲基甲硅烷氧基)基团(PDMS基团)的硅油在涂料和油墨行业中广泛用作例如流平剂。由于具有PDMS基团的硅油通常倾向于在气固界面积聚，它们取决于其分子量导致干燥的涂层具有改善的抗划伤性、防粘连性、防缩孔性、抗滑性和抗划痕性、拒水性和耐水性。

涂料配制剂中的薄膜倾向于例如由于低玻璃化转变温度基料而相互粘连或者由于高摩擦系数而相互摩擦。加入聚硅氧烷添加剂以改性薄膜的表面性能并降低膜层和其他表面之间的摩擦或改善粘连。许多涂料应用要求降低摩擦系数(CoF)。例如，在印刷行业中，滑动允许更快的生产速度，确保无卡纸并且当然对最终用户有感官益处。CoF也是机械损伤抗性的标志。

将防粘连添加剂加入涂料配制剂中以使膜层之间的粘附最小化。一旦配混入涂料配制剂中，一种解释是这些添加剂产生微粗糙表面，这降低膜层之间的粘附并降低粘连倾向。

分散稳定性对于漆料和涂料配制剂具有极大的重要性。漆料性能如储存过程中的稳定性、液体漆料的施涂性能、暴露过程中的稳定性、光泽等级、不透明性和颜色发展等与分散稳定性大为相关。控制粒度分布在分散过程中是相关的，因为它影响涂料配制剂中的例如颜料分散体的光学和体积性能二者。

聚硅氧烷乳液在本领域中是众所周知的。然而，将具有一个或多个PDMS基团的水不相容性硅油掺入水性配制剂中是困难的。该疏水性聚合物与该含水配制剂的不相容性导致储存时的相分离，从而在施涂时引起涂层的严重缩孔以及在薄膜固化之后产生薄雾。此外，硅氧烷聚合物所提供的在某种程度上可能与诸如对来自磨损作用的机械损伤抗性的益处相关的润滑或滑动程度与分子量有关。高分子量硅油比低分子量硅油给出更大的润滑性。然而，该材料的粘度随着分子量增加，因而最好的润滑性与难以在水性涂料中加入和分散的硅油有关。

若硅油富含二甲基甲硅烷氧基(DMS)基团，更具体而言若该硅油为纯聚二甲基硅氧烷(PDMS)，则将该硅油掺入水性涂料变得更具挑战性。纯PDMS由在两端被三甲基甲硅烷氧基或Si键合羟基封端的二甲基甲硅烷氧基的线性排列构成。

现有技术对于包括富含PDMS的水不相容性硅油，即富含二甲基甲硅烷氧基(DMS)基团的硅油作为水性体系的添加剂提供了下列技术解决方案：

1.本领域众所周知的是聚硅氧烷水包油乳液使用表面活性剂来稳定该乳液，即防止硅油液滴聚结成连续油相，例如EP0722972和US 5,563,189提供了非离子或离子性表面活性剂在制备聚硅氧烷乳液中的用途。通常需要大量表面活性剂来制备硅的物理稳定水乳液，该量基于该硅油为至多30重量％的表面活性剂。该类乳液可以通过施加低剪切力而搅拌到水性体系中。然而，由此将大量表面活性剂引入配制剂中。尽管表面活性剂的主要目的是产生胶束并提供胶体稳定性，但它们的使用可能在最终产品中引起不希望的特性。例如，它们通常难以从胶乳中除去，并且若除去的话可能引起不稳定和增强的凝聚.此外，由该胶乳产品产生的薄膜具有不良耐候性和耐水性，因为小的表面活性剂分子倾向于随时间迁移，导致脏污薄膜、薄雾和模糊现象。粒度分布也可能由于含有表面活性剂的体系中的二次成核而是宽的。最后，释放到环境中的表面活性剂可能具有严重影响。