[发明专利]丙烯酸酯-硅氧烷共聚物粒子的水性分散体

说明书

本发明涉及一种组合物，所述组合物包含丙烯酸酯‑硅氧烷共聚物粒子的水分散体，所述丙烯酸酯‑硅氧烷共聚物粒子包含丙烯酸酯单体的结构单元；酸单体；和式I的硅氧烷丙烯酸酯单体：其中R、R¹、R²、Y和x如本文所定义。所述组合物具有高固体含量、低浓度的硅氧烷丙烯酸酯单体和低凝结物水平。与传统的全丙烯酸组合物相比，该组合物可用于形成具有改进的疏水性、抗污性和美学/触感特性的涂层。

背景技术

本发明涉及一种共聚物粒子的水性分散体，所述共聚物粒子包含丙烯酸酯单体和硅氧烷-丙烯酸酯单体的结构单元。

包含通过丙烯酸酯和硅氧烷官能化单体的聚合制备的聚合物粒子的硅氧烷-丙烯酸酯杂化胶乳组合物是期望的，因为它们形成的涂层与传统的全丙烯酸组合物相比具有改进的疏水性、抗污性和美学/触觉特性。不幸的是，本发明人已表明，用于制备这些杂化体系的方法—如在例如Xiao,J.等人，Prog.Org.Coat.2018,116,1-6；和Zhang,B.等人，Appl.Surf.Sci.2007,254,452-458中所述—在商业上有用的固体浓度下导致形成具有不可接受的高水平的未反应残余单体和/或不希望的胶凝低聚副产物的胶乳。高浓度凝胶的形成是工艺效率低下的一个强有力的指标，其可导致反应器结垢并导致最终涂层的性能较差。

另一方面，全丙烯酸聚合物粒子和基于硅氧烷的聚合物粒子的共混物在干燥时会发生相分离，该相分离表现为光学混浊膜的形成以及宏观相分离和基材去湿。

因此，制备具有可接受的低水平的凝胶形成和未反应的单体以及高硅掺入的高固体水平的硅氧烷-丙烯酸酯杂化共聚物粒子的水性分散体将为有利的。

发明内容

本发明通过在一个方面中提供一种组合物来解决本领域中的需要，所述组合物包含聚合物粒子的水性分散体，所述聚合物粒子具有在50nm到500nm范围内的z平均粒度，并且按所述聚合物粒子的重量计，所述聚合物粒子包含：a)40重量％至98.8重量％的丙烯酸酯单体结构单元；b)0.1重量％至5重量％的酸单体结构单元；和c)1重量％至59.8重量％的硅氧烷丙烯酸酯单体结构单元，所述硅氧烷丙烯酸酯单体具有下式I：

其中R是H或CH₃；

R₁是H或CH₃；

每个R²独立地为CH₃或O-Si(CH₃)₃；

Y是-CH₂-或-CH₂CH₂-；并且

x是0或1；

前提条件是当x为1时，R¹为H；当Y为-CH₂-时，R¹为H；并且当Y为-CH₂CH₂-时，R¹为CH₃并且x为0；

其中水性分散体中聚合物粒子的固含量在30重量％至55重量％的范围内，并且a)水性分散体的水相包含不大于1000ppm的式I单体；或b)水性分散体的水相包含不大于10000ppm的凝结物。

在第二方面中，本发明为一种制备丙烯酸酯-硅氧烷共聚物粒子的水性分散体的方法，所述方法包括以下步骤：

1)在搅拌容器中，在水和表面活性剂存在下并且在维持在60℃至95℃范围内的温度下，使水性单体乳液与引发剂接触，然后

2)留出足够的时间以实现单体基本上完全转化为包含单体结构单元的聚合物粒子；