[其他]改进的非水聚合物分散体组合物及其制备方法

说明书

非水聚合物分散体（NAD）在技术上是众所周知的并已获得各种应用，如用作涂料和粘合剂。这些NAD一般由丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯在有机溶剂如低沸点脂族烃（例如戊烷、己烷和庚烷）和商售烃混合物（如约150～200℃馏分的溶剂油、石油醚等）中制备。Barret在“Dispersion    Polymerization    ih    Organic    Media”（John    Wileg    &    Sons    1975年出版）一书中对非水分散体的制备作了一般的介绍。

美国专利3，514，500号描述了聚合物分散体和在其中用作稳定剂的聚合物质。美国专利3，607，821号也公开了在一种惰性有机溶剂中制备合成的聚合物颗粒的分散体的方法。英国专利1，268，692号公开了通过增加分散聚合物和稳定剂之间的相互极性作用以对非水聚合物分散体进行后改性的方法。

耐久性和颗粒大小是非水分散体和由此制得的涂料的重要参数。就由具有一定的玻璃化转变温度的NAD制得的涂料的耐久性而言，以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和非极性单体〔如丙烯酸丁酯（BA）〕为基础的组合物比以甲基丙烯酸甲酯和极性较大的单体〔如丙烯酸乙酯（EA）〕为基础的组合物好。但在非水分散体中采用诸如丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯（2-EHA）之类的非极性单体时有一个主要缺点，即粒径大大增加。非水分散体的颗粒太大时（即大于450毫微米左右）会遇到各种问题，使该分散体不适合于很多实际应用。例如， 平均粒径约大于450毫微米的非水分散体作为分散体是不稳定的，这是因为聚合物颗粒沉降得非常迅速。而且当颗粒太大时，加有颜料的涂料的光泽变差。

解决含非极性单体的NAD中粒径增大这一问题的一种途径是大大增加分散剂的用量。但这通常不能令人满意，远是因为增加分散剂的用量只能使粒径减少至一定值，该值对实际使用来说通常仍太大。加之，分散剂可能是NAD组合物中最贵的组分，增大分散剂的用量会大大增加制备该组合物的成本。

减小粒径的另一技术是加入较多的极性很强的单体（如α，β-不饱和酸）以抵消非极性单体的作用。使用大量极性很强的单体的缺点是这些单体增加了涂料的水敏感性。这有损于最终NAD涂料的性能，如抗湿性差、易于洗掉和吸水量高。

因此，需要这样的非水分散体，该分散体具有好的耐久性、低的水敏感性和较小的粒径使分散体具有很好的稳定性。申请人惊奇地发现在C₈至C₁₈直链烃介质和两亲分散剂存在下进行特定的共聚单体的分散聚合可获得具有很好的耐久性、耐候性和较小粒径的新型NAD。

用C₈至C₁₈直链烃作分散聚合介质以获得粒径较小的分散体是新方法。先有技术没有介绍用直链烃作溶剂介质以获得粒径较小的分散体。例如，Barrett在前述一书的119-137页中介绍了溶度参数可用来说明溶解度与聚合物和溶剂的化学结构是有关的。Barrett在134-135页指出，提高制造聚合物所用的介质的溶解本领，会产生较少的颗粒，这些颗粒相应地变大且粒径分布一般较宽。因此，Barrett指出，增大溶剂介质的溶度参数会引起聚合物粒径的增大。基于这一关系，本领域熟练技术人员会认为与带支链的烃溶剂相比，直链烃溶剂（具有较高的溶度参数）会增大NAD的粒径。但与此相反，申请人出乎意料地发现，与支链烃相比，直链烃使粒径显著地减小了。

本发明涉及新的改进的非水聚合物分散体和由其制备的涂料，它们具有很好的耐久性、耐候性和较小的粒径。新型非水分散体可通过单体混合物的聚合来制备，该混合物含a）至少约40%重量的甲基丙烯酸烷基（C₁-C₃）酯单体;b）至少约10%重量的共聚单体，这些共聚单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯和丙烯酸2-乙基己酯;c）0至约50%重量的其它可游离基聚合的单体。聚合最好在两亲分散剂和含约60%重量或更多的平均链长约为8至18个碳原子的直链烃的溶剂介质存在下进行。由此制得的聚合物颗粒的玻璃化转变温度用FOX等式计算约为0至70℃，其用体积法测得的平均粒径小于约450毫微米。该分散体可用于各种涂料和粘合剂。