[发明专利]经烯不饱和聚合物磺化的含磺化基团的官能团封端聚合物

说明书

本发明涉及水分散性聚合物，更具体地讲，涉及水分散性聚酯、聚酰胺和聚醚以及它们的共聚物。

聚酯树脂以及聚酰胺和聚醚树脂应用于多种用途中，包括涂料、油漆、粘合剂等。这类树脂通常可溶于有机溶剂中，在含水溶剂或使用水和第二种水溶性溶剂的体系中表现出的溶解度，即使有的话也是很小的。因此基于有机溶剂的树脂溶液通常被选择用作形成树脂涂料等的漆料。然而，通常与这类树脂一起使用的许多有机溶剂存在与其毒性有关的环境问题。基于这类有机溶剂对环境的影响以及对接触这类溶剂的个人长期健康的影响，人们的关注日益增加。因此，在使用含水树脂组合物作为消除与有机溶剂有关的毒性问题的手段以及作为遵守政府关于使用这类溶剂的法令的手段方面，人们的兴趣日益增加。

含水聚酯和其它树脂分散体的实例是本领域已知的。通常通过使用诸如非离子表面活性剂或离子表面活性剂之类的分散剂或乳化剂，已得到树脂在含水介质中的分散体。然而，由于一定比例的游离表面活性剂可以带到成品中，可能导致成品所需性能的降低，因此使用表面活性剂稳定的含水树脂分散体离要求差得很远。

因此现有技术尝试将可向该聚合物提供更大的水分散性的部分直接加入聚合物分子中。一般来说，这些尝试涉及水溶性或水分散性共聚单体与可一起反应以形成所需聚合物分子的其它单体一起共聚。这种方法的典型是美国专利3,563,942，它公开了在所需聚酯聚合物的合成中芳族磺化部分的共聚。

美国专利4,525,524、美国专利4,910,292和美国专利4,973,656中公开了相似的方法，它们公开了当由聚合物的单体组分形成聚合物时，将磺酸盐型单体直接共聚为聚合物的其它技术。这些技术需要非常高的反应温度，而本发明方法可以在温和得多的较低能量强度条件下进行。

达到将水分散性部分加入聚合物分子中目的的现有技术方法除本身严格的反应条件外，还有其它缺点。在这些缺点中值得注意的是，在这类严格的反应条件下，聚合物易于分解和/或转化为黄色或暗色产物。该分解难以控制或消除。此外，芳族磺酸盐可以使1，4-丁二醇(通常为一个优选的反应剂)转化为四氢呋喃；芳族磺酸盐也可以使二甘醇(为另一优选的反应剂)转化为二噁烷。由于芳族磺酸盐的强酸性，发生这些转化。这两种转化都是不希望有的，因为它们导致收率的损失以及产生不满意的产物性质。另外，也难以发现满意的水分散性(例如基于磺酸盐的)共聚单体，它们可以成功地与其它共聚单体共聚，形成所需的共聚产物。成为必需的反应条件受另外存在的单体的制约，使得常常需要更苛刻的反应条件，这些条件本身更难以控制。

因此，本发明涉及形成水分散性聚合树脂、特别是通过缩聚形成的树脂(诸如聚酯、聚酰胺和聚醚之类)的改进技术，该技术提供更容易进行的操作、更令人满意的产量、改进的性质(诸如通过本发明生产的所需的浅色聚酯和聚醚之类)，并且提供反应剂更多的选择余地以及可以获得更多的产物性质。

本发明还涉及获得这类水分散性聚合物的改进方法，这些聚合物可以用作成品，或可以用作随后配制其它聚合衍生物(诸如聚氨酯之类)的中间体。

本发明的一个方面是生产水分散性聚合物的方法，包括：(a)通过反应剂的缩聚，生成烯不饱和聚合前体，该聚合前体在其一端或两端用-COOH、-NH₂或-OH封端，在该缩聚的过程中，反应剂形成所述聚合单体，其中至少一个所述反应剂的至少一部分含有烯不饱和度；(b)通过将所述聚合前体与磺化剂(诸如选自亚硫酸氢盐、偏亚硫酸氢盐以及它们的混合物的化合物之类)在一定条件下反应，使得所述磺化剂与所述烯不饱和度反应，并磺化所述聚合前体，来使所述聚合前体磺化。

所述聚合前体可以全部为一种类型的聚合物，或可以包含两种或多种(最好多至四种)的嵌段，每种嵌段为聚酯、聚酰胺或聚醚，其中嵌段或者直接相互连接，或者每个嵌段通过-C(O)NH-、-C(O)-或-O-键连接到含有2-20个碳原子的插入烷基部分上，后者为饱和的或含有烯不饱和度，只要直接相互连接的相邻嵌段为不同类型的聚合物即可。

本发明可用来制造水分散性聚合物，特别是水分散性缩聚物。本发明方法的产物本身可以用来形成涂层、薄膜等。本发明方法的产物也可以例如通过将适当的二异氰酸酯化合物或其它双取代交联剂与通过本发明生产的聚合物上存在的羧酸、氨基或羟基取代基反应，用作形成其它种类聚合物的中间体。