用于缓释功能成分的涂料组合物用水性胶乳、其制备方法以及应用_3

文档序号:9365920阅读:来源:国知局
>[0058] 根据本发明,聚合物颗粒的聚合物核由如下单体混合物聚合形成,所述单体混合 物包含,相对于所述单体混合物的总重,60至90重量%的硬质烯属不饱和单体,所述硬质 烯属不饱和单体的均聚物具有高于25°C的Tg ;4至30重量%的软质烯属不饱和单体,所述 软质烯属不饱和单体的均聚物具有小于15°C的Tg ;1至20重量%的多官能烯属不饱和单 体;和0至10重量%的具有酸官能团的烯属不饱和单体。
[0059] 根据本发明,聚合物颗粒的聚合物壳由如下另一种单体混合物聚合形成,所述另 一种单体混合物包含,相对于所述另一种单体混合物的总重,60至90重量%的软质烯属不 饱和单体,所述软质烯属不饱和单体的均聚物具有小于15°C的Tg ;4至30重量%的硬质烯 属不饱和单体,所述硬质烯属不饱和单体的均聚物具有高于25°C的Tg ;1至20重量%的多 官能烯属不饱和单体;和〇至10重量%的具有酸官能团的烯属不饱和单体。
[0060] i)硬质烯属不饱和单体
[0061] 在本发明的水性胶乳的制备中,可以使用任意硬质烯属不饱和单体。在本发明中, "硬质烯属不饱和单体"是指,其均聚物具有高于25°C的Tg的烯属不饱和单体。在本发明 的实施方式中,所述硬质烯属不饱和单体选自由苯乙烯类、(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙 烯腈类及其组合组成的组。在本发明的优选实施方式中,所述硬质烯属不饱和单体选自由 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯及其组合组成的组。
[0062] 在本发明的水性胶乳中,聚合物核包含,相对于形成所述聚合物核的单体混合物 的总重,60至90重量%、优选65至90重量%、更优选70至85重量%的硬质烯属不饱和 单体。在本发明的水性胶乳中,聚合物壳包含,相对于形成所述聚合物壳的单体混合物的总 重,4至30重量%、优选5至25重量%、更优选8至20重量%的硬质烯属不饱和单体。
[0063] ii)软质烯属不饱和单体
[0064] 在本发明的水性胶乳的制备中,可以使用任意软质烯属不饱和单体。在本发明中, "软质烯属不饱和单体"是指,其均聚物具有小于15°C的Tg的烯属不饱和单体。在本发明 的实施方式中,所述软质烯属不饱和单体选自由(甲基)丙烯酸C3-C12烷基酯、醋酸乙烯 酯类及其组合组成的组。在本发明的优选实施方式中,所述软质烯属不饱和单体选自由丙 烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯及其组合组成的组。
[0065] 在本发明的水性胶乳中,聚合物核包含,相对于形成所述聚合物核的单体混合物 的总重,4至30重量%、优选5至25重量%、更优选10至20重量%的软质烯属不饱和单体。 在本发明的水性胶乳中,聚合物壳包含,相对于形成所述聚合物壳的单体混合物的总重,60 至90重量%、优选70至90重量%、更优选75至90重量%的软质烯属不饱和单体。
[0066]iii)多官能烯属不饱和单体
[0067] 在本发明的水性胶乳的制备中,可以使用任意多官能烯属不饱和单体。在本发明 中,"多官能烯属不饱和单体"是指,具有两个或更多个、优选三个、甚至四个烯属不饱和官 能团起到交联作用的单体。在本发明的实施方式中,所述多官能烯属不饱和单体选自由三 丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸 酯、乙氧基化的己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4_ 丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二 (甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、4-乙氧基化的双酚A二(甲 基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的三羟甲基丙烷三(甲基)丙 烯酸酯、丙氧基化的甘油基三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二-三羟 甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯及其组合组成的组。在本发明的优选实施方式中,所述多官 能烯属不饱和单体选自季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或其组合。
[0068] 在本发明的水性胶乳的制备中,多官能烯属不饱和单体的用量可以对成膜后功能 成分的释放速率产生显著影响。一般而言,多官能烯属不饱和单体的用量越高,交联密度越 大,结果导致功能成分的释放速度越慢。与此相反,多官能烯属不饱和单体的用量越低,交 联密度越小,结果不利于功能成分的缓释。在本发明中,根据期望的释放速度,选择多官能 烯属不饱和单体的用量。在本发明的实施方式中,聚合物核包含,相对于形成所述聚合物核 的单体混合物的总重,1至20重量%、优选1至10重量%、更优选2至8重量%的多官能烯 属不饱和单体。在本发明的实施方式中,聚合物壳包含,相对于形成所述聚合物壳的单体混 合物的总重,1至20重量%、优选1至10重量%、更优选1至5重量%的多官能烯属不饱和 单体。
[0069] iv)具有酸官能闭的烯属不饱和单体
[0070] 在本发明的水性胶乳的制备中,可以任选使用具有酸官能团的烯属不饱和单体。 这种具有酸官能团的烯属不饱和单体的存在为水性胶乳额外地提供了胶乳稳定性。
[0071] 在本发明的实施方式中,具有酸官能团的烯属不饱和单体包括具有羧酸官能团的 烯属不饱和单体、具有磷酸官能团的烯属不饱和单体、具有磺酸官能团的烯属不饱和单体。 在本发明的优选实施方式中,作为具有酸官能团的烯属不饱和单体的实例,可以使用具有 羧酸官能团的烯属不饱和单体。上述羧酸官能化的烯属不饱和单体的实例包括丙烯酸、甲 基丙烯酸、P_丙烯酰氧丙酸、乙基丙烯酸、a_氯丙烯酸、巴豆酸、a_苯基丙烯酸、肉桂酸、 氯肉桂酸、衣康酸、马来酸及其组合组成的组。优选地,使用丙烯酸作为实例。
[0072] 在本发明的实施方式中,聚合物核包含,相对于形成所述聚合物核的单体混合物 的总重,0至10重量%、优选0至5重量%、更优选0至2重量%的具有酸官能团的烯属不 饱和单体。在本发明的实施方式中,聚合物壳包含,相对于形成所述聚合物壳的单体混合物 的总重,0至10重量%、优选0至5重量%、更优选0至2重量%的具有酸官能团的烯属不 饱和单体。较低用量的带有酸官能团的烯属不饱和单体对于获得稳定的水性胶乳是有利 的。因此,上述带有羧酸官能团的烯属不饱和单体的用量,相对于在水性胶乳的制备中使用 的各单体的总重,最好在〇至1重量的范围内。
[0073]上述可聚合单体的分散可以在任何已知的乳化剂的协助下完成。可用的乳 化剂的实例包括本领域公知的阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。例如 McCutcheon'sDetergentsandEmulsifers(MCPublishingCo. ,GlenRock,N.J.)中公 开了一些适用于乳液聚合的表面活性剂。也可以使用其他类型的稳定试剂,诸如保护性胶 体。优选地,使用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的组合。阴离子表面活性剂包括 脂族羧酸盐、脂族磺酸盐、脂族硫酸盐和脂族磷酸盐。优选地,使用碱金属,例如Na、K或Li, 或碱土金属盐,例如Ca或Ba。在具体的实施方式中,使用包括脂族磺酸盐,优选使用十二烷 基磺酸碱金属盐,更优选包括十二烷基磺酸钠(SDS)。非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙 烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚。优选地,使用烷基酚聚氧乙烯醚。在具体的实施方式中,使用辛 基酚聚氧乙烯醚(0P-10)。
[0074]可以使用任何已知的自由基引发剂引发聚合反应。可用引发剂的实例包括,在聚 合温度下热分解产生自由基的引发剂。实例包括水溶性和水不溶性引发剂。产生自由基 的引发剂的实例包括过硫酸盐类,诸如过硫酸铵或过硫酸碱金属(包括钾、钠或锂);过氧 化物,例如枯烯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、二辛基过氧化物、过戊酸叔 丁基酯、过异壬酸叔丁基酯、过辛酸叔丁基酯、过新癸酸叔丁基酯、过氧二碳酸二(2-乙基 己基)酯、过氧二碳酸二(异十三烷基)酯;偶氮化合物,例如偶氮双(异丁腈)和偶氮双 (4-氰基戊酸);和常规的氧化还原体系。优选地,使用水溶性引发剂过硫酸盐。更具体地, 使用过硫酸铵作为自由基引发剂。
[0075]在本发明的水性胶乳的制备过程中,乳化剂和引发剂的用量以及诸如反应温度、 搅拌速度等的反应条件可由本领域技术人员依经验确定。优选地,单体混合物的预乳化工 艺在2000rpm或更高的搅拌速度下进行,优选在4000rpm或更高的搅拌速度下进行。
[0076]水件涂料纟目合物
[0077]本发明的另一方面提供了一种水性涂料组合物,该水性涂料组合物包含水;成膜 量的成膜树脂;和常规添加剂,其中所述成膜树脂包含本发明的水性胶乳。
[0078]当在本文中使用时,"成膜树脂"是指在涂料领域中通常起到成膜作用的水性胶 乳。通常应用的成膜树脂包括有机硅水性胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳、纯丙烯酸酯 水性胶乳、有机硅改性的丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯 水性胶乳、乙烯_醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯
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