一种稳定的涂料组合物

摘要

一种涂料组合物，其包含8％到40％的聚合物；和0.1％到3％的分散剂。所述聚合物包含第一丙烯酸单体和0.2％到5％的第一含磷单体。所述分散剂包含第二丙烯酸单体和大于20％的第二含磷单体。

权利要求

1.一种涂料组合物，其包含按所述涂料组合物的总干燥重量计以干燥重量计8％到

40％的聚合物；和0.1％到3％的分散剂；其中所述聚合物包含第一丙烯酸单体和按所述聚合物的总干燥重量计以干燥重量计0.2％到5％的第一含磷单体；并且所述分散剂包含第二丙烯酸单体和按所述分散剂的总干燥重量计以干燥重量计大于20％的第二含磷单体，其中所述第二含磷单体是甲基丙烯酸磷酸乙酯。

2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述分散剂的重量平均分子量小于15000。

3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述第一含磷单体选自(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯的单酯或二酯。

4.根据权利要求3所述的涂料组合物，其中所述第一含磷单体是甲基丙烯酸磷酸乙酯。

5.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述第一丙烯酸单体和所述第二丙烯酸单体中的至少一种包含甲基丙烯酸甲酯。

6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其中所述第一丙烯酸单体和所述第二丙烯酸单体中的至少一种进一步包含选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯以及其任何组合的单体。

7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述聚合物进一步包含选自羧酸官能单体、硫酸官能单体、乙烯基酯、多官能单体以及其任何组合的额外单体。

8.根据权利要求7所述的涂料组合物，其中所述多官能单体选自甲基丙烯酸脲基酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯以及其任何组合。

9.一种涂料组合物，其包括包含第一含磷单体和第一丙烯酸单体的聚合物；包含第二含磷单体和第二丙烯酸单体的分散剂；其中所述第二含磷单体是甲基丙烯酸磷酸乙酯；并且所述第一丙烯酸单体和所述第二丙烯酸单体中的至少一种包含甲基丙烯酸甲酯，其中所述组合物包含按所述涂料组合物的总干燥重量计以干燥重量计15％到25％的所述聚合物，和0.6％到1％的所述分散剂；并且所述聚合物包含按所述聚合物的总干燥重量计以干燥重量计1％到3％的所述第一含磷单体；并且所述分散剂包含按所述分散剂的总干燥重量计以干燥重量计25％到45％的所述第二含磷单体。

说明书

一种稳定的涂料组合物

技术领域

[0001] 本发明涉及一种稳定的涂料组合物，其包含含磷聚合物分散液。确切地说，含磷聚合物分散液包含等于或高于含磷聚合物分散液的1重量百分比的含磷单体。

背景技术

[0002] 人们很早就认识到含磷单体如甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)在涂料行业中的益处。包含由这类含磷单体聚合的聚合物分散液的涂料具有大大改良的涂料性能，如耐擦洗性、抗污性、防腐蚀性以及耐久性。但是，研究也显示含磷单体在涂料中的浓度常常成涂料粘度稳定性成反相关。

[0003] 因而在涂料行业中需要一种包含较高浓度的含磷聚合物分散液(其中含磷单体等于或高于含磷聚合物的1重量百分比)的涂料组合物。新涂料组合物应既具有令人满意的涂料粘度稳定性又具有改良的涂料性能，如耐擦洗性、抗污性、耐腐蚀性以及耐久性。

发明内容

[0004] 本发明提供一种涂料组合物，其包含按涂料组合物的总干燥重量计以干燥重量计8％到40％的聚合物和0.1％到3％的分散剂。所述聚合物包含第一丙烯酸单体和按所述聚合物的总干燥重量计以干燥重量计0.2％到5％的第一含磷单体。所述分散剂包含第二丙烯酸单体和按所述分散剂的总干燥重量计以干燥重量计大于20％的第二含磷单体。

具体实施方式

[0005] 本发明提供一种涂料组合物，其包含按涂料组合物的总干燥重量计以干燥重量计8％到40％、优选10％到30％并且更优选15％到25％的聚合物；和0.1％到3％、优选0.3％到
2％并且更优选0.6％到1％的分散剂。

[0006] 本发明的聚合物包含按聚合物的总干燥重量计以干燥重量计0.2％到5％、优选0.5％到4％并且更优选1％到3％的第一含磷单体；和第一丙烯酸单体。

[0007] 本发明的分散剂包含按分散剂的总干燥重量计以干燥重量计大于20％、优选小于50％并且更优选25％到45％的第二含磷单体；和第二丙烯酸单体。

[0008] 分散剂的重量平均分子量小于15000并且优选小于8000。可以使用所属领域中任何熟知的分子量测量法来测量重量平均分子量。凝胶渗透色谱方法是一种优选用于测量分散剂的重量平均分子量的常用测量法。

[0009] 第一含磷单体和第二含磷单体可以相同或不同。第一丙烯酸单体和第二丙烯酸单体也可以相同或不同。

[0010] 丙烯酸单体

[0011] 丙烯酸单体的合适实例包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯以及丙烯酸乙基己酯和其组合。丙烯酸单体的优选组合包括甲基丙烯酸甲酯和一种或多种选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸2-乙基己酯的单体。丙烯酸单体的更优选组合包括甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙基己酯；以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯。

[0012] 本发明的聚合物可以进一步包括按聚合物的总干燥重量计以干燥重量计小于10％、优选小于5％并且更优选小于2.5％的额外单体。额外单体的合适实例包括羧酸官能单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸以及衣康酸；硫酸官能单体，包括(甲基)丙烯酸磺乙酯、(甲基)丙烯酸磺丙酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸以及2-(甲基)丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸和其盐；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯；以及多官能单体，如甲基丙烯酸脲基酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。

[0013] 含磷单体

[0014] 含磷单体包含醇的磷酸二氢酯，其中所述醇含有可聚合乙烯基或烯属基或被其取代。含磷单体的合适实例包括包括(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯，如(甲基)丙烯酸磷酸乙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丁酯、其盐以及其任何组合；(甲基)丙烯酸磷酸烷氧基酯，如(甲基)丙烯酸磷酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸丙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸二丙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸三丙二醇酯、其盐以及其任何组合。含磷单体的其它合适实例是膦酸酯官能单体，包括乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷膦酸、α-膦酰基苯乙烯、2-甲基丙烯酰氨基-2-甲基丙烷膦酸以及其任何组合。含磷单体优选地选自(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯的单酯或二酯，更优选地为甲基丙烯酸磷酸乙酯的单酯或二酯，并且最优选地为甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)。

[0015] 本发明的涂料组合物通过将聚合物分散液、分散剂与其它涂料配制品材料组合来制备，所述其它涂料配制品材料包括增稠剂和包括以下各者的许多辅助材料中的任一种：增量剂；颜料，包括囊封或部分囊封的颜料和不透明颜料粒子；表面活性剂；消泡剂；防腐剂；助流剂；匀染剂；以及中和剂。

[0016] 本发明的涂料组合物的PVC是10％到75％并且优选地20％到70％。

[0017] 涂料组合物的颜料体积浓度(pigment volume concentration，PVC)如下计算：

[0018] PVC(％)＝[(一种或多种)颜料的体积+(一种或多种)增量剂的体积]/涂料的总干燥体积。

[0019] 实例

[0020] I.原材料

[0021]

[0022]

[0023] II.测试方法

[0024] 1.粘度稳定性

[0025] 斯托默(Stormer)粘度计用以根据美国测试与材料协会(American Society for Testing and Materials，ASTM)D562方法测试涂料组合物的粘度。形成涂料组合物后，在室温下测试涂料组合物的初始介质剪切粘度(初始KU)，并且随后将涂料组合物放置在50℃下的烘箱中，维持6天。测试涂料组合物在储存之后的粘度并且记录为最终KU。初始KU与最终KU之间的差定义为热老化粘度变化ΔKU。ΔKU值越小，粘度稳定性越好。

[0026] 2.不透明度(对比率)

[0027] 不透明度是对比率，也就是说，2％或更小反射系数的黑色衬底上的干燥涂层膜的反射系数与在80％反射系数的白色衬底上等效地涂覆并且干燥的相同涂层的反射系数的比率(ASTM D-2805.88)。

[0028] III.实验实例

[0029] 1.制备具有不同甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)量的分散剂

[0030] 通过使386g去离子水、33.33g(31％活性)表面活性剂、650g甲基丙烯酸丁酯、150g甲基丙烯酸、不同量的甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)以及25.5g 3-甲巯基丙醛(MMP)混合来制备单体乳液。

[0031] 反应器是配备有桨式搅拌器、温度计、氮气入口以及回流冷凝器的5升四颈圆底烧瓶。将706g去离子水和33.33g(31％活性)表面活性剂添加到烧瓶中。在氮气气氛和搅拌下将烧瓶的内含物加热到85℃。随后添加43g单体乳液，随后快速添加8g过硫酸钠溶解于30g去离子水中的溶液和5g去离子水冲洗液。搅拌10分钟后，历经120分钟线性地添加单体乳液的剩余部分，随后为30g冲洗液。引发剂以及4.5g过硫酸钠和3.09g乙酸钠溶解于180g去离子水中的缓冲溶液与单体乳液进料并行开始，并且历经125分钟时间段线性地添加。当完成所有添加时，用40g去离子水稀释烧瓶并且随后使其冷却到65℃。将三对催化剂/活化剂添加到烧瓶中，随后添加促进剂以减少残余单体。随后将烧瓶冷却到40℃，历经10分钟添加5.59g KATHON LX杀生物剂(1.5％活性)于20g去离子水中的杀生物剂溶液。在聚合完成后，将共聚物乳液冷却到环境温度并且过滤通过325目筛大小的筛网。不同分散剂中的甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)量是不同的并且列于表2中。用于涂料组合物1的分散剂不包含PEM。

[0032] 2.制备涂料组合物1到8

[0033] 根据如表1中所展示的配制方法通过使所制备分散剂与聚合物A或聚合物B混合来制备涂料。聚合物A包含1.0重量％的第一含磷单体，而聚合物B包含2.3重量％的第一含磷单体。聚合物A和B两者中的其它单体相同并且是丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸。形成涂料组合物后，在搅拌下将每一种分散剂样品后添加到涂料中。也添加AMP-95碱以调整涂料pH值。

[0034] 表1.涂料配方

[0035]

[0036] IV.结果

[0037] 表2#

[0038]

[0039] #以上涂料组合物中的每一种包含按涂料组合物的总干燥重量计以干燥重量计16.8％的聚合物A或聚合物B

[0040] *涂料1和3是比较涂料实例

[0041] 涂料1到5包含聚合物A，而涂料6到8包含聚合物B。涂料1到8进一步包含根据以上方法制得的分散剂，并且涂料1分散剂不包含PEM，而涂料2到8分散剂包含不同量的PEM，如表2中所展示。与比较涂料1相比，涂料2展示改良的粘度稳定性，其中ΔKU值从27.1降低到18.0。这指示分散剂中的PEM在改良其所制得的涂料组合物的粘度稳定性中起关键作用。与比较涂料3相比，涂料4也展示改良的粘度稳定性，其中ΔKU值从30.1降低到22.5。这指示在合理的范围内，分散剂中的PEM的量越高，其作出的贡献越多。涂料5是具有相对更低分散剂量的一实例，而涂料组合物的粘度稳定性仍然可接受。与涂料6相比，涂料7也展示改良的粘度稳定性，其中ΔKU值从38.5降低到23.6。这指示即使分散剂中具有相同的PEM量，但涂料组合物中的更高的分散剂量产生更好的粘度稳定性，因而，分散剂量在其所制得的涂料组合物的粘度稳定性中也起关键作用。与涂料7相比，涂料8也展示改良的粘度稳定性，其中ΔKU值从23.6降低到18.5。这指示在合理的范围内，分散剂中的PEM的量越高，其作出的贡献越多。

[0042] 结果也显示在改良的粘度稳定性下，涂料组合物的不透明度变化不大并且保持良好。

[0043] 应注意，在涂料组合物中的不同聚合物量下，为获得涂料组合物的类似粘度稳定性，分散剂中的所需PEM量和涂料组合物中的所需分散剂量不同。因而涂料组合物中每一种组分的合适量应不受实例限制，而可以由所属领域中的人们经由熟知技术改变。