專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物作為家具拋光劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物作為家具拋光劑的應(yīng)用，聚合物包括疏水單體作為聚合單元并通過(guò)乳液聚合方法制備。
通常普遍使用家具拋光劑保護(hù)家具不被水、食品、油、和污垢破壞。一種好的家具拋光劑應(yīng)該是耐水和油，并在家具表面提供一種透明有光澤的面漆。家具的含義是桌子、椅子、沙發(fā)、書(shū)桌、衣柜、床等。用家具拋光劑保護(hù)的家具通常是用木材制成。一些家具含有木材和玻璃表面。有一種能用來(lái)清潔保護(hù)家具的家具拋光劑是最理想的，并且在家具表面和木制表面上提供一種透明，有光澤的面漆。
通常市場(chǎng)上買(mǎi)得到的家具拋光劑是由蠟制成。一般家具拋光劑作為兩相系統(tǒng)出售，在一相中有機(jī)溶劑用來(lái)溶解石蠟。分開(kāi)的水相含有表面活性劑和其它物質(zhì)。通常家具拋光劑是在一種帶噴嘴的金屬罐中出售，該拋光劑在噴射之前必須晃動(dòng)包裝罐以便水和有機(jī)相混合制成乳液。
全含水家具拋光劑則更優(yōu)于含有有機(jī)溶劑的兩相系統(tǒng)?！叭畳伖鈩焙x是家具拋光劑不含有易揮發(fā)有機(jī)化合物。作為家具拋光劑在噴射以前需要振動(dòng)可能會(huì)喪失全含水家具拋光劑的一種優(yōu)點(diǎn)，全含水家具拋光劑也希望比揮發(fā)性有機(jī)化合物(“VOC”)更有利于對(duì)環(huán)境的保護(hù)。
美國(guó)專(zhuān)利第5,085,695公開(kāi)了一種保護(hù)性家具拋光劑組合物，該組合物含水；由脂肪族單體，酸性單體和硬單體制成的聚合物；油；以及可以是一種聚合物助溶劑或表面活性劑的添加劑。脂肪族單體包括在酯基的醇部分的烷基中有12或12個(gè)以上碳原子的那些單體。
本專(zhuān)利申請(qǐng)中舉例的聚合物在乙酸乙酯中制成然后乳化。因?yàn)橛迷摴に嚪椒ㄖ苽渚酆衔?，剩余的乙酸乙?VOC)將在這種聚合物制成的拋光劑中出現(xiàn)?？赡芴砑拥郊揖邟伖鈩┲械闹軇┮彩且环NVOC。所以，盡管有這些公開(kāi)內(nèi)容，一直需要一種全含水家具拋光劑能夠用來(lái)起清潔保護(hù)作用并在玻璃表面和木材表面提供透明光亮的面漆。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)該需要能夠由一種包括疏水改性單體作為聚合單元的含水乳液聚合物代替家具拋光劑中的蠟所滿(mǎn)足。疏水單體的含義是一種甲基丙烯酸C12至C40烷基酯。
本發(fā)明提供了一種保護(hù)家具的方法包括在家具上涂敷一種含水乳液聚合物，其中；該聚合物含有a)由1至100重量份至少一種甲基丙烯酸C12至C40烷基酯，b)由0至99重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)由0至15重量份至少一種烯屬不飽和含酸單體或其鹽作為聚合單元。
本發(fā)明也提供一種包括用上述聚合物涂敷的家具的制品。
在本發(fā)明另一方面中，提供了一種全含水家具拋光劑含有a)由1至100重量份至少一種甲基丙烯酸C12至C40烷基酯，b)由0至99重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)由0至15重量份至少一種烯屬不飽和含酸單體或其鹽。
本發(fā)明使用的聚合物可以是由單級(jí)或多級(jí)方法制備，該聚合物制備方法是利用甲基-β-環(huán)糊精(“CD”)進(jìn)行乳液聚合。見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第5,521,266乳液聚合方法的詳細(xì)描述。在本發(fā)明使用的聚合物制備方法中未使用有機(jī)溶劑。
可以對(duì)用于本發(fā)明的聚合物的形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)使該聚合物的某些性質(zhì)最優(yōu)化，例如，聚合物可以以芯殼形態(tài)制造，其中，對(duì)芯聚合物進(jìn)行設(shè)計(jì)比產(chǎn)生殼的聚合物具有更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。用另一種方法，對(duì)制造出芯的聚合物設(shè)計(jì)成比制造出殼的聚合物可以具有較高的玻璃化溫度。這樣，芯可以起填充劑的作用以及殼可與較硬芯結(jié)合在一起幫助成膜。該芯殼聚合物可以是由在本領(lǐng)域中已知的方法制備。
在本申請(qǐng)中用于制備樣品的方法中，第一步是在含CD，去離子水，和表面活性劑的溶液中添加單體乳液和過(guò)硫酸鈉在85℃下進(jìn)行第一步反應(yīng)。第二步是制造第二單體乳液和在反應(yīng)的第一步中加入第二單體乳液與一種過(guò)硫酸鈉溶液。第二步在850℃下反應(yīng)。
本發(fā)明使用的聚合物是一種含有由1至100重量份，優(yōu)選20至95重量份，最優(yōu)選40至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯作為聚合單元的組成。優(yōu)選本發(fā)明中使用的聚合物含有由60至95重量份，優(yōu)選70-94重量份，最優(yōu)選80至93重量份至少一種甲基丙烯酸C12至C40烷基酯作為聚合單元。優(yōu)選(甲基)丙烯酸烷基酯是(甲基)丙烯酸C12至C30烷基酯，最優(yōu)選(甲基)丙烯酸烷基酯是(甲基)丙烯酸C12至C18烷基酯；適合的甲基丙烯酸烷基酯包括，但不限于(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸鯨蠟酯，(甲基)丙烯酸硬脂基酯，(甲基)丙烯酸山芋基酯，和(甲基)丙烯酸二十烷基酯，有益的特性可以由利用一種以上(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯來(lái)獲得。
本發(fā)明中使用的聚合物也可以含有由0至99重量份，優(yōu)選4至79重量份，最優(yōu)選4至59重量份至少一種烯屬的不飽和單體作為聚合單元。進(jìn)一步優(yōu)選在本發(fā)明中使用的聚合物含有從4至39重量份，優(yōu)選5至29重量份，最優(yōu)選6至19重量份至少一種烯屬的不飽和單體作為聚合單元。適合用于制備本發(fā)明聚合物組成的烯屬不飽和單體包括(但不限于)(甲基)丙烯酸酯單體，包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸癸酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸羥基乙酯和丙烯酸羥基丙基酯，丙烯酰胺或取代丙烯酰胺；苯乙烯或取代苯乙烯；醋酸乙烯基酯或其它乙烯基酯，乙烯基單體如氯乙烯，二氯乙烯，N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯腈或甲基丙烯腈。丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，和苯乙烯是優(yōu)選的。
本發(fā)明中使用的聚合物也可包含0至15重量份，優(yōu)選1至10重量份，最優(yōu)選1至5重量份含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。適合的含烯屬不飽和酸的單體包括(但不限制于)丙烯酸，甲基丙烯酸，巴豆酸，甲基丙烯磷酸乙基酯，2-丙烯酰胺基-2-甲基-1丙磺酸，乙烯基磺酸鈉，衣康酸，富馬酸，馬來(lái)酸，衣康酸單甲酯，富馬酸單甲酯，富馬酸單丁酯，和馬來(lái)酐。丙烯酸和甲基丙烯酸是優(yōu)選的。更優(yōu)選甲基丙烯酸。
本發(fā)明使用的聚合物也可包括含有由0至25重量份，優(yōu)選0至15重量份，最優(yōu)選0至10重量份的氟化(甲基)丙烯酸酯烯屬不飽和單體作為聚合單元，例如ZonylTM產(chǎn)品(杜邦化學(xué)公司的商標(biāo))。
本發(fā)明使用的聚合物也可包含由0至25重量份，優(yōu)選0至15重量份，最優(yōu)選0至10重量份的一種含有硅氧烷的烯屬不飽和單體，如乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯氧基丙基三甲基氧基硅烷作為聚合單元。
用于本發(fā)明的聚合物還可包含0-80重量份、優(yōu)選0-50重量份、更優(yōu)選1-15重量份選自C6-C20烷基苯乙烯和烷基α-甲基苯乙烯、C6-C20烷基二烷基衣康酸酯、C10-C20乙烯基羧酸酯、C8-C20N-烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、α-羥甲基丙烯酸C10-C20烷基酯、2，2’-(氧二亞甲基)二丙烯酸C8-C20二烷基酯、2，2’-(烷基亞胺基二亞甲基)二丙烯酸C8-C20二烷基酯、C8-C20N-烷基丙烯酰胺和C10-C20烷基乙烯基醚的單體作為聚合單元。
本發(fā)明使用的聚合物也可包含基于聚合物重量計(jì)為由0.1至10重量份，優(yōu)選0.1至5重量份，最優(yōu)選0.1至3重量份的選自一種交聯(lián)劑和一種交聯(lián)劑單體的交聯(lián)劑作為聚合單元。交聯(lián)劑的含義是指一種有至少兩個(gè)能與本發(fā)明組合物中單體上的酸基反應(yīng)的活性集團(tuán)的化合物?？捎糜诒景l(fā)明的交聯(lián)劑包括聚氮丙啶，聚異氰酸酯，聚碳化二亞胺，聚胺和多價(jià)金屬。交聯(lián)劑是任選使用的，并可以是在聚合反應(yīng)完成之后填加。
交聯(lián)劑單體是在聚合反應(yīng)期間與本發(fā)明的組合物的單體組合的交聯(lián)劑。在本發(fā)明中使用的交聯(lián)單體含有乙酰醋酸酯官能單體，例如，丙烯酸乙酰乙酰氧乙基酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧丙基酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧乙基酯，烯丙基乙酰乙酸酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧丁基酯和甲基丙烯酸2，3--二(乙酰乙酰氧)丙基酯，二乙烯基苯，多羥基化化合物的(甲基)丙烯?；埘?、聚羧酸的二烯丙基酯、二烯丙基二甲基氯化銨，三烯丙基對(duì)苯二酸酯，亞甲基雙丙烯酰胺，馬來(lái)酸二烯丙酯，富馬酸二烯丙基酯，六亞甲基雙馬來(lái)酰胺，三烯丙基磷酸酯，偏苯三酸三乙烯基酯，己二酸二乙烯基酯，三甲基丙烯酸甘油酯，琥珀酸二烯丙酯，二乙烯基醚，乙二醇二乙烯基醚或二丙烯酸二甘醇酯，聚乙二醇二丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯1，6-己二醇二丙烯酸酯，三丙烯酸或四丙烯酸季戊四醇酯，二丙烯酸新戊基乙二醇酯，甲基丙烯酸烯丙酯，二丙烯酸環(huán)戊二醇酯，該二丙烯酸丁二醇酯或二甲基丙烯酸酯，三羥甲基丙烷二-或三-丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰胺，n-羥甲基(甲基)丙烯酰胺及其混合物等。(甲基)丙烯酰胺，n-羥甲基(甲基)丙烯酰胺及其混合物是優(yōu)選的。選擇交聯(lián)劑的用量以使交聯(lián)劑不會(huì)對(duì)成膜產(chǎn)生影響。
可用鏈轉(zhuǎn)移劑來(lái)控制本發(fā)明中使用的聚合物的分子量。適合的鏈轉(zhuǎn)移劑包括硫醇，例如十二烷基硫醇(“n-DDM”)。該鏈轉(zhuǎn)移劑的用量基于聚合物組合物的總重量計(jì)可為0.1％至10％。
本發(fā)明中使用的聚合物可以其本身用作為一種家具拋光劑或可以與其它原料成分配合使該家具的保護(hù)增強(qiáng)。適合的原料包括但不限于油類(lèi)和香味劑。油類(lèi)如檸檬油，橙油和old english oil等基于拋光劑的總重量計(jì)的添加量一般可以是由0.1％至3％重量，檸檬或柑桔香味劑等也可以在該配方中加入。
本發(fā)明使用的聚合物通常通過(guò)將聚合物涂敷在家具上用于涂敷家具。家具可以選自桌子、椅子、沙發(fā)、書(shū)桌、衣柜和床等。聚合物可以由噴涂應(yīng)用于家具上。在本領(lǐng)域已知的其它涂敷方法也可以使用。該聚合物可以由1克/平方米至40克/平方米，優(yōu)選10--20克/平方米的用量施涂以得到干燥厚度為從1微米至20微米，優(yōu)選5至10微米?？梢允褂靡粔K干燥的布敷在家具表面的聚合物上，并吸收過(guò)量聚合物。然后干燥聚合物。聚合物可以在環(huán)境條件下干燥。
該聚合物也可以于施用在家具上之前將其與膠乳混合，可使用任何膠乳，適合的膠乳包括但不限于丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯/苯乙烯，苯乙烯/丁二烯和乙酸乙烯酯膠乳。與膠乳混合的聚合物量通常是從1至50重量份，優(yōu)選5至45重量份，最優(yōu)選10至40重量份。混合物通常如上所述用于家具上。
本專(zhuān)利申請(qǐng)全文使用下列縮寫(xiě)SMA＝甲基丙烯酸硬脂基酯MAA＝甲基丙烯酸MMA＝甲基丙烯酸甲酯BA＝丙烯酸丁酯CD＝甲基-β-環(huán)糊精下列實(shí)施例說(shuō)明適用于本發(fā)明的聚合物以及使用該聚合物作為涂料在家具上涂敷時(shí)獲得的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。
作為制備本發(fā)明使用的聚合物一般工藝如下步驟一，400克去離子水，TritonXN-45s(Union Carbide化學(xué)公司商標(biāo))陰離子表面活性劑和28.6gCD在室溫下加入一個(gè)4升四頸圓底燒瓶中，該燒瓶裝有機(jī)械攪拌器，溫控裝置，冷凝器，單體和引發(fā)劑進(jìn)料管及氮?dú)馊肟?。?nèi)容物在85℃溫度下氮?dú)獯祾卟嚢?。單體乳液分別制備。將0.35％重量的碳酸鈉(基于步驟1和步驟2中總單體重量)在25克去離子水中的溶液和0.35％重量過(guò)硫酸鈉(基于步驟1和步驟2中總單體重量)在30克去離子水中的溶液加入到反應(yīng)釜中。在20分鐘內(nèi)加入單體乳液與0.05％過(guò)硫酸鈉(基于步驟1和步驟2中總單體重量)在210克去離子水中的引發(fā)劑溶液。
步驟2，第二單體乳液用625克去離子水，7.8克TritonXN-45s陰離子表面活性劑和單體制備。在步驟1單體乳液加入后馬上在3小時(shí)內(nèi)加入步驟2單體乳液和過(guò)硫酸鈉引發(fā)劑溶液。選擇第一和第二單體乳液的單體以獲得表1的聚合物(基于單體重量百分率計(jì))所列不同聚合物中包括含有和不含n-DDM的聚合物。使用n-DDM可使聚合物分子量降低(從約5000,000至大約150,000)。
表1聚合物SMA BA MMA MAAZonyl193 05 2 0240 20 391 03* 0 0491 50*＝2％CD耐水性用于耐水性測(cè)量的聚合物樣品的制備是由在3,000毫升燒杯中計(jì)量加入100克聚合物，然后在溫和攪拌下5分鐘內(nèi)逐漸加入2,275克的水。然后將樣品倒入塑料噴壺中。
大約0.4克實(shí)驗(yàn)樣品噴涂在8cm×10cm柯達(dá)幻燈片壓片玻璃和木制家具上。使樣品空氣干燥20分鐘。然后用測(cè)角儀測(cè)量2分接觸角。分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，幻燈片玻璃和木制家具如上處理，然后用稀紗布按圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拋光直到聚合物全部均勻分布在整個(gè)玻璃和木器上。然后測(cè)量2分接觸角，數(shù)值越高表明疏水性越高，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2接觸角(°)空氣干燥拋光聚合物 玻璃木材玻璃木材無(wú) 13 46 13 451 96 109 80 87結(jié)果聚合物樣品在玻璃和木材上都證明具有好的耐水性，不管氣干或拋光。
光澤所有聚合物樣品如上用水稀釋至固體含量2％重量。六滴(約0.3克)樣品涂在一塊7.5cm×38cm硝酸纖維素涂飾的櫻桃木表面，然后均勻地用稀紗布平涂在表面上。該表面然后用另一塊干稀紗布作圓周運(yùn)動(dòng)拋光直到獲得有光澤的外觀。用BYK Gardner Micro-TRT-光澤儀在20°和60°入射角下進(jìn)行光澤的測(cè)定，值越高，表面越具光澤。光澤測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。
表3光澤樣品 20°60°無(wú)聚合物 4.3 18.51 6.9 26.32 6.7 26.53 14.240.4結(jié)果聚合物處理的表面相對(duì)于未處理的表面增加了光澤。含碳氟化合物的樣品比那些不含碳氟化合物的樣品有更強(qiáng)的光澤效果。
膜透明度測(cè)試由本發(fā)明中使用的聚合物制成的膜的透明度。將100克聚合物1放入一3000毫升燒杯并逐漸加入2275克水。樣品溫和地?cái)嚢?分鐘，然后倒入一個(gè)塑料噴壺中。重復(fù)該工藝，生產(chǎn)聚合物2和3。
約0.15克試驗(yàn)樣品噴涂在8cm×10cm柯達(dá)幻燈片壓片玻璃上，使樣品空氣干燥20分鐘然后觀察成膜和透明度，結(jié)果見(jiàn)表4。
表4聚合物 成膜劑 膜透明度1 是 清楚2 是 清楚3 是 清楚結(jié)果聚合物樣品形成良好的清亮膜，清亮成膜不僅可提供透明度而且可提供光澤和明凈。
水致發(fā)白在用聚合物涂敷的表面上滴一滴水后可能出現(xiàn)水致發(fā)白。當(dāng)涂層變白時(shí)能看到水致發(fā)白，因此是不希望的。如上所述相同的方法制備樣品。將約0.15克2％固體聚合物樣品噴涂到一塊8cm×10cm柯達(dá)幻燈片壓片玻璃上并空氣干燥20分鐘。5滴水(約0.15克)滴在玻璃上，然后在5分鐘內(nèi)測(cè)量液滴的白度。結(jié)果見(jiàn)表5。
表5聚合物 成膜劑水致發(fā)白1 是 無(wú)2 是 無(wú)結(jié)果水致發(fā)白是一種成膜和聚合物配方特性的表示。聚合物1和2的成膜性和聚合物配方特性不發(fā)生水致發(fā)白。聚合物樣品沒(méi)有顯示出水致發(fā)白這一事實(shí)表明它們表現(xiàn)出具有好的耐化學(xué)品和耐水性。
耐食品粘污性所有聚合物樣品用水稀釋至2％固含量。櫻桃木表面用聚合物樣品處理在該處理櫻桃木表面涂約0.1克的食品調(diào)味品如芥末，和0.05克飲料如咖啡和茶，然后用陪替 氏培養(yǎng)皿覆蓋4小時(shí)，用濕紙巾清理這些污染物并分級(jí)標(biāo)為0-5級(jí)，其中5是優(yōu)(表面上不留任何印跡)。結(jié)果見(jiàn)表6。
表6聚合物 catsup 芥末 咖啡 茶1 4 5 232 5 5 543 5 5 55結(jié)果以上結(jié)果證明使用含疏水單體作為聚合單元的水乳液聚合物作為家具拋光劑提供了好的保護(hù)作用，防止通常已知的食品沾污家具。
權(quán)利要求
1.保護(hù)家具的方法，包括涂一種含水乳液聚合物到家具上，其中聚合物包括a)從1至100重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從0至99重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從0至15重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該聚合物包括a)從20至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從4至79重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從1至10重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該聚合物包括a)從40至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從4至59重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從1至5重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
4.一種制品包括用一種聚合物涂敷的家具；其中聚合物包括a)從1至100重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從0至99重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從0至15重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中該聚合物包括a)從20至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從4至79重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從1至10重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法；其中該聚合物包括a)從40至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從4至59重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從1至5重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
7.一種全含水家具拋光劑，包括a)從1至100重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從0至99重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從0至15重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的家具拋光劑，其中該聚合物包括a)從20至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從4至79重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從1至10重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的家具拋光劑，其中該聚合物包括a)從40至95重量份至少一種(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)從4至59重量份至少一種烯屬不飽和單體，和c)從1至5重量份至少一種含烯屬不飽和酸的單體或它的鹽作為聚合單元。
全文摘要
公開(kāi)了一種全含水家具拋光劑和保護(hù)家具的一種方法。本方法利用一種含疏水單體的含水乳液聚合物涂料在家具上提供耐水、油、食品和污垢的涂層。
文檔編號(hào)C08F220/00GK1260372SQ0010095
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期2000年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月13日
發(fā)明者O·H－H·蘇 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司