本發(fā)明涉及一種用于制備聚合物分散體的方法和通過這種方法獲得的水性聚合物分散體以及該水性聚合物分散體的用途。此外，具體地但非排他地(exclusively)，本發(fā)明涉及可再分散的聚合物粉末(redispersible?polymer?powder)和該可再分散的聚合物粉末的用途，以及包含這種水性聚合物分散體或可再分散的聚合物粉末的建筑材料。

背景技術(shù)：

1、多年來，水性聚合物分散體和相應(yīng)的可再分散粉末一直是建筑行業(yè)應(yīng)用中不可或缺的添加劑，例如用于底灰(render)、砂漿、增強組合物、自流平組合物、瓷磚粘合劑、油漆和復(fù)合隔熱系統(tǒng)。特別是對于高質(zhì)量的底灰，粘合劑使用的不斷增加可以提供如更好的機械性能、更好的耐候性(weathering?resistance)和更低的易污性(susceptibility?tosoiling)。

2、迄今為止，優(yōu)選使用乙烯基酯單體和(甲基)丙烯酸酯單體的保護(hù)膠體穩(wěn)定的聚合來制備這些聚合物分散體。然而，通常需要增塑劑和聚結(jié)劑(coalescing?agent)來保持薄膜的柔韌性。由于這些增塑劑和聚結(jié)劑可能會增加產(chǎn)品的揮發(fā)性有機化合物(voc)的含量，因此是不受歡迎的。由于增塑劑和聚結(jié)劑并非永久地結(jié)合至聚合物結(jié)構(gòu)上，因此可能會發(fā)生這些增塑劑和聚結(jié)劑的遷移。

3、此外，由于單體之間的競聚率(reactivity?ratio)不同，以及單體與保護(hù)膠體的接枝反應(yīng)速率不同，因此難以使不同的乙烯基酯單體以及(甲基)丙烯酸酯單體聚合來制備可以進(jìn)行干燥以形成可再分散粉末的聚合物分散體。這可能導(dǎo)致聚合物分散體的穩(wěn)定性劣化且聚合物性能降低。

4、ep1262465a2涉及共聚物的用途以及它們在建筑材料中的用途，該共聚物衍生自乙烯基酯、(甲基)丙烯酸酯和任選的乙烯共聚單體并用保護(hù)膠體進(jìn)行穩(wěn)定，并且形式為其水分散體或可再分散的聚合物粉末。

5、令人驚奇的是，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法使得能夠形成具有低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(這提供了薄膜柔韌性和低溫下的薄膜形成)，同時具有增強的耐化學(xué)性的聚合物分散體。此外，本發(fā)明的方法使得能夠在水中形成具有高抗降解性的聚合物分散體，而不損害再潤濕性(re-wetting)。該方法還使得能夠形成具有低voc含量的聚合物分散體。本方法還提供具有廣泛組成的聚合物分散體的形成，這允許迎合(tailoring)聚合物分散體特性以適應(yīng)廣泛的可能應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、以下條款(clause)總結(jié)了本發(fā)明的一些方面。

2、根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種通過烯屬不飽和單體的混合物的自由基乳液聚合或自由基懸浮聚合(free-radical?emulsion?or?suspension?polymerization)來制備聚合物分散體的方法，其包括以下步驟：

3、(i)提供包含烯屬不飽和單體的第一混合物的水性組合物，所述第一混合物包含：

4、(a)結(jié)構(gòu)式為以下的鏈烷酸乙烯基酯：

5、，

6、其中r1為h或ch3；r2和r3為總共含有6個至8個碳原子的烷基；以及

7、(b)與鏈烷酸乙烯基酯(a)不同的鏈烷酸乙烯基酯；

8、并且在保護(hù)膠體的存在下對烯屬不飽和單體的混合物進(jìn)行聚合以獲得種子顆粒；

9、(ii)將包含以下的烯屬不飽和單體的第二混合物添加至步驟(i)之后的水性組合物中：

10、(a)結(jié)構(gòu)式為以下的鏈烷酸乙烯基酯：

11、，

12、其中r1為h或ch3；r2和r3為總共含有6個至8個碳原子的烷基；以及

13、(b)與鏈烷酸乙烯基酯(a)不同的鏈烷酸乙烯基酯；

14、并在保護(hù)膠體的存在下對烯屬不飽和單體的混合物進(jìn)行聚合；

15、(iii)將包含以下的烯屬不飽和單體的第三混合物添加至步驟(ii)之后的水性組合物中：

16、(a)結(jié)構(gòu)式為以下的鏈烷酸乙烯基酯：

17、，

18、其中r1為h或ch3；r2和r3為總共含有6個至8個碳原子的烷基；以及

19、(b)(甲基)丙烯酸酯；

20、并且對烯屬不飽和單體的混合物進(jìn)行聚合；

21、(iv)將包含鏈烷酸乙烯基酯的烯屬不飽和單體的第四混合物添加至步驟(iii)之后的水性組合物中；并且對所述烯屬不飽和單體的混合物進(jìn)行聚合。

22、在烯屬不飽和單體的第一混合物至第三混合物中的一種、大于一種或所有，優(yōu)選所有中的鏈烷酸乙烯基酯(a)可以具有以下結(jié)構(gòu)式：

23、

24、其中r1為h或ch3；r2和r3為總共含有6個或7個碳原子的烷基。

25、在烯屬不飽和單體的第一混合物至第三混合物中的一種、大于一種或所有，優(yōu)選所有中的鏈烷酸乙烯基酯(a)可以具有以下結(jié)構(gòu)式：

26、，

27、其中r1為ch3；r2和r3為總共含有7個碳原子的烷基。

28、在烯屬不飽和單體的第一混合物至第三混合物中的一種、大于一種或所有，優(yōu)選所有中的鏈烷酸乙烯基酯(a)可以具有以下結(jié)構(gòu)式：

29、，

30、其中r1為h；r2和r3為總共含有6個碳原子的烷基。

31、與在烯屬不飽和單體的第一混合物至第三混合物中的一種、大于一種或所有，優(yōu)選所有中的鏈烷酸乙烯基酯(a)不同的鏈烷酸乙烯基酯(b)可以包括乙酸乙烯酯、乙酸1-甲基乙烯酯(1-methylvinyl?acetate)、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯及它們的組合，優(yōu)選乙酸乙烯酯。

32、烯屬不飽和單體的第四混合物的鏈烷酸乙烯基酯可以包括乙酸乙烯酯、乙酸1-甲基乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯及它們的組合，優(yōu)選乙酸乙烯酯。

33、烯屬不飽和單體的第一混合物可以包括：

34、(a)10重量%至90重量%，優(yōu)選20重量%至80重量%，更優(yōu)選20重量%至70重量%的鏈烷酸乙烯基酯；和

35、(b)10重量%至90重量%，優(yōu)選20重量%至80重量%，更優(yōu)選30重量%至80重量%的與鏈烷酸乙烯基酯(a)不同的鏈烷酸乙烯基酯；重量百分比是基于烯屬不飽和單體的第一混合物中單體的總重量。

36、烯屬不飽和單體的第二混合物可以包括：

37、(a)10重量%至70重量%，優(yōu)選15重量%至60重量%，更優(yōu)選20重量%至50重量%的鏈烷酸乙烯基酯；和

38、(b)30重量%至90重量%，優(yōu)選40重量%至85重量%，更優(yōu)選50重量%至80重量%的與鏈烷酸乙烯基酯(a)不同的鏈烷酸乙烯基酯；重量百分比是基于烯屬不飽和單體的第二混合物中單體的總重量。

39、烯屬不飽和單體的第三混合物可以包括：

40、(a)10重量%至70重量%，優(yōu)選15重量%至60重量%，更優(yōu)選30重量%至50重量%的鏈烷酸乙烯基酯；和

41、(b)35重量%至90重量%，優(yōu)選40重量%至85重量%，更優(yōu)選50重量%至80重量%的(甲基)丙烯酸酯；重量百分比是基于烯屬不飽和單體的第三混合物中單體的總重量。

42、(甲基)丙烯酸酯可以選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸4-甲基-2-戊酯、(甲基)丙烯酸2-甲基丁酯、(甲基)丙烯酸3,5,5-三甲基己酯及它們的組合，優(yōu)選(甲基)丙烯酸丁酯及它們的組合。

43、步驟(i)中的種子顆粒的中值粒徑可在100nm至300nm的范圍內(nèi)。

44、第一步驟(i)和/或第二步驟(ii)，優(yōu)選第一步驟(i)和第二步驟(ii)的保護(hù)膠體可以包括聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物及它們的組合，優(yōu)選聚乙烯醇。

45、聚乙烯醇的水解度可以在80摩爾%至99摩爾%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在80摩爾%至95摩爾%的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在85摩爾%至94摩爾%的范圍內(nèi)；并且聚乙烯醇的粘度可以在1mpa·s至56mpa·s的范圍內(nèi)，優(yōu)選在2mpa·s至50mpa·s的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3mpa·s至40mpa·s的范圍內(nèi)，該粘度是通過霍普勒落球粘度計(h?ppler?falling?ball?viscometer)根據(jù)din53015:2019在20℃下對4重量%聚乙烯醇水溶液所測得的。

46、可以在第一步驟(i)中以2.0重量%至11.0重量%范圍的量添加保護(hù)膠體，重量百分比基于烯屬不飽和單體的第一混合物至第四混合物中單體的總重量。

47、烯屬不飽和單體的第一混合物還可以包含鏈轉(zhuǎn)移劑，其中鏈轉(zhuǎn)移劑優(yōu)選選自正十二烷基硫醇、四氯化碳、四溴化碳、溴三氯甲烷、4-甲基苯硫醇(4-methylbenzenethiol)、3-巰基丙酸異辛酯、叔壬基硫醇、4,4’-硫代雙苯硫醇、叔十二烷基硫醇、α-甲基苯乙烯二聚體、巰基乙酸、巰基乙酸2-乙基己酯、3-巰基丙酸丁酯、1,8-二巰基-3,6-二氧雜辛烷及它們的組合。

48、可以在步驟(ii)中連續(xù)添加烯屬不飽和單體的第二混合物，使得反應(yīng)溫度在70℃至90℃的范圍內(nèi)。

49、當(dāng)步驟(ii)中不再形成新的種子顆粒時，可以開始步驟(iii)。

50、可以在步驟(iii)中連續(xù)添加烯屬不飽和單體的第三混合物，使得反應(yīng)溫度在70℃至90℃的范圍內(nèi)。

51、烯屬不飽和單體的第一混合物(i)可以包含1重量%至15重量%的烯屬不飽和單體；

52、烯屬不飽和單體的第二混合物(ii)可以包含35重量%至90重量%的烯屬不飽和單體；

53、烯屬不飽和單體的第三混合物(iii)可以包含8重量%至50重量%的烯屬不飽和單體；并且

54、烯屬不飽和單體的第四混合物(iv)可以包含1重量%至20重量%的烯屬不飽和單體；

55、重量百分比是基于烯屬不飽和單體的第一混合物至第四混合物的烯屬不飽和單體的總重量。

56、烯屬不飽和單體的混合物可以通過自由基乳液聚合來進(jìn)行聚合。

57、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種通過上述方法而獲得的水性聚合物分散體。

58、此外，本發(fā)明的另一方面涉及通過對如上所述的水性聚合物分散體進(jìn)行干燥而獲得的可再分散的聚合物粉末。

59、可以通過流化床干燥、冷凍干燥或噴霧干燥來實現(xiàn)干燥。

60、本發(fā)明的另一個方面涉及上述水性聚合物分散體或上述可再分散的聚合物粉末在如建筑粘合劑(building?adhesive)、灰泥(plaster)、填料(filler)、地板填料(floorfiller)、密封漿料?(sealing?slurry)、水泥漿(grout)和油漆(paint)的建筑材料中的用途。

61、本發(fā)明的另一方面涉及一種建筑材料，其包含如上所述的水性聚合物分散體或如上所述的可再分散的聚合物粉末。

62、建筑材料可以選自水泥基瓷磚粘合劑；自流平基材(selfleveling?substrate)；隔熱系統(tǒng)(etics)；修補砂漿；水泥基灌漿；接縫填料；灰泥和石膏；接合劑；填料；或防水化合物。