專利名稱：改善乳膠粘連劑和水性涂料的開放時(shí)間和干燥時(shí)間的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用特定類別的烷氧基化合物(例如，烷氧基化三苯こ烯基苯酚 (alkoxylated tristyrylphenol)和燒氧基化三丁基苯酹)來改善水性涂料組合物(例如，漆和紙張涂料組合物)的開放時(shí)間(open time)特性。特別是，本發(fā)明涉及采用某些基于反應(yīng)性烷氧基化合物的単體、表面活性的烷氧基化合物表面活性劑和表面活性的烷氧基化合物添加劑來改善水性膠乳分散體、水性膠乳粘結(jié)劑和水性乳膠漆的改善開放時(shí)間和干燥時(shí)間特征。
背景技術(shù)：
在漆和涂料エ業(yè)，因?yàn)閷?duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)對(duì)人健康和環(huán)境的影響的關(guān)注，傳統(tǒng)溶劑基漆和涂料正被水基體系所代替。此外，最近制定的環(huán)境立法需要減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)在涂料中的量。例如，加州的SCAQMD(南海岸空氣品質(zhì)管理局)和東海岸州的OTC(臭氧輸送委員會(huì))已需要減少涂料和漆產(chǎn)品、尤其是建筑和エ業(yè)漆和涂料的VOC排放的量。(在將涂料施加至基質(zhì)上后，VOC緩慢蒸發(fā)到環(huán)境中)這些規(guī)定正向聚合物和漆制造商施壓以開發(fā)較低VOC產(chǎn)品。然而，與溶劑基涂料或高VOC涂料產(chǎn)品相比，較低或零VOC漆和涂料的水基技術(shù)尤其在實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性能方面具有很多挑戰(zhàn)和缺點(diǎn)。例如，降低或有限的開放時(shí)間或濕邊時(shí)間是低或零VOC漆和涂料的ー個(gè)主要挑戰(zhàn)。漆的開放時(shí)間被定義為濕漆在被施加至基質(zhì)上時(shí)保持可工作的并且允許校正例如重刷或滾壓而不產(chǎn)生任何表面缺陷的一段時(shí)間。濕邊時(shí)間是指當(dāng)漆匠施加新漆到濕的刷上漆的區(qū)域上并且新漆可合并而在干燥的涂料膜中不產(chǎn)生可見的重疊時(shí)的時(shí)間。與溶劑基漆相比，水基或水性基乳膠漆的開放時(shí)間已是主要挑戰(zhàn)，因?yàn)樗谒曰嶂锌焖僬舭l(fā)。通常，溶劑基涂料(其通常含有有機(jī)溶劑例如甲苯或ニ甲苯)的開放時(shí)間為約30至45分鐘。對(duì)于傳統(tǒng)水基涂料和漆，一種傳統(tǒng)方法是加入こニ醇或ニ醇醚(或其它高VOC溶齊U)以增加開放時(shí)間或濕邊時(shí)間。應(yīng)認(rèn)為，此類有機(jī)溶劑保留在乳膠顆粒中或其周圍并且?guī)椭槟z顆粒自由地移動(dòng)，即使當(dāng)全部的水已從水性漆系統(tǒng)中蒸發(fā)。ニ醇在水性涂料配制物中的應(yīng)用對(duì)水性產(chǎn)品而言具有各種優(yōu)點(diǎn)，例如通過增加開放時(shí)間/濕邊時(shí)間、提供凍融穩(wěn)定性、有助于聚合物聚結(jié)和改善流動(dòng)性和均化。
然而，在低或無VOC配制物中，這些ニ醇的使用被大幅減少或清除。當(dāng)乳膠粘連劑被配制到低或近零VOC水性涂料和漆中，即這些ニ醇的使用被大幅減少或清除時(shí)，開放時(shí)間顯著降低，并且在3-5分鐘的范圍內(nèi)。不足的開放時(shí)間導(dǎo)致較差的在較大基質(zhì)上的施加以及涂料膜中的表面缺陷。因此，希望不具有或具有大幅減少的VOC含量的涂料和漆配制物，其包括添加劑例如開放時(shí)間添加剤、聚結(jié)劑、凍融劑等。乳膠粘連劑制造商因此被迫開發(fā)低VOC粘連劑以滿足漆和涂料エ業(yè)的需要，還同時(shí)滿足或超出エ業(yè)中設(shè)定的涂料性能標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)明概述本發(fā)明涉及采用特定類別的具有大的疏水基團(tuán)的烷氧基化合物(例如，烷氧基化三苯こ烯基苯酚或烷氧基化三丁基苯酚)來提高膠乳粘結(jié)劑、樹脂、膠、粘合劑、墨水、密封齊U、膠合組合物、涂料(包括但不限于漆)的開放時(shí)間特征、以及其他性能(例如，凍融穩(wěn)定性、干燥時(shí)間、低溫成膜性、耐沾污性、膜光澤、分散性、遮蓋カ和耐擦洗性、抗起泡性、抗粘連性、附著性和水敏性等等)。雖然并不局限于理論，但是部分而言，本發(fā)明的理論是利用較大的疏水基團(tuán)的空間位阻效應(yīng)以在軟膠乳顆粒表面形成保護(hù)層，從而將膠乳顆粒穩(wěn)定。吸附或接枝在膠乳顆粒上的大的疏水基團(tuán)、或共聚在膠乳顆粒中的大的疏水基團(tuán)阻止這些膠乳顆粒接近其他軟膠乳顆粒的表面，并增加了這些軟膠乳顆粒之間的間隔距離。烷氧基化合物表面活性劑鏈中的氧化亞烷基(例如，氧化亞こ基)單元還形成與水性介質(zhì)相互作用的層。根據(jù)本發(fā)明，可以制得包含烷氧基化合物的水性涂料組合物(例如，乳膠漆，膠乳分散體)，其在添加很少量的或不添加高VOC溶劑例如ニ醇的情況下也具有開放時(shí)間特征?？梢砸远喾N方式利用該烷氧基化合物來改善膠乳粘結(jié)劑、漆和涂料的開放時(shí)間特征以及干燥時(shí)間特征。本發(fā)明可以在乳液聚合中采用可聚合的反應(yīng)性烷氧基化単體作為反應(yīng)物，以形成膠乳聚合物。本發(fā)明可以在乳液聚合中采用本文所述的ー種或多種表面活性的烷氧基化合物作為表面活性劑(例如乳化剤)，以形成膠乳聚合物。本發(fā)明可以采用表面活性的烷氧基化合物作為添加剤，以添加到含有膠乳聚合物的配制物例如涂料(包括但不限于漆)，以及粘合劑添加劑(包括但不限于壓敏粘合劑、樹脂、密封劑、墨水(包括但不限于UV星水、普通星水、混合星水和水基星水)等)。一方面，本發(fā)明涉及ー種膠乳聚合物，該膠乳聚合物衍生自至少ー種第一単體和至少ー種可聚合的反應(yīng)性烷氧基化第二単體，該第二単體具有結(jié)構(gòu)式IA
權(quán)利要求
1.ー種涂料組合物，其包含 (a)至少ー種乳膠聚合物； (b)水；和 (C)至少ー種開放時(shí)間添加劑，其以有效地使所述涂料組合物的開放時(shí)間增加至大于約4分鐘的量存在，所述至少ー種開放時(shí)間添加劑具有以下結(jié)構(gòu)式IIA
2.權(quán)利要求I所述的涂料組合物，其中所述涂料組合物選自由以下組成的組低或零VOC漆、粘合劑、壓敏粘合劑、樹脂、密封劑、墨水及其任何組合。
3.權(quán)利要求I所述的涂料組合物，其中所述開放時(shí)間添加劑以大于所述組合物的約I重量％的量存在。
4.權(quán)利要求I所述的涂料組合物，其中所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在約-10°C至約0°C之間。
5.權(quán)利要求I所述的涂料組合物，其中所述涂料組合物的特征在于具有大于約10分鐘的開放時(shí)間。
6.權(quán)利要求I所述的涂料組合物，其中所述開放時(shí)間添加劑具有以下結(jié)構(gòu)式
7.ー種涂料組合物，其包含 (a)至少ー種乳膠聚合物； (b)水；和 (C)開放時(shí)間添加剤，以有效地使所述涂料組合物的開放時(shí)間增加至大于約4分鐘的量存在； 其中所述開放時(shí)間添加劑是以下的共混物 (i)至少ー種非離子型表面活性剤，其具有以下結(jié)構(gòu)式
8.權(quán)利要求7所述的涂料組合物，其中所述開放時(shí)間添加劑以大于所述組合的約I重量％的量存在。
9.權(quán)利要求7所述的涂料組合物，其中所述涂料組合物的特征在于具有大于約10分鐘的開放時(shí)間。
10.一種用于增加低VOC涂料組合物的開放時(shí)間的方法，其包括向所述組合物加入有效量的開放時(shí)間添加剤，其中所述開放時(shí)間添加劑包含至少ー種根據(jù)以下結(jié)構(gòu)式的化合物
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述開放時(shí)間添加劑是以下的共混物 (i)至少ー種非離子型表面活性剤，其具有以下結(jié)構(gòu)式
12.—種低VOC或零VOC乳膠涂料組合物，其包含 (a)至少ー種乳膠聚合物； (b)水；和 (C)至少ー種干燥時(shí)間添加剤，其以有效降低所述涂料組合物的干燥時(shí)間的量存在，所述干燥添加劑具有結(jié)構(gòu)式IIA
13.權(quán)利要求12所述的涂料組合物，其中所述干燥時(shí)間添加劑具有以下結(jié)構(gòu)式
14.ー種用于降低低VOC或零VOC涂料組合物的干燥時(shí)間的方法，其包括向所述組合物添加有效量的干燥時(shí)間添加剤，其中所述干燥時(shí)間添加劑包含至少ー種根據(jù)以下結(jié)構(gòu)式的化合物
15.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述干燥時(shí)間添加劑具有以下結(jié)構(gòu)式
全文摘要
公開了低Tg乳膠聚合物和低VOC水性涂料組合物，所述低Tg乳膠聚合物和低VOC水性涂料組合物具有改善的開放時(shí)間特性，以及干燥時(shí)間、耐沾污性、濕邊時(shí)間、低溫成膜性、抗粘連性、粘著性、水敏性和低-VOC含量。所述乳膠聚合物和水性涂料組合物包括至少一種乳膠聚合物，所述至少一種乳膠聚合物衍生自與烷氧基化合物例如烷氧基化三苯乙烯基苯酚或烷氧基化三丁基苯酚共聚或共混的至少一種單體。還提供了一種水性涂料或粘合劑組合物，其包括至少一種乳膠聚合物、水和一種開放時(shí)間添加劑或干燥時(shí)間添加劑或者兩種或更多種開放時(shí)間添加劑或干燥時(shí)間添加劑的共混物。該共混物可包含非離子型和陰離子型開放時(shí)間添加劑。通常，所述開放時(shí)間和/或干燥時(shí)間添加劑以大于所述聚合物或組合物的約1.3重量%的量存在。
文檔編號(hào)C09F9/00GK102652163SQ201080056169
公開日2012年8月29日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者喬斯·魯伊斯, 宗振剛, 李以中, 赫維·亞當(dāng) 申請人:羅地亞管理公司