本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的涂料組合物，其包含含磷聚合物分散液。確切地說，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重量百分比的含磷單體。

背景技術(shù)：

人們很早就認(rèn)識到含磷單體如甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)在涂料行業(yè)中的益處。包含由這類含磷單體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、防腐蝕性以及耐久性。但是，研究也顯示含磷單體在涂料中的濃度常常成涂料粘度穩(wěn)定性成反相關(guān)。

因而在涂料行業(yè)中需要一種包含較高濃度的含磷聚合物分散液(其中含磷單體等于或高于含磷聚合物的1重量百分比)的涂料組合物。新涂料組合物應(yīng)既具有令人滿意的涂料粘度穩(wěn)定性又具有改良的涂料性能，如耐擦洗性、抗污性、耐腐蝕性以及耐久性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種涂料組合物，其包含按涂料組合物的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)8％到40％的聚合物和0.1％到3％的分散劑。所述聚合物包含第一丙烯酸單體和按所述聚合物的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)0.2％到5％的第一含磷單體。所述分散劑包含第二丙烯酸單體和按所述分散劑的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)大于20％的第二含磷單體。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種涂料組合物，其包含按涂料組合物的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)8％到40％、優(yōu)選10％到30％并且更優(yōu)選15％到25％的聚合物；和0.1％到3％、優(yōu)選0.3％到2％并且更優(yōu)選0.6％到1％的分散劑。

本發(fā)明的聚合物包含按聚合物的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)0.2％到5％、優(yōu)選0.5％到4％并且更優(yōu)選1％到3％的第一含磷單體；和第一丙烯酸單體。

本發(fā)明的分散劑包含按分散劑的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)大于20％、優(yōu)選小于50％并且更優(yōu)選25％到45％的第二含磷單體；和第二丙烯酸單體。

分散劑的重量平均分子量小于15000并且優(yōu)選小于8000。可以使用所屬領(lǐng)域中任何熟知的分子量測量法來測量重量平均分子量。凝膠滲透色譜方法是一種優(yōu)選用于測量分散劑的重量平均分子量的常用測量法。

第一含磷單體和第二含磷單體可以相同或不同。第一丙烯酸單體和第二丙烯酸單體也可以相同或不同。

丙烯酸單體

丙烯酸單體的合適實(shí)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組合。丙烯酸單體的優(yōu)選組合包括甲基丙烯酸甲酯和一種或多種選自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸2-乙基己酯的單體。丙烯酸單體的更優(yōu)選組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。

本發(fā)明的聚合物可以進(jìn)一步包括按聚合物的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)小于10％、優(yōu)選小于5％并且更優(yōu)選小于2.5％的額外單體。額外單體的合適實(shí)例包括羧酸官能單體，如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸以及衣康酸；硫酸官能單體，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-甲基丙磺酸和其鹽；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯；以及多官能單體，如甲基丙烯酸脲基酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。

含磷單體

含磷單體包含醇的磷酸二氫酯，其中所述醇含有可聚合乙烯基或烯屬基或被其取代。含磷單體的合適實(shí)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、其鹽以及其任何組合；(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、其鹽以及其任何組合。含磷單體的其它合適實(shí)例是膦酸酯官能單體，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組合。含磷單體優(yōu)選地選自(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯的單酯或二酯，更優(yōu)選地為甲基丙烯酸磷酸乙酯的單酯或二酯，并且最優(yōu)選地為甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)。

本發(fā)明的涂料組合物通過將聚合物分散液、分散劑與其它涂料配制品材料組合來制備，所述其它涂料配制品材料包括增稠劑和包括以下各者的許多輔助材料中的任一種：增量劑；顏料，包括囊封或部分囊封的顏料和不透明顏料粒子；表面活性劑；消泡劑；防腐劑；助流劑；勻染劑；以及中和劑。

本發(fā)明的涂料組合物的PVC是10％到75％并且優(yōu)選地20％到70％。

涂料組合物的顏料體積濃度(pigment volume concentration，PVC)如下計(jì)算：

PVC(％)＝[(一種或多種)顏料的體積+(一種或多種)增量劑的體積]/涂料的總干燥體積。

實(shí)例

I.原材料

II.測試方法

1.粘度穩(wěn)定性

斯托默(Stormer)粘度計(jì)用以根據(jù)美國測試與材料協(xié)會(American Society for Testing and Materials，ASTM)D562方法測試涂料組合物的粘度。形成涂料組合物后，在室溫下測試涂料組合物的初始介質(zhì)剪切粘度(初始KU)，并且隨后將涂料組合物放置在50℃下的烘箱中，維持6天。測試涂料組合物在儲存之后的粘度并且記錄為最終KU。初始KU與最終KU之間的差定義為熱老化粘度變化ΔKU。ΔKU值越小，粘度穩(wěn)定性越好。

2.不透明度(對比率)

不透明度是對比率，也就是說，2％或更小反射系數(shù)的黑色襯底上的干燥涂層膜的反射系數(shù)與在80％反射系數(shù)的白色襯底上等效地涂覆并且干燥的相同涂層的反射系數(shù)的比率(ASTM D-2805.88)。

III.實(shí)驗(yàn)實(shí)例

1.制備具有不同甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)量的分散劑

通過使386g去離子水、33.33g(31％活性)表面活性劑、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-甲巰基丙醛(MMP)混合來制備單體乳液。

反應(yīng)器是配備有槳式攪拌器、溫度計(jì)、氮?dú)馊肟谝约盎亓骼淠鞯?升四頸圓底燒瓶。將706g去離子水和33.33g(31％活性)表面活性劑添加到燒瓶中。在氮?dú)鈿夥蘸蛿嚢柘聦康膬?nèi)含物加熱到85℃。隨后添加43g單體乳液，隨后快速添加8g過硫酸鈉溶解于30g去離子水中的溶液和5g去離子水沖洗液。攪拌10分鐘后，歷經(jīng)120分鐘線性地添加單體乳液的剩余部分，隨后為30g沖洗液。引發(fā)劑以及4.5g過硫酸鈉和3.09g乙酸鈉溶解于180g去離子水中的緩沖溶液與單體乳液進(jìn)料并行開始，并且歷經(jīng)125分鐘時間段線性地添加。當(dāng)完成所有添加時，用40g去離子水稀釋燒瓶并且隨后使其冷卻到65℃。將三對催化劑/活化劑添加到燒瓶中，隨后添加促進(jìn)劑以減少殘余單體。隨后將燒瓶冷卻到40℃，歷經(jīng)10分鐘添加5.59g KATHON LX殺生物劑(1.5％活性)于20g去離子水中的殺生物劑溶液。在聚合完成后，將共聚物乳液冷卻到環(huán)境溫度并且過濾通過325目篩大小的篩網(wǎng)。不同分散劑中的甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)量是不同的并且列于表2中。用于涂料組合物1的分散劑不包含PEM。

2.制備涂料組合物1到8

根據(jù)如表1中所展示的配制方法通過使所制備分散劑與聚合物A或聚合物B混合來制備涂料。聚合物A包含1.0重量％的第一含磷單體，而聚合物B包含2.3重量％的第一含磷單體。聚合物A和B兩者中的其它單體相同并且是丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸。形成涂料組合物后，在攪拌下將每一種分散劑樣品后添加到涂料中。也添加AMP-95堿以調(diào)整涂料pH值。

表1.涂料配方

IV.結(jié)果

表2^#

^#以上涂料組合物中的每一種包含按涂料組合物的總干燥重量計(jì)以干燥重量計(jì)16.8％的聚合物A或聚合物B

*涂料1和3是比較涂料實(shí)例

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進(jìn)一步包含根據(jù)以上方法制得的分散劑，并且涂料1分散劑不包含PEM，而涂料2到8分散劑包含不同量的PEM，如表2中所展示。與比較涂料1相比，涂料2展示改良的粘度穩(wěn)定性，其中ΔKU值從27.1降低到18.0。這指示分散劑中的PEM在改良其所制得的涂料組合物的粘度穩(wěn)定性中起關(guān)鍵作用。與比較涂料3相比，涂料4也展示改良的粘度穩(wěn)定性，其中ΔKU值從30.1降低到22.5。這指示在合理的范圍內(nèi)，分散劑中的PEM的量越高，其作出的貢獻(xiàn)越多。涂料5是具有相對更低分散劑量的一實(shí)例，而涂料組合物的粘度穩(wěn)定性仍然可接受。與涂料6相比，涂料7也展示改良的粘度穩(wěn)定性，其中ΔKU值從38.5降低到23.6。這指示即使分散劑中具有相同的PEM量，但涂料組合物中的更高的分散劑量產(chǎn)生更好的粘度穩(wěn)定性，因而，分散劑量在其所制得的涂料組合物的粘度穩(wěn)定性中也起關(guān)鍵作用。與涂料7相比，涂料8也展示改良的粘度穩(wěn)定性，其中ΔKU值從23.6降低到18.5。這指示在合理的范圍內(nèi)，分散劑中的PEM的量越高，其作出的貢獻(xiàn)越多。

結(jié)果也顯示在改良的粘度穩(wěn)定性下，涂料組合物的不透明度變化不大并且保持良好。

應(yīng)注意，在涂料組合物中的不同聚合物量下，為獲得涂料組合物的類似粘度穩(wěn)定性，分散劑中的所需PEM量和涂料組合物中的所需分散劑量不同。因而涂料組合物中每一種組分的合適量應(yīng)不受實(shí)例限制，而可以由所屬領(lǐng)域中的人們經(jīng)由熟知技術(shù)改變。