含有非挥发反应性乳化表面活性剂的水性醇酸树脂乳液的制作方法_2

文档序号:9847994阅读:来源:国知局
不能利用电荷稳定机制W减小颗粒尺寸并提高乳液稳定性。大多数已知的用于醇 酸乳液的非离子表面活性剂具有长乙氧基化物链W赋予其制备稳定乳液所需的高化B。运 些非离子表面活性剂极易缓慢干燥,原因可能在于金属离子干燥剂的络合作用。长链非离 子表面活性剂还易于使醇酸涂料塑化W降低其硬度。
[0018] 前述醇酸反应性表面活性剂含有设计成与醇酸树脂的脂肪酸链具有良好的相容 性的疏水物;本发明的表面活性剂被设计成与大多数醇酸树脂的聚醋部分的芳族基团具有 良好的相容性。
【附图说明】
[0019] 图1示出钢板上醇酸涂料刮涂膜(化awdown)上水滴的外观。

【发明内容】

[0020] 现已出人意料地发现,可W由醇酸树脂的水性乳液或水性分散体制备改进的水基 醇酸树脂涂料,其中表面活性剂是在常规涂覆方法中与醇酸树脂反应的非离子或阴离子表 面活性剂。所述表面活性剂是W下结构I或I I的聚氧化締聚酸,其通过聚氧烧化 (polyoxya化ylate)聚苯乙締化苯酪(polystyrenated phenol)而制备,所述苯乙締化苯酪 已预先与一个或多个締丙基缩水甘油酸基团反应,并且在聚氧烧化之后可W任选地转化为 阴离子表面活性剂,如憐酸醋或硫酸醋。悬挂在表面活性剂上的聚酸链上的締丙基提供了 用于参与醇酸自动氧化干燥过程的活性位点。
[0021 ]式(I)是W下结构的阴离子表面活性剂:
[0023] 其中,R = C出、C此 C出、Cs曲或Cl 祉 9 ;n = l、2、3; X 为1-10, y为0-200,Z 为4-200、更优 选约5至60,且最优选约5至40;Z可为S〇3-或P〇32-,且r为Na+、K+、NH4+或烧醇胺。
[0024] 本发明还设及在式(II)的非离子表面活性剂的存在下的醇酸乳液聚合物:
[0026] 其中,R = C出、C此 C出、Cs曲或Cl姐29 ;n = l、2、3; X 为1-10, y为0-200,Z 为4-200,更优 选约5至60,且最优选约5至40。
[0027] 本发明还设及一种用于乳化溶剂基醇酸聚合物的方法,其包括向溶剂基醇酸中加 入式I或式II的表面活性剂中的一种或多种,加入水并通过反相法乳化,随后从水性乳液中 去除溶剂。
【具体实施方式】
[0028] 因此,本发明设及优选使用苯乙締化苯酪作为疏水物合成一种特殊的表面活性剂 或乳化剂。苯乙締化苯酪在商业上W各种比例的单苯乙締化苯酪、二苯乙締化苯酪、和=苯 乙締化苯酪的混合物的形式获得。苯乙締化苯酪是聚芳族疏水物,所W运些表面活性剂对 醇酸中的芳族基团具有良好的亲合性。它们与大多数线型表面活性剂相比还固有地具有较 低的发泡。
[0029] 苯乙締化苯酪的混合物通过首先与締丙基缩水甘油酸的一种或多种等价物反应 而转化为反应性表面活性剂。运连接了悬挂的基締丙基,W随后通过醇酸上的脂肪酸双键 固化。运些取代的苯乙締化苯酪用环氧乙烧化0)、任选地与环氧丙烷(PO)或环氧下烧(BO) 一起进行烷氧基化。还可W使用其他环氧烧控,例如长链非环氧烧控(ex-olefin oxide), 但是优选EO、和PO或BO,最优选EO和PO。表面活性剂通过选择EO/ro或BO结构而设计,W制备 乳化、分散并稳定醇酸树脂或混合乳胶/醇酸树脂的产物,且所述产物未被赋予亲水性质W 使其对醇酸干燥过程中使用的馨合金属离子的亲合性最小化。
[0030] 用于制备离子表面活性剂的方法是通过将阴离子基团如硫酸根或憐酸根基团加 成至聚烷氧基化脂肪酸或脂肪醇的末端上而使其阴离子化。阴离子特性赋予其电荷稳定酸 醇乳液的能力。
[0031 ] -般而言,表面活性剂可设想为具有至少两部分:第一部分,为疏水的并且将在从 水性分散体中聚结醇酸树脂过程中促进透明涂料的形成;和第二部分,为亲水的。运两部分 中的至少一部分一一通常是疏水部分一一应含有不饱和基团,其在固化期间与醇酸树脂反 应。众所周知且广为接受的是,非离子表面活性剂对于乳化并分散范围广泛的包含醇酸树 脂的疏水化合物而言是优异的产物。在制备稳定的乳液方面非离子表面活性剂优于阴离子 表面活性剂,如与用阴离子表面活性剂制备的乳液相比时提高的水敏感度(water sensitivity)、更好的胶体稳定性,和更低的泡沫分布(f oam prof i 1 e)所证明。在某些情况 下,制备乳液的领域中的普通技术人员,将少量的阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂 一起使用。
[0032]用干性油作为制剂的主要部分合成醇酸树脂。干性油是与氧反应形成固体膜的液 态植物油或鱼油。干性油是粘合剂如醇酸树脂和环氧醋的原材料。当运些膜暴露于空气中 时,例如当膜固化时,自动氧化交联反应发生。当将膜施用于基底时,内部天然存在的氨过 氧化物分解W形成自由基。双键之间的亚甲基上的氨分子特别容易夺取,产生与氧反应W 主要地得到共辆过氧自由基的共振稳定的自由基。过氧自由基可从双键之间的其他亚甲基 基团中夺取氨分子W形成额外的氨过氧化物并产生自由基。因此,形成交联链反应,从而自 动氧化并固化涂料。
[。。扣]实施例
[0034] W下实施例旨在阐明本发明的组合物的有用性且不应W任何方式理解为限制本 发明的范围。
[003引实施例1
[0036] 将二苯乙締化苯酪(DSP) (694g,l当量)与締丙基缩水甘油酸(AGE)(494g,2当量) 和氨氧化钟K0H(2.3g)-起加入到不诱钢高压蓋中,并且将高压蓋密封并加热至105°C。当 所有AGE消耗时,冷却反应物,并取出产物。运是AGE 2 DSP加合物。
[0037] 将1680g的该AGE 2 DSP加合物(1当量)加入到另一高压蓋中并加热至105°C。然后 在数小时的时间内加入环氧乙烧(2026g,15当量)。在所有EO消耗之后,冷却反应物,并加入 少量的酸中和催化剂。该材料为实施例1的物质(也称为ERS 01617)。
[00;3引 实施例2
[0039] 在配备有揽拌器、溫度计和回流冷凝器的玻璃反应器中,通过加热至120°C用氨基 横酸硫酸化实施例1乙氧基化物,直至硫酸醋% >90 %。将产物实施例2的物质(也称为ERS 01618) W锭盐的形式分离。
[0040] 实施例3
[0041] 按照标准方法用憐酸酢(P205)憐酸化实施例1乙氧基化物W制备其作为黏性液体 的酸形式的实施例3的物质。
[00创实施例4
[0043]在溶剂汽提条件下的乳液制备步骤
[0044]
[0045] 将短油醇酸、实施例2的物质和氨氧化锭装入至反应器烧瓶中并开始揽拌,所述反 应器烧瓶配备有氮吹扫(nitrogen sparge)、热电偶、顶置混合器(overhead mixing)和冷 凝器。一旦混合物均匀,便开始W缓慢液流的方式向混合物中加入环境溫度的水,W便水均 匀地混入混合物中。随着水加入,粘度将升高直至达到转化点,然后粘度将开始下降。当装 入所有水时,混合该乳液数分钟并然后检查粒度。该乳液为41 %固体。乳液的平均粒度为 0.209微米,而D50为0.227微米。
[0046] 然后在氮气吹扫下通过加热至70°C而提高乳液的溫度。然后逐渐增加溫度直至在 冷凝器中检测到蒸汽。然后揽拌乳液直至除去所有溶剂。冷却之后,检测粒度、固体百分数 和粘度。该产物乳液的固体百分数为48%,并含有0.4%残留溶剂。未测量粘度,但是粘度非 常低。经溶剂汽提的乳液的粒度为0.214微米而D50为0.198微米。
[0047] 如粒度数据所示,醇酸乳液的粒度仍然非常低,实际上与含溶剂的乳液相比粒度 下降了。固含量明显更高。该结果表明,本发明的阴离子表面活性剂的使用可W通过将溶剂 留在混合物中然后在乳液形成之后将其去除来克服反相乳化步骤中所固有的粘度增加问 题。阴离子硫酸醋具有
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