CN110650982A

CN110650982A - 弹性体胶乳和包含它的涂料组合物

Info

Publication number: CN110650982A
Application number: CN201880026197.2A
Authority: CN
Inventors: F·佩兹奥蒂-罗布勒托
Original assignee: Comex Consortium Co Ltd
Current assignee: Comex Consortium Co Ltd; Consorcio Comex SA de CV
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2020-01-03
Also published as: AU2018255934A1; MX2019012513A; CA3060233C; EP3612577A1; US20210122939A1; EP3612577A4; CA3060233A1; US11377509B2; EP4321543A3; EP3612577B1; WO2018193409A1; AU2018255934B2; EP4321543A2

Abstract

本发明公开了一种弹性体胶乳，其包括：a)共聚物，该共聚物包括下述反应物的反应产物：(i)玻璃化转变温度小于‑20℃的单烯键式不饱和单体；(ii)玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体；(iii)N‑羟甲基官能的烯键式不饱和单体；和(iv)含烯键式不饱和烷氧基硅烷单体的粘合促进剂；和(b)水性介质。

Description

弹性体胶乳和包含它的涂料组合物

发明领域

本发明涉及用于涂料组合物的胶乳。这种胶乳可具有提高的干燥时间和湿粘合性能。

发明背景

许多结构体用屋顶涂层涂布，以保护建筑物避免气候和环境，例如太阳，风和水的损坏性影响。当施加屋顶涂层时，使用者期望小于 24小时的快速的干燥时间。在没有短干燥时间的情况下，使用者发现难以施加多层到事先施加的层上，以实现所需的涂层厚度。此外，在雨季情况下，如果涂层没有充分干燥的话，则膜可能起球(pill-up)或甚至损坏。

为了克服这些问题，寻求具有提高的湿粘合性和降低的干燥时间的用于屋顶涂层的新型弹性体胶乳。

发明概述

一种弹性体胶乳，其包括：(a)一种共聚物，该共聚物包括反应物的反应产物，该反应物包括：(i)玻璃化转变温度小于-20℃的单烯键式不饱和单体；(ii)玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体； (iii)N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体；和(iv)含烯键式不饱和烷氧基硅烷单体的粘合促进剂；和(b)水性介质。

发明描述

本发明涉及可在涂料组合物和更具体地在屋顶涂料组合物中使用的弹性体胶乳。该弹性体胶乳可包括(a)共聚物，该共聚物可包括反应物的反应产物，该反应物包括：i)玻璃化转变温度小于-20℃和存在量为55至85wt％的单烯键式不饱和单体(软单体)；ii)玻璃化转变温度大于40℃和存在量为10至40wt％的单烯键式不饱和单体(硬单体)；iii)存在量为1至10wt％的N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体；iv) 存在量为0.1至2wt％的含烯键式不饱和烷氧基硅烷单体的粘合促进剂，所有重量百分数基于反应物的总固体重量；和(b)水性介质。

本文中所使用的术语“弹性体”和类似术语是指赋予弹性的材料。“弹性”和类似术语是指在材料已经变形，例如拉伸之后，材料恢复回其大致起始形状或体积的能力。

本文中所使用的术语“胶乳”或“胶乳聚合物”和类似术语是指由乳液聚合得到的聚合物。

如上所述，可由反应物的混合物制备本发明的弹性体胶乳共聚物，所述反应物包括玻璃化转变温度小于-20℃的单烯键式不饱和单体(软单体)。该单烯键式不饱和单体可以是非-官能的丙烯酸类单体。术语“非官能的单体”是指不具有在单体聚合之后可经历进一步反应的任何基团，例如羟基，羧基，酰胺和胺的单体，且包括交联单体。合适的单烯键式不饱和单体的非限制性实例包括丙烯酸丁酯，丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸异癸酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十三烷基酯，丙烯酸2-乙基己酯，及其组合。

制备弹性体胶乳中共聚物所使用的单烯键式不饱和单体可构成 55至85wt％，例如70至85wt％，基于反应物的总重量。

根据本发明，制备弹性体胶乳中共聚物所使用的反应物混合物进一步包括玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体(硬单体)。合适的单烯键式不饱和单体(硬单体)的非限制性实例包括乙烯基卤，烯基芳族单体(苯乙烯，对甲基苯乙烯，邻甲基苯乙烯，邻,对-二甲基苯乙烯，邻,对-二乙基苯乙烯，异丙基苯乙烯，叔丁基苯乙烯，邻甲基-对-异丙基苯乙烯，及其混合物)，甲基丙烯酰胺，非官能的甲基丙烯酸类及其组合。

玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体的存在范围可以是例如10至40wt％，或10至30wt％，基于反应物的总重量。

本发明的反应物可进一步包括N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体。可使用下述单体之一来获得这一官能团：N-羟甲基丙烯酰胺(NMAA) 或N-羟甲基甲基丙烯酰胺(NMMAA)。该共聚物可包括1至10wt％，例如 1.5至5wt％，基于反应物的总重量。

本发明的反应物可进一步包括含烯键式不饱和烷氧基硅烷单体的粘合促进剂。粘合促进剂的非限制性的合适实例包括乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷或其组合。

粘合促进剂的存在量可以是0.1至2wt％，例如0.1至1.9wt％，基于反应物的总重量。

除了如上所述的单体以外，该弹性体胶乳可包括水性介质和任选地用于聚合的表面活性剂。最终胶乳中的固体含量可以是40至65wt％，和水性介质的含量可以是35至60wt％，基于弹性体胶乳中组分的总重量。

本文中所使用的“水性介质”是指含至少50wt％水的液体介质，基于该液体介质的总重量。这种水性液体介质可包括至少60wt％水，或至少70wt％水，或至少80wt％水，或至少90wt％水，或至少95％水，基于液体介质的总重量。占小于50wt％液体介质的溶剂包括有机溶剂。合适的有机溶剂的非限制性实例包括极性有机溶剂，例如质子有机溶剂，例如二元醇，二元醇醚醇，醇，和挥发性酮，二元醇二醚，酯类和二酯。有机溶剂的非限制性实例包括芳族和脂族烃。

最终弹性体胶乳的玻璃化转变温度(Tg)可以小于-5℃，例如小于 -9℃。根据美国标准试验方法1356-03，通过差示扫描量热法(DSC)，使用由TA Instruments(New Castle,Delaware)制造的配有制冷的冷却系统和氮气作为吹扫气体的型号Q2000测定Tg。本文描述的胶乳粒子的Tg可有助于平衡涂层硬度与挠性和抗由于屋顶上温度变化引起的龟裂或机械应力的性能。它们还允许胶乳粒子聚结成平滑的膜。

可通过本领域技术人员已知的常规乳液聚合技术制备弹性体胶乳，这种聚合技术典型地包括制备种子的步骤，和制备最终共聚物的第二步骤。可在70至90℃的温度下发生反应。

N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体可与其他单体一起在第二步骤中添加。采用水性介质，单体，N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体和乳化剂制备预乳液。这一预乳液可在3至5小时范围内进料到反应器中。与此同时，可进料引发剂溶液，催化该反应。

可任选地添加酸官能单体以改进乳液的稳定性。酸官能单体的非限制性的合适实例包括丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸或其组合。酸官能单体的存在量可以是0.5至3wt％，基于反应物的总重量。

一般地，胶乳包括小于约3wt％胶乳组分总重量的至少一种表面活性剂。该表面活性剂可以是阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂，或两种或更多种这些表面活性剂的组合。阴离子表面活性剂的非限制性的合适实例包括烷基苯酚乙氧基化硫酸盐和磺酸盐，脂肪醇醚硫酸盐，烷基硫酸盐和磺酸盐，脂肪醇醚硫酸盐及其组合。非离子表面活性剂的非限制性的合适实例包括烷基芳基聚醚醇，烷基苯酚乙氧基化物，烷基乙氧基化物，脂肪醇乙氧基化物，乙氧基化月桂醇，环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，及其组合。

硅烷-基粘合促进剂可以借助其乙烯基成为共聚物主链的一部分，且通过由水解硅烷基生成的硅烷醇基自缩合和/或与基底反应。为了改进弹性体胶乳的性能，硅烷醇基可以位于胶乳粒子表面附近或在其表面处。为此，可在聚合工艺的第二步骤中，在聚合段开始时，在聚合段期间，或者在接近聚合段最后处，在弹性体胶乳中包括粘合促进剂。

弹性体胶乳可任选地包括光引发剂，以促进表面交联，并提高抗脏污吸收性(dirtpick-up resistance)。光引发剂的非限制性的合适实例包括芳族酮类，例如二苯甲酮及其衍生物，异丙基噻吨酮，羟基烷基苯酮，苯偶酰二甲基缩酮，烷基-苯偶姻醚，苯乙酮或其组合。光引发剂的存在量可以小于5wt％，基于胶乳的全部组分。

与现有技术的胶乳(其Tg≤-28℃)相比，本发明的弹性体胶乳因硬的单烯键式不饱和单体含量的增加和软单烯键式不饱和单体含量的下降而具有较高的Tg(<-5℃)。Tg的升高意味着在弹性体胶乳固化之后形成的膜的机械抗性增加。

认为由接枝的硅烷基得到的部分可与无机基底反应并形成共价键，和/或自缩合以形成具有稳定Si-O-Si键的三维聚合物网络，从而改进基底粘合性。这可能构成弹性体胶乳的第一交联机理。

在酸条件下，N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体在室温下自缩合，这可构成第二交联机理。

光引发剂可任选地加入到弹性体胶乳中。当使用胶乳配制屋顶涂料和施加该涂料时，将其暴露于UV光下。认为UV光与光引发剂的组合得到机理，该机理导致在胶乳粒子表面处软单烯键式不饱和单体和 /或硬单烯键式不饱和单体的侧基形成自由基，所述自由基例如以实现表面交联的这种方式反应。结果，可在相当短的时间内获得无粘性和硬的聚合物膜。

以上提及的采用粘合促进剂的交联机理的组合，和相关共聚物导致弹性体胶乳，该弹性体胶乳可用于配制具有提高的湿粘合和降低的干燥时间的涂料组合物。

商业树脂ACRONAL MX3250^TM和PRIMAL EC 3019R^TM(也称为Rhoplex EC 3000^TM)被推荐用于具有短干燥时间的屋顶涂料。在表1中示出了这些树脂的物理化学分析。

表1.弹性体树脂的性能

可根据下述工序，制备本发明具有改进的湿粘合性和降低的干燥时间的涂料组合物：(i)通过在容器中添加水，至少一种二元醇，至少一种分散剂，和至少一种消泡剂，和使用附着在溶解器上的考尔斯桨叶在250RPM下混合约2至10分钟，处理颜料糊剂。紧跟在混合之后，可将至少一种颜料和至少一种填料加入到该容器中。一旦添加，则可在400RPM下分散糊剂约5至20分钟。可将杀生物剂任选地加入到该颜料糊剂中；(ii)为了制备最终的涂料，可将额外的水，本发明的弹性体胶乳，至少一种分散剂，和至少一种增稠剂加入到该颜料糊剂中。可在700RPM下混合各组分3至10分钟；最后可将中和溶液和杀生物剂加入到该混合物中。

在屋顶涂料配方中可存在用量为15至70wt％的弹性体胶乳，基于配方的全部组分。可调节聚合物胶乳的用量，以便针对涂层期望的性能，调整湿粘合性和干燥时间。同样，可共混该弹性体胶乳与商业弹性体树脂。

在该涂料组合物内可存在用量为20至45wt％，例如25至40wt％的水性介质，基于涂料组合物中全部组分。

本发明的涂料组合物可包括至少一种二元醇组分。合适的二元醇的非限制性实例包括二甘醇，单乙二醇，丙二醇，新戊二醇，及其组合。二元醇的存在量可以是0.1至3wt％，例如0.4至2wt％，基于涂料组合物中全部组分。

本发明的涂料组合物可包括至少一种分散剂。合适的分散剂的非限制性的合适实例包括聚羧酸分散剂，聚羧酸类盐分散剂，水-基丙烯酸类乳液分散剂，疏水分散剂及其组合。分散剂的存在量可以是0.05 至1wt％，例如0.05至0.8wt％，基于涂料组合物中的全部组分。

本发明的涂料组合物可包括至少一种消泡剂。消泡剂的非限制性的合适实例包括矿物油基消泡剂，硅酮基消泡剂，植物油基消泡剂，及其组合。消泡剂的存在量可以是0.05至1wt％，例如0.05至0.8wt％，基于涂料组合物中的全部组分。

本发明的涂料组合物可包括至少一种增稠剂。增稠剂的非限制性的合适实例包括纤维素增稠剂，疏水改性的碱可溶胀的乳液增稠剂，非离子尿烷流变学增稠剂，及其组合。增稠剂的存在量可以是0.1至 3wt％，例如0.5至2wt％，基于涂料组合物中组分的总重量。

本发明的涂料组合物可包括至少一种颜料。颜料的非限制性的合适实例包括二氧化钛，红色氧化铁，氧化锌，及其混合物。至少一种颜料的存在量可以是0.1至4wt％，例如0.5至3.5wt％，基于涂料组合物中组分的总重量。

本发明的涂料组合物可包括至少一种填料。填料的非限制性的合适实例包括碳酸钙，水合高岭土，重晶石，膨润土及其混合物。填料的存在量可以是10至40wt％，例如10至35wt％，基于涂料组合物中组分的总重量。

本发明的涂料组合物可包括至少一种轻质填料。轻质填料的非限制性的合适实例包括膨胀珍珠岩，膨胀聚丙烯腈，低密度氢氧化铝，霞石正长岩，微玻璃泡，陶瓷泡，及其混合物。轻质填料的存在量可以是0.1至2wt％，例如0.3至1wt％，基于涂料组合物中组分的总重量。

可任选地配制涂料组合物，其中当暴露于UV光下时，涂料膜的颜色偏移以表明膜已经干燥，另外，它可有助于防止当要施加第二层涂层时的混淆。例如，可配制涂料组合物使得颜色从蓝色偏移到白色。

可通过常规技术，例如喷涂，刷涂和辊涂，将本发明的涂料组合物施加到基底上。可施加涂料组合物到本领域已知的任何基底上，例如建筑基底，例如屋顶，砖块，乙烯基壁板，机动车基底，船舶基底，工业基底，包装基底，木地板和家具，服装，电器产品，其中包括外壳和电路板且包括消费电子产品，例如用于计算机、笔记本、智能手机、平板电脑、电视、游戏设备、计算机设备、计算机配件、MP3唱机的外壳，玻璃和透明体，运动设备，其中包括高尔夫球，和类似物。因此，本发明进一步涉及至少部分用以上描述的涂料组合物涂布的基底。这些基底可以是例如金属或非金属的。金属基底包括锡，钢，镀锡钢，铬钝化的钢，镀锌钢，铝，铝箔。本文中所使用的金属片材是指金属平片，和盘绕、拆卷用于涂布和然后再盘绕以供运输给制造者的金属薄板卷。非金属基底包括聚合物类，塑料，聚酯，聚烯烃，聚酰胺，纤维素类，聚苯乙烯，聚丙烯酸类，聚(萘二甲酸乙二酯)，聚丙烯，聚乙烯，尼龙，EVOH，聚乳酸，其他“绿色”聚合物基底，聚 (对苯二甲酸乙二酯)("PET")，聚碳酸酯，聚碳酸酯丙烯酰基丁二烯苯乙烯("PC/ABS")，聚酰胺，木材，饰面板，木材复合材料，刨花板，中密度纤维板，水泥，石头，玻璃，纸张，硬纸板，纺织品，合成和天然皮革，和类似物。

湿粘合测试

制备涂料组合物，其中包括根据本发明的弹性体胶乳或者表1中提及的商业树脂。遵照前述工序，配制它们。遵照墨西哥标准号NMX- C-450-ONNCCE-2010中已确立的工序(建筑工业-弹性体防水-技术规格和测试方法)，评价屋顶涂层的湿粘合和干粘合性能。在表2中概述了测试结果。

表2具有弹性体树脂的屋顶涂层的性能

采用本发明的弹性体胶乳配制的涂料组合物得到最多4.58lb/in 的湿粘合值和最多9.3lb/in的干粘合值。采用商业树脂配制的涂料组合物得到最多1.48lb/in的湿粘合值和最多4.9lb/in的干粘合值。

在受控制条件下的干燥时间测试

根据下述方法，在受控制的条件下，评价用本发明的弹性体胶乳配制的涂料组合物的早期抗雨性用的干燥时间：

将分别配有淋浴器和UV光源的两个单独的推车，以及15×15cm或类似的干燥和不具有粉尘的纤维-水泥面板(符合ASTM C-1186)置于受控制条件的室内，并设定用于试验的温度和湿度的所需条件。在这些条件下静置推车和面板至少1个小时，使它们适应室内的温度。

从该室内取出纤维-水泥面板，并在抹刀辅助下，施加具有相当于 0.5m²/L的上漆性能的涂料组合物样品。尽可能平坦地定位基底，以便得到跨越基底具有均匀厚度的膜。

将每一涂布的纤维-水泥面板再一次置于该室内，此刻在具有UV 光源的推车打开或关闭，这取决于分析员的兴趣。这一时间登记为t₀。

当观察到干燥的表面时(即，当光泽损失时)，从UV光源推车上取出面板，并将该面板置于淋浴器推车内部的样品架上。这一时间登记为t₁。打开水流并设定为3l/min，和水滴直接落在面板上(样品架设定为45度)10秒。关闭水流，并检查面板表面的故障，例如a)膜损坏，b)变白，和/或c)颜料损失。登记观察到的所有故障。若样品耐受下落的水，则时间t₁登记为不具有故障。使用相同的标准，测量其余面板。

用于早期抗雨性的干燥时间登记为间隔时间，其中第一时间对应于故障和第二时间对应于未损坏的膜。期望t1(A)和t1(B)之差应当在5分钟以下。

观察用本发明的弹性体胶乳配制的涂料组合物，其干燥时间段范围为15分钟至1.5小时(这取决于周围条件)。

下述实施例阐述本发明，所述实施例不要被视为限制本发明到其细节上。实施例中以及说明书当中的所有份和百分比以重量计，除非另外说明。

实施例

实施例1-2：种子乳液

实施例1

如下所述制备种子乳液。将0.3693phm(相对于100份单体的份数) 非离子乙氧基化壬基苯酚表面活性剂(B)和4.1099phm阴离子乙氧基化壬基苯酚-硫酸铵盐表面活性剂(C)溶解在244.5547phm去离子水(A) 中，制备第一表面活性剂溶液(1)。搅拌该表面活性剂溶液，直到获得不具有悬浮凝胶的透明溶液。将该表面活性剂溶液转移到2L玻璃反应器中，并设定搅拌在160RPM下。等温浴的循环设定在85℃-87℃下。

制备第二表面活性剂溶液(2)，其包括0.2453phm非离子乙氧基化壬基苯酚表面活性剂(E)，2.7239phm阴离子乙氧基化壬基苯酚-硫酸铵盐表面活性剂(F)，和38.0430phm去离子水(D)。将第二溶液转移到独立的预乳液/单体玻璃容器内。

在搅拌下，将64.9865phm苯乙烯单体(G)缓慢地转移到单体玻璃容器中，并与第二表面活性剂溶液混合。一旦完成，则遵照与苯乙烯单体(G)相同的工艺，添加33.5161phm丙烯酸正丁酯单体(H)和 1.4973phm甲基丙烯酸单体(I)到第二表面活性剂溶液中。搅拌速度保持适中，以避免形成泡沫，直到获得稳定的预乳液(i)。分离27.52g 预乳液(ii)。

在合适的玻璃烧杯中，在1.8020phm去离子水(L)中溶解 0.3996phm过硫酸铵(K)制备引发剂溶液(3)。在8.1832phm去离子水 (N)中溶解0.2155phm过硫酸铵(M)制备引发剂溶液(4)。

一旦反应器温度达到75℃，则在160RPM的搅拌速度下，将预乳液(ii)转移到反应器中。在反应器温度达到80℃之后，将溶液(3)转移到反应器中。在160RPM下保持反应器温度在80-82℃下25分钟。

接下来，开始同时进料预乳液(i)和引发剂溶液(4)到反应器中。这些进料分别在90和100分钟的时间段内进行。一旦完成，则在 180RPM下，保持反应混合物在85±3℃下60分钟。

在这一时间段之后，在35℃下冷却反应器，并在30分钟的时间段内，将包括3.4719phm去离子水(P)和0.9222phm氢氧化铵(25wt％，水溶液)(O)的中和溶液(5)进料到反应器中。一旦完成，则添加 0.7835phm水(Q)和0.1632phm杀生物剂(R)，并搅拌10分钟。所得种子排放通过400目筛眼，以测定粒度(grit)。

实施例2

如下所述，制备种子乳液。将0.3693phm非离子乙氧基化月桂醇表面活性剂(B)和4.1099phm阴离子脂肪醇醚硫酸钠盐表面活性剂(C) 溶解在244.5547phm去离子水(A)中，制备第一表面活性剂溶液(1)。搅拌该表面活性剂溶液，直到获得不具有悬浮凝胶的透明溶液。将该表面活性剂溶液转移到一个2L玻璃反应器中，并设定反应器内搅拌在160RPM下。等温浴的循环设定在85℃。

制备第二表面活性剂溶液(2)，其包括0.2453phm非离子乙氧基化月桂醇表面活性剂(E)，2.7239phm阴离子脂肪醇醚硫酸钠盐表面活性剂(F)，和38.0430phm去离子水(D)。将第二溶液转移到独立的预乳液 /单体玻璃容器内。

在搅拌下，将64.9865phm苯乙烯单体(G)缓慢地转移到单体玻璃容器中，并与第二表面活性剂溶液混合。一旦完成，则遵照与苯乙烯单体(G)相同的工艺，添加33.5161phm丙烯酸正丁酯单体(H)和 1.4973phm甲基丙烯酸单体(I)到第二表面活性剂溶液中。混合保持在适中速度下，以避免形成泡沫，直到获得稳定的预乳液(i)。分离 27.52g预乳液(ii)。

在合适的玻璃烧杯中，制备0.3996phm过硫酸铵(K)在1.8020phm 去离子水(L)中的引发剂溶液(3)。在8.1832phm去离子水(N)中溶解 0.2155phm过硫酸铵(M)，制备引发剂溶液(4)。

在反应器温度达到75℃之后，则在160RPM的搅拌速度下，将预乳液(ii)转移到反应器中。在反应器温度达到80℃之后，将溶液(3) 转移到反应器中。在160RPM下保持反应器温度在80-82℃下25分钟。

在这一时间段之后，在35℃下冷却反应器，并在30分钟的时间段内，将包括3.4719phm去离子水(P)和0.9222phm氢氧化铵(25wt％，水溶液)(O)的中和溶液(5)进料到反应器中。一旦完成，则添加 0.7835phm水(Q)和0.1632phm杀生物剂(R)，并搅拌10分钟。所得种子排放通过400目筛眼，以测定粒度。

实施例3-5：弹性体胶乳

实施例3

将0.090phm非离子表面活性剂(B)和1.005phm阴离子表面活性剂(C)溶解在13.980phm去离子水(A)中，制备表面活性剂溶液(1)。搅拌该表面活性剂溶液，直到获得不具有悬浮凝胶的透明溶液。将该溶液转移到单体/预乳液玻璃容器中。

在搅拌下，将丙烯酸正丁酯单体(E)缓慢地转移到单体玻璃容器中，并与表面活性剂溶液(1)混合。一旦完成，则遵照与丙烯酸正丁酯单体 (E)相同的工艺，添加苯乙烯单体(D),交联剂(F)(NMAA或NMMAA)和甲基丙烯酸单体(G)到该表面活性剂溶液(1)中，以便制备预乳液(i)。

将0.013phm非离子表面活性剂(J)，0.150phm阴离子表面活性剂 (K)，0.083phm碳酸钠(L)，和0.071phm碳酸氢钠(M)溶解在51.754phm 去离子水(I)中，制备溶液(2)。搅拌这一混合物，直到获得不具有悬浮凝胶的透明溶液。将溶液(2)转移到2L玻璃反应器中。设定反应器内搅拌在150RPM下，和等温浴的水循环设定在88-90℃。当反应器达到75℃时，将实施例1制备的乳液种子转移到反应器中。

在合适的玻璃烧杯中，将0.246phm过硫酸铵(O)溶解在0.960phm 去离子水(P)中，制备引发剂溶液(3)。在合适的玻璃烧杯中，将 0.308phm过硫酸铵(Q)溶解在4.237phm去离子水(R)中，制备引发剂溶液(4)。

当反应器达到82℃时，将引发剂溶液(3)转移到反应器中。一旦完成，则在4小时的时间段内，将预乳液(i)和引发剂溶液(4)同时进料到反应器中；在规定的时间内反应器温度保持在83-87℃。

在预乳液(i)和引发剂溶液(4)进料到反应器内的时间t＝180分钟处，开始在单体玻璃容器中的搅拌。此刻在乳液玻璃容器内粘合促进剂单体(XX1)在剩余的预乳液(i)表面上，使用合适的注射器将其添加；使用相同注射器将1.086phm水XX2加入到单体玻璃容器中。一旦完成，则将共混物混合3分钟。

在完成预乳液和引发剂溶液(4)二者的进料之后，反应器温度保持在83-87℃下30分钟。

通过分别混合：(i)0.094phm氢过氧化叔丁基(70wt％，水溶液)(S) 与1.340phm去离子水(T)，和(ii)0.069phm甲亚磺酸-羟基单钠盐(U) 与1.340phm去离子水(V)，制备氧化剂(5)和还原剂(6)溶液。之后，在83-87℃下保持反应器30分钟，在83-87℃下在25分钟的时间段内将溶液(5)和(6)进料到反应器中。

制备具有0.543phm去离子水(W)和0.869氢氧化铵(38wt％，水溶液)(X)的溶液(7)。在完成溶液(5)和(6)的进料之后，开始反应器的冷却，和同时在20分钟的时间段内将溶液(7)进料到反应器中。当温度低于35℃时，将0.136phm溶剂-脱蜡的重质石蜡烃消泡剂(Y)加入到该反应器中。

制备含有0.246phm二苯甲酮(Z)和0.246phm二甲苯(Z1)的溶液 (8)。当反应器温度达到35℃时，将溶液(8)计量到反应器中。一旦完成，则添加0.083phm杀生物剂(Z2)，并保持混合15分钟。将弹性体胶乳排放通过400目筛眼，以测定粒度。

紧跟在以上描述的工艺之后，制备理论Tg值为约-21℃的三种弹性体胶乳(根据Fox方程式)；在表3中提供了在它们内包括的各组分的概述。

表3

测量每一种弹性体胶乳的物理化学性能且它们示于表4中。

表4

实施例4

遵照实施例3中描述的工艺，制备理论Tg值为约-16℃的八种弹性体胶乳(根据Fox方程式)。胶乳之一包括实施例2中制备的种子，而不是实施例1中制备的种子。在表5中提供了在八种弹性体胶乳中包括的各组分的概述。测量每一种弹性体胶乳的物理化学性能且它们示于表6中。

表5

表6

实施例5

遵照实施例3中描述的工艺，制备理论Tg值为约-9℃的八种弹性体胶乳(根据Fox方程式)。五种胶乳包括实施例2中制备的种子，而不是实施例1中制备的种子。在表7中提供了在八种弹性体胶乳中包括的各组分的概述。测量每一种弹性体胶乳的物理化学性能且它们示于表8中。

表7

表8

实施例6

屋顶涂层

遵照接下来的工序，制备19种屋顶涂料组合物。在金属容器中添加200g水(A)，5.36g二元醇混合物(B)，3.25g聚丙烯酸铵-基分散添加剂(C)和1.07g矿物油基消泡剂(D)。然后使用Disperset ST-1VE溶解器，在250RPM下，混合它们约5分钟。

在混合之后，将26,79g二氧化钛(E)，3.75g膨胀共聚物微球(F)，和294.74g碳酸钙(G)缓慢地加入到金属容器中，混合速度与系统的需求成正比。添加的持续时间为10至15分钟。一旦添加E，F和G，则在400RPM下分散所得颜料糊剂(i)10分钟。

在塑料容器中，添加颜料糊剂(i)，67.95g水(H)，482.30g实施例3至5制备的弹性体胶乳(I)，和0.8g矿物油基消泡剂(J)。使用Disperset ST-1VE溶解器，在700RPM下分散混合物5分钟。

在50ml烧杯中，混合7.00g羟乙基纤维素增稠剂(K)与32.15g 水(L)。添加该混合物到塑料容器中，并在1000RPM下分散10分钟或者直到羟乙基纤维素(K)团块溶解。

最后，在1400RPM下，将1.61g氨水溶液(M)和1.71g杀生物剂 (5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)(N)添加到塑料容器中，所得屋顶涂层分散另外5分钟。

19种屋顶涂料组合物的唯一区别是水(L)量以及弹性体胶乳(I) 的用量和类型。改变弹性体胶乳(I)的用量，以便获得具有相同颜料体积浓度(PVC)但聚合物密度和乳液固体可能存在差异的涂料组合物。

遵照墨西哥标准号NMX-C-450-ONNCCE-2010中已确立的工序(建筑工业-弹性体防水-技术规格和测试方法)，评价19种配制的屋顶涂层的湿粘合和干粘合性能。遵照说明书中前面提及的受控制条件下的试验，评价所配制的19种屋顶涂层的早期抗雨性用干燥时间。在表9 中概述了结果。

表9

含有乙烯基三甲氧基硅烷作为粘合促进剂(实施例1至13)的弹性体胶乳得到提高的湿粘合值。一致地实现低于57分钟的早期抗雨性用干燥时间，和在一些情况下，在38℃和/4％RH下，实现40分钟以下的时间。

含γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氨基乙基亚乙基脲作为粘合促进剂的对比例(对比例a-f)没有得到显著改进的湿粘合性能。

鉴于前述说明书和实施例，本发明因此尤其涉及下述条款的主题，尽管并不限制至此。

尽管为了阐述目的，以上描述了本发明的特定实施方案，但对于本领域技术人员来说，显而易见的是可在没有脱离本发明情况下，做出本发明细节的许多变化。

Claims

1.一种弹性体胶乳，它包括：

a)共聚物，该共聚物包括反应物的反应产物，该反应物包括：

i)玻璃化转变温度小于-20℃的单烯键式不饱和单体；

ii)玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体；

iii)N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体；

iv)含烯键式不饱和烷氧基硅烷单体的粘合促进剂；和

(b)水性介质。

2.权利要求1的弹性体胶乳，其中i)的存在量为55至85wt％；ii)的存在量为10至40wt％；iii)的存在量为1至10wt％；iv)的存在量为0.1至2wt％，所有wt％基于反应物的全部固体重量。

3.权利要求1的弹性体胶乳，其中i)玻璃化转变温度小于-20℃的单烯键式不饱和单体的存在量为70至85wt％；(ii)玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体的存在量为10至30wt％；(iii)N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体的存在量为1.5至5wt％；和(iv)粘合促进剂的存在量为0.1至1.9wt％，所有wt％基于反应物的全部固体。

4.权利要求1的弹性体胶乳，其中玻璃化转变温度小于-20℃的单烯键式不饱和单体包括非官能的丙烯酸类单体。

5.权利要求4的弹性体胶乳、其中非官能的丙烯酸类单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸2-乙基己酯或其组合。

6.权利要求1的弹性体胶乳，其中玻璃化转变温度大于40℃的单烯键式不饱和单体包括乙烯基卤、烯基芳族单体、苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、邻,对-二乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、邻-甲基-对-异丙基苯乙烯、甲基丙烯酰胺或其组合。

7.权利要求1的弹性体胶乳，其中N-羟甲基官能的烯键式不饱和单体包括N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺或其组合。

8.权利要求1的弹性体胶乳，其中粘合促进剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷或其组合。

9.权利要求1的弹性体胶乳，其中该反应产物进一步包括存在量为0.5至3wt％的酸官能单体，基于反应物的全部固体含量。

10.权利要求9的弹性体胶乳，其中酸官能单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸或其组合。

11.权利要求1的弹性体胶乳，其中该反应产物进一步包括光引发剂。

12.权利要求11的弹性体胶乳，其中光引发剂的存在量小于5wt％，基于胶乳的全部固体。

13.权利要求11的弹性体胶乳，其中光引发剂包括芳族酮类，例如二苯甲酮及其衍生物、异丙基噻吨酮、羟基烷基苯酮、苯偶酰二甲基缩酮、烷基-苯偶姻醚、苯乙酮或其组合。

14.权利要求1的弹性体胶乳，其中胶乳的固体含量为40至65wt％，基于胶乳的全部组分。

15.权利要求1的弹性体胶乳，其中水性介质的存在量为35至约60wt％，基于胶乳的全部组分。

16.权利要求1的弹性体胶乳，其中该胶乳的玻璃化转变温度小于-5℃。

17.权利要求1的弹性体胶乳，其中该胶乳的玻璃化转变温度小于-9℃。

18.一种涂料组合物，其包括权利要求1的胶乳。

19.一种用权利要求17的涂料组合物涂布的基底。