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KR102452026B1 - 폴리머 입자 및 가교결합성 폴리머 입자를 흡착하는 수성 분산물 - Google Patents

폴리머 입자 및 가교결합성 폴리머 입자를 흡착하는 수성 분산물 Download PDF

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KR102452026B1
KR102452026B1 KR1020170125015A KR20170125015A KR102452026B1 KR 102452026 B1 KR102452026 B1 KR 102452026B1 KR 1020170125015 A KR1020170125015 A KR 1020170125015A KR 20170125015 A KR20170125015 A KR 20170125015A KR 102452026 B1 KR102452026 B1 KR 102452026B1
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KR
South Korea
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polymer particles
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polymer
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씨. 보흘링 제임스
하킨스 캐롤
캐베허 애나
루오 푸
에스. 마줌다 파르사
Original Assignee
롬 앤드 하아스 컴패니
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Abstract

본 발명은 a) TiO2-흡착 모노머의 구조단위로 작용화된 제1 폴리머 입자, 및 디아세톤 아크릴아미드의 구조단위로 작용화된 제2 폴리머 입자; 및 b) 조성물의 중량을 기준으로 디하이드라자이드 또는 디아민 가교결합제를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물로부터 제조된 코팅물은 개선된 경도 및 광택을 나타낸다.

Description

폴리머 입자 및 가교결합성 폴리머 입자를 흡착하는 수성 분산물{Aqueous Dispersion of Adsorbing Polymer Particles and Crosslinkable Polymer Particles}
본 발명은 흡착기로 작용화된 폴리머 입자 및 가교결합성기로 작용화된 폴리머 입자의 수성 분산물을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 코팅 조성물에 유용하다.
건축 코팅물 분야에서, 외부 적용을 위한 광택 또는 악센트 제형에서 무점착 경질 표면을 제공하는 폴리머 입자(즉, 라텍스)의 낮은 휘발성 유기 함량(낮은 VOC) 수성 분산물의 개발에 대한 도전이 진행 중이고; 최첨단의 낮은 VOC 제형은 가속화된 풍화 시험에서 광택 손실 및 입자 균열을 나타낸다. 따라서, 건축 코팅물 분야에서, 개선된 경도 및 광택을 제공하는 낮은 VOC 라텍스를 발견하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은, a) 1) 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.1 내지 5 중량%의 TiO2-흡착 모노머의 구조단위로 작용화된 제1 폴리머 입자와; 2) 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.1 내지 12 중량%의 디아세톤 아크릴아미드의 구조단위로 작용화된 제2 폴리머 입자의 수성 분산물로서, 상기 제1 및 제2 폴리머 입자는 75 nm 내지 350 nm의 범위의 평균 입자 크기를 가지는, 상기 수성 분산물; 및
b) 조성물의 중량을 기준으로, 0.1 내지 10 중량%의 디하이드라자이드 또는 디아민 가교결합제를 포함하는 조성물을 제공함으로써 당해 기술의 필요성에 대처한다.
본 발명의 조성물은 지정된대로 작용화되지 않은 라텍스에 대한 가속화된 풍화 시험에서 개선된 경도 및 광택 유지를 제공한다.
본 발명은 a) 1) 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.1 내지 5 중량%의 TiO2-흡착 모노머의 구조 단위로 작용화된 제1 폴리머 입자와; 2) 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.1 내지 12 중량%의 디아세톤 아크릴아미드의 구조단위로 작용화된 제2 폴리머 입자의 수성 분산물로서, 상기 제1 및 제2 폴리머 입자는 75 nm 내지 350 nm의 범위의 평균 입자 크기를 가지는, 상기 수성 분산물; 및
b) 조성물의 중량을 기준으로, 0.1 내지 10 중량%의 디하이드라자이드 또는 디아민 가교결합제를 포함하는 조성물이다.
제1 및 제2 폴리머 입자는 바람직하게는 80 nm 내지 250 nm의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 바람직하게는 아크릴 또는 스티렌-아크릴 폴리머 입자이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 폴리머 입자에 대한 평균 입자 크기는 Brookhaven BI90 입자 분석기를 사용하여 측정된 입자 크기를 지칭한다. 제1 폴리머 입자 대 제2 폴리머 입자의 중량:중량 비는 30:70에서부터, 바람직하게는 40:60에서부터, 90:10까지, 바람직하게는 60:40까지의 범위이다.
제1 폴리머 입자는 폭스 방정식(T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc . 1, 123 (1956)참조)에 의해 계산된 유리전이 온도(Tg)가 바람직하게는 -5℃에서부터, 더 바람직하게는 0℃에서부터, 40℃까지, 더 바람직하게는 25℃까지의 범위를 갖는다. 제2 폴리머 입자는 바람직하게는 주위 온도에서 막-형성이고; 따라서, 제2 폴리머 입자는 바람직하게는 25℃ 이하, 더 바람직하게는 15℃ 이하, 및 가장 바람직하게는 5℃ 이하의 Tg를 갖는다.
바람직하게는, 제1 및 제2 폴리머 입자는, 에틸 아크릴레이트(Tg　= -22℃), 부틸 아크릴레이트(Tg　=　-54℃), 2-에틸헥실 아크릴레이트(Tg = -85℃) 및 2-프로필헵틸 아크릴레이트(Tg　= -68℃)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 모노머와, 메틸 메타크릴레이트(Tg = 105℃) 또는 스티렌(Tg　=　100℃)의 구조 단위들을 포함한다. 제1 및 제2 폴리머 입자 각각은 바람직하게는 0.2 중량%에서부터, 더 바람직하게는 0.5 중량%에서부터, 및 가장 바람직하게는 1 중량%에서부터, 바람직하게는 5 중량%까지, 및 더 바람직하게는 3 중량%까지의 카복실산 모노머 예컨대 아크릴산(Tg = 103℃), 메타크릴산(Tg = 185℃), 또는 이타콘산(Tg　= 154℃)의 구조 단위를 포함한다.
아크릴 모노머의 바람직한 조합은 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 우레이도 메타크릴레이트, 2-프로필헵틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 모노머와 메틸 메타크릴레이트를 포함한다. 아크릴 모노머의 더 바람직한 조합은 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트; 메틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트; 및 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 및 에틸 아크릴레이트를 포함하고, 메틸 메타크릴레이트와 2-에틸헥실 아크릴레이트의 조합이 가장 바람직하다.
명명된 모노머의 "구조 단위"라는 용어는 중합 후의 모노머의 잔류물을 지칭한다. 예를 들면, 디아세톤 아크릴아미드(DAAM)의 구조 단위는 하기와 같다:
Figure 112017095145826-pat00001
식 중, 점선은 폴리머 골격에 대한 구조 단위의 부착점을 나타낸다.
폴리머 입자는 단일 단계 또는 다단계 중합 반응, 바람직하게는 다단계의 방법에 의해 제조될 수 있다. 제1 및 제2 폴리머 입자의 형태는 중요하지 않다. 예를 들면, 제1 폴리머 입자는 구형 형태 또는 도토리 형태를 가질 수 있으며, 이로써 코어부는 폴리머 입자의 쉘부로부터 돌출된다. 제1 폴리머 입자가 도토리 형태를 가질 경우, 돌출 코어부가 인산 모노머의 구조 단위로 우선적으로 작용화 되는 것이 종종 유리하다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "TiO2 흡착 모노머"는 인산 모노머; 이타콘산; 또는 하기 구조에 의해 나타낸 말단 불포화된 올리고머를 지칭한다:
Figure 112017095145826-pat00002
식 중, 각 m은 독립적으로 0 내지 75이고; 그리고 n은 3 내지 150이되; 단, m + n은 3 내지 150이고; COOX는 카복실산기 또는 이의 염이고; 각 Y는 독립적으로 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 이들의 염 이외의 에틸렌성으로 불포화된 모노머의 구조 단위이고; 그리고 R1은 H 또는 CH3이다. 아크릴산 또는 메타크릴산 이외의 에틸렌성으로 불포화된 모노머의 예는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 말레산, 이타콘산, 스티렌 설폰산, 아크릴아미드, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산, 포스포에틸 메타크릴레이트, 및 스티렌을 포함한다. 말단 불포화된 에틸렌성으로 불포화된 모노머는 US 5,710,227에 기재된 대로 제조될 수 있다.
바람직한 TiO2 흡착 모노머는 인산 모노머이다. 제1 폴리머 입자는 바람직하게는 0.2 중량%에서부터, 더 바람직하게는 0.3 중량%에서부터, 3 중량%까지의 인산 모노머의 구조 단위를 포함하고 바람직하게는 0.1 중량% 미만, 더 바람직하게는 0.01 중량% 미만, 더 바람직하게는 0.001 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0 중량%의 DAAM의 구조 단위를 포함한다. 적합한 인산 모노머의 예는, 중합성 비닐 또는 올레핀성기를 함유하거나 또는 치환된 알코올의 포스포네이트 및 인산이수소 에스테르를 포함한다. 바람직한 인산이수소 에스테르는 포스포에틸 메타크릴레이트(PEM) 및 포스포프로필 메타크릴레이트를 비롯한 하이드록시알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 포스페이트이다. 특히 바람직한 인산 모노머인 PEM은 하기 구조로 표시된다:
Figure 112017095145826-pat00003
식 중, R은 H 또는
Figure 112017095145826-pat00004
이다.
제1 폴리머 입자는 바람직하게는, 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 알릴 메타크릴레이트 또는 디비닐 벤젠과 같은 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머의 구조 단위를 0.3 내지 10 중량%로 포함한다. 제1 폴리머 입자는, 또한 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 디아세톤 아크릴아미드의 구조 단위를 바람직하게는 0.05 미만, 더 바람직하게는 0.01 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0 중량%로 포함한다.
바람직하게는 비흡착성인 제2 폴리머 입자는, 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 DAAM의 구조 단위를 포함하고, 바람직하게는 0.09 중량% 미만, 더 바람직하게는 0.01 중량% 미만, 더 바람직하게는 0.001 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0　중량%의 TiO2-흡착 모노머, 바람직하게는 인산 모노머의 구조 단위를 포함한다. 제2 폴리머 입자는 바람직하게는 5℃ 미만의 전체 Tg를 갖는 바람직하게는 2-상 폴리머 입자이다. 제2 폴리머 입자는 바람직하게는 10℃ 미만, 더 바람직하게는 0℃ 미만, 가장 바람직하게는 -10℃ 미만의 제1 상 Tg; 및 바람직하게는 40℃ 초과, 더 바람직하게는 60℃ 초과, 및 가장 바람직하게는 80℃ 초과의 제2 상 Tg를 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 제2 폴리머 입자의 제1 상은, 폴리머 입자의 제1 상의 중량을 기준으로, 45 중량%에서부터, 더 바람직하게는 48 중량%에서부터, 가장 바람직하게는 50 중량%에서부터, 바람직하게는 70 중량%까지, 더 바람직하게는 65 중량%까지, 가장 바람직하게는 60 중량%까지의 2 에틸헥실 아크릴레이트의 구조 단위; 및 제2 폴리머 입자의 제1 상의 중량을 기준으로, 바람직하게는 20 중량%에서부터, 더 바람직하게는 30 중량%에서부터, 및 가장 바람직하게는 35 중량%에서부터, 바람직하게는 50 중량%까지, 더 바람직하게는 45 중량%까지의 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌, 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트의 구조 단위를 포함한다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 제1 상은 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 1 중량%에서부터, 더 바람직하게는 7 중량%에서부터, 가장 바람직하게는 10 중량%에서부터, 80 중량%까지, 더 바람직하게는 60 중량%까지, 가장 바람직하게는 40 중량%까지의 부틸 아크릴레이트; 및 제2 폴리머 입자의 제1 상의 중량을 기준으로, 0 중량%에서부터, 더 바람직하게는 15 중량%에서부터, 더 바람직하게는 25 중량%에서부터, 가장 바람직하게는 40 중량%에서부터, 70 중량%까지, 더 바람직하게는 65 중량%까지, 가장 바람직하게는 60 중량%까지의 2-에틸헥실 아크릴레이트; 및 제2 폴리머 입자의 제1 상의 중량을 기준으로, 10 중량%에서부터, 더 바람직하게는 20 중량%에서부터, 더 바람직하게는 30 중량%에서부터, 가장 바람직하게는 35 중량%에서부터, 바람직하게는 50 중량%까지, 더 바람직하게는 45 중량%까지의 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌, 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트의 구조 단위를 포함한다.
제2 폴리머 입자의 제1 상은 제2 폴리머 입자의 제1 상의 중량을 기준으로 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 DAAM의 구조 단위를 포함하고; 또한, 제2 폴리머 입자의 제1 상은 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 아크릴산 또는 메타크릴산의 구조 단위를 포함한다.
제2 폴리머 입자의 제2 상은 바람직하게는 80 중량%에서부터, 더 바람직하게는 85 중량%에서부터, 가장 바람직하게는 90 중량%에서부터, 98.5 중량%까지, 더 바람직하게는 98 중량%까지, 가장 바람직하게는 97 중량%까지의 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌, 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트의 구조 단위를 포함한다. 제2 폴리머 입자의 제2 상은 바람직하게는 제2 폴리머 입자의 제2 상의 중량을 기준으로 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 DAAM의 구조 단위를 포함하고; 제2 폴리머 입자의 제2 상은 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 아크릴산 또는 메타크릴산의 구조 단위를 포함한다.
제2 폴리머 입자의 제1 상 대 제2 상의 비는 바람직하게는 85:15에서부터, 더 바람직하게는 80:20에서부터, 가장 바람직하게는 75:25에서부터, 바람직하게는 65:35까지의 범위이다.
제1 또는 제2 폴리머 입자는 주목할 만한 양의 아세토아세톡시에틸 메타크릴레이트(AAEM)의 구조 단위를 함유하지 않는 것이 더 바람직하며; 더 상세하게는, AAEM이 바람직하지 않은 색상을 생성하는 것으로 밝혀졌기 때문에, 입자는 바람직하게는 0.1 중량% 미만, 더 바람직하게는 0.05 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.01 중량% 미만의 AAEM의 구조단위를 포함한다.
본 발명의 조성물은 바람직하게는 VOC 농도가 50 g/L 미만인 낮은 VOC 조성물이다. 또 다른 측면에서, 조성물은 추가로, 안료 예컨대 TiO2, 충전제, 소포제, 계면활성제, 분산제, 증점제, 유착제, 착색제, 보존제, 유동제, 평활제, 및 중화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.
본 발명의 조성물로부터 제조된 코팅물은 당해 기술에 공지된 코팅물에 비해 개선된 경도 및 광택 유지를 나타내는 것으로 관찰되었다.
실시예
중간체 실시예 1 -PEM-작용화된 결합제의 제조
제1 모노머 에멀젼(ME1)은, 탈이온수(148.4 g), Disponil FES-32 계면활성제(38.2 g)를 혼합하고, 그 다음 부틸 아크릴레이트(BA, 322.6 g), 메타크릴산(MAA, 2.9 g), 벤조페논(4.2 g), 알릴 메타크릴레이트(ALMA, 3.9 g), 및 메틸 메타크릴레이트(MMA, 387.4　g)를 혼합하여 제조하였다.
제2 모노머 에멀젼(ME1)은, 탈이온수(308.5 g), Disponil FES-32 계면활성제(39.4 g)를 혼합하고, 그 다음 BA(515 g), PEM(39.3 g, 60% 활성), MAA(10.7 g), 및 MMA(500 g)를 혼합하여 제조하였다.
기계적 교반기, 질소 가스 블랭킷, 온도계, 콘덴서, 가열 맨틀 및 온도 컨트롤러가 구비된 4-L 반응기에 탈이온수(1147.5 g)를 주입하고 N2로 퍼지하면서 86℃로 가열하였다. 반응기에 물(6 g) 중 Disponil FES-32 계면활성제(2.35 g), 물(5 g) 중 모노머 에멀젼 1(111.4 g)의 일부 및 물(40.4 g) 중 과황산나트륨 (5.4 g)의 용액을 첨가하였다.
첨가 8분 후에, 물(89.4 g) 중 과황산나트륨(1.6 g)의 동시-공급 촉매 용액(co-feed catalyst solution) 및 ME1을 각각 0.8 g/분 및 17.7 g/분의 속도로 반응기에 공급하고 반응 온도를 85℃로 조절하였다. ME 1 공급이 완료된 후, 모노머 에멀젼 용기를 탈이온수(20 g)로 린스하고, 동시-공급 촉매 용액의 첨가를 중단하고 반응기 온도를 85℃로 조절하였다.
15분 후에, 동시-공급 촉매 용액 공급을 1.0 g/분의 속도로 재개하고 나서, 20.2 g/분의 속도로 ME2를 첨가하고 반응 온도를 85℃로 조절하였다. ME2 첨가가 완료된 후, 모노머 에멀젼 용기를 탈이온수(20 g)로 린스하고, 반응기를 75℃로 냉각시켰다.
반응기를 75℃로 냉각시켰을 때, 물(6 g) 중 수산화암모늄(30.2 g, 28% 수용액)의 용액을 3.02 g/분의 속도로 반응기에 첨가하고, 반응기를 70℃로 냉각시켰다.
반응기를 70℃로 냉각시켰을 때, 황산 제1철 7수화물(4 g, 0.15 % 수용액), VERSENE™ EDTA(The Dow Chemical Company의 상표명, 0.9 g, 1% 수용액), 및 질산구리(0.02 g, 42% 수용액)의 용액을 반응기에 첨가하고, 그 다음 물(20.5 g) 중 t-부틸 하이드로퍼옥사이드(t-BHP, 0.8 g, 70% 수용액)의 용액을 첨가하였다. 반응기를 냉각시키고 물(24.1 g) 중 이소아스코르브산(0.6 g)의 용액을 반응기에 서서히 첨가하여 잔류 모노머를 감소시켰다. 모든 공급이 완료된 후, 수산화암모늄(5.3 g, 28% 수용액)의 용액을 0.35 g/분의 속도로 반응기에 첨가하였다. 수산화암모늄 첨가가 완료된 후, KORDEK™ LX5000 살생물제(1.6 g, 50% 수용액), Tego Foamex 소포제 1488(2.9 g), 및 물(25 g)의 용액을 반응기에 첨가하였다. 반응기를 실온으로 냉각시킨 후, 내용물을 여과하여 겔을 제거하였다. 여과된 분산물은 46%의 고형분과 pH 7.9를 갖는 것으로 밝혀졌다.
비교 중간체 실시예 1 -DAAM- 및 PEM-작용화된 결합제의 제조
ME1은, 탈이온수(331.6 g), Disponil FES-32 계면활성제(28.3 g)를 혼합하고, 그 다음 DAAM(21.2 g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA, 639.8 g), MMA(376.4 g), MAA(16.1 g), 및 PEM(21.5 g, 60% 활성)을 혼합하여 제조하였다.
ME2는, 탈이온수(130.0 g), Disponil FES-32 계면활성제(22.0 g), DAAM(8.8 g), MMA(417.3 g), 및 MAA(13.2 g)를 혼합하여 제조하였다.
기계적 교반기, 질소 가스 블랭킷, 온도계, 콘덴서, 가열 맨틀 및 온도 컨트롤러가 구비된 4-L 반응기에 탈이온수(834 g)를 주입하고 N2로 퍼지하면서 85℃로 가열하였다. 반응기에 물(20 g) 중 Disponil FES-32 계면활성제(34.1 g), 물(20 g) 중 53 g의 ME1, 및 물(40 g) 중 과황산암모늄(4.1 g)의 용액을 첨가하였다.
첨가 5분 후에, 물(106 g) 중 과황산암모늄(1.4 g)의 동시-공급 촉매 용액 및 ME1을 각각 1.0g/분 및 10.4 g/분의 속도로 반응기에 공급하고 반응 온도는 85℃로 조절하였다. 20분 후, ME1공급 속도를 20.8 g/분으로 증가시키고 반응 온도는 85℃로 조절하였다. ME1 공급이 완료된 후, 모노머 에멀젼 용기를 탈이온수(50 g)로 린스하고, 동시-공급 촉매 용액을 중단하고 그 다음 물(50 g) 중 탄산나트륨(3.0 g) 및 수산화암모늄(7 g, 28% 수용액)의 용액을 반응기에 첨가하였다. 반응기 온도는 85℃로 조절하였다.
10분 후, 동시-공급 촉매 용액 공급을 1.0 g/분의 속도로 재개하고 나서, 20.8 g/분의 속도로 ME2를 첨가하고, 반응 온도는 85℃로 조절하였다. ME2 첨가가 완료된 후, 모노머 에멀젼 용기를 탈이온수(30 g)로 린스하고, 반응기를 80℃로 냉각시켰다.
그 다음 황산 제1철 7수화물(20 g, 0.15% 수용액)의 용액을 반응기에 첨가하고, 그 다음 물(18.5　g) 중 t-BHP(1.2 g, 70% 수용액)의 용액 및 물(19.1 g) 중 Bruggolite FF6M 환원제(0.8 g)의 용액을 첨가하여 잔류 모노머를 감소시켰다. 모든 공급의 완료 후에, 반응기를 실온으로 냉각시켰다. 반응기 온도가 50　℃에 도달하면, 수산화암모늄(8 g, 28% 수용액), 그 다음 물(70 g) 중 아디프산 디하이드라자이드(15.0 g)의 슬러리를 반응기에 첨가하였다. 반응기 온도가 40℃에 도달하면, 물(20 g) 중 KATHON™ LX 살균제(The Dow Chemical Company 또는 그 계열사의 상표명, 11.63 g, 1.5% 수용액)의 용액, 물(20 g) 중 KORDEK™ LX5000(The Dow Chemical Company 또는 그 계열사의 상표명, 1.7 g, 50% 수용액)의 용액, 및 Rhodoline 643 소포제(1.7　g)를 반응기에 첨가하였다. 용기를 실온으로 냉각시킨 후, 내용물을 여과하고 겔을 제거하였다. 여과된 분산물은 45.4%의 고형분과 pH 8을 갖는 것으로 밝혀졌다.
중간체 실시예 2 - DAAM-작용화된 결합제의 제조
ME1은, 탈이온수(331.6 g), Disponil FES-32 계면활성제(50 g)를 혼합하고, 그 다음 DAAM(20.9 g), 2-EHA(640.5 g), MMA(376.4 g), 및 MAA(37.6 g)를 혼합하여 제조하였다.
ME2는, 탈이온수(130.0 g), Disponil FES-32 계면활성제(22.0 g), DAAM(8.5 g), MMA(417.5 g), 및 MAA(13.2 g)를 혼합하여 제조하였다.
기계적 교반기, 질소 가스 블랭킷, 온도계, 콘덴서, 가열 맨틀 및 온도 컨트롤러가 구비된 4-L 반응기에 탈이온수(824 g)를 주입하고 N2로 퍼지하면서 85℃로 가열하였다. 이 반응기에 물(20 g) 중 Disponil FES-32 계면활성제(12.3 g), 물(60 g) 중 탄산나트륨(3.04 g)의 용액, 물(22.5 g) 중 ME1(53 g)의 일부, 및 물(40 g) 중 과황산암모늄(4.0 g)의 용액을 첨가하였다.
5분 후, 물(106 g) 중 과황산암모늄(1.4 g)의 동시-공급 촉매 용액을 0.95 g/분의 속도로 반응기에 공급하고, 그 다음 10.4　g/분의 속도로 ME1을 첨가하고, 반응 온도를 85℃로 조절하였다. 20분 후, ME1 공급 속도를 20.8 g/분으로 증가시키고 반응 온도를 85℃로 조절하였다. ME1 공급이 완료된 후, 모노머 에멀젼 용기를 탈이온수(50　g)로 린스하고, 동시-공급 촉매 용액을 중단하고, 반응 온도를 85℃로 조절하였다.
30분 후, 동시-공급 촉매 용액 공급을 1.0 g/분의 속도로 재개하고, 그 다음 22.5 g/분의 속도로 ME2를 첨가하고, 반응 온도를 85℃로 조절하였다. ME2 첨가가 완료된 후, 모노머 에멀젼 용기를 탈이온수(32 g)로 린스하고, 반응기를 60℃로 냉각시켰다.
황산 제1철 7수화물(20 g, 0.15% 수용액)의 용액을 반응기에 첨가하고, 그 다음 물(18.5 g) 중 t--BHP(1.2 g, 70% 수용액)의 용액, 및 물(19.1 g) 중 Bruggolite FF6M 환원제(0.6 g)의 용액을 첨가하였다. 모든 공급물의 첨가가 완료된 후, 반응기를 냉각시켰다. 반응기가 50℃에 도달하면, 수산화암모늄(10 g, 28% 수용액)을 첨가한 다음, 물(70 g) 중 아디프산 디하이드라자이드(15.0 g)의 슬러리를 첨가하였다. 반응기 온도가 40℃에 도달하면, 물(20 g) 중 KATHON™ LX 살균제(11.6 g, 1.5%)의 용액, 및 물(20 g) 중 KORDEK™ LX5000 살생물제(1.7　g, 50% 수용액)의 용액을 첨가했다. 반응기를 실온으로 냉각시킨 후, 내용물을 여과하고 겔을 제거하였다. 여과된 분산물은 45.5%의 고형물과 pH 8을 갖는 것으로 밝혀졌다.
페인트 제조
본 조성물은 표 1에 요약된다.페인트를 제조하기 위한 절차는 하기와 같다:
예비혼합물은 1-L 플라스틱 컨테이너(표 1의 렛다운 탱크)에 결합제를 첨가한 다음 온화한 진탕 하에 소포제를 첨가하여 제조하였다. 예비혼합물 성분의 나머지를 보텍스(vortex)에 하나씩 서서히 첨가하고 약 10 내지 15분 동안 혼합하였다. TiO2 슬러리를 중간 정도의 혼합 상태로 예비혼합물에 서서히 첨가하였다. 페인트는 유착제, 유동성 조절제, 및 최종 소포제 첨가에 의해 마무리되었다.
표 1에서, 결합제는 중간체 실시예 1 및 2로부터의 결합제의 조합을 사용하여 제조된 페인트 제형; 또는 비교 중간체 실시예 1의 결합제를 사용하여 제조된 페인트 제형; 또는 중간체 실시예 1의 결합제만을 사용하여 제조된 페인트 제형을 지칭한다. Byk-024는 Byk-024 소포제를 지칭하고; 테르지톨 15-S-40은 테르지톨™ 15-S-40 에톡실레이트화된 계면활성제를 지칭하고; Tamol 2011은 TAMOL™ 2011 분산제를 지칭하고; Kathon LX 1.5%는 KATHON™ LX를 지칭하고; Ti-순수한 R-746은 Ti-순수한 R-746 TiO2 슬러리를 지칭하고; RM 1660 및 RM 995는 ACRYSOL™ RM 1600 및 ACRYSOL™ 95 유동성 조절제를 각각 지칭한다.
테르지톨, TAMOL, KATHON, KORDEK, 및 ACRYSOL 모두는 The Dow Chemical Company 또는 그 계열사의 상표명이다.
표 1은 실시예 및 비교예의 페인트 제형을 제조하기 위해 사용된 성분들을 예시한다.
표 1 - 페인트 제형
Figure 112017095145826-pat00005
코니히(
Figure 112017095145826-pat00006
) 경도의 측정
페인트의 드로우다운(drawdown)은 25　℃ 및 50% RH에서 정사각형 도포기를 사용하여 미처리 알루미늄 패널 위에 만들어진다. 습성 필름 두께는 5 mil이었다. 코팅물을 Byk Mallinckrodt 코니히 진자 경도 테스터를 사용하여 코니히 경도를 측정하기 전에 25℃ 및 50% RH에서 14일 동안 건조하였다.
가속화된 풍화
페인트 필름을 7-mil 갭 드로우다운 바(drawdown bar)로 알루미늄 패널 위에 도포하였다. 코팅물을 25℃ 및 50% RH 조건 하에서 7일 동안 건조시켰다. 초기 60°광택 판독을 기록하고; 그 다음, 코팅물을 500 시간 동안 UV 응축 풍화 기계에서 노출시켰다. 사이클은 60℃에서 4시간의 UV 노출과 40℃에서 4시간의 UV 노출로 구성된다. 노출 기간이 끝날 때, 코팅물의 광택을 BYK 마이크로-TRI-광택 μ-광택 미터를 사용하여 측정하였다.
3가지 페인트 제형에 대한 코니히 경도 및 60°광택의 결과를 측정하고 표 2에 나타내었다. 결합제 1은 중간체 실시예 1로부터 제조된 결합제를 지칭하고; 결합제 2는 비교 중간체 실시예 1로부터 제조된 결합제를 지칭하고; 그리고 결합제 3은 중간체 실시예 1 결합제와 중간체 실시예 2 결합제의 52:48 중량-중량 혼합물을 지칭한다. 결합제 1을 사용하여 제조된 페인트는 비교예 1을 지칭하고; 결합제 2로부터 제조된 페인트는 비교예 2를 지칭하고; 그리고 결합제 3으로부터 제조된 페이트는 실시예 1을 지칭한다. 60°광택o는 초기 광택을 지칭하고; 60°광택f는 QUV 노출 500시간 후의 광택을 지칭하고; Δ광택은 60°광택f - 60°광택o를 지칭한다.
Figure 112017095145826-pat00007
이 결과는, 두 개의 뚜렷하게 작용화된 결합제 -PEM로 작용화된 하나 및 DAAM으로 작용화된 다른 하나-를 함유하는 페인트 제형이 PEM으로만 작용화된 결합제 및 DAAM 및 PEM 둘 다로 작용화된 결합제를 포함하는 페인트를 함유하는 페인트와 비교하여 우수한 코니히 경도 및 광택 유지를 보이는 것으로 나타난다.

Claims (8)

  1. 조성물로서,
    a) 1) 제1 폴리머 입자 및 2) 제2 폴리머 입자의 수성 분산물; 및
    b) 조성물의 중량을 기준으로, 0.1 내지 10 중량%의 디하이드라자이드 또는 디아민 가교결합제;를 포함하며,
    상기 제1 폴리머 입자는, 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.1 내지 5 중량%의 TiO2-흡착 모노머의 구조단위로 작용화된 것이고,
    상기 제2 폴리머 입자는, 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.1 내지 12 중량%의 디아세톤 아크릴아미드의 구조단위로 작용화된 것이며,
    상기 제1 및 제2 폴리머 입자는 75 nm 내지 350 nm 범위 내의 평균 입자 크기를 갖고,
    상기 TiO2-흡착 모노머는 인산 모노머이며,
    상기 제2 폴리머 입자는, 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.09 중량% 미만의 인산 모노머의 구조 단위를 포함하는,
    조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 제2 폴리머 입자가 10℃ 미만의 Tg를 갖는 제1 상 및 40℃ 초과의 Tg를 갖는 제2 상을 갖는 2-상 폴리머 입자인, 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 제1 폴리머 입자가, 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.3 내지 10 중량%의 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머의 구조 단위를 포함하는, 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1 폴리머 입자가, 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.05 중량% 미만의 디아세톤 아크릴아미드의 구조 단위를 포함하고,
    제2 폴리머 입자가, 제2 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.05중량% 미만의 인산 모노머의 구조 단위를 포함하며,
    상기 인산 모노머가 포스포에틸 메타크릴레이트인,
    조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 제1 폴리머 입자가, 제1 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.3 내지 3 중량의 포스포에틸 메타크릴레이트의 구조 단위로 작용화된 것인, 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, TiO2, 소포제, 계면활성제, 분산제, 및 유동성 조절제를 추가로 포함하는, 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
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