发明领域
本发明与非黄化胶乳配方有关。具体而言,本发明涉及在 受热或暴露在醛类物质或紫外线环境下时表现出较低黄化程度 的胶乳配方。
发明背景
通过乳液聚合过程制备出的聚合物具有广泛的用途。举例 而言,乳液聚合制备出的胶乳可用于油漆、擦光漆、抛光剂、 胶片、油墨、透明涂层、染色剂、清漆、印刷涂料和粉末涂层。
人们很长时间以来就知道,胶乳受热或暴露在醛类物质或 光线环境下时,尤其是暴露在紫外线下容易明显地出现黄化。 长期以来,在聚合物化学方法中一直向黄化的聚合物中加入上 蓝剂来解决黄化问题。然而,这一方法实质上只是一种补救方 法,并不适于从根本上解决这一问题。
胶乳成分的变黄是透明涂层中的突出问题,尤其是胶乳成 分用于浅颜色的基片上,如用于白色或奶油色基片上。此外, 当暴露在醛类物质环境下,如暴露在甲醛及苯甲醛环境下时, 乳液成分会变黄。
因此,实际中需要透明的涂层成分,这些成分当受热或暴 露在醛类物质及紫外线环境下时会发生少量的黄化或者不发生 黄化。
发明概述
本发明提供涂料组份,当受热或暴露在醛类物质或紫外线 环境中时,本发明提供的涂料组份表现出较小的黄化程度。
本发明在某一方面提供某种胶乳配方,该胶乳具有较低的 黄化程度。这一配方中包括聚合微粒,聚合微粒含有胶乳聚合 物晶种,聚合物晶种至少含有乙烯基芳香族单体、烷基丙烯酸 酯、烷基甲基丙烯酸酯单体中的一种,或含有这些单体的混合 物。聚合微粒还包括聚合物内层,聚合物内层至少将聚合物晶 种的某部分覆盖住。聚合物内层含有的单体包括:含有乙酰醋 酸基的单体,如乙酰醋酸基烷基丙烯酸酯、乙酰醋酸基烷基甲 基丙烯酸酯或这些单体的混合物;还包括含不饱和乙烯基酯的 单体,如烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合 物;以及乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单 体、甲基丙烯酸单体或这些单位的混合物。聚合微粒还包括聚 合物外层,外层所含的乙烯基芳香族单体的重量不到乙烯基芳 香族单体总含量重量的约5%,更佳的情况是小于约1%,聚合 物外层至少包括一种单体,如包括烷基丙烯酸酯单体、烷基甲 基丙烯酯单体或这些单体的混合物。聚合物内层位于胶乳聚合 物晶种的某一部分与聚合物外层之间,聚合微粒在暴露于紫外 线情况下表现出较小的黄化程度。
在优选情况下,胶乳中的聚合微粒还包括至少一层隙间层, 隙间层位于聚合物内层和聚合物外层之间。聚合物隙间层所含 的单体包括含乙酰醋酸基的单体、含乙烯基不饱和酯的单体以 及二乙烯基不饱和单体。其中乙酰醋酸基单体比如可以是乙酰 醋酸基烷基丙烯酸酯、乙酰醋酸基烷基甲基丙烯酸酯或者这些 单体的混合物。乙烯基不饱和酯单体比如可以是烷基丙烯酸酯、 烷基甲基丙烯酸酯以及这些单体的混合物。二乙烯基不饱和单 体的分子式如下:
CH2=C(R1)-C(=O)-O-CH2-[CH2]n-O-C(=O)-C(R2)=CH2
其中R1和R2分别是H或含有1~5个碳原子的烷基团,n是 1~12间的一个整数。在优质情况下,二乙烯基不饱和单体包括 1,10-癸二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、1,8-辛二醇二 丙烯酸酯、1,7-庚二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,5- 戊二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-戊二醇二丙烯 酸酯、1,2-乙二醇二丙烯酸酯以及这些单体的混合物。在特别优 选的情况下,聚合物隙间层所含的二乙烯基不饱和单体是1,6- 己二醇二丙烯酸酯。
在另一优选情况下,胶乳中聚合微粒的外层所含的单体包 括甲基丙烯酸酯,2-乙基己基丙烯酸酯或这些单体的混合物。 优选的胶乳成分含有多官能胺,多官能胺至少带有两个胺基团。 在更优选的胶乳中,多官能胺的一个胺基团与第一个碳原子形 成化学键,第二个胺基团与另一个碳原子形成化学键,这两个 碳原子被3个或3个以下的碳原子隔开,或者被6个或6个以 下的碳原子隔开。优选的多官能胺包括1,2-丙二胺、1,3-丁二胺、 1,2-丁二胺、1,3-戊二胺、1,-4戊二胺、4-甲基-1,3-戊二胺、2-甲 基-1,3-戊二胺、2-甲基-1,4-戊二胺、3-甲基-1,4-戊二胺、2,4-戊 二胺、2,5-己二胺、2,4-己二胺、1,3-己二胺、1,4-己二胺、1,5- 己二胺、5-甲基-1,3-己二胺、2,4-己二胺、1,3-己二胺、3-甲基-1,3- 己二胺、2-甲基-1,4-己二胺、3-甲基-1,4-己二胺、5-甲基-1,4-己 二胺、2-甲基-1,5-己二胺、3-甲基-1,5-己二胺、4-甲基-1,5-己二 胺、1,3-庚二胺、1,4-庚二胺、1,5-庚二胺、1,3-辛二胺、1,4-辛 二胺、1,5-辛二胺或这些胺的混合物。胶乳中所含的特别优选多 官能胺是1,3-戊二胺。
本发明中其他优选胶乳成分包括还原剂。特别优选的还原 剂是偏亚硫酸氢盐阴离子,偏亚硫酸氢盐可以是偏亚硫酸氢钠、 偏亚硫酸氢钾、偏亚硫酸氢锂、偏亚硫酸氢铵或其他的偏亚硫 酸氢盐。其他更优选的胶乳成分还包括碱性物质,如包括氨、 氢氧化铵、烷基胺、二烷基胺、三烷基胺或这些碱性物质的混 合物。胶乳中所含的特别优选碱性物质包括氨、氢氧化铵或这 些碱性物质的混合物。
另一方面,本发明提供某种胶乳配方,该胶乳表现出较小 的黄化程度,胶乳中包含碱性物质、至少带有两个胺基团的多 官能胺以及聚合物微粒。多官能胺中的一个胺基团与第一个碳 原子形成化学键,第二个胺基团与第二个碳原子形成化学键, 这二个碳原子或被3个或3个以下的碳原子隔开,或被6个或6 个以上的碳原子隔开。胶乳中的聚合微粒包括胶乳聚合晶种, 晶种至少含有一种单体,例如含有乙烯基芳香族单体、烷基丙 烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物。聚合微粒还 包括聚合物内层,这一内层至少将胶乳聚合晶种的某一部分覆 盖住。聚合物内层含有的单体包括含乙酰乙酸基的单体,如乙 酰乙酸基丙烯酸酯、乙酰乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或这些单体 的混合物;聚合物内层含有的单体还包括含乙烯基不饱和酯的 单体,如烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合 物;以及乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单 体、甲基丙烯酸单体或者这些单体的混合物。聚合微粒还包括 聚合物外层,外层至少包括烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯 单体中的一种或这些单体的混合物。聚合物内层位于聚合物内 层与至少胶乳聚合晶体一部分之间,该胶乳配方在受热时表现 出较小的黄化程度。
在本发明的优选实施方案中,上面所述的胶乳配方中含有 聚合物隙间层,隙间层位于聚合物内层与聚合物外层之间。聚 合物隙间层具有上面所述的相同特点。
另一方面,本发明提供某种胶乳配方,该胶乳具有较低的 黄化程度。这些配方中包括碱性物质、水、至少带有两个胺基 团的多官能胺以及聚合微粒。胶乳中的聚合微粒由聚合物构成, 聚合物所含的单体包括含乙酰乙酸基的单体,如乙酰乙酸基烷 基丙烯酸酯、乙酰乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或这些单位的混合 物;聚合物还包括含乙烯基不饱和酯的单体,如烷基丙烯酸酯、 烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以及乙烯基不饱和单 体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或这 些单体的混合物。其中乙烯基芳香族单体的总量占聚合微粒总 重量的百分比不到5%,更优选的情况是小于约1%。最优选的 情况是,聚合微粒中基本不含有乙烯基芳香族单体。优选的胶 乳配方中包含具有上面所述同样性质的二乙烯基不饱和单体。
本发明还提供某种胶乳配方,该胶乳表现出较低的黄化程 度,该配方中包括碱性物质、水、至少带有两个胺基团的多官 能胺以及聚合微粒;多官能胺中的一个胺基团与第一个碳原子 形成化学键,第二个胺基团与第二个碳原子形成化学键,这二 个碳原子或被3个或3个以下的碳原子隔开,或被6个或6个 以上的碳原子隔开。胶乳中的聚合微粒包括聚合物,聚合物所 含的单体包括:含乙酰乙酸基的单体,如乙酰乙酸基烷基丙烯 酸酯、乙酰乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或这些单位的混合物;聚 合物还包括含乙烯基不饱和酯的单体,如烷基丙烯酸酯、烷基 甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以及乙烯基不饱和单体, 如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或这些单 体的混合物。优选的胶乳配方中包含具有上面所述同样性质的 二乙烯基不饱和单体。
另一方面,本发明提供生产具有较低黄化程度聚合微粒的 方法。其中的一种方法包括:在胶乳聚合晶种、表面活性剂、 水以及游离基聚合引发剂存在的条件下使第一种单体混合物发 生聚合反应以形成聚合物的内层;然后在表面活性剂、游离基 聚合引发剂以及聚合物内层存在的条件下使第二种单体混合物 发生聚合。第一种单体混合物包括含乙酰乙酸基的单体,如乙 酰乙酸基烷基丙烯酸酯、乙酰乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或这些 单体的混合物;含乙烯基不饱和酯的单体,如烷基丙烯酸酯、 烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以及乙烯基不饱和单 体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或这 些单体的混合物。第二种单体混合物包括像乙烯基芳香族单体、 烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯这样的单体或者这些单体的 混合物。乙烯基芳香族单体在第二种单体混合物总重中所占的 百分比小于约5%,优选的情况是不到约1%。在特别优选的方 案中,第二种单体混合物基本上不含乙烯基芳香族单体。
优选情况下,通过将碱性物质、多官能胺与聚合微粒混合 起来可以从按上述方法生产出的聚合微粒来制备胶乳。优选的 碱性物质是氨、氢氧化铵或这二者的混合物;多官能胺至少带 有两个胺基团。
另一方面,本发明提供黄化程度较低胶乳成分的制备方法。 生产这种胶乳成分的方法之一包括:在表面活性剂、水以及游 离基聚合引发剂存在的条件下使单体混合物发生聚合以生成聚 合混合物,然后将碱性物质以及至少带有两个胺基团的多官能 胺与聚合混合物进行混合。这种单体混合物包括含乙酰乙酸基 的单体,如乙酰乙酸基烷基丙烯酸酯、乙酰乙酸基甲基丙烯酸 酯或这些单体的混合物;还包括含乙烯基不饱和酯的单体,如 烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以及 乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲基 丙烯酸单体或这些单体的混合物。乙烯基芳香族单体总量在单 体总重量中所占比例小于约5%,优选的情况是小于约1%。在 特别优选的方法中,单体混合物中基本上不含乙烯基芳香族单 体。
制备具有较低黄化程度胶乳成分的另一种方法包括:在表 面活性剂、水以及游离基聚合引发剂存在的条件下使单体混合 物发生聚合反应以生成聚合混合物,然后将碱性物质以及多官 能胺与聚合混合物进行混合。多官能胺至少带有两个胺基团, 且至少一个胺基团与某个碳原子形成化学键,该碳原子至少与 另外二个碳原子形成化学键。这种单体混合物包括含乙酰乙酸 基的单体,如乙酰乙酸基烷基丙烯酸酯、乙酰乙酸基甲基丙烯 酸酯或这些单体的混合物;还包括含乙烯基不饱和酯的单体, 如烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;还 包括乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、 甲基丙烯酸单体或这些单体的混合物。
制备具有较低黄化程度胶乳成分的再一种方法包括:制备 聚合微粒的水合乳液,并将碱性物质以及多官能二胺与聚合微 粒的水合乳液进行混合。多官能二胺至少带有两个胺基团,多 官能胺中的一个胺基团与第一个碳原子形成化学键,第二个胺 基团与第二个碳原子形成化学键,第一个碳原子与第二个碳原 子之间间隔3个或3个以下的碳原子,或者间隔6个或6个以 上的碳原子。制备聚合微粒水合乳液包括:在胶乳聚合晶种、 水、表面活性剂以及游离基聚合引发剂存在的条件下使第一种 单体混合物发生聚合反应以形成聚合物的内层,然后在表面活 性剂、游离基聚合引发剂以及聚合物内层存在的条件下使第二 种单体混合物发生聚合反应。第一种单体混合物包括含乙酰乙 酸基的单体,如乙酰乙酸基烷基丙烯酸酯、乙酰乙酸基甲基丙 烯酸酯或这些单位的混合物;还包括含乙烯基不饱和酯的单体, 如烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以 及乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲 基丙烯酸单体或这些单体的混合物。第二种单体混合物包括像 乙烯基芳香族单体、烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯这样的 单体或者这些单体的混合物。
通过阅读下面本发明的详细说明就可清楚地了解本发明的 其他方面、特点和优点。
本发明详细说明
人们已经发现,通过生产出具有某些特性的组份可使胶乳 在受热以及暴露在紫外线或暴露在像甲醛或苯甲醛这些醛类物 质的情况下降低黄化的程度。首先,人们已经发现,当暴露在 紫外线环境下时,含有由烷基丙烯酸酯单体、烷基甲基丙烯酸 酯单体或这些单体混合物构成聚合微粒外层的胶乳成分在很少 或没有苯乙烯存在的情况下表现出较低的黄化特性。因此,用 甲基丙烯酸甲酯这样的烷基甲基丙烯酸酯替代胶乳成分中聚合 微粒外层所含的苯乙烯可以降低黄化程度。其次,人们还发现, 在受到热辐射时,使用带有至少两个胺基团的多官能胺来替代 没有这一特性的多官能胺可以降低胶乳成分的黄化程度;多官 能胺中的一个胺基团与第一个碳原子形成化学键,另一个胺基 团与第二个碳原子形成化学键,第一个碳原子和第二个碳原子 相隔3个或3个以下的碳原子,或者相隔6个或6个以上的碳 原子。最后人们发现,在胶乳成分中加入像二价偏亚硫酸氢离 子这样的还原剂可以降低胶乳成分在受热和/或暴露在醛类物质 下时的黄化程度。
人们已经发现了各种类型的胶乳配方,这些胶乳在受热或 暴露在醛类物质或光线下时表现出较小的黄化程度。某些优选 的胶乳配方含有单层或双层结构的聚合微粒,而其他配方中含 有多层结构的聚合微粒。
根据上述的发现,本发明提供具有较低黄化程度的胶乳配 方。本发明中某些优选的胶乳配方中包括聚合微粒,当暴露在 紫外线环境下时,该胶乳表现出较低的黄化程度。聚合微粒含 有数种组份。聚合微粒包括胶乳聚合晶种、聚合物内层以及聚 合物外层。胶乳聚合晶种至少含有一种单体,如乙烯基芳香族 单体、烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物。 聚合物内层至少将胶乳聚合晶种的某一部分覆盖住。聚合物内 层所含的单体包括:含乙酰乙酸基的单体,如乙酰乙酸基烷基 丙烯酸酯、乙酰乙酸基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;含 乙烯基不饱和酯的单体,如烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯 或者这些单体的混合物;以及乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳 香族单体、丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或这些单体的混合物。 聚合物内层位于至少部分胶乳聚合晶种与聚合物外层之间。聚 合物外层至少包括一种烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这 些单体的混合物,此外,外层含有的乙烯基芳香族单体量不到 乙烯基芳香族单体总重量的约5%。
本发明还提供在受热或暴露在醛类物质下黄化程度低的胶 乳配方,该胶乳包括碱性物质、至少带有两个胺基团的多官能 胺以及聚合微粒。在某一实施方案中,多官能胺中的一个胺基 团与第一个碳原子形成化学键,第二个胺基团与第二个碳分子 形成化学键;这二个碳原子间隔有3个或3个以下的碳分子, 或者隔有6个或6个以上的碳原子。令人惊奇的是,含有这种 多官能胺的胶乳黄化程度有所降低。聚合微粒与前段文字所述 的大致相同,区别在于除了含有烷基丙烯酸酯单体、烷基甲基 丙烯酸酯或这些单体的混合物之外,这里的聚合物微粒可以含 有任意量的乙烯基芳香族单体。
聚合微粒中的胶乳聚合晶种通常是乳液聚合物,如含有乙 烯基芳香族单体、烷基丙烯酸酯单体、烷基甲基丙烯酸单体或 这些单体混合物的乳液聚合物。胶乳聚合晶种的具体组份对于 胶乳黄化程度的降低并不重要。然而,本发明中优选使用的胶 乳聚合晶种是从苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或这些单体的混合物 制备的乳液聚合物。
聚合物内层至少将部分胶乳聚合晶种覆盖住。聚合物内层 通常包括含乙酰乙酸基的单体,如乙酰乙酸基丙烯酸酯、乙酰 乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物。这些单体具体 可包括乙酰乙酸基丙烯酸乙酯以及乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙 酯,但并不局限这二种单体。本发明中所用的优选乙酰乙酸基 烷基甲基丙烯酸酯单体是乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯。
胶乳中聚合微粒的聚合物内层还至少包括一种含乙烯基不 饱和酯的单体,如烷基丙烯酸酯以及烷基甲基丙烯酸酯。烷基 丙烯酸酯和烷基甲基丙烯酸酯具体可以包括丙烯酸甲酯、丙烯 酸乙酯、n-丙烯酸丙酯,i-丙烯酸丙酯、n-丙烯酸丁酯、s-丙烯 酸丁酯、i-丙烯酸丁酯、t-丙烯酸丁酯、n-丙烯酸戊酯、i-丙烯酸 戊酯、n-丙烯酸己酯、丙烯酸异己酯、2-乙基己基丙烯酸酯、n- 丙烯酸辛酯、n-丙烯酸癸酯、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己酯、 丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸肉桂酯、丙烯酸异苯乙酯、 丙烯酸烯丁酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2- 羟丁酯、丙烯酸-6-羟己酯、丙烯酸-5,6-二羟己酯、2-甲氧丁基 丙烯酸酯、3-甲氧丁基丙烯酸酯、2-乙氧乙基丙烯酸酯、2-丁氧 乙基丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油脂、丙 烯酸糠酯、丙烯酸四氢糠脂、丙烯酸四氧吡喃酯、丙烯酸二甲 氨基乙酯、丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸丁氨基乙酯、2-氯乙 基丙烯酸酯、丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯 酸六氟异丙酯、2-硝基丙烯酸异丁酯、2-磺乙基丙烯酸酯、甲基 -2-氯丙烯酸酯、甲基-α-氰甲丙烯酸酯以及相应的甲基丙烯酸 酯,但烷基丙烯酸酯和烷基甲基丙烯酸酯并不局限于此。聚合 物内层所含的更优选的此类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙 烯酸异辛酯以及两种单体的混合物。
本发明中胶乳成份中聚合微粒的聚合物内层还包括至少一 种乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲 基丙烯酸单体以及这些单体的混合物。聚合物内层所含的乙烯 基芳香族单体可以含有与乙烯基中碳原子形成化学键的芳环。 这组单体包括苯乙烯、2-甲基苯乙烯、甲苯乙烯、对甲基苯乙 烯、叔丁基苯乙烯、o-氯苯乙烯、乙烯基吡啶以及这些单体的 混合物,但这组单体并不局限于此。聚合物内层所含的优选乙 烯基芳香族单体包括苯乙烯和2-甲基苯乙烯。
除了上面所述的三种组份外,聚合物内层还包括本领域所 知的其他单体。所包含的具体单体将取决于所制备的聚合物的 最终用途。
在受紫外线照射情况下具有较低黄化程度的胶乳中,聚合 微粒的聚合物外层至少包括一种烷基丙烯酸酯单体、烷基甲基 丙烯酸酯单体或这些单体的混合物。优选的聚合物外层包括2- 乙基己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯以及这些单 体的混合物。优选的情况是,聚合物外层具有少量的乙烯基芳 香族单体,尤其是具有少量的苯乙烯。因此,在优选的聚合微 粒中,聚合物外层中的乙烯基芳香族单体不到乙烯基芳香族单 体总重量的约5%。更优选的聚合物外层含有的乙烯基芳香族单 体不到乙烯基芳香族单体总重的2%,再优选的情况是聚合物外 层中的乙烯基芳香族单体重量不到乙烯基芳香族单体总重的约 1%。最优选的情况是,聚合微粒中基本上不含任何乙烯基芳香 族单体。
在紫外线照射时黄化程度较低的聚合微粒聚合物外层所含 的其他单体可包括任何种类的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,而且 没有芳香族单体。但这些其他单体并不局限于此。
本发明中胶乳中所含的聚合微粒在优选情况下至少包括一 个隙间层,该隙间层位于聚合物内外层之间。正如本领域技术 人员所理解的,本发明中所用的聚合微粒可以包括数个隙间层。 隙间层中所包括的具体单体种类可以与其他隙间层所含的单体 种类相同,也可以不同。聚合物隙间层包括的单体有:含乙酰 乙酸基的单体,如乙酰乙酸基烷基丙烯酸酯、乙酰乙酸基甲基 丙烯酸酯或这些单体的混合物;含乙烯基不饱和酯的单体,如 烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以及 分子式如下的二乙烯基不饱和单体:
CH2=C(R1)-C(=O)-O-CH2-[CH2]n-CH2-O-C(=O)-C(R2)=CH2其中R1和R2分别是H或含有1~5个碳原子的 烷基团,n是0~12间的整数。
隙间层所含的带有乙酰乙酸基的单体与聚合物内层所含的 同种单体具有相同的特性。因此,在优选情况下,隙间层中含 乙酰乙酸基的单体包括乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯。
隙间层所含的带有乙烯基不饱和酯的单体与聚合物内层所 含的同种单体具有相同的特性。因此,在优选情况下,该种单 体包括甲基丙烯酸甲酯、2-甲基己基丙烯酸甲酯以及这些单体 的混合物。
在优选的情况下,隙间层所含的具有前面所述性质的二乙 烯基不饱和单体包括1,10-癸二醇二丙烯酸酯,1,9-壬二醇二丙 烯酸酯、1,8-辛二醇二丙烯酸酯、1,7-庚二醇二丙烯酸酯、1,6-己 二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸 酯、1,3-戊二醇二丙烯酸酯、1,2-乙二醇二丙烯酸酯以及这些单 体的混合物。在特别优选情况下,聚合物隙间层所含的二乙烯 基不饱和单体是1,6-己二醇二丙烯酸酯。
受紫外线照射时,表现出较低黄化程度的优选胶乳配方中 包括多官能胺,多官能胺至少带有两个胺基团。虽然在这类胶 乳中可以使用任何种类的多官能胺,并保持胶乳在受紫外线照 射时具有较低的黄化程度,但优选的情况是使用某种多官能胺, 该多官能胺中的一个胺基团与第一个碳原子形成化学键,第二 个胺基团与第二个碳原子形成化学键,这两个碳原子之间间隔3 个或3个以下的碳原子;或者间隔6个或6个以上的碳原子。 在受热或暴露在醛类物质环境中时,使用这样的多官能胺可以 降低胶乳的黄化程度。本发明中所用的优选多官能胺包括1,2- 丙二胺、1,3-丁二胺、1,2-丁二胺、1,3-戊二胺、1,4-戊二胺、2- 甲基1,4-戊二胺、3-甲基1,4-戊二胺、2,4-戊二胺、2,5-己二胺, 1,3-己二胺、1,4-己二胺、1,5-己二胺、5-甲基-1,3-己二胺、4-甲 基-1,3-己二胺、3-甲基1,3-己二胺、2-甲基-1,4-己二胺、3-甲基- 1,4-己二胺、5-甲基-1,4-己二胺、2-甲基-1,5-己二胺、3-甲基-1,5- 己二胺、4-甲基-1,5-己二胺、1,3-庚二胺、1,4-庚二胺、1,5-庚二 胺、1,3-辛二胺、1,4-辛二胺、1,5-辛二胺以这些二胺的混合物。 胶乳配方中所含的特别优选多官能胺是1,3-戊二胺,如法国罗 纳一普朗克公司生产的Dytek EP牌1,3-戊二胺。
本发明所用多官能胺的分子量通常小于2000,优选的情况 是分子量小于1000。
在优选情况下,本发明中的胶乳配方还包括碱性物质。人 们已经发现,碱性物质的存在会对胶乳起到稳定作用,避免含 有多官能胺以及乙酰乙酸基集团的胶乳发生凝结现象。美国 5,605,953号专利对这里的乙酰乙酸基集团进行了说明,该专利 通过引证被并入本文。本发明所用的碱性物质包括胺、氨、氢 氧化胺、碱金属的氢氧化物。优选的碱性物质包括氨、氢氧化 胺、二烷基胺以及三烷基胺。
虽然不必一定加入还原剂,但在优选情况下胶乳配方中应 包括还原剂,因为还原剂可以降低胶乳在受热或暴露在醛类物 质时的黄化程度。适合的还原剂包括二价阴离子形式的偏亚硫 酸氢根或其他任何种类的偏亚硫酸氢盐和/或任何其他已知的亚 硫酸盐。这些还原剂可带有各种阳离子,如钠、锂、钾以及三 烷基氨离子,但阳离子并不局限于上述这些阳离子。在本发明 的胶乳配方中还可以加入混合型的还原剂。
多官能胺中的一个胺基团与第一个碳原子形成化学键,第 二个胺基团与第二个碳原子形成化学键,这两个碳原子之间隔 有3个或3个以下的碳原子,或者隔有6个或6个以上的碳原 子。因为在胶乳中加入这种多官能胺和/或还原剂后可以降低胶 乳受热和/或暴露在醛类物质下时的黄化程度,所以含有这二种 物质中一种或二种的胶乳不必含有聚合物的外层,外层所含的 乙烯基芳香族单体量不到该种单体总量的5%。因此,这样的胶 乳配方中的聚合微粒通常含有晶种、聚合物内层以及外层;这 些晶种、内层及外层与在受紫外线照射时表现出较低黄化程度 的聚合微粒中所含的晶种、内层及外层是相同的,不同之处在 于可以按照前面所述来增加乙烯基芳香族单体的数量。这些配 方中的聚合微粒所含的每种单体都具有与前面所述的多层结构 聚合微粒相同的特性。
虽然本发明最优选的胶乳配方包括前面所述的各种层结构 的聚合微粒,但人们已经发现,即使在聚合微粒中不存在多层 结构,某些胶乳配方仍然在受热和/或受光线照射时表现出较低 的黄化程度。因此,本发明的一个优选胶乳配方包括碱性物质、 水、至少带有两个胺基团的多官能胺以及聚合微粒。聚合微粒 中的聚合物含有多种单体,其中包括:含乙酰乙酸基的单体, 如乙酰乙酸基烷基丙烯酸酯、乙酰乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或 这些单体的混合物;含乙烯基不饱和酯的单体,如烷基丙烯酸 酯、烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物;以及乙烯基不饱 和单体,如乙烯基芳香族单体、丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体 或这些单体的混合物。乙烯基芳香族总量占聚合微粒总量的百 分比不到5%,更优选的情况是不到聚合微粒总重的1%。更优 选的胶乳配方中的聚合微粒基本上不含有乙烯基芳香族单体。 这些配方中聚合微粒所含的每种单体与前面所述的多层结构聚 合微粒具有相同特性。
本发明中另一种优选的胶乳配方包括:碱性物质、水、至 少带有两人胺基团的多官能胺以及聚合微粒。在该优选胶乳配 方中,多官能胺的一个胺基团与第一个碳原子形成化学键,第 二个胺基团与第二个碳原子形成化学键,第一个碳原子和第二 个碳原子之间隔有3个或3个以下的碳原子,若者隔有6个或6 个以上的碳原子,该优选胶乳配方中的聚合微粒包括有聚合物, 聚合物含以下单体:含乙酰乙酸基的单体,如乙酰乙酸基烷基 丙烯酸酯、乙酰乙酸基烷基甲基丙烯酸酯或这些单体的混合物; 含乙烯基不饱和酯的单体,如烷基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸 酯或这些单体的混合物;以及乙烯基不饱和单体,如乙烯基芳 香族单体、丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或这些单体的混合物。
确定黄化程度的方法通常即是定性的又是定量的。为了确 定在受热及受紫外线照射下的黄化程度,通常使用分光光度计 确定黄化程度。暴露在醛类物质中时颜色的改变是严格定性的, 由肉眼测定。
因此,本发明中的胶乳所表现出的“黄化程度降低”是针 对定性义意的,从视觉上它没有类似胶乳那样黄。
此外,本发明中胶乳所表现出的“黄化程度降低”也是指 在定量上本发明的胶乳没有类似胶乳那样黄,当在相同条件下 进行测试时,本发明中胶乳的ΔE值至少比类似胶乳的ΔE值低 50%。在另一实施方案中,当在相同环境进行测试时,本发明 胶乳的ΔE值比类似胶乳的ΔE值至少低60%;在另一实施方案 中,本发明中胶乳的ΔE值比类似胶乳的ΔE值低90%。
“类似胶乳”除了以下几点外与本发明的胶乳完全一样。 (1)类似胶乳缺乏本发明胶乳中所含的多官能胺,该多官能胺 至少带有两个胺基团,其中多官能胺中的一个胺基团与多官能 胺中的第一个碳原子形成化学键,第二个胺基团与第二个碳原 子形成化学键,多官能胺中的这二个碳原子间隔有3个或3个 以下的碳原子,或者隔有6个或6个以上的碳原子;(2)类似 胶乳缺乏还原剂;(3)本发明胶乳中聚合微粒的外层包含有烷 基丙烯酸酯、烷基甲基丙烯酸配或者这些单体的混合物,而类 似胶乳中的同等部分是苯乙烯单体。
一般而言,本发明的聚合微粒是使用本技术领域所共知的 乳液聚合技术制备的。例如,低温引发剂做为水合溶液加入到 受搅拌的反应混合物中,低温引发剂可以是过硫酸铵,但引发 剂并不局限于硫酸胺;反应混合物由水、非离子性或阴离子性 表面活性剂以及与前面所述的晶种具有相同特性的胶乳聚合晶 种组成;表面活性剂可以使用罗纳普朗克(法国巴黎)公司生 产的Rhodapon牌十二烷基硫酸钠。这种引发剂被经常使用, 温度维持在约70℃至90℃之间(更优选的温度范围是从约75℃ 至85℃),最适易的温度是在80℃左右。加入引发剂后,反应 混合物通常经过约5分钟的搅拌,本领域的技术人员应该知道, 在向反应混合物加入聚合物内层单体组分之前,反应通常在约65 ℃至约95℃之间进行约5分钟至约20分钟的搅拌。
接下来,通常以约2~7克/分钟的速度向反应混合物中加入 由单体组分构成的聚合物内层,更优选的加入速度是约3~5克/ 分钟,最适宜的加入速度为约3.6~4.2克/分钟。温度通常维持 在约70℃至90℃(更优选的范围是从约75℃至约85℃),但最 适宜的温度应维持在80℃左右。在加入内层组份后,通常是约 3至8分钟的时间内向反应混合物中加入碱性物质,碱性物质可 以用氢氧化胺,但碱性物质并不局限于使用氢氧化胺;碱性物 质更优选的加入时间是约4至6分钟,最适宜的加入时间长度 为约5分钟。在加入碱性物质后,通常在温度维持在约80℃的 情况下对反应进行约8至30分钟的搅拌,更优选的搅拌时间长 度为约10至20分钟,最适宜的搅拌时间长度为15分钟。
在加入聚合物内层单体组分以及碱性物质后,通常以1~5 克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入构成聚合物外层的 单体组分;更优选的添加速度为2~4克/分钟,最适宜的速度为 约3.3克/分钟。温度维持在约70℃到90℃之间(更优选的温度 范围为约75℃到85℃),但最适宜的温度是维持在80℃左右。 在加入聚合物外层单体组分后,再用15分钟向反应混合物中加 入碱性物质,碱性物质可以使用氢氧化胺,但并不局限于使用 氢氧化胺。然后在维持混合物温度与加入碱性物质时温度相同 的条件下对反应物进行约1小时的搅拌。然后将反应物冷却至40 ℃,并向混合物中加入胺的水合溶液。最后得到的溶液通常再 经过滤后输送到储罐中。
在加入聚合物外层单体组分之前,可以选择向混合物中添 加适合做为一个或多个隙间层的组分。一般而言,如果希望形 成一个或多个隙间层,则要以约4克~10克/分钟的速度向受搅 拌的反应混合物中加入隙间层单体组分,更优选的加入速度为 约5克~8克/分钟,最适宜的速度为约6.8克/分钟。在加入另 一种隙间层组分或聚合物外层组份之前,通常在约70℃到90℃ 之间(更优选的温度范围是从约75℃到85℃)对反应混合物进 行15分钟的搅拌,最适宜的搅拌温度应维持在80℃左右。
本发明中胶乳配方所含单层聚合微粒的制备方法与制备前 面所述的多层结构微粒的方法相同。但是,在制备单层结构的 聚合微粒时,每种单体是在单一步骤中同时加入的。
下面将通过实例对本发明做进一步的说明,这些实例不对 本发明构成任何限制。
实例
在下面的实例中使用到以下缩写形式:
AA:丙烯酸
AAEM:乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯
APS:过硫酸铵
BA:丁醇
DytekA:DytekA是杜邦公司生产的一种品牌的2-甲基- 1,5-戊二胺。
DytekEP:DytekEP是杜邦公司生产的一种品牌的1,3-戊 二胺。
2-EHA:丙烯酸异辛酯
1,6-HDPA:1,6-乙二醇二丙烯酸酯
IBMA:甲基丙烯酸异丁酯
MA:丙烯酸甲酯
MAA:甲基丙烯酸
MMA:甲基丙烯酸甲酯
St:苯乙烯
除非另有说明,否则本文所有实例中的百分比均是重量百 分比。一般而言,下面所述的乳液聚合过程均是在氮气环境下 进行的。
例1:含聚苯乙烯晶种的单一丙烯酸胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS(15克33% (重量百分比)水合溶液);RhodaponSLS是罗纳普朗克公司 生产的一种十二烷基硫酸钠表面活性剂,在80℃下加入APS引 发剂(3克引发剂溶于15毫升水中)。等候5分钟后,以约3.8 克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入2-EHA(59.8克)、 MMA(150克)、MAA(13克)和AAEM(25.7克)的混合物。 然后再使用5分钟向受搅拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶 液(1.03克氢氧化铵溶于33毫升水)。然后在80℃下对反应混 合物进行15分钟的搅拌,然后再以约6.8克/分钟的速度向受搅 拌的反应混合物中加入MMA(36.3克)、2-EHA(155.2克)、1, 6HDDA(11.06克)以及AAEM(7.53克)的混合物。加入完 毕后,将反应混合物搅拌15分钟,然后再以约3.3克/分钟的速 度加入MMA(164.3克)。MMA加入完毕后,再用15分钟的 时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.6克的氢氧化铵 溶于33毫升水中)和水(36毫升),并在80℃对反应进行1小 时的搅拌。所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入DytekA 水溶液(34.7克30%(重量百分比)的2甲基1,5戊二胺水溶 液)。所得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例2:含有MMA晶种的单一丙烯酸胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的MMA乳液)以及RhodaponSLS牌表面活 性剂(15克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加入APS 引发剂(3克引发剂溶于15毫升水中)。等候5分钟后,以约3.8 克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入2-EHA(59.8克)、 MMA(150克)、MAA(13克)和AAEM(25.7克)的混合物。 然后再使用5分钟向受搅拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶 液(1.03克氢氧化铵溶于33毫升水)。然后在80℃下对反应混 合物进行15分钟的搅拌,然后再以约6.8克/分钟的速度向受搅 拌的反应混合物中加入MMA(36.3克)、2-EHA(155.2克)、1, 6HDDA(11.0克)以及AAEM(7.53克)的混合物。加入完毕 后,将反应混合物搅拌15分钟,然后再以约3.3克/分钟的速度 加入MMA(164.3克)。MMA加入完毕后,再用15分钟的时 间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.6克的氢氧化铵溶 于33毫升水中)和水(36毫升),并在80℃对反应进行1小时 的搅拌。所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入DytekA 水溶液(34.7克30%(重量百分比)的2甲基1,5戊二胺水溶 液)。所得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例3:含有聚苯乙烯晶种和MMA外层的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS牌表面 活性剂(15克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加入 APS引发剂(3克引发剂溶于15毫升水中)。等候5分钟后, 以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St(24.6 克)、2-EHA(59.8克)、MMA(125.5克)、MAA(13克)和AAEM (25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅拌的反应混合 物中加入氢氧化铵水溶液(1.03克氢氧化铵溶于33毫升水)。 然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然后再以约6.8 克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St(36.3克)、2-EHA (155.2克)、1,6HDDA(11.0克)以及AAEM(7.53克)的 混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟,然后再以约 3.3克/分钟的速度加入MMA(164.3克)。MMA加入完毕后, 再用15分钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.5 克的氢氧化铵溶于33毫升水中)和水(36毫升),并在80℃下 对反应进行1小时的搅拌。所得到的胶乳然后被冷却到40℃, 然后加入DytekA水溶液(34.7克30%(重量百分比)的2-甲 基-1,5-戊二胺水溶液)。所得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例4:内层含苯乙烯外层含MMA的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS牌表面 活性剂(15克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加入 APS引发剂(3克引发剂溶于15毫升水中)。等候5分钟后, 以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St(150 克)、2-EHA(59.8克)、MAA(13克)和AAEM(25.7克)的 混合物。然后再使用5分钟向受搅拌的反应混合物中加入氢氧 化铵水溶液(1.03克氢氧化铵溶于33毫升水)。然后在80℃下 对反应混合物进行15分钟的搅拌,然后再以约6.8克/分钟的速 度向受搅拌的反应混合物中加入St(36.6克)、2-EHA(155.2 克)、1,6HDDA(11.0克)以及AAEM(7.53克)的混合物。 加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟,然后再以约3.3克/分 钟的速度加入MMA(164.3克)。MMA加入完毕后,再用15 分钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.5克的氢 氧化铵溶于33毫升水中)和水(36毫升),并在80℃对反应进 行1小时的搅拌。所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入 DytekA水溶液(34.7克30%(重量百分比)的2甲基1,5戊 二胺水溶液)。所得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例5:在外层中2-EHA和MMA各占
50%(重量百分比)的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS(22.3 克33%(重量百分比)水合溶液),RhodaponSLS是罗纳普朗 克公司生产的一种十二烷基硫酸钠表面活性剂,在80℃下加入 APS引发剂的水合溶液(3克引发剂溶于15毫升水中)。等候5 分钟后,以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入 St(22.78克)、2-EHA(57.3克)、MMA(119.02)、MAA(15.7 克)和AAEM(25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅 拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(1.06克氢氧化铵溶于33 毫升水)。然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然 后再以约6.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (38.9克)、2-EHA(148.7克)、1,6HDDA(11.0克)以及AAEM (7.0克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约3.3克/分钟的速度加入MMA(75克)以及2-EHA (75克)的混合物。2-EHA/MMA加入完毕后,再用15分 钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.7克的氢氧 化铵溶于33毫升水中)和水(36毫升),并在80℃对反应进行 1小时的搅拌。所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入 DytekA水溶液(34.7克30%(重量百分比)的2-甲基-1,5-戊 二胺水溶液)。所得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例6:在外层中2-EHA和MMA比例为
15∶135(重量比)的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS牌表面 活性剂(22.3克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加 入APS引发剂的水合溶液(3克引发剂溶于15毫升水中)。等 候5分钟后,以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中 加入St(22.78克)、2-EHA(57.3克)、MMA(119.02)、MAA(15.7 克)和AAEM(25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅 拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(1.06克氢氧化铵溶于33 毫升水)。然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然 后再以约6.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (38.9克)、2-EHA(148.7克)、1,6HDDA(11.0克)以及AAEM (7.5克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约3.3克/分钟的速度加入2-EHA(15克)以及MMA (135克)的混合物。2-EHA/MMA加入完毕后,再用15分 钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.6克的氢氧 化铵溶于33毫升水中)和水(36毫升),并在80℃对反应进行 1小时的搅拌。所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入 DytekA水溶液(34.7克30%(重量百分比)的2-甲基-1,5-戊 二胺水溶液)。所得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例7:在外层中2-EHA和1,6-HDDA比例为
162∶2(重量比)的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS牌表面 活性剂(22.3克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加 入APS引发剂的水合溶液(3克引发剂溶于15毫升水中)。等 候5分钟后,以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中 加入St(22.78克)、2-EHA(57.3克)、MMA(119.02)、MAA(15.7 克)和AAEM(25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅 拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(1.06克氢氧化铵溶于33 毫升水)。然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然 后再以约6.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (38.5克)、2-EHA(148.7克)、1,6HDDA(9.0克)以及AAEM (7.5克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约3.3克/分钟的速度加入1,6HDDA(2.0克)以及2-EHA (162克)的混合物。1,6-HDDA/2-EHA加入完毕后,再用15 分钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.7克的氢 氧化铵溶于33毫升水中),并在80℃对反应进行1小时的搅拌。 所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入DytekA水溶液 (34.7克30%(重量百分比)的2-甲基-1,5-戊二胺水溶液)。所 得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例8:在外层中2-EHA和1,6-HDDA比例为
160∶4(重量比)的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS牌表面 活性剂(22.3克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加 入APS引发剂的水合溶液(3克引发剂溶于15毫升水中)。等 候5分钟后,以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中 加入St(22.78克)、2-EHA(57.3克)、MMA(119.02)、MAA(15.7 克)和AAEM(25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅 拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(1.06克氢氧化铵溶于33 毫升水)。然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然 后再以约6.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (38.5克)、2-EHA(148.7克)、1,6-HDDA(7.0克)以及AAEM (7.5克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约3.3克/分钟的速度加入1,6HDDA(4.0克)以及2-EHA (160克)的混合物。1,6HDDA/2-EHA加入完毕后,再用15 分钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.7克的氢 氧化铵溶于33毫升水中),并在80℃对反应进行1小时的搅拌。 所得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入DytekA水溶液 (34.7克30%(重量百分比)的2-甲基-1,5-戊二胺水溶液)。所 得到的胶乳经过滤后输送到储罐中。
例9:在外层中2-EHA和MMA比例为
8.2∶155.8(重量比)的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS牌表面 活性剂(22.3克33%(重量百分比)水合溶液),在80℃下加 入APS引发剂的水合溶液(3克引发剂溶于15毫升水中)。等 候5分钟后,以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中 加入St(22.78克)、2-EHA(57.3克)、MMA(119.02)、MAA(15.7 克)和AAEM(25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅 拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(1.25克氢氧化铵溶于33 毫升水)。然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然 后再以约6.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (38.9克)、2-EHA(148.7克)、1,6-HDDA(11.0克)以及AAEM (7.5克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约3.3克/分钟的速度加入2-EHA(8.2克)以及MMA (155.8克)的混合物。2-EHA/MMA加入完毕后,再用15分 钟的时间向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(12克的氢氧化 铵溶于33毫升水中),并在80℃对反应进行1小时的搅拌。所 得到的胶乳然后被冷却到40℃,然后加入DytekA水溶液(34.7 克30%(重量百分比)的2-甲基-1,5-戊二胺水溶液)。所得到的 胶乳经过滤后输送到储罐中。
例10:在外层中MMA和MA各占
50%(重量百分比)的胶乳
体积为2升的反应烧瓶配备有机械搅拌装置、回流冷凝器、 温度计和入口,烧瓶中盛有水(870毫升)、胶乳晶种(68克33% (重量百分比)的聚苯乙烯乳液)以及RhodaponSLS(22.3 克33%(重量百分比)水合溶液),RhodaponSLS是罗纳普朗 克公司生产的一种十二烷基硫酸钠表面活性剂,在80℃下加入 APS引发剂的水合溶液(3克引发剂溶于15毫升水中)。等候5 分钟后,以约3.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入 St(22.78克)、2-EHA(57.3克)、MMA(119.02)、MAA(15.7 克)和AAEM(25.7克)的混合物。然后再使用5分钟向受搅 拌的反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(1.06克氢氧化铵溶于33 毫升水)。然后在80℃下对反应混合物进行15分钟的搅拌,然 后再以约6.8克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (38.9克)、2-EHA(148.7克)、1,6HDDA(11.0克)以及AAEM (7.5克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约3.3克/分钟的速度加入MA(82克)以及MMA(82 克)的混合物。MA/MMA加入完毕后,再用15分钟的时间向 反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(10.7克的氢氧化铵溶于33 毫升水中),并在80℃对反应进行1小时的搅拌。所得到的胶乳 然后被冷却到40℃,然后加入DytekA水溶液(34.7克30%(重 量百分比)的2-甲基-1,5-戊二胺水溶液)。所得到的胶乳经过滤 后输送到储罐中。
例11:例2中含有还原剂的胶乳
例2中的情况发生以下变化:第一,在反应容器中的最初 水量是800毫升而不是870毫升;第二,在最后加入氢氧化铵 时,将7.0克偏亚硫酸氢钠溶于70毫升水的溶液一同加入到反 应中。
例12:例3中含有还原剂的胶乳
例3中的情况发生以下变化:第一,在反应容器中的最初 水量是800毫升而不是870毫升;第二,不加入二胺;第三, 在最后加入氢氧化铵时,将7.0克偏亚硫酸氢钠溶于70毫升水 的溶液一同加入到反应中。
例13:例2中NH4OH用量减少25%的胶乳
除NH4OH用量减少25%以外,其他过程均与例2相同。
例14:例2中NH4OH用量减少50%的胶乳
除NH4OH用量减少50%以外,其他过程均与例2相同。
例15:例3中NH4OH用量减少25%的胶乳
除NH4OH用量减少25%以外,其他过程均与例3相同。
例16:例3中NH4OH用量减少50%的胶乳
除NH4OH用量减少50%以外,其他过程均与例3相同。
例17:例4中NH4OH用量减少25%的胶乳
除NH4OH用量减少25%以外,其他过程均与例4相同。
例18:例4中NH4OH用量减少50%的胶乳
除NH4OH用量减少50%以外,其他过程均与例4相同。
例19:例4中APS用量减少20%的胶乳
除APS用量减少20%以外,其他过程均与例4相同。
例20:例6中APS用量减少20%的胶乳
除APS用量减少20%以外,其他过程均与例6相同。
例21:例7中APS用量减少20%的胶乳
除APS用量减少20%以外,其他过程均与例7相同。
例22:例9中APS用量减少20%的胶乳
除APS用量减少20%以外,其他过程均与例9相同。
例23:含聚苯乙烯晶种的单一丙烯酸胶乳
体积为5升的受搅拌反应烧瓶中盛有水(1.6升)、交联聚 苯乙烯(98%)晶种乳液(130.4克)以及RhodaponLCP(44.6克) (33%的十二烷基硫酸钠水溶液);RhodaponLCP是罗纳普朗 克公司生产的一种表面活性剂。在80℃下加入APS引发剂的水 溶液(4克引发剂溶于40毫升水中)。等候5分钟后,以约6.8 克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St(45.56克)、2- EHA(114.58克)、MMA(238.04克)、MAA(21.4克)和AAEM (50克)的混合物。然后再使用10分钟向受搅拌的反应混合物 中加入氢氧化铵水溶液(2.12克氢氧化铵溶于66毫升水)。然 后再以约10克/分钟的速度向受搅拌的反应混合物中加入St (77.72克)、2-EHA(297.4克)、1,6HDDA(21.2克)以及AAEM (15克)的混合物。加入完毕后,将反应混合物搅拌15分钟, 然后再以约7克/分钟的速度加入St(215克)。St加入完毕后, 向反应混合物中加入氢氧化铵水溶液(21.46克的氢氧化铵溶于 66毫升水中),并对反应进行1小时的搅拌。所得到的胶乳然后 被冷却到40℃,并经过滤后输送到储罐中。最后,计算出胶乳 中的非挥发组分量为39%。
例24:确定胶乳样品的黄化程度
确定黄化程度的方法实质上即是定量的也是定性的。 MacBeth Color Eye 7000分光光度计(CE7000型)被用来确定 在受紫外线照射及受热情况下胶乳的黄化程度。当暴露在醛类 物质中时,胶乳的颜色变色是严格定性的(通过肉眼观察)。第 一组测试过程包括向下面的胶乳中滴入甲醛溶液并在其后的2 天或3天内观察颜色的变化。第二组测试过程包括将Lenetta卡 片未密封的部门置于胶乳薄膜上方(Lenetta卡片释放出苯甲醛) 并在以后的几个星期中观察颜色的变化。
A、紫外线导致的黄化程度
制备出接受测试的胶乳样品,其中一份试样中使用MMA 来取代苯乙烯。第一份样品按例3的过程进行制备,第二份样 品也按例3的过程制备,但使用等量的MMA来取代苯乙烯。 第一份含有苯乙烯的试样在受紫外线照射300小时后的ΔE值为 2.759;第二份不含苯乙烯的试样在受紫外线照射300小时后的 ΔE值为1.06。这表明在受紫外线照射后的黄化程度有61.5%的 改善。
随着时间的延长,紫外线导致黄化程度的改善会愈加明显。 第一份胶乳样品的制备步骤如下:在烧瓶中加入水(930克)以 及十二烷基硫酸钠(12.6克),并将溶液加热到80℃。向溶液中 加入过硫酸铵(2.8克过硫酸铵溶于36克水中),并将溶液放置 5分钟。通过将下列物质混合来制备第一种物相:MA(20克)、 AA(4克)、MMA(55克)、2-EHA(50克)、BA(22克)、AAEM (66.2克)、巯基丙烯异辛酯(4.4克)。在50分钟的时间内将 第一物相加入到烧瓶中。中间物相由水(24克)、以及氨(28%) (2克)组成。第二物相由MMA(48克)、BA(105克)、2-EHA (107克)、AAEM(13.8克)以及1,6-HDDA(2克)组成;在 40分钟中的时间内将第二物相加入到烧瓶中的混合物中。再将 混合物放置15分钟。然后将第二中间物相加入到混合物中,第 二中间物相由水(24克)和氨(28%)(2.5克)组成。第二物 相在50分钟的时间内加入到混合物中。第三物相由MMA(220 克)和2-EHA(90克)组成。将混合物放置1小时,然后在15 分钟的时间内将水(31.8)、氨(15.06克)加入到混合物中,再 加入水(67.6克)。
经过1300小时后,第一份试样的ΔE值为1.815,而第二份 试样的ΔE值为18.302。第二份试样与例23中制备的胶乳相同(含 苯乙烯),不同之处只在于第二份试样含有45%固相物质。相比 之下,黄化程度出现了90%的改善。其原因是含有苯乙烯的样 品是以相对线性的速度持续发生黄化,而不含苯乙烯的样品在 最初发生黄化后就维持在这一黄化程度而不再继续发生黄化。 因此,降低胶乳中外层的苯乙烯含量可以降低在受紫外线照射 情况下胶乳黄化的程度。使用Dytek EP这样的二胺来取代Dytek A以及加入还原剂并不会对单独由紫外线导致的黄化有显著影 响。
B、受热导致的黄化
根据例12的过程制备含MMA的胶乳样品。例12中使用 偏亚硫酸氢钠,但不加入二胺。加入Dytek A的胶乳样品在100 ℃下经过24小时后的ΔE值为4.451。在相同条件下,在另一部 分胶乳试样中用Dytek EP取代Dytek A。在100℃下经24小时 后,含Dytek EP的胶乳表现出的ΔE为2.452。因此,在其他组 成相同的条件下,含Dytek EP胶乳的黄化程度显著低于含Dytek A胶乳所表现出的黄化程度。一般而言,含Dytek A的样品与 含Dytek EP样品之间的色差约为50%。
C、醛类物质导致的黄化
根据例3中的过程制备样品,但使用Dytek EP来取代Dytek A。另一份样品根据例12中的过程进行制备,不同的是使用Dytek EP来取代例3中的Dytek A。因此,这两份样品间唯一的显著 区别是一份样品含有偏亚硫酸氢钠,而另一份样品不含偏亚硫 酸氢钠。在含有偏亚硫酸氢钠的样品中加入甲醛,一星期后胶 乳样品几乎没有发生颜色改变。另一方面,不含偏亚硫酸氢钠 的样品在加和甲醛后的1~2天内出现了明显的黄化。
例25:单级非黄化胶乳
按下述步骤制备单级胶乳控制样品。(相同)向烧瓶中加入 去离子水(402毫升)、BrijTM30(2.27克)、BrijTM35(5.83克)、 stepanolTMWA-100(7.5克30%(重量百分比)的溶液);BrijTM30 是一种非离子性聚氧化乙烯十二烷基醚表面活性性;该表面活 性剂由ICI Arnericas公司生产并可从Aldrich化学公司购买; BrijTM35是ICI Americas公司生产的非离子性聚氧化乙烯十二烷 基醚;StepanolTMWA-100是Stepan化学公司生产的一种十二烷 基硫酸盐。混合物的温度被升至80℃,反应在氮气环境下进行, 并以160~180转/分钟的速度对反应进行搅拌。当温度稳定在80 ℃后,向混合物中加入APS溶液(4.5克APS溶于去离子水中 所形成的10%溶液),并将混合物搅拌10分钟。然后,在将温 度维持在80℃的情况下,用2个小时的时间向混合物中加入单 体混合物,并同时以160~180转/分钟对混合物进行搅拌。单体 混合物包括:AAEM(12.95克)、MAA(21.85克)、St(103.59 克)、MMA(43.16克)、2-EHA(107.91克)以及IBMA(142.22 克)。在用2小时加入单体结束后,再对混合物进行1小时的搅 拌,然后对混合物进行冷却及过滤。得到的乳液用28%的氢氧 化钠溶液(15.22克)进行中和。最后向过滤及中和后的乳液中 加入35%的Dytek A水溶液(10.04克)。
在100℃下经24小时后,含Dytek A样品的ΔE值为4。第 二份单级胶乳样品的制备与控制样品的制备基本相同,不同之 处在于第二份样品中使用Dytek EP取代Dytek A。在100℃下经 24小时后,含Dytek EP样品的ΔE值通常为1.731。因此,当使 用Dytek EP取代Dytek A时,由受热所引起的黄化程度降低了 50%以上。
虽然本文只对本发明的几个优选实施方案进行了说明,但 本领域的技术人员应该理解,在不超出本发明范围及脱离本发 明中心原理的情况下可以对实施方案进行修改及变动。因此, 前面所述的实施方案从所有方面看只是示范性的,不构成任何 限制。本发明的范围由下面的权利要求界定,而不是由前面的 说明界定,所有在本发明权利要求范围及含意内的变化均在本
发明的范围之内。