CN101918465A - 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物 - Google Patents

利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物 Download PDF

Info

Publication number
CN101918465A
CN101918465A CN2009801025412A CN200980102541A CN101918465A CN 101918465 A CN101918465 A CN 101918465A CN 2009801025412 A CN2009801025412 A CN 2009801025412A CN 200980102541 A CN200980102541 A CN 200980102541A CN 101918465 A CN101918465 A CN 101918465A
Authority
CN
China
Prior art keywords
block
ethylenically unsaturated
segmented copolymer
unsaturated monomer
monomer unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801025412A
Other languages
English (en)
Inventor
迈克尔·阿诺尔德斯·雅各布斯·施凯勒肯
迪吉斯·那布尔斯
约翰·歌特斯
格拉尔杜斯·柯纳里斯·欧文比克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DSM IP Assets BV
Original Assignee
DSM IP Assets BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DSM IP Assets BV filed Critical DSM IP Assets BV
Priority to CN201510130401.3A priority Critical patent/CN104693386B/zh
Publication of CN101918465A publication Critical patent/CN101918465A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F293/00—Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule
    • C08F293/005—Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule using free radical "living" or "controlled" polymerisation, e.g. using a complexing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D153/00—Coating compositions based on block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2438/00—Living radical polymerisation
    • C08F2438/03—Use of a di- or tri-thiocarbonylthio compound, e.g. di- or tri-thioester, di- or tri-thiocarbamate, or a xanthate as chain transfer agent, e.g . Reversible Addition Fragmentation chain Transfer [RAFT] or Macromolecular Design via Interchange of Xanthates [MADIX]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/005—Modified block copolymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于获得水性可交联组合物的方法，所述组合物包含含有至少嵌段[A]x[B]y(其中x是3至80的整数，y是≥10的整数，y＞x)的嵌段共聚物和聚合物P，所述嵌段共聚物-聚合物组合物具有≤150mg KOH每g嵌段共聚物-聚合物的酸值，其中，至少嵌段[A]和[B]经由可逆加成断裂链转移(RAFT)机理在控制剂和自由基源的存在下在溶液中通过至少一种烯属不饱和单体的可控自由基聚合而得到；并且所述聚合物P在嵌段[A]x[B]y的存在下通过乳液聚合过程得到。

Description

利用RAFT得到的水性可交联嵌段共聚物
本发明涉及一种用于获得水性可交联嵌段共聚物-聚合物的方法以及上述水性可交联嵌段共聚物-聚合物的用途。
对于涂层而言，当需要某些性质(诸如改善的机械性质、耐溶剂性、耐污性、或改善的粘附性)时，交联是有利的。业已发现，特别对于采用乳液聚合方法制备的水性聚合物而言，大量可交联的单体在水相中出现聚合，因为这类官能单体通常具有较高的水溶性。结果，存在可交联单体掺入不均匀的问题，这导致无效的分子内(即短)交联链。此外，大部分聚合物链不含任何交联官能团，这导致较低的交联密度和不良的最终膜性质。提高交联密度可以通过使用更高水平的可交联单体达成，因为这增加了每条聚合物链具有至少一个被掺入的可交联单体的机会。然而，使用高水平的可交联单体来实现良好的最终应用性质(诸如耐受性)从经济观点出发来看认为不太好，并且对最终性质也不利。
在制备传统的水性共聚物过程中通常遇到的另一个问题是：对聚合物链结构和链组成的控制水平通常不足以获得所需要的最终应用性质。例如，有时可能希望仅在一个聚合物片段(例如嵌段)中具有交联官能团并且在聚合物的其它片段中具有不同的单体组成，其中，通常第二片段具有特定的功能性，诸如具有疏水性或具有附着力增强性。当目标是制造相容剂的时候，通常是这种情况，在这种情况下，每个聚合物片段的组成通常非常不同，并且在每个片段中可以使用不同类型的交联官能团。
此外，当任意所得涂层被用在弹性或天然(木质、皮革)基材上时，通常还希望耐受性和弹性的良好组合。对于涂层难以粘附到其上的基材而言，通常希望涂覆具有良好的耐受性以及良好粘附性的组合的涂层。
然而，交联通常对粘附性具有不利影响
希望获得一种用于制备具有确定大分子结构和组成的水性聚合物的方法，所述聚合物中，每个链上具有一些交联官能团，并且所得聚合物组合物可以提供所需要的应用性质(如良好的成膜性、良好的机械性质和良好的附着性)的组合。
聚合方法的范围不断增加，这些方法可用于适用于聚合以制备溶剂型聚合物。具体地，已经研究了可控自由基聚合技术(诸如氮氧化物介导的自由基聚合NMR、原子转移自由基聚合ATRP)和变性转移技术(诸如可逆加成-断裂链转移RAFT聚合)作为控制聚合物链组成和结构的方式。
DE 102004044087公开了一种官能化聚合物或者含有官能化聚合物的接触粘合剂，所述聚合物具有高含量的官能化/可交联单体单元和特定的分子量分布，其中，最高分子量与最低分子量之间的差异优选小于15000。
DE 102004023637公开了一种用于制备交联的压敏性粘合剂的方法，所述方法包括在多价硫醇的存在下使至少两种可共聚合的单体发生两阶或多阶自由基加成聚合，以生产含有多价硫醚单元的嵌段共聚物；在衬背上涂布得自熔融物的聚合物；和通过紫外线辐射使聚合物在衬背上交联。
WO 03/055919公开了一种用于制备聚合物粒子水性分散体的方法，所述方法包括：制备分散体，其包含连续水相，含有一种或多种烯属不饱和单体的分散有机相，和作为所述有机相的稳定剂的两亲性RAFT试剂；在所述两亲性RAFT试剂的控制下使所述一种或多种烯属不饱和单体聚合，从而形成聚合物粒子的所述水性分散体。
WO 01/77198(杜邦)公开了一种通过RAFT制备的用于形成胶束分散体的嵌段共聚物，其中，一个嵌段必定是不可溶的。但是并未公开在嵌段共聚物的存在下制备加成聚合物。
EP 1801127(固特异)描述了一种在水性介质中通过RAFT制备的两亲性嵌段共聚物，其中没有聚合型表面活性剂。这些共聚物不是均相的，因为并不是所有的嵌段都在同一溶剂中制备。
US 2004/0006151公开了一种热熔性压敏粘合剂，该粘合剂是溶剂型的，其包含P(A/C)-P(B)-P(A/C)嵌段共聚物，其中，P(B)是由组分B形成的聚合物，组分B包含至少一种单体B1，P(B)具有不高于0℃的玻璃转变温度；P(A/C)表示组分A/C的共聚物嵌段，其包含至少两组单体A1和C1，P(A/C)具有20℃至175℃的玻璃转变温度，C1包含至少一个可交联的官能团。聚合物P(A/C)和P(B)都不是通过乳液聚合制备的。
EP 1803754(Cordis)描述了一种嵌段共聚物，其可通过RAFT制备，具有亲水性、疏水性和生物活性嵌段，并且可用于涂布医疗器械。这种组合物以光化方式交联，该聚合物也不是通过乳液聚合制备的。
Lubnin等人在Surface Coatings Intern.Part B：Coatings Transactions，2006，vol.89B4，第269-380页报道了通过溶液/分散液工艺聚合含有DAAM的单体混合物。含有DAAM的单体混合物(MMA/BA/DAAM/MAA＝50/38/8/4)在二硫代氨基甲酸盐RAFT的存在下在EtOH或IPA中与AMBN聚合，从而形成无规共聚物。
Monteiro在Macromol.Rapid Commun.2002，23，370-374中报道了通过黄原酸酯介导进行RAFT乳液聚合得到的XY嵌段共聚物形式的含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧乙酯(AAEM)的RAFT嵌段共聚物，其中Y是苯乙烯，X是BA-co-AAEM。
我们惊讶地发现：根据本发明，可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法为制备可交联的嵌段共聚物提供了一条有益的途径，这种共聚物包含可交联的嵌段以及至少另一个不同的嵌段。这些嵌段共聚物可以提供具有有利交联性质的水性涂层，而无需高水平的价格昂贵的交联官能单体。在例如均匀的溶液中进行RAFT聚合避免了具有较高水溶性的可交联单体发生不希望的均聚，并且为完全控制水基可交联聚合物的聚合物链组成和链结构提供了可能性。通过制成[A][B]型嵌段共聚物，优选接着制备聚合物P，这可以解决上述问题，而且可以得到具有所需的应用性质(诸如良好成膜性、良好机械性质和良好粘附性)的组合的水性聚合物组合物。
本发明提供了一种用于获得水性非生物活性的可交联组合物的方法，所述组合物包含含有至少嵌段[A]x[B]y的嵌段共聚物和聚合物P，所述嵌段共聚物-聚合物组合物具有≤150mgKOH每g嵌段共聚物-聚合物的酸值，其中，至少嵌段[A]和[B]在控制剂和自由基源的存在下在溶液中经由可逆加成断裂链转移(RAFT)机理通过至少一种烯属不饱和单体的可控自由基聚合而得到；
其中，嵌段[A]包含：
i)0至50mol％、优选0至20mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
ii)50至100mol％的带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)0至50mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-18烷基酯(优选C1-12烷基酯)和苯乙烯类单体；
iv)0至35mol％、优选0至20mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
其中，i)、ii)、iii)和iv)总计100％；
嵌段[A]具有＜1.5的Hansch参数；且
嵌段[A]具有平均聚合度x，其中x是3至80的整数；
其中，嵌段[B]包含：
i)5至80mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
ii)0至20mol％的带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)20至95mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-18烷基酯(优选C1-12烷基酯)和苯乙烯类单体；
iv)0至35mol％、优选0至20mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
其中，i)、ii)、iii)和iv)总计100％；
嵌段[B]具有≥1.5的Hansch参数；且
嵌段[B]具有平均聚合度y，其中y是≥10的整数，并且y＞x；并且
其中所述聚合物P在所述嵌段共聚物的存在下通过乳液聚合过程得到，其包含：
i)0至5mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
ii)0至5mol％的带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)80至100mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-18烷基酯(优选C1-12烷基酯)和苯乙烯类单体；
iv)0至10mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
其中，i)、ii)、iii)和iv)总计100％。
平均聚合度x(或y)通过如下确定：将嵌段[A](或[B])中的单体总摩尔量除以控制(RAFT)试剂的总摩尔量。
优选地，通过本发明的方法得到的可交联的嵌段共聚物-聚合物组合物具有≤100、更优选≤50mgKOH每g嵌段共聚物-聚合物的酸值。
优选地，所述可交联嵌段共聚物-聚合物中的嵌段共聚物部分具有15至200mg KOH每g嵌段共聚物的酸值。
优选地，通过本发明的方法得到的可交联的嵌段共聚物-聚合物中的聚合物部分具有＜50、更优选＜15、具体＜10mg KOH每g聚合物的酸值。
优选地，通过本发明的方法得到的可交联嵌段共聚物-聚合物基于嵌段[A]和[B]的重量包含2至65wt％的嵌段[A]和35至98wt％的嵌段[B]。
优选地，通过本发明的方法得到的可交联嵌段共聚物-聚合物组合物基于嵌段[A][B]和聚合物P的重量包含0.5至50wt％、更优选2至40wt％、最优选3至35wt％的嵌段[A][B]总和。
优选地，整数x为3至80，更优选为5至50，最优选为5至40。
优选地，整数y为10至400，更优选为10至200，最优选为10至150。
通过本发明的方法得到的可交联嵌段共聚物-聚合物组合物可以包含少量交联单体，然而物理性质仍可以受该交联单体的控制，尽管其用量很少。
在含有嵌段[A]x[B]y的嵌段共聚物的存在下进行聚合物P的乳液聚合后形成的产物可以存在于不同的实施方式中，这些产物中的每一个都被术语“嵌段共聚物-聚合物组合物”和“嵌段共聚物-聚合物”所涵盖。并不希望受缚于任何理论，非限制性实施方式包括如下情形：嵌段共聚物-聚合物可以包含聚合物P和共聚物[A][B](或其部分)的物理混合物，其中，这些成分紧密接触，但彼此基本上不共价键合，所述聚合物P可以全部或部分由存在于共聚物中的未反应单体[A]和/或[B]得到；所述聚合物P和共聚物[A][B]中的片段可以在乳液聚合期间直接键合以形成组合物的(可选附加的)交联；任意上述情形的适当组合；和/或本领域普通技术人员未充分理解的其它情形。优选地，共聚物和聚合物P形成至少一些共价键。
术语“单体”、“聚合物”、“嵌段共聚物”、“控制剂”、“引发剂”、“嵌段”意欲涵盖单数以及复数。
本文使用的术语“包含”被理解为：随后的列举并非穷举，其可以包括或可以不包括任意其它适当的附加项，例如一个或多个适当的进一步特征、组分、成分和/或取代基。
如果合适，除非上下文清楚地另有说明，本文使用的术语“烷基”或其等价形式(例如“烷”)可以地被涵盖任意其它烃基的术语替换，所述任意其它烃基诸如是本文所述的那些，例如包含双键、三键、芳族片段(分别例如为烯基、炔基和/或芳基)和/或其组合(例如芳烷基)以及链接两个或更多个片段的任何多价烃基(诸如二价亚烃基基团，例如亚烷基)。
本文使用的术语“可选取代基”和/或“可选被取代的”(除非紧跟着一列其它取代基)表示如下基团中的一种或多种(或被这些基团取代)：羧基、硫代(sulfo)、磺酰基、甲酰基、羟基、氨基、亚氨基、次氮基、巯基、氰基、硝基、甲基、甲氧基和/或其组合。这些可选基团包括在同一片段中多个(优选两个)上述基团的所有化学上可能的组合(例如，氨基和磺酰基如果彼此直接链接则表示氨磺酰基)。优选的可选取代基包括：羧基、硫代、羟基、氨基、巯基、氰基、甲基、卤素、三卤甲基和/或甲氧基；更优选的是甲基、氯、羟基和羧基。
本文提及的任何基团或片段(例如作为取代基)可以是多价或单价基团，除非另有声明或者上下文清楚地另有指明(例如链接两个其它片段的二价亚烃基片段)。然而，在本文指明的情况下，上述单价或多价基团还可以包含可选的取代基。含有三个或更多个原子的链的基团表示这样的基团，该基团中，基团链全部或部分可以是线性的、支化的和/或可以形成环(包括螺环和/或稠环)。对于某些取代基规定了某些原子的总数，例如“C1-N片段”表示含有1至N个碳原子的片段。在本文各式中的任意一个中，如果并未指明一个或多个取代基链接到片段中的任意特定原子上(例如沿着链和/或环的特定位置)，则该取代基可以替换任意H并且/或者可以位于该片段中的任意可行位置上，这在本文所述的申请中在化学上是适当的且/或有效的。
本文使用的化学术语(与具体指明的化合物的名称不同)包含在括号中给出的特征时，诸如(烷基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯和/或(共)聚合物，表示括号中的部分正如上下文所表明的是可选的，因而例如术语(甲基)丙烯酸酯指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。
本文所述发明的一部分中或全部中包含和/或使用的某些片段、物种、基团、重复单元、化合物、低聚物、聚合物、材料、混合物、组合物和/或制剂(除非本文另有声明)可以以一种或多种不同的形式存在，所述形式诸如为如下非穷举实例中的任意一种：立体异构体(诸如对映异构体(例如E型和/或Z型)、非对映异构体和/或几何异构体)；互变异构体(例如酮和/或烯醇形式)、构象异构体(conformer)、盐、两性离子、复合物(诸如螯合物、笼形物、冠状化合物、穴状配体/穴状化合物、包合化合物、插入化合物、填隙化合物、配体复合物、有机金属复合物、非化学计量复合物、H加合物、溶剂化物和/或水合物)；同位素取代的形式、聚合形式[诸如均聚物和共聚物，无规、接枝和/或嵌段聚合物，线型的和/或支化聚合物(例如星形和/或侧支化的)，交联的和/网络聚合物，可得自二价和/或三价重复单元的聚合物，树状物，具有不同立构规整度的聚合物(例如全同立构聚合物、间同立构聚合物或无规立构聚合物)]；多晶型物(诸如填隙形式、结晶形式和/或无定型形式)、不同相、固体溶液；和/或适当的上述组合和/或上述混合物。本发明包括和/或使用在本文所述的申请中有效的所有上述形式。本文给出的每个用于限定本发明参数的数值(诸如整数x和y)当以范围形式给出时，其包含各个范围的两个端点的数值。
嵌段共聚物被理解为这样的共聚物，其包含至少两个连续的由具有不同化学组成的单体单元嵌段。因此，本发明的嵌段共聚物可以是二嵌段共聚物、三嵌段共聚物或多嵌段共聚物。嵌段共聚物可以是线型的、支化的、星形的、或梳型的等等，并且可以具有如[A][B]、[A][B][A]、[A][B][C]、[A][B][A][B]、[A][B][C][B]等的结构。优选地，嵌段共聚物是具有结构[A][B]的线性二嵌段共聚物；或者具有结构[A][B][A]的线性三嵌段共聚物。嵌段共聚物可以具有多个嵌段[A]、[B]和可选[C]，在这种情况下，嵌段共聚物被表示为例如[A]x[B]y或[A]x[B]y[C]z，其中x、y和z是相应的嵌段[A]、[B]或[C]的聚合度(DP)。
此外，嵌段共聚物中的任意一个嵌段可以是均聚物(这意味着唯一一种形式的单体)或共聚物(这意味着一种以上形式的单体)。在嵌段为共聚物形式的情况下，其组成可以是无规的或梯度形式的，这取决于所使用的处理条件。具有梯度组成的嵌段被理解为单体组成沿着嵌段连续变化的嵌段。
嵌段共聚物可以是仅含有几个重复单元(诸如至多10个)的低聚物，在此情况下，通常重复单元数的任意变化可以显著地影响低聚物的总体性质。或者，该嵌段共聚物可以是具有更多重复单元的低聚物，在此情况下，通常聚合物中重复单元数的少量变化对聚合物的性质具有很少影响或不产生影响。
术语“可控自由基聚合”被理解为特定的自由基聚合方法，也被称为“活性自由基聚合”，其中使用控制剂，结果正在形成的聚合物链被能够经由可逆转移或可逆终止反应以自由基形式再活化的端基官能化。
可控自由基聚合方法(其中自由基的可逆失活过程通过可逆转移反应进行)包括例如：诸如在WO98/01478和WO99/35178中所述的通过控制剂(诸如二硫代酯R-S-C(＝S)-R’形式的可逆转移试剂)控制的自由基聚合方法；例如在WO98/58974中所述的通过三硫代碳酸酯(R-S-C(＝S)-S-R’)形式的可逆转移试剂控制的自由基聚合方法；如在WO98/58974、WO00/75207和WO01/42312中所述的通过黄原酸酯(R-S-C(＝S)-OR’)形式的可逆转移试剂控制的自由基聚合方法；以及例如在WO99/31144和WO99/35177中所述的二硫代氨基甲酸酯(R-S-C(＝S)-NR1R2)形式的可逆转移试剂控制的自由基聚合方法。
上述可控自由基聚合在本领域中被称为可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合(WO98/01478；Macromolecules 199831，5559-5562)或通过黄原酸酯交换聚合的大分子设计(MADIX)方法(WO98/58974；Macromolecular Symposia 2000 150，23 32)。
“加成断裂”是一种两步链转移机理，其中，自由基加成后发生断裂，从而生成新的自由基种。
当在控制剂的存在下制备例如嵌段共聚物时，为生长嵌段的末端提供会通过可逆自由基失活方式控制嵌段生长的特定官能团。嵌段末端的官能团具有这样的性质，其可以使嵌段的生长在与其它烯属不饱和单体的第二阶段和/或第三阶段的聚合过程中再次活化，在第一嵌段和第二嵌段[A]和[B]之间提供共价键合，以及提供与任意其它可选嵌段的共价键合。
优选地，保留嵌段共聚物[A]x[B]y中的链末端官能团以帮助在嵌段共聚物[A]x[B]y和任意其它可选嵌段和/或聚合物P之间形成共价键。
优选地，嵌段共聚物由使用可逆转移试剂作为控制剂的可控自由基聚合方法得到。可逆转移试剂可以是选自由如下组成的组中的一种或多种化合物：二硫代酯、硫代醚-硫代酮、三硫代碳酸酯、二硫代氨基甲酸酯、黄原酸酯及其混合物。
可逆转移试剂还包括具有两个官能团的对称转移试剂。实例是二苄基三硫代碳酸酯，诸如：
C6H5CH2-S-C(＝S)-S-CH2C6H5。
黄原酸酯型控制剂在苯乙烯和特别甲基丙烯酸酯型单体的聚合中具有较低转移常数，这导致多分散性较高并且/或者对所得乙烯基聚合物的链生长控制不利，并且被认为是不那么有效的RAFT控制剂，但是所涉及的实际机理类似于WO 98/01478中所描述的可逆加成断链链转移(RAFT)机理。二硫代酯型可逆转移试剂，例如苄基二硫代苯甲酸酯衍生物，通常被认为具有较高的转移常数，并且是更高效的RAFT控制剂。
WO 98/01478中描述了转移常数。“链转移常数”(Ctr)指单体和链转移试剂(CTA)零转化的情况下，链转移速率常数(ktr)与增长速率常数(kp)的比值。如果链转移通过加成-断裂进行，那么链转移的速率常数(ktr)被定义为如下：
ktr＝kadd x[kβ/(k-add+kβ)]
其中，kadd是向CTA加成的速率常数，k-add和kβ分别是逆向和正向的断裂速率常数。
在本发明的实施方式中，控制剂优选具有小于50、更优选小于20、最优选低于10的转移常数Ctr＝(kadd/kp)[kβ/(k-add+kβ)]。
优选地，嵌段共聚物由采用具有式-S-C(＝S)-基团的控制剂的可控自由基聚合方法得到。
优选地，嵌段共聚物由采用黄原酸酯和/或二苄基三硫代碳酸酯的可控自由基聚合方法得到。
优选地，嵌段共聚物由采用黄原酸酯(诸如二硫代碳酸O-乙基-S-(1-甲氧基羰基)乙基酯[RSC(＝S)-OC2H5，其中R＝-CH(CH3)-C(＝O)-OCH3])的可控自由基聚合方法得到。
为了清楚，用在RAFT中的控制剂不包括二苯基乙烯，该化合物尽管是控制剂，但不能用作RAFT的控制剂，即不能用于RAFT聚合机理。
交联官能团的实例包括可以例如参加自动氧化、Schiff碱交联和硅烷缩合反应的基团。本领域已知的其它交联机理包括通过如下反应提供的那些机理：环氧基团与氨基、羧酸或巯基的反应，巯基与烯属不饱和基团(诸如富马酸酯基和丙烯酰基)的反应，掩蔽的环氧基团与氨基或巯基的反应，硫代异氰酸酯与胺、醇和肼的反应，胺(例如乙二胺或多官能胺封端的聚亚烷基氧)与[β]-二酮(例如乙酰乙酰氧或乙酰酰胺)基的形成烯胺的反应。
通过自动氧化的交联指：由在空气存在下发生的氧化导致的交联，其通常涉及自由基机理并且优选被金属催化导致共价交联。Schiff碱交联指：交联通过羰基官能团与具有羰基反应性胺和/或肼(或封闭的胺和/或封闭的肼)官能团的反应发生，其中，这里的羰基官能团指醛基或酮基，并且包括烯醇羰基，诸如乙酰乙酰基中的烯醇羰基。硅烷缩合指：在水性涂料组合物的干燥期间，烷氧基硅烷或SiOH基在水的存在下通过脱除水和/或烷醇(例如甲醇)而得到硅氧烷键的反应。
组分i)的实例包括具有交联官能团的烯属不饱和单体单元(优选具有至少3个碳原子，例如具有3至30个碳原子)，所述交联官能团诸如为羟基、羧基、硅烷基、酸酐基、环氧基、乙酰乙酰氧基、不饱和脂肪酸基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)烯丙基、酰胺基、异氰酸酯基、酮基或醛基官能团；更优选包括具有羟基、羧基和/或环氧官能团的烯属不饱和单体单元(可选C1-18烯属不饱和单体)。带有交联官能团的单体单元的实例包括甲基丙烯酸乙酰乙酰氧乙酯、甲基乙烯基甲酮、二丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯醛、马来酸酐、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烷氧基硅烷单体(诸如γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟烷基酯(诸如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯及其改性类似物，如Tone M 100(Tone是Union Carbide Corporation的商标))和/或其混合物。
优选地，带有交联官能团的烯属不饱和单体单元选自二丙酮丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸羟烷基酯。
为了清楚，还可以提供一些水分散性质的单体可以包括(甲基)丙烯酸羟烷基酯，诸如(甲基)丙烯酸羟乙酯(HE(M)A)，它们在本文中被认为是提供交联官能团的烯属不饱和单体。
组分i)的实例还包括多烯属不饱和单体，诸如丙烯酸烯丙酯。
优选地，嵌段[A]包含0至30mol％、更优选0至20mol％、最优选0至10mol％、特别优选0mol％的组分i)。
优选地，嵌段[B]包含7至50mol％、更优选10至35mol％的组分i)。
组分ii)的实例包括带有非离子、离子或潜在离子的水分散性官能团的烯属不饱和单体单元(优选具有至少3个碳原子，例如3至20个碳原子)。优选地，带有离子或潜在离子官能团的水分散性官能团需要以其离解(即盐)形式来实现它们的水分散作用。如果它们不是离解，则它们被认为是在离解时变成离子的潜在离子基团。离子性水分散基团在本发明的最终组合物中优选全部或部分为盐的形式。离子性或潜在离子性水分散基团包括阳离子水分散基团，诸如碱性胺基、季铵基团；和阴离子水分散基团，诸如酸基，例如磷酸基团、磺酸基团和羧酸基团。
还存在潜在离子性官能单体，它们在添加酸时可以变成阳离子，诸如为(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基丙酯、二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。上述潜在离子性官能单体有助于改善粘附性，还可以改善稳定性或特殊基材(诸如木材)的外观。
优选地，任何离子性水分散基团都是阴离子性水分散基团。
带有离子性或潜在离子性水分散官能团的优选烯属不饱和单体包括(甲基)丙烯酸、衣康酸、马来酸、丙烯酸β-羧基乙酯、马来酸单烷基酯(例如马来酸单甲酯和马来酸单乙酯)、柠康酸、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠、乙烯基苄基磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸钠、丙烯酰基氧烷基磺酸(例如丙烯酰基氧甲基磺酸)、2-丙烯酰氨基-2-烷基烷烃磺酸(例如2-丙烯酰氨基-2-甲基乙烷磺酸)、2-甲基丙烯酰氨基-2-烷基烷烃磺酸(例如2-甲基丙烯酰氨基-2-甲基乙烷磺酸)、单(丙烯酰基氧烷基)磷酸酯(例如单(丙烯酰基氧乙基)磷酸酯和单(3-丙烯酰基氧丙基)磷酸酯)和单(甲基丙烯酰基氧烷基)磷酸酯、和/或其混合物。
为了清楚，还可以提供一些交联性质的单体(诸如(甲基)丙烯酸)在本文中被认为是提供水分散官能团的单体。
带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元还包括带有非离子水分散基团(诸如侧链聚亚烷基氧基，更优选为聚亚乙基氧基)的烯属不饱和单体单元，诸如甲氧基聚环氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸烷氧基聚丙二醇酯和(甲基)丙烯酸羟基聚丙二醇酯，优选为具有350至3000g/mol的数均分子量的上述单体单元。上述烯属不饱和单体中可商购的实例包括(甲基)丙烯酸ω-甲氧基聚乙二醇酯。提供非离子可水分散基团的其它乙烯基单体包括(甲基)丙烯酰胺单(甲基丙烯酰基氧乙基)磷酸酯和丙烯酰胺。
优选地，烯属不饱和单体带有选自由如下组成的组的水分散官能团：pKa＜4.5的潜在离子性水分散官能团或离子性水分散官能团、非离子性水分散官能团及其混合物。
优选地，嵌段[A]包含0至35mol％、更优选0至25mol％、最优选2至20mol％的带有非离子水分散基团的烯属不饱和单体单元。
优选地，嵌段[B]包含0至16mol％、更优选0至12mol％、最优选2至7mol％的带有非离子水分散基团的烯属不饱和单体单元。
优选地，嵌段[A]包含70至100、更优选75至95mol％的组分ii)。
优选地，嵌段[B]包含0至10mol％的组分ii)。
组分iii)的实例包括(甲基)丙烯酸烷基酯(诸如(甲基)丙烯酸C1-30烷基酯)和/或苯乙烯类单体(诸如C7-18苯乙烯类单体)。适当的单体包括：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和具有式CH2＝CR5-COOR4的丙烯酸的酯和甲基丙烯酸的酯，其中，R5是H或甲基，R4是可选被取代的烷基、环烷基、芳基或(烷基)芳基(诸如可选被取代的C1-18烷基、C3-18环烷基、C3-18芳基或C4-18(烷基)芳基)，它们也被称为丙烯酸类单体。适当的丙烯酸类单体的实例是(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯(全部异构体)、(甲基)丙烯酸丁酯(全部异构体)、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3，3，5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸对-甲基苯酯、(甲基)丙烯酸1-萘酯、(甲基)丙烯酸3-苯基-n-丙酯；和疏水性丙烯酸类单体，诸如侧链可结晶的单体，其实例为(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯(＝(甲基)丙烯酸硬脂基酯)；及其混合物。优选地，单体选自苯乙烯和(甲基)丙烯酸C1-12烷基酯的组，所述(甲基)丙烯酸C1-12烷基酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯(全部异构体)、(甲基)丙烯酸丁酯(全部异构体)、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯。
组分iv)的实例包括二烯单体，优选包括C2-18二烯单体，诸如1，3-丁二烯和异戊二烯；二乙烯基苯；乙烯基单体，优选C2-18乙烯基单体，诸如丙烯腈、甲基丙烯腈；乙烯基卤，优选C2-18乙烯基卤，诸如氯乙烯；偏卤乙烯，优选C2-18偏卤乙烯，诸如偏氯乙烯；乙烯基酯，优选C2-18乙烯基酯，诸如乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯；支链烷烃羧酸的乙烯基酯，诸如VEOVATM 9和VEOVATM 10(VEOVATM是Resolution的商标)；杂环乙烯基化合物，优选C3-18乙烯基杂环；单烯属不饱和二元羧酸的烷基酯，优选C1-18烷基酯，诸如为马来酸二正丁基酯和富马酸二正丁基酯；不饱和羧酸的酰胺，优选C1-18酰胺，诸如与组分i)至iii)中的那些不同的N-烷基(甲基)丙烯酰胺。
组分iv)还包括带有(湿)粘附性促进官能团的烯属不饱和单体单元，诸如(可选被取代的)氨基或脲基，例如环状脲基、咪唑基、吡啶基、酰肼基或氨基脲基。
粘附性促进单体的优选实例包括(可选被取代的)胺官能单体，如(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯和脲官能单体，如N-(2-甲基丙烯酰基氧乙基)亚乙基脲(得自Degussa的Plex 6582-O)或N-(2-甲基丙烯酰氨基乙基)亚乙基脲(得自Rhodia的Sipomer WAM II)。
在本文中，聚合物的Tg表示玻璃转变温度，其公知为聚合物由玻璃状的易碎状态转变成橡胶态时的温度。聚合物的Tg值可以采用诸如差示扫描量热仪(DSC)的技术从实验上测定，或者采用公知的Fox方程从理论上计算，其中，具有“n”个共聚合单体的共聚物的Tg(以开尔文计)根据如下方程由每个共聚单体的重量分数“W”和其各自均聚物的Tg值(以开尔文计)得到：
“1/Tg＝W1/Tg1+W2/Tg2+............Wn/Tgn”.
以开尔文计的计算Tg可以容易转换成℃。
优选地，经计算的嵌段[A]的Tg在-20至250℃的范围内，最优选在0至150℃的范围内，具体在10至110℃的范围内。
优选地，经计算的嵌段[B]的Tg在-100℃至150℃的范围内，最优选在-80至110℃的范围内，具体在-60至80℃的范围内。
优选地，经计算的聚合物P的Tg＞0℃，更优选＞5℃，最优选＞10℃。
嵌段共聚物的重均分子量(Mw)或数均分子量(Mn)可以采用THF作为溶剂、采用聚苯乙烯作为标样使用凝胶渗透色谱(GPC)来测定。
优选地，嵌段共聚物的数均分子量(Mn)在1000至50000g/mol的范围内，更优选在5000至35000g/mol的范围内，最优选在7000至25000g/mol的范围内。
优选地，嵌段共聚物的重均分子量(Mw)在1000至50000g/mol的范围内，更优选在5000至35000g/mol的范围内，最优选在7000至25000g/mol的范围内。
优选地，聚合物P的重均分子量≥55,000，更优选≥80,000，最优选≥100,000g/mol。
优选地，嵌段[B]和聚合物P比嵌段[A]更疏水。聚合物地疏水性可以通过Hansch参数确定。聚合物的Hansch参数利用基团贡献论的方法计算。形成聚合物的单体单元被分配疏水性贡献，并且例如如在C.Hansch、P.Maloney、T.Fujita和R.Muir，Nature，194.178180(1962)中所公开的，聚合物的疏水性(Hansch参数)根据聚合物中各单体的重量平均数计算。若干单体的疏水性贡献数值例如为：苯乙烯4.29、α-甲基苯乙烯4.7、甲基丙烯酸甲酯1.89、丙烯酸丁酯3.19、丙烯酸-2.52。因此，由STY(20)αMS(20)MMA(20)BA(10)AA(30)构成的聚合物具有1.74的Hansch数值。
优选地，嵌段[A]的Hansch参数低于嵌段[B]，并且低于聚合物P。
优选地，嵌段[A]具有≤1.2、更优选≤1.0、最优选≤0.8、具体≤0.6的Hansch参数。
优选地，嵌段[B]具有≥1.7、更优选≥2.0、具体≥2.2的Hansch参数。
优选地，聚合物P具有≥2.2、更优选≥2.5、具体≥2.7的Hansch参数。
用于获得嵌段[A]和[B]的RAFT聚合方法在溶液中进行。溶液聚合是其中所有反应组分(包括单体、引发剂和控制剂)在反应开始时都溶解在非单体的液体溶剂中的聚合方法。非单体的指溶剂，其不包括单体，换句话说，其不会反应作为聚合的一部分。通常，溶液还能够溶解形成的聚合物或共聚物。溶剂指水、有机溶剂或其混合物。
优选的有机溶剂包括醇(诸如乙醇、异丙醇、正丁醇、正丙醇、环己醇)、酯(诸如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯)、酮类溶剂(诸如丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮)和二醇(诸如丁基乙二醇)。更优选的有机溶剂包括选自由如下组成的组的溶剂：丙酮、乙醇、甲基乙基甲酮、异丙醇、乙酸乙酯、丁基乙二醇及其混合物。优选地，该溶剂是水和适当有机溶剂(如醇)的混合物。优选地，利用溶液分散聚合工艺进行嵌段共聚物制备所应用的溶剂包括具有低沸点和/或高蒸发速率的有机溶剂，从而使有机溶剂在分散步骤以后在低压下快速去除。上述溶剂的实例包括丙酮、乙醇、异丙醇、甲基乙基甲酮和乙酸乙酯。
优选地，嵌段共聚物分散在水中。嵌段共聚物在水中的分散通过如下进行：将水加入嵌段共聚物溶液中或者将嵌段共聚物溶液加入水中。可选地，可以使用适当的表面活性剂以协助分散过程。嵌段共聚物优选包含通过添加适当的有机或无机碱(诸如氨、三乙胺或氢氧化钠)可以转换成阴离子官能性水分散基团的酸官能基团。优选的碱是挥发性胺(诸如氨)或者是会分解但不会遗留对最终干燥的涂层中的水敏感的无机残基的中和试剂。在嵌段共聚物分散在水中后，残留的溶剂可选例如在减压下除去。
用于制备具有梯度组成的嵌段的方法包括：向反应器中连续引入第一单体物料，其中，在连续引入期间通过向所述第一单体物料中添加不同的第二种单体物料而使所述第一单体物料的组成物料含量连续变化；以及使引入反应器中的单体发生聚合。
向第一单体物料中添加第二单体物料的工艺可以与将第一单体物料引入聚合的工艺可以平行进行(即两种物料同时开始和结束)。或者，向反应器中引入第一单体物料的启动先于向第一物料单体中添加第二单体物料的启动，或者两种单体物料可以同时开始添加，但是向第一单体物料中添加第二单体物料所花费的时间要超过向反应器中引入第一单体物料所花费的时间。
具有梯度组成的嵌段还可以通过如下得到：将第一单体物料和第二单体物料同时引入反应器中，其中，所述第一单体物料的引入速率相对于第二单体物料的引入速率发生变化。
至少两种用于制备具有梯度组成的嵌段的单体物料通常在组成上不同。至少两种单体物料之间的差异可以例如为单体组成的差异，玻璃转变温度(Tg)的差异，或者仅仅是在各个单体物料中各单体浓度的变化。
聚合物P在嵌段共聚物[A]x[B]y的存在下利用自由基乳液聚合方法制成，其中，可选地，可以使位于已制成的嵌段共聚物[A]x[B]y的链端之一上的控制剂官能团在制备聚合物P之前失活或除去。在Journal of CoatingTechnology，第66卷，839期，89至105页(1995)中综述了用于制备水性乙烯基聚合物的通用方法。控制剂可选在嵌段共聚物分散之前或之后去除并且可以在聚合物制备之前或之后去除。优选地，控制剂在嵌段共聚物分散之前去除。当RAFT试剂被用作控制剂时，RAFT基团可以通过例如氧化反应、自由基引发的反应、水解或氨解失活或去除。在制备聚合物P之前未去除或仅部分去除了控制剂的官能团的情况下，至少部分聚合物P链将生长在至少部分嵌段共聚物链上或者共价连接到至少部分嵌段共聚物链上。
可选地，保留嵌段共聚物[A]x[B]y中的链末端官能团以帮助在嵌段共聚物和聚合物P之间形成共价键。嵌段共聚物的链末端官能团可以是RAFT基团(-S-C(＝S)-)或硫醇基(-SH)或者任意其它衍生自RAFT控制剂并且可以在嵌段共聚物和聚合物P之间形成共价键的基团。
在本发明的另一实施方式中，提供了一种用于制备本发明的组合物的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
a)通过RAFT自由基聚合方法在溶剂中合成第一嵌段[A]，然而使至少第二嵌段[B]聚合。[A]和[B]的制备次序也可以颠倒；
b)可选在将所述嵌段共聚物[A]x[B]y分散在水中之前、期间或之后去除所述控制剂；
c)可选从嵌段共聚物[A]x[B]y中除去所述溶剂；
d)通过如下将所述嵌段共聚物[A]x[B]y分散在可选含有单体的水中：向所述嵌段共聚物[A]x[B]y中添加水，或者向水中添加所述嵌段共聚物[A]x[B]y，可选使用表面活性剂，优选通过添加适当的碱；
e)可选从所述嵌段共聚物[A]x[B]y中去除溶剂(如果在第4步骤之后仍存在溶剂)；
f)在步骤4和/或步骤5中制备的嵌段共聚物[A]x[B]y分散液的存在下对单体进行乳液聚合过程，从而得到聚合物P。
或者，在步骤“a”之后，通过适当的方法去除溶剂从而得到固体，该固体可以后来再分散在水中。
此外，用于制备嵌段共聚物或聚合物的聚合方法可以以间歇工艺、半间歇工艺或连续工艺方式实施。当嵌段共聚物的聚合工艺以间歇模式实施时，通常向反应器中添加控制剂和单体。然后，向混合物中添加所需量的引发剂。然后，加热该混合物所需反应时间。在间歇工艺中，反应可以在加压下进行以防单体回流。
半间歇操作通常包括在聚合期间以连续方式或步进方式添加单体(和/或其它成分)，这通常在共聚合中应用，从而使得在单体反应性非常不同的情况下的共聚物组成漂移最小化。如果嵌段共聚物的聚合工艺以半间歇方式实施，那么该反应通常如下实施：向反应器中添加聚合介质(通常为有机溶剂)、控制剂和可选的(部分)引发剂。将单体、可选的聚合介质和引发剂放置在单独的容器中。出于安全原因，还可以通过另一个单独的容器添加引发剂。将反应器中的聚合介质加热并进行搅拌，同时以步进方式或逐步引入单体和引发剂。单体和/或引发剂的添加速率主要取决于溶液的量和/或聚合速率。添加完成后，在添加额外的引发剂或不添加额外的引发剂的情况下继续加热额外的一段时间，以降低未反应的单体的水平。
此外，在制备第一嵌段后，制成的嵌段可以从残余的单体中提纯出来，随后用于作为第二嵌段的第二单体组合物的聚合，或者所述第二单体组合物可以在第一嵌段的制备完成后立即进行聚合。在这种情况下，在第二单体组合物发生反应之前，至少80wt％、优选至少90wt％、最优选至少95wt％的第一嵌段单体组合物已发生了反应。所述第二嵌段可以包含至多20wt％(优选10wt％或更少)的第一单体组成。
使烯属不饱和单体进行自由基聚合以制备嵌段共聚物和/或聚合物需要使用自由基源(即引发剂)来引发上述聚合。适当的自由基生成引发剂包括无机过氧化物，诸如过硫酸K、过硫酸Na、过硫酸铵、过氧化氢或过碳酸盐；有机过氧化物，诸如酰基过氧化物，包括过氧化苯甲酰，烷基过氧化氢，诸如叔丁基过氧化物和枯基过氧化氢；二烷基过氧化物，诸如二叔丁基过氧化物；过氧酯，诸如过苯甲酸叔丁基酯；还可以使用混合物。过氧化合物在一些情况下利于与适当的还原剂(诸如异抗坏血酸)组合使用(氧化还原体系)。金属化合物诸如Fe.EDTA(乙二胺四乙酸)也可以有益地用作氧化还原引发剂体系地一部分。还可以使用偶氮官能引发剂，诸如2，2’-偶氮双(异丁腈)(AIBN)、2，2’-偶氮双(2-甲基-丁腈)(AMBN)和4，4’偶氮双(4-氰基戊酸)。引发剂或引发剂的用量是常规的。为了制备嵌段共聚物，优选地，引发剂的摩尔量不超过所应用的控制剂的摩尔量。附加量的引发剂可选在聚合过程结束时添加，以协助去除任意残留的烯属不饱和单体。
可以添加链转移试剂以控制聚合物的分子量。适当的链转移试剂包括硫醇，诸如正-十二烷基硫醇、正-辛基硫醇、叔-十二烷基硫醇、巯基乙醇、异-辛基巯基乙酸酯、C2-8巯基羧酸及其羧酸酯(诸如3-巯基丙酸和2-巯基丙酸)；和卤代烃，诸如四溴化碳和溴三氯甲烷。优选地，在嵌段共聚物的制备期间未添加链转移试剂。
可以使用表面活性剂以协助嵌段共聚物和/或聚合物在水中的分散或者协助单体在水中的乳化(即使可自分散)。适当的表面活性剂包括但不限于传统的阴离子、阳离子和/或非离子表面活性剂及其混合物，诸如二烷基硫代琥珀酸的Na盐、K盐或NH4盐，烷基磺酸的Na盐、K盐或NH4盐，烷基硫酸的Na盐、K盐或NH4盐，乙氧基脂肪酸和/或脂肪酰胺，和脂肪酸的Na盐、K盐或NH4盐，诸如硬脂酸Na和油酸Na。其它的阴离子表面活性剂包含连接到磺酸(sulphonic acid)基团上的烷基或(烷)芳基、硫酸半酯基(接着被连接到聚二醇醚基上)、磷酸基或羧酸基。阳离子表面活性剂包含连接到季铵盐基团上的烷基或(烷)芳基。正如在M.J.Schick编辑的“Nonionic surfactants-Physical chemistry”，M.Decker 1987中所公开的，非离子表面活性剂包括聚二醇醚化合物，优选聚氧化乙烯。
交联可以通过使用自交联单体引入，或者将包含通过本发明的方法得到的可交联嵌段共聚物-聚合物的组合物与单独的交联剂组合。这可以提供自交联体系(具有长存放时间，通过例如改变温度、pH或者蒸发整个体系中的如溶剂或水等的成分之一来触发交联)或双组分体系。
单独的交联剂优选选自由如下组成的组：多酰肼(包括二酰肼，诸如乙二酸二酰肼)、多异氰酸酯、碳化二亚胺、多氮丙啶、环氧、三聚氰胺树脂及其混合物。通常，多异氰酸酯在应用之前不久才添加。
优选地，含有可交联嵌段共聚物-聚合物的水性组合物的固含量≥20wt％，更优选≥30wt％，最优选≤65wt％。
如果可交联的嵌段共聚物-聚合物用在水性组合物中或用在粘合剂组合物中，那么所述可交联的嵌段共聚物-聚合物在交联前的平均计算Tg优选≤55℃。
此外，通过本发明的方法得到的嵌段共聚物-聚合物特别适于用在涂料应用中，其中，它们可以提供涂料组合物或配方中的重要部分。通过本发明的方法得到的可交联的嵌段共聚物-聚合物为更有效的使用交联官能单体并且/或者减少上述昂贵单体的用量而不会牺牲所需应用性质提供了一条途径。可交联嵌段共聚物-聚合物组合物可以在例如机械性质(诸如硬度、耐划性、(户外)耐久性和耐溶剂、耐污性)方面提供优异的应用性质，这使得该组合物特别适于水性高性能涂料。
或者，通过本发明的方法得到的嵌段共聚物-聚合物可用在适于如下应用的组合物中，在这些应用中，诸如硬度、渗透性、在特定温度下的流动性的性质变化可以是有利的，即用在粘合剂、涂层、膜、化妆品、油漆、油墨中。上述涂料组合物可以是着色的或未着色的。
在本发明的实施方式中，提供了一种采用本发明的水性可交联嵌段共聚物-聚合物涂布基材的应用，其中，所述基材选自由木材、板材、金属、石材、混凝土、玻璃、织物、皮革、纸张、硬纸板、塑料、泡沫、纤维材料(包括毛发和纺织品)等等。
本发明的组合物可以通过任何常规方法涂覆到适当的基材上，所述常规方法包括刷涂、浸涂、流涂、喷涂、柔版印刷、凹版印刷、以及任意其它用在绘画艺术或类似最终用途中的常规方法。水性载体介质通过自然干燥或加速干燥(通过施加热量)去除以形成涂层。
优选地，使用可交联的嵌段共聚物-聚合物组合物制成的涂层当干燥时具有良好的耐化学品性(耐污性)和耐粘连性。粘连是被涂基材的公知现象，被涂基材当接触时往往以不令人接受的方式粘到一起，诸如在各自边框中的门窗，特别在加压下，被涂基材(例如一叠面板)粘到一起。
水性组合物还可以包含常规成分，它们中的一些在以上已提及了，其实例包括在制造工艺的任何阶段或随后引入的颜料、染料、乳化剂、表面活性剂、增塑剂、增稠剂、热稳定剂、匀化剂、防缩孔剂、填料、沉降抑制剂、UV吸收剂、抗氧化剂、干燥盐、有机共溶剂、润湿剂等。乳液中还可以包含一定量的氧化锑以增强阻燃性。
可以在配制步骤的工艺期间或该工艺之后添加的适当有机共溶剂是本领域已知的，其包括例如二甲苯、甲苯、甲基乙基甲酮、丙酮、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二乙二醇、亚乙基二乙二醇、丁基乙二醇、丁基二乙二醇、1-甲基-2-吡咯烷酮和/或二丙二醇单甲醚。
优选地，水性组合物相对于嵌段共聚物-聚合物的重量包含0至50wt％、更优选0至40wt％、最优选0至35wt％的有机共溶剂。
如果需要，通过本发明方法得到的嵌段共聚物-聚合物可以与不是根据本发明的其它聚合物组合物组合使用。
在另一实施方式中，提供了一种根据本发明的水性乳液，其包含聚合物Q，其中，嵌段共聚物-聚合物P的总固含量基于嵌段共聚物-聚合物P和聚合物Q合在一起的总固含量≥1wt％且≤35wt％。优选地，聚合物Q是丙烯酸类聚合物、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸类聚合物、醇酸树脂、醇酸树脂-丙烯酸类聚合物或其它类型的聚合物。
在优选的实施方式中，提供一种水性聚合物Q分散体与本发明的水性乳液的共混物，所述水性聚合物Q分散体包含丙烯酸类聚合物、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸类聚合物、醇酸树脂、醇酸树脂-丙烯酸类聚合物或其它类型的聚合物Q。上述共混的优点在于，水性聚合物分散体(涂料)的整体性能性质得以保持，并且本发明的水性乳液为该涂料(当涂覆到基材上时)额外地提供了改善的耐粘连性和/或改善的耐化学品性和/或改善的硬度。
优选地，添加到水性聚合物Q分散体中的通过本发明的方法制成的水性乳液的固含量相对于共混物的总固含量≤35wt％，更优选≤25wt％。优选地，添加到水性聚合物Q分散体中的通过本发明的方法制成的水性乳液的固含量相对于共混物的总固含量≥1wt％，更优选≥5wt％。
优选地，添加到通过本发明的方法制成的水性乳液中的聚合物Q分散体是水性丙烯酸类聚合物分散体。
优选地，与通过本发明的方法制备的水性乳液共混的聚合物Q分散体的粒子尺寸在50至400nm的范围内，优选≥100nm。优选地，根据本发明的水性乳液的粒子尺寸≤100nm。
本发明实施方式的一些变化对本领域普通技术人员来说是显然的，在本发明的宽范围内可预料到这些变化。
权利要求书中提供了本发明的其它方面及其优选特征。
实施例
现在参照以下非限制性的、仅用于说明的实例详细地描述本发明。除非另有声明，所有份、百分率、比率都是基于重量。
测试方法
光泽
利用被设定在20度角度或60度角度的Byk Gardner micro-TRI-光泽装置测定干燥膜的光泽水平。
表面硬度
根据DIN 53157NEN5319利用Erichsen硬度测量装置测定
Figure BPA00001184448200221
硬度。数值以秒计，数值越高，涂层的硬度越高。
分子量测定
在具有两个连续PL-凝胶柱(Mixed-C型，I/d＝300/7.5mm)的Alliance Waters 2690GPC上进行凝胶渗透色谱(GPC)分析以确定分子量，其中以1cm3/min使用四氢呋喃(THF)作为洗脱液并且使用AllianceWaters 2410折射率探测仪。使用一组聚苯乙烯标样(根据DIN 55672分析的)校准该GPC。
将对应于16mg固体材料的样品溶解在8mL THF中，然后搅拌混合物，直到样品都溶解了。将样品静置至少24小时以完全“解旋”，随后进行过滤(Gelman Acrodisc 13 to 25mm
Figure BPA00001184448200231
CR PTFE；0.45μm)，并放置在GPC的自动取样单元上。
耐粘连性
采用Koehler Block测试仪(来自Instrument Company Inc.)评估涂料漆对相同的涂料漆的粘连度。干燥膜的耐粘连性在50℃、1kg/cm2的压力下的烘箱中16小时后测定。
将被涂的Leneta测试卡切成30×100mm的小片并交叉放置，从而测定漆面对漆面。粘连度根据如下确定：将两个测试样品分开的难易程度以及评估涂层的任何破损(5非常好：完全分离并且未破损；4一般：一些粘连，几乎没有任何破损；3中等；2差；1非常差：粘在一起，一旦拉开，两个样品完全破损)。
耐污性测试
将一小片棉絮放置在干燥薄膜上，然后将其浸泡在测试液体中，诸如去矿物水、醇(48％水溶液)、咖啡或红酒。然后，用皮氏表面皿覆盖在被浸泡的棉絮片上，以防干燥。在一段固定时间(16小时、5小时或1小时)后，去除棉絮片和残余液体，并且如下测定涂层破损程度：5＝非常好：没有可见的破损或劣化/变色；4＝仅有轻微的可见破损或浑浊/变花；3＝清楚的浑浊/变花或破损；2＝涂层被部分溶解；1＝涂层几乎被完全溶剂；0＝非常差：涂层被完全溶解。在经涂布的Leneta测试卡上进行耐污性测试。还进行“热盘”测试测定涂层的耐湿热性。在这个特定测试中，将水滴滴在涂层上，然后将装满85℃热水的广口玻璃杯放置在该水滴上，并静置1小时，此后除去广口杯和水滴，并如上所述评估涂层的破损程度。
在实施例中，使用如下缩写和术语：
AA＝丙烯酸
ADH＝己二酸二酰肼
APS＝过硫酸铵
BA＝丙烯酸丁酯
DAAM＝二丙酮丙烯酰胺
DP＝聚合度
HEA＝丙烯酸2-羟乙酯
MEK＝甲基乙基甲酮
MMA＝甲基丙烯酸甲酯
黄原酸酯1＝二硫代碳酸O-乙基-S-(1-甲氧基羰基)乙基酯(RhodixanA1，由Rhodia Chemie提供)
SLS＝月桂基硫酸钠
Sty＝苯乙烯
实施例1
嵌段共聚物1
合成[A] x [B] y 双嵌段共聚物，其中嵌段[A]基于AA并且x＝20，嵌段[B]基 于BA 和DAAM，y＝40(DPBA＝30；DPDAAM＝10)：
嵌段[A]：将150克乙醇和25克(120mmol)的黄原酸酯1加入安装有冷凝器、温度测量探针和机械搅拌器的1L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物用氮气在室温下冲洗15分钟以除气。将温度升高至70℃，并向反应混合物中添加10wt％的175克(2.4mol)AA和320克乙醇的单体物料混合物。然后，添加2.0克(约5mmol)的4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)(Aldrich，75+％)。
在70℃下10分钟后，开始逐步添加剩余的90wt％的AA/乙醇混合物。添加在弱氮气流下和70℃的控制温度下持续3小时，此后，将该混合物保持在70℃下4小时。为了进一步减少游离单体，添加额外量的1.0克4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)，并将混合物保持在75℃下额外4小时。然后将反应混合物冷却至20℃，取出样品用于进一步分析。采用气相色谱测定的AA转化率为97％，固体水平以实验方式测定为30％。最终产物的GPC分析得到如下数值：Mn＝1315g/mol，PDI(＝Mw/Mn)＝1.22。
嵌段[B]：将100克嵌段[A]反应混合物(相当于约18mmol的前驱嵌段[A]，这基于30％的固体水平和1650g/mol的理论分子量)加入安装有冷凝器、温度测量探针和机械搅拌器的500mL三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物用氮气在室温下冲洗15分钟以除气。将温度升高至70℃，并向反应混合物中添加10wt％的70.0克(546mmol)BA、30.7克(181mmol)DAAM和62克乙醇的单体物料混合物。
然后，向反应混合物中添加0.7克(约2mmol)的4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)(Aldrich，75+％)和10克乙醇的混合物。在70℃下10分钟后，开始逐步添加剩余的90wt％的BA//DAAM/乙醇混合物。添加在弱氮气流下和70℃的控制温度下持续4小时，此后，将该混合物保持在70℃下4小时。然后将反应混合物冷却至20℃，取出样品用于进一步分析。采用气相色谱测定的BA和DAAM的转化率分别为98.7％和97.4％。最终的固体水平以实验方式测定为57％，并通过添加乙醇调节至50％。最终产物的GPC分析得到如下数值：Mn＝4536g/mol，PDI(＝Mw/Mn)＝1.61。
嵌段共聚物2
合成[A] x [B] y 双嵌段共聚物，其中嵌段[A]基于AA并且x＝20，嵌段[B]基 于BA，y＝40：
嵌段[B]：将180克为了嵌段共聚物1而制备的嵌段[A]反应混合物加入安装有冷凝器、温度测量探针和机械搅拌器的1L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物用氮气在室温下冲洗15分钟以除气。将温度升高至70℃，并向反应混合物中添加10wt％的168.0克(1.3mol)BA和93克乙醇的单体物料混合物。
然后，向反应混合物中添加1.8克(约5mmol)的4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)(Aldrich，75+％)和7克乙醇的混合物。在70℃下10分钟后，开始逐步添加剩余的90wt％的BA/乙醇混合物。添加在弱氮气流下和70℃的控制温度下持续5小时，此后，将该混合物保持在70℃下5小时。然后将反应混合物冷却至20℃，取出样品用于进一步分析。采用气相色谱测定的BA的转化率分别为96.5％。最终的固体水平为50％。最终产物的GPC分析得到如下数值：Mn＝4465g/mol，PDI(＝Mw/Mn)＝1.51。
制备嵌段共聚物1的水性分散体
在搅拌的同时，将190克嵌段共聚物1缓缓加入20℃下的380克的去矿物水和12克的三乙胺的混合物。通过添加14克三乙胺将pH进一步调节至8从而得到稳定的水性分散体。在减压下从分散体中去除残余的乙醇(旋转蒸发)并额外添加去矿物水之后，最终固体以实验方式测定为20％。
制备嵌段共聚物2的水性分散体
在搅拌的同时，将200克嵌段共聚物2缓缓加入20℃下的250克的去矿物水和17.5克的三乙胺的混合物。通过添加7克三乙胺将pH进一步调节至8从而得到稳定的水性分散体。在减压下从分散体中去除残余的乙醇(旋转蒸发)并额外添加去矿物水之后，最终固体以实验方式测定为23.8％。
实施例1：基于嵌段共聚物1合成嵌段共聚物-聚合物
将128克的去矿物水和51.8克如上制备的嵌段共聚物1的水性分散体(20％在水中的分散体)加入安装有搅拌器、冷凝器和温度探针的1L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物在氮气氛下加热至85℃。然后，添加5wt％的由总共81.2克去矿物水、3.5克SLS(30wt％，在水中)，111.3克MMA和95.7克BA组成的经预乳化的单体混合物。在85℃下10分钟后，添加0.2克APS和3.3克去矿物水的引发剂混合物，该引发剂混合物被三乙胺设定为pH＝8。15分钟后，将0.4克APS和43克水的引发剂物料混合物和剩余的95wt％的经预乳化的单体物料以平行物料形式逐步添加到反应混合物中，耗时3小时。在反应期间，将反应混合物的pH保持在7.0以上。在单体和引发剂加料结束时，添加约80克的去矿物水，然后将反应混合物在85℃下保持1小时。采用叔丁基过氧化氢和异抗坏血酸进行后续反应，以使任何残余的单体发生反应。然后，将所得乳液冷却至室温。
实施例2至3和对比例1
根据类似于实施例1的配方和过程制备实施例2和3以及对比例，其中，仅嵌段共聚物的类型和用量(基于全部聚合物重量)或者聚合物(MMA/BA)的Tg不同。
对比例2：合成MMA/BA(Tg 10℃)乳胶
将238.8克的去矿物水和5.1克的月桂基硫酸钠(30wt％，在水中)加入安装有搅拌器、冷凝器和温度探针的1L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物在氮气氛下加热至65℃。然后，添加5wt％的由总共131.9克去矿物水、5.1克SLS(30wt％，在水中)，0.6克硫代乙醇酸异辛酯、163.7克MMA、140.8克BA、4.4克AA和5.1克DAAM组成的经预乳化的单体混合物。将反应混合物进一步加热至75℃，然后添加0.2克APS和3.3克去矿物水的混合物。将反应混合物进一步加热至85℃，并保持在该温度下15分钟。将0.64克APS和63.3克水的引发剂物料混合物和剩余的95wt％的经预乳化的单体物料以平行物料形式逐步添加到反应混合物中，耗时3小时。然后，将反应混合物保持在85℃下30分钟。采用叔丁基过氧化氢和异抗坏血酸进行后续反应，以使任何残余的单体发生反应。然后，将所得乳液冷却至室温。通过添加氨将乳胶的pH由2.2调节至8.0。
实施例和对比例的组成汇总在下表1中。最终制成的丙烯酸分散体的性质列在表2中。最终的游离单体水平都低于500ppm。所有胶乳都很少或没有结垢和/或形成沉降。
表1
 实验   嵌段共聚物(DP)   聚合物   基于全部聚合物的嵌段共聚物wt％
 实施例1   1＝AA-BA/DAAM(20-30/10)   MMA/BA；Tg 10℃   5％
 实施例2   1＝AA-BA/DAAM(20-30/10)   MMA/BA；Tg 10℃   7.5％
 实施例3   1＝AA-BA/DAAM(20-30/10)   MMA/BA；Tg 30℃   7.5％
 对比例1   2＝AA-BA(20-40)   MMA/BA；Tg 10℃   7.5％
 对比例2   无   MMA/BA；Tg 10℃   -
 对比例3   无   MMA/BA；Tg 30℃   -
表2
 实验   固体1)[％]   pH   最终粒子尺寸(DLS)[nm]   Mn[kg/mol]   Mw[kg/mol]
 实施例1   36.5   7.8   72   25.3   197
 实施例2   33.5   7.7   60   26.5   152
 实施例3   36.4   7.8   65   27.6   191
 对比例1   34.4   8.1   60   28.6   146
 对比例2   39.8   8.0   95   54.4   313
 对比例3   39.0   7.8   94   33.8   236
1)以重量方式测定
在测试之前，全部丙烯酸分散体都采用基于全部分散体7％(Tg10℃体系)或8％(Tg30℃体系)的预混物1配制，和基于全部分散体2％的预混物2配制，其中预混物1是丁基乙二醇/丁基二乙二醇的75/25混合物(80％，在水中)，预混物2是Fluowet SB/Byk346的50/50混合物(2％，在水中)。在添加前，将预混合物1和2的pH通过氨调节至约为8。向一半配制量中，添加相对于聚合物中反应性DAAM基团总数0.7当量的ADH，以确定交联前后膜性质的差异。
将含有ADH和不含ADH的配制分散体的膜浇铸到Leneta测试卡(湿厚120微米)上和玻璃上(湿厚80微米)，然后在室温下干燥2至4小时。然后，将膜在50℃的烘箱中干燥64小时，以确保所有的水和残余溶剂都从膜中去除了。然后，检测所得干燥膜的光泽水平、
Figure BPA00001184448200291
硬度和耐粘连性。测试结果列在如下表3中。
表3
Figure BPA00001184448200292
数据表明：由本发明的实施例1至3制备涂层与由对比例1至3得到的那些涂层相比具有改善的耐粘连性和硬度。
实施例4和5(采用异氰酸酯交联)
实施例4和5以及对比例4的总结列在表4中。
表4
 实验   嵌段共聚物(DP)   聚合物   基于全部聚合物的嵌段共聚物wt％
 实施例4   3＝AA-BA/HEA (20-60/40)   Sty/MMA/BA   20％
 实施例5   4＝AA/HEA-BA/HEA(15/5-65/35)   Sty/MMA/BA   20％
 对比例4   无   Sty/MMA/BA/HEA/AA   n.a.
嵌段共聚物3
合成[A] x [B] y 双嵌段共聚物，其中嵌段[A]基于AA并且x＝20，嵌段[B]基 于BA和HEA，y＝100(DP BA＝60；DP HEA＝40)：
嵌段[A]：；嵌段[B]：
嵌段[A]反应混合物根据类似于嵌段共聚物1所述的过程制备(由GPC分析得到的嵌段[A]数据：Mn＝2190g/mol，PDI(＝Mw/Mn)＝1.25)。为了制备嵌段共聚物3的嵌段[B]，将200克嵌段[A]反应混合物(相当于约46mmol的前驱嵌段[A]，这基于38.1％的固体水平和1650g/mol的理论分子量)和200.0克MEK加入安装有搅拌器、冷凝器、温度测量探针的2L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物用氮气在室温下冲洗15分钟以除气。将温度升高至75℃，并向反应混合物中添加10wt％的355.0克(2.77mol)BA、214.5克(1.85mol)HEA和307.0克MEK的单体物料混合物。然后，向反应混合物中添加3.0克(约8mmol)的4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)(Aldrich，75+％)和10克乙醇的混合物。在75℃下15分钟后，开始逐步添加剩余的90wt％的BA//HEA/MEK混合物。添加在弱氮气流下和75℃的控制温度下持续4小时。然后，向反应混合物中添加1.0克的4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)和10克乙醇的混合物，并将反应混合物保持在75℃下4小时。然后将反应混合物冷却至20℃，取出样品用于进一步分析。采用气相色谱测定的BA和HEA的转化率分别为97.9％和98.3％。最终的固体水平以实验方式测定为50.8％。最终产物的GPC分析(采用THF作为溶剂，根据聚苯乙烯标样校准)得到如下数值：Mn＝5770g/mol，Mw＝14,350，PDI＝2.49。
嵌段共聚物4
合成[A] x [B] y 双嵌段共聚物，其中嵌段[A]基于AA和HEA，其中x＝20 (DP AA＝15；DP HEA＝5)，嵌段[B]基于BA和HEA，y＝100(DP BA＝65；DP HEA＝35)：
嵌段[A]：
将425.0克MEK和60.0克(0.290mol)的黄原酸酯1加入安装有冷凝器、温度测量探针和机械搅拌器的2L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物用氮气在室温下冲洗15分钟以除气。将温度升高至70℃，并向反应混合物中添加10wt％的314.0克(4.36mol)AA、170.0克(1.46mol)HEA和355.0克MEK的单体物料混合物。然后，添加5.0克(约13mmol)的4，4′-偶氮双(4-羟基戊酸)(Aldrich，75+％)和40克乙醇的混合物。在70℃下15分钟后，开始逐步添加剩余的90wt％的AA/HEA/MEK混合物。添加在弱氮气流下和70℃的控制温度下持续5小时，此后，添加85克乙醇并将该混合物保持在70℃下4小时。然后将反应混合物冷却至20℃，取出样品用于进一步分析。固体水平以实验方式测定为39.5％。最终产物的GPC分析得到如下数值：Mn＝1750g/mol，PDI(＝Mw/Mn)＝1.37。
嵌段[B]：
嵌段共聚物4的嵌段[B]的制备采用与嵌段共聚物3所用相同的配方和过程进行，但是现在，反应混合物由220.0克的嵌段[A]反应混合物(相当于约46.5mmol的AA/HEA前驱嵌段[A]，这基于39.5％的固体水平和1870g/mol的理论分子量)和180.0克MEK组成；并且用于嵌段[B]的单体反应混合物由378.5克(3.02mol)BA、189.0克(1.63mol)HEA和335.0克MEK组成。最终产物的分析表明BA的转化率为97.4％，HEA的转化率为98.0％(这采用气相色谱测定)，最终固体水平为50.0％。最终产物的GPC分析(采用THF作为溶剂，根据聚苯乙烯标样校准)得到如下数值：Mn＝7039g/mol，Mw＝16,535，PDI＝2.35。
制备嵌段共聚物3和4的水性分散体
嵌段共聚物3：在搅拌的同时，将24.4克三乙胺(与羧酸基团的个数等摩尔)添加到420.0克嵌段共聚物3中，然后添加615.1克的去矿物水。通过添加三乙胺将pH进一步调节至8从而得到稳定的水性分散体。在减压下从分散体中去除残余的MEK/乙醇并额外添加去矿物水之后，最终固体水平采用去矿物水调节至为25.0％。采用光散射测定的分散体的粒子尺寸为44nm。
嵌段共聚物4：在搅拌的同时，将20.9克三乙胺(与羧酸基团的个数等摩尔)添加到420.0克嵌段共聚物4中，然后添加760.6克的去矿物水。通过添加三乙胺将pH进一步调节至8从而得到稳定的水性分散体。在减压下从分散体中去除残余的MEK/乙醇并额外添加去矿物水之后，最终固体水平采用去矿物水调节至为20.0％。采用光散射测定的分散体的粒子尺寸为53nm。
实施例4：基于嵌段共聚物3合成嵌段共聚物-聚合物
将129克的去矿物水和211.5克如上制备的嵌段共聚物3的水性分散体(20％，在水中)加入安装有搅拌器、冷凝器和温度探针的1L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物在氮气氛下加热至80℃。然后，添加18.5克Sty、24.8克MMA和9.5克BA的混合物。在70℃下20分钟后，添加0.26克APS和5.0克去矿物水的引发剂混合物，该引发剂混合物被三乙胺设定为pH＝8。然后，将反应混合物在85℃下加热20分钟。然后开始逐步添加0.53克APS和52.3克的去矿物水的引发剂物料混合物(被三乙胺设定为pH＝8)；和由总共87克去矿物水、4.4克的DisponilEFS 993(30wt％，在水中，Cognis)、74.0克Sty、99.4克MMA和38.0克BA组成的经预乳化的单体物料混合物。将两种混合物在85℃的可控反应温度下以平行物料形式添加到反应混合物中，耗时1.5小时。在反应期间，将反应混合物的pH保持在7.0以上，添加额外量的水(约115克)以维持低粘度。在单体和引发剂加料结束时，将反应混合物保持在85℃下30分钟。采用叔丁基过氧化氢和异抗坏血酸进行后续反应，以使任何残余的单体发生反应。然后，将所得乳液冷却至室温。最终产物的GPC分析(采用THF作为溶剂，根据聚苯乙烯标样校准)得到如下数值：Mn＝40,125g/mol，Mw＝148,300，PDI＝3.70。
实施例5：基于嵌段共聚物4合成嵌段共聚物-聚合物
根据与实施例4所用相同的配方和过程制备实施例5，但是现在应用嵌段共聚物4的水性分散体。
对比例4：合成Sty/MMA/BA/HEA/AA乳胶
这个对比例说明了总单体组成与实施例4和5相同的传统乳液聚合物的合成过程。将645.7克的去矿物水和18.5克的Disponil FES 993(30wt％，在水中，Cognis)加入安装有搅拌器、冷凝器和温度探针的2L三口玻璃烧瓶中。在搅拌的同时，将反应混合物在氮气氛下加热至80℃。然后，添加10wt％的由总共285克去矿物水、27.8克Disponil FES 993(30wt％，在水中)，7.0克正十二烷基硫醇、203.7克Sty、273.3克MMA、168.3克BA、38.2克HEA和11.8克AA组成的经预乳化的单体混合物。然后，在75℃下，添加0.70克APS和13.2克去矿物水的混合物。5分钟后，将反应混合物添加至85℃，并保持在该温度下15分钟。将1.39克APS和68.1克去矿物水组成的引发剂物料混合物和剩余的90wt％的经预乳化的单体物料以平行物料形式逐步添加到反应混合物中，耗时1.5小时。然后，将反应混合物保持在85℃下30分钟。采用叔丁基过氧化氢和异抗坏血酸进行后续反应，以使任何残余的单体发生反应。然后，将所得乳液冷却至室温。通过添加氨将乳胶的pH由2.3调节至7.5。
最终制成的丙烯酸分散体的性质列在表5中。最终的游离单体水平都低于500ppm。所有胶乳都很少或没有结垢和/或形成沉降。
表5
 实验   固体1)[％]   pH[-]   粘度(Brookfield)[mPa.s]   最终粒子尺寸(DLS)[nm]   ％OH[wt％相对于粘合剂总固体]
 实施例4   34.5   7.5   249   62   0.8
 实施例5   31.9   7.5   265   88   0.8
 对比例4   39.5   7.5   34   94   0.8
1)以重量方式测定
在测试之前，实施例4和5以及对比例4都被配制成澄清-涂料1-组分(1C)体系，这意味着未添加交联剂；和澄清-涂料双-组分(2C)体系，这意味着添加多异氰酸酯交联剂(Rhodocoat D-401，Rhodia)。配制配方列在表2中。
配制品的制备如下。将丙烯酸分散体(实施例4和5以及对比例4)采用预混物A(由5.0份丁基二乙二醇、2.0份丁基乙二醇、2.0份Dowanol DPM、2.0份去矿物水和0.50份Byk346，所有都被氨调节至pH7.5)配制。然后，向所得配制品中添加额外量的聚结剂(二丙二醇单甲醚(Dowanol DPM)和乙二醇二甘醇醚(EDG))以进一步优化成膜。然后，向部分所得1C配制品中添加多异氰酸酯树脂(Rhodocoat D-401，在BuAc中85％，NCO％＝16)以获得2C配制品。使用大量过量的多异氰酸酯树脂(NCO/OH摩尔比为5/1)来表明交联对膜性质的影响。
然后优选的是，NCO/OH的摩尔比在0.8至1.5的范围内，更优选在1.0至1.3的范围内。
表6
  配制实例1   配制实例2  配制对比例1
  1C配制品
  实施例4   83.0   -  -
  实施例5   -   83.0   -
  对比例4   -   -   83.0
  预混物A   17.0   17.0   17.0
  Dowanol DPM   4.0   4.0   2.0
  EDG   3.0   2.0   -
  1C配制品总量   107   106   102
  2C配制品
  1C配制品   75.0   75.0   75.0
  Rhodocoat D-401   12.27   11.17   14.37
将1C或2C配制的分散体的膜浇铸到Leneta测试卡(湿厚100微米)上和玻璃上(湿厚80微米)，并且在20+/-2℃下干燥5分钟，接着在60℃下干燥20分钟。然后，将膜在50℃的烘箱中干燥16小时，以确保所有的水和残余溶剂都从膜中去除了。干燥过程后，将膜放置在21℃、50％相对湿度下一整夜。然后，检测所得干燥膜的
Figure BPA00001184448200351
硬度和耐污性。测试结果列在如下表7中。
表7
1-组分(1C)和2-组分(2C配制品)的结果
表7中给出的测试结果表明，在未添加交联剂的配制品(1C)中，实施例4和5具有较对比例4更高的耐化学品性。而且，在双组分多异氰酸酯配制品(2C)中，实施例4和5的硬度相对于对比例4大幅提高，这表明交联和网络形成更有效。

Claims (12)

1.一种用于获得水性非生物活性的可交联组合物的方法，所述组合物包含含有至少嵌段[A]x[B]y的嵌段共聚物和聚合物P，所述嵌段共聚物-聚合物组合物具有≤150mgKOH每g嵌段共聚物-聚合物的酸值，其中，至少嵌段[A]和[B]在控制剂和自由基源的存在下在溶液中经由可逆加成断裂链转移(RAFT)机理通过至少一种烯属不饱和单体的可控自由基聚合而得到；
其中，嵌段[A]包含：
i)0至50mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
ii)50至100mol％的带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)0至50mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-18烷基酯单体和苯乙烯类单体；
iv)0至35mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
其中，i)、ii)、iii)和iv)总计100％；
嵌段[A]具有＜1.5的Hansch参数；且
嵌段[A]具有平均聚合度x，其中x是3至80的整数；
其中，嵌段[B]包含：
i)5至80mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
ii)0至20mol％的带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)20至95mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-18烷基酯单体和苯乙烯类单体；
iv)0至35mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
其中，i)、ii)、iii)和iv)总计100％；
嵌段[B]具有≥1.5的Hansch参数；且
嵌段[B]具有平均聚合度y，其中y是≥10的整数，并且y＞x；
并且
其中所述聚合物P在所述嵌段共聚物的存在下通过乳液聚合过程得到，其包含：
i)0至5mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
ii)0至5mol％的带有水分散官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)80至100mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-18烷基酯单体和苯乙烯类单体；
iv)0至10mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
其中，i)、ii)、iii)和iv)总计100％。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
嵌段[A]包含：
i)0至20mol％的带有交联官能团的烯属不饱和单体单元；
iii)0至50mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-12烷基酯单体和苯乙烯类单体；
iv)0至20mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；
嵌段[B]包含：
iii)20至95mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-12烷基酯单体和苯乙烯类单体；
iv)0至20mol％的烯属不饱和单体单元，其不同于来自i)、ii)和iii)中的那些；和
所述聚合物P包含：
iii)80至100mol％的烯属不饱和单体单元，其选自(甲基)丙烯酸C1-12烷基酯单体和苯乙烯类单体。
3.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述嵌段共聚物的数均分子量在1000至50000g/mol的范围内。
4.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述聚合物P的重均分子量＞50000g/mol。
5.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述聚合物P比嵌段[A]更疏水。
6.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，嵌段[A][B]合在一起的wt％基于嵌段[A][B]和聚合物P的重量在0.5至50％的范围内。
7.如前所述权利要求中任意一项所述的方法，其中，至少20wt％的聚合物共价连接到所述嵌段共聚物上。
8.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述控制剂选自由二硫代酯、硫代醚-硫代酮、三硫代碳酸酯、二硫代氨甲甲酸酯、黄原酸酯及其混合物组成的组。
9.一种聚合组合物，其由权利要求1至8中任意一项所述的方法得到或者可由权利要求1至8中任意一项所述的方法得到。
10.一种水性组合物，其包含根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制成的所述嵌段共聚物-聚合物或者权利要求9的聚合组合物，并且额外包含单独的交联试剂。
11.一种油墨、油漆或粘合剂，其包含根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制成的所述嵌段共聚物-聚合物或者权利要求9的聚合组合物。
12.一种包含根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制成的所述嵌段共聚物-聚合物或者权利要求9的聚合组合物的配制品用于涂布基材的用途。
CN2009801025412A 2008-01-17 2009-01-16 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物 Pending CN101918465A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510130401.3A CN104693386B (zh) 2008-01-17 2009-01-16 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08000827.9 2008-01-17
EP08000827 2008-01-17
PCT/EP2009/050514 WO2009090252A1 (en) 2008-01-17 2009-01-16 Water borne crosslinkable block copolymers obtained using raft

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510130401.3A Division CN104693386B (zh) 2008-01-17 2009-01-16 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101918465A true CN101918465A (zh) 2010-12-15

Family

ID=39415226

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801025412A Pending CN101918465A (zh) 2008-01-17 2009-01-16 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物
CN201510130401.3A Expired - Fee Related CN104693386B (zh) 2008-01-17 2009-01-16 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510130401.3A Expired - Fee Related CN104693386B (zh) 2008-01-17 2009-01-16 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20110021689A1 (zh)
EP (1) EP2235080B1 (zh)
CN (2) CN101918465A (zh)
ES (1) ES2720367T3 (zh)
PL (1) PL2235080T3 (zh)
WO (1) WO2009090252A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110198997A (zh) * 2017-01-24 2019-09-03 Hrl实验室有限责任公司 多相水性涂料及其制造方法
CN111491983A (zh) * 2017-12-19 2020-08-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 水性分散体
CN111971342A (zh) * 2018-04-27 2020-11-20 东亚合成株式会社 固化性树脂组合物、以及嵌段共聚物及其制造方法
CN113474378A (zh) * 2019-01-30 2021-10-01 科思创(荷兰)有限公司 用于制备水性分散体的方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE509959T1 (de) * 2007-08-02 2011-06-15 Dsm Ip Assets Bv Wässrige dispersionen mit kristallisierbaren blockcopolymeren
CN101918465A (zh) * 2008-01-17 2010-12-15 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物
CN105037666B (zh) * 2010-03-02 2017-12-15 大日精化工业株式会社 含烷氧基甲硅烷基的嵌段共聚物、该嵌段共聚物的制造方法、树脂处理颜料及颜料分散体
GB201003970D0 (en) * 2010-03-10 2010-04-21 Univ Sheffield Polymer synthesis
US9126872B2 (en) * 2011-01-14 2015-09-08 Paul A. Smith Breathable glossy sealant for concrete and masonry surfaces
KR20220044854A (ko) * 2012-04-20 2022-04-11 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
AU2014370386C1 (en) 2013-12-23 2021-11-18 Cytec Industries Inc. Polyacrylonitrile (PAN) polymers with low polydispersity index (PDI) and carbon fibers made therefrom
JP6514771B2 (ja) * 2014-09-29 2019-05-15 アベリー・デニソン・コーポレイションＡｖｅｒｙ Ｄｅｎｎｉｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ タイヤ追跡ｒｆｉｄラベル
US10392532B2 (en) * 2015-10-07 2019-08-27 Illinois Tool Works, Inc. Adhesive compositions with repair-rework ability
EP3510109A4 (en) * 2016-09-09 2020-04-22 Rhodia Operations SELF-THICKENING LATEX FOR WATER SYSTEMS AND RELATED METHODS
CN109503751B (zh) * 2018-11-07 2021-12-07 南通泰诺新材料科技有限公司 一种面向表印的水性塑料油墨用乳液及其制备方法
CN111419796B (zh) * 2020-04-22 2022-03-25 陕西科技大学 一种复合氟化聚合物胶束及其制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5859113A (en) * 1997-07-17 1999-01-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Pigment dispersions containing hydroxylated AB-block polymer dispersant
US6437040B2 (en) * 1999-09-01 2002-08-20 Rhodia Chimie Water-soluble block copolymers comprising a hydrophilic block and a hydrophobic block
US7064151B1 (en) * 2000-04-07 2006-06-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process of microgel synthesis and products produced therefrom
AUPQ679400A0 (en) * 2000-04-07 2000-05-11 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Microgel synthesis
DE10036803A1 (de) * 2000-07-28 2002-02-07 Tesa Ag Haftklebemassen auf Basis von Blockcopolymeren der Struktur P(A/C)-P(B)-P(A/C)
US6767968B1 (en) * 2000-10-03 2004-07-27 Symyx Technologies, Inc. ABA-type block copolymers having a random block of hydrophobic and hydrophilic monomers and methods of making same
GB0025212D0 (en) * 2000-10-14 2000-11-29 Avecia Bv Vinyl polymer compositions
ATE356834T1 (de) * 2001-05-04 2007-04-15 Rhodia Verfahren zur herstellung von latices durch verwendung von block copolymere als tensid
IL162557A0 (en) * 2001-12-21 2005-11-20 Univ Sydney Aqueous dispersions of polymer particles
US6992156B2 (en) * 2002-12-31 2006-01-31 The Goodyear Tire & Rubber Company Controlled polymerization
GB0408021D0 (en) * 2004-04-08 2004-05-12 Avecia Bv Aqueous polymer compositions
FR2887888A1 (fr) * 2005-07-04 2007-01-05 Biomerieux Sa Nouveaux agents de transfert fonctionnalises pour polymerisation radiculaire controlee raft, procedes raft mettant en oeuvre de tels agents de transfert et polymeres susceptibles d'etre obtenus par de tels procedes
US7671152B2 (en) * 2005-12-22 2010-03-02 The Goodyear Tire & Rubber Company Surfactantless synthesis of amphiphilic cationic block copolymers
US20070155907A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Zhao Jonathon Z Biologically active block copolymers
WO2007126926A1 (en) * 2006-03-30 2007-11-08 Rhodia Inc. Reactive surfactants and their use in emulsions and dispersions
CN101016363A (zh) * 2006-12-30 2007-08-15 浙江大学 聚(苯乙烯－b－丙烯酸丁酯－b－苯乙烯)共聚物胶乳及制备方法
JP2009001776A (ja) * 2007-06-11 2009-01-08 Rohm & Haas Co 水性エマルジョンポリマー会合性増粘剤
CN101918465A (zh) * 2008-01-17 2010-12-15 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110198997A (zh) * 2017-01-24 2019-09-03 Hrl实验室有限责任公司 多相水性涂料及其制造方法
CN111491983A (zh) * 2017-12-19 2020-08-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 水性分散体
CN111491984A (zh) * 2017-12-19 2020-08-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 水性可交联分散体
CN111491983B (zh) * 2017-12-19 2023-08-25 科思创(荷兰)有限公司 水性分散体
CN111491984B (zh) * 2017-12-19 2023-09-29 科思创(荷兰)有限公司 水性可交联分散体
CN111971342A (zh) * 2018-04-27 2020-11-20 东亚合成株式会社 固化性树脂组合物、以及嵌段共聚物及其制造方法
CN113474378A (zh) * 2019-01-30 2021-10-01 科思创(荷兰)有限公司 用于制备水性分散体的方法
US12084535B2 (en) 2019-01-30 2024-09-10 Covestro (Netherlands) B.V. Process for preparing waterborne dispersion

Also Published As

Publication number Publication date
EP2235080B1 (en) 2019-03-06
WO2009090252A1 (en) 2009-07-23
EP2235080A1 (en) 2010-10-06
ES2720367T3 (es) 2019-07-19
CN104693386B (zh) 2018-06-26
CN104693386A (zh) 2015-06-10
US9567476B2 (en) 2017-02-14
US20130150528A1 (en) 2013-06-13
PL2235080T3 (pl) 2019-08-30
US20110021689A1 (en) 2011-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101918465A (zh) 利用raft得到的水性可交联嵌段共聚物
CN102046665B (zh) 利用raft得到的嵌段共聚物对塑料的粘附
CN106939060B (zh) 聚合物、方法和组合物
TW522165B (en) Aqueous (meth)acrylate copolymers and their use as coating compositions
CN103517928B (zh) 水性多段聚合物分散体、其制备方法及其作为用于涂覆基材的粘合剂的用途
EP2003152B1 (en) Aqueous emulsion polymer associative thickeners
EP0728779B1 (en) Aqueous polymer dispersions
CN102027029B (zh) 利用raft得到的嵌段共聚物
CN102076795B (zh) 利用raft得到的嵌段共聚物对金属表面的粘附
JP2010001334A (ja) ポリオレフィン水分散体の製造方法
EP4196506A1 (en) Waterborne coating composition
AU779679B2 (en) Emulsion polymers
CN109153754A (zh) 水性聚合物分散体和包含其的水性涂料组合物
TW202024145A (zh) 聚胺添加劑
JP2002155229A (ja) 顔料分散用水性樹脂組成物の製造方法
JP2001316474A (ja) 水性有機無機複合樹脂組成物の製造方法
CN115485333B (zh) 水性涂料组合物
GB2413330A (en) Vinyl graft polymer composition
JPH0772261B2 (ja) 耐食性の良好な水性樹脂被覆用組成物
JP2003082294A (ja) 水性エアゾール塗料組成物

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1152059

Country of ref document: HK

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20101215

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1152059

Country of ref document: HK