CN107207715B - 聚合物组合物以及这些聚合物组合物作为粘度改性剂的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新型聚合物组合物、其制备方法、所述聚合物组合物在改性水性组合物的粘度中的用途以及包含新型聚合物组合物作为增稠剂的水性涂料组合物。聚合物组合物包含聚合物材料，其可通过使a)与b)反应而得到：a)具有至少一个式(I)的官能团的聚合物P1，其中k为0‑4的整数；n为0或1；p为1‑10的整数，p的数均值为1.5‑10；Q为选自‑O‑和‑NH‑的二价结构部分；P为p价亲水中性聚合物自由基；R1如权利要求中所定义；b)式(II)的琥珀酸酐，其中R为C4‑C24烷基或C4‑C24链烯基。
Description
本发明涉及新型聚合物组合物、其制造方法、所述聚合物组合物在改性水性涂料组合物的粘度中的用途以及包含新型聚合物组合物作为增稠剂的水性涂料组合物。新型聚合物组合物可以被认为属于所谓的缔合增稠剂类。
粘度改性剂或增稠剂在本领域中通常应理解为某些水溶性或水溶胀性聚合物，其广泛用作许多工业含水体系中的添加剂，以改变其流动行为。增稠剂在指定的加工条件和最终用途情况下增加并保持所需水平的粘度。增稠剂可用于例如装饰性和保护性涂料、纸张涂料、化妆品和个人护理制品、洗涤剂、药物、粘合剂和密封剂、农用配制剂和石油钻井液。
增稠剂可以是天然存在的或合成制造的材料。缔合增稠剂是一种相对新类型的合成制造的增稠剂，由于已证明其导致改进的应用性能，因此获得了商业上的重要性。术语“缔合增稠剂”在本领域中被认为通常是指能够在水溶液中与本身和其他物质如水分散体的分散相颗粒相互作用的非离子疏水改性的水溶性聚合物。这样，它们可以在水分散体如聚合物胶乳中形成三维网络。缔合增稠剂广泛应用于提高漆和涂料的实施性能。在许多专利中描述了缔合增稠剂在水基组合物中的用途，包括美国专利No. 5,574,127；4,426,485；4,155,892和4,079,028。
对于增强流变行为，尤其是水性涂料组合物的流变行为的增稠剂的需求仍然日益增长，并且以这种方式改进了施涂性能，例如更好的流动性和流平性，较低的飞溅和流挂以及更高的形成的涂层的光泽度。所述增强的流变行为的特征尤其在于在宽剪切速率范围内的合适粘度。
WO 02/38645涉及官能度为2-10的多异氰酸酯和具有C6-30烷基(链烯基)和能够与异氰酸酯反应的至少一个基团的琥珀酰聚醚的加成反应产物。 WO 02/38645还涉及该加成反应产物在含水体系中作为缔合增稠剂的用途。
EP 1 228 118涉及衍生自聚乙二醇和烷基(链烯基)琥珀酸酐的聚酯及其在水性配制剂中作为缔合增稠剂的用途。
具有可以直接或经由二价间隔基连接于聚合物骨架或聚合物末端的邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺侧基的聚合物已经多次例如由下列专利文献被描述为聚氨酯或环氧化物用交联剂或扩链剂：
-邻氨基苯甲酸酯官能化聚(氧化烯)例如由US 4,180,644，US 4,191,706， US 4,191,835，US 4,247,677，US 4,260,729和US 2003212291已知。邻氨基苯甲酸酯官能化聚(氧化烯)用作聚氨酯或环氧涂料用交联剂。
-邻氨基苯甲酸酯官能化聚酯例如由EP 21569已知。它们在聚脲和聚脲- 聚氨酯的生产中用作扩链剂。
-邻氨基苯甲酸酯官能化聚碳酸酯例如由US 5,231,149已知。它们用于生产具有改进的耐冲击性和耐溶剂性的接枝或嵌段共聚物。
WO 2013/124830描述了具有至少一个邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺侧基的聚合物作为水性或溶剂性涂料组合物中的颜料用分散剂的用途。
PCT/EP2014/065606描述了具有至少一个邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺基团的聚合物，其在邻氨基苯甲酰胺氮处带有基团-(C＝O)-X-COY，其中X为选自任选取代的线性C1-C10亚烷基、线性C2-C6亚烯基、C4-C7亚环烷基、亚芳基和亚烷芳基的二价结构部分并且其中Y为OH或邻氨基苯甲酰胺类型基团。
现发现可通过如下文所定义的式(I)的聚合物P1(其具有至少一个键合到聚合物P1的一个末端和/或聚合物骨架P的侧挂邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺结构部分)与至少一种C4-C24烷基(链烯基)化琥珀酸酐，特别是线性C6-C18烷基(链烯基)化琥珀酸酐反应而得到的聚合物组合物作为水性组合物用粘度改性剂具有有利的性能，特别是赋予水性涂料组合物优异的流变行为和因此改进的表面涂层。
因此，本发明涉及一种包含聚合物材料的聚合物组合物，所述聚合物材料可以通过使a)与b)反应而得到：
a)式(I)的聚合物P1
其中
k为0-4的整数；
n为0或1；
p为1-10的整数，p的数均值为1.5-10；
Q为选自-O-和-NH-的二价结构部分；
P为p价亲水中性聚合物自由基(polymer radical)；
R1独立地选自卤素、-COOCH3、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(＝O)2R2、 C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳氧基、芳基、杂芳基，其中芳基、杂芳基和芳氧基未被取代或者被1、2、3或4个选自-OH、-COOCH3、 -N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(＝O)2R2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代；
R2选自-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳基和杂芳基，其中芳基和杂芳基未被取代或者被1、2、3 或4个选自C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代；
b)式(II)的琥珀酸酐
其中R为C4-C24烷基或C4-C24链烯基。
本发明还涉及聚合物组合物，其除了由聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到的聚合物材料外，还包含非离子表面活性剂，其优选选自C6-C20链烷醇的乙氧基化物。
此外，本发明还涉及一种用于制备聚合物P1的方法，该方法包括聚合物P-(QH)p(式(III))与靛红酸酐、邻氨基苯甲酸酐、邻氨基苯甲酸酯或其相应衍生物的反应，其中变量P、Q和p具有上述含义。
本发明进一步涉及一种用于制造聚合物组合物的方法，其包括使聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应，其中取代基R优选为线性C6-C18烷基(链烯基)。
包含在本发明聚合物组合物中的聚合物材料及其盐用作水性组合物中的粘度改性剂，即它们可以用于增加粘度和/或将粘度保持在适于所需应用的水平下。聚合物材料特别适合作为水基涂料组合物用增稠剂，例如基于聚合物胶乳的那些，其提供涂料组合物的改进流变行为，这导致易于使用和高质量的涂层。对于大量各种水性涂料组合物，本发明聚合物组合物可以实现该有利效果，并且也可以在宽范围的剪切速率下得到。此外，聚合物组合物的聚合物材料可以通过改变邻氨基苯甲酸酯和/或邻氨基苯甲酰胺结构部分的数目p，或者通过改变极性和/或聚合物骨架P的结构或通过式(II)的琥珀酸酐引入的取代基R而根据某些涂料组合物或某些应用需要精确地调整。包含本发明聚合物组合物作为增稠剂的水性涂料组合物的上述增强的流变行为反映在涂料组合物的改进的流动性和流平性，降低的飞溅和流挂上。本发明聚合物组合物还提高了由包含本发明聚合物组合物的水性涂料组合物得到的涂料的质量，尤其是光泽度。
因此，本发明聚合物组合物可用作水性组合物中的粘度改性剂，尤其是用作包含聚合物胶乳的水性涂料组合物中的增稠剂。为了这些目的，聚合物组合物优选以聚合物材料的水溶液形式使用。
因此，本发明还涉及水性涂料组合物，其除了本发明聚合物组合物之外，还包含聚合物胶乳(例如丙烯酸酯胶乳)形式的聚合物P2，和此外的至少一种选自颜料和填料的细颗粒状固体材料，其中细颗粒状固体材料分散在水相中。
在这里和下文中，对于定义式I的变量，使用通用术语如烷基、环烷基、亚烷基、亚烯基、亚环烷基或卤素。这些变量应理解为对为该通用术语的代表的单独基团的列举。
就此而言，术语Cn-Cm表示通用术语的单独成员可能具有的可能碳原子数。
就此而言，术语“卤素”应理解为卤素基团，通常选自氟、氯、溴或碘，特别是氟或氯。
本文以及-NH(C1-C6烷基)和-N(C1-C6烷基)2的烷基部分中所用术语“烷基”在每种情况下表示可以为线性或支化的且通常具有1-6个碳原子 (C1-C6烷基)，优选具有1-4个碳原子(C1-C4烷基)的饱和烃基。C1-C4烷基的实例是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-丁基(仲丁基)、异丁基和叔丁基。C1-C6烷基的实例除了对C1-C4烷基提及的那些外还有正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、正己基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2- 乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基和1- 乙基-2-甲基丙基。C1-C24烷基的实例除了对C1-C6烷基提及的那些外还有正庚基、1-甲基己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、正辛基、1-甲基辛基、2-甲基庚基、1-乙基己基、2-乙基己基、1,2-二甲基己基、1-丙基戊基、2-丙基戊基、壬基、癸基、2-丙基庚基、3-丙基庚基、线性十一烷基及其支化异构体、月桂基及其支化异构体、线性十三烷基及其支化异构体、肉豆蔻基及其支化异构体、棕榈基及其支化异构体、硬脂基及其支化异构体、二十烷基和二十二烷基及其支化异构体。
本文以及在-O-(C2-C6亚烷基)、-C(＝O)-O-(C2-C6亚烷基)、-NR3-(C2-C6亚烷基)和C(＝O)-NR3-(C2-C6亚烷基)中所用术语“亚烷基”(或链烷二基)在每种情况下表示如上所定义的烷基，其中在碳骨架的任意位置处的一个氢原子被一个另外的键合位置替代，由此形成二价结构部分。优选的亚烷基具有2-6个碳原子，尤其是2-4个碳原子。优选二价结构部分C2-C6亚烷基或C2-C4亚烷基的两个键合位置不位于相同碳原子上。亚烷基的实例包括亚甲基、1,2-亚乙基(＝CH2CH2)、1,2-亚丙基(＝CH(CH3)CH2)、1,3-亚丙基 (＝CH2CH2CH2)、1-甲基-1,3-亚丙基(＝CH(CH3)CH2CH2)、2-甲基-1,3-亚丙基(＝CH2CH(CH3)CH2)、1-甲基-1,2-亚丙基(＝C(CH3)2CH2)、1,4-亚丁基 (＝CH2CH2CH2CH2)、2,2-二甲基-1,3-亚丙基(＝CH2C(CH3)2CH2)等。
本文所用术语“线性亚烷基”(或线性链烷二基)在每种情况下表示线性烷基，其中在线性碳骨架末端处的一个氢被另一键合位置替代。优选的线性亚烷基具有1-10个碳原子，特别是2-6个碳原子。线性亚烷基的实例包括亚甲基(＝CH2)、1,2-亚乙基(＝CH2CH2)、1,3-亚丙基(＝CH2CH2CH2)、1,4- 亚丁基(＝CH2CH2CH2CH2)等。
本文(以及在包含环烷基的其他基团，例如环烷氧基和环烷基烷基的环烷基结构部分中)所用术语“环烷基”在每种情况下表示通常具有3-10个碳原子(“C3-C10环烷基”)，优选3-8个碳原子(“C3-C8环烷基”)或者特别是3-6 个碳原子(“C3-C6环烷基”)的单-或双环脂环族基团。具有3-6个碳原子的单环基团的实例包括环丙基、环丁基、环戊基和环己基。具有3-8个碳原子的单环基团的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。具有7或8个碳原子的双环基团的实例包括双环[2.1.1]己基、双环[2.2.1] 庚基、双环[3.1.1]庚基、双环[2.2.1]庚基、双环[2.2.2]辛基和双环[3.2.1]辛基。
本文所用术语“烷氧基”在每种情况下表示经由氧原子与该分子的其余部分键合的通常具有1-4个碳原子(“C1-C4烷氧基”)的直链或支化烷基。 C1-C2烷氧基为甲氧基或乙氧基。C1-C4烷氧基额外例如为正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、丁氧基、1-甲基丙氧基(仲丁氧基)、2-甲基丙氧基(异丁氧基)或1,1-二甲基乙氧基(叔丁氧基)。
本文所用术语“卤代烷基”在每种情况下表示如上所定义的具有1-4个碳原子(“C1-C4卤代烷基”)，尤其是1-2个碳原子的烷基，其中该烷基的至少一个氢原子已经被相同或不同的卤原子，优选氯或氟，特别是氟替代。 C1-C4卤代烷基的实例包括但不限于一氟-、二氟-或三氟-甲基、-乙基或- 丙基，例如3,3,3-三氟丙基、2-氟乙基、2,2,2-三氟乙基、氟甲基或三氟甲基。
本文(以及在芳基-C1-C4烷基和芳氧基中的芳基结构部分)所用术语“芳基”在每种情况下表示包含至少一个苯基环的单-、二-或三环烃基，其可以与一个或两个其他饱和或不饱和5或6员烃环稠合。芳基的实例包括苯基、萘基、2,3-二氢化茚基、茚基、1,2,3,4-四氢-5-萘基、1,2,3,4-四氢-6-萘基、蒽基、9,10-二氢蒽-1-基和9,10-二氢蒽-2-基。
本文(以及在杂芳基-C1-C4烷基中的杂芳基结构部分)所用术语“杂芳基”在每种情况下表示包含至少一个具有1、2、3个或选自N、O和S的杂原子作为环成员的芳族5或6员杂环基团的单-、二-或三环杂环基团，其可以与一个或两个其他饱和或不饱和5或6员烃环或具有1、2、3个或选自N、O和S的杂原子作为环成员的杂环稠合。5或6员杂环基团(单环杂芳基)的实例包括呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、三唑基、
唑基、噻唑基、异
唑基、异噻唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基和三嗪基。稠合有一个或两个其他饱和或不饱和5或6员烃环或具有1、2、 3个或选自N、O和S的杂原子作为环成员的杂环的5或6员杂环基团(双环和三环杂芳基)的实例包括喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、吲唑基、苯并咪唑基、苯并
唑基、苯并异
唑基、苯并异噻唑基等。
术语“芳氧基”表示如本文所定义的芳基，其经由氧原子键合于其余部分。
用于得到本发明聚合物组合物的聚合物P1以其非离子形式或其盐之一的形式使用。聚合物P1的合适盐包括烷基铵盐如单烷基铵盐，例如乙基铵，二烷基铵盐，例如二异丙基铵，三烷基铵盐，例如三乙基铵、二异丙基乙基铵或三丁基铵，以及链烷醇铵盐如单链烷醇铵盐，例如乙醇铵或 2-铵-2-甲基-1-丙醇，N,N-二烷基链烷醇铵盐，例如N,N-二甲基乙醇铵或 N,N-二甲基铵乙基丙醇，二链烷醇铵盐，例如二乙醇铵，以及三链烷醇铵盐，例如三乙醇铵。聚合物P1的合适盐还包括碱金属或碱土金属盐，例如钠、钾、锂或钙盐，以及铵盐。
根据本发明的一个优选实施方案，用于得到本发明聚合物组合物的聚合物P1以其非离子形式使用。
下面就式(I)、(II)、(III)、(IVa)和(IVb)的结构部分的各变量(取代基) 的优选实施方案所作说明单独有效并且优选相互结合有效。对熟练技术人员而言清楚的是对于k为2、3或4，取代基R1可以相同或不同。对熟练技术人员而言还清楚的是对于n＝1，各重复单元中的k、R1和R2含义可以相同或不同，它们通常相同。
下面就式(I)的聚合物P1的官能团的优选实施方案所作说明单独有效并且优选就聚合物P1及由其得到的聚合物材料和聚合物组合物而言相互结合有效。
特别地，变量k、n、Q、R1、R2和R单独或组合地优选具有下列含义：
k为0、1或2，特别是0或1，尤其是0；
n为0或1，特别是0；
Q为选自-O-和-NH-，特别是-O-的二价结构部分；
R1若存在的话则独立地选自卤素、-COOCH3、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、 -S(＝O)2R2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基和吡啶基，其中后两个基团未被取代或者带有选自卤素、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基的基团；
R2若存在的话则选自-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2和C1-C4烷基；和
R为线性C4-C24烷基或线性C4-C24链烯基，特别是线性C6-C18烷基或线性 C6-C18链烯基，尤其是线性C6-C14烷基或线性C6-C14链烯基。
在一个甚至更优选的实施方案中，变量k和n均为0，Q为-O-。
式(I)中的变量p为1-10的整数，即本发明聚合物P1具有1-10个如式 (I)所示的邻氨基苯甲酸酯和/或邻氨基苯甲酰胺侧基。p优选为1-6或1-4 的整数，特别是1、2或3。变量p的数均值为1.5-10，优选1.5-5，特别是 1.5-3.5，尤其是1.8-3。根据式(I)的聚合物P1的p个邻氨基苯甲酸酯和/或邻氨基苯甲酰胺侧基可以键合到聚合物P-(Q-H)p(即构成聚合物P1的骨架或在聚合物P的任何其他位置上的聚合物)的一个或多个末端。在一个特殊实施方案中，p为1、2或3，即聚合物P1具有1、2或3个如式(I)所示的邻氨基苯甲酸和/或邻氨基苯甲酰胺侧基。
通常，聚合物P1的聚合物骨架P选自聚醚，特别是聚C2-C4氧化烯，以及聚醚酯，特别是具有至少一个脂族聚酯嵌段和至少一个脂族聚醚嵌段如聚C2-C6氧化烯结构部分的脂族聚醚酯。
如前所述，选自聚醚和聚醚酯的聚合物自由基P经修饰使得它带有 1-10个如式(I)所示的邻氨基苯甲酸酯和/或邻氨基苯甲酰胺侧基，例如式(I) 中的变量p为1-10，特别是1-8或1-6或1-4的整数，尤其是1、2或3。邻氨基苯甲酸和/或邻氨基苯甲酰胺侧基可以键合于聚合物自由基P的一个或多个末端或P的任何其他位置处。优选式(I)的官能团位于聚合物自由基P的末端处。
术语“脂族聚醚”应理解为如下聚醚，其中聚合物骨架中的重复单元中的大多数碳原子，特别是重复单元的碳原子的至少90％作为通过氧原子连接的亚烷基单元，特别是C2-C4亚烷基单元存在，其中亚烷基单元可以带有羟基。脂族聚醚的聚合物骨架尤其不含芳族环如苯基。
除了通过氧原子连接的亚烷基单元，特别是C2-C4亚烷基单元外，脂族聚醚可以具有一个或多个烃基，例如烷基、环烷基或环烷基烷基，如 C1-C30烷基、C5-C10环烷基或C5-C10环烷基-C1-C4烷基。这些烃基可以位于脂族聚醚链的末端处或者可以为该骨架的一部分。
脂族聚醚是线性或星形的。就此而言，术语“线性”是指该脂族聚醚不具有或者基本不具有支化单元且因此聚合物骨架的末端数为2。术语星形是指该脂族聚醚骨架具有至少一个支化位置且因此具有至少3个，例如 3-10个末端。
术语“脂族聚醚酯”应理解为既具有至少一个，例如1、2、3或4个聚醚嵌段又具有至少一个，例如1、2、3或4个聚酯嵌段的嵌段聚醚-co-聚酯。聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1，特别是1:10-10:1。聚酯嵌段中的大多数碳原子，特别是聚酯嵌段中的重复单元的碳原子的至少90％作为亚烷基单元和羰基，特别是C2-C6亚烷基单元和羰基存在，同时聚醚嵌段中的碳原子作为亚烷基单元，特别是C2-C6亚烷基单元或 C2-C3亚烷基单元存在。脂族聚醚酯的脂族聚酯嵌段和聚酯嵌段二者中的亚烷基单元可以带有羟基。特别地，脂族聚醚酯的聚合物骨架不含芳族环如苯基。根据本发明的一个特殊实施方案，脂族聚醚酯具有正好一个聚醚嵌段和正好一个聚酯嵌段。
对于其作为水性组合物用粘度改性剂，特别是作为水性涂料组合物中的增稠剂的性能，优选如下聚合物组合物，其中包含于聚合物P1中的聚合物自由基P具有500-50000道尔顿，优选1000-30000道尔顿，更优选 5000-20000道尔顿，特别是5000-15000道尔顿，尤其是5000-10000道尔顿的数均分子量MN。聚合物P1的重均分子量MW通常为320-100000道尔顿，优选450-80000道尔顿，更优选500-50000道尔顿，特别是 1500-50000道尔顿，尤其是4000-50000道尔顿。包含于本发明聚合物组合物的聚合物P1中的聚合物自由基P的多分散性MW/MN通常为1.05-5，优选1.1-4，尤其是1.2-3。
对于其用作水性组合物用粘度改性剂，特别是用作水性涂料组合物中的增稠剂的性能，优选如下用于得到本发明聚合物组合物的聚合物P1，其除了如本文下面所定义的式(IVa)或(IVb)的官能结构部分外具有一个或多个可以位于聚合物骨架P中或者接枝于聚合物骨架P上的聚(C2-C4氧化烯)基团。在这些聚(C2-C4氧化烯)基团中，C2-C4氧化烯重复单元优选包含至少50重量％氧化乙烯重复单元。特别地，聚(C2-C4氧化烯)基团为聚氧乙烯基团。聚(C2-C4氧化烯)基团的数均分子量通常为150-5000道尔顿，特别是200-3000道尔顿。聚(C2-C4氧化烯)基团可以带有OH端基或者可以“被封端”，即OH端基的氢原子被烃基，如C1-C30烷基、苄基、C5-C10环烷基或C5-C10环烷基-C1-C4烷基，尤其是C1-C20烷基替代。
在本发明的一个特别优选实施方案中，聚合物自由基P，即聚合物P1 的聚合物骨架为脂族聚醚，特别是聚(C2-C4氧化烯)，尤其是聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)，其中在后者中氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以以无规或嵌段排列。聚(C2-C4氧化烯)带有p＝1-10或1-6 或1-4，特别是p＝1、2或3个如(I)所示的邻氨基苯甲酸酯和/或邻氨基苯甲酰胺基团。根据该实施方案，邻氨基苯甲酸酯和/或邻氨基苯甲酰胺基团连接于聚(C2-C4氧化烯)的末端和/或聚合物骨架，变量Q为-O-、-NH-。
在本发明的另一特殊实施方案中，使用如下聚合物P1，其中聚合物骨架P为选自如下的脂族聚醚酯，特别是线性或支化或超支化脂族聚醚酯：
a)脂族聚醚酯，其中大部分，特别是至少70％的重复单元是聚酯骨架的单元，衍生于脂族C2-C10二羧酸和C2-C10脂族二醇，以及任选地，具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇，且其中聚醚嵌段为聚(C2-C4氧化烯)，尤其是聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)，其中在后者中氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以以无规或嵌段排列；以及
b)脂族聚醚酯，其中大部分，特别是至少70％的重复单元是聚酯嵌段的单元，衍生于一种或多种，例如1、2或3种脂族C4-C10内酯，或者其与一种或多种，例如1、2或3种选自C2-C10二羧酸、C2-C10脂族二醇和具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇的其他组分的组合，且其中聚醚嵌段为聚(C2-C4氧化烯)，尤其是聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)，其中在后者中氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以以无规或嵌段排列。
聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1，特别是1:10-10:1。
对于聚醚酯，脂族C2-C10二羧酸的实例包括丙二酸、琥珀酸、戊二酸、 2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、2,2-二甲基戊二酸、辛二酸和二甘醇酸。
C2-C10脂族二醇的实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,4-二甲基-2-乙基-1,3-己二醇、2,2-二甲基 -1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、 2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、二甘醇和三甘醇。
具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇的实例包括甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨醇、肌醇、五羟基环戊烷、六羟基环己烷等。
C4-C10内酯的实例包括γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯。
在本发明的另一特别优选实施方案中，聚合物自由基P，即聚合物P1 的聚合物骨架选自脂族聚醚酯，其中在至少一个聚酯嵌段中，聚酯嵌段的大部分，特别是至少70％的重复单元衍生自脂族C4-C10内酯，特别是γ- 戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯或其混合物且其中至少一个脂族聚醚嵌段如上所定义，以及其中聚醚嵌段优选为聚(C2-C4氧化烯)，尤其是聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)，其中在后者中氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以以无规或嵌段排列。该特殊实施方案的聚醚酯的聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1，特别是1:10-10:1。脂族聚醚酯可以是线性或支化或超支化的。
本发明聚合物组合物可以通过使聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到
其中R选自C4-C24烷基和C4-C24链烯基，优选线性C4-C24烷基和线性 C4-C24链烯基，特别是线性C6-C18烷基和线性C6-C18链烯基，尤其是线性 C6-C14烷基和线性C6-C14链烯基。
因此，本发明还涉及一种用于制备本发明聚合物组合物的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供聚合物P1，和
b)使步骤a)中得到的聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应，其中式(II)中的变量R如本文所定义，特别是具有本文作为优选提及的含义。
使聚合物P1和式(II)的琥珀酸酐以相对量反应使得聚合物P1中的 -NH2基团与式(II)的琥珀酸酐的酸酐基团的摩尔比优选为1.5:1-1:10，特别是1:1-1:5，尤其是1:1.2-1:3。所述聚合物P1中的-NH2基团是侧邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺结构部分的-NH2基团。因此，优选通过使聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到的那些聚合物组合物，使得聚合物P1中的-NH2基团与式(II)的琥珀酸酐的酸酐基团的摩尔比在上述优选的范围内。
聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐的反应可以类似于具有琥珀酸酐结构部分的聚合物与伯或仲胺的反应进行。
聚合物P1与琥珀酸酐II的反应通常在促进式(I)的聚合物P1的官能团的NH2与琥珀酸酐II的酸酐基团反应的合适催化剂存在下进行。合适的催化剂包括碱金属氢氧化物，如氢氧化钠或氢氧化钾，碱金属碳酸盐，如碳酸钠或碳酸钾，叔胺，例如三-C1-C6烷基胺，如三乙胺、三丙胺、三丁胺、二甲基丙基胺、二甲基丁基胺、二甲基异丙基胺，二-C1-C6烷基-C5-C6环烷基胺，如二甲基环己基胺，二-C1-C6烷基吡啶，如4-二甲氨基吡啶，锡化合物催化剂，如二辛酸二丁基锡和二月桂酸二丁基锡。催化剂的量基于聚合物P1和琥珀酸酐II的总量通常为0.01-2重量％，特别是0.1-1重量％。
聚合物P1与琥珀酸酐II的反应通常在40-220℃，优选50-200℃，特别是65-190℃的温度下进行。100℃以下的反应温度将有利于形成式(IVa) 的结构部分，而更高的反应温度将有利于形成式(IVb)的结构部分。由于如本文下面所讨论的，本文优选包含与式(IVa)的那些相比更多的式(IVb)结构部分的聚合物P1，因此聚合物P1与琥珀酸酐II的反应优选在 100-220℃，更优选120-200℃，特别是140-190℃的温度下进行。
聚合物P1与琥珀酸酐II的反应可以在本体中或者在溶液中进行。合适的溶剂是在所用反应条件下呈惰性的那些，实例包括酯、烃及其混合物。优选该反应在本体中进行，即反应物的浓度基于反应混合物的重量为至少 90重量％。
聚合物P1与琥珀酸酐II的反应可以在减压、常压或提高的压力下进行。通常优选大气压力。
可以通过聚合物P1与琥珀酸酐II反应而得到的本发明组合物中包含的聚合物材料优选包含具有1-10，优选1-6或1-4，特别是1、2或3个式 (IVa)或(IVb)的结构部分的聚合物作为主要成分：
其中k、n、Q、R1和R如本文所定义以及其中#表示与聚合物自由基P的末端和/或聚合物骨架的连接点。
优选基于聚合物组合物中包含的聚合物材料的总重量由至少70重量％，特别是至少90重量％具有式(IVa)或(IVb)的结构部分的聚合物构成的那些聚合物组合物。在本发明的一组实施方案中，聚合物组合物基于具有式(IVa)或(IVb)的官能结构部分的聚合物的总重量包含大于30重量％，特别是大于50重量％，尤其是大于70重量％的具有式(IVa)的官能结构部分的聚合物。在本发明的一个优选组的实施方案中，聚合物组合物基于具有式(IVa)或(IVb)的官能结构部分的聚合物的总重量包含大于50重量％，特别是大于70重量％，尤其是大于90重量％的具有式(IVb)的官能结构部分的聚合物。
根据本发明的一个特别优选组的实施方案，聚合物组合物基于具有式 (IVa)或(IVb)的官能结构部分的聚合物的总重量包含大于75重量％，优选大于85重量％，特别是大于95重量％的具有式(IVb)的官能结构部分的聚合物。包含具有与式(IVa)相比更大比例的式(IVb)的官能结构部分的聚合物的聚合物组合物是优选的，因为它们已显示出在水性组合物如水性涂料组合物中更有效的增稠剂。
对于其用作水性组合物用粘度改性剂，特别是用作水性涂料组合物中的增稠剂的性能，优选其特征在于酸值为0-300mg KOH/g聚合物组合物，特别是0-100mg KOH/g聚合物组合物的本发明聚合物组合物。特别优选其特征在于酸值为0-10mg KOH/g聚合物组合物，特别是0-5mg KOH/g聚合物组合物的本发明聚合物组合物。
聚合物P1及其制备方法由WO 2013/124830已知，引用其的全部内容。为脂族聚醚，特别是聚氧化烯的聚合物P1也由US 4,180,644，US 4,191,706， US 4,191,835，US 4,247,677，US 4,260,729和US 2003212291已知。
除此以外，聚合物P1可以通过使式(III)的聚合物与式(V)或(VI)的化合物反应而得到：
P-(Q-H)p (III)
其中p、P、Q、k和R1如本文所定义，特别是具有本文作为优选提及的含义，并且其中式(III)聚合物的官能结构部分-Q-H连接到聚合物自由基P的末端和/或骨架。
合适的式(V)化合物的实例是靛红酸酐、氟代靛红酸酐、氯代靛红酸酐、溴代靛红酸酐、硝基靛红酸酐、甲氧基靛红酸酐、3-(甲基磺酰基)靛红酸酐、 (4-吡啶基)靛红酸酐和靛红酸酐甲酸甲酯。
合适的式(VI)化合物的实例是靛红酸酐(邻氨基苯甲酸的酸酐)。
聚合物P1还可以通过使式(III)的聚合物与式(VII)的邻氨基苯甲酸或其酯反应而制备：
其中p、P、Q、k和R1如本文所定义，特别是具有本文作为优选提及的含义，其中式(III)的聚合物的官能结构部分-Q-H连接到聚合物自由基P的末端和/或骨架，以及其中RL为氢或具有1-8个碳原子的烃基如C1-C6烷基、苯基、C3-C6环烷基或苄基且其中RL优选为氢或C1-C4烷基，尤其是氢、甲基或乙基。
式(III)聚合物形成聚合物P1的骨架。因此，聚合物III优选选自聚醚，特别是聚C2-C4氧化烯，以及聚醚酯，特别是具有至少一个脂族聚酯嵌段和至少一个脂族聚醚嵌段如聚C2-C6氧化烯结构部分的脂族聚醚酯。
式(III)聚合物与式(V)、(VI)或(VII)化合物的反应通常在促进基团-Q-H 与化合物V、VI或VII中的羰基反应的合适催化剂存在下进行。合适的催化剂包括碱金属氢氧化物，如氢氧化钠或钾，碱金属碳酸盐，如碳酸钠或钾，叔胺，例如三-C1-C6烷基胺，如三乙胺、三丙胺、三丁胺、二甲基丙基胺、二甲基丁基胺、二甲基异丙基胺，二-C1-C6烷基-C5-C6环烷基胺，如二甲基环己基胺，二-C1-C6烷基吡啶如4-二甲氨基吡啶，锡化合物催化剂，如二辛酸二丁基锡和二月桂酸二丁基锡。
催化剂的量基于式(III)的聚合物和式(V)、(VI)或(VII)的化合物的总量通常为0.01-2重量％，特别是0.1-1重量％。
式(III)的聚合物与式(V)、(VI)或(VII)的化合物的反应通常在 60-180℃，特别是70-150℃的温度下进行。
式(III)的聚合物与式(V)、(VI)或(VII)的化合物的反应可以在本体中或者在溶剂中进行。合适溶剂是在反应条件下呈惰性的那些，实例包括酯、烃及其混合物。优选该反应在本体中进行，即反应物的浓度基于反应混合物的重量为至少90重量％。
可以从由式(III)的聚合物与式(V)、(VI)或(VII)的化合物的反应得到的反应混合物中分离聚合物P1。然而，还可以在第一步中制备聚合物P1，然后使如此得到的反应产物与式(II)的琥珀酸酐反应，而不进行先前的纯化或分离步骤。
式(II)的琥珀酸酐是本领域熟知的，并且它们中的许多是可商购的。它们可以例如通过马来酸酐和不饱和分子如α-烯烃之间的烯反应而得到(参见例如US 4,581,464)。
如上所述，包含可通过使聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到的聚合物材料的聚合物组合物特别适合作为水性组合物用粘度改性剂，特别是作为水性涂料组合物中的增稠剂。
根据本发明的一个特殊实施方案，本发明聚合物组合物除了可通过使聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到的聚合物材料之外，还包含非离子表面活性剂。术语表面活性剂是指表面活性物质。表面活性剂的目的是降低水相和分散相之间的水分散体中的表面张力，从而稳定分散相的颗粒。技术人员熟悉用于配制微乳液的合适表面活性剂，例如通过McCutcheon， Detergents and Emulsifiers，Int.Ed.,Ridgewood,New York。非离子表面活性剂可以是聚合的或非聚合的表面活性剂。优选地，存在于本发明聚合物组合物中的主要部分，特别是至少90％，特别是所有表面活性剂选自非聚合物表面活性剂，其也称为乳化剂。通常非聚合物表面活性剂(乳化剂) 的平均分子量小于9000道尔顿，特别是150-6000道尔顿，优选200-3000 道尔顿。
该组非离子表面活性剂尤其包括：
-C2-C4氧化烯的均聚物和共聚物，特别是氧化乙烯的均聚物、氧化乙烯与 C3-C4氧化烯的共聚物，特别是氧化乙烯/氧化丙烯共聚物；就此而言，术语“均聚物和共聚物”还包括通常具有至少5个重复单元的低聚物质；
-下式化合物
R'-[OA]m-OR”
其中
m表示2-50的重复单元[OA]的平均值，
A在每种情况下各自独立地为亚乙基、1,2-亚丙基、1,2-亚丁基或2-甲基-1,2- 亚丙基，
R'为直链或支化的C4-C24烷基或C4-C24链烯基，和
R”为H、C1-C8烷基、CHO或C1-C8烷基羰基。
这些的实例是直链和支化的C4-C22链烷醇的低聚(C2-C4氧化烯)-C4-C22烷基醚，特别是乙氧基化物和乙氧基化物-co-丙氧基化物，优选脂肪醇的乙氧基化物和乙氧基化物-co-丙氧基化物以及羰基合成醇的乙氧基化物，例如辛醇乙氧基化物、月桂醇乙氧基化物、异十三烷醇乙氧基化物、鲸蜡醇乙氧基化物、硬脂醇乙氧基化物及其酯，例如乙酸酯；
-低聚(C2-C3氧化烯)芳基醚和低聚(C2-C4氧化烯)-C1-C22烷基芳基醚，例如低聚(C2-C3氧化烯)-C1-C16烷基苯醚，特别是C1-C22烷基酚的乙氧基化物，例如壬基酚、癸基苯酚、异癸基苯酚、十二烷基苯酚或异十三烷基苯酚的乙氧基化物；
-低聚(C2-C3氧化烯)单-、二-和三苯乙烯基苯基醚，特别是单-、二-、和三苯乙烯基苯酚的乙氧基化物，以及它们与甲醛及其酯如乙酸酯的缩合物；
-C6-C22烷基葡糖苷和C6-C22烷基低聚葡糖苷；
-C6-C22烷基葡糖苷的乙氧基化物和C6-C22烷基低聚葡糖苷的乙氧基化物；
-脂肪酸的乙氧基化物和羟基脂肪酸的乙氧基化物；
-多元醇与C6-C22链烷酸的偏酯，特别是甘油的单酯和二酯、脱水山梨糖醇的单酯、二酯和三酯，例如甘油单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单十二烷酸酯、脱水山梨糖醇二油酸酯和脱水山梨糖醇三硬脂酸酯；
-多元醇与C6-C22链烷酸的偏酯的乙氧基化物，特别是甘油的单酯和二酯的乙氧基化物和脱水山梨糖醇的单-、二-和三酯的乙氧基化物，例如甘油单硬脂酸酯的乙氧基化物、脱水山梨糖醇单油酸酯的乙氧基化物、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯的乙氧基化物和脱水山梨糖醇三硬脂酸酯的乙氧基化物；
-植物油或动物脂肪的乙氧基化物，例如玉米油乙氧基化物、蓖麻油乙氧基化物、妥尔油乙氧基化物；
-乙炔二醇，例如2,4,7,9-四甲基-4,7-二羟基-5-癸炔；
-氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物；和
-脂肪胺或脂肪酸二乙醇酰胺的乙氧基化物。
术语低聚(C2-C4氧化烯)醚或低聚C2-C4氧化烯是指衍生自C2-C4氧化烯如氧化乙烯、氧化丙烯(＝1-甲基环氧乙烷)、1,2-氧化丁烯(＝1-乙基环氧乙烷)和2-甲基氧化丙烯(＝1,1-二甲基环氧乙烷)的低聚醚基团。因此，术语低聚C2-C3环氧化烯是指衍生自C2-C3氧化烯如氧化乙烯和氧化丙烯的低聚醚基团。术语乙氧基化物是指衍生自氧化乙烯的低聚醚基团。类似地，术语低聚氧化乙烯-co-低聚氧化丙烯是指衍生自氧化乙烯和氧化丙烯的混合物的聚醚基团。低聚醚基团中的重复单元数通常为2-120，通常为2-50，特别是2-20。
在上述非离子表面活性剂中，优选以下：
-C2-C3氧化烯的均聚物或共聚物；
-式I化合物：
R'-[OA]m-OR”(I)，
其中
m表示2-50的重复单元[OA]的平均值，
A在每种情况下各自独立地为亚乙基、1,2-亚丙基、1,2-亚丁基或2-甲基-1,2- 亚丙基，
R'为直链或支化的C4-C24烷基或C4-C24链烯基，和
R”为H、C1-C8烷基、CHO或C1-C8烷基羰基；
-低聚(C2-C3氧化烯)-C1-C16烷基苯醚；
-低聚(C2-C3环氧烷)单-、二-或三苯乙烯基苯基醚；
-甘油或脱水山梨糖醇与脂肪酸的偏酯；和
-脱水山梨糖醇的单脂肪酸酯的乙氧基化物，
以及上文提及的非离子表面活性剂的混合物。
在本发明的上下文中特别优选的非离子表面活性剂包括直链和支化的 C4-C22链烷醇的乙氧基化物和乙氧基化物-co-丙氧基化物、氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物、低聚(C2-C3氧化烯)-C1-C16烷基苯醚、乙氧基化脱水山梨糖醇单脂肪酸酯和单-、二-或三苯乙烯基酚乙氧基化物，以及它们的混合物。
在本发明的一个特殊实施方案中，本发明聚合物组合物包含非离子表面活性剂，其选自直链和支化的C4-C22链烷醇的乙氧基化物和乙氧基化物 -co-丙氧基化物，特别是C6-C20链烷醇，尤其是直链C6-C20链烷醇的乙氧基化物，其中乙氧基化物结构部分具有2-30，特别是2-15个氧化乙烯重复单元。
由聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到的聚合物材料和非离子表面活性剂(如果存在的话)的重量比通常为1:10-20:1，优选1:5-10:1，特别是1:2-7:1，尤其是1:1-5:1。
在本发明的一个优选实施方案中，聚合物组合物包含水，其中总计全部或至少主要的量，即至少90重量％，优选至少95重量％，特别是至少 98重量％的包含在聚合物组合物中的聚合物材料通常以水分散体的形式，以水溶液或其混合物的形式存在于组合物中。基于聚合物组合物的总量，包含在聚合物组合物中的水的量通常为1-50重量％，特别是10-40重量％。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，本发明聚合物组合物呈聚合物材料的水溶液的形式。
包含在本发明聚合物组合物中的聚合物材料可以具有可以被中和的羧基。因此，本发明聚合物组合物可以以其酸性形式或以中和形式使用，从而使聚合物组合物的酸性聚合物成分(如果存在的话)变成其相应的盐。合适的盐是用有机或无机碱部分或完全中和酸性聚合物成分而得到的碱加成盐。优选中和度为5-100％。
适合部分或完全中和聚合物P的有机碱的实例包括烷基胺，如单烷基胺，例如乙基胺，二烷基胺，例如二异丙基胺，三烷基胺，例如三乙基胺、二异丙基乙基胺或三丁基胺，以及链烷醇胺，如单链烷醇胺，例如乙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇，N,N-二烷基链烷醇胺，例如N,N-二甲基乙醇胺或N,N-二甲氨基甲基丙醇，二链烷醇胺，例如二乙醇胺和三链烷醇胺，例如三乙醇胺。优选的有机碱是2-氨基-2-甲基-1-丙醇、乙醇胺、三乙基胺和三丁基胺。
适合部分或完全中和聚合物组合物中包含的聚合物的无机碱的实例是碱金属或碱土金属氢氧化物，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氢氧化钙，碱金属或碱土金属碳酸盐，例如碳酸钠、碳酸钾或碳酸钙，以及氨。优选的无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂和氨。
在本发明的另一优选实施方案中，聚合物组合物的pH为5.0-10.0，优选6.0-9.0，特别是7.0-9.0。
本发明聚合物组合物可以在宽范围的应用领域(例如涂料、个人护理制品、洗涤剂、粘合剂、密封剂、农用配制剂和石油钻井液)中作为添加剂，例如优选粘度改性剂，特别是增稠剂使用。本发明聚合物组合物特别适合作为水基体系，例如水性组合物中的粘度改进剂。本发明聚合物组合物尤其适合作为胶乳基涂料组合物中的添加剂，特别是作为增稠剂，其优选包含聚合物胶乳形式的聚合物P2，此外更优选包含选自颜料和填料的细颗粒状固体材料。该类胶乳基涂料组合物的实例是可用于多种应用(包括内部和外部涂料施用)以及用于例如工业涂料的平面、半光泽和光泽应用的各种乳胶漆。
因此，本发明涉及包含本发明聚合物组合物的水性组合物，其包含作为粘度改性剂的聚合物材料，其可通过使聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应而得到。
本发明还特别涉及包含如本文定义的本发明聚合物组合物以及此外的聚合物胶乳形式的聚合物P2的水性涂料组合物。
本发明还特别涉及包含如本文定义的本发明聚合物组合物以及此外的聚合物胶乳形式的聚合物P2和优选选自颜料和填料的细颗粒状固体材料的水性涂料组合物。细颗粒状固体材料以分散形式存在于涂料组合物中。
上述涂料组合物包含一定量的聚合物组合物使得聚合物组合物的聚合物材料基于聚合物P2为0.05-10重量％，优选0.1-5重量％，特别是0.15-3 重量％，尤其是0.2-2重量％。作为该涂料组合物中的添加剂，聚合物组合物通常用作粘度改性剂，特别是用作增稠剂。
上述涂料组合物基于聚合物P2包含1-90重量％，优选1-60重量％，特别是1.5-50重量％，尤其是2-25重量％的细颗粒状固体物质(如果存在的话)。
聚合物胶乳对本领域技术人员是熟悉的，并且通常通过烯属不饱和单体的自由基引发的水性乳液聚合以聚合物水分散体的形式制备。该方法在以前已被广泛描述，且因此对本领域技术人员是充分熟知的(参见例如， Encyclopedia of Polymer Science andEngineering，第8卷，第659-677页， John Wiley&Sons，Inc.，1987；D.C.Blackley，Emulsion Polymerisation，第155-465页，Applied Science Publishers，Ltd.，Essex，1975；D.C. Brownley，Polymer Latices，第2版，第1卷，第33-415页，Chapman& Hall，1997；H.Weston，Applications of Synthetic Resin Emulsions，第 49-244页，Ernest Benn，Ltd.，London，1972；J.Pirma，Emulsion Polymerisation，第1-287页，Academic Press，1982；F.
Dispersionen synthetischer Hochpolymerer，第1-160页，Springer-Verlag， Berlin，1969，以及专利说明书DE A 40 03 422)。自由基引发的水性乳液聚合通常通过将烯属不饱和单体分散在水性介质中，通常使用分散助剂如乳化剂和/或保护胶体，并通过至少一种水溶性自由基聚合引发剂制备其而实现。通常，在得到的聚合物水分散体中，未反应的烯属不饱和单体的残留量通过本领域技术人员同样已知的化学和/或物理方法降低(参见例如 EP-A 771328，DE-A 19624299，DE-A 19621027，DE-A19741184，DE-A 19741187，DE-A 19805122，DE-A 19828183，DE-A 19839199，DE-A19840586和19847115)，通过稀释或浓缩将聚合物固体含量调节至所需水平，或者将其他常规添加剂如杀菌，泡沫改性或粘度改性添加剂加入聚合物水分散体中。
除了这些所谓的初级聚合物水分散体之外，本领域技术人员还知晓所谓的二级聚合物水分散体。这些是指那些聚合物水分散体，在其制备中，聚合物在水性分散介质的外部制备，例如位于合适的非水性溶剂中的溶液中。然后将该溶液转移至水性分散介质中，通常通过蒸馏分离出溶剂，同时进行分散。
在本发明的上下文中，优选那些水分散体形式的聚合物胶乳以共聚形式包含：
50-99.9重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸与包含1-12个C原子的链烷醇和 /或苯乙烯的酯，或
50-99.9重量％的苯乙烯和/或丁二烯，或
50-99.9重量％的氯乙烯和/或偏二氯乙烯，或
50-99.9重量％的乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、支链烷酸的乙烯酯、长链脂肪酸的乙烯酯和/或乙烯。
在本发明的上下文中，特别优选那些水分散体形式的聚合物胶乳以共聚形式包含：
-0.1-5重量％的至少一种包含3-6个C原子的α,β-单烯属不饱和单羧酸和/ 或二羧酸和/或其酰胺，和
50-99.9重量％的至少一种丙烯酸和/或甲基丙烯酸与包含1-12个C原子的链烷醇和/或苯乙烯的酯，或
-0.1-5重量％的至少一种包含3-6个C原子的α,β-单烯属不饱和单羧酸和/ 或二羧酸和/或其酰胺，和
50-99.9重量％的苯乙烯和/或丁二烯，或
-0.1-5重量％的至少一种包含3-6个C原子的α,β-单烯属不饱和单羧酸和/ 或二羧酸和/或其酰胺，和
50-99.9重量％的氯乙烯和/或偏二氯乙烯，或
-1-5重量％的至少一种包含3-6个C原子的α,β-单烯属不饱和单羧酸和/ 或二羧酸和/或其酰胺，和
50-99.9重量％的乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、支链烷酸的乙烯酯、长链脂肪酸的乙烯酯和/或乙烯。
在本发明的上下文中，优选使用那些水分散体形式的聚合物胶乳，其玻璃化转变温度(Tg)≥-50℃和≤100℃，更特别是≥-30℃和≤60℃，尤其是≥0和≤50℃。玻璃化转变温度由DSC法(差示扫描量热法，20K/min，中点测量，DIN 53765)测定。
根据Fox(T.G.Fox，Bull.Am.Phys.Soc.1956[Ser.II]，1，第123页，根据Ullmann's
der Technischen Chemie，第19卷，第18页，第4版，Verlag Chemie，Weinheim，1980)，没有或仅有低交联度的共聚物的玻璃化转变温度以良好近似地给出：
1/Tg＝x1/Tg1+x2/Tg2+....xn/Tgn
其中x1，x2，...xn是单体1，2，...n的质量分数，和Tg1，Tg2，...Tgn 是在每种情况下仅由单体1，2，...n之一构成的均聚物的玻璃化转变温度(以开尔文为单位)。大多数单体的均聚物的Tg值是已知的，并且例如列于 Ullmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry，第5版，第A21卷，第 169页，Verlag Chemie，Weinheim，1992；其他均聚物玻璃化转变温度的来源例如由J.Brandrup，E.H.Immergut，Polymer Handbook，第1版， J.Wiley，New York，1966；第2版，J.Wiley，New York，1975和第3 版，J.Wiley，New York，1989组成。
存在于本发明聚合物胶乳的水分散体中的颗粒的平均直径通常为 10-1000nm，常常为50-500nm或80-300nm。此外，本发明聚合物胶乳的固体含量基于聚合物胶乳的总重量通常为≥10重量％和≤70重量％，优选≥30重量％至≤70重量％，特别是≥40重量％至60重量％。
适于本发明组合物的固体细颗粒材料包括但不限于颜料和填料。颜料可以是无机或有机的。颜料包括彩色颜料和珠光颜料。
细颗粒状材料的尺寸优选在微米范围内，例如重均粒径可以为 1-2000μm，特别是2-1000μm或5-500μm。重均粒径可以通过筛分分析测定。重均粒径也可以通过光散射方法测定。
合适有机颜料的实例是选自如下的颜料和珠光片：偶氮、双偶氮、萘酚、苯并咪唑啉酮、偶氮缩合、金属配合物、异吲哚啉酮和异吲哚啉颜料，喹酞酮颜料，二
嗪颜料以及多环颜料，其由靛蓝，硫靛，喹吖啶酮类，酞菁类，二萘嵌苯类，紫环酮类(perionones)，蒽醌类，如氨基蒽醌类或羟基蒽醌类，蒽素嘧啶类，阴丹酮类，黄烷士酮类，皮蒽酮类，三苯并芘二酮类(anthantrones)，异宜和蓝酮类，二酮基吡咯并吡咯和咔唑类，例如咔唑紫，等等组成。有机颜料的其他实例可以在专著：W.Herbst，K. Hunger“Industrielle OrganischePigmente”第2版，1995，VCH Verlagsgesellschaft，ISBN：3-527-28744-2中找到。
合适无机颜料的实例例如为金属片，如铝，氧化铝，碳酸钙，氧化硅和硅酸盐，氧化铁(III)，氧化铬(III)，氧化钛(IV)，氧化锆(IV)，氧化锌，硫化锌，磷酸锌，混合金属氧化物磷酸盐，硫化钼，硫化镉，炭黑或石墨，钒酸盐，如钒酸铋，铬酸盐，如铬酸铅(IV)，以及钼酸盐，如钼酸铅(IV)，及其混合物、晶体形式或晶型，如金红石、锐钛矿、云母、滑石或高岭土。
合适的填料是碳酸钙、硅酸盐、玻璃纤维、玻璃珠、滑石、高岭土、云母、硫酸钡、金属氧化物和氢氧化物、炭黑、石墨、木粉、其他天然产品的粉末和纤维、合成纤维。
优选本发明水性涂料组合物中包含的细颗粒状固体材料与聚合物胶乳的重量比可以为120:1-1:40，特别是35:1-1:5。
在本发明的一个特殊实施方案中，水性涂料组合物包含：
i)基于涂料组合物总重量为1-70重量％，通常为2-60重量％，特别是 3-50重量％的至少一种选自颜料和填料的细颗粒状固体材料；
ii)基于涂料组合物总重量为5-40重量％，通常为10-40重量％，特别是 15-38重量％的至少一种如本文所定义的聚合物胶乳形式的聚合物 P2(以固体聚合物P2计算)；
iii)基于涂料组合物总重量为0.01-3重量％，通常为0.1-2重量％，特别是 0.2-1.5重量％的本发明聚合物组合物(以本文定义的聚合物材料计算)；
iv)基于涂料组合物的总重量为20-93重量％，通常为30-85重量％，特别是40-75重量％的水。
取决于意欲的用途，水性涂料组合物可以进一步包含一种或多种常规添加剂。常规添加剂例如包括粘合剂、乳化剂、其他流变添加剂、流动助剂、颜料分散剂、其他分散剂、荧光增白剂、消泡剂、成膜助剂、有机溶剂、阻燃剂、防腐剂、抗静电剂或发泡剂。
为了制备本发明水性涂料组合物，通常将细颗粒状固体材料(如果需要包含在组合物中)与聚合物胶乳混合，使得细颗粒状固体材料分散在水相中。本发明聚合物组合物和上述添加剂可以以任何所需的适当顺序加入聚合物胶乳、细颗粒状固体材料或其组合中。在本发明的一个优选实施方案中，首先将细颗粒状固体材料(如果需要的话)与聚合物胶乳混合，然后才将本发明聚合物组合物和可能的另外添加剂以任何所需的适当顺序加入。
本发明水性涂料组合物可以施用于任意宽范围材料，例如纸张、木材、混凝土、金属、玻璃、陶瓷、塑料、石膏和屋面基材如沥青涂料、屋顶毡或聚氨酯泡沫绝缘体；或初步涂覆的、涂底漆的、涂内层的、磨损的或风化的基材。本发明水性涂料组合物可以通过本身熟知的各种技术施用于材料上，例如铺展、刷涂、滚涂、空气辅助喷涂或无空气喷涂、静电喷涂等。
下文也通过实施例对本发明进行描述。
制备实施例
表1：用作式(III)聚合物的市售产品、非离子表面活性剂和聚合物胶乳形式的聚合物P2：
聚合物P1-a的制备：
将80.0g(0.02摩尔的羟基)
E8000、4.1g(0.025摩尔)靛红酸酐 (IA)和0.25g(0.3重量％)1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷的混合物在80-140℃下加热，直到不再产生二氧化碳。得到的产物是胺值为15mg KOH/g的固体。
用作增稠剂的聚合物组合物的制备：
实施例1(根据本发明)：
将41.0g(0.005摩尔)聚合物P1-a和4.0g(0.015摩尔)(2-十二碳烯-1-基) 琥珀酸酐的混合物在氮气下在80℃下加热10小时。然后加入22g 
O4和158g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得聚合物材料的粘稠水溶液。
实施例2(根据本发明)：
将41.0g(0.005摩尔)聚合物P1-a和4.0g(0.015摩尔)(2-十二碳烯-1-基) 琥珀酸酐的混合物在氮气下在180℃下加热10小时。然后加入22g 
O4和158g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得聚合物材料的粘稠水溶液。
实施例3(根据本发明)：
将41.0g(0.005摩尔)聚合物P1-a和6.7g(0.025摩尔)(2-十二碳烯-1-基) 琥珀酸酐的混合物在氮气下在180℃下加热10小时。然后加入23g 
O4和165g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得聚合物材料的粘稠水溶液。
实施例4(根据本发明)：
将41.0g(0.005摩尔)聚合物P1-a、3.4g(0.015摩尔)(2-壬烯-1-基)琥珀酸酐的混合物在氮气下在180℃下加热10小时。然后加入22g 
O4 和154g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得聚合物材料的粘稠水溶液。
实施例5(对比)：
将40.0g(0.005摩尔)
E8000和4.0g(0.015摩尔)(2-十二碳烯-1- 基)琥珀酸酐的混合物在氮气下在80℃下加热10小时。然后加入22g 
O4和154g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得改性聚乙二醇的粘稠水溶液。
实施例6(对比)
首先，将44.0g聚合物P1-a在80℃下加热，然后加入22g 
O4和154g水。所得产物是浓度为20重量％的粘稠水溶液。
实施例7(根据本发明)
将41.0g(0.005摩尔)聚合物P1-a、5.3g(0.015摩尔)十八碳烯基琥珀酸酐的混合物在氮气下在180℃下加热10小时。然后加入23g 
O4 和161g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得聚合物材料的粘稠水溶液。
实施例8(根据本发明)
将20.0g(0.005摩尔)
E4000、80g 
E8000(0.01摩尔)、6.1g(0.037摩尔)靛红酸酐(IA)和0.3g 1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷的混合物在 80-140℃下加热至不再产生二氧化碳。然后将材料冷却至80℃，加入 20g(2-十二碳烯-1-基)琥珀酸酐。将混合物在氮气下在180℃下保持10小时，然后加入53g 
O4和424g水。所得产物是包含浓度为20重量％的所得聚合物材料的粘稠水溶液。
性能测试
为了测试实施例P1-a和1-8中得到的增稠剂的增稠效果，通过混合 4.0g各上述增稠剂、26g水和70g 
Plus 4670而制备水性涂料组合物。将混合物用实验室溶解器
(VMA Getzmann GmbH)在 1500rpm下均化10分钟，并且在静置至少20小时后，用木制刮刀轻微搅拌。然后，使用具有锥体C50-1的锥板粘度计Haake RC20 CPS P，在0.1-10000秒-1的剪切速率下测量所得均化物的粘度。结果概括在表2中。
表2：涂料组合物的流变行为
可以从表2看出，与其与本发明实施例的增稠剂的不同之处在于不含邻氨基苯甲酸酯基团的实施例P1-a、5和6的对比增稠剂相比，根据本发明的实施例1-4、7和8的所有六种增稠剂赋予水性涂料组合物以显著更高的粘度。还可以从表2看出，在所测量的宽剪切速率范围内，在所有情况下都存在该有利的效果。
Claims (37)
1.一种聚合物组合物，包含通过使a)与b)反应而得到的聚合物材料a)式(I)聚合物P1
其中
k为0-4的整数；
n为0或1；
p为1-10的整数，p的数均值为1.5-10；
Q为选自由-O-和-NH-组成的组的二价结构部分；
P为p价亲水中性聚合物自由基；
R1独立地选自由卤素、-COOCH3、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(＝O)2R2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳氧基、芳基、杂芳基组成的组，其中芳基、杂芳基和芳氧基未被取代或者被1、2、3或4个选自由-OH、-COOCH3、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(＝O)2R2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素组成的组的基团取代；
R2选自由-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳基和杂芳基组成的组，其中芳基和杂芳基未被取代或者被1、2、3或4个选自由C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素组成的组的基团取代；
b)式(II)的琥珀酸酐
其中R为C4-C24烷基或C4-C24链烯基。
2.根据权利要求1的聚合物组合物，其中P是衍生自线性或支化的聚(C2-C4氧化烯)聚合物的p价聚合物自由基。
3.根据权利要求1的聚合物组合物，其中P是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)。
4.根据权利要求2的聚合物组合物，其中P是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)。
5.根据权利要求1的聚合物组合物，其中式(I)中的p的数均值为1.8-3。
6.根据权利要求2的聚合物组合物，其中式(I)中的p的数均值为1.8-3。
7.根据权利要求3的聚合物组合物，其中式(I)中的p的数均值为1.8-3。
8.根据权利要求4的聚合物组合物，其中式(I)中的p的数均值为1.8-3。
9.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其中在式(I)中k为0；
n为0；和
Q为-O-。
10.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其中聚合物自由基P的数均分子量为500-50000道尔顿。
11.根据权利要求9的聚合物组合物，其中聚合物自由基P的数均分子量为500-50000道尔顿。
12.根据权利要求10的聚合物组合物，其中聚合物自由基P的数均分子量为1000-20000道尔顿。
13.根据权利要求11的聚合物组合物，其中聚合物自由基P的数均分子量为1000-20000道尔顿。
14.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其中R是线性C4-C24烷基或线性C4-C24链烯基。
15.根据权利要求11-13中任一项的聚合物组合物，其中R是线性C4-C24烷基或线性C4-C24链烯基。
16.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其中R是C6-C18烷基或C6-C18链烯基。
17.根据权利要求15的聚合物组合物，其中R是C6-C18烷基或C6-C18链烯基。
18.根据权利要求16的聚合物组合物，其中R是线性C6-C18烷基或线性C6-C18链烯基。
19.根据权利要求17的聚合物组合物，其中R是线性C6-C18烷基或线性C6-C18链烯基。
20.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其中聚合物P1和式(II)的琥珀酸酐以相对量反应使得聚合物P1中的-NH2基团与式(II)的琥珀酸酐的酸酐基团的摩尔比为1:1-1:5。
21.根据权利要求17-19中任一项的聚合物组合物，其中聚合物P1和式(II)的琥珀酸酐以相对量反应使得聚合物P1中的-NH2基团与式(II)的琥珀酸酐的酸酐基团的摩尔比为1:1-1:5。
22.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其中聚合物P1通过使式(III)聚合物与式(V)、(VI)或(VII)化合物反应而得到，
P-(Q-H)p (III)
其中p、k、P、Q和R1如权利要求1-8中任一项所定义，RL为氢或具有1-8个碳原子的烃基。
23.根据权利要求21的聚合物组合物，其中聚合物P1通过使式(III)聚合物与式(V)、(VI)或(VII)化合物反应而得到，
P-(Q-H)p (III)
其中p、k、P、Q和R1如权利要求1-8中任一项所定义，RL为氢或具有1-8个碳原子的烃基。
24.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其还包含非离子表面活性剂。
25.根据权利要求23的聚合物组合物，其还包含非离子表面活性剂。
26.根据权利要求24的聚合物组合物，其中所述非离子表面活性剂选自C6-C20链烷醇的乙氧基化物。
27.根据权利要求25的聚合物组合物，其中所述非离子表面活性剂选自C6-C20链烷醇的乙氧基化物。
28.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其呈聚合物材料的水溶液形式。
29.根据权利要求25-27中任一项的聚合物组合物，其呈聚合物材料的水溶液形式。
30.根据权利要求1-8中任一项的聚合物组合物，其具有的pH为5.0-10.0。
31.根据权利要求29的聚合物组合物，其具有的pH为5.0-10.0。
32.一种用于制造如权利要求1-31中任一项的聚合物组合物的方法，该方法包括
a)提供聚合物P1，和
b)使步骤a)中得到的聚合物P1与式(II)的琥珀酸酐反应。
33.如权利要求1-31中任一项所要求的聚合物组合物作为水性组合物中的粘度改性剂的用途。
34.权利要求33的用途，其中聚合物组合物是水性涂料组合物中的增稠剂。
35.一种水性涂料组合物，包含权利要求1-31中任一项的聚合物组合物和聚合物胶乳形式的聚合物P2。
36.权利要求35的涂料组合物，其包含使得聚合物组合物的聚合物材料基于聚合物P2为0.1-5重量％的量的聚合物组合物。
37.权利要求35或36的涂料组合物，其包含
i)基于涂料组合物的总重量为1-70重量％的至少一种选自由颜料和填料组成的组的细颗粒状固体材料；
ii)基于涂料组合物的总重量为5-40重量％的聚合物胶乳形式的聚合物P2，以固体聚合物P2计算；
iii)基于涂料组合物的总重量以聚合物材料计算为0.01-3重量％的权利要求1-31中任一项的聚合物组合物；
iv)基于涂料组合物的总重量为20-93重量％的水。
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