CN111718629B

CN111718629B - 水性涂料组合物

Info

Publication number: CN111718629B
Application number: CN201910222104.XA
Authority: CN
Inventors: 张金媛; 刘慧�; 李棱; 龚志娟
Original assignee: Dow Global Technologies LLC; Rohm and Haas Co
Current assignee: Dow Global Technologies LLC; Rohm and Haas Co
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: CN111718629A

Abstract

一种水性涂料组合物，以水性涂料组合物的总重计，其包含：2重量％至7重量％的多级乳液聚合物颗粒，以干重计；碱；0至小于0.2重量％的额外增稠剂，以干重计；和50重量％至90重量％的填料；所制得的漆膜具有良好的耐水泛白性、与基材良好的粘结性和不同干燥条件下可接受的表面色差。

Description

水性涂料组合物

技术领域

本发明涉及水性涂料组合物及其制备工艺。

导言

水性乳液聚合物可作为粘结剂用于配制水基涂料组合物(也称作水性涂料组合物)。在向基材施涂了涂料组合物之后，水性载剂蒸发，并且单个胶乳颗粒聚结以形成完整涂料膜。诸如真石漆配方之类的建筑涂料组合物通常还包含填料(例如，天然砂或石颗粒)和增稠剂(例如，羟乙基纤维素(HEC)和疏水改性碱溶胀型乳液(HASE))，可用于调节涂料组合物的粘度。在中国，真石漆配方被广泛地用于涂料工业，真石漆可以提供与大理石和花岗岩类似的装饰效果，同时在成本和应用方面提供优势。不幸的是，这些真石漆配方经常会出现无法令人满意的耐水泛白性，以及在不同干燥条件下，漆膜表面的色差问题。

此外，这些富集填料的涂料(特别是具有例如约90-600μm的大颗粒填料)通常具有超过2mm的厚度。这些厚的涂料膜通常在室温下需要数小时或者甚至数天用于水分蒸发和建立涂膜强度。使水基涂料组合物在高温(例如，70-120℃)固化是工厂加速预制漆固化的常规方法。但是，在高温固化之后，常规的水性涂料组合物倾向于形成具有气泡的厚涂料膜，因而对基材的粘结力差。CN102120902B涉及用于墨的水性丙烯酸类快速干燥剂，以体积计，其包含：12-20份数的氧化锌的12％-18％溶液，1-3份数的浓氨水，12-18份数的去离子水，65-70份数的水性丙烯酸类乳液；其中，水性丙烯酸类乳液的Tg是-30至50℃。此类水性试剂适用于施涂到塑料基材上以形成厚度通常小于500μm的薄膜，然后在较低温度下(例如，40-50℃)干燥。

因此，需要开发一种水性涂料组合物，其提供的涂层具有良好的耐水泛白性、相对于基材的良好的粘结强度和在不同干燥条件下可接受的表面色差。同时，还希望水性涂料组合物提供快速干燥性能。

发明内容

本发明提供一种新的水性涂料组合物，其可以提供具有如下性质中的至少一种或多种性质的涂层：评级为2或更好的耐水泛白性；与基材良好的粘结性，其表示为通过JG/T24-2018方法确定的粘结强度为0.6兆帕斯卡(MPa)或更高；和不同干燥(养护)条件下可接受的表面色差，其表示为ΔE小于或等于1.5。水性涂料组合物还具有良好的快干性能，例如，当在70摄氏度(℃)或更高的温度下(即，高温下)固化以形成厚度大于或等于2毫米(mm)的涂层时，涂层在表面上没有气泡，并且显示出大于或等于0.3MPa的拉拔粘结强度。可以根据下文实施例部分所述的测试方法来测量上述性能。

在第一个方面中，本发明提供了一种水性涂料组合物，其包含：

a)基于水性涂料组合物的总重计，2％至7％的多级乳液聚合物颗粒，以干重计，其中，所述多级乳液聚合物颗粒包括聚合物A和聚合物B，

其中，以聚合物A的重量计，聚合物A包含小于10重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元，

其中，以聚合物B的重量计，聚合物B包含15重量％至70重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元，

0.1％至85％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，

0至20％的疏水缔合单体的结构单元，和

0至10％的多烯键式不饱和单体的结构单元；

其中，聚合物A与聚合物B的重量比是80:20至99:1，

(b)碱；

(c)以水性涂料组合物的总重计，0至小于0.2％的额外增稠剂，以干重计；和

(d)55重量％至90重量％的填料，以水性涂料组合物的总重计。

在第二个方面中，本发明是一种用于制备第一方面的水性涂料组合物的工艺。以水性涂料组合物的总重计，该工艺包括混合如下物质：2％至7％的多级乳液聚合物颗粒，以干重计；碱；和以干重计，0至小于0.2％的额外增稠剂；以及50重量％至90重量％的填料，

其中，所述多级乳液聚合物颗粒包括聚合物A和聚合物B，

0.1％至85％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，

0至20％的疏水缔合单体的结构单元，和

0至10％的多烯键式不饱和单体的结构单元；

其中，聚合物A与聚合物B的重量比是80:20至99:1。

在第三个方面中，本发明是在基材上制备涂层的方法，其包括：

向基材施涂第一方面的水性涂料组合物，和

对水性涂料组合物进行干燥或任其自然干燥以产生涂层。

具体实施方式

在本文中，“水性”分散体指的是颗粒分散在水性介质中。在本文中，“水性介质”指的是水和以该介质的重量计，0至30重量％的能与水混溶的化合物，例如，醇类、二醇类、二醇醚类和二醇酯类等。

本文所用的“丙烯酸类”包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和它们的改性形式(例如，(甲基)丙烯酸羟烷基酯)。在本文件全文中，单词片段“(甲基)丙烯”指的是“甲基丙烯”和“丙烯”这两者。例如，(甲基)丙烯酸指的是甲基丙烯酸和丙烯酸这两者，以及(甲基)丙烯酸甲酯指的是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯这两者。

如本文所用，“玻璃转化温度”或“Tg”可以通过各种技术来测量，包括例如：差示扫描量热法(“DSC”)或者采用Fox等式计算。本文所记录的Tg的具体值是使用Fox等式计算的那些(T.G.Fox，Bull.Am.Physics Soc.，第1卷，第3期，第123页(1956))。例如，用下式计算单体M₁和M₂的共聚物的Tg，

其中，T_g(计算)是计算得到的共聚物的玻璃转化温度，w(M₁)是单体M₁在共聚物中的重量分数，w(M₂)是单体M₂在共聚物中的重量分数，T_g(M₁)是单体M₁的均聚物的玻璃转化温度，T_g(M₂)是单体M₂的均聚物的玻璃转化温度，所有温度的单位都是K。均聚物的玻璃转化温度可以在例如J.Brandrup和E.H.Immergut编著、因特赛出版社(IntersciencePublishers)出版的《聚合物手册(Polymer Handbook)》中找到。

指定单体的“结构单元”(也称作“聚合单元”)是单体在聚合之后的残余部分，即，聚合的单体或者聚合形式的单体。例如，甲基丙烯酸甲酯的结构单元如下所示：

其中，虚线表示结构单元连接到聚合物主链的点位。在本文中，“多级乳液聚合物颗粒”指的是通过依次加入两种或更多种不同的单体组合物制备的乳液聚合物颗粒。

在本文中，“聚合物A”和“聚合物B”指的是具有不同组成的聚合物A和聚合物B，与它们在多级乳液聚合过程中的制备顺序无关。多级乳液聚合物颗粒可以是核/壳结构。

本发明的水性涂料组合物包含多级乳液聚合物颗粒。可用于本发明的多级乳液聚合物颗粒可以包括聚合物A和聚合物B。聚合物A和聚合物B相互不同，并且在多级乳液聚合物颗粒的制备中，在多级乳液聚合的不同阶段形成。

多级乳液聚合物颗粒中的聚合物A和/或聚合物B可以包括一种或多种α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元。合适的α,β-烯键式不饱和羧酸的例子包括：丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、酰氧基丙酸、马来酸、富马酸、衣康酸，或其混合物。α,β-烯键式不饱和羧酸还包括含酸单体或者含有形成酸的基团的单体，其产生或者后续可转化为此类酸基团(例如，酐、(甲基)丙烯酸酐或者马来酸酐)。优选的α,β-烯键式不饱和羧酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸，或其混合物。聚合物A和聚合物B可以包括不同浓度的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元。以聚合物A的重量计，聚合物A可以包含小于10重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸单体的结构单元，例如，小于或等于8重量％、小于或等于6重量％、小于或等于5重量％、小于或等于4重量％、小于或等于3重量％、或者甚至小于或等于2.5重量％,并且同时大于或等于0、大于或等于0.1重量％、大于或等于0.5重量％、大于或等于1重量％、大于或等于1.2重量％、大于或等于1.5重量％、或者甚至大于或等于2重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元。以聚合物B的重量计，聚合物B可以包含的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元的量是大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、或者甚至大于或等于40重量％并且同时小于或等于70重量％、小于或等于65重量％、小于或等于60重量％、小于或等于55重量％、或者甚至小于或等于50重量％。

多级乳液聚合物颗粒中的聚合物A和/或聚合物B可以包括携带有如下至少一个官能团的一种或多种单烯键式不饱和单体的结构单元，所述官能团选自：磺酸、酰胺、磺酸盐/酯、磷酸、膦酸盐/酯、磷酸盐/酯、硅烷或者羟基，它们的盐或者它们的组合(下文称作“单烯键式不饱和官能单体”)。合适的单烯键式不饱和官能单体可以包括例如：(甲基)丙烯酸磷酸烷基酯，例如(甲基)丙烯酸磷酸乙酯、(甲基)丙烯酸磷酸丙酯和(甲基)丙烯酸磷酸丁酯；CH₂＝C(R_p1)-C(O)-O-(R_p2O)_p-P(O)(OH)₂，其中，R_p1＝H或CH₃，R_p2＝烷基且p＝1-10；(甲基)丙烯酸磷酸烷氧基酯，例如(甲基)丙烯酸磷酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸丙二醇酯、(甲基)丙烯酸磷酸二丙二醇酯和(甲基)丙烯酸磷酸三丙二醇酯，及其盐；烯丙基醚磷酸酯；苯乙烯磺酸钠(SSS)；乙烯基磺酸钠(SVS)；2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和AMPS的盐；3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐；丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺；烷基乙烯基二烷氧基硅烷；(甲基)丙烯酰氧基烷基三烷氧基硅烷，例如γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷；乙烯基三烷氧基硅烷，例如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷，及其衍生物；(甲基)丙烯酸羟乙酯，例如丙烯酸2-羟乙酯和甲基丙烯酸2-羟乙酯；(甲基)丙烯酸羟丙酯，例如甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丙酯；或者它们的混合物。分别以聚合物A和聚合物B的重量计，聚合物A和/或聚合物B可以分别独立地包含大于或等于0、大于或等于0.5重量％、大于或等于0.8重量％、大于或等于1重量％、大于或等于1.2重量％、大于或等于1.5重量％、大于或等于1.8重量％、或者甚至大于或等于2重量％,且同时小于或等于10重量％、小于或等于8重量％、小于或等于6重量％、小于或等于5重量％、小于或等于4重量％、小于或等于3重量％、或者甚至小于或等于2.5重量％的单烯键式不饱和官能单体的结构单元。

多级乳液聚合物颗粒中的聚合物A和/或聚合物B还可以包括不同于上文所述单体的一种或多种单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。在本文中，术语“非离子单体”指的是在pH＝1-14之间不带离子电荷的单体。单烯键式不饱和非离子单体的合适例子可以包括例如：具有2-30个碳原子或2-18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异癸酯和甲基丙烯酸月桂基酯；(甲基)丙烯腈；苯乙烯和经过取代的苯乙烯；丁二烯；乙烯、丙烯、α-烯烃(例如1-癸烯)；和乙烯基单体，例如乙酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、叔碳酸乙烯酯和其他乙烯基酯；或者它们的组合。优选的单烯键式不饱和非离子单体是丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂基酯、苯乙烯，或其混合物。以聚合物A的重量计，聚合物A可以包含大于或等于1重量％、大于或等于5重量％、大于或等于10重量％、大于或等于20重量％、大于或等于30重量％、或者甚至大于或等于40重量％,并且同时小于或等于100重量％、小于或等于90重量％、小于或等于80重量％、小于或等于70重量％、或者甚至小于或等于60重量％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。以聚合物B的重量计，聚合物B可以包含大于或等于0.1重量％、大于或等于0.5重量％、大于或等于1重量％、大于或等于5重量％、大于或等于10重量％、大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、或者甚至大于或等于40重量％,并且同时小于或等于85重量％、小于或等于80量％、小于或等于75重量％、小于或等于70重量％、小于或等于65重量％、小于或等于60重量％、小于或等于55重量％、或者甚至小于或等于50重量％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元。

多级乳液聚合物颗粒中的聚合物A和/或聚合物B可任选地包括一个或多个多烯键式不饱和单体的结构单元，包括二烯键式、三烯键式、四烯键式或更高官能度烯键式不饱和单体。合适的多烯键式不饱和单体可以包括例如：丁二烯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯或其混合物。优选地，聚合物B包括多烯键式不饱和单体(例如，邻苯二甲酸二烯丙基酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯或其混合物)的结构单元。分别以聚合物A和B的重量计，聚合物A和/或聚合物B可以分别独立地包含的多烯键式不饱和单体的结构单元的量是大于或等于0、大于或等于0.01重量％、大于或等于0.05重量％、大于或等于0.1重量％、大于或等于0.15重量％、或者甚至大于或等于0.2重量％,并且同时小于或等于10重量％、小于或等于5重量％、小于或等于1重量％、小于或等于0.9重量％、小于或等于0.8重量％、小于或等于0.7重量％、小于或等于0.6重量％、小于或等于0.5重量％、或者甚至小于或等于0.4重量％。

多级乳液聚合物颗粒中的聚合物B还可包含一种或多种疏水缔合单体的结构单元。可用于本发明的疏水缔合单体可以具有如下化学式(I)的结构：

H₂C＝C(R)CO₂(CH₂CH₂O)_n(CH(R¹)CH₂O)_mR² (I)，

其中R是H或CH₃，R¹是C₁-C₂烷基，R²是芳烷基苯基或C₈-C₅₀直链或支化烷基，n是6至100、10至60或者20至40的整数，且m是0至50的整数，前提是n≥m且m+n是6至100。m可以是0至20、0至10或者0至5的整数。优选地，m是0且n是10至60的整数；更优选地，m是0且n是20至40的整数。优选R是CH₃。R²可以是烷基苯取代的苯基团，优选是C₁-C₄烷基苯取代的苯基团，更优选地是乙基苯取代的苯基团。合适的疏水缔合单体可以包括例如：聚甲基丙烯酸乙氧基月桂基酯(23个氧乙烯(EO)单元)，聚甲基丙烯酸乙氧基C13/C15酯(20个EO)，聚甲基丙烯酸乙氧基十六十八(cetostearyl)酯(30个EO)，甲基丙烯酸鲸蜡醇聚醚(ceteth)-20，山嵛基(behenyl)聚甲基丙烯酸乙氧酯(30个EO)，聚甲基丙烯酸乙氧基化三苯乙烯基苯酚酯(25个EO)，聚甲基丙烯酸乙氧基化硬脂基酯(20个EO)，聚甲基丙烯酸乙氧基十六烷基酯(25个EO)，聚甲基丙烯酸乙氧基月桂基酯(10个EO)，聚甲基丙烯酸乙氧基硬脂基酯(25个EO)，聚甲基丙烯酸氧代乙烯山嵛基-二十三基(tricosyl)酯，20摩尔的十六十八醇的乙氧基化物的甲基丙烯酸酯，或其混合物。以聚合物B的重量计，多级乳液聚合物颗粒中的聚合物B可以包含大于或等于0、大于或等于1重量％、大于或等于2重量％、大于或等于3重量％、大于或等于4重量％、或者甚至大于或等于5重量％并且同时小于或等于20重量％、小于或等于18重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12重量％、或者甚至小于或等于10重量％的疏水缔合单体的结构单元。

在一些实施方式中，多级乳液聚合物颗粒中的聚合物A可以包含：α,β-烯键式不饱和羧酸(例如，丙烯酸和甲基丙烯酸)的结构单元，单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，和任选的单烯键式不饱和官能单体(例如，甲基丙烯酸磷酸乙酯(PEM)、丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐，或其混合物)的结构单元。在一些其他实施方式中，以聚合物A的重量计，聚合物A包含：0.5重量％至5重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元，80重量％至99重量％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，0至5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元，和任选的0至10重量％的单烯键式不饱和官能单体的结构单元。

在一些实施方式中，以聚合物B的重量计，多级乳液聚合物颗粒中的聚合物B可以包含：

35重量％至70重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元，

30重量％至65重量％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，

0至5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元，和

0至10重量％的疏水缔合单体的结构单元。

多级乳液聚合物颗粒中存在的聚合物A和聚合物B的重量比可以是如下范围：80:20至99:1、81:19至98.5:1.5、82.5:17.5至98:2、83:17至97.5:2.5、84:16至97:13、85:15至96.5:3.5、86:14至96:4、87:13至95.5:4.5、87.5:12.5至95:5、88:12至94:6、89:11至93:7、或者90:10至92.5:7.5，优选85:15至95:5。在一些实施方式中，可以对聚合物A与聚合物B的重量比进行调节，以提供这样的多级乳液聚合物颗粒，以多级乳液聚合物颗粒的总重计，所述多级乳液聚合物颗粒包含的聚合物B中的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元的量是大于或等于3重量％、大于或等于3.2重量％、大于或等于3.5重量％、大于或等于4重量％、大于或等于4.5重量％、大于或等于5重量％、大于或等于5.5重量％、大于或等于5.8重量％、大于或等于6重量％、或者甚至大于或等于6.5重量％。

上文分别针对聚合物A和聚合物B所述的单体结构单元的总重量浓度可以等于100％。可以对上文所述的单体的类型和水平进行选择，为获得的多级乳液聚合物颗粒提供适用于不同应用的玻璃转化温度(Tg)。多级乳液聚合物颗粒的Tg可以是-50至80℃，-30至60℃，-10至40℃，或者0至30℃。

可用于本发明的多级乳液聚合物颗粒可以具有10至500纳米(nm)、50至400nm或者80至300nm的粒径。本文将粒径称作Z-平均尺寸，并且可以通过Brookhaven BI-90+粒径分析仪进行测量。

多级乳液聚合物颗粒可以使用上文所述单体采用多级乳液聚合制备，其中至少两级(阶段)依次形成，任选地，不同的级可以在不同的反应器中形成。每一级顺序聚合，并且与其紧接的前一级和/或紧接着的后一级的区别在于单体组成不同。多级乳液聚合可包括至少一级形成聚合物A以及至少一级形成聚合物B，例如，在第一级中形成聚合物A，然后在该聚合物A的存在下，在第二级中形成聚合物B。或者，可在第一级中形成聚合物B，然后在该聚合物B存在下，在第二级中形成聚合物A。乳液聚合的每一级可通过本领域熟知的聚合技术进行。上文所述的用于制备多级乳液聚合物颗粒的单体的总重量浓度可以等于100％。在制备多级乳液聚合物颗粒的反应阶段，可以将单体以纯单体或乳化在水相中的乳液形式加入；或者一次加入或分多次加入；或者线性或者非线性地连续加入。适合进行乳液聚合过程的温度可以低于100℃，在30至95℃的范围内，或者在50至90℃的范围内。

自由基引发剂可用于制备多级乳液聚合物颗粒的聚合过程。聚合工艺可以是热引发的或者氧化还原引发的乳液聚合。合适的自由基引发剂的例子包括：过氧化氢、叔丁基过氧化氢、枯烯基过氧化氢、过硫酸铵和/或碱金属过硫酸盐、过硼酸钠、过磷酸，及其盐；高锰酸钾和过氧二硫酸的铵盐或碱金属盐。可以使用的自由基引发剂的水平通常是0.01至3.0重量％，以单体的总重计。可以在聚合过程中使用氧化还原体系，该氧化还原体系包含与合适的还原剂偶联的上述引发剂。合适的还原剂的例子包括：次硫酸氢钠甲醛，抗坏血酸，异抗坏血酸，含硫的酸的碱金属盐和铵盐，例如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠(sodium bisulfite)、硫代硫酸钠、酸式亚硫酸钠(sodium hydrosulfite)、硫化钠、硫氢化钠或连二亚硫酸钠，丙酮亚硫酸氢盐(acetone bisulfite)、乙醇酸、羟甲烷磺酸、乙醛酸水合物、乳酸、甘油酸、苹果酸、酒石酸，以及前述酸的盐。可以使用铁、铜、锰、银、铂、钒、镍、铬、钯或钴的金属盐来催化氧化还原反应。可任选地使用用于金属的螯合剂。

可以在制备多级乳液聚合物颗粒的聚合过程中使用一种或多种表面活性剂。可以在单体聚合之前或者聚合过程中添加表面活性剂，或者这两种方式的组合。还可以在聚合之后添加一部分的表面活性剂。这些表面活性剂包括阴离子型和/或非离子型乳化剂。表面活性剂可以是反应性表面活性剂，例如，可聚合表面活性剂。合适的表面活性剂的例子包括：烷基硫酸、芳基硫酸或烷基芳基硫酸的碱金属盐或铵盐；烷基磺酸、芳基磺酸或烷基芳基磺酸的碱金属盐或铵盐；烷基磷酸、芳基磷酸或烷基芳基磷酸的碱金属盐或铵盐；烷基磺酸；磺基琥珀酸盐；脂肪酸；和乙氧基化的醇或酚。在一些优选实施方式中，使用烷基硫酸、芳基硫酸或烷基芳基硫酸的碱金属盐或铵盐表面活性剂。以用于制备多级聚合聚合物的单体的总重计，使用的表面活性剂通常是0.1重量％至10重量％或者0.2重量％至3重量％。

可以在聚合过程中使用一种或多种链转移剂，以控制聚合物A和/或聚合物B的分子量。合适的链转移剂的例子包括：3-巯基丙酸、3-巯基丙酸甲酯、3-巯基丙酸丁酯、正十二烷基硫醇、正十六烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正十八烷基硫醇、苯硫醇、壬二酸烷基硫醇(azelaic alkyl mercaptan)、含羟基硫醇(例如羟乙基硫醇)、巯基丙酸，及其混合物。可以使用有效量的链转移剂以控制分子量，例如，0至10重量％、0.1重量％至5重量％、0.5重量％至4重量％、1重量％至3.5重量％，以用于制备多级乳液聚合物颗粒的单体的总重计。

基于水性涂料组合物的总重计，水性涂料组合物中存在的多级乳液聚合物颗粒的量可以是：2％或更多、2.1％或更多、2.2％或更多、2.3％或更多、2.4％或更多、2.5％或更多、2.6％或更多、2.7％或更多、2.8％或更多、2.9％或更多、3.0％或更多、3.1％或更多、3.2％或更多、3.3％或更多、3.4％或更多、或者甚至3.5％或更多、3.6％或更多、3.7％或更多、或者甚至3.8％或更多并且同时是7％或更少、6.8％或更少、6.5％或更少、6.2％或更少、6％或更少、5.8％或更少、5.5％或更少、5.2％或更少、5％或更少、4.8％或更少、4.6％或更少、4.5％或更少、4.4％或更少、4.3％或更少、4.2％或更少、4.1％或更少、或者甚至4％或更少，以干重计。不受限于理论，多级乳液聚合物颗粒可以在水性涂料组合物中同时起到粘结剂和增稠剂的作用，并且用量可以较少，如上文所述。本发明的水性涂料组合物不需要使用任何额外的增稠剂来为不同应用提供合适的粘度，例如，室温下(23±2℃)达到20,000至90,000、30,000至80,000或者40,000至60,000厘泊(cps)，通过采用布氏(Brookfield)DV-II+Pro粘度计，以7#转子以20转每分钟(rpm)测得。“增稠剂”(也称作“流变改性剂”)在本文中指的是可以在不明显改变液体的其他性质的情况下增加其粘度的物质。所述额外的增稠剂可以包括：碱溶胀型乳液(ASE)，例如钠或铵中和的丙烯酸聚合物；疏水改性的碱溶胀型乳液(HASE)，例如疏水改性的丙烯酸共聚物；缔合型增稠剂，例如疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)；和纤维素增稠剂，例如甲基纤维素醚、羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、羧甲基2-羟乙基纤维素钠、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素和2-羟丙基纤维素；膨润土、硅藻土，或其混合物。基于水性涂料组合物的总重计，所述额外的增稠剂存在的量可以是：0至小于0.2％，例如，0.19％或更少、0.18％或更少、0.17％或更少、0.16％或更少、0.15％或更少、0.14％或更少、0.13％或更少、0.12％或更少、0.11％或更少、0.10％或更少、0.08％或更少、0.07％或更少、0.06％或更少、0.05％或更少、0.04％或更少、0.03％或更少、0.02％或更少、或者甚至0.01％或更少，以干重计。优选地，水性涂料组合物基本不含所述额外的增稠剂。

本发明的水性涂料组合物还包含一种或多种填料。可用于本发明的填料的筛分粒度是70μm或更高、80μm或更高、90μm或更高、100μm或更高、110μm或更高、120μm或更高、130μm或更高、140μm或更高、150μm或更高、160μm或更高、170μm或更高、或者甚至180μm或更高并且同时是1680μm或更低、1500μm或更低、1200μm或更低、1000μm或更低、800μm或更低、700μm或更低、或者甚至500μm或更低。可以根据GB/T 5330-2003标准《工业用金属丝编织方孔筛网(Industrial woven metal wire cloth(square opening series))》来测量筛分粒度。合适的填料的例子包括：砂、CaCO₃、SiO₂、碳酸钙、粘土、硫酸钙、硅酸盐、沸石、长石、滑石(水合硅酸镁)、二氧化硅、氧化铝、高岭土、叶蜡石、珍珠岩、重晶石、硅灰石，或其混合物。以水性涂料组合物的总重计，水性涂料组合物可以包含55重量％至90重量％、60重量％至85％、65重量％至80重量％的填料。

本发明的水性涂料组合物还可包含一种或多种碱。合适的碱的例子包括：氨水；碱金属或碱土金属化合物，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化锌、氧化镁、碳酸钠；伯胺、仲胺和叔胺，例如三乙胺、乙胺、丙胺、单异丙胺、单丁胺、己胺、乙醇胺、二乙胺、二甲胺、二正丙胺、三丁胺、三乙醇胺、二甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、二甲基乙醇胺、二异丙醇胺、吗啉、亚乙基二胺、2-二乙基氨基乙胺、2,3-二氨基丙烷、1,2-亚丙基二胺、新戊烷二胺、二甲基氨基丙胺、六亚甲基二胺、4,9-二氧代十二烷-1,12-二胺、聚乙烯亚胺或聚乙烯胺；氢氧化铝；或其混合物。优选的碱是氨水。可以添加足量的碱以提供具有所需粘度的水性涂料组合物，如上文所述。例如，可以调节碱的量以提供在室温下、200rpm时，基础漆的中等剪切粘度是超过90克雷布斯单位(Krebs units,KU)，这是通过布氏KU-1粘度计确定的。本文中，基础漆是没有添加填料的水性涂料组合物。

本发明的水性涂料组合物可任选地包括不同于上文所述多级乳液聚合物颗粒的一种或多种额外的丙烯酸类聚合物。在本文中，“丙烯酸类聚合物”指的是这样的聚合物，其包括一种或多种丙烯酸类单体或者它们与其他单体(包括例如，苯乙烯或者经取代的苯乙烯)的混合物的结构单元。以所述额外的丙烯酸类聚合物的重量计，通常用作粘结剂的所述额外的丙烯酸类聚合物可以包括小于10重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元，例如，0至8重量％、0.5重量％至6重量％、或者1重量％至4重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元。合适的α,β-烯键式不饱和羧酸可以是选自上文聚合物A部分中所述的相同组中的那些。所述额外的丙烯酸类聚合物可以具有与上文所述聚合物A相同的组成。以水性涂料组合物的总重计，所述额外的丙烯酸类聚合物在水性涂料组合物中存在的量可以是0至2.5％，例如，2.4％或更少、2.3％或更少、2.2％或更少、2.1％或更少、2.0％或更少、1.9％或更少、1.5％或更少、1％或更少、0.5％或更少、或者甚至0.1％或更少，以干重计。在一些实施方式中，水性涂料组合物基本不含所述额外的丙烯酸类聚合物。

本发明的水性涂料组合物还可包含一种或多种消泡剂。在本文中，“消泡剂”指的是减少或阻止泡沫形成的化学添加剂。消泡剂可以是基于硅酮的消泡剂、基于矿物油的消泡剂、基于环氧乙烷/环氧丙烷的消泡剂、烷基聚丙烯酸酯，或其混合物。合适的市售可得消泡剂包括例如：TEGO Airex 902 W和TEGO Foamex 1488聚醚硅氧烷共聚物乳液(都可购自TEGO公司)、BYK-024硅酮消泡剂(购自BYK公司)，或其混合物。以水性涂料组合物的总重计，消泡剂存在的量通常可以是0至0.5重量％、0.01重量％至0.2重量％、或者0.03重量％至0.1重量％。

本发明的水性涂料组合物还可包含一种或多种润湿剂。在本文中，“润湿剂”指的是减少涂料组合物的表面张力的化学添加剂，导致涂料组合物更容易在基材的表面上铺展开来或者发生渗透。润湿剂可以是聚羧酸盐/酯，阴离子型、两性离子型或非离子型。以水性涂料组合物的总重计，润湿剂存在的量可以是0至0.5重量％、0.1重量％至0.3重量％。

本发明的水性涂料组合物还可包含一种或多种成膜助剂。在本文中，“成膜助剂”指的是在环境条件下，使得聚合物颗粒熔合成为连续膜的缓慢蒸发的溶剂。合适的成膜助剂的例子包括：2-正丁氧基乙醇、二丙二醇正丁基醚、丙二醇正丁基醚、二丙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚、丙二醇正丁基醚、二乙二醇单丁基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单己基醚、三乙二醇单丁基醚、二丙二醇正丙基醚、正丁基醚，或其混合物。以水性涂料组合物的总重计，成膜助剂存在的量可以是0至5重量％、0.4重量％至3重量％、或者1重量％至2重量％。

除了上文所述的组分之外，本发明的水性涂料组合物还可包括如下添加剂中的任意一种或者组合：缓冲剂、中和剂、保湿剂、防霉剂、杀生物剂、防结皮剂、着色剂、流动剂、抗冻融助剂、抗氧化剂、增塑剂、流平剂、触变剂、增粘剂和研磨载剂。当存在时，这些添加剂存在的总量可以是0至2重量％、0.1重量％至1.5重量％、或者0.3重量％至1.0重量％，以水性涂料组合物的总重计。

本发明的水性涂料组合物可以通过如下方式制备：混合多级乳液聚合物颗粒,通常以水性分散体形式存在，与其他任选的组分(例如，保湿剂、消泡剂、杀生物剂，或其混合物)；然后添加诸如氨水之类的碱，以形成基础漆，之后向基础漆中添加填料以得到均匀的水性涂料组合物(优选是在搅拌下进行的)。

本发明的水性涂料组合物可以为由其制造的涂料提供良好的耐水泛白性，同时为由其制造的涂料提供对基材(优选是水泥基材)的良好粘结力，例如，展现出0.6MPa或更高、0.7MPa或更高、0.8MPa或更高、或者甚至0.9MPa或更高的拉拔粘结强度，这是通过JG/T 24-2018方法《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》测得的。水性涂料组合物还可具有良好的快干性能，也就是说，在高温(例如，在大于或等于70℃)下干燥，同时仍然为由其制造的涂料提供对基材的良好粘结力，这表现为涂层在表面上没有气泡，且对于基材(优选是水泥基材)具有0.3MPa或更高、0.4MPa或更高、或者甚至0.5MPa或更高的拉拔粘结强度(快速干燥)。水性涂料组合物还可以为由其制造的漆膜提供在不同干燥条件下可接受的表面色差。所有这些性能都可以根据下文实施例部分所述的测试方法来确定。

本发明还涉及一种在基材上制备涂层的方法。该方法可以包括：向基材施涂水性涂料组合物，并且对施涂的涂料组合物进行干燥或任其自然干燥，以形成涂层。可以将水性涂料组合物施涂到、粘结到各种基材，包括例如：木材、金属、塑料、泡沫、石头、弹性体基材、织物、混凝土和水泥质基材(例如，纤维素纤维水泥片)。涂层可以是预制精整系统的一部分。可以在5至50℃或者20至50℃的温度，对水性涂料组合物进行干燥或任其自然干燥，以形成膜(即，涂层)。还可以通过如下方式进行制备涂层的方法：使水性涂料组合物在高温下固化，从而改善制造效率，例如，70℃或更高、80℃或更高、90℃或更高、100℃或更高、110℃或更高、或者甚至120℃或更高。涂层可以具有厚度为1至5mm、优选2至4mm的干膜。可以通过现有技术方式(包括刮刀涂覆和喷涂)将水性涂料组合物施涂到基材。水性涂料组合物适用于各种应用，例如，外墙保温饰面系统(EIFS)、屋顶胶泥、预制隔热饰面系统(PRIFS)、建筑涂料、土木工程涂料或液态施工阻尼降噪(LASD)涂料。涂料组合物特别适合用于制备预制精整系统，例如，PRIFS。水性涂料组合物可以单独使用，或者可以与其他涂料结合以形成多层涂层。例如，多层涂层可以包括本发明的涂料组合物作为中间涂层。

实施例

将在以下实施例中描述本发明的一些实施方式，其中，除非另有说明，否则所有的份数和百分比都是以重量计。单体和它们的缩写如下：

苯乙烯(ST)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)和邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)。

SILQUEST A-171硅烷(A-171)，购自迈图高新材料公司(Momentive PerformanceMaterials)，是一种乙烯基三甲氧基硅烷。

SIPOMER SEM-25(SEM)，购自索尔维公司(Solvay)，是一种三苯乙烯基苯酚封端的聚乙二醇改性的甲基丙烯酸酯。

Aerosol A-102表面活性剂(A-102)，购自氰特公司(Cytec)，是一种烷基乙氧基磺基琥珀酸二钠。

NRS-1025阴离子型可聚合乳化剂，购自上海忠诚精细化工公司(Onist)，是聚(氧-1,2-乙烷二基)，α-磺基-ω((1-((2-丙烯氧基)甲基)十一烷基)氧)-,铵盐。

月桂基硫酸钠(SLS)，购自斯泰潘公司(Stepan)。

过硫酸铵(APS)，购自上海化学试剂有限公司。

丙二醇助溶剂，购自中国国药化学试剂有限公司。

Texanol成膜助剂，购自伊斯曼化学公司(Eastman Chemical)。

Nopco NXZ消泡剂，购自诺普科(Nopoc)公司。

KATHON^TM LXE和ROCIMA^TM 363杀菌剂购自陶氏化学公司(KATHON和ROCIMA都是陶氏化学公司的商标)。

Natrosol HBR-250羟乙基纤维素(HEC)购自亚什兰公司(Ashland)。

混合砂，购自盛源彩砂公司(Shengyuan Natural Sand Company)，含有雪花白天然砂(40-80目(171-350μm))、雪花白天然砂(80-120目(125-171μm))和金刚黑天然砂(40-80目(171-350μm))。

在实施例中使用以下标准分析设备和方法。

耐水泛白性(WWR)测试

根据JG/T 24-2018来进行在不同温度(室温或5℃)下干燥后的涂料配方的WWR测试，并分别记录为“WWR(RT)”和“WWR(5℃)”。将涂料配方施涂到涂覆了底漆的水泥样板上(15厘米(cm)*7cm)，湿厚度约为2mm。本文所用的底漆是购自陶氏化学公司的PRIMAL^TM DC-420苯乙烯丙烯酸类乳液(PRIMAL是陶氏化学公司的商标)。然后，样板分别在室温和5℃的环境室内干燥4天(每种干燥条件一个样品)。然后，将得到的样板一半浸入蒸馏水中，室温持续2天，并进行目测观察。期间，不断地监测由此制得的漆膜的表面，并且根据GB/T 1766-1995方法《色漆和清漆涂层老化的评级方法》对颜色变化进行评级，见下表1，其中0是最优，而5是最差。如果漆膜的表面展现出水泡或者从样板剥离，或者评级是2或更高，则漆膜具有差的WWR。评级小于2的漆膜表面表明良好的WWR。

表1：耐水泛白性的标准

评级	颜色变化水平(目测)
		0	没有颜色变化
1	非常轻微的颜色变化
		2	轻微的颜色变化
3	显而易见的颜色变化
		4	显著的颜色变化
5	非常严重的颜色变化

拉拔粘结强度测试

根据JG/T 24-2018，对涂覆在混凝土上不同干燥条件下上获得的涂层的拉拔粘结强度进行评价。用底漆(与上文所述WWR测试中使用的底漆相同)对砂浆块表面(70mm*70mm*20mm)进行刷涂，然后在室温下自然干燥2小时。将型框(40mm*40mm*2mm)放在已涂覆过底漆的砂浆块表面上。将涂料配方填满型框，用刮刀去除多余的涂料配方，得到厚度为2mm的光滑/均匀表面。然后，将涂料配方分别置于不同干燥条件(如下文所述)，之后进行拉拔粘结强度测试。

(1)室温干燥(14天)

涂料配方在室温(RT)干燥14天。每种漆样品一组，测试5个试样。在干燥的第13天，漆膜表面均匀涂覆2K环氧化物高强度粘结剂(ARALDITE AW 106 CI和HARDENER HV 953 UCI，都购自亨斯曼公司(Huntsman))，并在其上面放钢质上夹具，然后再放约1千克(kg)砝码，除去周围溢出的粘结剂。样品在室温再干燥24小时后，去除砝码。然后，将钢质上夹具连接到拉力试验机(HP 1000，pTsube公司)，以测量室温下的最大拉拔粘结强度，并记录为“拉拔粘结强度(RT)”。。拉拔粘结强度(RT)大于或等于0.6MPa的漆膜表明漆膜与基材粘结力良好。否则的话，如果拉拔粘结强度(RT干燥)小于0.6MPa，则漆膜与基材具有差的粘结力。

(2)快速干燥(120℃，30分钟)

将涂料配方立即放入120℃烘箱中并保持30分钟，取出后对所得到的漆膜表面进行目测观察，然后按如下方法测量拉拔粘结强度：

所得到的漆膜首先涂覆2K环氧化物高强度粘结剂(ARALDITE AW 106 CI和HARDENER HV 953 U CI，都购自亨斯曼公司(Huntsman))，然后将钢质上夹具放其上，再放约1kg砝码，除去周围溢出的粘结剂。样品在室温下干燥24小时后，去除砝码。然后，将钢质上夹具连接到拉力试验机(HP 1000，pTsube公司)，以测量室温下的最大拉拔粘结强度，并记录为“拉拔粘结强度(快干)”。

如果漆膜在表面上没有出现气泡并且具有大于或等于0.3MPa的拉拔粘结强度(快干)，则表明涂料配方具有良好的快干性能。否则的话，如果漆膜在表面上出现气泡或者展现出小于0.3MPa的拉拔粘结强度(快干)，则涂料配方具有差的快干性能。

漆膜表面色差

通过测试漆膜表面的ΔE值来评价在不同干燥条件下获得的漆膜表面色差。将涂料配方施涂到已涂覆了底漆的水泥样板上(15cm*7cm)，湿厚度约为2mm(所用的底漆与上文WWR测试中所用的相同)，然后分别在室温和5℃的环境室内干燥3天。取出样板，通过BYK加德纳公司(BYK-Gardner GmbH)的Spectro-guide分光光度计测量室温下干燥的样板与5℃干燥的样板之间的ΔE值。ΔE小于或等于1.5意味着在室温干燥与5℃干燥得到的漆膜之间没有颜色变化，表明在不同干燥条件下漆膜表面无色差。否则的话，如果ΔE高于1.5，则说明，在不同干燥条件下，漆膜表面出现不可接受的色差。

ΔE值	颜色变化水平
		<＝1.5	没有颜色变化
1.6～3.0	非常轻微的颜色变化
		3.1～6.0	轻微的颜色变化
6.1～9.0	显而易见的颜色变化
		9.1～12.0	显著的颜色变化
>12.0	非常严重的颜色变化

乳液聚合物分散体A(PD-A)的合成

通过混合去离子(DI)水(450g)、A-102(31％活性，26g)、BA(483g)、ST(312g)、MMA(218g)、AA(21g)和A-171(5.2g)来制备单体乳液。向一加仑搅拌反应釜中加入去离子水水(711g)、NRS-1025(25％活性，20.3g)。在将反应釜中物质加热到87℃之后，加入所述单体乳液(36g)，之后用去离子水(20g)清洗。在这之后，立即加入APS的溶液(2.6g的APS溶解在12g的去离子水中)。在将温度维持在83℃的同时，在120分钟内将余下的单体乳液加入反应釜中。在反应完成之后，在一小时过程中，将叔丁基过氧化氢(t-BHP)的水溶液(9％，30g)和异抗坏血酸钠盐(IAA)的水溶液(5％，30g)进料到反应釜中。然后将所得到的胶乳冷却至室温。所得到的乳液聚合物分散体(PD-A)的固体含量为32％，pH是4.5，其中聚合物的平均粒径是90nm。

乳液聚合物分散体B(PD-B)的合成

通过混合去离子水(1020g)、SLS(28％活性，44g)、EA(490g)、MAA(325g)和DAP(1.6g)来制备单体乳液。向一加仑搅拌反应釜中加入去离子水(630g)和SLS(28％活性，45g)。在反应釜的内物质加热到86℃之后，加入APS的溶液(0.3g的APS溶解在13g的DI水中)。在将温度维持在86℃的同时，在80分钟内将余下的单体乳液加入反应釜中。在反应完成之后，在一小时内，将t-BHP的水溶液(3％，50g)和IAA的水溶液(3％，50g)进料到反应釜中。然后将所得到的聚合物胶乳冷却至室温。所得到的乳液聚合物分散体(PD-B)的固体含量为32％，pH是4.2，其中聚合物的平均粒径是100nm。

乳液聚合物混合物分散体C(PD-C)的合成

通过以90:10的比例(干重-干重)对上述PD-A和PD-B进行冷掺混，来得到PD-C。

多级乳液聚合物分散体1(PD-1)的合成

通过混合去离子水(404g)、A-102(31％活性，23.7g)、BA(435g)、ST(281g)、MMA(197g)、AA(19g)和A-171(4.7g)来制备单体乳液#1(ME#1)。此外，通过混合去离子水(300g)、SLS(28％活性，5.6g)、EA(63g)、MAA(43g)和DAP(0.2g)来制备单体乳液#2(ME#2)。向一加仑搅拌反应釜中加入去离子水(711g)和NRS-1025(25％活性，20.3g)。在将反应釜内物质加热到87℃之后，加入ME#1(36g)，之后用去离子水(20g)清洗。在这之后，立即加入APS的溶液(2.6g的APS溶解在12g的DI水中)。在将温度维持在83℃的同时，在120分钟内将余下的ME#1和ME#2加入反应釜中。在反应完成之后，在一小时过程中，将t-BHP的水溶液(9％，30g)和IAA的水溶液(5％，30g)进料到反应釜中。然后将所得到的胶乳冷却至室温。所得到的PD-1的固体含量为32％，pH是4.3，其中多级乳液聚合物的平均粒径是95nm。

多级乳液聚合物分散体2(PD-2)的合成

根据上文制备PD-1的相同方案来制备PD-2，不同之处在于，通过混合去离子水(300g)、SLS(28％活性，5.6g)、EA(74g)、MAA(32g)和DAP(0.2g)来制备单体乳液#2。所得到的PD-2的固体含量为32％，pH是4.4，其中多级乳液聚合物的平均粒径是96nm。

多级乳液聚合物分散体3(PD-3)的合成

根据上文制备PD-1的相同方案来制备PD-3，不同之处在于，单体乳液#1与单体乳液#2的重量比是92.7:7.5。所得到的PD-3的固体含量为32％，pH是4.4，其中多级乳液聚合物的平均粒径是95nm。

多级乳液聚合物分散体4(PD-4)的合成

根据上文制备PD-1的相同方案来制备PD-4，不同之处在于，通过混合去离子水(393g)、A-102(31％活性，23g)、BA(423g)、ST(273g)、MMA(191g)、AA(18.5g)和A-171(4.5g)来制备单体乳液#1(ME#1)。此外，通过混合去离子水(375g)、SLS(28％活性，7g)、EA(65.5g)、MAA(67g)和DAP(0.5g)来制备单体乳液#2(ME#2)。所得到的PD-4的固体含量为32％，pH是4.4，其中多级乳液聚合物的平均粒径是97nm。

多级乳液聚合物分散体5(PD-5)的合成

根据上文制备PD-4的相同方案来制备PD-5，不同之处在于，通过混合去离子水(375g)、SLS(28％活性，7g)、EA(92g)、MAA(40g)来制备单体乳液#2。所得到的PD-5的固体含量为32％，pH是4.4，其中多级乳液聚合物的平均粒径是92nm。

多级乳液聚合物分散体6(PD-6)的合成

根据上文制备PD-1的相同方案来制备PD-6，不同之处在于，通过混合去离子水(404g)、A-102(31％活性，23.7g)、BA(622g)、ST(187g)、MMA(103g)、AA(19g)和A-171(4.7g)来制备单体乳液#1。所得到的PD-6的固体含量为32％，pH是4.3，其中多级乳液聚合物的平均粒径是92nm。

多级乳液聚合物分散体7(PD-7)的合成

根据上文制备PD-1的相同方案来制备PD-7，不同之处在于，通过混合去离子水(404g)、A-102(31％活性，23.7g)、BA(435g)、ST(281g)、MMA(197g)、MAA(23.5g)来制备单体乳液#1(ME#1)。此外，通过混合去离子水(300g)、SLS(28％活性，5.6g)、BA(55g)、MAA(51g)和DAP(0.2g)来制备单体乳液#2(ME#2)。所得到的PD-7的固体含量为32％，pH是4.4，其中多级乳液聚合物的平均粒径是86nm。

含多级乳液聚合物分散体8(PD-8)的合成

根据上文制备PD-1的相同方案来制备PD-8，不同之处在于，通过混合去离子水(300g)、SLS(28％活性，5.6g)、EA(61g)、SEM-25(2.6g)、MAA(43g)和DAP(0.2g)来制备单体乳液#2。所得到的PD-8的固体含量为32％，pH是3.9，其中多级乳液聚合物的平均粒径是91nm。

涂料配方

基于表2和3中给出的配方，将上文获得的聚合物分散体用于制备涂料配方。在制备每种涂料配方的研磨阶段，所有成分依次添加并采用高速分散机以700-1000rpm的速度均匀混合20分钟，以形成基础漆。然后，将不同目数的天然砂添加到基础漆中，并以800-1000rpm的速度再分散10分钟，以得到涂料配方。对得到的涂料配方的不同性质进行评估，包括：WWR、拉拔粘结强度、快干性能和不同干燥条件下的表面色差。

如表2所示，实施例1-12的涂料配方全都展现出良好的快干性能，并且所得的漆膜具有良好的WWR(在5℃或室温固化)和与基材良好的粘结性。此外，实施例1-12的涂料配方在不同条件下干燥后没有显而易见的漆膜表面色差，这是通过低ΔE值所表现出来的。

相反地，如表3所示，相比于实施例1的涂料配方，包含常规粘结剂PD-A结合0.2％HEC的比较例A的涂料配方所得的漆膜具有较差的快干性能、差的WWR、漆膜表面有色差和低的拉拔粘结强度。包含PD-1且分别结合0.2％HEC和0.4％HEC的比较例B和C的涂料配方都展现出差的快干性能，并且提供的漆膜具有差的WWR和不同干燥条件下，漆膜表面有色差。1.92％PD-1(以干重计，基于涂料配方的总重计)与0.1％HEC的结合无法提供稳定的涂料配方(比较例D)，这是由于基础漆的低粘度(小于90KU)所导致的。包含PD-A粘结剂与PD-B增稠剂的掺混物而没有HEC的比较例E的涂料配方同样为漆提供了差的快干和WWR性能，以及不同温度下的漆膜表面色差。

表2：涂料配方及性能

¹PD指的是乳液聚合物分散体；²通过布氏KU-1粘度计，在室温下，以200rpm的速度测量基础漆的粘度；³采用布氏DV-II+Pro粘度计，以7#转子以20rpm的速度在室温下测量涂料配方的粘度。

表3：比较例的涂料配方和性能

¹PD指的是乳液聚合物分散体；²通过布氏KU-1粘度计，在室温下测量基础漆的粘度；³采用布氏DV-II+Pro粘度计，以7#转子以20rpm的速度在室温下测量涂料配方的粘度。

Claims

1.一种水性涂料组合物，其包含：

(a)基于水性涂料组合物的总重计，2％至7％的多级乳液聚合物颗粒，以干重计，其中，所述多级乳液聚合物颗粒包括聚合物A和聚合物B，

0.1％至85％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，

0至20％的疏水缔合单体的结构单元，和

0至10％的多烯键式不饱和单体的结构单元；

其中，聚合物A与聚合物B的重量比是80:20至99:1，

(b)碱；

(d)55重量％至90重量％的填料，以水性涂料组合物的总重计。

2.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，聚合物B中存在的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元的量是大于或等于3重量％，以多级乳液聚合物颗粒的总重计。

3.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述α,β-烯键式不饱和羧酸是丙烯酸、甲基丙烯酸，或其混合物。

4.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述单烯键式不饱和非离子单体选自下组：苯乙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异癸酯，或其混合物。

5.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，以聚合物B的重量计，聚合物B包含0至0.8重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元。

6.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，以聚合物B的重量计，聚合物B包含：

35重量％至70重量％的α,β-烯键式不饱和羧酸的结构单元，

0至5重量％的多烯键式不饱和单体的结构单元，和

0至10重量％的疏水缔合单体的结构单元。

7.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，填料的筛分粒度是110至500μm。

8.如权利要求1所述的水性涂料组合物，以水性涂料组合物的总重计，其包含2.8％至5％的多级乳液聚合物颗粒，以干重计。

9.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，聚合物A与聚合物B的重量比是85:15至95:5。

10.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述碱是氨水。

11.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其在室温的粘度大于20,000厘泊，这是采用布氏粘度计，以7#转子在20rpm的速度下确定的。

12.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其包含0至2.5重量％的额外丙烯酸类聚合物，以水性涂料组合物的总重计。

13.一种制备如权利要求1-12中任一项所述的水性涂料组合物的方法，以水性涂料组合物的总重计，其包括混合如下物质：2％至7％的多级乳液聚合物颗粒，以干重计；碱；和以干重计，0至小于0.2％的额外增稠剂；以及50重量％至90重量％的填料，

其中，所述多级乳液聚合物颗粒包括聚合物A和聚合物B，

0.1％至85％的单烯键式不饱和非离子单体的结构单元，

0至20％的疏水缔合单体的结构单元，和

0至10％的多烯键式不饱和单体的结构单元；

其中，聚合物A与聚合物B的重量比是80:20至99:1。

14.一种在基材上制备涂层的方法，其包括：

向基材施涂如权利要求1-12中任一项所述的水性涂料组合物，和

对水性涂料组合物进行干燥或任其自然干燥以产生涂层。