KR20060112602A - 라텍스와 에스테르의 상용화 - Google Patents

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Abstract

(a) 적어도 하나의 수성 폴리머 분산액,
(b) (i) 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
(ii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
(iii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 디에스테르, 및
(iv) 상기 (i), (ii), 및 (iii)의 2개 이상의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 에스테르(수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.005 내지 50 중량부의 양으로), 및
(c) 적어도 하나의 계면활성제(상기 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 1.2 내지 10 중량부의 양으로)를 포함하는 조성물이 제공된다.

Description

라텍스와 에스테르의 상용화{Compatibilization of esters with latices}
광범위한 조성물들(이를테면, 페인트, 종이 코팅제, 및 바닥 광택제)에 평탄화제(leveling agent)를 포함시켜 바람직하게 개선한다. 예를 들어, 트리부톡시에틸포스페이트가 바닥 광택제에 평탄화제로서 사용되어 왔다. 그러나, 일부 유기 포스페이트 화합물은 신경 독성을 나타내며, 따라서 이 유기 포스페이트 이외의 효과적인 평탄화제를 찾는 것이 요구되고 있다. 기술된 일부 평탄화제는 다음과 같다:
일본공개특허 제 206476/84 호에서는 직쇄 지방족 알코올의 폴리알콕실레이트를 기재하고 있다. 일본공개특허 제 80933/94 호에서는 평탄화제로서 아디프산 에스테르의 용도를 기재하고 있다. 일본공개특허 제 315255/99 호에서는 평탄화제로서 쿠마린 또는 그의 유도체의 용도를 기재하고 있다. 추가로, 일본공개특허 제 2004-107586 호에서는 특정 구조의 가소제와 폴리옥시알킬렌 알킬에테르형 비이온성 계면활성제를 결합함으로써 평탄 능력의 개선에 대해 기재하고 있다.
그러나, 공지 평탄화제의 효과는 트리부톡시에틸포스페이트의 효과와 비교하여 충분하지 않다고 알려진 바 있다. 또한 트리부톡시에틸포스페이트의 평탄 효과 는 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 및/또는 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르를 함유하는 평탄화제와 대응하거나 초과할 수 있다고 알려진 바 있다.
추가로 효과적인, 비유기 포스페이트 평탄화제와 수성 폴리머 분산액을 단일 포장으로 제공함으로써 코팅 조성물을 제조할 때의 용이성 개선이 요구되고 있다. 그러나, 일부 혼합물이 유용한 수성 폴리머 분산액 플러스 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 하나 이상 및/또는 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르 하나 이상으로 제조될 때 불안정한 조성물이 얻어진다고 알려진 바 있다. 이러한 불안정한 조성물은 겔 형성, 응고, 다른 좋지 않은 효과, 또는 이들의 조합 상태를 나타낸다. 따라서 이러한 모노에스테르 및/또는 디에스테르와 유용한 수성 폴리머 분산액의 안정한 혼합물을 제공하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 제 1 일예에서,
(a) 적어도 하나의 수성 폴리머 분산액,
(b) (i) 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
(ii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
(iii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 디에스테르, 및
(iv) 상기 (i), (ii), 및 (iii)의 2개 이상의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 에스테르(본 발명에서, "에스테르 (b)"로 칭함)(수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.005 내지 50 중량부의 양으로), 및
(c) 적어도 하나의 계면활성제(상기 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 1.2 내지 10 중량부의 양으로)를 포함하는 조성물이 제공된다.
본 발명의 제 2 일예에서,
(A) 적어도 하나의 에스테르와 적어도 하나의 계면활성제를 포함하는 에스테르-계면활성제 혼합물을 제조하고,
(B) 에스테르-계면활성제 혼합물을 적어도 하나의 수성 폴리머 분산액과 혼합하는 것을 포함하며,
여기서 계면활성제 대 에스테르의 중량비는 0.01 내지 2이고,
에스테르는
(i) 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
(ii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
(iii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 디에스테르, 및
(iv) 상기 (i), (ii), 및 (iii)의 2개 이상의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되며,
조성물 내 에스테르의 양은 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.005 내지 50 중량부인 조성물을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명에서 화합물을 어떤 알코올과 어떤 카르복실산의 에스테르로서 기재할 때, 이러한 설명은 에스테르의 구조를 뜻하며 반드시 화합물을 제조하는 방법을 뜻하는 것은 아니라고 이해된다. 이러한 에스테르는 어떤 카르복실산을 어떤 알코올과 반응시켜 제조될 수 있거나, 다른 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용된, "(메트)아크릴레이트" 및 "(메트)아크릴릭"이란 각각 "아크릴레이트 또는 메타크릴레이트" 및 "아크릴릭 또는 메타크릴릭"을 의미한다.
본 발명에서 사용된, 물질이란 물질이 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 25 중량%의 물을 함유하는 경우 "수성"이다.
본 발명에서 사용된, "분산액"이란 때로 다른 성분 중에서, 연속 매질에 현탁되는 분리 입자를 함유한다. 연속 매질이 연속 매질의 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%의 물을 함유할 때, 분산액은 "수성 분산액"으로 일컬어지며, 연속 매질은 "수성 매질"로 일컬어진다. 분산액에 적어도 일부의 현탁된 분리 입자가 하나 이상의 폴리머를 함유할 때, 본 발명에서 분산액은 "폴리머 분산액"으로 일컬어진다. 따라서, "수성 폴리머 분산액"은 적어도 50%의 물인 연속 매질에 현탁된 일부 폴리머-함유 입자를 함유한다.
수성 폴리머 분산액의 샘플에서 폴리머 입자의 그룹은 크기가 다양하다. 일부 경우에, 폴리머 입자는 구형 또는 거의 구형이며; 이러한 경우에 이들의 크기는 유용하게도 이들의 직경에 의해 특성화될 수 있으며, 폴리머 입자의 그룹은 유용하게도 입자의 평균 직경에 의해 특성화될 수 있다. 입자의 평균 직경을 측정하는 유용한 방법 하나는 광 산란이다. 일부 유형에서, 입자의 평균 직경은 80 nm 이 상; 또는 100 nm 이상; 또는 125 nm 이상이다. 독립적으로, 일부 유형에서, 입자의 평균 직경은 1,000 nm 이하; 또는 500 nm 이하; 또는 250 nm 이하이다. 일부 유형에서, 입자의 평균 직경은 150 nm보다 적다.
본 조성물은 1) 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르, 또는 2) 3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르를 포함한다. 본 조성물에 포함된 1) 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르, 및 2) 3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르의 총량은 조성물의 폴리머 고체 100 중량부를 기준으로 하여 바람직하게는 0.005 내지 50 중량부, 더 바람직하게는 0.01 내지 20 중량부이다.
본 발명에서, 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르는 모노에스테르의 2가 알코올 부분 또는 모노에스테르의 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산 부분이 다르거나, 모노에스테르의 2가 알코올 부분과 모노에스테르의 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산 부분 모두가 다른 복수 에스테르의 혼합물일 수 있다. 3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르는 모노에스테르 또는 디에스테르의 3가 알코올 부분 또는 모노에스테르 또는 디에스테르의 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산 부분이 다르거나, 모노에스테르 또는 디에스테르의 3가 알코올 부분 및 모노에스테르 또는 디에스테르의 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산 부분 모두가 다른 복수 에스테르의 혼합물일 수 있다. 1) 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르, 및 2) 3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르 둘 다 본 발명에서 동시에 사용될 수 있다.
3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르가 본 발명에서 사용될 때, 모노에스테르 또는 디에스테르가 사용될 수 있거나, 모노에스테르와 디에스테르 둘 다 사용될 수 있다. 모노에스테르와 디에스테르 둘 다 본 발명에서 사용될 때, 모노에스테르 대 디에스테르의 비율은 특히 제한되지 않는다.
본 발명에서, 1) 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르, 또는 2) 3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르는 공지 방법에 의해 제조된 에스테르 및 상용될 수 있는 에스테르일 수 있다. 본 발명의 목적에 반하지 않는 한, 본 발명의 조성물은 1) 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르, 또는 2) 3가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르의 제조시 생성되는 부산물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르가 제조될 때, 디에스테르체가 생성될 수 있다. 이 경우에, 본 발명의 조성물은 디에스테르체를 포함할 수 있다. 2가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 및 디에스테르의 혼합물이 본 발명에 사용될 때, 혼합물에서 모노에스테르체의 양은 바람직하게는 60 몰% 이상, 더 바람직하게는 80 몰% 이상, 및 더욱더 바람직하게는 90 몰% 이상이다. 가장 바람직하게는, 혼합물에서 모노에스테르체의 양이 100 몰%이며, 즉 혼합물은 디에스테르체가 없다. 또한, 3 가 알코올과 (C7-C10) 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르 또는 디에스테르가 제조될 때, 트리에스테르체가 생성될 수 있다. 이 경우에, 본 발명의 조성물은 트리에스테르체를 포함할 수 있다. 트리에스테르, 및 모노에스테르 및/또는 디에스테르의 혼합물이 본 발명에서 사용될 때, 모노에스테르체와 디에스테르체의 총량은 바람직하게는 60 몰% 이상, 더 바람직하게는 80 몰% 이상, 및 더욱더 바람직하게는 90 몰% 이상이다. 가장 바람직하게는, 모노에스테르체와 디에스테르체의 총량이 100 몰%이며, 즉 혼합물은 트리에스테르체가 없다. 본 발명에 사용된 에스테르의 제조시 부산물이 생성될 때, 부산물은 관심 에스테르가 본 발명에 사용되기 전에 관심 에스테르와 부산물의 혼합물로부터 제거되거나 감소될 수 있다.
본 발명에서, 2가 알코올과 3가 알코올은 특히 제한되지 않으며, 공지된 2가 알코올 및 3가 알코올일 수 있다. 2가 알코올의 분자량은 바람직하게는 5,000 이하, 더 바람직하게는 1,000 이하이다. 예를 들어, 바람직한 2가 알코올은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 트리프로필렌 글리콜을 포함할 수 있다. 3가 알코올의 분자량은 바람직하게는 5,000 이하, 더 바람직하게는 1,000 이하이다. 예를 들어, 바람직한 3가 알코올은 글리세롤 및 트리메틸올 프로판을 포함할 수 있다.
(C7-C10) 지방족 모노카르복실산은탄소원자수 7 내지 10개인 지방족 모노카르복실산이며, 본 발명에서 특히 제한되지 않는다. (C7-C10) 지방족 모노카르복실산은 직쇄 구조 또는 측쇄 구조일 수 있다. 바람직하게는, 지방족 모노카르복실산은 (C8-C9) 지방족 모노카르복실산이다. 더 바람직하게는, 지방족 모노카르복실산 은 이소노난산, 즉 3,5,5-트리메틸 헥산산, 및 옥틸산, 즉 2-에틸 헥산산을 포함한다.
본 발명의 실시에는 수성 폴리머 분산액의 사용을 수반한다. 수성 폴리머 분산액은 어느 방법에 의해서도 제조될 수 있다. 일부 유형에서, 하나 이상의 폴리머를 어느 수단에 의해 제조한 다음 폴리머성이 가장 없는 화합물(이를테면, 예를 들어 용매, 담체, 중합 매질, 등)을 제거하고 하나 이상의 폴리머를 입자 형태로 넣는 방식으로 처리하며; 이러한 유형에서, 그 후 입자를 물에 분산시킬 수 있다. 일부 유형에서, 폴리머는 폴리머를 수성 폴리머 분산액의 형태로 생성하는 방법에 의해 제조되며; 이러한 방법은 예를 들어, 수성 현탁 중합 및 수성 에멀젼 중합을 포함한다. 또한 일부 유형에 예를 들어 천연 고무 라텍스와 같은 천연 수성 폴리머 분산액이 적합하다.
일부 유형에서, 본 발명의 조성물은 하나 이상의 수불용성 에멀젼 폴리머의 수성 분산액을 포함한다. 본 발명에서 사용된, "에멀젼 폴리머"란 에멀젼 중합에 의해 제조된 폴리머이며; 이러한 폴리머는 또한 "라텍스"로 일컫는다. 에멀젼 폴리머가 사용되는 일부 유형에서, 폴리머는 산작용성 잔기를 함유한다.
일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 추가로 하나 이상의 다가 금속 이온 또는 착체 가교제를 함유한다. 예를 들어, 이러한 수성 폴리머 분산액은 미국특허 제 3,328,325호, 미국특허 제 3,467,610호, 미국특허 제 3,554,790호, 미국특허 제 3,573,329호, 미국특허 제 3,711,436호, 미국특허 제 3,808,036호, 미국특허 제 4,150,005호, 미국특허 제 4,517,330호, 미국특허 제 5,149,745호, 미국특허 제 5,319,018호, 미국특허 제 5,574,090호 및 미국특허 제 5,676,741호에 개시되어 있다.
수성 폴리머 분산액에서 폴리머 또는 폴리머들은 본 발명의 조성물의 의도 용도에 적합하도록 선택될 것이다. 폴리머의 중요한 특성 하나는 폭스(Fox) 식(T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1, 123(1956))에 의해 계산된 유리전이온도(Tg)이다. 예를 들어, 조성물이 건축 코팅에 사용되는 경우, 적어도 하나의 폴리머는 바람직하게도 15℃ 내지 35℃의 Tg를 갖도록 선택될 것이다.
일부 유형에서, 본 발명의 조성물은 바닥 광택제에 사용된다. 이러한 유형 중에서, 조성물은 폭스 식을 이용하여 계산된, Tg가 적어도 10℃, 더 바람직하게는 적어도 40℃ 인 적어도 하나의 폴리머를 함유한다.
일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 모노머 믹스 총중량을 기준으로 하여, 0 중량% 또는 70 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 내지 50 중량%의 적어도 하나의 비닐 방향족 모노머를 포함하는 모노머 믹스로부터 형성된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 독립적으로, 일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 모노머 믹스 총중량을 기준으로 하여, 3 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량%의 적어도 하나의 산성 모노머를 함유한 모노머 믹스로부터 형성된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 독립적으로, 일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 모노머 믹스 총중량을 기준으로 하여, (C1-C20) 알킬(메트)아크릴레이트, 바람직하게는 (C1-C12)알킬(메트)아크릴레이트로부터 선택된 적어도 하나의 모노머를 97 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 내지 97 중량% 및 더 바람직하게는 30 중량% 내지 70 중량% 함유한 모노머 믹스로부터 형성된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 또한 적어도 하나의 비닐 방향족 모노머, 적어도 하나의 산성 모노머, 및 적어도 하나의 (C1-C20) 알킬(메트)아크릴레이트 모노머의 배합물을 함유한 모노머 믹스로부터 형성된 하나 이상의 폴리머를 수성 폴리머 분산액이 함유하는 유형이 예상된다.
적합한 방향족 모노머는 예를 들어, 알파, 베타 에틸렌 불포화 방향족 모노머, 이를테면 예를 들어, 스티렌, 비닐 톨루엔, 2-브로모 스티렌, o-브로모 스티렌, p-클로로 스티렌, o-메톡시 스티렌, p-메톡시 스티렌, 알릴 페닐 에테르, 알릴 톨릴 에테르, 알파-메틸 스티렌, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
적합한 산성 모노머는 예를 들어, 알파, 베타 모노에틸렌 불포화 산, 이를테면 예를 들어, 말레산, 푸마르산 아코니틱산, 크로톤산, 시트라콘산, 아크릴옥시프로피온산, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 아크릴산과 메타크릴산 및 이들의 혼합물이 바람직하다. 메타크릴산이 가장 바람직하다. 공중합되어 수불용성, 필름 형성 폴리머를 형성할 수 있는 다른 산성 모노에틸렌 불포화 모노머는 불포화 지방족 디카르복실산의 부분 에스테르 및 이러한 산의 알킬 할프 에스테르이다. 예를 들어, 이타콘산, 푸마르산, 및 말레산의 알킬 할프 에스테르(여기서 알킬 그룹은 1 내지 6개의 탄소원자를 함유함), 이를테면 메틸 산 이타코네이트, 부틸 산 이타코네이트, 에틸 산 푸마레이트, 부틸 산 푸마레이트, 및 메틸 산 말레에이트.
적합한 알킬(메트)아크릴레이트 모노머는 예를 들어 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이 트, 부틸 메타크릴레이트, 이소-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트, 사이클로프로필 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 하나 이상의 치환된-알킬(메트)아크릴레이트, 이를테면 예를 들어 아세토아세톡시알킬(메트)아크릴레이트를 포함하는 모노머 믹스로부터 제조된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 적합한 아세토아세톡시알킬(메트)아크릴레이트는 예를 들어 아세토아세톡시에틸 아크릴레이트, 아세토아세톡시에틸 메타크릴레이트, 아세토아세톡시프로필 아크릴레이트, 아세토아세톡시프로필 메타크릴레이트, 아세토아세톡시부틸 아크릴레이트, 아세토아세톡시부틸 메타크릴레이트, 2,3-디(아세토아세톡시)프로필 아크릴레이트, 2,3-디(아세토아세톡시)프로필 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 알릴 아세토아세테이트를 포함하는 모노머 믹스로부터 제조된 하나 이상의 폴리머를 함유한다.
일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 모노머 믹스 총중량을 기준으로 하여, 적어도 하나의 극성 또는 극성 가능한 비이온성 친수성 모노머를 0 중량% 또는 40 중량% 이하 포함하는 모노머 믹스로부터 제조된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 적합한 극성 또는 극성 가능한 비이온성 친수성 모노머는 예를 들어 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 시스- 및 트란스-크로토노니트릴, 알파-시아노스티렌, 알파-클로로아크릴로니트릴, 에틸 비닐 에테르, 이소프로필 비닐 에테르, 이소부틸- 및 부틸-비닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 비닐 에테르, 데실 비닐 에테르, 비닐 아세테 이트, 이소보르닐 메타크릴레이트; 히드록시알킬(메트)아크릴레이트 이를테면 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 3-히드록시 프로필 메타크릴레이트, 부탄디올 아크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트; 및 비닐 티올 이를테면 2-머캅토프로필 메타크릴레이트, 2-설포에틸 메타크릴레이트, 메틸 비닐 티올 에테르, 및 프로필 비닐 티오 에테르를 포함한다.
일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 모노머 믹스의 총중량을 기준으로 하여, 방향족 산과 (C1 내지 C18) 지방족 산 중에서 에스테르의 산 부분이 선택되는 적어도 하나의 모노머 비닐 에스테르를 0 중량% 또는 10 중량% 이하 포함하는 모노머 믹스로부터 제조된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 이러한 산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, n-부티르산, n-발레르산, 팔미트산, 스테아르산, 페닐 아세트산, 벤조산, 클로로아세트산, 디클로로아세트산, 감마-클로로 부티르산, 4-클로로벤조산, 2,5-디메틸 벤조산, o-톨루이산, 2,4,5-트리메톡시 벤조산, 사이클로부탄 카르복실산, 사이클로헥산 카르복실산, 1-(p-메톡시 페닐)사이클로헥산 카르복실산, 1-(p-톨일)-1-사이클로펜탄 카르복실산, 헥산산, 미리스트산, 및 p-톨루이산을 포함한다. 모노머의 히드록시 비닐 부분은 예를 들어, 히드록시 비닐 화합물 이를테면 히드록시 에틸렌, 3-히드록시-펜트-1-엔, 3,4-디히드록시부트-1-엔, 및 3-히드록시-펜트-1-엔 중에서 선택될 수 있으며, 모노머가 이러한 전구체 화합물로부터 사실상 제조될 수 없지만, 화합물이 아세트산과 히드록시 에틸렌으로부터 유도된다고 생각될 수 있는 비닐 아세테이트 모노머의 경우와 같이 이러한 유도화는 순수 형태일 수 있다.
일부 유형에서, 본 발명의 수성 폴리머 분산액은 에멀젼 중합에 의해 형성된 하나 이상의 폴리머를 함유한다. 에멀젼 중합의 공정은 본 기술에서 잘 알려져 있다. 에멀젼 중합의 실시는 예를 들어 문헌[D. C. Blackley, Emulsion Polymerization(Wiley, 1975)]에 상세히 설명되어 있다. 일부 유형에서, 라텍스 폴리머도 내부 가소화 폴리머 에멀젼을 이용하여 배합될 수 있다. 내부 가소화 폴리머 에멀젼의 제조는 미국특허 제 4,150,005호에 상세히 기재되어 있으며 비내부 가소화 바닥 광택제 에멀젼 폴리머의 제조는 미국특허 제 3,573,239호, 미국특허 제 3,328,325호, 미국특허 제 3,554,790호 및 미국특허 제 3,467,610호에 기재되어 있다.
상술한 종래 에멀젼 중합 기술은 폴리머 라텍스를 제조하는데 사용될 수 있다. 따라서 모노머는 음이온성 또는 비이온성 분산제 또는 유화제에 의해 유화될 수 있으며; 총 모노머 중량 기준으로 그의 약 0.5% 내지 10%가 바람직하게 사용된다. 산성 모노머는 수용성이며 따라서 사용된 다른 모노머를 유화하는데 도움이 되는 분산제로서 작용한다. 자유라디칼형의 중합 개시제, 이를테면 암모늄 또는 포타슘 퍼설페이트가 단독으로 또는 촉진제, 이를테면 포타슘 메타비설페이트 또는 소듐 티오설페이트와 조합하여 사용될 수 있다. 통상 촉매로서 지칭된, 개시제와 촉진제는 공중합될 모노머의 중량을 기준으로 하여 각각 0.1% 내지 2%의 비율로 사용될 수 있다. 중합 온도는 종래와 같이 예를 들어 실온에서 90℃ 이상일 수 있다.
에멀젼을 위한 중합 공정에 적합한 유화제의 일예는 알킬, 아릴, 알크아릴 및 아르알킬 설포네이트, 설페이트 및 폴리에테르 설페이트의 알칼리 금속 및 암모늄 염, 이를테면 소듐 비닐 설포네이트, 및 소듐 메트알릴 설포네이트; 대응하는 포스페이트 및 포스포네이트, 이를테면 포스포에틸 메타크릴레이트; 및 알콕실화 지방산, 에스테르, 알코올, 아민, 아미드 및 알킬페놀을 포함한다.
머캅탄, 폴리머캅탄 및 폴리할로겐 화합물을 비롯한, 사슬전이제는 때로 폴리머 분자량을 조절하도록 중합 혼합물에서 유용하다.
본 발명의 조성물을 바닥 광택제 조성물에 사용하려는 일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 산작용 잔기를 가진 적어도 하나의 폴리머를 함유하며, 수성 폴리머 분산액도 적어도 하나의 다가 금속 이온을 함유한다. 다가 금속 이온은 용매화 이온의 형태 또는 유기 금속 착체의 형태 또는 이들의 조합물일 수 있다. 바람직하게는, 다가 금속은 전이 금속이다. 다가 금속 이온의 당량(equivalent)은 폴리머에서 산작용성 잔기 당량의 25% 내지 110%일 수 있다. 일부 유형에서, 다가 금속 이온의 당량은 폴리머에서 산작용성 잔기 당량의 30% 이상, 또는 50% 이상이다. 독립적으로, 일부 유형에서, 다가 금속 이온의 당량은 폴리머에서 산작용성 잔기 당량의 100% 이하이다.
독립적으로, 일부 유형에서, 수성 폴리머 분산액은 추가로 미국특허 제 4,517,330호에 교시된, 알칼리 금속의 히드록시드 또는 염을 적어도 하나 함유한다. 알칼리 금속이 존재할 때, 일부 유형에서, 다가 금속 이온 대 알칼리 금속의 몰비는 1.0:0.25 내지 1.0:2.0, 또는 1.0:0.5 내지 1.0:1.5이다.
본 발명은 적어도 하나의 계면활성제의 사용과 관련되어 있다. 계면활성제는 수성 폴리머 분산액을 중합하는 공정 중에 존재할 수 있거나(이러한 계면활성제는 본 발명에서 "중합 반응 중" 계면활성제로 칭함), 추가 계면활성제(본 발명에서 "후첨" 계면활성제로 칭함)는 수성 폴리머 분산액을 중합하는 공정 완료 후에 조성물에 첨가될 수 있다. 추가 계면활성제가 수성 폴리머 분산액을 중합하는 공정 완료 후에 조성물에 첨가되는 유형 중에, 이러한 추가 계면활성제는 수성 폴리머 분산액의 중합 중에 존재한 계면활성제 또는 계면활성제들 일부 또는 전부와 동일하거나 다를 수 있다.
적합한 계면활성제는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 2개 이상의 계면활성제 사용에 관련한 유형에서, 계면활성제는 바람직하게는 서로 상용성이 있도록 선택된다. 적합한 계면활성제 중에 상기에 설명한 유화제가 있다.
또한 적합한 계면활성제 중에 비이온 계면활성제가 있다. 적합한 비이온 계면활성제는 예를 들어 폴리옥시알킬렌 계면활성제, 폴리알킬렌 글리콜 에스테르, 다가 알코올의 지방산 에스테르의 폴리옥시에틸렌 유도체, 폴리알콕실화 다가 알코올의 지방산 에스테르, 폴리알콕실화 천연 지방 및 오일, 폴리알킬렌 옥사이드 블록 코폴리머, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 폴리옥시알킬렌 계면활성제 중에서, 적합한 일예 일부는 예를 들어 알코올 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물을 비롯한, 폴리옥시에틸렌 계면활성제이다. 적합한 알코올 에톡실레이트는 식 R-(OCH2CH2)n-OH(여기서, R은 포화되거나 불포화될 수 있으며, 독립적으로 직쇄, 측쇄, 사이클릭, 또는 이들의 조합 형태일 수 있는, C6 내지 C18 지방족 그룹이며, n은 2 내지 100이다)을 갖고 있다. 일부 유형에서, R은 옥틸, 라우릴, 세틸, 스테아릴, 올레일, 또는 이들의 혼합물이다. 일부 유형에서, R은 라우릴이다. 독립적으로, 일부 유형에서, n은 5 이상; 또는 10 이상이다. 독립적으로, 일부 유형에서, n은 30 이하, 또는 25 이하이다.
후첨 계면활성제가 사용되는 유형 중에서, 본 발명의 수성 조성물에서 계면활성제의 총량은 모든 중합 중 계면활성제와 모든 후첨 계면활성제를 포함하여, 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 모든 계면활성제 1.2 내지 10 중량부이다. 일부 유형에서, 후첨 계면활성제의 양은 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.25 중량부 이상; 또는 0.75 중량부 이상; 또는 1 중량부 이상이다. 독립적으로, 일부 유형에서, 후첨 계면활성제의 양은 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 10 중량부 이하; 또는 8 중량부 이하이다.
일부 유형에서, 중합 중 계면활성제의 양은 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.25 중량부 이상; 또는 0.5 중량부 이상; 또는 0.75 중량부 이상이다. 독립적으로, 일부 유형에서, 중합 중 계면활성제의 양은 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 10 중량부 이하; 또는 5 중량부 이하; 또는 2 중량부 이하; 또는 1.15 중량부 이하이다.
후첨 계면활성제가 사용되는 일부 유형에서, 하나 이상의 중합 중 계면활성제는 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되며, 하나 이상의 후첨 계면활성제는 독립적으로 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다. 일부 유형에서, 하나 이상의 음이온 계면활성제는 중합 중 계면활성제로서 사용되며, 하나 이상의 비이온 계면활성제는 후첨 계면활성제로서 사용된다.
본 발명의 조성물의 성분들은 어느 방법을 이용하여 어느 순서로도 혼합될 수 있다. 일부 유형에서, 적어도 하나의 계면활성제를 적어도 하나의 에스테르(b)와 혼합한 다음, 얻어진 에스테르-계면활성제 혼합물을 적어도 하나의 수성 폴리머 분산액과 혼합한다. 이러한 유형 중 일부에서, 에스테르-계면활성제 혼합물 중 계면활성제 대 에스테르(b)의 중량비는 0.01 이상, 또는 0.02 이상, 또는 0.04 이상이다. 독립적으로, 이러한 유형 중 일부에서, 에스테르-계면활성제 혼합물 중 계면활성제 대 에스테르(b)의 중량비는 2 이하, 또는 1.5 이하, 또는 1 이하이다.
본 발명의 일부 유형에서, 본 발명의 조성물은 다음 성분들(본 발명에서 "제제화 성분"이라 지칭함) 중 어느 하나 또는 어는 배합물이 존재하지 않아도 제조된다고 예상된다: 알칼리 팽창성 수지, 알칼리 가용성 수지, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 텍사놀, 왁스 에멀젼, 및 소포제. 일부 유형에서, 본 발명의 조성물은 상기에 언급된 제제화 성분들 중 어느 것도 함유하지 않는다.
독립적으로, 본 발명의 일부 유형에서, 본 발명의 조성물이 다음 성분들(본 밤령에 "향상 성분"이라 지칭함) 중 어느 하나 또는 어느 배합물이 존재하지 않아도 제조된다고 예상된다: 염료, 안료, 증점제, 및 분산제. 일부 유형에서, 본 발명의 조성물은 상기에 언급된 향상 성분들 중 어느 것도 함유하지 않는다.
독립적으로, 일부 유형에서, 본 발명의 조성물은 상기에 언급된 제제화 성분들 및 상기에 언급된 향상 성분들이 존재하지 않고 제조된다.
본 발명의 일부 유형에서, 본 발명의 조성물을 추가 성분과 혼화함으로써 조성물이 추후 사용될 성분으로서 제조되고 저장될 것으로 예상된다. 이러한 추가 성분은 예를 들어 하나 이상의 제제화 성분, 하나 이상의 향상 성분, 하나 이상의 다른 성분, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
일부 유형에서, 본 발명의 조성물을 추가 성분과 혼합한 후, 생성된 제제는 코팅제로서 사용하는데 적합하다. 성분들 중 각각에 대해 한 선택에 따라, 생성된 제제는 예를 들어, 페인트, 종이 코팅제, 바닥 광택제, 또는 다른 형태의 코팅제로서 적합할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 조성물이 바닥 광택제의 성분으로서 사용되는 유형 일부에서, 본 발명의 조성물을 제조한 다음 후에 다음 성분들 중 하나 이상(또는 배합물)을 포함한(한정되지 않음) 추가 성분과 혼합할 것이다.: 알칼리 팽창성 에멀젼 또는 알칼리 가용성 에멀젼; 불소형 계면활성제(본 발명의 조성물에 이미 존재한 계면활성제에 더하여); 하나 이상의 디알킬 글리콜 모노알킬 에테르; 유착제(예를 들어, 텍사놀); 왁스 에멀젼; 및 소포제.
본 명세서 및 청구범위의 목적으로 본 발명에서 인용된 범위 및 비율의 한계는 조합될 수 있다는 사실이 이해될 것이다. 예를 들어, 특정 변수에 대해 60 내지 120과 80 내지 110의 범위가 인용되고 있다면, 60 내지 110과 80 내지 120의 범위가 또한 예상된다고 이해된다. 추가의 독립적인 실시예로서, 특정 변수가 1, 2, 및 3의 적합한 최소치를 가지고 있는 것으로 기재되어 있다면, 그리고 이 변수가 9 및 10의 적합한 최대치를 가지고 있는 것으로 기재되어 있다면, 다음 범위 모두가 예상된다: 1 내지 9, 1 내지 10, 2 내지 9, 2 내지 10, 3 내지 9, 및 3 내지 10.
실시예
하기 실시예에서, 일부 화합물은 본 발명에서 "이소-C9H17O"로 지칭한, 다음 구조를 가진, 그룹을 포함한다:
Figure 112006025627529-PAT00001
실시예에서, 다음 성분을 사용하였다:
화합물 M1 = (이소-C9H17O)-O-CH2CH2-O-CH2CH2-OH
화합물 D1 = (이소-C9H17O)-O-CH2CH2-O-CH2CH2-O-(이소-C9H17O)
블렌드 1 = 60 중량% M1과 40 중량% D1의 혼합물
블렌드 3 = 79 중량% M1과 21 중량% D1의 혼합물
DuraplusTM 3 에멀젼 = 롬 앤드 하아스사제 아크릴릭 폴리머 분산액
LipocolTM LA-23 계면활성제 = Lipo Chemicals Co.제 폴리옥시에틸렌 모노라우릴 에테르(75% 계면활성제와 25% 물의 용액으로서 공급됨)
PrimalTM 1531B 에멀젼 = 롬 앤드 하아스사제 아크릴릭 폴리머 에멀젼
RodinTM S-100 계면활성제 = Ciba Specialty Chemicals제 불소형 계면활성제
DuraplusTM 2 에멀젼 = 롬 앤드 하아스사제 아크릴릭 수성 폴리머 분산액
E-4000 = TOHO Chemical Industry Co제 왁스 에멀젼
FS Antifoam 013 = Dow Corning Co.제 소포제
2원 혼합물 BM1-BM6
공급된 LipocolTM LA-23 계면활성제를 에스테르와 하기 제시된 양으로 교반하면서 혼합하여 2원 혼합물을 제조하였다:
2원 혼합물 # 에스테르 비율(1)
BM1 블렌드 1 0.75
BM2 블렌드 1 0.325
BM3 블렌드 1 0.1
BM4 블렌드 1 0.05
BM5 블렌드 2 0.1
BM6 블렌드 2 0.075
주 (1): 계면활성제의 중량(물의 중량은 무시) 대 에스테르 중량의 비.
프리-믹스처(pre-mixture) P1-P6와 비교 프리-믹스처 CP7
에스테르를 교반하면서 DuraplusTM 3 에멀젼 폴리머에 적가하였다. 에스테 르를 블렌드 1으로서 또는 2원 혼합물 BM1-BM6 중 하나로서 첨가하였다. 에스테르 또는 2원 혼합물의 양을 각 경우에 생성된 프리-믹스처에서, 폴리머 고체의 중량을 기준으로 하여, 에스테르 10 중량%를 제공하도록 선택하였다. 생성된 프리-믹스처를 겔 존재에 대해 육안으로 검사하였고, 그 결과는 다음과 같았다:
프리-믹스처 # 에스테르 관찰된 겔 ?
P1 BM1 없음
P2 BM2 없음
P3 BM3 없음
P4 BM4 없음
P5 BM5 없음
P6 BM6 없음
CP7 블렌드 1 있음
에스테르를 DuraplusTM 3과 직접 혼합하여 제조된, 비교 프리-믹스처는 바람직하지 않은 겔을 나타냈고, 반면에 프리-믹스처 P1-P6는 겔을 나타내지 않았다.
제제 F1-F6와 비교 제제 CF7:
실시예 제제와 비교 제제를 다음과 같이 제조할 수 있었다:
성분 제제 F1-F6 비교 제제 CF7
물(g) 43.51 43.51
PrimalTM 1531B 에멀젼(g) 2.39 2.39
RodinTM S-100 계면활성제(g) 1.47 1.47
디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(g) 3.64 3.64
디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(g) 1.73 1.73
텍사놀(g) 0.84 0.84
종래 평탄화제 없음 트리부톡시에틸 포스페이트, 1.17 g
수성 폴리머 분산액 프리-믹스처 P1-P6, 39.53 g DuraplusTM 2 에멀젼, 38.36 g
E-4000(g) 6.84 6.84
FA Antifoam 013(g) 0.02 0.02
상기 표의 제제를 사용하여, 각각 프리-믹스처 P1 내지 P6를 각각 사용한 F1 내지 F6의 6개 제제를 제조할 수 있었다. 이들을 상기 표에 제시한 바와 같이, 종래의 평탄화제에 의해 제조된 비교 제제 CP7과 비교할 수 있었다. 이러한 제제는 바닥 광택제로서 유용할 것이며, 이들은 바닥 광택제 품질에 대해 시험할 수 있었다. 이러한 시험은 다음 결과를 나타낸다:
특성 F1 내지 F6 CF7
몹(mop) 취급 능력 양호 좋음
평탄화 능력 양호 양호
광택 양호 양호
힐 마크(heel mark) 저항성 양호 양호
제제 F1 내지 F6는 CF7의 특성만큼 양호하거나 더 양호한 바닥 광택 특성을 갖고 있다.

Claims (10)

  1. (a) 적어도 하나의 수성 폴리머 분산액,
    (b) (i) 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
    (ii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
    (iii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 디에스테르, 및
    (iv) 상기 (i), (ii), 및 (iii)의 2개 이상의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 에스테르, 및
    (c) 적어도 하나의 계면활성제를 포함하고,
    에스테르의 양이 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.005 내지 50 중량부이며,
    계면활성제의 양이 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 1.2 내지 10 중량부인 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 수성 폴리머 분산액은 산작용성 잔기를 함유한 적어도 하나의 폴리머를 포함하며, 수성 조성물은 추가로 적어도 하나의 다가 금속 이온을 포함하고, 다가 금속 이온의 당량(equivalent)은 산작용성 잔기 당량의 25% 내지 110%인 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 모노카르복실산이 적어도 하나의 C8-C9 지방족 모노카르 복실산을 포함하는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 2가 알코올이 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 및 트리에틸렌 글리콜로 구성된 그룹 중에서 선택되며; 3가 알코올이 글리세롤 및 트리메틸올 프로판으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 계면활성제가 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 적어도 하나의 비이온 계면활성제를 0.25 내지 9.75 중량부의 양으로 포함하며, 적어도 하나의 음이온 계면활성제를 0.25 내지 9.75 중량부의 양으로 포함하는 조성물.
  6. (A) 적어도 하나의 에스테르와 적어도 하나의 계면활성제를 포함하는 에스테르-계면활성제 혼합물을 제조하고,
    (B) 에스테르-계면활성제 혼합물을 적어도 하나의 수성 폴리머 분산액과 혼합하는 것을 포함하며,
    여기서 계면활성제 대 에스테르의 중량비는 0.01 내지 2이고,
    에스테르는
    (i) 2가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
    (ii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 모노에스테르,
    (iii) 3가 알코올과 C7-C10 지방족 모노카르복실산의 디에스테르, 및
    (iv) 상기 (i), (ii), 및 (iii)의 2개 이상의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되며,
    조성물 내 에스테르의 양은 수성 조성물 내 모든 폴리머의 고체 100 중량부를 기준으로 하여, 0.005 내지 50 중량부인 조성물을 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 수성 폴리머 분산액은 산작용성 잔기를 함유한 적어도 하나의 폴리머를 포함하며, 수성 조성물은 추가로 적어도 하나의 다가 금속 이온을 포함하고, 다가 금속 이온의 당량은 산작용성 잔기 당량의 25% 내지 110%인 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 모노카르복실산이 적어도 하나의 C8-C9 지방족 모노카르복실산을 포함하며, 2가 알코올이 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 및 트리에틸렌 글리콜로 구성된 그룹 중에서 선택되고, 3가 알코올이 글리세롤 및 트리메틸올 프로판으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 계면활성제가 적어도 하나의 비이온 계면활성제를 포함하는 방법.
  10. 제 6 항의 방법에 의해 제조된 조성물을 알칼리 팽창성 수지, 알칼리 가용성 수지, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 텍사놀, 왁 스 에멀젼, 및 소포제로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 성분과 혼합하는 것을 포함하는 바닥 광택제 조성물을 제조하는 방법.
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