KR20170020849A - 다단계 라텍스 폴리머, 이의 제조 방법, 및 이로 제조된 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 단계 폴리머 및 제2 단계 폴리머를 포함하는 다단계 중합의 라텍스 폴리머로서, 상기 제1 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제1 부분 및 아인산 모노머의 제1 부분을 포함하고, 상기 제2 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제2 부분 및 아인산 모노머의 제2 부분을 포함하는, 상기 다단계 중합의 라텍스 폴리머, 이의 제조 방법, 및 이로 제조된 코팅 조성물을 개시한다.

Description

다단계 라텍스 폴리머, 이의 제조 방법, 및 이로 제조된 코팅 조성물{MULTI-STAGE LATEX POLYMERS, PROCESS THEREOF, AND COATING COMPOSITIONS MADE THEREOF}
본 발명은 라텍스 폴리머, 라텍스 폴리머의 제조 방법, 및 라텍스 폴리머로부터 제조된 코팅 조성물에 관한 것이다.
인-함유 모노머 예컨대 포스포에틸 메타크릴레이트(PEM)의 이점은 코팅 산업에서 오랫동안 인식되어왔다. 이러한 인-함유 모노머로부터 중합된 폴리머 분산물을 포함하는, 60% 초과의 PVC를 갖는 코팅물, 특히 높은 안료 용적 함량(PVC) 코팅물은 극적으로 개선된 코팅 성능 예컨대 스크럽 내성, 내오염성, 내부식성 및 내구성을 갖는다. 그러나, 또한, 조사에 따르면, 코팅물 중의 인-함유 모너머의 함량은 종종 코팅 점도 안정성과는 상반되는 것으로 나타났다.
따라서, 만족스러운 코팅 점도 안정성 및 개선된 코팅 성능 예를 들어 스크럽 내성, 내오염성, 내부식성 및 내구성을 갖는 코팅 조성물을 제공하는 인-함유 폴리머 분산물을 갖는 것이 코팅 산업에서 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 제1 단계 폴리머 및 제2 단계 폴리머를 포함하는 다단계 중합의 라텍스 폴리머를 제공하고, 여기서 상기 제1 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제1 부분 및 아인산 모노머의 제1 부분을 포함하고, 제2 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제2 부분 및 아인산 모노머의 제2 부분을 포함한다. 아인산 모노머의 제1 부분의 양은 제1 단계 폴리머의 중량의 2 내지 8 중량%이다. 아인산 모노머의 제2 부분의 양은 아인산 모노머의 제1 부분의 중량의 41 내지 150 중량%이다. 아크릴 모노머의 제1 부분은 아크릴 모노머의 제1 및 제2 부분의 5 내지 20 중량%이다. 상기 모노머는 라텍스 폴리머의 Tg가 -20℃ 내지 50℃의 범위가 되도록 선택된다.
또한, 본 발명은 라텍스 폴리머를 포함하는 수성 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 제1 단계 폴리머 및 제2 단계 폴리머를 포함하는 다단계의 라텍스 폴리머를 제공한다. 제1 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제1 부분 및 아인산 모노머의 제1 부분을 포함한다. 제2 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제2 부분 및 아인산 모노머의 제2 부분을 포함한다. 아인산 모노머의 제1 부분의 양은 제1 단계 폴리머의 총 중량의 2 내지 8, 바람직하게는 3 내지 7, 및 더 바람직하게는 4 내지 6 중량%이다. 아인산 모노머의 제2 부분의 양은 아인산 모노머의 제1 부분의 총 중량의 41 내지 150, 바람직하게는 41 내지 120, 및 더 바람직하게는 41 내지 99 중량%이다. 아크릴 모노머의 제1 부분은 아크릴 모노머의 제1 및 제2 부분의 총 중량의 5 내지 20, 바람직하게는 6 내지 18, 및 더 바람직하게는 8 내지 15 중량%이다 .
모노머는 라텍스 폴리머의 Tg가 -20℃ 내지 50℃, 바람직하게는 -10℃ 내지 40℃, 및 더 바람직하게는 0℃ 내지 30℃의 범위가 되도록 선택된다.
본 발명은 또한, a) 에멀젼 중합 조건 하에서 아크릴 모노머의 제1 부분을 아인산 모노머의 제1 부분과 접촉시켜 제1 단계 폴리머를 제조하는 단계; 및 b) 에멀젼 중합 조건 하에서 제1 단계 폴리머를 아크릴 모노머의 제2 부분 및 아인산 모노머의 제2 부분과 접촉시켜 라텍스 폴리머를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
라텍스 폴리머
아인산 또는 아크릴 모노머의 제1 부분은 다단계 중합의 제1 단계(즉, 단계 a) 제1 단계 폴리머의 제조)에 사용된 특정 모노머들 중 1종 이상을 의미한다. 유사하게, 아인산 또는 아크릴 모노머의 제2 부분은 다단계 중합의 제2 단계(즉, 단계 b))에 사용된 특정 모노머들 중 1종 이상을 의미한다. 제1 단계 폴리머에 사용된 아크릴 및 아인산 모노머는 라텍스 폴리머를 제조하기 위해 제2 단계 폴리머에 사용된 아크릴 및 아인산 모노머와 동일하거나 상이할 수 있다.
아크릴 모노머의 적합한 예는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 및 에틸 헥실 아크릴레이트 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 아크릴 모노머의 바람직한 조합은 메틸 메타크릴레이트, 및 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트로부터 선택된 1종 이상의 모노머를 포함한다. 아크릴 모노머의 더 바람직한 조합은 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트; 메틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트; 및 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 및 에틸 아크릴레이트를 포함한다.
아인산 모노머의 적합한 예는 알코올의 디하이드로젼 포스페이트 에스테르 및 포스페이트를 포함하고,여기서 알코올은 중합성 비닐 또는 올레핀성 그룹을 함유하거나 이로 치환된다. 바람직한 디하이드로젼 포스페이트 에스테르는 하이드록시알킬(메트) 아크릴레이트의 포스페이트, 예를 들어 포스포에틸 메타크릴레이트(PEM) 및 포스포프로필 메타크릴레이트이고, PEM이 특히 바람직하다.
제1 및 제2 단계 중합 단계 중 하나 또는 둘 모두는 중합 조건 하에서 추가의 모노머를 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 추가의 모노머의 적합한 예는 카복실 산 작용성 모노머 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 및 이타콘산; 황 산 작용성 모노머, 예를 들어 설포에틸 (메트)아크릴레이트, 설포프로필 (메트)아크릴레이트, 스티렌 설폰산, 비닐 설폰산, 및 2-(메트)아크릴아미도-2-메틸 프로판설폰산, 및 이들의 염; 비닐 에스테르 예컨대 비닐 아세테이트; 및 다작용성 모노머 예컨대 우레이도 메타크릴레이트 및 아세토아세톡시에틸 메타크릴레이트를 포함한다.
제1 단계 폴리머는 또한 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머의 제1 단계 폴리머의 총 중량의 0.1 내지 30, 바람직하게는 0.2 내지 10, 및 더 바람직하게는 0.2 내지 5 중량%를 포함할 수 있다. 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머는 바람직하게는 2개의 에틸렌성으로 불포화된 그룹을 함유한다.　 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머의 적합한 예는 알릴 메타크릴레이트(ALMA), 디비닐벤젠(DVB) 및 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA)를 포함한다. 바람직하게는, 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머는 ALMA이다.　
본 명세서에서 사용된 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머는 명확화를 위해 상기에서 기재된 바와 같은 아인산 모노머를 포함하지 않는다.
제2 단계 폴리머는 또한 스티렌 모노머의 제2 단계 폴리머의 총 중량의 10 내지 70, 바람직하게는 25 내지 65, 및 더 바람직하게는 30 내지 60 중량%를 포함할 수 있다. 스티렌 모노머의 적합한 예는 스티렌 및 비닐 톨루엔을 포함한다.
스티렌 모노머가 중합의 하나 또는 두 단계 모두에 포함되는 경우, 바람직하게는, 아크릴 모노머는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 또는 이들의 조합이다. 스티렌이 추가의 모노머로서 사용되는 경우, 스티렌과 부틸 아크릴레이트; 스티렌과 에틸헥실 아크릴레이트; 또는 스티렌, 부틸 아크릴레이트 및 메틸 메타크릴레이트의 조합이 특히 바람직하다.
수성 코팅 조성물
본 발명의 라텍스 폴리머는 유익하게는 코팅 제형 물질 예를 들어 1종 이상의 결합제 및 증점제 및 임의의 개수의 보조적인 물질 예를 들어 증량제; 안료 입자, 예를 들어 캡슐화된 또는 부분적으로 캡슐화된 안료 입자 및 불투명한 안료 입자; 분산제; 계면활성제; 소포제; 보존제; 유동제; 평활제; 및 중화제와 함께 수성 코팅 조성물 내로 제형화된다.
수성 코팅 조성물의 제형 물질은 임의의 종래의 부가 순서로 조합될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 라텍스 폴리머는 유익하게는 전단 하에서 안료 입자와 먼저 접촉되어 라텍스 안료 복합체를 형성한다. 그 다음, 라텍스 안료 복합체는 상기 기재된 다른 코팅 제형 물질과 함께 수성 코팅 조성물 내로 제형화된다.
안료 입자는 1.8 초과의 굴절률을 가지고, 안료 입자의 적합한 예는 산화아연, 산화안티몬, 산화지르코늄, 산화크로뮴, 산화철, 산화납, 황화아연, 리토폰, 및 예추석 및 루타일 이산화티타늄을 포함한다. 바람직하게는, 안료 입자는 루타일 TiO2 입자, 특히, 알루미늄 및/또는 규소의 산화물로 표면 처리된 루타일 TiO2 입자이다.
증량제는 1.8 이하 및 1.3 초과의 굴절률을 가지는 미립자 무기 물질이고, 그 적합한 예는 칼슘 카보네이트, 점토, 칼슘 설페이트, 알루미노실리케이트, 실리케이트, 제올라이트, 마이카, 규조토, Al2O3 , 아연 포스페이트, 고체 또는 중공 유리, 및 세라믹 비드를 포함한다.
바람직한 구현예에서, 수성 코팅 조성물은 60% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 및 더 바람직하게는 80% 초과의 PVC를 가진다.
수성 코팅 조성물의 PVC는 하기와 같이 산출된다,
PVC(%) = [안료 입자(들)의 용적 + 증량제(들)의 용적] / 수성 코팅 조성물의 총 건조 용적.
수성 종이 코팅 조성물
라텍스 폴리머는 또한 안료 입자를 포함하지 않고 종이 산업용 수성 코팅 조성물 내로 제형화될 수 있다. 수성 종이 코팅 조성물은 1종 이상의 결합제, 증점제, 증량제, 분산제, 계면활성제, 소포제, 보존제, 유동제, 평활제, 및 중화제를 추가로 포함할 수 있다.
실시예
I. 원료
A) 라텍스 폴리머 제조에 사용된 모노머
약어 화학 특성
BA 부틸 아크릴레이트
ST 스티렌
ALMA 알릴 메타크릴레이트
MMA 메틸 메타크릴레이트
MAA 메타크릴산
AA 아크릴산
EHA 에틸 헥실 아크릴레이트
AM 아크릴아미드
SSS 나트륨 스티렌 설포네이트
PEM 포스포에틸 메타크릴레이트
tBHP t-부틸 하이드로퍼옥사이드
IAA 이소아스코르브산
Figure pct00001
Figure pct00002
II. 시험 절차
1. 점도 안정성
스토머(Stormer) 점도계를 사용하여 ASTM(미국 시험/재료 학회) D562 방법에 따라 코팅 조성물의 점도를 시험한다. 코팅 조성물을 형성한 후, 코팅 조성물의 초기 중간 전단 점도, 초기 KU를 실온에서 시험한다. 그 다음, 코팅 조성물을 실온에서 밤새 평형화시킨다. 그 다음, 코팅 조성물의 점도를 측정하고, 밤새 KU로서 기록한다. 그 다음, 코팅 조성물을 약 50℃에서 10일 동안 오븐에 넣는다. 보관 후의 코팅 조성물의 점도를 시험하고 최종 KU로서 기록한다. 초기 KU와 밤새 KU 간의 차이를 점도 변화(ΔKU1)로서 정의한다. 초기 KU와 최종 KU 간의 차이는 열-노화 점도 변화(ΔKU2)로서 정의한다. 총 ΔKU는 ΔKU1과 ΔKU2의 합이다. 총 ΔKU 값이 작을수록, 점도 안정성은 더 좋아진다.
2. 스크럽 내성
코팅 드로다운(drawdown)은, 패널의 고정된 말단으로부터 출발하여 175 um 필름 캐스터를 사용함으로써 패널 상에서 수행하였다. 그 다음, 코팅 드로다운을 항온실(CTR)에서 7일간 수평 방향으로 공기-건조하였다. 브러쉬를 사용 전에 밤새 비눗물에 담그고, 그 다음 브러쉬의 강모가 아래로 향한 상태에서 홀더에 장착하여 시험을 개시하였다. 스크럽 매질은 0.5% 비누 용액이다. 필요하면, 더 많은 비누 용액을 코팅 드로다운 상에 부가할 수 있다. 코팅 드로다운을 완전히 제거하기 위한 사이클 수를 기록하였다.
III. 실험예
1. 단일-단계 중합에 의한 비교 라텍스 폴리머(비교 라텍스) 1 내지 3의 제조
430g의 탈이온수, 96.9g의 나트륨 도데실 벤젠 설포네이트(19% 활성 계면활성제), 5.62g의 나트륨 스티렌 설포네이트(SSS), 34.42g의 아크릴산(AA), 4.24g의 포스포에틸 메타크릴레이트(PEM), 733.58g의 부틸 아크릴레이트(BA), 921.23g의 스티렌(ST) 및 5.24g의 SILQUEST A-171 실란을 조합하여 모노머 에멀젼을 제조하였다. 726g의 탈이온수 및 6.5g의 나트륨 도데실 벤젠 설포네이트(19% 활성 계면활성제)를 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 환류 응축기가 구비된 5L 4구 환저 플라스크에 부가하였다. 플라스크 안의 내용물을 교반하면서 질소 대기 하에서 90℃로 가열했다. 위에서 수득된 57g의 모노머 에멀젼을 교반된 플라스크에 가하고, 그 다음 0.01g FeSO4, 0.02g VERSENE 킬레이트제 및 17g 탈이온수에 용해시킨 6.09g 나트륨 퍼설페이트의 용액, 및 5g 탈이온수의 세정액을 가했다. 10분 동안 교반한 후, 모노머 에멀젼의 나머지를, 25g 탈이온수의 세정액, 67g 탈이온수에 용해시킨 2.46g 나트륨 퍼설페이트의 용액, 및 67g 탈이온수에 용해시킨 2.6g 나트륨 바이설페이트의 용액과 함께, 플라스크로부터 120분에 걸쳐 선형적으로 그리고 별도로 가하고, 교반을 84℃에서 계속했다. 공급이 마무리되면, 플라스크를 65℃로 냉각하고, 5.14g의 70% 활성 t-부틸 하이드로퍼옥사이드(tBHP) 및 2.36g의 이소아스코르브산(IAA)을 플라스크에 가했다. 그 다음, NaOH(4% 고형물)의 용액을 플라스크에 가해 pH를 7.5로 조정함으로써 비교 라텍스 폴리머 1을 수득했다.
비교 라텍스 폴리머 2 및 3의 제조는 비교 라텍스 폴리머 1에 대한 것과 동일하지만, 단, 상이한 양의 아인산 모노머를 사용하였다. 비교 라텍스 폴리머 1 내지 3 중의 아인산 모노머 양을 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
라텍스 폴리머 ID 총 P* (%) 특성
WSa (%) PSb (nm) pH
비교 라텍스 1 0.16 48% 125 8.0
비교 라텍스 2 0.63 45% 157 7.6
비교 라텍스 3 1.10 46% 101 7.7
*: 아크릴 모노머의 총 중량을 기준으로 한 아인산 모노머의 총 중량의 중량 퍼센트;
a: WS = 중량 고형물; 및
b: PS = 입자 크기.
2. 다단계 중합에 의한 본 발명의 라텍스 폴리머(라텍스) 1 내지 4의 제조
400g의 탈이온수, 128g의 30% 활성 DISPONIL　FES 993 유화제, 742.4g의 BA, 390.40g의 메틸 메타크릴레이트(MMA), 102.40g의 65% 활성 PEM, 25.60g의 메타크릴산(MAA), 및 19.20g의 알릴 메타크릴레이트(ALMA)를 조합하여 제1 단계 모노머 에멀젼을 제조하였다. 1250g의 탈이온수를 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 환류 응축기가 구비된 5L 4구 환저 플라스크에 가했다. 플라스크 안의 내용물을 교반하면서 질소 대기 하에서 84℃로 가열했다. 42.6g DISPONIL Fes 32 유화제(30% 활성), 및 140g의 제1 단계 모노머 에멀젼을 교반된 플라스크에 가하고, 그 다음 20g 탈이온수에 용해시킨 5.12g 나트륨 퍼설페이트의 용액, 및 5g 탈이온수의 세정액을 가했다. 반응 온도를 80℃ 이하로 냉각하고, 그 다음 반응 열 방출을 통해 다시 84℃로 가온했다. 그 다음, 50g 탈이온수에 용해시킨 1.28g 나트륨 퍼설페이트의 개시제 용액 및 제1 단계 모노머 에멀젼의 나머지를 50분에 걸쳐 플라스크에 가했다. 모두 가한 후, 반응 온도를 40℃로 냉각하고, 25g 암모니아(25% 활성)를 플라스크에 가해 pH를 4로 조정함으로써 제1 단계 폴리머를 얻었다.
372.59g의 탈이온수, 63.87g의 RHODACAL DS-4 유화제(23% 활성), 594.05g의 BA, 757.58g의 ST, 27.97g의 AA 및 4.15g의 SILQUEST A-171 실란을 조합하여 제2 단계 모노머 에멀젼을 제조했다. 그 다음, 930g의 탈이온수를 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 환류 응축기가 구비된 5L 4구 환저 플라스크에 가했다. 플라스크 안의 내용물을 교반하면서 질소 대기 하에서 84℃로 가열했다. 308.67g의 제1 단계 폴리머를 교반된 플라스크에 가하고, 그 다음 20g 탈이온수에 용해시킨 4.8g 나트륨 퍼설페이트의 용액, 및 5g 탈이온수의 세정액을 가했다. 반응 온도를 74℃로 냉각하고, 그 다음 반응 열 방출을 통해 84℃로 가온했다. 그 다음, 56g 탈이온수에 용해시킨 2g NaOH와 2.40g 나트륨 퍼설페이트의 개시제 용액 및 제2 단계 모노머 에멀젼을 120분에 걸쳐 플라스크에 선형적으로 공급했다. 모두 공급한 후, 반응 온도를 65℃로 냉각시켰다. 4.2g tBHP 및 2.3g IAA를 30분에 걸쳐 플라스크에 가하면서, 온도는 50℃ 이하로 떨어뜨렸다. 그 다음, NaOH(4% 고체)의 용액을 30분에 걸쳐 플라스크에 선형적으로 가하여 최종 pH를 7.5로 조정함으로써 라텍스 폴리머 1을 얻었다.
본 발명의 라텍스 폴리머 2, 3 및 4의 제조는 본 발명의 라텍스 폴리머 1에 대한 것과 동일하지만, 단, 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 상이한 아인산 모노머 및 아크릴 모노머 양을 사용하였다.
표 3
라텍스 폴리머 ID A1 c (%) P2/P1 d (%) 총 P = P1+P2 e (%)
라텍스 1 8 48.9 0.62
라텍스 2 5 142.5 0.63
라텍스 3 10 22.5 0.64
라텍스 4 10 112.5 1.11
*: 제1 단계 폴리머의 총 중량을 기준으로 한 아인산 모노머의 제1 부분의 중량 퍼센트는 5.2%이다;
c: 아크릴 모노머의 제1 및 제2 부분의 총 중량을 기준으로 한 아크릴 모노머의 제1 부분의 중량 퍼센트;
d: 아인산 모노머의 제1 부분의 총 중량을 기준으로 한 아인산 모노머의 제2 부분의 중량 퍼센트; 및
e: 아크릴 모노머의 제1 및 제2 부분의 총 중량을 기준으로 한 아인산 모노머의 제1 및 제2 부분의 중량 퍼센트.
3. 코팅물 1 내지 7의 제조
하기 절차를 사용하여 코팅 1을 제조하였다. 표 3에 열거된 그라인드 단계 성분들을 고속 코울레스(Cowles) 분산기를 사용하여 혼합했다. 표 3에 열거된 렛-다운(let-down) 단계 성분들을 종래의 랩(lab) 혼합기를 사용하여 가했다. 그라인드 단계는 분말형 안료 입자인 증량제를 물에 분산시켜 수계 분산물을 제조하는 코팅 제조의 제1 단계이다. 렛-다운 단계는 분산물 또는 용액 중의 렛-다운 단계 성분들을 가해 최종 코팅을 제조하는 코팅 제조의 제2 단계이다.
표 4
코팅 1 제형
물질 중량 (g)
"그라인드 단계"
물 330.50
OROTAN 1288 분산제 5.00
NOPCO NXZ 소포제 2.00
NATROSOL 250 MBR 증점제 5.00
AMP 95 base 0.10
TI-PURE R-902 안료 72.00
DB-80 증량제 90.00
ASP 170 증량제 30.00
CC-700 증량제 278.00
"렛-다운 단계"
비교 라텍스 폴리머 1 120.00
프로필렌 글리콜 10.00
COASOL 유착제 12.43
ROPAQUE Ultra E 불투명한 폴리머 15.00
ECOSURF BD-109 습윤제 2.00
PRIMALTM TT-935 유동학 조절제 0.00
AMP 95 0.00
물 27.97
총계 1000.00
코팅 1 특성
총 PVC 77 %
코팅물 2 내지 7의 제조는 코팅 1에 대한 것과 동일하지만, 단, 하기 표 5에 나타낸 바와 같이, 상이한 라텍스 폴리머를 사용하였다.
IV. 결과
표 5
코팅
ID		 라텍스 폴리머 아인산 (%) 스크럽 내성 비g 점도
총 Pf P2/P1 △KU1 △KU2 총 △KU
1* 비교 라텍스 1 0.16 - 100% 5.4 -0.2 4.2
2* 비교 라텍스 2 0.63 - 139% 9.1 11.7 20.8
3 라텍스 1 0.62 48.9 163% 13.0 1.4 14.4
4 라텍스 2 0.63 142.5 122% 6.1 8.3 14.4
5* 라텍스 3 0.64 22.5 78% 12.0 -1.0 11.0
6* 비교 라텍스 3 1.1 - 140% 19.5 >18.0 >37.5
7 라텍스 4 1.1 112.5 134% 11.0 11.9 22.9
*: 코팅물 1, 2, 5 및 6은 비교 라텍스 폴리머 1, 2, 3 및 본 발명의 라텍스 폴리머 3을 각각 포함하는 비교 코팅 예이다;
f: 아크릴 모노머의 총 중량을 기준으로 한 아인산 모노머의 총 중량의 중량 퍼센트;
g: 스크럽 내성 비는, 2104 이고 여기서 100%로 정의된 코팅물 1과 각각 비교된 코팅물 2 내지 7의 스크럽 내성의 비이다.
코팅물 1 내지 7의 스크럽 내성 및 점도를 표 4에 기재하였다. 표에 나타낸 바와 같이, 아크릴 모노머의 총 중량을 기준으로 0.16% 아인산 모노머를 포함하는 코팅물 1은 대조군으로서 정의하고, 100% 스크럽 내성 비를 가졌다. 코팅물 2 내지 7의 각각의 스크럽 내성은 코팅물 1과 비교한 상대적인 비이다. 코팅물 1에 비해 0.63%의 아인산 모노머 양을 가지는 코팅물 2는 더 나은 스크럽 내성을 가졌지만(100%에 비해 139%), 더 좋지 못한 점도 안정성(4.2에 비해 20.8)을 가졌다. 아인산 양이 많을수록, 점도 안정성은 더 나빠지는 추세는 명확하였다. 코팅물 2에 비해, 코팅물 3 및 4는 동일한 아인산 모노머 양을 가졌고, 따라서, 유사하게 양호한 스크럽 내성을 가지면서도, 개선된 점도 안정성(20.8에 비해 14.4)을 가졌다. 다단계 중합에 의해, 각각의 단계에서 한정된 아인산 모노머 양을 사용하는 경우, 코팅의 점도 안정성은 단일 중합으로부터 제조된 것들과 비교해 개선되었다고 결론지었다.
코팅물 3 및 4에 비해, 코팅물 5는 낮은 P2/P1 비(아인산 모노머의 제1 부분의 총 중량을 기준으로 한 아인산 모노머의 제2 부분의 중량 퍼센트)를 가졌지만, 총 아인산 모노머 양이 변하지 않았음에도 너 나쁜 스크럽 내성(78%)을 가졌다. 이는 또한 P2/P1 비가 코팅 성능, 예컨대, 스크럽 내성에 중대한 역할을 한다는 것을 나타낸다.
코팅물 6은 코팅물 2와 유사한 결과를 가졌고, 이는 아인산 양이 많을수록, 점도 안정성은 더 나빠지는 추세를 나타낸다. 코팅물 6에 비해, 코팅물 7은, 본 발명의 제한 범위 내의 P2/P1 비를 가진 다단계 중합된 라텍스 폴리머를 포함하였으며, 훨씬 더 나은 점도 안정성(>37.5에 비해 22.9)을 달성하였다.

Claims (12)

  1. 다단계 중합의 라텍스 폴리머로서,
    제1 단계 폴리머 및 제2 단계 폴리머를 포함하고,
    상기 제1 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제1 부분 및 아인산 모노머의 제1 부분을 포함하고; 상기 제2 단계 폴리머는 아크릴 모노머의 제2 부분 및 아인산 모노머의 제2 부분을 포함하고; 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분의 양은 상기 제1 단계 폴리머의 총 중량의 2 중량% 내지 8 중량%이고; 상기 아인산 모노머의 상기 제2 부분의 양은 상기 아인산 모노머의 제1 부분의 총 중량의 41 중량% 내지 150 중량%이고; 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분은 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 총 중량의 5 중량% 내지 20 중량%이고; 상기 라텍스 폴리머의 Tg는 -20℃ 내지 50℃의 범위인, 라텍스 폴리머.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 포스포에틸 메타크릴레이트 및 포스포프로필 메타크릴레이트로부터 선택되는, 라텍스 폴리머.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 포스포에틸 메타크릴레이트를 포함하는, 라텍스 폴리머.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 메틸 메타크릴레이트를 포함하는, 라텍스 폴리머.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함하는, 라텍스 폴리머.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 한 항에 있어서, 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분의 양은 상기 제1 단계 폴리머의 총 중량의 4 중량% 내지 6 중량%이고; 상기 아인산 모노머의 상기 제2 부분의 양은 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분의 총 중량의 41 중량% 내지 99 중량%이고; 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분은 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 총 중량의 8 중량% 내지 15 중량%이고; 상기 라텍스 폴리머의 Tg는 -0℃ 내지 30℃의 범위이고; 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 포스포에틸 메타크릴레이트 및 포스포프로필 메타크릴레이트로부터 선택되고; 그리고 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 메틸 메타크릴레이트를 포함하는, 라텍스 폴리머.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계 폴리머는, 상기 제1 단계 중합체의 총 중량을 기준으로, 0.1 중량% 내지 30 중량%의, 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머를 추가로 포함하는, 라텍스 폴리머.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 다중에틸렌성으로 불포화된 모노머는 알릴 메타크릴레이트를 포함하는, 라텍스 폴리머.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계 폴리머는, 상기 제2 단계 폴리머의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 내지 70 중량%의 스티렌 모노머를 추가로 포함하는, 라텍스 폴리머.
  10. a) 에멀젼 중합 조건 하에서 아크릴 모노머의 제1 부분을 아인산 모노머의 제1 부분과 접촉시켜 제1 단계 폴리머를 제조하는 단계; 및
    b) 에멀젼 중합 조건 하에서 상기 제1 단계 폴리머를 아크릴 모노머의 제2 부분 및 아인산 모노머의 제2 부분과 접촉시켜 라텍스 폴리머를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분의 양은 상기 제1 단계 폴리머의 총 중량의 2 중량% 내지 8 중량%이고; 상기 아인산 모노머의 상기 제2 부분의 양은 상기 아인산 모노머의 상기 제1 부분의 총 중량의 41 중량% 내지 150 중량%이고; 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분은 상기 아크릴 모노머의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 총 중량의 5 중량% 내지 20 중량%이고; 상기 라텍스 폴리머의 Tg는 -20℃ 내지 50℃의 범위인, 방법.
  11. 청구항 1의 라텍스 폴리머, 안료 입자, 증량제, 결합제 및 분산제를 포함하는, 60% 초과의 안료 용적 함량의 수성 코팅 조성물.
  12. 청구항 1의 라텍스 폴리머, 증량제, 결합제 및 분산제를 포함하는, 60% 초과의 안료 용적 함량의 수성 종이 코팅 조성물.
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