KR20220059499A - 수성 중합체 분산액 - Google Patents

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KR20220059499A
KR20220059499A KR1020227010661A KR20227010661A KR20220059499A KR 20220059499 A KR20220059499 A KR 20220059499A KR 1020227010661 A KR1020227010661 A KR 1020227010661A KR 20227010661 A KR20227010661 A KR 20227010661A KR 20220059499 A KR20220059499 A KR 20220059499A
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젠 치엔
진페이 왕
지엔밍 쉬
칭웨이 장
웨 추이
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
롬 앤드 하스 캄파니
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Abstract

양호한 F/T 안정성 및 만족스러운 막힘 방지 특성을 나타내고 양호한 소수성 얼룩 저항성을 갖는 코팅을 제공하는 수성 중합체 분산액 및 이러한 수성 중합체 분산액을 포함하는 수성 코팅 조성물.

Description

수성 중합체 분산액
본 발명은 수성 중합체 분산액 및 이를 포함하는 수성 코팅 조성물에 관한 것이다.
수성 또는 수계 코팅 조성물은 환경 문제가 덜하다는 점에서 용매계 코팅 조성물보다 점점 더 중요해지고 있다. 코팅 업계는 VOC를 갖지 않거나, 또는 실질적으로 감소되거나 또는 낮은 VOC, 예를 들어, 코팅 조성물의 리터당 5 그램(g) 이하의 VOC를 갖는 코팅 조성물을 개발하는데 항상 관심을 가져왔다. 그러나, 수성 코팅 조성물, 특히 낮은 VOC 코팅 조성물은 일반적으로 운송 및 저장 동안 동결-해동(F/T: freeze-thaw) 안정성의 결핍을 겪는다.
VOC에 기여하지 않는 동결방지제(anti-freeze agent)의 첨가는 코팅 조성물의 F/T 안정성을 향상시킬 수 있지만, 때때로 생성되는 코팅의 방오성(stain resistance)을 손상시킨다. 방오성은 친수성 및 소수성 얼룩과 같은 얼룩(stain)에 의해 젖는 것에 대한 코팅 필름의 저항성, 코팅 필름 상에 얼룩이 부착되는 것에 대한 저항성, 및 얼룩이 코팅 필름으로부터 얼마나 쉽게 제거될 수 있는지에 대한 저항성이다. 코팅의 방오성에 대한 일부 국제 표준 또는 국가 표준(예를 들어, GB/T 9780-2013)에서 요구하는 바와 같이, 대부분은 잉크, 식초, 및 홍차와 같은 친수성 얼룩인 6 가지 유형의 얼룩에 대해 45의 총 방오성 점수를 달성하려는 시도가 있어 왔다. 연필, 립스틱, 및 크레용과 같은 많은 일반적인 가정 용품에 의한 얼룩은 소수성 얼룩이며, 따라서 이러한 소수성 얼룩에 대한 저항성을 개선할 필요가 있다. 또한, 전형적으로는 바인더의 제조시에 포함되는 계면활성제는 수성 코팅 조성물의 물성에 영향을 미칠 수 있는데, 예를 들어, 일부 유형의 포스페이트 계면활성제가 사용된 경우에 브러시 막힘 현상(brush clogging phenomenon)이 발생하는 경향이 있다.
따라서, 소수성 얼룩 저항성, 동결-해동 안정성, 및 막힘-방지(anti-clogging) 특성을 포함하는 코팅 성능 특성의 균형을 맞추기 위하여 제로(0) 또는 낮은 VOC 코팅 용도에 특히 적합한 수성 중합체 분산액을 개발할 필요성이 여전히 남아 있다.
본 발명은 에멀젼 중합체를 특정 계면활성제 및 특정 에폭시 실란과 조합함으로써 신규한 수성 중합체 분산액을 제공한다. 이러한 수성 중합체 분산액을 포함하는 코팅 조성물은 양호한 동결-해동 안정성 및 만족스러운 막힘 방지 특성을 나타낼 수 있고 양호한 소수성 얼룩 저항성을 갖는 코팅을 제공할 수 있다. 이러한 특성은 하기 실시예 부분에서 기술되는 시험 방법들에 따라 측정할 수 있다.
제1 양태에서, 본 발명은 수성 중합체 분산액으로서:
에멀젼 중합체;
하기 화학식(I)의 계면활성제:
Figure pct00001
(상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이고; R1은 수소 또는 1-펜에틸-(R)p이고; R2는 독립적으로 메틸 또는 에틸이고; m은 1 내지 40이고; n은 0 내지 40이고; p는 0, 1 또는 2이며; M은 수소, 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 암모늄 잔기, 또는 알칸올아민 잔기를 나타냄); 및
상기 에멀젼 중합체의 중량을 기준으로, 0.1 중량% 내지 1.1 중량%의 하기 화학식(II)의 에폭시 실란:
Figure pct00002
(상기 식에서, R3은 200 이하의 분자량을 갖는 2가 유기 기를 나타내고, R4는 수소 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 아릴기, 또는 아르알킬기를 나타내고, R5는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 나타내며, q는 1, 2 또는 3임)을 포함하는 수성 중합체 분산액이다.
제2 양태에서, 본 발명은 제1 양태의 수성 중합체 분산액, 및 분산제, 유착제, 습윤제, 증점제, 소포제, 안료, 증량제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함하는 수성 코팅 조성물이다.
본원에서 "수성" 분산액 또는 조성물은 입자들이 수성 매질 중에 분산되었다는 것을 의미한다. 본원에서 "수성 매질"은 물 및, 매질의 중량을 기준으로, 0 내지 30 중량%의, 예를 들어, 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에스테르 등과 같은 수-혼화성 화합물(들)을 의미한다.
본원에서 사용되는 "아크릴"은 (메트)아크릴산, 알킬 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로니트릴 및 이들의 변형된 형태, 예를 들어 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 본 문서 전반에 걸쳐, 단어 분절 "(메트)아크릴"은 "메타크릴" 및 "아크릴" 둘 모두를 지칭한다. 예를 들어, (메트)아크릴산은 메타크릴산 및 아크릴산 둘 모두를 지칭하며, 메틸 (메트)아크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트 및 메틸 아크릴레이트 둘 모두를 지칭한다.
본 발명에서 "유리 전이 온도" 또는 "Tg"는, 예를 들어, 시차 주사 열량계("DSC") 또는 폭스(Fox) 방정식을 사용한 계산을 포함하는 다양한 기법에 의해 측정될 수 있다. 본원에서 보고되는 특정 값의 Tg는 폭스 방정식을 사용하여 계산된 값이다(문헌[T.G. Fox, Bull. Am. Physics Soc., Volume 1, Issue No. 3, page 123 (1956)]). 예를 들어, 단량체 M1 및 M2의 공중합체의 Tg는 하기 수학식에 의해 계산된다:
Figure pct00003
상기 식에서, T g (calc.)는 공중합체에 대해 계산된 유리 전이 온도이고, w(M 1 )는 공중합체 내의 단량체 M1의 중량 분율이고, w(M 2 )는 공중합체 내의 단량체 M2의 중량 분율이고, T g (M 1 )는 단량체 M1의 단독중합체의 유리 전이 온도이고, T g (M 2 )는 단량체 M2의 단독중합체의 유리 전이 온도이며, 모든 온도는 K이다. 단독중합체의 유리 전이 온도는, 예를 들어, 문헌["Polymer Handbook", edited by J. Brandrup and E.H. Immergut, Interscience Publishers]에서 확인할 수 있다.
"중합된 단위"로도 또한 알려져 있는 명명된 단량체의 "구조 단위"는 중합 후 단량체의 잔부, 즉 중합된 단량체 또는 중합된 형태의 단량체를 지칭한다. 예를 들어, 메틸 메타크릴레이트의 구조 단위는 하기와 같이 예시된다:
Figure pct00004
, 상기 식에서, 점선은 구조 단위가 중합체 골격에 부착되는 지점을 나타낸다.
본 발명의 수성 중합체 분산액은 하나 이상의 에멀젼 중합체를 포함할 수 있다. 본 발명에서 유용한 에멀젼 중합체는 아미드, 우레이도, 카복실, 카복실산 무수물, 하이드록실, 설폰산, 설포네이트, 인산, 또는 포스페이트기로부터 선택되는 적어도 하나의 작용기를 함유하는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 작용성 단량체의 구조 단위를 포함할 수 있다. 적합한 에틸렌계 불포화 작용성 단량체의 예는 산-함유 단량체, 예를 들어 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 말레산, 또는 푸마르산을 포함하는 α, β-에틸렌계 불포화 카복실산; 또는 산기, 예를 들어 무수물, (메트)아크릴 무수물, 또는 말레산 무수물을 생성하거나 또는 후속으로 전환될 수 있는 산-형성 기를 함유하는 단량체; 비닐 포스폰산; 포스포알킬 (메트)아크릴레이트 예를 들어 포스포에틸 (메트)아크릴레이트, 포스포프로필 (메트)아크릴레이트, 포스포부틸 (메트)아크릴레이트, 또는 이의 염; 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산; 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산의 나트륨 염; 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판 설폰산의 암모늄 염; 나트륨 스티렌 설포네이트; 나트륨 비닐 설포네이트; 알릴 에테르 설포네이트의 나트륨 염; 등; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 일치환된 (메트)아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-부틸아크릴아미드, N-삼차 부틸아크릴아미드, N-2-에틸헥실아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드; 메틸아크릴아미도에틸 에틸렌 우레아; 하이드록시-작용성 (메트)아크릴산 알킬 에스테르, 예를 들어 하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 하이드록시프로필 메타크릴레이트; 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 에틸렌계 불포화 작용성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 포스포에틸 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 에멀젼 중합체는, 상기 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 0.3 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 또는 심지어는 1.0 중량% 이상, 및 동시에, 10 중량% 이하, 5.0 중량% 이하, 또는 심지어는 3.0 중량% 이하의 에틸렌계 불포화 작용성 단량체의 구조 단위를 포함할 수 있다.
본 발명에서 유용한 에멀젼 중합체는 전술한 에틸렌계 불포화 작용성 단량체들과는 상이한 하나 이상의 모노에틸렌계 불포화 비이온성 단량체의 구조 단위를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "비이온성 단량체(nonionic monomer)"는 pH = 1 - 14에서 이온성 전하를 갖지 않는 단량체를 지칭한다. 적합한 모노에틸렌계 불포화 비이온성 단량체는, 예를 들어, 비닐 방향족 단량체, (메트)아크릴산의 C1-C30-알킬 에스테르, (메트)아크릴로니트릴, 아세토아세톡시에틸 메타크릴레이트(AAEM), 디아세톤 아크릴아미드(DAAM), 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 비닐 방향족 단량체는, 예를 들어, 스티렌, 치환된 스티렌, 예를 들어 메틸스티렌, 알파-메틸스티렌, 트랜스-베타-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 에틸스티렌, 부틸스티렌, 및 p-메톡시스티렌; o-, m-, 및 p-메톡시스티렌, 및 p-트리플루오로메틸스티렌, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. (메트)아크릴산의 적합한 C1-C30-알킬 에스테르는, 예를 들어, 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, tert-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트, 이소데실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 아이코실 (메트)아크릴레이트, 사이클로알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 사이클로헥실 메타크릴레이트 및 사이클로헥실 아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 (메트)아크릴산의 C1-C25-, C1-C16, C1-C8-, C1-C4-, 또는 C1-C2-알킬 에스테르를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 모노에틸렌계 불포화 비이온성 단량체는 (메트)아크릴산의 C1-C30-알킬 에스테르, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이다. 에멀젼 중합체는, 상기 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 85 중량% 내지 99.7 중량%, 88 중량% 내지 98 중량%, 90 중량% 내지 96 중량%, 또는 92 중량% 내지 95 중량%의 모노에틸렌계 불포화 비이온성 단량체의 구조 단위를 포함할 수 있다.
본 발명에서 유용한 에멀젼 중합체는 디-, 트리-, 테트라- 또는 더 고급의 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체를 포함하는 하나 이상의 멀티에틸렌계 불포화 단량체의 구조 단위를 선택적으로 포함할 수 있다. 적합한 멀티에틸렌계 불포화 단량체는, 예를 들어, 부타디엔, 알릴 (메트)아크릴레이트, 디알릴 프탈레이트, 디비닐 벤젠, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 에멀젼 중합체는, 상기 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 0 내지 5 중량%, 0.05 중량% 내지 1 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 멀티에틸렌계 불포화 단량체의 구조 단위를 포함할 수 있다.
전술한 단량체의 유형 및 수준은 상이한 용도에 적합한 유리 전이 온도(Tg)를 에멀젼 중합체에 제공하도록 선택될 수 있다. 에멀젼 중합체는, 상기 Fox 방정식으로 계산하거나 또는 DSC로 측정하였을 때, -10℃ 이상, -5℃ 이상, 또는 심지어는 0℃ 이상이고, 동시에 40℃ 이하, 30℃ 이하, 또는 심지어는 20℃ 이하의 Tg를 가질 수 있다.
본 발명의 수성 중합체 분산액은 또한 하기 화학식(I)로 표시되는 하나 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다:
Figure pct00005
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이고; R1은 수소 또는 1-펜에틸-(R)p이고; R2는 독립적으로 메틸 또는 에틸이고; m은 1 내지 40이고; n은 0 내지 40이고; p는 0, 1 또는 2이며; M은 수소, 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 암모늄 잔기, 또는 알칸올아민 잔기를 나타낸다.
각각의 R은 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 또는 이들의 조합일 수 있다.
바람직하게는, R1은 1-펜에틸-(R)p이며, 보다 바람직하게는, p는 0이고, R1은 1-펜에틸이다.
m은 에틸렌 옥사이드의 평균 부가 몰수를 나타낸다. m은 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 9 이상, 또는 심지어는 10 이상, 및 동시에, 40 이하, 35 이하, 30 이하, 25 이하, 또는 심지어는 20 이하; 바람직하게는 2 내지 20, 보다 바람직하게는 5 내지 20의 정수일 수 있다.
n은 0 내지 20, 0 내지 15, 또는 0 내지 10의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 n은 0이다.
바람직하게는, p는 0이다.
바람직하게는, M은 NH4 +이다.
화학식(I)의 특정 예는 하기 구조를 포함한다:
Figure pct00006
상기 식에서, m은 화학식(I)로 정의된다.
적합한 상업적으로 입수 가능한 계면활성제는 Solvay로부터 입수 가능한 Rhodafac PE3016 계면활성제를 포함한다. 화학식(I)의 계면활성제는, 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.75 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 1.0 중량% 이상, 1.1 중량% 이상, 1.2 중량% 이상, 1.3 중량% 이상, 1.4 중량% 이상, 또는 심지어는 1.5 중량% 이상, 및 동시에, 5.0 중량% 이하, 4.5 중량% 이하, 4.0 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3.0 중량% 이하, 2.8 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.2 중량% 이하, 또는 심지어는 2.0 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 중합체 분산액은 하나 이상의 에폭시 실란을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 유용한 에폭시 실란은 전형적으로는 에폭시기를 갖는 포화 알콕실화 실란이다. 에폭시 실란은 적어도 하나의 가수분해성 실란기를 가질 수 있다. 에폭시 실란은 하기 화학식(II)을 가질 수 있다:
Figure pct00007
상기 식에서, R3은 200 이하의 분자량을 갖는 2가 유기 기, 바람직하게는 C1-C10, C1-C5, 또는 C1-C3 알킬렌기를 나타내고; R4는 수소 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 아릴기, 아르알킬기, 바람직하게는 C1-C6 또는 C1-C3 알킬기, 보다 바람직하게는 메틸 또는 에틸을 나타내고; R5는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 바람직하게는 메틸 또는 에틸을 나타내며; q는 1, 2 또는 3, 바람직하게는, q는 2 또는 3이다. 일부 실시형태에서, R5는 메틸 또는 에틸이고 q는 2 또는 3이다. 적합한 에폭시 실란의 예는 3-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필 메틸디메톡시실란 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 수성 분산액은, 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 0.1 중량% 이상, 0.15 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.35 중량% 이상, 또는 심지어는 0.4 중량% 이상, 및 동시에, 1.1 중량% 이하, 1.0 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.7 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 또는 심지어는 0.5 중량% 이하의 양으로 에폭시 실란을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 수성 중합체 분산액은 에멀젼 중합체 및, 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 1.0 중량% 내지 3.0 중량%의 계면활성제, 및 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 에폭시 실란을 포함한다.
본 발명의 수성 중합체 분산액은 일차적으로 전술된 단량체를 바람직하게는 화학식(I)의 계면활성제의 존재 하에 에멀젼 중합하여 에멀젼 중합체를 형성한 다음, 수득된 분산액에 에폭시 실란을 첨가함으로써 제조될 수 있다. 화학식(I)의 계면활성제의 일부는 또한 중합 후에 첨가될 수 있다. 에멀젼 중합체를 제조하기 위한 전술된 단량체의 총 중량 농도는 100%이다. 단량체는 순수한 형태로 또는 수중 에멀젼으로서 첨가될 수 있거나; 또는 에멀젼 중합체를 제조하는 반응 기간에 걸쳐 한 번 이상의 첨가로 또는 연속적으로, 선형적으로 또는 비선형적으로 첨가될 수 있다. 화학식(I)의 계면활성제 이외에, 화학식(I)의 계면활성제와 상이한 하나 이상의 추가의 계면활성제가 단량체의 중합 이전, 중합 도중, 또는 중합 후에, 또는 이들의 조합에 첨가될 수 있다. 적합한 추가의 계면활성제의 예는 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴 설페이트, 설포네이트 또는 포스페이트의 알칼리 금속 또는 암모늄 염; 알킬 설폰산; 설포숙시네이트 염; 지방산; 중합성 계면활성제; 에톡실화 알코올 또는 페놀; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 추가의 계면활성제는 수성 중합체 분산액의 성능을 손상시키지 않는 양, 예를 들어, 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 0 내지 1.5 중량%, 0.1 중량% 내지 1 중량%, 0.2 중량% 내지 0.8 중량%, 또는 0.3 중량% 내지 0.6 중량%의 양으로 사용되어야 한다. 에멀젼 중합 공정에 적합한 온도는 100℃ 미만, 30 내지 95℃의 범위, 또는 50 내지 90℃의 범위일 수 있다.
에멀젼 중합체를 제조하는 중합 공정에서, 자유 라디칼 개시제가 사용될 수 있다. 중합 공정은 열적으로 개시되거나 산화환원 개시된 에멀젼 중합일 수 있다. 적합한 자유 라디칼 개시제의 예는 과산화수소, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 암모늄 및/또는 알칼리 금속 퍼설페이트, 과붕산나트륨, 과인산 및 이들의 염; 과망간산칼륨, 및 과산화이황산의 암모늄염 또는 알칼리 금속염을 포함한다. 자유 라디칼 개시제는 전형적으로는 단량체의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 3.0 중량%의 수준으로 사용될 수 있다. 적합한 환원제와 커플링된 전술한 개시제를 포함하는 산화환원 시스템이 중합 공정에서 사용될 수 있다. 적합한 환원제의 예는 나트륨 설폭실레이트 포름알데히드, 아스코르브산, 이소아스코르브산, 알칼리 금속 및 황-함유 산의 암모늄 염, 예를 들어, 아황산나트륨, 비설파이트, 티오설페이트, 하이드로설파이트, 설파이드, 하이드로설파이드 또는 디티오나이트, 아세톤 비설파이트, 글리콜산, 하이드록시메탄설폰산, 글리옥실산 수화물, 락트산, 글리세르산, 말산, 타르타르산 및 상기 산들의 염을 포함한다. 철, 구리, 망간, 은, 백금, 바나듐, 니켈, 크롬, 팔라듐 또는 코발트의 금속염은 산화환원 반응을 촉매화하는 데 사용될 수 있다. 금속에 대한 킬레이트제가 선택적으로 사용될 수 있다.
에멀젼 중합체를 제조하는 중합 공정에서, 사슬 이동제가 사용될 수 있다. 적합한 사슬이동제의 예는, 3-머캅토프로피온산, n-도데실 머캅탄, 메틸 3-머캅토프로피오네이트, 부틸 3-머캅토프로피오네이트, 벤젠티올, 아젤라익 알킬 머캅탄, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 사슬 이동제는 에멀젼 중합체의 분자량을 조절하는 데 효과적인 양, 예를 들어, 에멀젼 중합체를 제조하는 데 사용되는 단량체의 중량을 기준으로, 0 중량% 내지 1 중량%, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 또는 0.15 중량% 내지 0.4 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
에멀젼 중합체의 중합이 완결된 후, 수득된 에멀젼 중합체는 중화제로서 하나 이상의 염기에 의해 예를 들어 적어도 6, 또는 6 내지 10, 또는 7 내지 9의 pH 값으로 중화될 수 있다. 염기는 에멀젼 중합체의 이온성 기 또는 잠재적 이온성 기의 부분 중화 또는 완전 중화를 초래할 수 있다. 적합한 염기의 예로는, 암모니아; 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화아연, 수산화마그네슘, 탄산나트륨; 1 차, 2 차, 및 3 차 아민, 예를 들어 트리에틸 아민, 에틸아민, 프로필아민, 모노이소프로필아민, 모노부틸아민, 헥실아민, 에탄올아민, 디에틸 아민, 디메틸 아민, 트리부틸아민, 트리에탄올아민, 디메톡시에틸아민, 2-에톡시에틸아민, 3-에톡시프로필아민, 디메틸에탄올아민, 디이소프로판올아민, 모르폴린, 에틸렌디아민, 2-디에틸아미노에틸아민, 2,3-디아미노프로판, 1,2-프로필렌디아민, 네오펜탄디아민, 디메틸아미노프로필아민, 헥사메틸렌디아민, 4,9-디옥사도데칸-1,12-디아민, 폴리에틸렌이민 또는 폴리비닐아민; 수산화알루미늄; 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에서 유용한 에멀젼 중합체는 50 나노미터(nm) 내지 500 nm, 80 nm 내지 200 nm, 또는 90 nm 내지 150 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 본원에서 입자 크기는 Z-평균 크기를 지칭하며, Brookhaven BI-90 플러스 입자 크기 분석기에 의해 측정될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 수성 중합체 분산액을 포함하는 수성 코팅 조성물에 관한 것이다. 수성 코팅 조성물은 또한 분산제, 유착제, 습윤제, 증점제, 소포제, 안료, 증량제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 하나 이상의 안료를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "안료"는 코팅의 불투명성 또는 은폐 능력에 실질적으로 기여할 수 있는 미립자 무기 물질을 지칭한다. 이러한 물질은 전형적으로는 1.8 초과의 굴절 지수를 갖는다. 적합한 안료의 예로는 이산화티타늄(TiO2), 산화아연, 황화아연, 산화철, 황산바륨, 탄산바륨 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 바람직한 안료는 TiO2이다. TiO2는 또한 농축된 분산액 형태로도 입수 가능하다. 본 발명의 수성 코팅 조성물은 또한 하나 이상의 증량제를 포함할 수 있다. 용어 "증량제"는 1.8 이하 및 1.3 초과의 굴절률을 갖는 물질을 지칭한다. 적합한 증량제의 예로는, 탄산칼슘, 산화알루미늄(Al2O3), 점토, 황산칼슘, 알루미노실리케이트, 실리케이트, 제올라이트, 운모, 규조토, 고체 또는 중공 유리, 세라믹 비드, 및 불투명 중합체, 예를 들어 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 ROPAQUE™ Ultra E(ROPAQUE는 The Dow Chemical Company의 상표임), 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 수성 코팅 조성물은 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 또는 심지어는 50% 이상, 및 동시에, 60% 이하, 58% 이하, 또는 심지어는 55% 이하의 안료 부피 농도(PVC: pigment volume concentration)를 가질 수 있다. 코팅 조성물의 PVC는 하기 수학식에 따라 결정될 수 있다:
Figure pct00008
본 발명의 수성 코팅 조성물은 하나 이상의 소포제를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 "소포제"는 거품의 형성을 감소시키고 방해하는 화학적 첨가제를 지칭한다. 소포제는 실리콘계 소포제, 미네랄 오일계 소포제, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드계 소포제, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 상업적으로 입수 가능한 소포제는 예를 들어, 둘 모두 TEGO로부터 입수 가능한 TEGO Airex 902 W 및 TEGO Foamex 1488 폴리에테르 실록산 공중합체 에멀젼, BYK로부터 입수 가능한 BYK-024 실리콘 소포제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 소포제는, 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 0.5 중량%, 0.05 중량% 내지 0.4 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 또한, "레올로지 개질제(rheology modifier)"로도 알려진 하나 이상의 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 증점제는 폴리비닐 알콜(PVA), 산 유도체, 산 공중합체, 우레탄 관련 증점제(UAT), 폴리에테르 우레아 폴리우레탄(PEUPU), 폴리에테르 폴리우레탄(PEPU), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 증점제의 예로는 알칼리 팽윤성 에멀젼(ASE), 예를 들어, 나트륨 또는 암모늄 중화된 아크릴산 중합체; 소수성으로 개질된 알칼리 팽윤성 에멀젼(HASE), 예를 들어, 소수성으로 개질된 아크릴산 공중합체; 회합성 증점제, 예를 들어, 소수성으로 개질된 에톡실화 우레탄(HEUR); 및 셀룰로스 증점제, 예를 들어, 메틸 셀룰로스 에테르, 하이드록시메틸 셀룰로스(HMC), 하이드록시에틸 셀룰로스(HEC), 소수성으로-개질된 하이드록시 에틸 셀룰로스(HMHEC), 나트륨 카복시메틸 셀룰로스(SCMC), 나트륨 카복시메틸 2-하이드록시에틸 셀룰로스, 2-하이드록시프로필 메틸 셀룰로스, 2-하이드록시에틸 메틸 셀룰로스, 2-하이드록시부틸 메틸 셀룰로스, 2-하이드록시에틸 에틸 셀룰로스, 및 2-하이드록시프로필 셀룰로스를 포함한다. 바람직하게는, 증점제는 HASE, HEC, HEUR, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 증점제는, 상기 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 3.0 중량%, 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 1.2 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 하나 이상의 습윤제를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 "습윤제"는 코팅 조성물의 표면 장력을 감소시켜 코팅 조성물이 기재 표면에 걸쳐 보다 용이하게 분산하거나 기재 표면을 침투하게 하는 화학적 첨가제를 지칭한다. 습윤제는 폴리카복실레이트, 음이온성, 쯔비터이온성, 또는 비이온성일 수 있다. 적합한 상업적으로 입수 가능한 습윤제는, 예를 들어, The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 TRITON™ CF-10 비이온성 계면활성제(TRITON은 Dow Chemical Company의 상표임), Air Products로부터 입수 가능한 아세트아세틸렌 디올에 기반한 SURFYNOL 10 비이온성 습윤제, 모두 BYK로부터 입수 가능한 BYK-346 및 BYK-349 폴리에테르-개질된 실록산, 또는 이들의 혼합물이다. 습윤제는 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 1.0 중량%, 0.1 중량% 내지 0.8 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 0.6 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 하나 이상의 유착제를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 "유착제"는 주변 조건 하에서 중합체 입자를 연속 필름으로 융합시키는 느린-증발 용매를 나타낸다. 적합한 유착제의 예로는 2-n-부톡시에탄올, 디프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, n-부틸 에테르, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 유착제는 Eastman Chemical Company, Coasol로부터 입수 가능한 Texanol 에스테르 알콜, 및 Chemoxy International Ltd.로부터 입수 가능한 Coasol 및 Coasol 290 Plus 유착제, 디프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, n-부틸 에테르, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 유착제는, 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 3.0 중량%, 0.1 중량% 내지 2.0 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 하나 이상의 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 분산제는 비-이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제, 예를 들어 적합한 분자량을 갖는 다가산, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(AMP), 디메틸 아미노 에탄올(DMAE), 칼륨 트리폴리포스페이트(KTPP), 삼나트륨 폴리포스페이트(TSPP), 시트르산 및 다른 카복실산을 포함할 수 있다. 사용되는 폴리산은, 소수성으로- 또는 친수성으로-개질된 것들, 예를 들어 다양한 단량체, 예를 들어 스티렌, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 디이소부틸렌, 및 다른 공단량체와 함께 폴리아크릴산 또는 폴리메타크릴산 또는 말레산 무수물을 포함하여, 폴리카복실산을 기초로 한 단독중합체 및 공중합체; 이들의 염; 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 폴리산의 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(컬럼: One PLgel GUARD 컬럼(10 μm, 50×7.5 밀리미터(mm)) 및 One Mixed B 컬럼(7.8×300 mm); 및 보정(calibration): 폴리놈(polynom) 3 피트니스(fitness)를 사용하여 2329000 내지 580 g/mol 범위의 분자량을 갖는 PL 폴리스티렌 협소(Narrow) 표준)에 의해 측정된 바와 같이, 1,000 내지 50,000, 1,200 내지 40,000, 1,500 내지 20,000, 2,000 내지 15,000, 또는 2,500 내지 10,000의 범위일 수 있다. 분산제는, 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 3.0 중량%, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 0.6 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 동결방지제를 포함할 수 있다. 동결방지제의 구체적인 예로는 폴리옥시프로필렌 폴리올, 폴리에틸렌 글리콜, Solvay로부터 입수 가능한 Rhodoline FT-100 동결-해동 안정제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 동결방지제는 그로부터 제조된 코팅의 소수성 얼룩 저항성을 손상시키지 않는 양, 예를 들어, 동결방지제는 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 3 중량% 미만, 2 중량% 미만, 1.8 중량% 미만, 1.5 중량% 미만, 1.2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 0.8 중량% 미만, 0.7 중량% 미만, 0.6 중량% 미만, 0.5 중량% 미만, 0.1 중량% 미만, 또는 심지어는 0 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
전술한 성분들 이외에도, 본 발명의 수성 코팅 조성물은 하기의 첨가제들 중 어느 하나 또는 조합을 추가로 포함할 수 있다: 완충액, 중화제, 습윤제, 곰팡이제거제, 살생물제, 피막 방지제, 착색제, 유동화제, 항산화제, 가소제, 균염제, 틱소트로프제, 접착 촉진제 및 연마 비히클. 존재하는 경우, 이러한 첨가제는 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 1 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 합산된 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 물을 추가로 포함할 수 있다. 물의 농도는, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 30 중량% 내지 90 중량%, 40 중량% 내지 80 중량%, 또는 50 중량% 내지 70%일 수 있다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 수성 중합체 분산액, 및 선택적으로 전술된 안료 및 기타 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 수성 코팅 조성물 중의 성분들은 임의의 순서로 혼합되어 본 발명의 수성 코팅 조성물을 제공할 수 있다. 전술된 선택적인 성분들 모두 혼합 도중에 또는 혼합 전에 조성물에 첨가되어 수성 코팅 조성물을 또한 형성할 수 있다. 안료 및/또는 증량제는 바람직하게는 분산제와 혼합되어, 안료 및/또는 증량제의 슬러리를 형성한다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 양호한 F/T 안정성 및 만족스러운 막힘 방지 특성을 나타낼 수 있으며, 또한 그로부터 수득된 코팅 필름에 개선된 소수성 얼룩 저항성(또한 "고체 얼룩 저항성"으로도 지칭됨)을 제공할 수 있다. "양호한 F/T 안정성"(즉, 동결-해동 안정성)은 조성물이 응고를 나타내지 않고 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 또는 심지어는 11 이하의 크렙스 단위(KU: Krebs Unit)의 점도 변화를 나타내는 3회의 동결-해동 사이클로 처리될 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명에서 사용되는 개선되거나 양호한 소수성 얼룩 저항성은 9 이상의 바셀린 및 카본 블랙 혼합물에 대한 얼룩 제거 점수를 지칭한다. 수성 코팅 조성물은 또한 GB/T 9780-2013에 따라 측정하였을 때 45 이상의 총 얼룩 점수로 표시되는 허용 가능한 총 얼룩 저항성을 제공할 수 있다. 이러한 특성들은 하기 실시예 부분에서 기술되는 시험 방법들에 따라 측정한다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 GB 18582-2008 방법에 따라 수성 코팅 조성물 리터당 5 그램(g/L) 이하의 휘발성 유기 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 수성 코팅 조성물의 VOC 함량은 3 g/L 미만, 2.5 g/L 미만 또는 심지어는 2 g/L 미만이다.
수성 코팅 조성물은 다양한 응용 분야, 예를 들어 인테리어 코팅, 선박 및 보호 코팅, 자동차 코팅, 교통 페인트, 외부 절연 및 마감 시스템(EIFS: Exterior Insulation and Finish Systems), 지붕 마스틱(roof mastic), 목재 코팅, 코일 코팅, 플라스틱 코팅, 캔 코팅, 건축 코팅, 및 토목 공학 코팅에 적합하다. 수성 코팅 조성물은 인테리어 코팅에 특히 유용하다.
본 발명은 또한: 기재에 본 발명의 수성 코팅 조성물을 적용하는 단계, 및 이를 건조하거나, 또는 상기 수성 코팅 조성물이 건조되도록 방치하여 전술한 바와 같은 개선된 소수성 액체 얼룩 저항성을 갖는 코팅을 형성하는 단계를 포함하는 기재 상에 코팅을 제조하는 방법에 관한 것이다. 적용된 수성 코팅 조성물을 건조하거나, 또는 건조되도록 방치하면 코팅이 형성된다. 수성 코팅 조성물은 다양한 기재에 적용되고 부착될 수 있다. 적합한 기재의 예로는 목재, 금속, 플라스틱, 폼, 석재, 탄성 기재, 유리, 벽지, 패브릭, 중밀도 파이버보드(MDF: medium-density fiberboard), 파티클 보드(particle board), 석고 보드, 콘크리트 또는 시멘트질 기재를 포함한다. 수성 코팅 조성물은 브러싱, 침지, 롤링 및 분무를 포함하는 현존하는 수단에 의해 기재에 적용될 수 있다. 수성 조성물은 바람직하게는 분무에 의해 적용된다. 표준 분무 기술 및 분무 장비, 예를 들어 공기-원자화 분무, 공기 분무, 무공기 분무, 고용량 저압 분무 및 정전 분무, 예를 들어 정전 벨 적용 및 수동 또는 자동 방법이 사용될 수 있다. 수성 코팅 조성물을 기재에 적용한 후, 코팅 조성물을 건조시키거나 또는 건조되도록 방치하여 실온(20-25℃)에서, 또는 승온에서, 예를 들어, 35℃ 내지 60℃에서 필름(즉, 코팅)을 형성할 수 있다. 코팅 조성물은 단독으로 사용하거나, 또는 다른 코팅과 조합으로 사용하여 다중층 코팅을 형성할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 일부 실시형태를 하기 실시예에서 기술할 것이며, 여기서 모든 부 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다. 단량체, 물질, 및 그들에 대한 약어는 다음과 같다:
메틸 메타크릴레이트(MMA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA), 에틸 아크릴레이트(EA), 메타크릴산(MAA), 알릴 메타크릴레이트(ALMA), 및 스티렌(ST).
Disponil FES 32 지방 알코올 에테르 설페이트(31% 활성)는 BASF로부터 입수 가능하다.
Momentive Performance Materials Inc.로부터 입수 가능한 Silquest A-171 실란은 비닐 트리메톡시 실란이다.
Solvay로부터 입수 가능한 Rhodafac RS-610A25 계면활성제(25% 활성)는 폴리에틸렌 글리콜 모노트리데실 에테르 포스페이트이다.
Solvay로부터 입수 가능한 Rhodafac PE3016 계면활성제(PE3016)(30% 활성)는 트리스티릴페놀 폴리에틸렌 글리콜 에테르 포스페이트이다.
Shanghai Yuyou Industrial Co., Ltd.로부터 입수 가능한 PP-7025(25% 활성)는 폴리[옥시(메틸-1,2-에탄디일)], .알파.-2-프로페닐-, 오메가, -하이드록시, -포스페이트이다.
Momentive Performance Materials Inc.로부터 입수 가능한 Coatosil 2287 실란은 3-글리시딜옥시프로필 메틸디에톡시실란이다.
Momentive Performance Materials Inc.로부터 입수 가능한 Silquest A-187 실란은 3-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란이다.
Momentive Performance Materials Inc.로부터 입수 가능한 CoatOSil MP 200 에폭시 작용성 실란 올리고머는 하기 구조를 갖는 에폭시-함유 폴리실록산 올리고머이며,
Figure pct00009
, 여기서, p=0~10이고, R"는 -CH2CH2CH2-이다.
하기의 표준 분석 장비 및 방법들이 본 실시예에서 사용된다.
VOC 시험 방법
VOC는 GB18582-2008 국가 표준(실내 장식 및 보수 재료-실내 건축 코팅재의 유해 물질 제한)에 따라 측정하였으며, 여기서 용매로서 아세토니트릴 및 질량 분광계 검출기가 사용되었다.
동결/해동(F/T) 안정성 평가
시험 코팅 조성물을 제조한 후, 코팅 조성물 샘플을 실온에서 밤새 평형화시킨 다음, 코팅 조성물의 KU 점도를 측정하여 "초기 KU"로서 기록하였다. 이어서, 용기를 75% 부피의 시험용 코팅 조성물로 충전하였다. 용기를 밀봉하여 -6℃에서 16시간 동안 냉동고에 놓아 둔 다음, 이후 냉동고에서 꺼내어 주변 조건(약 25℃)에서 8시간 동안 해동하였다. 상기 단계는 1회의 F/T 사이클을 완결한다. F/T 사이클을 샘플이 응고될 때까지 또는 최대 3회 사이클까지 계속하였다. 각각의 사이클 후에, 응고 또는 겔이 관찰되는 경우에 사이클 번호를 기록하였다. 3회 사이클이 완결된 후, 용기를 손으로 흔들어 샘플의 외관을 육안으로 관찰하였다. 실온에서 3 내지 5시간 동안 추가로 평형화한 후, 샘플의 KU 점도를 측정하여 "최종 KU"로서 기록하였다. 동결-해동 시험 이후 샘플이 응고되지 않거나 샘플로부터 분리된 그릿(grit)을 나타내지 않고 15 이하의 점도 변화(ΔKU)(즉, ΔKU= 최종 KU - 초기 KU)를 나타내는 경우, 샘플은 양호한 동결-해동 안정성을 갖는다. 그렇지 않고, 샘플이 응고되거나 그릿이 분리되거나, > 15 KU의 점도 변화를 나타내는 경우, 샘플은 불량한 동결-해동 안정성을 갖는다. "KU 점도"는 KU를 크렙스 단위(Krebs unit)로서 사용하여 Brookfield KU-1+ Stormer 점도계로 측정한 중간 전단 점도를 나타낸다.
브러시 막힘 시험
시험용 코팅 조성물(100 g) 및 물(20 g)을 혼합하여 시험 샘플을 제조하였다. 생성되는 혼합물을 캔에 부었다. 다음으로, 방모사(woolen) 브러시를 상기 캔에 넣은 다음, 이를 40℃에서 2시간 동안 오븐에 넣어두었다. 가열된 브러시를 꺼내어 보드 상에서 브러싱하고, 이어서 이를 다시 캔에 넣어 오븐에 보관하였다. 상기 단계들은 1회의 사이클을 완결한다. 매 사이클에서, 브러시 막힘이 관찰되는 경우 사이클 번호를 기록한다. 5회 사이클 완결 후, 브러시를 물을 사용하여 손으로 가볍게 세척하였다. 브러시가 막히거나 경화되지 않고, 브러시 내에서 침전이 전혀 관찰되지 않은 경우, 샘플은 브러시 막힘 시험에 합격(만족스러운 막힘-방지 특성)한 것이고; 그렇지 않으면, 샘플은 브러시 막힘 시험에서 불합격(만족스럽지 않은 막힘-방지 특성)한 것이다.
방오성 시험
방오성은 GB/T 9780-2013(건축용 코팅 및 페인트의 필름의 더트 픽업 저항(dirt pickup resistance) 및 얼룩 제거에 대한 시험 방법)에 따라 평가하였다. 드로우다운 바(drawdown bar)를 사용하여 시험 샘플을 흑색 비닐 스크럽 차트 상에 캐스팅하여 습윤 필름(두께: 120 μm)을 형성하였다. 상기 필름을 7 일 동안 실온에서 경화한 다음 얼룩을 적용하였다. 시험 영역은 25 mm 넓이 및 100 mm 길이의 차트 단면적으로 이루어진다. 시험 영역 내에서, 6개 유형의 얼룩(식초, 홍차, 진청색 잉크, 수용성 니그로신 용액, 알코올 가용성 니그로신 용액, 및 바셀린 및 카본 블랙 혼합물)을 각각 필름 상에 적용하였다. 액체 얼룩을 거즈 상에 적용하여 얼룩이 시험 영역으로부터 흘러 넘치는 것을 방지하였다. 얼룩을 2시간 동안 패널 상에서 유지시킨 다음, 여분의 얼룩을 마른 티슈로 닦아 내었다. 이어서, 수득된 시험 패널을 1.5 킬로그램(kg) 중량 하에 스크럽 시험기 상에 놓아 두고, 분당 37 회 스크러빙의 스크러빙 사이클을 실시하였다. 시험 패널을 200 사이클 동안 스크러빙한 후, 이를 시험기에서 꺼내고, 흐르는 물로 헹군 다음, 매달아 건조하였다. 이어서, 하기 수학식을 이용하여 반사율(X)의 변화를 측정함으로써 시험용 얼룩 영역을 평가하였다:
Figure pct00010
상기 식에서, Y1은 얼룩 제거 시험 후의 반사율이고, Y0은 얼룩 제거 시험 전의 반사율이다. BYK 분광 계측기(spectro-guide instrument)를 사용하여 Y1 및 Y0을 시험하였다.
수득된 반사율 값 X에 기초하여, 각각의 얼룩에 대한 얼룩 제거 점수(Ri)는 1 내지 10의 척도로 하기의 표에서 얻을 수 있다.
Figure pct00011
이어서, 하기 수학식에 따라 총 얼룩 제거 점수(R')를 계산하였다:
Figure pct00012
상기 식에서, Ri는 상이한 얼룩에 대한 얼룩 제거 점수이고, n은 6이다.
총 얼룩 제거 점수는 45점 이상이면 충분하다(즉, 양호한 총 얼룩 저항성). 바셀린 및 카본 블랙 혼합물에 대한 9점의 얼룩 제거 점수는 양호한 소수성 얼룩 저항성을 나타낸다.
실시예(Ex) 1
탈이온수(DI water)(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME: monomer emulsion)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중에 용해된 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, tert-부틸 하이드로퍼옥사이드(t-BHP)(1.53 g, 70% 수용액) 및 이소-아스코르브산(IAA)(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분(min) 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, Silquest A-187 실란(8.20 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
실시예 2
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, Coatosil 2287 실란(8.20 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
실시예 3
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, Silquest A-187 실란(4.92 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
실시예 4
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중에 용해된 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, Silquest A-187 실란(13.12 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
비교예(Comp Ex) 1
탈이온수(450 g), RS-610A25 계면활성제(100 g, 25% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, Silquest A-187 실란(8.20 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
비교예 2
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, CoatOSil MP 200 실란 올리고머(8.20 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
비교예 3
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(648.31 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), MAA(23.76 g), 및 A-171 실란(8.20 g)을 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다.
비교예 4
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다.
비교예 5
탈이온수(450 g), PE3016 계면활성제(92.56 g, 30% 활성), MMA(656.51 g), 2-EHA(111.07 g), EA(721.21 g), 및 MAA(23.76 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, Silquest A-187 실란(19.68 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
비교예 6
탈이온수(450 g), RS-610A25 계면활성제(50.00 g, 25% 활성), PP-7025(60.00 g, 25% 활성), MMA(719.46 g), 2-EHA(109.42 g), EA(721.21 g), 및 MAA (16.97 g)를 혼합하여 단량체 에멀젼(ME)을 제조하였다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구 및 환류 콘덴서가 장착된 5리터 4구 둥근 바닥 플라스크에 탈이온수(700 g)를 첨가하고 질소 분위기 하에 교반하면서 88℃로 가열하였다. 이어서, FES 32(5.0 g, 31% 활성) 및 ME(59.6 g)를 플라스크에 첨가한 다음, 탈이온수(28.08 g) 중에 용해된 과황산나트륨(4.68 g)을 신속하게 첨가하였다. 120분 내에 탈이온수(100 g) 중 과황산나트륨(1.56 g)을 동시에 공급하면서 나머지 ME를 플라스크에 첨가하였다. ME 공급이 완결되었을 때, t-BHP(1.53 g, 70% 활성) 및 IAA(0.47 g)의 촉매/활성화제 공급물을 첨가하고, 이어서 t-BHP(8.03 g, 70% 활성) 및 IAA(2.72 g)의 또 다른 촉매/활성화제 공급물을 40분 내에 플라스크에 첨가하여 잔류 단량체를 별도로 추적하였다. 이어서, NaOH 용액을 첨가하여 pH를 8.0 내지 8.5로 조정하였다. 마지막으로, CoatOSil MP 200 실란 올리고머(8.20 g)을 서서히 추후에 첨가하였다.
상기에서 수득된 모든 수성 중합체 분산액은 전술된 DSC 시험 방법에 의해 측정하였을 때 25℃의 Tg를 가졌다. 이러한 수성 중합체 분산액의 다른 특성들은 하기 표 1에 제공되어 있다. 이러한 수성 중합체 분산액은 하기 코팅 조성물을 제조할 때 결합제로서 사용하였다.
Figure pct00013
코팅 조성물
하기 표 2에 열거된 제형에 기초하여 코팅 1 내지 4 및 비교 코팅 1 내지 6의 코팅 조성물을 제조하였다. 분쇄할 성분들을 고속 Cowles 분산기를 사용하여 분당 800 내지 1,000 회전(rpm)의 속도로 혼합하였다. 이어서, 렛다운 단계를 위한 성분들을 첨가하고, 종래의 교반기를 사용하여 500 내지 800 rpm의 속도로 혼합하였다. 각각의 코팅 조성물을 제조하는 데 사용되는 제조된 그대로의 결합제(수성 중합체 분산액)는 하기 표 3에 제공되어 있다.
Figure pct00014
53% PVC 및 42.8% VS(부피 고형분)를 포함하는 상기에서 수득된 코팅 조성물을 전술된 시험 방법에 따라 막힘 방지 특성, F/T 안정성 및 방오성에 대해 시험하였으며, 그 결과가 표 3에 제공되어 있다. 표 3에 나타나 있는 바와 같이, 모든 비교 코팅 조성물은 막힘 방지 특성, F/T 안정성 및 소수성 얼룩 방지 특성 중 적어도 하나에서 실패하였다. RS-610A25 계면활성제 및 Silquest A-187 실란을 포함하는 비교예 1의 수성 분산액으로부터 제조된 코팅 조성물은 브러시 막힘 테스트에 실패하였으며, 소수성 얼룩 방지 특성 및 전체 방오성이 불량한 코팅을 제공하였다. PE-3016 계면활성제 및 MP 200 실란 올리고머를 포함하는 비교예 2의 수성 중합체 분산액으로부터 제조된 코팅 조성물은 불량한 F/T 안정성을 나타내었다. A-171 실란으로 제조된 에멀젼 중합체를 포함하는 코팅 조성물은 불량한 F/T 안정성을 나타내었다(비교 코팅 3). 특정 에폭시 실란 없이 PE3016 계면활성제를 포함하는 결합제는 소수성 얼룩 저항성이 불량하고 전체 방오성이 불량한 코팅 필름을 제공하였다(비교 코팅 4). 1.2 중량% Silquest A-187 실란(에멀젼 중합체의 중량을 기준으로 함)을 포함하는 코팅 조성물은 불량한 F/T 안정성을 나타내었다(비교 코팅 5). RS-610A25 계면활성제 및 MP 200 실란 올리고머를 포함하는 비교예 6의 수성 분산액을 포함하는 코팅 조성물은 불량한 F/T 안정성을 나타내었으며 불량한 소수성 얼룩 저항성(~8)을 갖는 코팅을 제공하였다.
이와는 대조적으로, 특정 양의 에폭시 실란, 특정 포스페이트 계면활성제(예를 들어, PE3016 계면활성제)를 에멀젼 중합체와 조합으로 함유하는 본 발명의 결합제를 포함하는 코팅 1 내지 4의 코팅 조성물은 양호한 F/T 안정성 및 만족스러운 막힘 방지 특성을 나타내었으며, 양호한 소수성 얼룩 저항성을 갖는 코팅 필름을 제공하였다. 본 발명의 결합제에 대한 상기 조합은 F/T 안정성 및 막힘 방지 특성을 손상시키지 않으면서 소수성 얼룩 저항성의 개선에 대한 상승 효과를 나타내었던 것으로 여겨진다.
Figure pct00015

Claims (8)

  1. 수성 중합체 분산액으로서,
    에멀젼 중합체;
    하기 화학식(I)의 계면활성제:
    Figure pct00016

    (상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이고; R1은 수소 또는 1-펜에틸-(R)p이고; R2는 독립적으로 메틸 또는 에틸이고; m은 1 내지 40이고; n은 0 내지 40이고; p는 0, 1 또는 2이며; M은 수소, 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 암모늄 잔기, 또는 알칸올아민 잔기를 나타냄); 및
    상기 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 0.1 중량% 내지 1.1 중량%의 하기 화학식(II)의 에폭시 실란:
    Figure pct00017

    (상기 식에서, R3은 200 이하의 분자량을 갖는 2가 유기 기를 나타내고, R4는 수소 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 아릴기, 또는 아르알킬기를 나타내고, R5는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 나타내며, q는 1, 2 또는 3임)을 포함하는, 수성 중합체 분산액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식(I)의 계면활성제는 하기 구조를 포함하는, 수성 중합체 분산액:
    Figure pct00018
  3. 제1항에 있어서, 상기 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 5.0 중량%의 계면활성제를 포함하는, 수성 중합체 분산액.
  4. 제1항에 있어서, 화학식(II)에서, R5는 메틸 또는 에틸이고, q는 2 또는 3인, 수성 중합체 분산액.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 실란은 3-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필 메틸디메톡시실란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 수성 중합체 분산액.
  6. 제1항에 있어서, 에멀젼 중합체 및, 상기 에멀젼 중합체의 건조 중량을 기준으로, 1.0 중량% 내지 3.0 중량%의 계면활성제, 및 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 에폭시 실란을 포함하는, 수성 중합체 분산액.
  7. 제1항에 있어서, 상기 에멀젼 중합체는 아미드, 우레이도, 카복실, 카복실산 무수물, 하이드록실, 설폰산, 설포네이트, 인산, 또는 포스페이트기로부터 선택되는 적어도 하나의 작용기를 함유하는 에틸렌계 불포화 작용성 단량체의 구조 단위; 및 모노에틸렌계 불포화 비이온성 단량체의 구조 단위를 포함하는, 수성 중합체 분산액.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 수성 중합체 분산액, 및 분산제, 유착제, 습윤제, 증점제, 소포제, 안료, 증량제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함하는 수성 코팅 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB1045456A (en) * 1965-09-03 1966-10-12 Richard George Christopher Jen Improved thermoplastic resin compositions
WO2007057107A1 (de) * 2005-11-17 2007-05-24 Bayer Cropscience Ag Wässriges herbizides mittel auf basis eines suspensionskonzentrats enthaltend herbizide und safener
WO2015086389A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Basf Se Multistage polymers and compositions thereof
WO2015157950A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Dow Global Technologies Llc Aqueous dispersion and coating composition comprising the same
CN106436360A (zh) * 2016-08-29 2017-02-22 苏州馨格家居用品股份有限公司 毛绒面料的染色方法
WO2018086055A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Dow Global Technologies Llc Aqueous coating composition
CN107604697A (zh) * 2017-09-19 2018-01-19 郎溪远华纺织有限公司 一种提高窗帘布日晒牢度的染色方法
CN111094444B (zh) * 2017-09-25 2022-06-03 陶氏环球技术有限责任公司 水性聚合物组合物
WO2019120183A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Rhodia Operations Method for improving scrub resistance of coatings

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