TW201802125A - 極性官能性非水丙烯酸類分散體 - Google Patents
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Abstract
本文所述為一種極性非水分散體,其在一極性非水介質中包括極性聚合微粒,該極性聚合微粒不溶於該介質中且在一聚合丙烯酸類穩定劑存在下藉由乙烯基單體如丙烯酸酯單體在該介質中之分散聚合作用而製造。使用該極性非水分散體配製油墨、塗層與罩光漆。這種油墨等表現出優異之抗化學腐蝕性能,例如在一組成和二組成系統中。
Description
本文所述為在非水介質中由乙烯基單體聚合之極性官能性聚合物微粒樹脂材料的本發明之非水分散體。本文所述之另一發明方面係為由丙烯酸酯和乙烯基單體製備低黏度、高固體含量之分散體的程序。在本文所述之另一發明方面為熱固性聚合物應用,例如包括該極性官能性丙烯酸類樹脂之非水分散體的罩光漆和油墨。該罩光漆和油墨可用作包裝印刷油墨和塗層,諸如經由低黏度應用如柔版、凹版和噴墨施加的那些。這些印刷技術受益於本發明之非水分散體所展現之低黏度。
包裝材料與作為包裝材料一部分之油墨或塗層在其生命期中可能暴露至化學品,例如苛性鹼、醇、酸和油等等。該暴露至化學品的包裝材料之油墨、塗層或兩者應耐受其接觸,即不應因為該暴露而降解、軟化或溶解。此外,當該印刷標籤暴露至苛性鹼浴時,用於該印刷標籤之油墨的彩色成份可能於回收瓶罐時轉移,且印刷之薄膜在暴露至洗劑中常見之礦物油時可能軟化,並且當該印刷表面接觸諸如衣服、地毯或家具之表面時轉移顏色。應盡可能避免這些影響。 美國專利編號8,734,895描述不含碳氟化合物以及其他揮發性有機成份(VOC)之耐油脂、耐油與耐蠟的紙組成。該塗層賦予纖維素基質對蠟、油和油脂的耐受性,並且需要使用黏合劑和碳酸鈣。 美國專利編號6,482,474描述一塗層組成,其包括:聚異氰酸酯與羥基官能基聚合物之一溶液,其中該聚異氰酸酯包括具平均異氰酸酯官能度2.5或以上之一脂族聚異氰酸酯和二苯甲烷二異氰酸酯的混合物。 美國專利編號5,494,954描述一非水膠態分散體,其包括重量百分比之50至100%的量為選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-β-羧乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯腈及其混合物之群組中的乙烯基單體,以及重量百分比不多於15%之其他乙烯基單體。
本文在一發明方面描述一種極性非水分散體,其在一極性非水介質中包括極性聚合型微粒,該極性聚合型微粒不溶於該介質中且在一聚合丙烯酸類穩定劑存在下藉由乙烯基單體在該介質中之分散聚合作用而製造,該乙烯基單體包括一包含具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸的羥烷基酯與其混合物的乙烯基單體成份,且一乙烯基單體成份可選擇性地包含選自官能性或非官能性乙烯基單體之一或多種其他乙烯基單體,其中根據所有存在單體之重量,(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-β-羧乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯腈及其混合物含量之重量百分比小於50%,且∕或其他不在(a)內之乙烯基單體含量之重量百分比大於50%。 以下將該根據所有存在單體之重量,(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-β-羧乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯腈及其混合物含量之重量百分比小於50%,且∕或其他不在(a)內之乙烯基單體含量之重量百分比大於50%的指示應被視為〝但書〞。該但書具體說明兩個條件,其中需達成他們之中至少一個。例如,被認定在(a)中之單體的個別或共同存在含量之重量百分比應小於50%,且∕或其他不被認定在(a)中之單體含量之重量百分比應大於50%。該但書包括用於該聚合丙烯酸類穩定劑聚合反應之該單體,舉例而言,用於該聚合丙烯酸類穩定劑聚合反應的單體應被算入該〝所有存在單體〞之中。 在一方面,該乙烯基單體為丙烯酸單體。在另一方面,該極性非水介質係選自酯、酮與其混合物。在另一方面,於該乙烯基單體分散聚合反應期間,在該非水介質中存在不含可聚合之不飽和度的一丙烯酸聚合物穩定劑。在另一發明方面,包括該極性聚合微粒之聚合物鏈係為交聯的,即,於該乙烯基單體之聚合反應期間或在聚合反應完成之後可將一交聯劑加入至該極性非水介質中。 在另一發明方面,描述一第二極性非水分散體,其包括在一第一極性非水分散體如上述之分散體中所形成之該極性聚合微粒。該極性聚合微粒自該第一極性非水介質轉移至一與該第一極性非水介質不同的第二極性非水介質。當該轉移非水分散體用於輻射可固化之組成,這種轉移可能為需要的,諸如因暴露至紫外線(UV)能量或暴露至一電子束來源而易固化的油墨或塗層組成。若合適,這種油墨或塗層組成可包含一引發劑成份,例如一光引發劑。 在另一發明方面,本文描述一種用於在非水介質中由乙烯基單體(如丙烯酸單體)聚合極性官能性聚合微粒的方法,如上所述。 在另一發明方面,本文描述包括由乙烯基單體(例如如上述之丙烯酸單體)聚合之極性聚合微粒之該非水分散體的印刷油墨與罩光漆。 當施加於一基板上,如印刷,該包含本文所述之該極性聚合微粒之非水分散體的印刷油墨與罩光漆提供改善耐去除性。已發現藉由包含該非水分散體有益於加強一印刷油墨、一塗層且∕或一罩光漆之抗化學腐蝕性,如藉由其耐摩擦性之量測。這種印刷油墨包括柔版印刷油墨與凹版印刷油墨。 在一發明方面,所提供為用於在一非水介質中聚合極性官能性乙烯基聚合物如丙烯酸聚合物的一程序,因此提供聚合材料如極性聚合微粒的非水分散體。這種非水分散體係在那些非常適用於塗層和油墨配方以提供優異耐受性的那些之中。 在另一發明方面,該極性官能性非水分散體之數量平均分子量至少為3000。在另一發明方面,在該非水介質中製造之該極性聚合粒子係為膠體維度。該聚合微粒可有一尺寸介於0.1微米至約5微米間,約0.2至約2.0微米較好,甚至約0.3微米至約0.9微米更好。粒徑可用作粒子大小之量測。 本發明者驚奇地發現除了該但書(a)部分所列出之乙烯基單體之外的更高含量產生具改善之耐受性的穩定分散體。已發現具極性官能性之丙烯酸類聚合物之分散粒子可用於配製具有優異耐受性之油墨和塗層。這些聚合物可用於一二組成塗層或配製成一一組成、穩定的油墨或塗層。
本發明要求申請於2016年3月18日之美國臨時專利申請編號62/310,024案的優先權,其內容通過引用併入本文。 本發明之極性官能性非水分散體包含一非水介質,包含極性非官能基之聚合微粒於該非水介質中聚合。可指稱為〝極性聚合粒子〞或〝極性聚合微粒〞之該聚合微粒係由乙烯基單體如丙烯酸類單體聚合成。在一方面,此類粒子藉由存在於該介質中之一聚合丙烯酸類穩定劑而穩定地分散於該非水介質中。該聚合丙烯酸類穩定劑最好不含可聚合之不飽和度。該聚合粒子不溶於該非水介質中。該聚合丙烯酸類穩定劑可溶於該非水介質中。因為該聚合反應係直接在一非水介質中進行,不需將該極性聚合粒子乾燥並將其轉移至一不同之介質中,儘管這可以進行且描述於本文中。 定義 如本文所使用,除非另有明確說明,單數的使用包括複數。例如,除非上下文另有明確說明,否則單數形式之〝一〞、〝一個〞與〝該〞旨在包括複數形式。 如本文所使用,除非另有說明,所用之〝或〞表示〝和∕或〞。 如本文所使用,術語〝包括〞和∕或〝包含〞指定該所述之特徵、整體、步驟、操作、元素、和∕或成份之存在,但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元素、成份和∕或其群組之存在。此外,在本說明書或申請專利範圍所用之術語〝包括〞、〝具有〞、〝有〞、〝具〞、〝組成〞、〝包含〞或其變體之範圍上,以類似於術語〝包括〞之方式包含在內。 如本文所使用,範圍與含量可表示為〝約〞一特定值或範圍。〝約〞亦旨在包括該確切之量。例如,〝約5%〞係指約5%以及5%。〝約〞係指針對該應用或目標之典型實驗誤差內。 如本文所使用,術語〝(甲基)丙烯酸酯〞或〝(甲基)丙烯酸〞同時包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯以及同時包括丙烯酸和甲基丙烯酸。 如本文所使用,〝單一官能性〞係指有一個官能基團。 如本文所使用,〝多官能性〞係指有兩個或更多之官能基團。一多官能性化合物例如一多官能基單體可為諸如二官能基、三官能基甚或更高數量之官能基團。除非明確指出,兩個或更多官能基團彼此獨立並且例如可為相同或相異。 如本文所使用,術語〝單體〞旨在包括單體、寡聚合物以及其混合物。 如本文所使用,除非另有說明,術語〝聚合物〞包括共聚合物。 如本文所使用,術語〝油墨和塗層〞、〝油墨〞、〝組成〞與〝流體〞可互換使用。 在這公開說明書中,除非另有說明,所有組成和百分比均為重量(重量百分比或基於總重量之質量百分比),且所有溫度均為攝氏℃。 如本文所使用之術語〝極性〞示例性地描述諸如羥基基團、羧基或其他酸基、羰基、醚基、酯基、醯胺基、胺基、鹵化羥基、腈基或其他這類極性基團或這些極性官能基團之混合物。 該極性官能性非水分散體係由包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸的羥烷基酯之一乙烯基單體成份製備。此具一級羥基之羥烷基酯和此具二級羥基之羥烷基酯的混合物亦可被使用。具一級羥基之αβ-不飽和羧酸之合適的羥烷基酯的實例為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸羥戊酯、丙烯酸羥己酯、丙烯酸羥辛酯以及其相對應之(甲基)丙烯酸酯,如(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸羥戊酯、(甲基)丙烯酸羥己酯與(甲基)丙烯酸羥辛酯。具二級羥基之合適的羥烷基酯的實例為丙烯酸-2-羥丙酯、丙烯酸-2-羥丁酯、丙烯酸-3-羥丁酯以及其相對應之(甲基)丙烯酸酯類,如(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丁酯、(甲基)丙烯酸-3-羥丁酯。可以使用多於一種之單體。選擇單體使得其可溶於進行聚合反應之該非水極性介質中,而該所得之聚合物則為不溶的。 在一發明方面,該乙烯基單體成份係全部由包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸的羥烷基酯之該乙烯基單體成份組成。在另一發明方面,其他非官能性乙烯基單體或官能性乙烯基單體,即除了上述所列之外的非官能性乙烯基單體或官能性乙烯基單體亦可包括於該非水介質中並且參與形成該極性聚合微粒之聚合反應。此類其他乙烯基單體應可溶於該非水介質中。其他乙烯基單體之實例包括乙烯酯單體諸如(甲基)丙烯酸乙醯乙醯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十六酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸十八烯酯,以及順丁烯二酸、反丁烯二酸、丁烯酸、異巴豆酸、乙烯乙酸與亞甲基丁二酸相對應的酯類。此外,其他乙烯系不飽和化合物為合適的,例如丙烯酸烷氧基乙酯、丙烯酸芳氧基乙酯以及其相對應之(甲基)丙烯酸酯類,例如(甲基)丙烯酸丁氧乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯;不飽和羧酸例如丙烯酸、甲基丙烯酸、亞甲基丁二酸、丁烯酸和順丁烯二酸與反丁烯二酸之半酯類以及其混合物;具三級胺基之不飽和化合物例如(甲基)丙烯酸-N,N'-二乙基胺基乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙烯基吡咯啉、乙烯基喹啉、乙烯基異喹啉、N,N'-二甲基胺基乙基乙烯基醚和2-甲基-5-乙烯基吡啶;化合物例如丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯醛和甲基丙烯醛等。亦可使用(甲基)丙烯酸環氧丙酯和丙烯酸環氧丙酯。也可使用上述單體之混合物。 在一發明方面,該非水分散體內之該極性聚合物微粒係只由包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸之羥烷基酯的乙烯基單體成份及其混合物專門(例如100%)聚合而形成。本發明方面受限於該但書,因此丙烯酸-2-羥基乙酯存在之量的重量百分比不會超過50%。 在另一發明方面,該非水分散體內之該極性聚合物微粒係由包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸之羥烷基酯的乙烯基單體成份與其混合物聚合以及由包括選自官能性或非官能性乙烯基單體之一或多個其他乙烯基單體的乙烯基單體成份而形成。本發明方面受限於該但書,因此(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-β-羧乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯腈及其混合物含量之重量百分比小於50%,且∕或其他不在(a)內之乙烯基單體含量之重量百分比大於50%。 在另一發明方面,以重量計,基於在該非水分散體中聚合形成該極性聚合物微粒之包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸之羥烷基酯的乙烯基單體成份與其混合物以及包括選自官能性或非官能性乙烯基單體之一或多個其他乙烯基單體的乙烯基單體成份的總量,該包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸之羥烷基酯的乙烯基單體成份與其混合物之含量約為1% 、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%;且該包括選自官能性或非官能性乙烯基單體之一或多個其他乙烯基單體的乙烯基單體成份的含量約為1% 、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%。本發明方面受限於該但書,因此(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-β-羧乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯腈及其混合物含量之重量百分比小於50%,且∕或其他不在(a)內之乙烯基單體含量之重量百分比大於50%。 該極性聚合粒子之該聚合物可為交聯的或未交聯的。若產生交聯之聚合物,則於該極性聚合物微粒之聚合反應期間,於該非水介質中可包含一交聯劑。在另一方面,可在聚合該極性聚合物微粒後將該交聯劑加入至該非水分散體反應。 在一方面,交聯劑的種類與其所添加之量係根據在該聚合粒子中的官能基團而選定,所述極性聚合物衍生自存在於該非水介質中之乙烯基單體。舉例而言,當該極性聚合粒子包含羧酸官能基,首選使用聚環氧交聯劑諸如3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧己烷羧酸酯、雙(3,4-環氧環己基)己二酸酯、三聚異氰酸-1,3,5-三環氧丙酯與新戊四醇四(2-環氧丙基氧基羰基環己烷羧酸酯)。當該極性聚合粒子包含羥基官能基,聚異氰酸酯交聯劑或聚酸酐交聯劑係為首選的。合適之聚異氰酸酯交聯劑的實例包括芳香族二異氰酸酯諸如二苯甲烷-4,4'-二異氰酸酯或二異氰酸間伸苯酯、脂肪族二異氰酸酯諸如六亞甲基二異氰酸酯或四甲基二甲苯二異氰酸酯、環亞烷基二異氰酸酯諸如1,4-環己烷二異氰酸酯或異佛酮二異氰酸酯、三或四異氰酸酯諸如三苯基甲烷-4,4',4''-三異氰酸酯或4,4'-二甲基二苯基甲烷-2,2',5,5'-四異氰酸酯、聚合之多異氰酸酯諸如二異氰酸甲苯酯二聚體和三聚體以及類似化合物。合適之聚酸酐交聯劑的實例包括單體種類諸如異戊二烯琥珀酸酐或焦蜜石酸二酐。本領域技術人員應理解,上述交聯劑與其他合適之交聯劑之混合物可用於實施本公開說明之發明方面。 在一方面,用於製備該聚合粒子之乙烯基單體的聚合反應係由可溶於該非水介質中之自由基引發劑引發。實例包括過氧化物、過硫酸鹽、過硼酸鹽、過碳酸鹽、偶氮化合物等。合適之過氧化物包括過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化氫、過氧化二苯甲醯、過氧化乙醯、氫過氧化苯甲醯、氫過氧化叔丁基、過氧化二叔丁基、過氧化丁醯、氫過氧化二異丙苯、氫過氧化異丙苯、氫過氧化對薄荷烷、過氧化二乙醯、過氧化二-α-異丙苯、過氧化二丙基、過氧化二異丙基、過氧化異丙基叔丁基、過氧化丁基叔丁基、過氧化二呋喃甲醯、過氧化雙(三苯甲基)、過氧化雙(對甲氧苯甲醯)、過氧化對一甲氧苯甲醯、過氧化紅烯、驅蛔萜、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化對酞酸二乙酯、氫過氧化丙基、氫過氧化異丙基、氫過氧化正丁基、氫過氧化三級丁基、氫過氧化環己基、反式十氫萘氫過氧化物、α-甲芐基氫過氧化物、α-甲基-α-乙基芐基氫過氧化物、過氧化四氫萘、氫過氧化三苯甲基、氫過氧化二苯甲基、α,α'-偶氮雙-(2-甲基庚腈)、1,1'-偶氮雙(環己烷羰腈)、4,4'-偶氮雙-(4-氰基戊酸)、2,2'-偶氮雙(異丁腈)、1-叔丁基偶氮-1-氰基-環己烷、過琥珀酸、二異丙基過氧化二碳酸酯、2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基纈草腈)、2-叔丁基偶氮-2-氰基-4-甲氧基-4-甲基戊烷、2,2'-偶氮雙-2-甲基丁腈、2-叔丁基偶氮-2-氰基丁烷、1-叔戊基偶氮-1-氰基環己烷、2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基-4-甲氧基纈草腈)、2,2'-偶氮雙-2-甲基丁腈、2-叔丁基偶氮-2-氰基-4-甲基戊烷、2-叔丁基偶氮-2-異丁腈、碳酸叔丁基過氧異丙酯以及類似化合物,亦可使用引發劑之混合物。首選之引發劑為2,2'-偶氮雙-(2-甲基丁腈)、2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基纈草腈)、2-叔丁基偶氮-2-氰基-4-甲氧基-4-甲基戊烷、2-叔丁基偶氮-2-氰基-4-甲基戊烷、2-叔丁基偶氮-2-氰基丁烷以及過氧化-2-乙基己酸叔丁酯(過氧化辛酸叔丁酯)。 市面上可購買之可用於實施本公開說明之技術的引發劑包括可從阿科瑪(Arkema)而得之盧佩羅克斯(Luperox®)有機過氧化物引發劑。例如,可使用Luperox® 26M50。 用於製備該聚合粒子之單體的聚合反應通常考慮該聚合反應進行之該非水溶劑∕介質的沸點而選擇於一溫度下進行。 在該非水介質中製造之該極性聚合粒子可為膠體維度。在一發明方面,該極性聚合微粒有一尺寸介於0.1微米至5微米間,約0.2至約2.0微米較好,甚至約0.3微米至約0.9微米更好。粒徑可用作粒子大小之量測。 在該乙烯基單體之聚合反應期間,在該非水介質中有一聚合丙烯酸類穩定劑存在。據信,當該極性聚合微粒在該非水介質中產生時該相同之存在穩定了該非水分散體。該聚合丙烯酸類穩定劑最好不含可聚合之不飽和度。最好在該極性聚合物微粒之聚合反應前,於該介質中製備該聚合丙烯酸類穩定劑。 該聚合丙烯酸類穩定劑可由乙烯基單體製備,舉例來說,乙烯基單體諸如非官能性乙烯基單體、羥基官能基乙烯基單體、環氧丙基官能基乙烯基單體、胺基官能基乙烯基單體、矽烷官能基乙烯基單體、N-烷氧基烷基官能基乙烯基單體以及其混合物。用於製備該聚合丙烯酸類穩定劑之乙烯基單體的實例包括(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、苯乙烯以及相似之丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸酯。合適之羥基官能基乙烯基單體的實例包括(甲基)丙烯酸羥乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、丙烯酸-2-羥丙酯以及相似之羥基官能基乙烯基單體。合適之環氧丙基官能基乙烯基單體的實例包括(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚以及相似之環氧丙基官能基乙烯基單體。合適之胺基官能基乙烯基單體的實例包括(甲基)丙烯酸-N,N'-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸-N-叔丁基胺基乙酯以及類似之胺基官能基乙烯基單體。合適之矽烷官能基乙烯基單體的實例包括乙烯基烷氧基、丙烯酸-烷氧基以及甲基丙烯酸-烷氧基矽烷例如乙烯基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷以及類似之矽烷官能基乙烯基單體。合適之N-烷氧基烷基官能基乙烯基單體的實例包括N-丁氧基甲基丙烯醯胺、N-異丁氧基甲基丙烯醯胺以及類似之N-烷氧基烷基官能基乙烯基單體。 用於製備該聚合丙烯酸類穩定劑之該單體的聚合反應可用自由基引發劑引發。此引發劑應可溶於該聚合丙烯酸類穩定劑與該極性聚合物微粒之聚合反應進行於其中的該非水介質中。自由基引發劑之實例如上述關於用以引發該極性聚合粒子之聚合反應所列出之引發劑。 選擇該聚合反應進行於其中之該非水介質,使得用於製造該極性聚合粒子之乙烯基單體可溶於該介質,但所產生之極性聚合粒子不溶於該介質,並且該聚合丙烯酸類穩定劑和用以製造它之單體可溶於該介質。作為該非水介質之合適候選者之實例為極性酯溶劑、極性酮溶劑以及其混合物。在一特定方面,該非水介質係由乙酸正丙酯、乙酸乙酯或乙酸乙酯與另一合適之酯溶劑的混合物組成。其他合適之酯溶劑包括乙酸正丁酯、乙酸正己酯以及其混合物。合適之酮溶劑的實例包括甲基乙基酮、甲基異丁基酮以及其混合物。亦可使用酯溶劑和酮溶劑的混合物。 當有交聯反應時,其可能於該極性聚合粒子形成之後的一步驟進行。可以在該極性聚合粒子之聚合反應時進行該交聯反應,例如,可於加入乙烯基單體成份時將該交聯劑加入至該非水介質。然而,應滿足該溶解度條件,例如該交聯劑應可溶於進行聚合反應之該非水介質中,且該交聯劑應產生一不溶於進行聚合反應之該非水介質中的交聯之極性聚合粒子。滿足這些條件之合適的交聯劑包括多官能性乙烯基單體,例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基苯、新戊四醇三丙烯酸酯以及類似化合物。然而,這些類型之交聯劑若加入過量可能導致該分散體中的絮凝作用。滿足該條件之其他交聯劑包括聚異氰酸酯或環氧化物且可為首選的因為避免了絮凝作用。為避免分散體內之不穩定性,與聚合反應完成後進行一單獨之交聯步驟時相比,這種類型的原位交聯可使用較少量的交聯劑。 在一發明方面,根據本發明製備之極性官能性非水分散體可轉移至一與該製備得之分散體不同之一非水介質中。可轉移該極性官能性非水分散體之介質的實例包括醇類如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇等;酯類如乙酸正丁酯、乙酸正己酯、丙酸戊酯等;醚類如乙二醇之單乙基醚、單丁基醚和單己基醚等;酮類如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二異丁基酮等;芳羥如二甲苯或甲苯等;以及其混合物;多烯屬不飽和丙烯酸酯如新戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羥甲基丙烷三乙氧基三丙烯酸酯(3EO-TMPTA)、甘油三丙氧基三丙烯酸酯和甘油三(寡丙氧基)三丙烯酸酯,其中該寡丙氧基具有1至3個丙氧基;合適之四丙烯酸酯可包括如二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯(DTMPTA)、四官能基聚酯丙烯酸酯;合適之五丙烯酸酯可為那些如二新戊四醇五丙烯酸酯(DPEPA);高官能性丙烯酸酯可包括如二新戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)。可使用任何這類單體之混合物,以及描述為具有重複主鏈單元之多烯屬不飽和丙烯酸酯的寡聚合物諸如聚酯丙烯酸酯、聚碳酸酯丙烯酸酯、聚氨酯丙基酸酯和環氧丙烯酸酯及其混合物等。 轉移至不同之介質可藉由噴霧乾燥、冷凍乾燥、凝結或離心後在新介質中再分散而達成。轉移至不同之介質最好藉由加入一新的有機溶劑至該分散體,接著藉由蒸餾去除不要的溶劑。所有這些方法皆為本領域技術人員所周知將不在此贅述。 如上文所述製備之極性聚合顆粒之分散體係容易摻入塗層組成中,例如藉由對組成之成份施加攪拌。基於該塗層組成中存在之固體之總重量,存在於塗層組成中之固體的量依重量通常約從1%至約90%,最好依重量從約5%至約70%。極性聚合粒子之分散體,其中該粒子顯示高度的酸官能度,當其摻入單一包裝或雙包裝系統時特別有用。極性聚合粒子之分散體,其中該粒子包含高度的羥基官能度,當其引入至三聚氰胺-、聚氨酯-或異氰酸酯-固化之丙烯酸、聚酯或環氧樹脂塗層組成中時特別有用。這些亦可為單包裝或雙包裝系統。 罩光漆(OPV)對施加漆料之下方表面提供光澤增強並對污斑、拋光、磨損、化學品等之耐受性。將包含本文所述之極性聚合粒子之非水分散體包含於一罩光漆中將進一步改善其性質。 印刷油墨可配製成包含含有本文所述之極性聚合粒子的非水分散體。這類油墨將提供對污斑、拋光、磨損、化學品等之改良的耐受性。 可經由一印刷程序諸如凹版和柔版印刷來施加該油墨與塗層。亦可使用其他沈積方法諸如光刻、膠印、輥塗、噴塗、模塗、芯吸、噴墨或網版印刷。根據該沈積方法,可調節油墨或塗層組成之流變性以提供適當之沈積。儘管塗層厚度可受所用之沈積方法影響,厚度通常在約0.5gsm至約10gsm(克每平方米)乾燥之範圍內,比較好是約1gsm與約6gsm之間,甚或最好是約1.5gsm與約4gsm之間。 應當理解,前文之一般描述與下文之詳細描述僅為示例性和解釋性的,並不限制所申請專利範圍之任何主題。本文所使用之章節標題僅用於組織之目的,並不應被解釋為限制所描述之主題。然而,以下實施例說明本發明不應被視為是將本發明限制於其細節內。除非另有說明,實施例與整個說明書中之所有百分比均為重量百分比。 測試方法與定義 測定分子量之方法: 分子量與多分散性值之量測係藉由凝膠滲透層析法(GPC)使用配備有華特(Waters)2410折射率檢測器的華特515高效能液相層析泵,以華特千禧年色層分析軟體3.0版,以及一Phenogel GPC膠滲層析4管柱組外徑300x7.8毫米、粒子尺寸5微米以及孔隙尺寸100 Å、500 Å、103
Å與104
Å。所有樣品製備如下:藉由在一20毫升透明硼矽酸鹽小瓶中秤重大約0.2克溶於10毫升之THF製備一2%之溶液。於室溫下將小瓶與內容物置於一滴定板振盪器上混合約20分鐘,接著靜置24小時。然後將2至5毫升通過一0.45微米之微孔過濾器過濾。注入50微升。 如本文所使用,〝多分散性〞或〝分散性〞係為一聚合物之分子量分佈之寬度的量測。其計算為Mw∕Mn,其中Mw為該聚合物之重量平均分子料,而Mn為該聚合物之數量平均分子量。 測定羥值之方法 羥值係由所用之羥基官能基單體的重量計算。 測定黏度之方法: 以Brookfield DV-E型布氏黏度計使用#62轉子在每分鐘轉數100RPM下測定黏度。 測定黏性之方法: 使用校正之電子油墨計(Thwing-Albert儀器公司)量測黏性。將上述之油墨、底漆或塗層計量加至一毫升之流體中注入至一注射器。將該流體置於該油墨計之頂部橡膠輥上。開啟油墨計以啟動該輥旋轉且所報告之黏性值為所達到之最大值。油墨計係在約華氏90度與180rpm下操作。 打樣方法: 使用Pamarco手工打樣機將一柔版印刷油墨與罩光漆施加至基板上。使用一220線屏之網紋輥施加白色油墨,並使用一400線屏之網紋輥施加青色油墨。使用有線之繞線棒(Mayer bar)施加凹版印刷之油墨和罩光漆。使用#5繞線棒施加油墨。使用#6或#8繞線棒施加罩光漆。油墨係施加至薄膜上並於50℃之烘箱中乾燥60秒。使用一165線屏之網紋輥施加罩光漆至該油墨上,並於50℃之烘箱中乾燥90秒。使用Fidelity青色油墨(Sun Chemical太陽化學公司)、Shrinkpet藍色油墨(Sun Chemical)、DPS-261白色油墨(Sun Chemical)以及Harmony USA青色油墨(Sun Chemical)作為參考油墨。使用一單一包裝塗層Harmony Gloss(Sun Chemical)與一雙包裝塗層TLXGS0612936(Sun Chemical)作為參考塗層。Variplus SK(Evonik Industries AG贏創工業)係羥值為300 mg KOH/g的一丙烯酸溶液聚合物,而Variplus 1201(Evonik Industries AG)係羥值為200mg KOH/g的一聚氨酯多元醇樹脂。 測定礦物油耐受性之方法: 將一棉花棒浸入礦物油中並在1”衝程下摩擦覆於油墨上之罩光漆20或100個循環。目視檢查轉移至棉花棒末端的油墨量並將所移除之油墨量從1至10予以評分,其中1對應於沒有油墨被擦掉而10對應於油墨被完全去除致使基板被完全暴露。本測試完成三次並報告其模式。 測定耐滲色性之方法: 在標籤印刷後一天或更久時間後測試其耐滲色性。將收縮膜標籤反向列印、包覆於一PET瓶之錐形端,該標籤之印刷側向內接觸該PET瓶之表面並將其置於一溫度設定在100℃之對流烘箱中10秒。將每個標籤切割成1/4平方英吋的碎片以用於滲色測試。耐滲色性之量測係參照消費塑膠回收商協會(Association of Postconsumer Plastic Recyclers;www.plasticsrecycling.org)修訂於2010年四月之用於從滲色標籤評估褪色並製造評估用PET薄片之協定(Protocol for producing PET flake for evaluation and evaluating for discoloration from “bleeding labels”)中所述的測試程序。該測試協定如下:將PET薄片(重量50克)加入至200毫升含有重量百分比1.0% NaOH與重量百分比0.3% Triton X-100介面活性劑之一水溶液中,以模擬消費塑膠回收之PET材料在洗滌過程中形成漿料。PET薄片之來源為來自伊士曼化學公司(Eastman Chemical)之Eastpak Copolyester 9921共聚酯。將該PET洗浴加熱至85℃,同時用頂置式攪拌器以每分鐘轉數540rpm混合該漿料。將印刷標籤切割成1/4平方英吋的碎片。將特定重量之標籤碎片加入至該PET洗浴中,標籤重量相對於該洗浴中PET薄片重量的重量百分比為0.3%或6%。這兩種重量百分比係對應至黏貼於回收之PET瓶上的PS標籤材料與收縮膜標籤的典型層級。將標籤碎片與PET薄片在該洗浴中持續一起攪拌15分鐘。 接著使用一金屬濾器從該洗浴中過濾該標籤碎片與PET薄片。以200毫升水潤洗該被過濾的材料。保留標籤碎片、PET薄片以及洗浴溶液以用於評估。為客觀地量化顏色值,使用三維尺度CIE L*a*b*。該尺度定義如下:L*(明度)軸:黑色至白色(0至100);a*(紅–綠)軸:正值為紅色、負值為綠色、0為中性色;以及b*(黃–藍)軸:正值為黃色、負值為藍色、0為中性色。顏色差異係相對於一標準白色瓦表示。使用一Datacolor SF600分光光度計紀錄從洗浴中所回收之PET薄片的L*a*b*值。在暴露於洗浴中之標籤後,PET薄片之最大可接受的顏色變化定義如下:ΔL* < |5|; Δa* < |2|; 以及Δb* < |2|。超過這些限制之L*a*b*值變化對應於該PET薄片視覺上明顯可見的褪色程度,降低其作為回收材料的價值。數值越負,褪色越不可接受。不論PET薄片或回收之洗浴溶液褪色,在該滲色測試中被評分為失敗。 實例 實例1:(發明性的) 步驟1:製備聚合丙烯酸類穩定劑–將27.1克乙酸正丙酯裝入一0.25公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在4小時期間,以2.8克乙酸正丙酯和1.4克之Luperox 26M50將39.1克(甲基)丙烯酸異丁酯、27.0克(甲基)丙烯酸月桂酯和1.35克丙烯酸通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 1小時後,在一分鐘內加入0.4克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入21.5克乙酸正丙酯,然後卸除樹脂。 步驟2:製備分散體–將4.38克乙酸正丙酯、21.88克之步驟1(上述)、0.14克(甲基)丙烯酸縮水甘油酯和0.07克三苯基膦裝入一0.25公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在4小時期間,以25.92克乙酸正丙酯和0.32克之Luperox 26M50將26.05克(甲基)丙烯酸甲酯、5.16克(甲基)丙烯酸正丁酯和2.29克(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 1小時後,在一分鐘內加入0.16克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入37克乙酸正丙酯,然後樹脂被排出。該分散體之數量平均分子量為33,600且羥值為19mg KOH/g。 實例2(發明性的) 步驟1:製備聚合丙烯酸類穩定劑–將26.90克乙酸正丙酯裝入一0.25公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在4小時期間,以2.69克乙酸正丙酯和1.35克之Luperox 26M50將49.18克(甲基)丙烯酸異丁酯、16.86克(甲基)丙烯酸環己酯和1.41克丙烯酸通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 1小時後,在一分鐘內加入0.4克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入21.5克乙酸正丙酯,然後卸除樹脂。 步驟2:製備分散體–將4.72克乙酸正丙酯、21.65克之步驟1(上述)、0.14克(甲基)丙烯酸縮水甘油酯和0.09克三苯基膦裝入一0.25公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在4小時期間,以25.82克乙酸正丙酯和0.34克之Luperox 26M50將21.51克(甲基)丙烯酸甲酯、9.22克(甲基)丙烯酸正丁酯和2.30克(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 1小時後,在一分鐘內加入0.15克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入37克乙酸正丙酯,然後卸除樹脂。該分散體之數量平均分子量為37,800且羥值為19mg KOH/g。 實例3(發明性的) 步驟1:製備聚合丙烯酸類穩定劑–將112克乙酸正丙酯裝入一1公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在4小時期間,以11.32克乙酸正丙酯和5.64克之Luperox 26M50將204.8克(甲基)丙烯酸異丁酯、70克(甲基)丙烯酸月桂酯和5.65克丙烯酸通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 1小時後,在一分鐘內加入1.3克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入89.7克乙酸正丙酯,然後卸除樹脂。 步驟2:製備分散體–將4.38克乙酸正丙酯、21.84克之步驟1(上述)、0.14克(甲基)丙烯酸縮水甘油酯和0.06克三苯基膦裝入一1公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在4小時期間,以27.8克乙酸正丙酯和0.38克之Luperox 26M50將24.1克(甲基)丙烯酸甲酯、10.3克(甲基)丙烯酸正丁酯和2.52克(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 1小時後,在一分鐘內加入0.18克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入70克乙酸正丙酯,然後卸除樹脂。該分散體之數量平均分子量為45,100且羥值為19mg KOH/g以及黏性為4.2黏性單位。 實例4(比較性的) 一羥基官能基聚醚聚胺酯樹脂溶液係自一商業供應商取得(來自DSM,商品名Neorez U-392)。該材料之組成為75%固體於乙酸乙酯溶劑中。在25℃下其Brookfield黏度為150mPa.s且羥值為37mgKOH/g。 表1. 用於滲色測試之罩光漆組成
表2. 收縮標籤結構在PET-G上之耐滲色性
1K為單一包裝;2K為雙包裝 將Variplus 1201與Desmodur N75BA(來自拜耳材料科技之一HDI縮二脲異氰酸酯交聯劑)混合。使用Fidelity青色油墨(Sun Chemical)接著用兩層白色DPS-261(Sun Chemical)將多層結構柔版印刷至一透明PET-G標籤上。最後一個是來自表1之溶劑型罩光漆。負值之Δa*為綠色,負值之Δb* 為藍色。小的Δa和Δb之絕對值表示良好的抗腐蝕性,因為罩光漆防止油墨滲色。與氨酯型罩光漆相比,本發明之實例1–4提供了優異的耐滲色性。與具多天之適用期的本發明之罩光漆相比,該比較性的實例顯示出小於一天的短適用期,這在高速塗覆線上的使用是不實際的。 實例5–9 步驟1:製備用於實例5–9之聚丙烯酸類穩定劑–將460.08克乙酸正丙酯裝入一3.0公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗。使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至100℃。在4小時期間,以155.38克乙酸正丙酯和8.9克之Luperox 26M50將390.39克(甲基)丙烯酸甲酯(Aldrich奧瑞奇)和499.86克丙烯酸丁酯(Acros)通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在100℃ 1小時後,在一分鐘內加入8.46克Luperox 26M50和1.78克Luperox P。將燒瓶維持在100℃ 2.0小時後,將該批降溫至80℃,然後卸除。 實例5(發明性的) 步驟2:製備分散體–將36.0克乙酸正丙酯、65.0克步驟1之聚合丙烯酸類穩定劑(上述)裝入一0.5公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗,並使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至100℃。在3小時期間,以18.6克乙酸正丙酯和0.8克之Luperox 26M50將50.8克(甲基)丙烯酸-2-乙醯乙醯氧基乙酯和27.5克丙烯酸羥乙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 0.5小時後,在一分鐘內加入0.4克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入186.0克正丙醇,然後卸除該分散體。該分散體之數量平均分子量為3,817且羥值為113mg KOH/g。其粒子大小為1.6微米且黏性為7.6黏性單位。 實例6(發明性的) 步驟2:製備分散體–將28.8克乙酸正丙酯、52.5克步驟1之聚合丙烯酸類穩定劑(上述)裝入一0.5公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗,並使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至100℃。在3小時期間,以14.9克乙酸正丙酯和0.6克之Luperox 26M50將27.2克(甲基)丙烯酸-2-乙醯乙醯氧基乙酯和29.3克丙烯酸羥乙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 0.5小時後,在一分鐘內加入0.3克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,在一分鐘內加入148.8克正丙醇,然後卸除該分散體。該分散體之數量平均分子量為3,881且羥值為250mg KOH/g。其粒子大小為1.4微米且黏性為8.8黏性單位。 於實例5和實例6中製備之該非水分散體未經進一步修改便作為罩光漆使用。藉由將Harmony USA青色油墨(Sun Chemical)先柔版印刷至一電暈處理過之聚乙烯基板(~37達因)上,接著將其置於一50℃烘箱中乾燥60秒而製備一層狀結構。用Phantom Flexo Proofer(Harper)打樣機以200線∕6.8 bpm將該罩光漆層施加至該油墨上,在一50℃烘箱中乾燥90秒。Harmony Gloss(Sun Chemical CRYFS0096083)為一單一包裝溶劑型塗層,而TLXGS0612936(Sun Chemical)為一雙包裝溶劑型塗層。 表3.罩光漆在PE上Harmony青色之20摩擦循環的礦物油耐受性
實例5顯示礦物油耐受性比商業單包裝塗層的Harmony Gloss為佳。實例5和實例6均有和該雙包裝溶劑型塗層同等之礦物油耐受性,其中該雙包裝塗層具有3小時之適用期而本發明之塗層具有無限的適用期,所以不易乾燥在印刷機上,此乃是一種改良。 實例7(發明性的) 步驟2:製備分散體–將42.0克乙酸正丙酯、76.6克步驟1之聚合丙烯酸類穩定劑(上述)裝入一0.5公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗,並使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在3小時期間,以21.7克乙酸正丙酯和0.90克之Luperox 26M50將59.20克(甲基)丙烯酸-2-乙醯乙醯氧基乙酯和32.1克丙烯酸羥乙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 0.5小時後,在一分鐘內加入0.5克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,然後卸除該分散體。該分散體之數量平均分子量為4,689且羥值為161mg KOH/g。其粒子大小為0.5微米且黏性為5.4黏性單位。 實例8(發明性的) 步驟2:製備分散體–將52.5克乙酸正丙酯、53.2克步驟1之聚合丙烯酸類穩定劑(上述)裝入一0.5公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗,並使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在3小時期間,以28.0克乙酸正丙酯和0.70克之Luperox 26M50將已和36.4克 (甲基)丙烯酸羥乙酯預混合之32.5克丙烯酸羥乙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 0.5小時後,在一分鐘內加入0.3克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,卸除該分散體。該分散體之數量平均分子量為4,178且羥值為312mg KOH/g。其粒子大小為微米且黏性為1.9黏性單位。 實例7和實例8未經進一步修改便作為罩光漆使用。油墨和罩光漆均用Phantom Flexo Proofer(Harper)打樣機以200線∕6.8 bpm施加。藉由將Harmony USA青色油墨(Sun Chemical)先印刷至一電暈處理過之聚乙烯基板(~37達因)上,接著於一50℃烘箱中乾燥60秒而製備一層狀結構。將該罩光漆施加至該油墨上並於50℃烘箱中乾燥90秒。Harmony Gloss(Sun Chemical)為一單一包裝溶劑型塗層,而TLXGS0612936(Sun Chemical)為一雙包裝溶劑型塗層。 表4. 罩光漆在PE上Harmony青色之20摩擦循環的礦物油耐受性
此實例顯示其礦物油耐受性比該商業單包裝塗層Harmony Gloss與該雙包裝溶劑型塗層都為較佳。 表5. 罩光漆在PE上Harmony青色之20摩擦循環的礦物油耐受性
藉由結合66%之硝化纖維素(NC)青色基料與實例8製備一種油墨。相比之下,Harmony USA青色油墨經20次循環摩擦測試後對礦物油沒有耐受性,以實例8為基底之油墨得分為4,其與表4中覆於Harmony USA青色油墨上之商業Harmony Gloss罩光漆旗鼓相當。因此,單獨油墨之耐受性(表5中評分為4)被改進成和具有相匹敵之罩光漆之油墨的耐受性(表4中評分為4)相等。 實例9(發明性的) 步驟2:製備分散體–將21.6克乙酸正丙酯、34.7克步驟1之聚合丙烯酸類穩定劑(上述)裝入一0.5公升之四頸燒瓶,該燒瓶配備有一機械攪拌器、一回流冷凝器、一溫度計、一氮氣入口以及一滴液漏斗,並使用加熱包將該燒瓶在攪拌下加熱至90℃。在3小時期間,以14.4克乙酸正丙酯和0.40克之Luperox 26M50將15.4克(甲基)丙烯酸-2-乙醯乙醯氧基乙酯和25.1克丙烯酸羥乙酯通過漏斗逐滴加入。將燒瓶維持在90℃ 0.5小時後,在一分鐘內加入0.2克Luperox 26M50。將燒瓶維持在90℃ 3.0小時後,加入90.0克正丙醇,然後卸除該分散體。該分散體之數量平均分子量為4,582且羥值為199mg KOH/g。其粒子大小為1.6微米且黏性為3.6黏性單位。 未經進一步修改便使用實例9。油墨和罩光漆均用Phantom Flexo Proofer(Harper)打樣機以200線∕6.8 bpm施加。藉由將Harmony USA青色油墨(Sun Chemical)先印刷至一電暈處理過之聚乙烯基板(~37達因)上,接著於一50℃烘箱中乾燥60秒而製備一層狀結構。將該罩光漆施加至該油墨上並於50℃烘箱中乾燥90秒。 表6. 罩光漆在PE上Harmony青色之100摩擦循環的礦物油耐受性
將本發明的實例9和具有羥基官能基之一商業丙烯酸類溶液Variplus SK相比較。實例9有優異的礦物油耐受性,而該具有羥基官能基之商業溶液對礦物油並未提供保護且產生和單獨油墨一樣差的耐受性。 實例10–NAD介質交換 在某些情況下,期望該極性聚合微粒從該非水分散體之該原本介質轉移至另一介質,諸如一丙烯酸酯單體,因為不含溶劑之新配製的NAD可配製成能量固化油墨或塗層。 將包括根據實例1–3和5–9中任一製得之極性聚合粒子與乙酸正丙酯的非水分散體(NAD)置於一燒瓶中,加入4-甲氧苯酚。將燒瓶內容物於攪拌下加熱至70℃。於約十分鐘內將二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯(DTMPTA)加入燒瓶中,接著將燒瓶內容物之溫度升至110℃,將空氣鼓泡通入內容物中。在110℃下,該乙酸酯介質開始蒸餾。收集該蒸餾之乙酸酯成為餾出物。當大部分之乙酸酯都被收集後,施加真空至該燒瓶,允許空氣繼續鼓泡進入一段時間。 已詳細描述本發明包括其優選實施例,但本領域之技術人員應當理解其可更廣泛地適用。本公開說明之所包括之方法和組成並非旨在限於本文之具體描述,但還包括可由本領域技術人員進行之修改和適應。上述之實例說明本發明之具體方面,但並不旨在任何方面限制其範圍且不應被如此解讀。應當理解,於思考本公開說明後,本領域之技術人員可在本發明之範圍和精神內對本發明進行修改且∕或改進。因為修改對本領域技術人員而言為顯而易見的,所以本發明旨在僅由下述申請專利之範圍限制。
無
Claims (21)
- 一種極性非水分散體,其在一極性非水介質中包括極性聚合微粒,該極性聚合微粒不溶於該介質中且在一聚合丙烯酸類穩定劑存在下藉由乙烯基單體在該介質中之分散聚合作用而製造,該乙烯基單體包括一包含具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸的羥烷基酯與其混合物的乙烯基單體成份,且一乙烯基單體成份可選擇性地包含選自官能性或非官能性乙烯基單體之一或多種其他乙烯基單體,其中根據所有存在單體之重量,(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-β-羧乙酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯腈及其混合物含量之重量百分比小於50%,且∕或其他不在(a)內之乙烯基單體含量之重量百分比大於50%。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該極性非水介質係由酯、酮及其混合物組成,其中該乙烯基單體溶於該介質中。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該極性非水介質係選自乙酸正丙酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸正己酯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮以及其混合物。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該乙烯基單體成份包括具一級或二級羥基之αβ-不飽和羧酸的羥烷基酯,其係選自丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸羥戊酯、丙烯酸羥己酯、丙烯酸羥辛酯、其相對應之(甲基)丙烯酸酯;丙烯酸-2-羥丙酯、丙烯酸-2-羥丁酯、丙烯酸-3-羥丁酯、其相對應之(甲基)丙烯酸酯類;以及上述之混合物。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該乙烯基單體成份包括一或多個選自官能性或非官能性乙烯基單體的其他乙烯基單體,其係選自(甲基)丙烯酸乙醯乙醯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十六酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸十八烯酯、其順丁烯二酸酯類、其反丁烯二酸酯類、其丁烯酸酯類、其異巴豆酸酯類、其乙烯乙酸酯類與其亞甲基丁二酸酯類;丙烯酸烷氧基乙酯類、丙烯酸芳氧基乙酯類及其相對應之(甲基)丙烯酸酯類;丙烯酸、甲基丙烯酸、亞甲基丁二酸、丁烯酸;順丁烯二酸與反丁烯二酸之半酯類;具三級胺基之不飽和化合物;丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯醛、甲基丙烯醛;以及上述之混合物。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該聚合丙烯酸類穩定劑不含可聚合之不飽和度。
- 如請求項6之極性非水分散體,其中該聚合丙烯酸類穩定劑包括由乙烯基單體組成之一聚合反應產物,該乙烯基單體係選自非官能性乙烯基單體、羥基官能基乙烯基單體、環氧丙基官能基乙烯基單體、胺基官能基乙烯基單體、矽烷官能基乙烯基單體、N-烷氧基羥基官能基乙烯基單體以及其混合物。
- 如請求項1之極性非水分散體,進一步包括一聚合反應引發劑。
- 如請求項1之極性非水分散體,進一步包括一聚合反應引發劑,該聚合反應引發劑係選自一過氧引發劑、一過硫酸鹽引發劑、一過硼酸鹽引發劑、一過碳酸鹽引發劑、一偶氮化合物引發劑以及其混合物。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該極性聚合微粒包括交聯之聚合物鏈,其中交聯係受到在該非水分散體中一交聯劑之存在而影響。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該極性聚合微粒之粒子大小約為0.1微米至約5微米。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該極性聚合微粒之粒子大小約為0.3微米至約0.9微米。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該分散體之數量平均分子量(Mn)至少為1000道爾頓,最好大於3500道爾頓。
- 如請求項1之極性非水分散體,其中該分散體之數量平均分子量(Mn)至少為1000道爾頓,最好大於33,000道爾頓。
- 一種極性非水分散體,其包括如請求項1之極性非水分散體的該極性聚合微粒,轉移至一與請求項1之極性非水介質相異之一第二極性非水介質。
- 塗層或罩光漆組成,其包括如請求項1之極性非水分散體。
- 如請求項16之油墨、塗層或罩光漆組成,其包括依重量計約1%至約90%之該極性非水分散體。
- 一種塗佈一基板以加強特性如耐磨性的程序,包括將如請求項16之油墨、塗層、底漆或罩光漆組成施加至一基板上。
- 如請求項18之程序,其中該油墨、塗層、底漆或罩光漆係藉由一沈積方法而施加,該沈積方法選自柔版、平版、凹版、網版、數位、棒式、簾式、串式、轆式、狹縫、噴塗以及其組合。
- 一種多層結構,其包括: 一基板,可選擇有一施加其上之底漆層; 多個油墨層; 可選擇有一罩光漆層,其中一或多個該罩光漆層包括如請求項1之極性非水分散體。
- 一種多層結構,其包括: 一基板,可選擇有一施加其上之底漆層; 多個油墨層; 可選擇有一罩光漆層,其中一或多個該罩光漆層包括如請求項10之極性非水分散體。
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