TW202323325A - 包含低voc水平的水性分散體的木材著色劑及滲透底漆 - Google Patents

Abstract

揭露了穩定的滲透底漆或木材著色劑配製物。該配製物可以包含a) 水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包含藉由至少一種pKa小於4（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和強酸單體和至少一種pKa為4或更大（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和弱酸單體的自由基引發的乳液聚合產生的聚合物；以及b) 至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物。

Description

包含低VOC水平的水性分散體的木材著色劑及滲透底漆

本發明總體上關於含有具有低揮發性有機成分水平的水性分散體的木材著色劑和滲透底漆配製物。具體地，該水性分散體包含藉由至少一種烯鍵式不飽和強酸單體和至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體的聚合形成的聚合物。該配製物還包含至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物。

由於環境和健康問題，已經朝著減少底漆、著色劑和其他塗料組成物中含有的揮發性有機化合物（VOC）的量發展，該等化合物在乾燥時蒸發到環境中。底漆和木材著色劑的添加劑，其促進或賦予希望的特性，尤其如更好的膜聚結性、更好的抗黏連性、更好的耐久性和更堅韌的塗料，也經常含有VOC。VOC的蒸發，例如在乾燥過程中，經常導致不希望的香味。此外，暴露於煙氣，特別是在通風不好的區域，可能造成健康問題。

具有減少的VOC含量的配製物，儘管通常更環境友好，但傾向於更容易受到細菌、藻類、酵母、真菌和其他在水環境中生長的生物菌劑的影響。此類生物菌劑可以在油漆罐和容器中生長，經常產生令人不愉快的氣味並使配製物不能用於其預期目的。生物菌劑還可能導致配製物的黏度損失、變色、析氣、起泡、沈降和pH變化。此外，某些生物菌劑，如藻類和黴菌，可能在覆蓋壁或其他基材的乾燥漆膜上生長，導致潛在的健康問題。

因此，殺生物劑，特別是異噻唑啉酮，經常被添加到低VOC水性配製物中以控制生物菌劑的生長。該等殺生物劑中的一些可能留在乾燥漆膜上以控制藻類和黴菌。然而，已知基於異噻唑啉酮的殺生物劑引起過敏性接觸性皮炎。其結果係，有越來越多的宣傳和法規，尤其是在歐洲，趨於減少或消除油漆和塗料中的殺生物劑。這進而引起對穩定油漆免受微生物攻擊的替代方法的越來越多的興趣。一種這樣的方法涉及藉由摻入無機鹼性緩衝劑，如水玻璃，將油漆保持在高pH值，例如，足夠高以抑制微生物生長。本領域中已經描述了各種高pH配製物。

美國公開號2021/0002506描述了一種無殺生物劑和無氨的水性聚合物分散體，其係藉由自由基引發的多階段乳液聚合獲得的並包含至少包括由單體成分I形成的第一聚合物相和由不同的單體成分II形成的第二聚合物相的顆粒。第一聚合物相的玻璃化轉變溫度低於20°C，並且第二聚合物相的玻璃化轉變溫度高於20°C，兩者皆為如根據ISO 16805藉由差示掃描量熱法測定的。該聚合物分散體進一步包含至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物，並且具有10.0或更高的pH。

美國專利號7,789,959描述了塗料組成物，其包含至少一種強鹼性試劑以將pH設置為至少10，至少一種選定的乙烯基酯共聚物，如果需要，顏料和/或填料，以及如果需要，本身常用的另外的添加劑。該等塗料組成物可以在不使用額外防腐劑的情況下儲存並可用於塗覆各種基材。

美國專利號7,285,590描述了最低成膜溫度不大於約50°C的水性分散體，其包含藉由以下方法製成的多階段乳液聚合物，該方法包括第一聚合階段，其中藉由自由基乳液聚合使具有計算出的至少約50°C的玻璃化轉變溫度的第一單體混合物聚合以獲得第一階段乳液聚合物，以及第二聚合階段，其中在該第一階段乳液聚合物的存在下藉由自由基乳液聚合使具有計算出的從約-30°C至約10°C的玻璃化轉變溫度的第二單體混合物聚合。該等分散體在各種塗料組成物中皆為有用的，該等組成物表現出改進的抗黏連性。

美國專利號6,756,459描述了一種用於水性塗料的黏合劑組成物，該組成物在施用於金屬基材時表現出高光澤度和優越的耐腐蝕性，該組成物包含水性乳液共聚物，該共聚物包含作為聚合單元的至少一種烯鍵式不飽和單體和烯鍵式不飽和強酸單體，如含磷單體，特別是甲基丙烯酸二氧磷基乙酯；或其鹽。還提供了一種用於藉由用包含本發明的黏合劑的水性塗料組成物塗覆基材並乾燥或允許乾燥該水性組成物來實現金屬基材的高光澤度和優越的耐腐蝕性的方法。

EP專利號1297079揭露了一種不含防腐劑的分散油漆，其由以下組成：4-15重量百分比的聚合物分散體（以固體部分計算）、10-55重量百分比的顏料和/或增量劑和最多2重量百分比的水玻璃作為添加劑以及一部分水以達到100重量百分比。所述分散油漆雖然沒有使用防腐劑，但具有分散油漆的已知和可靠的加工特性。

DE 102014013455揭露了一種具有改進的特性的用於室內和室外使用的改進的、不是基於防腐分散體的基於矽醇鹽的乳液油漆。該油漆含有a) 以固體含量計算的2%-30%的聚合物分散體，b) 10%-60%的顏料和/或填料，c) 0.5%-5%的矽醇鹽作為添加劑和d) 100%添加量的水。

儘管揭露了一些用於油漆的具有低量的VOC和殺生物劑的水性分散體，但是尋求低VOC底漆和木材著色劑仍然是具有挑戰性的。因此，需要用於底漆和木材著色劑配製物中的具有低VOC和殺生物劑含量的穩定的水性聚合物分散體。

在一些方面，本揭露關於一種滲透底漆或木材著色劑配製物。該配製物包含：a) 水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包含藉由pKa小於4（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和強酸單體和pKa為4或更大（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和弱酸單體的自由基引發的乳液聚合產生的聚合物；以及b) 至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物。在一些方面，該配製物可以不含殺生物劑。該配製物可以具有從10至12、較佳的是從10.5至11.5的pH。如藉由毛細管流體動力學分餾測量的，水性聚合物分散體的重均粒度可以小於100 nm、較佳的是小於80 nm、或更較佳的是小於60 nm。

基於用於生產聚合物的所有單體的重量，至少一種烯鍵式不飽和強酸單體可以以從0.5至5 wt.%、較佳的是從0.7至4.5 wt.%、更較佳的是從0.8至4.0 wt.%、最較佳的是從1.0至3.5 wt.%的量存在。在一些方面，至少一種烯鍵式不飽和強酸單體包括磺酸或其鹽。在一些方面，至少一種烯鍵式不飽和強酸單體包括乙烯基磺酸或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。在一些方面，至少一種不飽和強酸單體包括2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。基於用於生產聚合物的所有單體的重量，烯鍵式不飽和弱酸單體可以以從1至10 wt.%、較佳的是從1.5至8 wt.%、更較佳的是從2至7 wt.%、最較佳的是從2.5至6 wt.%的量存在。在一些方面，至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體選自由以下組成之群組：烯鍵式不飽和C ₃-C ₈一元羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸酸酐、及其組合。在一些方面，至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體包括甲基丙烯酸、丙烯酸、或其組合。在一些方面，烯鍵式不飽和弱酸單體包括至少兩種烯鍵式不飽和弱酸單體。

聚合物可以另外由至少一種具有大於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的硬結構單元單體和至少一種具有小於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的軟結構單元單體形成。硬結構單元單體可以包括苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的組合。軟結構單元單體可以包括丙烯酸2-乙基己酯。在一些方面，用於形成聚合物的單體混合物不包含甲基丙烯醯胺和/或丙烯醯胺。如根據ISO 16805（2005）藉由差示掃描量熱法測定的，聚合物的玻璃化轉變溫度可以是15°C或更低、較佳的是從-15°C至10°C、更較佳的是從-10°C至5°C。配製物可以具有低於5°C、較佳的是低於1°C的最低成膜溫度。如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的，水性聚合物分散體可以具有小於1800 ppm、較佳的是小於1500 ppm、更較佳的是小於1000 ppm的總揮發性有機化合物（TVOC）含量。配製物可以不含有機溶劑、增塑劑、和/或聚結劑。

優先權要求

本申請要求於2021年9月13日提交的美國申請號17/473,456的優先權，將其全部內容和揭露內容併入本文。 引言

本文描述了水性分散體以及摻入有水性分散體的底漆和木材著色劑配製物。水性分散體包含藉由pKa小於4（如在20°C下在水中測量的）的烯鍵式不飽和強酸單體和pKa為4或更大（如在20°C下在水中測量的）的烯鍵式不飽和弱酸單體的自由基引發的乳液聚合產生的聚合物。本文還描述了用於滲透底漆或木材著色劑的配製物，其中該配製物包含與緩衝劑，即至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物組合的水性分散體。

如上所述，滲透底漆和/或木材著色劑配製物的pH可以調整到不需要殺生物劑的水平。然而，此類配製物的一個問題係，水性分散體中的聚合物可能與緩衝劑不相容。這對具有高內表面積（如滲透底漆和木材著色劑所要求的）的非常精細分散的聚合物分散體來說特別具有挑戰性。出人意料地且出乎意料地，諸位發明人發現，含有 (i) 由弱酸單體和強酸單體形成的聚合物的水性分散體，以及 (ii) 水溶性鹼金屬矽酸鹽、水溶性鹼金屬矽醇鹽、鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其組合的配製物有利地是穩定的並且VOC含量低。該配製物也可以不含殺生物劑，但仍然能夠防止細菌、藻類、酵母、真菌和其他在水環境中生長的生物菌劑的生長。 定義和說明

如本文所用，術語「發明（invention）」、「本發明（the invention）」、「本發明（this invention）」和「本發明（the present invention）」旨在廣義上係指本專利申請和以下申請專利範圍的所有主題。含有該等術語的陳述應理解為不限制本文描述的主題或不限制以下專利申請專利範圍的含義或範圍。

如本文所用，「一個/種（a/an）」或「該（the）」的含義包括單數和複數指示物，例如，意指「一個/種或多個/種」，除非上下文另外明確指示。

本文揭露的所有範圍應理解為包括其中所包含的任何和所有子範圍。例如，敘述的範圍「1至10」應視為包括在最小值1與最大值10之間（並且包括端點）的任何和所有子範圍；即，從最小值1或更大值開始（例如1至6.1）並以最大值10或更小值結束（例如5.5至10）的所有子範圍。

如本文所用，術語「包含/包括」及其變體係開放式的，但是出於本說明書的目的和作為對未來申請專利範圍修改的支持，它應理解為替代性地揭露更多限制性語言，如「基本上由……組成」或「由……組成」。

如本文所用，術語「不含殺生物劑」，當關於配製物使用時，意指配製物含有按重量計小於10 ppm、較佳的是小於5 ppm並且最較佳的是沒有可檢測到的量的化學防腐劑，如在歐盟生物殺滅劑產品法規（528/2012）中被列為產品-類型6殺生物劑的化合物。在一些實施方式中，本發明的配製物可能不經受用安全級EUH 208標記，這另外係使用殺生物劑的塗料組成物所需要的。例如，5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（CIT）和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（MIT）的3 : 1混合物的量需要小於1.5 ppm以避免EUH 208標記。術語「殺生物劑」不包括用於將塗料組成物的pH提高到至少10的有機和無機鹼，如氫氧化鈉或氫氧化鉀。

揮發性有機物含量係根據歐洲議會和歐盟理事會的指令2004/42/CE定義的並根據ISO 11890-2（2020）測量。半揮發性有機物含量係根據委員會決議2014/312/EU定義的並根據ISO 11890-2（2020）測量。 水性聚合物分散體

本文所述之配製物包含水性聚合物分散體系統，該系統含有作為分散相分散分佈在水性介質中的聚合物顆粒。水性聚合物分散體可以作為單體混合物在水性介質中製備並且然後聚合，例如藉由乳化聚合，以產生水性聚合物分散體。在一些方面，乳液聚合方法係自由基引發的聚合。

水性分散體的單體混合物，在聚合之前，含有至少兩種能夠聚合的單體。第一單體可以包括至少一種pKa小於4（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和強酸單體，本文中稱為強酸單體。第二單體可以包括至少一種pKa為4或更大（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和弱酸單體，本文中稱為弱酸單體。

示例性的強酸單體包括磺酸或其鹽，如乙烯基磺酸和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。在一些方面，強酸單體包括2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。基於用於生產聚合物的所有單體的重量，強酸單體可以以從0.5至5 wt.%的量存在，例如從0.7至4.5 wt.%、從0.8至4.0 wt.%、從1.0至3.5 wt.%、從1.2至3.0 wt.%、或從1.4至2.5 wt.%。

示例性的弱酸單體包括烯鍵式不飽和C ₃-C ₈一元羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸、烯鍵式不飽和C4-C8二羧酸酸酐、及其組合。示例性的烯鍵式不飽和C ₃-C ₈一元羧酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸和巴豆酸。示例性的烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸包括馬來酸、富馬酸、衣康酸和檸康酸。在一些方面，弱酸單體包括甲基丙烯酸、丙烯酸、或其組合。在一些方面，弱酸單體包括至少兩種弱酸單體。基於用於生產聚合物的所有單體的重量，弱酸單體可以以從1至10 wt.%的量存在，例如從1.5至8 wt.%、從2至7 wt.%、從2.5至6 wt.%、或從3至5 wt.%。

在一些方面，基於用於生產聚合物的所有單體的重量，強酸和弱酸單體的總和係從3至10 wt.%，如從4至8 wt.%，例如從5至7 wt.%。

在一些方面，水性分散體的單體混合物，在聚合之前，不包含甲基丙烯醯胺或丙烯醯胺。

在一些方面，水性分散體中的聚合物另外由至少一種具有大於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的硬結構單元單體和至少一種具有小於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的軟結構單元單體形成。

硬結構單元單體可以選自C ₁至C ₂羧酸的乙烯基酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基芳香族化合物、乙烯基鹵化物、及其混合物。在一些實施方式中，在一些實施方式中，至少一種硬結構單元單體選自苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、及其混合物。在一些方面，硬結構單元單體包括苯乙烯。在一些方面，硬結構單元單體包括苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯。

軟結構單元單體可以選自丙烯酸和甲基丙烯酸酯、烯烴、C ₃至C ₁₈羧酸的乙烯基酯及其混合物。在一些實施方式中，至少一種軟結構單元單體選自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯及其混合物。在一些方面，軟結構單元單體包括丙烯酸2-乙基己酯。

視需要，水性分散體的單體混合物，在聚合之前，可以包含額外的官能單體。示例性的額外的官能單體可以包括烯鍵式不飽和矽烷共聚單體如乙烯基三烷氧基矽烷或γ-（甲基）丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷、烯鍵式不飽和縮水甘油基共聚單體如甲基丙烯酸縮水甘油酯、烯鍵式不飽和脲基共聚單體如甲基丙烯酸脲基酯、烯鍵式不飽和羰基官能單體如二丙酮丙烯醯胺或甲基丙烯酸乙醯乙醯氧基乙酯、以及具有至少兩個非共軛的烯鍵式不飽和基團的單體。該等單體通常可以各自存在，如果有的話，其量為基於用於生產聚合物的所有單體的重量最多5 wt.%。

在一些方面，如藉由毛細管流體動力學分餾測量的，水性聚合物分散體的重均粒度（d _w）係小於100 nm，例如小於80 nm、或小於60 nm。精細分散的聚合物分散體對於滲透底漆和木材著色劑係特別有利的，因為它們能夠深入滲透到基材中。

在一些方面，聚合物分散體可以在產生具有一致的玻璃化轉變溫度的聚合物的條件下製備。在一些方面，如根據ISO 16805藉由差示掃描量熱法測定的，水性聚合物分散體中包含的聚合物的玻璃化轉變溫度係15°C或更低，例如從-15°C至10°C、或從-10°C至5°C。可以選擇玻璃化轉變溫度以便具有足夠低的值，從而不需要聚結劑。已知聚結劑係塗料應用中VOC的主要貢獻者並且因此較佳的是排除在本文所述之配製物和水性分散體中。

在一些方面，水性聚合物分散體的布氏黏度可以小於500 mPa s，例如小於200 mPa s、或小於100 mPa s，如在20°C、20 rpm、主軸2下測量的。

在一些方面，未經過濾的水性聚合物分散體的凝結物含量可低於0.05%，例如低於0.02%、低於0.01%、或低於0.005%，如藉由在具有180 µm篩孔尺寸的過濾器上過濾確定的。

本文揭露的水性聚合物分散體可藉由乳液聚合的慣常方法製備，其中單體可在乳化劑、引發劑和視需要保護性膠體的存在下在水相中乳化，並且有利地在從60°C至95°C的溫度下聚合。該等方法係熟悉該項技術者所熟悉的並且可以藉由分批製程、計量單體製程、或乳液進料製程來進行。乳液進料製程允許少量的單體預聚合並且然後將剩餘的單體以水性乳液的形式計量加入。該製程可能涉及與不同的單體組合以一個、兩個和更多個階段聚合。較佳的是，進行單階段聚合，產生具有一個確定的玻璃化轉變溫度的均勻聚合物分散體。

在不限制所揭露的發明的實施方式的範圍之情況下，引發劑可包括一種或多種自由基引發劑。合適的自由基引發劑包括過氧化氫、過氧化苯甲醯、過氧化環己酮、異丙基異丙苯基過氧化氫、過硫酸鉀、過硫酸鈉和過硫酸銨、具有偶數個碳原子和C ₈-C ₁₂鏈長的飽和一元脂肪族羧酸的過氧化物、三級丁基過氧化氫、二三級丁基過氧化物、過碳酸二異丙酯、偶氮異丁腈、乙醯基環己烷磺醯基過氧化物、過苯甲酸三級丁酯、過辛酸三級丁酯、雙(3,5,5-三甲基)己醯基過氧化物、過新戊酸三級丁酯、氫過氧化蒎烷、對甲烷過氧化氫。上述化合物也可以在氧化還原系統內使用，該等氧化還原系統使用過渡金屬鹽，如鐵(II)鹽，或其他還原劑。氧基甲烷磺酸的鹼金屬鹽、羥胺鹽、二烷基二硫代胺基甲酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫銨、2-羥基-2-磺酸乙酸二鈉、2-羥基-2-磺酸乙酸二鈉、連二亞硫酸鈉、二異丙基黃原二硫化物、抗壞血酸、酒石酸和異抗壞血酸也可用作還原劑。

基於聚合物的含量，聚合物分散體較佳的是包含不大於5 wt.%，如從1至4 wt.%的離子型乳化劑，以及不大於5 wt.%，例如不大於3 wt.%，如不大於2.5 wt.%的非離子型乳化劑，基於用於形成水性分散體中的聚合物的所有單體的總重量。

合適的非離子型乳化劑的實例係烷基聚二醇醚，例如，脂肪醇如月桂醇、油醇或硬脂醇或其混合物，例如椰子脂肪醇的乙氧基化產物，或氧化製程醇的乙氧基化產物；以及聚環氧丙烷的乙氧基化產物。此外，可以採用可共聚的非離子型表面活性劑。特別合適的是C ₁₀至C ₁₈烷基醇的乙氧基化度為從20至40的環氧乙烷醚。較佳的是，不使用烷基酚乙氧基化物。

合適的離子型乳化劑係陰離子型乳化劑，例如，烷基-、芳基-或烷基芳基磺酸鹽或-膦酸鹽的鹼金屬或銨鹽，或烷基、芳基或烷基芳基硫酸鹽的鹼金屬或銨鹽，或烷基、芳基或烷基芳基磷酸鹽的鹼金屬或銨鹽，或具有其他陰離子端基的化合物，並且這裡也可能在烴基與陰離子基團之間存在低聚-或聚環氧乙烷單元。典型的實例係月桂基硫酸鈉、十一烷基二醇醚硫酸鈉、月桂醇二甘醇硫酸鈉、十四烷基三甘醇硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉。此外，可以使用可共聚的陰離子型表面活性劑。月桂基硫酸鈉係特別較佳的。較佳的是，不採用烷基酚乙氧基化物，包括其衍生物。

在一些實施方式中，本文所述之聚合物分散體和含有此類分散體的組成物可以基本上不含作為穩定劑的保護性膠體。保護性膠體的實例包括羧甲基纖維素（CMC）、羥乙基纖維素（HEC）和聚乙烯醇（PVOH）。當基於用於形成水性分散體中的聚合物的單體的總量，保護性膠體以不大於0.5 wt.%，例如不大於0.2 wt.%或不大於0.1 wt.%被包含時，此類聚合物分散體被認為係「基本上不含」保護性膠體。

在聚合完成後，可以允許進一步的較佳的化學後處理，尤其是用氧化還原催化劑，例如上述氧化劑和還原劑的組合，以降低產物上殘留的未反應單體的水平。此外，可以用已知的方式去除殘留單體，例如藉由物理脫單體，即蒸餾去除，尤其是藉由蒸汽蒸餾，或藉由用惰性氣體汽提。在一些方面，聚合物分散體的總殘留單體含量可低於500 ppm，例如低於300 ppm、較佳的是低於200 ppm、或低於100 ppm，如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的。

只有可聚合的VOC可以藉由化學後處理減少。因此，重要的是最小化不可聚合的VOC（其來自用於製造分散體的單體或其他成分的副產物或在聚合過程中產生）的量。如諸位發明人發現的，弱酸單體和強酸單體的組合允許形成聚合物分散體，該聚合物分散體與高pH緩衝劑如鹼金屬矽酸鹽和鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽相容並且其總揮發性有機化合物（TVOC）含量低於1800 pm，例如低於1500 ppm、低於1250 ppm或低於1000 ppm，如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的，而不需要耗時且昂貴的物理脫單體製程。

由本文所述之方法生產的水性聚合物分散體通常具有按重量計從25%至50%、較佳的是按重量計從30至40%的固體含量，以及在2.5與9.0之間、較佳的是在3.0與8.0之間、更較佳的是在4.5與7.0之間的pH。分散體的pH值可藉由添加有機或無機鹼，如胺或鹼金屬氫氧化物，如氫氧化鈉或氫氧化鉀來提高。在一些實施方式中，較佳的是用不含氮的鹼進行中和。

本文所述之水性聚合物分散體通常不含氨。它們也可以不含殺生物劑。在其他實施方式中，為了增加聚合物分散體的保存期限，可以添加殺生物劑，該等殺生物劑可以在隨後的塗料組成物製備過程中被分解以得到不含防腐劑的塗料。例如，2,2-二溴-3-次氮基丙醯胺（DBNPA）在pH值高於7時容易分解。5-氯-2-甲基-3(2H)-異噻唑酮（CIT）可以藉由增加pH，較佳的是增加到至少11，或者藉由向塗料組成物中添加例如半胱胺酸來分解。在一些實施方式中，聚合物分散體可包含高達50 ppm的CIT和高達1000 ppm的DBNPA。較佳的是，分散體包含5至14.9 ppm CIT和50至500 ppm DBNPA的混合物。關於允許水性聚合物分散體在儲存期間被保護免受微生物攻擊，同時允許最終產物（如塗料組成物）保持基本上不含防腐劑的殺生物劑處理和去除製程的更多資訊可在2018年10月4日提交的美國專利申請序號62/741137中找到，其全部內容藉由援引併入本文。 滲透底漆和木材著色劑配製物

如本文所述，水性聚合物分散體可與高pH緩衝劑，例如至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物組合，以形成滲透底漆和/或木材著色劑配製物。

包含緩衝劑以將配製物的pH穩定在高於10.0的值，較佳的是在所希望的範圍內。水溶性鹼金屬矽酸鹽，也被稱為水玻璃或液體玻璃，由化學式M ₂O × n SiO ₂描述，其中M可以是鋰、鈉或鉀，並且其中n可以在1-4之間的範圍內。較佳的是，使用n ＞ 3.2的鹼金屬矽酸鹽。在一些方面，鹼金屬矽酸鹽係矽酸鉀。

由於易於處理和混合，可以使用鹼金屬矽酸鹽的水溶液，特別是固體含量不超過40 wt.%的那些。

除了或代替水溶性鹼金屬矽酸鹽，可以使用水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽，如甲基矽酸鈉、甲基矽酸鉀或甲基矽酸鈣。示例性的矽醇鹽係甲基矽醇鉀。由於易於處理和混合，可以使用矽醇鹽的水溶液。

此外，可以使用包含鹼金屬矽酸鹽和/或鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽的製劑，如由ICL公司銷售的Lopon® PHB。在一些方面，緩衝劑包括矽酸鉀。

基於配製物的總重量，配製物可包含從0.1至4 wt.%，例如從0.3至3 wt.%、從0.5至2.5 wt.%、或從0.7至2 wt.%的至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物。如果使用水溶性鹼金屬矽酸鹽，則基於配製物的總重量，較佳的範圍係0.5至3 wt.%，例如0.75至2.5 wt.%，如1至2 wt.%。如果使用水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽，則基於配製物的總重量，較佳的範圍係0.3至2 wt.%，例如0.5至1.5 wt.%，如0.75至1 wt.%。

至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物較佳的是在聚合後添加到聚合物分散體中。在一些方面，其可以在低於50°C下進行後添加。

配製物可以具有從10至12，例如從10.5至11.5、較佳的是從11.0至11.5的pH。如上所述，pH可藉由所包含的緩衝劑的量來調整。配製物的pH值可藉由添加有機或無機鹼進一步調整。配製物可以是不含殺生物劑的。如果聚合物分散體包含殺生物劑5-氯-2-甲基-3(2H)-異噻唑酮（CIT），則其可以藉由將pH提高到高值，較佳的是高於11，或者藉由將半胱胺酸或其他合適的添加劑，如N-乙醯半胱胺酸、巰基乙醇、巰基丙酸、巰基丙酸甲酯、麩胱甘肽、硫代乙醇酸鹽、硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、羥基吡啶硫酮、巰基吡啶、二硫蘇糖醇、巰基乙磺酸和/或甲醛次硫酸鈉添加到塗料組成物中來去除，其中較佳的是使用半胱胺酸。包含2,2-二溴-3-次氮基丙醯胺（DBNPA）的聚合物分散體不需要添加任何分解劑，因為DBNPA在pH值超過7時容易分解。

VOC的主要貢獻者係聚結劑，其降低MFFT，如丁基乙二醇、丁基二甘醇、丁基二甘醇乙酸酯、1-甲氧基-2-丙醇、3-甲氧基-1-丁醇、十二醇酯（texanol）、乙基二甘醇、二丙二醇單甲醚和二丙二醇正丁醚，以及增塑劑，其增加塗料的彈性，如2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯（TXIB）、己二醇、三甘醇-雙-2-乙基己酸酯（3G8）、Loxanol® PL 3060和Benzoflex™。另外的VOC來源可能包括共溶劑，包括二醇，其有助於濕邊應用、晾置時間和抗凍融性，乳液成分和大多數低水平的添加劑。例如，胺基甲基丙醇係用於調整pH的揮發性化合物。因此，配製物也可以不含有機溶劑、增塑劑和/或聚結劑，即不含可檢測到的量的任何或所有該等成分。

在一些方面，聚合物分散體可具有低於5°C，例如低於1°C的最低成膜溫度（MFFT）。本文所述之水性聚合物分散體係穩定的流體系統，其可用於生產適合用作滲透底漆和木材著色劑的配製物。該等配製物的固體含量可在從1%至30%的範圍內，例如從5%至25%、或從10%至20%。

配製物還可以包含其他成分，包括潤濕劑、消泡劑、疏水劑、木材保護添加劑、顏料、增稠劑、分散劑/穩定劑、及其組合。該等成分通常可以各自存在，如果有的話，其量為基於配製物的總重量從0至5 wt.%。

配製物可以進一步包含穩定劑，其防止矽醇鹽緩衝劑的矽酸鹽過早矽化。合適的穩定劑係包含一級胺、二級胺或三級胺官能基的有機化合物或季銨鹽。

配製物的較佳的顏料體積濃度（pvc）低於30%，如低於20%，較佳的是低於10%。

本文所述之滲透底漆和/或木材著色劑配製物可應用於各種基材，包括硬木和軟木、石膏、水泥、纖維板、三聚氰胺、乾牆、舊油漆和粉刷表面、以及其他建築材料。 實例 實例 1 （對比）

在配備有回流冷凝器和錨式攪拌器的3升反應器中填充630 g去離子（DI）水和93.3 g活性物含量為15 wt.%的十二烷基硫酸鈉水溶液。在攪拌的同時，將反應器內容物加熱到80°C並添加8.0%的單體進料，如藉由在攪拌下混合表1中的成分得到的。添加0.7 g過硫酸鈉在14 g DI水中的溶液並將反應器內容物在80°C下保持15 min。隨後，在180 min內以恒定的劑量率將剩餘量的單體進料添加到反應器中。在平行進料中，在180 min內以恒定的劑量率將在70 g DI水中的2.1 g過硫酸鈉添加到反應器中。在進料添加過程中將反應器溫度保持在80°C。進料添加完成後，將反應器內容物增加到85°C再持續60分鐘。在加熱後的時間內，在15 min內緩慢添加在35 g DI水中的0.7 g過硫酸鈉。此後，在15 min內緩慢添加在35 g DI水中的0.35 g焦亞硫酸鈉。將反應器內容物冷卻到70°C後，添加42 g苛性鈉（活性物含量：5 wt.%）。在50°C下，將在10.5 g DI水中的0.8 g三級丁基過氧化氫（TBHP，在水中70 wt.%）添加到反應器中。隨後，在15 min內添加在10.5 g DI水中的0.5 g Brüggolit® FF6 M（由L. Brüggemann GmbH & Co. KG提供）。在10 min的等待時間後，重複氧化還原後處理。然後將反應器內容物冷卻到30°C。然後用苛性鈉（活性物含量：5 wt.%）將所得聚合物分散體的pH調整到約6.0。最後，將在7 g DI水中的0.34 g Byk-1724（由畢克化學公司（Byk-Chemie GmbH）提供）、1.1 g Acticide DB 20（由托爾公司（Thor GmbH）提供，包含20 wt.%的2,2-二溴-3-次氮基丙醯胺）在7 g DI水中的溶液和在7 g DI水中的2.2 g Acticide® MV 1（由托爾公司提供，包含1.1 wt.%的5-氯-2-甲基-1,2-噻唑-3( 2H)-酮）添加到分散體中。

所得聚合物分散體的特性總結在表2中。 [ 表 1] ：單體進料的組成（以克計）

實例 1	C1	2	3	4	5	6	7	C8
DI水	560	560	560	560	560	560	560	560
十二烷基硫酸鈉，在水中15 wt.%	70	70	70	70	70	70	70	70
具有28 mol EO的十一烷基乙氧基化物，在水中70 wt.%	25	25	25	25	25	25	25	25
甲基丙烯酸（高pks）	28	14	21	28	21	18	14	28
丙烯酸（高pks）	0	14	7	0	7	10	7	0
甲基丙烯醯胺	0	0	0	0	0	0	0	14
2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷-磺酸鈉，在水中50 wt.%（強酸的抗衡離子）	0	21	28	28	28	28	35	0
苯乙烯	315	154	154	154	119	137	154	154
甲基丙烯酸甲酯	0	154	154	154	119	137	154	154
丙烯酸正丁酯	0	0	0	0	462	213	0	0
丙烯酸2-乙基己酯	385	392	392	392	0	213	392	392

¹對比實例用「C」標記 實例 2-7 （本發明）

用不同的單體進料組成重複實例1的過程，如表1所述。

所得聚合物分散體的特性總結在表2中。 實例 8 （對比）

用不同的單體進料組成重複實例1的過程，如表1所述。

所得聚合物分散體的特性總結在表2中。 [ 表 2] ：聚合物分散體的特性

實例	C1	2	3	4	5	6	7	C8
固體含量（%） 1	32.5	32.5	33.0	32.9	32.7	32.6	32.1	33.4
布氏黏度（mPa s） 2	20	30	32	28	26	32	32	22
pH	6.0	5.8	5.7	5.8	5.9	5.7	6.0	6.3
砂礫含量（%） 3	0.071	0.002	0.001	0.001	0.002	0.001	0.000	0.018
d w（nm） 4	52	43	45	45	45	46	47	48
T g（°C） 5	1.5	-1.7	-1.3	-2.0	-0.7	-1.5	-3.2	0.9
TVOC（ppm） 6	1129	994	1139	1085	745	949	1100	1921
Σ殘餘單體（ppm） 7	17	58	65	69	49	51	96	43

¹在110°C下乾燥24小時後進行重量分析測定 ²測量條件：20°C、20 rpm、主軸2 ³如藉由在具有180 µm篩孔尺寸的過濾器上過濾確定的 ⁴如藉由毛細管流體動力學分餾（CHDF）測定的重均粒徑 ⁵如根據ISO 16805（2005）藉由差示掃描量熱法（DSC）測量的玻璃化轉變溫度（T _g） ⁶如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的總揮發性有機化合物（TVOC） ⁷如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的殘留單體的總和

如從表2明顯的，所有包含至少一種強酸單體和一種弱酸單體的本發明實例2-7都表現出 ＜ 0.01%的非常低的凝結物水平。對比實例C1出現了高凝結物含量（0.07%）。對比實例C8的砂礫含量僅略微增加（0.018%）。更嚴重地，這種分散體傾向於達到1921 ppm的非常高的TVOC含量，這大約係所有本發明分散體的揮發性有機化合物總量（745-1139 ppm）的兩倍。基於這種分散體不能獲得具有低排放特徵的滲透底漆。

可商購的不含殺生物劑的油漆和塗料通常藉由大於10、較佳的是大於11的高pH值被保護免受微生物攻擊。通常，添加無機鹼性緩衝劑來提高並保持足夠高的pH值以抑制在塗料儲存期間的微生物生長。一種常用的緩衝劑係水玻璃，其係矽酸鉀在水中的水溶液。為了測試根目錄據實例1-8的分散體的矽酸鹽相容性，將它們與水和Betolin K 28（矽酸鉀，在水中28 wt.%，由Wöllner GmbH提供）以1 : 1 : 1的重量比混合。

對比分散體C1（不包含強酸單體）在混合過程期間凝結，表明矽酸鹽穩定性不足。對比分散體C8（不包含強酸單體）和本發明分散體5（不包含丙烯酸2-乙基己酯）可以與矽酸鉀混合而沒有問題，但一天後凝結，表明該等分散體的矽酸鹽相容性有限。本發明分散體4（包含一種弱酸單體）和6（包含丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯的混合物）在與矽酸鉀混合後7天凝固，表明輕微的矽酸鹽不相容性。所有其他分散體，除了在混合矽酸鉀1天後傾向於形成輕微的斑點外，在苛刻的測試條件下沒有顯示出任何矽酸鹽不相容性。 [ 表 3] ：矽酸鹽相容性

	評價
實例	開始	1 天後	7 天後
C1	凝結
E2	好	斑點	斑點
E3	好	斑點	斑點
E4	好	斑點	凝固
E5	好	凝結
E6	好	斑點	凝固
E7	好	斑點	斑點
C8	好	凝結

實例 9-32 （本發明和對比滲透底漆）

藉由在室溫下在攪拌下混合表4中的成分（位置1-3和5）來製備常規的含殺生物劑的滲透底漆（實例9-16）。藉由添加甲基矽醇鉀（位置6）和藉由添加10 wt.%的苛性鈉將底漆的pH連續調整到11.0-11.5來得到不含殺生物劑的滲透底漆（實例17-24）。在這個高pH範圍內，添加到聚合物分散體中的殺生物劑容易分解（參見WO 2020072206 A1），而底漆藉由其高pH值被保護免受微生物攻擊。

第二類不含殺生物劑的底漆係藉由將位置1、4、5和7混合得到的（實例25-32）。在這種情況下，藉由添加矽酸鉀（位置7）實現超過11的高pH值。 [ 表 4] ：滲透底漆的組成

位置	成分	供應商	含殺生物劑的底漆（實例9-16）	不含殺生物劑的底漆1（實例17-24）	不含殺生物劑的底漆2（實例25-32）
重量份
1	水		585	585	537
2	Calgon® N 1，在水中10%	ICL公司	10	10
3	Byk-1724 2	畢克公司（Byk）	1	1
4	Tego® Foamex 805 N 2	贏創公司（Evonik）			2
5	根據實例1-8的分散體 3		404	404	391
6	Silres® BS 168 4	瓦克公司（Wacker）		18
7	Betolin K 28	Wöllner公司			70

¹分散劑，聚磷酸鈉 ²消泡劑，矽氧烷聚合物的水性乳液 ³所有聚合物分散體的固體含量在其添加前被調整到32.0%。 ⁴甲基矽醇鉀，在水中55 wt.% 應用測試

測試了每種底漆配製物對不同基材（石膏、雲杉、紅雪松）的滲透性。雲杉被選作軟木的代表。紅雪松被用作硬木的代表。將0.3 mL的底漆滴在每個測試基材的表面上。在一小時的等待時間後，以從1至6的分數對滲透性進行目視評價，1代表最好並且6代表最差等級。評分方法如下：1 = 完全滲透，沒有光澤，表面上看不到材料；2 = 完全滲透，邊緣處有輕微光澤，邊緣處可見少量材料；3 = 大約50%的材料沒有滲透，邊緣處有光澤，邊緣處可見大量材料；4 = 大約70%的材料沒有滲透，邊緣處有光澤，邊緣處可見大量材料；5 = 超過大約70%的材料沒有滲透，整個液滴表面上可見光澤，中心仍可見凹坑；6 = 無滲透，材料完全停留在表面，整個液滴表面上可見光澤，中心無凹坑。

每種底漆還就其凝固石英砂的能力進行了測試。凝固能力越高，底漆的結合能力就越高。對於這個測試，在燒杯中填充石英砂（來自德國Quarzwerke Frechen公司的W10），然後藉由在工作臺上反復輕敲燒杯來將其壓實。藉由將球形塑膠印章壓入石英表面來產生直徑為大約30 mm的限定的空洞。向這個空洞中逐滴添加2 mL的底漆。1天的乾燥時間後，將凝固的石英砂體從燒杯中取出，用刷子仔細清除任何鬆散的砂，並進行稱重。重量越大，底漆的凝固能力就越好。

還測試了不含殺生物劑的底漆的pH穩定性。由於需要足夠高的pH來進行底漆的有效微生物保護，所以低pH穩定性表明不含殺生物劑的底漆的保存期限有限。樣品在高溫（50°C）下儲存以加速化學過程並限制儲存時間。 應用結果

表5中描述了含殺生物劑的滲透底漆的應用結果。除了基於對比分散體1的C9對紅雪松的滲透性之外，所有底漆的滲透性能都處於可接受或更好的水平。實例C13-C15甚至表現出對所有測試的基材的優異的滲透性。同樣，所有樣品的凝固能力都處於非常好的水平，即明顯高於10 g。結果表明，本發明分散體在pH值約為7時在常規的含殺生物劑的底漆中也表現良好。 [ 表 5] ：含殺生物劑的滲透底漆的特性

底漆	根據以下實例的分散體	對以下的滲透性	石英砂的凝固（g）
石膏	雲杉	紅雪松
C9	C1	1	3	4.5	13.2
C10	2	1	2	2	13.4
C11	3	1	2	3	12.8
C12	4	1	1	2.5	12.0
C13	5	1	1	1	12.1
C14	6	1	1	1	11.5
C15	7	1	1	1	12.6
C16	C8	1	2	2	13.6

「類型1」不含殺生物劑的滲透底漆（藉由添加甲基矽醇鉀實現的高pH）的應用結果顯示在表6中。由於對比分散體1與甲基矽醇鉀的相容性有限，底漆C17在其製備過程中出現了團聚體形成。在過濾這種底漆以去除團聚體後，對底漆進行了所有應用測試。所有樣品的滲透結果都處於良好或非常好的水平。同樣，所有樣品的凝固能力都處於優異的水平，幾乎一致地超過了表5中常規的含殺生物劑的底漆的結果。所有本發明實例都展示出大於13.5 g的凝固能力。總之，不含殺生物劑的底漆的性能與常規的含殺生物劑的底漆的性能相比處於相同水平或甚至更好。特別地，基於本發明分散體的不含殺生物劑的底漆的凝固能力係優異的。此外，所有基於本發明分散體的不含殺生物劑的底漆的pH穩定性都處於非常好的水平。在50°C下儲存28天後，pH的下降最多為0.07。基於對比分散體8的C24表現出最差的pH穩定性，在相同的時間範圍內下降了0.18。 [ 表 6] ：不含殺生物劑的滲透底漆1的特性

底漆	根據以下實例的分散體	對以下的滲透性	石英砂的凝固（g）	pH
石膏	雲杉	紅雪松	開始	28天，50°C
C17 1	C1	1	2	1.5	12.8	11.42	11.37
18	2	1	1.5	1.5	14.4	11.41	11.35
19	3	1	1	2	14.2	11.41	11.37
20	4	1	1	2	13.9	11.42	11.40
21	5	1	1.5	2	14.6	11.40	11.33
22	6	1	1.5	2	13.6	11.40	11.35
23	7	1	1.5	2	14.5	11.42	11.38
C24	C8	1	2	1.5	13.2	11.40	11.22

¹在製備後大量團聚體形成

「類型2」不含殺生物劑的滲透底漆（藉由添加矽酸鉀實現的高pH）的應用結果顯示在表7中。在這種情況下，基於對比分散體1的底漆C25可以沒有問題地生產。然而，這種分散體與矽酸鉀的有限相容性導致在室溫下儲存7天後底漆的部分凝結。與常規的含殺生物劑的底漆和「類型1」不含殺生物劑的底漆相比，「類型2」不含殺生物劑的底漆對石膏的滲透能力明顯下降，而所有樣品對硬木的滲透性皆為優異的。所有樣品的凝固能力都處於優異的水平，甚至勝過不含殺生物劑的底漆1的結果。所有本發明實例都展示出15 g或更大的凝固能力。這種類型的基於本發明分散體的不含殺生物劑的底漆的pH穩定性再次處於非常好的水平。在50°C下儲存28天後，pH的下降最多為0.06。與類型1的不含殺生物劑的底漆的結果一致，基於對比分散體8的C32表現出最差的pH穩定性，在相同的時間範圍內下降了0.11。 [ 表 7] ：不含殺生物劑的滲透底漆2的特性

底漆	根據以下實例的分散體	對以下的滲透性	石英砂的凝固（g）	pH
石膏	雲杉	紅雪松	開始	28天，50°C
C25 1	C1	5	2	1	14.8	11.27	11.22
26	2	4	1.5	1	15.0	11.22	11.16
27	3	4	1	1	15.5	11.21	11.17
28	4	4	2	1	15.0	11.20	11.16
29	5	3.5	2	1	15.8	11.20	11.14
30	6	3.5	2	1	15.8	11.18	11.16
31	7	4	2	1	16.5	11.19	11.20
C32	C8	4	2	1	15.0	11.22	11.11

¹在室溫下儲存7天後部分凝結 實例 33-56 （本發明和對比木材著色劑）

藉由在室溫下在攪拌下混合表8中的成分來製備常規的含殺生物劑的木材著色劑（實例33-40）。藉由添加甲基矽醇鉀（位置8）和藉由添加10 wt.%的苛性鈉將pH連續調整到11.0-11.5來得到不含殺生物劑的木材著色劑（實例41-48）。藉由添加矽酸鉀（位置9）和藉由添加苛性鈉連續調整pH來得到第二類不含殺生物劑的底漆（實例49-56）。 [ 表 8] ：木材著色劑的組成

位置	成分	供應商	含殺生物劑的木材著色劑（實例33-40）	不含殺生物劑的木材著色劑1（實例41-48）	不含殺生物劑的木材著色劑2（實例49-56）
重量份
1	根據實例1-8的分散體 1		308	308	308
2	Calgon® N，在水中10%	ICL公司	1	1	1
3	Tego® Foamex 805 N	贏創公司	1	1	1
4	水		150	150	150
5	Luconyl® Orange 2416 2	巴斯夫公司（BASF）	25	25	25
6	Colanyl Black N 530 2	科萊恩公司（Clariant）	0.13	0.13	0.13
7	Colanyl Violet LR 530 2	科萊恩公司	0.75	0.75	0.75
8	Silres® BS 168	瓦克公司		9
9	Betolin K 28	Wöllner公司			35

¹所有聚合物分散體的固體含量在其添加前被調整到32.0%。 ²為柚木木材著色劑著色的顏料製劑 應用測試

木材著色劑保護和提高基材的美學外觀。透明木材著色劑的希望特徵係木紋的突出性（accentuation）。為了測試木紋的突出性，用刷子在雲杉上施用木材染色劑兩次。乾燥後，藉由目視檢查對突出性進行定性評價，並從1（= 非常好）至6（= 非常差）進行評級。

木材著色劑應保護基材免受環境影響。當長時間受到水的影響時，木材可能傾向於變色，這係由於水白化或由於水滲透到基材中。水白化係光學現象，這係當塗覆的基材浸入水中或被水浸濕時聚合物黏合劑的親水部分的水合引起的。水合改變了該等部分的折射率並導致在水合域和非水合域的介面處的光散射。另一方面，水滲入基材導致木材變黑。為了測試水暴露後變色的程度，用刷子在雲杉上施用木材染色劑兩次。在室溫下乾燥24小時後，將大約0.5 mL DI水滴在乾膜的一個點上。30 min後，去除水點，並藉由目視檢查對變色的程度進行評價並從1（無光學變化）至6（強烈變色）進行評級。

對於不含殺生物劑的底漆，在高溫（50°C）下測試了不含殺生物劑的木材著色劑的pH穩定性以加速化學過程並限制儲存時間。 應用結果

常規的含殺生物劑的木材著色劑的應用結果總結在表9中。關於水暴露後的變色和木紋的突出性兩者，本發明分散體的性能與對比分散體的性能處於相似的水平。 [ 表 9] ：含殺生物劑的木材著色劑的特性

木材著色劑	根據以下實例的分散體	變色 （30 min水暴露後）	木紋的突出性
C33	C1	1	3
C34	2	2	2
C35	3	1	2
C36	4	1	2
C37	5	2	2
C38	6	1	2
C39	7	1	1-2
C40	C8	1	2

「類型1」不含殺生物劑的木材著色劑（藉由添加甲基矽醇鉀實現的高pH）的應用結果總結在表10中。由於對比分散體1與甲基矽醇鉀的相容性有限，木材著色劑C41在製備過程中完全凝結。關於水暴露後的變色，根據配製物1的不含殺生物劑的木材著色劑的性能與常規的含殺生物劑的木材著色劑C33-C40的性能處於相似的水平。平均來說，木材著色劑42-47的木紋的突出性比含殺生物劑的木材著色劑C34-C39的木紋的突出性稍微不那麼明顯。根據基於本發明分散體的配製物1的木材著色劑的pH穩定性處於可接受的水平。在50°C下儲存28天後，pH的下降最多為0.22。基於對比分散體8的木材著色劑C48表現出最差的pH穩定性，在相同的時間範圍內下降了0.48。總的來說，根據配製物1的所有不含殺生物劑的木材著色劑的應用性能都處於可接受或更好的水平。 [ 表 10] ：不含殺生物劑的木材著色劑1的特性

木材著色劑	根據以下實例的分散體	變色（30 min水暴露後）	木紋的突出性	pH
開始	28天，50°C
C41 1	C1	在製備後完全凝結
42	2	1	3	11.29	11.23
43	3	2	3	11.27	11.15
44	4	1	3	11.36	11.17
45	5	1	3	11.35	11.13
46	6	2	3	11.31	11.19
47	7	1	2-3	11.29	11.15
C48	C8	1	3	11.72	11.24

「類型2」不含殺生物劑的木材著色劑（藉由添加矽酸鉀實現的高pH）的應用結果總結在表11中。由於對比分散體1與矽酸鉀的相容性有限，無法製備木材著色劑C49。關於木紋的突出性和水暴露後的變色兩者，根據配製物2的不含殺生物劑的木材著色劑的性能與常規的含殺生物劑的木材著色劑C33-C40的性能處於相似的水平。根據基於本發明分散體的配製物2的木材著色劑的pH穩定性處於非常好的水平。在50°C下儲存28天後，pH的下降最多為0.07。基於對比分散體8的木材著色劑C56表現出最差的pH穩定性，在相同的時間範圍內下降了0.14。總的來說，根據配製物2的所有不含殺生物劑的木材著色劑的應用性能都處於良好或更好的水平。 表 11 ：不含殺生物劑的木材著色劑2的特性

木材著色劑	根據以下實例的分散體	變色（30 min水暴露後）	木紋的突出性	pH
開始	28天，50°C
C49 1	C1	在製備後完全凝結
50	2	2	2	11.16	11.15
51	3	1	2	11.18	11.12
52	4	1	2	11.23	11.16
53	5	2	2	11.19	11.12
54	6	2	2	11.23	11.16
55	7	2	1-2	11.22	11.18
C56	C8	1	2	11.21	11.07

總之，不含殺生物劑的配製物的性能與常規的含殺生物劑的配製物的性能相比大致相同或甚至更好。值得注意的是不含殺生物劑的滲透底漆的優異的結合能力。不含任何強酸單體的對比分散體1受制於與高pH緩衝劑矽酸鉀和甲基矽醇鉀的相容性不足，導致不含殺生物劑的配製物的儲存穩定性有限或甚至使其無法製備。也不包含任何強酸單體的對比分散體8與甲基矽醇鉀和矽酸鉀有足夠的相容性，以便能夠實現不含殺生物劑的底漆和木材著色劑的配製物。然而，這種分散體的高VOC含量不允許製造具有低排放特徵的配製物。此外，基於這種分散體的不含殺生物劑的配製物的pH穩定性與所有基於本發明分散體的不含殺生物劑的配製物的pH穩定性相比明顯更差。只有包含強酸和弱酸單體的本發明分散體提供具有良好性能、良好穩定性和低VOC值的不含殺生物劑的滲透底漆和木材著色劑的配製。

考慮了以下有編號的實施方式。考慮了所有特徵和實施方式的組合。

實施方式1：一種滲透底漆或木材著色劑配製物，其包含：a) 水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包含藉由pKa小於4（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和強酸單體和pKa為4或更大（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和弱酸單體的自由基引發的乳液聚合產生的聚合物；以及b) 至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物。

實施方式2：根據實施方式1所述之配製物，其中該配製物不含殺生物劑。

實施方式3：根據實施方式1或2所述之配製物，其中該配製物具有從10至12、較佳的是從10.5至11.5的pH。

實施方式4：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中如藉由毛細管流體動力學分餾測量的，該水性聚合物分散體的重均粒度小於100 nm、較佳的是小於80 nm、或更較佳的是小於60 nm。

實施方式5：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中基於用於生產該聚合物的所有單體的重量，該至少一種烯鍵式不飽和強酸單體以從0.5至5 wt.%、較佳的是從0.7至4.5 wt.%、更較佳的是從0.8至4.0 wt.%、最較佳的是從1.0至3.5 wt.%的量存在。

實施方式6：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該至少一種烯鍵式不飽和強酸單體包括磺酸或其鹽。

實施方式7：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該至少一種烯鍵式不飽和強酸單體包括乙烯基磺酸或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。

實施方式8：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該至少一種不飽和強酸單體包括2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。

實施方式9：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中基於用於生產該聚合物的所有單體的重量，該烯鍵式不飽和弱酸單體以從1至10 wt.%、較佳的是從1.5至8 wt.%、更較佳的是從2至7 wt.%、最較佳的是從2.5至6 wt.%的量存在。

實施方式10：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體選自由以下組成之群組：烯鍵式不飽和C ₃-C ₈一元羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸酸酐、及其組合。

實施方式11：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體包括甲基丙烯酸、丙烯酸、或其組合。

實施方式12：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該烯鍵式不飽和弱酸單體包括至少兩種烯鍵式不飽和弱酸單體。

實施方式13：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該聚合物另外由至少一種具有大於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的硬結構單元單體和至少一種具有小於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的軟結構單元單體形成。

實施方式14：根據實施方式13所述之配製物，其中該硬結構單元單體包括苯乙烯。

實施方式15：根據實施方式13所述之配製物，其中該硬結構單元單體包括甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯。

實施方式16：如請求項13-15中任一項所述之配製物，其中，該軟結構單元單體包括丙烯酸2-乙基己酯。

實施方式17：如前述請求項中任一項所述之配製物，其中，用於形成該聚合物的單體混合物不包含甲基丙烯醯胺和/或丙烯醯胺。

實施方式18：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中如根據ISO 16805（2005）藉由差示掃描量熱法測定的，該聚合物的玻璃化轉變溫度係15°C或更低、較佳的是從-15°C至10°C、更較佳的是從-10°C至5°C。

實施方式19：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該配製物的最低成膜溫度低於5°C、較佳的是低於1°C。

實施方式20：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的，該水性聚合物分散體的總揮發性有機化合物（TVOC）含量小於1800 ppm、較佳的是小於1500 ppm、更較佳的是小於1000 ppm。

實施方式21：根據前述實施方式中任一項所述之配製物，其中該配製物不含有機溶劑、增塑劑、和/或聚結劑。

雖然已經詳細描述了本發明，但是在本發明的精神和範圍內的修改對於熟悉該項技術者來說將是顯而易見的。應當理解的是，本發明的各方面以及本文中和/或所附申請專利範圍中所述之各種實施方式和各種特徵的部分可以全部或部分地組合或互換。在各種實施方式的上述描述中，那些提及另一實施方式的實施方式可與其他實施方式適當地組合，如熟悉該項技術者所理解的那樣。此外，熟悉該項技術者將理解，上述描述只是作為舉例，而不旨在限制本發明。

無

無

無

Claims (20)

1. 一種滲透底漆或木材著色劑配製物，其包含： a)     水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包含藉由pKa小於4（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和強酸單體和pKa為4或更大（在20°C下在水中）的烯鍵式不飽和弱酸單體的自由基引發的乳液聚合產生的聚合物；以及 b)    至少一種水溶性鹼金屬矽酸鹽、至少一種水溶性鹼金屬或鹼土金屬烷基矽醇鹽、或其混合物。
2. 如請求項1所述之配製物，其中，該配製物不含殺生物劑。
3. 如請求項1或2所述之配製物，其中，該配製物的pH為從10至12。
4. 如請求項1-3中任一項所述之配製物，其中，如藉由毛細管流體動力學分餾測量的，該水性聚合物分散體的重均粒度係小於100 nm。
5. 如請求項1-4中任一項所述之配製物，其中，基於用於生產該聚合物的所有單體的重量，該至少一種烯鍵式不飽和強酸單體以從0.5至5 wt.%的量存在。
6. 如請求項1-5中任一項所述之配製物，其中，該至少一種烯鍵式不飽和強酸單體包括磺酸或其鹽。
7. 如請求項1-6中任一項所述之配製物，其中，該至少一種烯鍵式不飽和強酸單體包括乙烯基磺酸或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。
8. 如請求項1-7中任一項所述之配製物，其中，該至少一種不飽和強酸單體包括2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸或其鹼金屬或銨鹽。
9. 如請求項1-8中任一項所述之配製物，其中，基於用於生產該聚合物的所有單體的重量，該烯鍵式不飽和弱酸單體以從1至10 wt.%的量存在。
10. 如請求項1-9中任一項所述之配製物，其中，該至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體選自由以下組成之群組：烯鍵式不飽和C ₃-C ₈一元羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸、烯鍵式不飽和C ₄-C ₈二羧酸酸酐、及其組合。
11. 如請求項1-10中任一項所述之配製物，其中，該至少一種烯鍵式不飽和弱酸單體包括甲基丙烯酸、丙烯酸、或其組合。
12. 如請求項1-11中任一項所述之配製物，其中，該烯鍵式不飽和弱酸單體包括至少兩種烯鍵式不飽和弱酸單體。
13. 如請求項1-12中任一項所述之配製物，其中，該聚合物另外由至少一種具有大於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的硬結構單元單體和至少一種具有小於25°C的相應均聚物的玻璃轉化溫度的軟結構單元單體形成。
14. 如請求項13所述之配製物，其中，該硬結構單元單體包括苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的組合。
15. 如請求項13或14所述之配製物，其中，該軟結構單元單體包括丙烯酸2-乙基己酯。
16. 如請求項1-15中任一項所述之配製物，其中，用於形成該聚合物的單體混合物不包含甲基丙烯醯胺和/或丙烯醯胺。
17. 如請求項1-16中任一項所述之配製物，其中，如根據ISO 16805（2005）藉由差示掃描量熱法測定的，該聚合物的玻璃轉化溫度係15°C或更低。
18. 如請求項1-17中任一項所述之配製物，其中，該配製物的最低成膜溫度低於5°C、較佳的是低於1°C。
19. 如請求項1-18中任一項所述之配製物，其中，如根據ISO 11890-2（2020）藉由氣相層析法測定的，該水性聚合物分散體的總揮發性有機化合物（TVOC）含量小於1800 ppm。
20. 如請求項1-19中任一項所述之配製物，其中，該配製物不含有機溶劑、增塑劑、和/或聚結劑。