TWI504618B - 具有多價金屬陽離子及分散之聚合物之水性組成物 - Google Patents

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Description

具有多價金屬陽離子及分散之聚合物之水性組成物
本發明係關於形成水性組成物之方法及該方法所形成之組成物。本發明尤其關於形成具有多價金屬陽離子及分散之聚合物之水性組成物之方法及該方法所形成之組成物。
有多種有用之組成物係含有至少一種分散於水中之聚合物以及至少一種多價金屬陽離子。於某些此等組成物中，該聚合物係具有酸官能性。此等組成物係適用於多種目標，舉例而言，作為皮革處理劑及地板光亮劑之組分。過去，很多此等組成物之已知實例係具有相對低量(level)之多價陽離子，儘管如此，於某些例中，若該組成物具有較高量之多價金屬陽離子，該組成物之可用性業經得以提升。舉例而言，若於地板光亮劑中使用較高量之多價金屬離子，則認為該地板光亮劑具有更長之耐久性。然而，高量之多價金屬離子有時造成水性聚合物分散液之不安定性，導致凝膠(gel)或沉澱物或兩者之形成。
過去，尤其是地板光亮劑中，係普遍使用鋅陽離子。較之於鋅，鈣係更佳者，蓋因鈣於廢水處理設施中對於微生物之危害低於鋅。有時難以將高量之鈣陽離子併入水性聚合物分散液中，蓋因含有鈣陽離子之水性聚合物分散液甚至比含有鋅陽離子之水性聚合物分散液有不安定性的傾向。
US 2005/0288411揭示可用作地板光亮劑且含有多價金屬陽離子及分散之聚合物(dispersed polymer)的組成物。所欲者係提供具有高量之鈣同時避免不安定性之問題的組成物。
本發明係提供形成水性組成物之方法，該方法係包含：
(a)　第一，藉由包含將單體混合物聚合之製程來形成至少一種水性聚合物分散液，其中，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係包含5至50重量%之一種或多種羧酸官能單體；
(b)　第二，將包含下述者之組分加入該水性聚合物分散液中：
(i)　基於100重量份之該單體混合物，1至10重量份之至少一種溶脹劑；以及
(ii)一種或多種非離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、或其混合物；以及
(c)　第三，將鈣陽離子或鎂陽離子或其混合物加入該水性聚合物分散液中；
其中，於完成該步驟(b)之後且於開始該步驟(c)之前，該初始混合物中全部多價金屬陽離子之當量與該初始混合物中羧酸官能基之當量的比為0或0至0.1；其中，於完成該步驟(c)之後，該組成物中鈣離子及鎂離子之當量與該組成物中羧酸官能基之當量的比為0.4或更高；以及其中，於完成該步驟(c)之後，該組成物中除鈣及鎂外之全部多價金屬陽離子之當量與羧酸官能基之當量的比為0或0至0.1。
本發明亦提供藉由該方法形成之組成物。
如本文所使用者，"(甲基)丙烯酸酯"及"(甲基)丙烯酸系"係分別意指"丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯"及"丙烯酸系或甲基丙烯酸系"。如本文所使用者，若一種材料含有至少25重量%(基於該材料之總重)之水，則該材料為"水性"。
如本文所使用者，"分散液(dispersion)"係含有，有時於其他組分中，懸浮於連續介質中之離散(discrete)顆粒。基於該連續介質之重量，當該連續介質含有至少50重量%之水時，該分散液稱為"水性分散液"且該連續介質稱為"水性介質"。當至少某些懸浮於分散液中之離散顆粒含有一種或多種聚合物時，本文中將該分散液稱為"聚合物分散液"。因此，"水性聚合物分散液"係含有一些懸浮於至少50%為水之連續介質中的含聚合物顆粒。如本文所使用者，當使用術語"聚合物分散液"時，其係意指該經懸浮之顆粒中所含有之聚合物係不溶於水。
如本文所使用者，兩個數量之"比"係第一數量除以第二數量所獲得的數值。
多價金屬陽離子係具有+2或更高電荷之金屬陽離子。多價金屬陽離子係，舉例而言，鹼土金屬之多價陽離子及過渡金屬之多價陽離子。
本發明之組成物中多價金屬陽離子之量係藉由當量數表徵之。對於每種類型之所存在之多價金屬陽離子，該多價金屬陽離子之當量數係所存在之該陽離子的莫耳數乘以該陽離子之價態。一莫耳之二價金屬陽離子提供二當量；一莫耳之三價金屬陽離子提供三當量；以此類推。
水性聚合物分散液之樣本中的聚合物顆粒具有多種尺寸。於某些例中，該等聚合物顆粒係球形或接近球形；於此等例中，他們的尺寸可藉由其直徑有用地表徵之，該等聚合物顆粒之群可藉由該等顆粒之平均直徑有用地表徵之。一種測量該等顆粒之平均直徑的有用方法為光散射。較佳地，該等顆粒之平均直徑為40奈米(nm)或更大；更佳50nm或更大。獨立地，較佳地，該等顆粒之平均直徑更佳為500nm或更小；更佳250nm或更小；更佳200nm或更小；更佳150nm或更小。
本發明之水性聚合物分散液之聚合物係藉由單體之聚合而形成；用以形成該聚合物之全部單體的聚集體(aggregate)於本文中係稱為"單體混合物"。該單體混合物中之單體可係任何類型且可藉由任何方法或機制聚合。
如本文所使用者，當某一數量被稱為"基於該單體混合物之重量"時，其係意指該數量係基於該單體混合物中所使用之除了可能存在於該單體混合物中之多烯系不飽和單體(若存在)之外的全部單體重量之和計。
於本發明之實踐中，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係含有5重量%或更多之甲基丙烯酸。較佳地，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係含有7重量%或更多；更佳9重量%或更多；更佳11重量%或更多之甲基丙烯酸。於本發明之實踐中，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係含有25重量%或更少之甲基丙烯酸。較佳地，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係含有25重量%或更少；更佳18重量%或更少之甲基丙烯酸。
該單體混合物亦含有一種或多種除了甲基丙烯酸之外之羧酸官能單體。羧酸官能單體係含有至少一個羧酸基之能聚合的化合物，且該等羧酸官能基於聚合製程過程中不被移除或改變。較佳之除了甲基丙烯酸之外之羧酸官能單體係丙烯酸、伊康酸、及其混合物。最佳係伊康酸。
較佳地，基於該單體混合物之重量，除了甲基丙烯酸之外之羧酸官能單體的量為0.1重量%至5重量%。更佳地，除了甲基丙烯酸之外之羧酸官能單體的量為0.5%或更多；更佳1%或更多。更佳地，除了甲基丙烯酸之外之羧酸官能單體的量為3%或更少；更佳2%或更少。
本發明之單體混合物含有除了羧酸官能單體之外的單體，本文中稱為"非羧基單體"。該(等)非羧基單體可係任何類型之能與一種或多種所使用之羧酸官能單體形成共聚物者。如本文所使用者，共聚物係指代自兩種或多種一起反應以形成聚合物的不同單體作成之聚合物。共聚物可具有任何結構；舉例而言，該等不同單體可隨機排列，模式排列(諸如，舉例而言，交替)、嵌段排列、分支鏈排列、星形排列或其任何組合。
較佳地，該單體混合物係含有一種或多種乙烯系芳香族(vinyl aromatic)單體。較佳地乙烯系芳香族單體為α、β單烯型不飽和芳香族單體。較佳之α、β單烯系不飽和芳香族單體係苯乙烯(Sty)、乙烯基甲苯、2-溴苯乙烯、鄰溴苯乙烯、對氯苯乙烯、鄰甲氧基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、烯丙基苯基醚、烯丙基甲苯基醚、α-甲基苯乙烯、及其混合物。較佳係苯乙烯、乙烯基甲苯及α-甲基苯乙烯；最佳係苯乙烯。
較佳地，該單體混合物係含有至少一種乙烯系芳香族單體，其量為15重量%或更多，更佳係25重量%或更多(基於該單體混合物之重量)。獨立地，較佳地，該單體混合物係含有至少一種乙烯系芳香族單體，其量為70重量%或更少，更佳60重量%或更少(基於該單體混合物之重量)。
較佳地，該單體混合物係含有一種或多種(甲基)丙烯酸之烷基酯。適當之(甲基)丙烯酸之烷基酯中的烷基可為線性(linear)、分支鏈、環狀、或其之任何組合或混合物。較佳之烷基係彼等其中該烷基具有20個或更少碳原子者，較佳12個或更少碳原子，更佳8個或更少碳原子。較佳之(甲基)丙烯酸之烷基酯係甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯(BA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸異丁酯(IBMA)、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸環丙酯、甲基丙烯酸異莰酯、及其混合物。更佳地，該單體混合物係含有BA、BMA、IBMA、MMA或其混合物。
較佳地，基於該單體混合物之重量，全部(甲基)丙烯酸之烷基酯的量為(15重量%或更多；更佳20重量%或更多；更佳25重量%或更多。獨立地，較佳地，基於該單體混合物之重量，全部(甲基)丙烯酸之烷基酯的量為75重量%或更少；更佳65重量%或更少。
較佳地，該單體混合物係含有一種或多種多烯系不飽和單體(亦即，具有兩個或多個烯系不飽和基之單體)。較佳之多烯系不飽和單體為二乙烯基芳香族(divinylaromatic)化合物；二-、三-及四-(甲基)丙烯酸酯；二-、三-及四-烯丙基醚或酯化合物；以及(甲基)丙烯酸烯丙酯。較佳之多烯系不飽和單體為二乙烯基苯(DVB)、三羥甲基丙烷二烯丙基醚、四烯丙基季戊四醇、三烯丙基季戊四醇、二烯丙基季戊四醇、酞酸二烯丙酯、馬來酸二烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、雙酚A二烯丙基醚、烯丙基蔗糖、亞甲基雙丙烯醯胺、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯(ALMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、己烷-1,6-二醇二丙烯酸酯(HDDA)及丁二醇二甲基丙烯酸酯(BGDMA)。更佳之多烯系不飽和單體為DVB、ALMA、EGDMA、HDDA及BGDMA；最佳係DVB。
較佳地，基於該單體混合物之重量，該單體混合物中多烯系不飽和單體的量為至少0.3重量%，更佳至少0.6重量%，更佳至少0.9重量%，更佳至少1重量%。獨立地，較佳地，基於該單體混合物之重量，該單體混合物中多烯系不飽和單體的量為不超過3.5重量%，更佳不超過3重量%，更佳不超過2.5重量%。
本發明之水性聚合物分散液可藉由廣泛種類之方法中的任何方法作成。於某些具體實施態樣中，該聚合物可藉由任何聚合方法形成並隨後分散於水中。較佳地，該聚合物係藉由，舉例而言，懸浮聚合、乳液聚合、微乳液聚合、或其組合形成懸浮於水性介質中的顆粒。
較佳地，該水性聚合物分散液係藉由乳液聚合形成。更佳地，該水性聚合物分散液係藉由水性乳液聚合(亦即，於水性介質中之乳液聚合)形成。該水性乳液聚合較佳係藉由標準方法予以施行，該等標準方法係包括使用一種或多種乳化劑及一種或多種起始劑。水性乳液聚合較佳係於低於7之pH進行。於水性乳液聚合完成之後，較佳係藉由加入一種或多種鹼化合物將該pH升高；於本發明之實踐中，可於聚合完成之前且升高該pH之前施行一個或多個步驟。
如上文界定者，預期"單體混合物"於本文中意指用以做成本發明之聚合物的全部單體之聚集體，而不考慮該單體混合物係以何種物理形式使用。舉例而言，於某些具體實施態樣中，該單體混合物係於單一容器中作為單一物理混合物而提供。於某些具體實施態樣中，該單體混合物係作為兩種或多種位於兩個或多個不同容器中的單體之混合物(其可彼此相同或彼此不同)而提供。
有時，該水性聚合物分散液以其最低成膜溫度MFT(有時亦成為"MFFT")表徵之係有用。舉例而言，MFT可藉由ASTM方法D2354-98測量之。當乾燥該水性聚合物分散液，乾燥聚合物以形成膜所需之最低溫度即為MFT。於本發明之實踐中，該水性聚合物分散液以其不存在加入之溶脹劑、加入之金屬陽離子、以及任何其他添加劑表徵之係有用。通常，本發明之水性聚合物分散液可具有任何之MFT；實踐本發明之人士可輕易地選擇具有適用於其所欲之用途之MFT的水性聚合物分散液。較佳地，該水性聚合物分散液係具有40℃或更高之MFT；更佳60℃或更高。較佳地，獨立地，該水性聚合物分散液係具有100℃或更低之MFT；更佳80℃或更低。
本發明之聚合物以其玻璃轉化溫度(Tg)表徵之係有用，玻璃轉化溫度係藉由示差掃描量熱法於不存在加入之溶脹劑、加入之金屬陽離子、及任何其他添加劑時測量。較佳地，該聚合物之Tg為35℃或更高；更佳40℃或更高。獨立地，較佳地，該聚合物之Tg為100℃或更低；更佳95℃或更低。
較佳地，以乾燥聚合物重量計，本發明之組成物中聚合物的量為30%或更懂；較佳35%或更多(基於該組成物之總重)。獨立地，較佳地，以乾燥聚合物重量計，本發明之組成物中聚合物的量為50%或更低；更佳45%或更低；更佳40%或更低(基於該組成物之總重)。
本發明之實踐係涵蓋使用至少一種溶脹劑。如本文所使用者，"溶脹劑"係與聚合物以增加該聚合物之撓性之方式反應的化合物。較佳地，該溶脹劑係有機化合物。
測試一感興趣之化合物是否適合作為用於特定之水性聚合物分散液的溶脹劑，係測量存在或不存在該感興趣之化合物之水性聚合物分散液的MFT(如上文定義者)。換言之，測量該水性聚合物分散液本身之MFT。又，該感興趣之化合物係與該水性聚合物分散液混合，並測量該混合物之MFT。若該混合物之MFT低於該水性聚合物分散液本身之MFT，則該感興趣之化合物適合作為本發明之溶脹劑。
較佳之溶脹劑為溶劑、塑化劑、聚結劑、及其混合物。較佳地，該溶脹劑係包括一種或多種塑化劑、一種或多種聚結劑、或其混合物。
較佳之溶脹劑包括醇、醚化合物、羧酸酯(carboxylate ester)、磷酸酯(phosphate ester)、醯胺及其混合物。
較佳之醇係具有2個至10個碳原子之脂肪族醇。更佳之醇係異丙醇、丁醇、2-乙基己醇、及松油。
較佳之醚化合物係醚醇；單伸烷基二醇及多伸烷基二醇(multialkylene glycol)之烷基醚及芳香族醚；以及烷氧化物化合物。如本文所使用者，"多"係意指"二"或"三"或更高；伸烷基二醇係意指具有2個或3個或更多個碳原子之二醇；以及於烷基醚之例中，該烷基係具有1個、2個或更多個碳原子。較佳之多伸烷基二醇之烷基醚係二乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚、及其混合物。較佳之醚醇(其係含有至少一個醚鏈結以及至少一個羥基之化合物)為2-丁氧基乙醇及丁基卡必醇。
烷氧化物化合物係具有式(I)表示之式
R-O-Ax -Dy -H　(I)
其中，每個-A-為
以及每個-D-為─CH2 -CH2 ─O─　(D),於式(I)中，A部份及D部份可如式(I)中所示者排列為兩個嵌段，或他們可具有另一種排列方式如，舉例而言，D與R-O-相鄰之嵌段、多嵌段、隨機分佈、或交替。於式(I)中，x為0.5至500範圍內的實數，且y為0至500範圍內的實數。又，於式(I)中，R為氫或具有1個至20個碳原子之烴基，或兩個或更多個具有1個至20個碳原子之烴基的混合物。每一個烴基可為線性脂肪族、環脂族、芳香族、或其組合。
羧酸酯係含有至少一個酯鏈結之化合物。如本文所使用者，"單羥基"化合物係具有單一個羥基之化合物。如本文所使用者，"多元醇"係具有兩個或更多個羥基之化合物。如本文所使用者，"單羧酸"係具有單一個羧酸基之化合物。如本文所使用者，"多羧酸"係具有兩個或更多個羧酸基之化合物。
較佳之羧酸酯係單羥基化合物與單羧酸之酯；單羥基化合物與多羧酸之單酯及二酯；二醇與單羧酸之烷基單酯及二酯及二醇與單羧酸之芳香族單酯及二酯；以及烷基多元醇與單羧酸之單酯、二酯及更高級酯。
較佳之單羧酸係包括，舉例而言，芳香族單羧酸(如，舉例而言，苯甲酸)及脂肪族單羧酸。較佳之脂肪族單羧酸係具有3個至8個碳原子之烷基單羧酸。較佳之單羥基化合物係具有具3個至13個碳原子之直鏈或分支鏈烷基的單羥基烷基化合物。較佳之多羧酸係芳香族多羧酸(如，舉例而言，酞酸及偏苯三甲酸(trimellitic acid))及脂肪族多羧酸。較佳之脂肪族多羧酸係草酸、富馬酸、馬來酸、己二酸及庚二酸。較佳之烷基多元醇係彼等具有4個或更多個，較佳6個或更多個，較佳8個或更多個碳原子者。
較佳之酯係異辛二醇之單烷基酯及二烷基酯，丁二醇之單烷基酯及二烷基酯，及其混合物。較佳之異辛二醇之單烷基酯係2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇-單異丁酸酯(1,3-pentandiol,2,2,4-trimethyl-,monoisobutyrate)。
適合作為溶脹劑之較佳之磷酸酯係磷酸三烷基酯(如，舉例而言，磷酸三-2-乙基己酯)、磷酸三芳基酯(如，舉例而言，磷酸三甲苯酯)、及混合之磷酸烷基/芳基酯(如，舉例而言，磷酸二苯基2-乙基己酯)。
較佳之醯胺溶脹劑係己內醯胺。
較佳之溶脹劑之混合物亦係較佳者。
於本發明之實踐中所使用之溶脹劑的量可藉由使溶脹劑之重量與該單體混合物之重量相比而予以表徵。對於100重量份之單體混合物，溶脹劑之量較佳係1或更多重量份，更佳2或更多重量份，更佳3或更多重量份，更佳4或更多重量份。獨立地，對於100重量份之單體混合物，溶脹劑之量較佳係10或更少重量份，更佳7或更少重量份，更佳5或更少重量份。
於該水性聚合物分散液形成之後，將一種或多種界面活性劑加入該組成物中。此界面活性劑於本文中稱為"共界面活性劑"。若存在共界面活性劑，則其係除了可業經用於該水性聚合物分散液之生產中之任何界面活性劑之外者。
共界面活性劑較佳係選擇為與該水性聚合物分散液相容，以避免該水性聚合物分散液之絮凝或者劣化。共界面活性劑係陰離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑、或其混合物。較佳之非離子性界面活性劑係烷氧基化物、環氧乙烷與環氧丙烷之共聚物、及其混合物。較佳之烷氧基化物係乙氧基化物，其係具有下述結構：R-O-(-CH2 CH2 O-)x -H其中，R-係脂肪族基、芳香族基、經脂肪族取代之芳香族基、經芳香族取代之脂肪族基、或其混合物；以及x為5至200。較佳地，R-係烷基或經烷基取代之苯。當R-為經烷基取代之苯時，R-係具有結構R1 -R2 -，其中，R1 係線性烷基且R2 係芳香族環。其中R係經烷基取代之苯的一種較佳共界面活性劑係辛基酚乙氧基化物。當R-為烷基時，R-可附接至於末端碳原子或另一個碳原子處之氧原子。其中R-為烷基之一種較佳共界面活性劑係月桂醇乙氧基化物。適當之共界面活性劑之混合物亦係適當者。
共界面活性劑之量可藉由與該單體混合物之重量相比的共界面活性劑之固體重量表徵之。對於100重量份之單體混合物，共界面活性劑之量較佳係0.1份或更多；更佳0.2份或更多；更佳0.5份或更多；更佳1份或更多。獨立地，共界面活性劑之量較佳係10份或更少；更佳8份或更少；更佳5份或更少。
於本發明之實踐中，該至少一種溶脹劑及該至少一種共界面活性劑係與該水性聚合物分散液混合，所得結果於本文中稱為"初始混合物"。
該初始混合物係含有少量或不含有多價金屬陽離子。如本文所使用者，"少量或不含有"多價金屬陽離子(或多價金屬陽離子之混合物)係意指該多價金屬陽離子之當量(或該混合物中多價金屬陽離子之總當量)的比或者為0，若不為0，則為0至0.1。較佳地，該初始混合物中之多價金屬陽離子之當量與該初始混合物中羧酸官能基之當量的比為0或0至0.03；更佳為0或0至0.01。
可藉由任何方法形成該初始混合物。較佳地，該水性聚合物分散液係於低於7之pH作成並於該pH保存，且該初始混合物係於將該pH維持於低於7之條件下作成。較佳地，係使該水性聚合物分散液之溫度為18℃至60℃之範圍內，且該初始混合物係於將溫度維持於該範圍之條件下作成；更佳地，該溫度範圍係18℃至50℃。
較佳地，係將某些或全部之該溶脹劑與水及某些或全部之該共界面活性劑混合，以形成水性乳液，隨後將該水性乳液加入該水性聚合物分散液中。較佳地，將該水性乳液加入該水性聚合物分散液中之該加入係以穩定速度施行，施行時間可短至1分鐘或長達1小時。較佳地，作成該初始混合物之後，於20分鐘或更長之時間段內無進一步成分之添加。
於本發明之實踐中，於形成該初始混合物之後，該初始混合物係與鈣陽離子及鎂陽離子之至少一者混合以形成後續之混合物。本發明之組成物係含有該後續之混合物以及視需要之其他成分。鈣陽離子係較佳者。
如本文所使用者，短語"鈣陽離子及鎂陽離子之當量"係意指鈣陽離子之當量和加上鎂陽離子當量和，而無論該組成物係僅含有鈣離子、僅含有鎂離子或含有鈣陽離子與鎂陽離子之混合物。
於本發明之組成物中，存在於該組成物中之鈣陽離子及鎂陽離子之當量與羧基(包括陰離子性羧酸基及中性羧基兩者)之當量的比為0.4或更高。較佳地，該比為0.5或更高。獨立地，較佳地，該比為1.2或更低；或1.0或更低；或0.9或更低。
較佳地，本發明之組成物係含有少量或不含有(如上文定義者)鋅陽離子。較佳地，本發明之組成物係含有少量或不含有除了用於本發明中之鈣及鎂之外之任何多價金屬陽離子。較佳地，本發明之組成物中鋅陽離子之當量與本發明之組成物中羧酸基之當量的比為0或0至0.03；該比較佳為0或0至0.01。較佳地，本發明之組成物中除了鈣及鎂之外之多價陽離子之當量與本發明之組成物中羧酸基之當量的比為0或0至0.03；該比較佳為0或0至0.01。
於本發明之方法之操作過程中(自步驟(a)完成至本發明之方法完成)的每一時點，上文中作為本發明之組成物中較佳者引用之鋅陽離子之量以及除了鈣及鎂之外之多價金屬陽離子的量亦係較佳者。
於某些具體實施態樣中，本發明之組成物亦包括鹼金屬之一種或多種鹼式鹽。鹼金屬之鹼式鹽係包括，舉例而言，氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、及其混合物。於某些其中使用鹼金屬之一種或多種鹼式鹽之具體實施態樣中，該組成物中多價金屬陽離子與鹼金屬之莫耳比為0.1至10。於某些具體實施態樣中，小量之鹼金屬係存在於組成物中；於此等具體實施態樣中，該組成物中鹼金屬與多價金屬之莫耳比為0.02或更低；或0.01或更低；或0.005或更低。於某些具體實施態樣中，不使用鹼式鹽。
儘管本發明不受限於任何特定之機制或理論，預期該等多價金屬陽離子及該等羧酸官能基能以提供該聚合物之交聯效果的方式互相反應。舉例而言，該交聯效果可對該組成物之經乾燥之層提供一種或多種所欲之性質如，舉例而言，硬度、耐久性、其他有用性質、或其組合。
本發明之組成物適用於多種目標。舉例而言，本發明之組成物可進一步與一種或多種佐劑混合，且所得組成物可適用於作為塗層及作為塗層材料而認知。較佳地，含有本發明之組成物加上進一步之組分的塗層材料係適用於塗佈地板。此塗層材料於本文中係稱為"地板光亮劑"。地板光亮劑係含有一種或多種佐劑；地板光亮劑中常用之佐劑係包括，舉例而言，蠟乳液、鹼溶性樹脂、潤濕劑、乳化劑、分散劑、消泡劑、流平劑、及其混合物。
其係有用者為將本發明之組成物與地板光亮劑區別開來。儘管本發明之組成物係有用於作為地板光亮劑中之組分，本發明之組成物較佳者係不以其本身作為地板光亮劑者。較佳地，本發明之組成物係具有40℃或更高之MFT；更佳50℃或更高之MFT。獨立地，本發明之組成物較佳係具有100℃或更低；更佳95℃或更低之MFT。獨立地，較佳地，本發明之組成物不含蠟，或者基於聚合物固體之重量，以固體蠟之重量計，含有1%或更低量之蠟。更佳地，本發明之組成物不含有蠟。
獨立地，較佳地，本發明之組成物係不含有磷酸鹽流平劑，或者基於聚合物固體之重量，以固體磷酸鹽流平劑之重量計，1%或更低量之磷酸鹽流平劑。更佳地，本發明之組成物係不含有磷酸鹽流平劑。更佳地，本發明之組成物係不含有流平劑。
除了上文中具體界定為包括於本發明之組成物中之材料及用以完成該聚合物之聚合的材料之外，本發明之組成物較佳係不含有上文討論之任何地板光亮劑佐劑。
[實施例] 縮寫：
Tx=TEXANOLTM 酯醇，2,2,4-三甲基1,3-戊二醇-單異丁酸酯(來自Eastman Chemical)
S1=LipocolTM LA-23界面活性劑，月桂醇乙氧基化物(23莫耳之環氧乙烷)，來自Thornley Co.
S2=ThorcowerTM TDA-40界面活性劑，具有40莫耳之環氧乙烷的異十三醇C13，來自Thornley Co.
實施例1：乳膠聚合物之製備
使用水性乳液聚合之標準技術，使用下列單體混合物作成聚合物。各聚合之結果為聚合物顆粒於水中之分散液，pH低於7。
實施例2：初始混合物之製備
如下述，將該聚合物顆粒之分散液與溶脹劑及共界面活性劑混合。經搖動或攪拌將共界面活性劑與溶脹劑組合，直至形成水性乳液。於不使用溶脹劑之例中，用水稀釋該共界面活性劑，使得固體為22%至24%。於不使用共界面活性劑之例中，該溶脹劑不經進一步稀釋即加入。於全部實例中，於聚合反應之結尾(end)，該等水性聚合物分散液為50℃。將該水性聚合物分散液冷卻至39℃，隨後於30分鐘內以穩定速度逐步加入該水狀乳液，隨後保持20分鐘。
實施例3：後續混合物之製備
如下述般加入Ca或Mg陽離子。於39℃於20分鐘內用氨水將所得之聚合物顆粒之分散液中和至pH為7.5至8.0。隨後於加入鈣及鎂之前，將該聚合物再另外保持20分鐘。製備氫氧化鈣或氧化鎂之30%漿料，同時加入2%分散劑。隨後，於39℃於30至60分鐘內將該漿料緩慢加入該聚合物中，隨後於該溫度另外保持60分鐘。
實施例4：實施例混合物及其評估
使用於實施例1、2及3中揭示之方法，作成下述實施例混合物並評估之。
將自實施例3所得之聚合物冷卻至環境溫度(20℃至25℃)，使得每種混合物之一部份通過目數為100(開口尺寸為150微米)的篩網。乾燥截留於該篩網上之材料，測量其量並以ppm(基於傾倒通過該篩網之組成物之濕重之ppm重量)記錄之。穿過該100目篩網之液體隨後穿過325目(開口尺寸為45微米)之篩網，再次乾燥並測量截留於該篩網上之材料。截留於篩網上之材料於本文中稱為"凝膠"。
每種混合物係允許於環境溫度(20℃至25℃)放置至少7天。隨後藉由目視評估該等混合物之沉澱物的量。將沉澱物分級為"neg"(可忽視)、"mod"(中度)、"m/h"(中度至重度)或"hvy"(重度)。
實施例號中具有"C"之樣本為比較例。結果如下：
標注1：陽離子之當量與羧酸基之當量的比
標注2：基於該單體混合物之重量，所使用之全部溶脹劑為4重量%
標注3：基於該單體混合物之重量，以固體共界面活性劑之重量計
全部之發明例係具有可接受之沉澱物及凝膠。全部之比較例係具有不可接受之沉澱物，某些比較例亦具有不可接受之凝膠。

Claims (11)

  1. 一種形成水性組成物之方法，該方法係包含：(a)第一，藉由包含將單體混合物聚合之製程來形成至少一種水性聚合物分散液，其中，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係包含5至50重量%之一種或多種羧酸官能單體；(b)第二，將包含下述者之組分加入該水性聚合物分散液中：(i)基於100重量份之該單體混合物，1至10重量份之至少一種溶脹劑；以及(ii)基於100重量份之該單體混合物，1至10重量份之一種或多種非離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、或其混合物；以及(c)第三，將鈣陽離子加入該水性聚合物分散液中；其中，於完成該步驟(b)之後且於開始該步驟(c)之前，該初始混合物中全部多價金屬陽離子之當量與該初始混合物中全部羧酸官能基之當量的比為0或0至0.1；其中，於完成該步驟(c)之後，該組成物中鈣離子之當量與該組成物中全部羧酸官能基之當量的比為0.4或更高；以及其中，於完成該步驟(c)之後，該組成物中除鈣外的全部多價金屬陽離子之當量與全部羧酸官能基之當量的比為0或0至0.1； 其中，基於該組成物之總重，該水性組成物中聚合物固體的量為30%至50%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，基於該單體混合物之重量，該單體混合物係包含總計為7至18重量%之一種或多種羧酸官能單體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該組成物中鈣離子之當量與該組成物中羧酸官能基之當量的比為0.55或更高。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該溶脹劑係包含選自塑化劑及聚結劑所組成之群組的至少一種化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於該步驟(a)之結尾，該水性聚合物分散液之pH係低於7，其中，於該步驟(b)之過程中，該pH維持為低於7，以及其中，於施行該步驟(c)之前，該pH上升至高於7之值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，於該步驟(b)之過程中，該水性聚合物分散液之溫度為60℃或更低。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，係藉由包含下述者之製程施行該步驟(b)：將該溶脹劑及該非離子性界面活性劑之水性乳液加入該水性聚合物分散液中。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，將該溶脹劑及該非離子性界面活性劑之該水性乳液加入該水性聚合物分散液中之該加入係於10至60分鐘之區段內以穩定之加入速度予以施行。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，基於該組成物之總重，該組成物中聚合物固體的量為30重量%至45重量%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該水性聚合物分散液係藉由乳液聚合形成。
  11. 一種藉由申請專利範圍第1項所述之方法形成的水性組成物。
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