CN1260372A - 聚合物作为家具抛光剂的应用 - Google Patents

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Abstract

公开了一种全含水家具抛光剂和保护家具的一种方法。本方法利用一种含疏水单体的含水乳液聚合物涂料在家具上提供耐水、油、食品和污垢的涂层。

Description

聚合物作为家具抛光剂的应用
本发明涉及聚合物作为家具抛光剂的应用，聚合物包括疏水单体作为聚合单元并通过乳液聚合方法制备。
通常普遍使用家具抛光剂保护家具不被水、食品、油、和污垢破坏。一种好的家具抛光剂应该是耐水和油，并在家具表面提供一种透明有光泽的面漆。家具的含义是桌子、椅子、沙发、书桌、衣柜、床等。用家具抛光剂保护的家具通常是用木材制成。一些家具含有木材和玻璃表面。有一种能用来清洁保护家具的家具抛光剂是最理想的，并且在家具表面和木制表面上提供一种透明，有光泽的面漆。
通常市场上买得到的家具抛光剂是由蜡制成。一般家具抛光剂作为两相***出售，在一相中有机溶剂用来溶解石蜡。分开的水相含有表面活性剂和其它物质。通常家具抛光剂是在一种带喷嘴的金属罐中出售，该抛光剂在喷射之前必须晃动包装罐以便水和有机相混合制成乳液。
全含水家具抛光剂则更优于含有有机溶剂的两相***。“全含水抛光剂”含义是家具抛光剂不含有易挥发有机化合物。作为家具抛光剂在喷射以前需要振动可能会丧失全含水家具抛光剂的一种优点，全含水家具抛光剂也希望比挥发性有机化合物(“VOC”)更有利于对环境的保护。
美国专利第5,085,695公开了一种保护性家具抛光剂组合物，该组合物含水；由脂肪族单体，酸性单体和硬单体制成的聚合物；油；以及可以是一种聚合物助溶剂或表面活性剂的添加剂。脂肪族单体包括在酯基的醇部分的烷基中有12或12个以上碳原子的那些单体。
本专利申请中举例的聚合物在乙酸乙酯中制成然后乳化。因为用该工艺方法制备聚合物，剩余的乙酸乙酯(VOC)将在这种聚合物制成的抛光剂中出现。可能添加到家具抛光剂中的助溶剂也是一种VOC。所以，尽管有这些公开内容，一直需要一种全含水家具抛光剂能够用来起清洁保护作用并在玻璃表面和木材表面提供透明光亮的面漆。
现已发现该需要能够由一种包括疏水改性单体作为聚合单元的含水乳液聚合物代替家具抛光剂中的蜡所满足。疏水单体的含义是一种甲基丙烯酸C12至C40烷基酯。
本发明提供了一种保护家具的方法包括：在家具上涂敷一种含水乳液聚合物，其中；该聚合物含有a)由1至100重量份至少一种甲基丙烯酸C12至C40烷基酯，b)由0至99重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)由0至15重量份至少一种烯属不饱和含酸单体或其盐作为聚合单元。
本发明也提供一种包括用上述聚合物涂敷的家具的制品。
在本发明另一方面中，提供了一种全含水家具抛光剂含有：a)由1至100重量份至少一种甲基丙烯酸C12至C40烷基酯，b)由0至99重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)由0至15重量份至少一种烯属不饱和含酸单体或其盐。
本发明使用的聚合物可以是由单级或多级方法制备，该聚合物制备方法是利用甲基-β-环糊精(“CD”)进行乳液聚合。见美国专利第5,521,266乳液聚合方法的详细描述。在本发明使用的聚合物制备方法中未使用有机溶剂。
可以对用于本发明的聚合物的形态进行设计使该聚合物的某些性质最优化，例如，聚合物可以以芯壳形态制造，其中，对芯聚合物进行设计比产生壳的聚合物具有更低的玻璃化转变温度。用另一种方法，对制造出芯的聚合物设计成比制造出壳的聚合物可以具有较高的玻璃化温度。这样，芯可以起填充剂的作用以及壳可与较硬芯结合在一起帮助成膜。该芯壳聚合物可以是由在本领域中已知的方法制备。
在本申请中用于制备样品的方法中，第一步是在含CD，去离子水，和表面活性剂的溶液中添加单体乳液和过硫酸钠在85℃下进行第一步反应。第二步是制造第二单体乳液和在反应的第一步中加入第二单体乳液与一种过硫酸钠溶液。第二步在850℃下反应。
本发明使用的聚合物是一种含有由1至100重量份，优选20至95重量份，最优选40至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯作为聚合单元的组成。优选本发明中使用的聚合物含有由60至95重量份，优选70-94重量份，最优选80至93重量份至少一种甲基丙烯酸C12至C40烷基酯作为聚合单元。优选(甲基)丙烯酸烷基酯是(甲基)丙烯酸C12至C30烷基酯，最优选(甲基)丙烯酸烷基酯是(甲基)丙烯酸C12至C18烷基酯；适合的甲基丙烯酸烷基酯包括，但不限于(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸鲸蜡酯，(甲基)丙烯酸硬脂基酯，(甲基)丙烯酸山芋基酯，和(甲基)丙烯酸二十烷基酯，有益的特性可以由利用一种以上(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯来获得。
本发明中使用的聚合物也可以含有由0至99重量份，优选4至79重量份，最优选4至59重量份至少一种烯属的不饱和单体作为聚合单元。进一步优选在本发明中使用的聚合物含有从4至39重量份，优选5至29重量份，最优选6至19重量份至少一种烯属的不饱和单体作为聚合单元。适合用于制备本发明聚合物组成的烯属不饱和单体包括(但不限于)(甲基)丙烯酸酯单体，包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸癸酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸羟基乙酯和丙烯酸羟基丙基酯，丙烯酰胺或取代丙烯酰胺；苯乙烯或取代苯乙烯；醋酸乙烯基酯或其它乙烯基酯，乙烯基单体如氯乙烯，二氯乙烯，N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯腈或甲基丙烯腈。丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，和苯乙烯是优选的。
本发明中使用的聚合物也可包含0至15重量份，优选1至10重量份，最优选1至5重量份含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。适合的含烯属不饱和酸的单体包括(但不限制于)丙烯酸，甲基丙烯酸，巴豆酸，甲基丙烯磷酸乙基酯，2-丙烯酰胺基-2-甲基-1丙磺酸，乙烯基磺酸钠，衣康酸，富马酸，马来酸，衣康酸单甲酯，富马酸单甲酯，富马酸单丁酯，和马来酐。丙烯酸和甲基丙烯酸是优选的。更优选甲基丙烯酸。
本发明使用的聚合物也可包括含有由0至25重量份，优选0至15重量份，最优选0至10重量份的氟化(甲基)丙烯酸酯烯属不饱和单体作为聚合单元，例如ZonylTM产品(杜邦化学公司的商标)。
本发明使用的聚合物也可包含由0至25重量份，优选0至15重量份，最优选0至10重量份的一种含有硅氧烷的烯属不饱和单体，如乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯氧基丙基三甲基氧基硅烷作为聚合单元。
用于本发明的聚合物还可包含0-80重量份、优选0-50重量份、更优选1-15重量份选自C6-C20烷基苯乙烯和烷基α-甲基苯乙烯、C6-C20烷基二烷基衣康酸酯、C10-C20乙烯基羧酸酯、C8-C20N-烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、α-羟甲基丙烯酸C10-C20烷基酯、2，2’-(氧二亚甲基)二丙烯酸C8-C20二烷基酯、2，2’-(烷基亚胺基二亚甲基)二丙烯酸C8-C20二烷基酯、C8-C20N-烷基丙烯酰胺和C10-C20烷基乙烯基醚的单体作为聚合单元。
本发明使用的聚合物也可包含基于聚合物重量计为由0.1至10重量份，优选0.1至5重量份，最优选0.1至3重量份的选自一种交联剂和一种交联剂单体的交联剂作为聚合单元。交联剂的含义是指一种有至少两个能与本发明组合物中单体上的酸基反应的活性集团的化合物。可用于本发明的交联剂包括聚氮丙啶，聚异氰酸酯，聚碳化二亚胺，聚胺和多价金属。交联剂是任选使用的，并可以是在聚合反应完成之后填加。
交联剂单体是在聚合反应期间与本发明的组合物的单体组合的交联剂。在本发明中使用的交联单体含有乙酰醋酸酯官能单体，例如，丙烯酸乙酰乙酰氧乙基酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧丙基酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧乙基酯，烯丙基乙酰乙酸酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧丁基酯和甲基丙烯酸2，3--二(乙酰乙酰氧)丙基酯，二乙烯基苯，多羟基化化合物的(甲基)丙烯酰基聚酯、聚羧酸的二烯丙基酯、二烯丙基二甲基氯化铵，三烯丙基对苯二酸酯，亚甲基双丙烯酰胺，马来酸二烯丙酯，富马酸二烯丙基酯，六亚甲基双马来酰胺，三烯丙基磷酸酯，偏苯三酸三乙烯基酯，己二酸二乙烯基酯，三甲基丙烯酸甘油酯，琥珀酸二烯丙酯，二乙烯基醚，乙二醇二乙烯基醚或二丙烯酸二甘醇酯，聚乙二醇二丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯1，6-己二醇二丙烯酸酯，三丙烯酸或四丙烯酸季戊四醇酯，二丙烯酸新戊基乙二醇酯，甲基丙烯酸烯丙酯，二丙烯酸环戊二醇酯，该二丙烯酸丁二醇酯或二甲基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷二-或三-丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰胺，n-羟甲基(甲基)丙烯酰胺及其混合物等。(甲基)丙烯酰胺，n-羟甲基(甲基)丙烯酰胺及其混合物是优选的。选择交联剂的用量以使交联剂不会对成膜产生影响。
可用链转移剂来控制本发明中使用的聚合物的分子量。适合的链转移剂包括硫醇，例如十二烷基硫醇(“n-DDM”)。该链转移剂的用量基于聚合物组合物的总重量计可为0.1％至10％。
本发明中使用的聚合物可以其本身用作为一种家具抛光剂或可以与其它原料成分配合使该家具的保护增强。适合的原料包括但不限于油类和香味剂。油类如柠檬油，橙油和old english oil等基于抛光剂的总重量计的添加量一般可以是由0.1％至3％重量，柠檬或柑桔香味剂等也可以在该配方中加入。
本发明使用的聚合物通常通过将聚合物涂敷在家具上用于涂敷家具。家具可以选自桌子、椅子、沙发、书桌、衣柜和床等。聚合物可以由喷涂应用于家具上。在本领域已知的其它涂敷方法也可以使用。该聚合物可以由1克/平方米至40克/平方米，优选10--20克/平方米的用量施涂以得到干燥厚度为从1微米至20微米，优选5至10微米。可以使用一块干燥的布敷在家具表面的聚合物上，并吸收过量聚合物。然后干燥聚合物。聚合物可以在环境条件下干燥。
该聚合物也可以于施用在家具上之前将其与胶乳混合，可使用任何胶乳，适合的胶乳包括但不限于丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯/苯乙烯，苯乙烯/丁二烯和乙酸乙烯酯胶乳。与胶乳混合的聚合物量通常是从1至50重量份，优选5至45重量份，最优选10至40重量份。混合物通常如上所述用于家具上。
本专利申请全文使用下列缩写
SMA＝甲基丙烯酸硬脂基酯    MAA＝甲基丙烯酸
MMA＝甲基丙烯酸甲酯        BA＝丙烯酸丁酯
CD＝甲基-β-环糊精
下列实施例说明适用于本发明的聚合物以及使用该聚合物作为涂料在家具上涂敷时获得的优点。实施例不能认为是对本发明的范围的限制。
作为制备本发明使用的聚合物一般工艺如下：步骤一，400克去离子水，TritonXN-45s(Union Carbide化学公司商标)阴离子表面活性剂和28.6gCD在室温下加入一个4升四颈圆底烧瓶中，该烧瓶装有机械搅拌器，温控装置，冷凝器，单体和引发剂进料管及氮气入口。内容物在85℃温度下氮气吹扫并搅拌。单体乳液分别制备。将0.35％重量的碳酸钠(基于步骤1和步骤2中总单体重量)在25克去离子水中的溶液和0.35％重量过硫酸钠(基于步骤1和步骤2中总单体重量)在30克去离子水中的溶液加入到反应釜中。在20分钟内加入单体乳液与0.05％过硫酸钠(基于步骤1和步骤2中总单体重量)在210克去离子水中的引发剂溶液。
步骤2，第二单体乳液用625克去离子水，7.8克TritonXN-45s阴离子表面活性剂和单体制备。在步骤1单体乳液加入后马上在3小时内加入步骤2单体乳液和过硫酸钠引发剂溶液。选择第一和第二单体乳液的单体以获得表1的聚合物(基于单体重量百分率计)所列不同聚合物中包括含有和不含n-DDM的聚合物。使用n-DDM可使聚合物分子量降低(从约5000,000至大约150,000)。
                           表1
聚合物    SMA      BA       MMA      MAA    Zonyl
  1        93      0        5         2       0
  2        40      20       39        1       0
  3*       0       0        49        1       50
*＝2％CD
耐水性
用于耐水性测量的聚合物样品的制备是由在3,000毫升烧杯中计量加入100克聚合物，然后在温和搅拌下5分钟内逐渐加入2,275克的水。然后将样品倒入塑料喷壶中。
大约0.4克实验样品喷涂在8cm×10cm柯达幻灯片压片玻璃和木制家具上。使样品空气干燥20分钟。然后用测角仪测量2分接触角。分别进行实验，幻灯片玻璃和木制家具如上处理，然后用稀纱布按圆周运动进行抛光直到聚合物全部均匀分布在整个玻璃和木器上。然后测量2分接触角，数值越高表明疏水性越高，结果见表2。
                      表2
                    接触角(°)
             空气干燥            抛光
    聚合物   玻璃    木材    玻璃    木材
      无      13      46       13     45
      1       96      109      80     87
结果：
聚合物样品在玻璃和木材上都证明具有好的耐水性，不管气干或抛光。
光泽：
所有聚合物样品如上用水稀释至固体含量2％重量。六滴(约0.3克)样品涂在一块7.5cm×38cm硝酸纤维素涂饰的樱桃木表面，然后均匀地用稀纱布平涂在表面上。该表面然后用另一块干稀纱布作圆周运动抛光直到获得有光泽的外观。用BYK Gardner Micro-TRT-光泽仪在20°和60°入射角下进行光泽的测定，值越高，表面越具光泽。光泽测定结果见表3。
                        表3
                                     光泽
样品                     20°                    60°
无聚合物                 4.3                     18.5
   1                     6.9                     26.3
   2                     6.7                     26.5
   3                     14.2                    40.4
结果：
聚合物处理的表面相对于未处理的表面增加了光泽。含碳氟化合物的样品比那些不含碳氟化合物的样品有更强的光泽效果。
膜透明度
测试由本发明中使用的聚合物制成的膜的透明度。将100克聚合物1放入一3000毫升烧杯并逐渐加入2275克水。样品温和地搅拌5分钟，然后倒入一个塑料喷壶中。重复该工艺，生产聚合物2和3。
约0.15克试验样品喷涂在8cm×10cm柯达幻灯片压片玻璃上，使样品空气干燥20分钟然后观察成膜和透明度，结果见表4。
                    表4
聚合物             成膜剂             膜透明度
  1                  是                 清楚
  2                  是                 清楚
  3                  是                 清楚
结果：
聚合物样品形成良好的清亮膜，清亮成膜不仅可提供透明度而且可提供光泽和明净。
水致发白
在用聚合物涂敷的表面上滴一滴水后可能出现水致发白。当涂层变白时能看到水致发白，因此是不希望的。如上所述相同的方法制备样品。将约0.15克2％固体聚合物样品喷涂到一块8cm×10cm柯达幻灯片压片玻璃上并空气干燥20分钟。5滴水(约0.15克)滴在玻璃上，然后在5分钟内测量液滴的白度。结果见表5。
                  表5
聚合物          成膜剂            水致发白
  1               是                 无
  2               是                 无
结果
水致发白是一种成膜和聚合物配方特性的表示。聚合物1和2的成膜性和聚合物配方特性不发生水致发白。聚合物样品没有显示出水致发白这一事实表明它们表现出具有好的耐化学品和耐水性。
耐食品粘污性：
所有聚合物样品用水稀释至2％固含量。樱桃木表面用聚合物样品处理在该处理樱桃木表面涂约0.1克的食品调味品如芥末，和0.05克饮料如咖啡和茶，然后用陪替  氏培养皿覆盖4小时，用湿纸巾清理这些污染物并分级标为0-5级，其中5是优(表面上不留任何印迹)。结果见表6。
               表6
聚合物  catsup  芥末   咖啡       茶
  1       4      5       2        3
  2       5      5       5        4
  3       5      5       5        5
结果：
以上结果证明使用含疏水单体作为聚合单元的水乳液聚合物作为家具抛光剂提供了好的保护作用，防止通常已知的食品沾污家具。

Claims (9)

1、保护家具的方法，包括：
涂一种含水乳液聚合物到家具上，其中：聚合物包括：a)从1至100重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从0至99重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从0至15重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
2、根据权利要求1的方法，其中该聚合物包括：a)从20至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从4至79重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从1至10重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
3、根据权利要求1的方法，其中该聚合物包括：a)从40至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从4至59重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从1至5重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
4、一种制品包括：
用一种聚合物涂敷的家具；其中：聚合物包括：a)从1至100重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从0至99重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从0至15重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
5、根据权利要求4的方法，其中该聚合物包括：a)从20至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从4至79重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从1至10重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
6、根据权利要求4的方法；其中该聚合物包括：a)从40至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从4至59重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从1至5重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
7、一种全含水家具抛光剂，包括：a)从1至100重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从0至99重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从0至15重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
8、根据权利要求7的家具抛光剂，其中该聚合物包括：a)从20至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从4至79重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从1至10重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
9、根据权利要求7的家具抛光剂，其中该聚合物包括：a)从40至95重量份至少一种(甲基)丙烯酸C12至C40烷基酯，b)从4至59重量份至少一种烯属不饱和单体，和c)从1至5重量份至少一种含烯属不饱和酸的单体或它的盐作为聚合单元。
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