JP5992145B2 - 水性媒体中の界面活性剤フリーのpH非感受性ポリマー粒子分散液を製造する方法 - Google Patents
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Description
R−{[(A)x(B)y]−Y}nまたは1
式中、Aは親水性のpH非感受性モノマーであり、Bはコモノマーであり、Yは末端基であり、x≧1、y≧0、n≧2であり、式中のAとBは任意の順序または配列で生じてもよく、Rは式(I)または(III)である:
R−{[(A)x(B)y]−[(C)m]p−Y}nまたは1
式中Aは、親水性のpH非感受性モノマーであり、Bは、コモノマーであり、Cは、少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマーであり、Yは、末端基であり、x≧1、y≧0、m≧1、n≧2およびp≧1であり、p>1の場合、各Cのセグメントは、異なる組成を有し、AおよびBは、リビングマクロ開始剤内で任意の順序または配列で生じてもよく、Rは、式(I)または(III)であり;
(a)親水性のpH非感受性モノマーと窒素−酸素結合を含むアルコキシアミン化合物とを反応させてリビングマクロ開始剤を形成すること;
(b)少なくとも1種のモノマー、リビングマクロ開始剤を含むが、界面活性剤を除外した水性エマルジョンを製造すること;
(c)重合条件下で前記エマルジョンを維持して分散されたポリマー粒子を含有するラテックスを提供すること、
を含む。
2Lのステンレススチール製反応器に、以下の成分を秤量した:389.29gの50重量%のAMPS−Na(水性)、2.265gのSG1、481.515gの脱イオン水、24.805gのBB−MA(ペンシルバニア州フィラデルフィア所在のArkema Inc.から入手可能、6.50×10-2モル、目標Mn約3.0kg/モル)、および17.296gの20重量%のNaOH(水性)。この混合物を、178.71gの脱イオン水で希釈し、窒素により10分間脱気する。この混合物を攪拌しながら、95〜105℃で4時間加熱する。生成物を回収した(約95%cvのAMPSNa)。この水性マクロ開始剤溶液(pAMPSNaまたは重合化AMPSNa)は、さらに精製することなく用いた。
非イオン性第一ブロックを、ヒドロキシエチルアクリレートから製造した。5.0400gのヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、9.949gの脱イオン水、0.174gの炭酸ナトリウム、および0.682gのBB−MA(1.79×10-3モル、目標Mn約2.8kg/モル)を、90℃で3時間重合させた(98%cvのHEA)。
50kg/モルのpBA第一ブロックを、2kg/モルのp(AMPSNa)マクロ開始剤を用いて製造した。2Lのパール(Parr)高圧反応器に、257.7gの脱イオン水、0.43gのNaHCO3、35.3gの14.4重量%水性p(AMPSNa)マクロ開始剤溶液(5.1gのp(AMPSNa)、2.54×10-3モル、Mn約2.0kg/モル)および149.5gのブチルアクリレート(BA)を装填した。この反応器を密閉し、攪拌し、窒素を散布し、85%のBA変換が得られるまで120℃に加熱した。次いで反応器を室温まで冷却した。ラテックスには、28.4%固体および強度平均粒径、DI=130nmを有した。
3kg/モルのpBA第一ブロックを、2kg/モルのp(AMPSNa)マクロ開始剤を用いて製造した。2Lのパール(Parr)高圧反応器に、853.3gの脱イオン水、3.57gのNa2CO3、0.14gのNaOH、39.80gの42.4重量%の水性p(AMPSNa)マクロ開始剤溶液(16.8gのp(AMPSNa)、5.60×10-3モル、Mn約2.0kg/モル)および16.8gのブチルアクリレートを装填した。この反応器を密閉し、攪拌し、窒素散布し、100℃で1時間加熱すると、100%のBA変換が得られた。反応器を室温まで冷却した。ラテックスは、2.5%固体および強度平均粒径、DI=373nmを有した。
実施例3のラテックスの一定分量を、0.8%のHCl(水性)によりpH<3まで滴定した。
スルホネート/ヒドロキシル混合の第一ブロックを、ヒドロキシエチルメタクリレートから製造した。2.153gのヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、12.7742gの50重量%AMPS−Na(水性)、0.021gのSG1、1.580gの脱イオン水、および0.649gのBB−MA(1.79×10-3モル、目標Mn5kg/モル)を、85℃で2時間重合させた(98%cvのHEMA)。
Claims (12)
- 乳化重合ポリマーおよび前記乳化重合ポリマーに共有結合したマクロ開始剤を含むポリマー粒子の水性分散液であって、
前記マクロ開始剤が、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)とその塩からなる群から選択される、反応形態における親水性のpH非感受性モノマーであり;
前記乳化重合ポリマーが、(メタ)アクリレート類、スチレン類、(メタ)アクリルアミド類、(メタ)アクリロニトリル類、およびそれらの混合物からなる群から選択される、重合形態における少なくとも1種の追加的エチレン性不飽和モノマーから構成され、
前記マクロ開始剤が、重合形態におけるアクリロイル基およびスルホン酸基を含むモノマーの少なくとも1種の水溶性塩を含み、および
前記ポリマー粒子が式R−{[(A)x(B)y]−[(C)m]p−Y}nまたは1を有し、式中Aは、親水性のpH非感受性モノマーであり、Bは、AおよびC以外のコモノマーであり、Cは、前記エチレン性不飽和モノマーであり、Yは、A、B、CおよびRからなる群から選択される末端基であり、x≧1、y≧0、m≧1、n≧2およびp≧1であり、p>1の場合、各Cのセグメントは、異なる組成を有し、AおよびBは、前記マクロ開始剤内で任意の順序または配列で生じてもよく、Rは、式(I)または(III)である、ポリマー粒子分散液;
当該ポリマー粒子分散液が、7未満のpHを有する、ポリマー粒子の水性分散液。 - 前記乳化重合ポリマーが、(メタ)アクリレート類をベースとするポリマー類からなる、請求項1に記載の水性分散液。
- 前記乳化重合ポリマーが、ホモポリマーまたはコポリマーを含み、前記コポリマーが、統計コポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、または勾配コポリマーである、請求項1に記載の水性分散液。
- 請求項1〜3いずれか1項に記載の水性分散液を含む、塗料組成物、コーティング剤組成物、または接着剤組成物。
- 請求項1〜3いずれか1項に記載の水性分散液および少なくとも1種の追加的塗料成分、コーティング剤成分、または接着剤成分を含む、塗料組成物、コーティング剤組成物、または接着剤組成物。
- 水性媒体中、界面活性剤なしで、(メタ)アクリレート類、スチレン類、(メタ)アクリルアミド類、(メタ)アクリロニトリル類、およびそれらの混合物からなる群から選択されるエチレン性不飽和モノマー(i)とリビングマクロ開始剤(ii)とを反応させて前記エチレン性不飽和モノマーの重合を達成することを含むポリマー粒子の水性分散液の製造方法であって、ニトロキシド媒介重合であるかまたは可逆的付加−開裂連鎖移動(RAFT)重合を介して形成された前記マクロ開始剤が、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)とその塩からなる群から選択される、重合形態における親水性のpH非感受性モノマーであり、および
前記ポリマー粒子が式R−{[(A)x(B)y]−[(C)m]p−Y}nまたは1を有し、式中Aは、親水性のpH非感受性モノマーであり、Bは、AおよびC以外のコモノマーであり、Cは、前記エチレン性不飽和モノマーであり、Yは、A、B、CおよびRからなる群から選択される末端基であり、x≧1、y≧0、m≧1、n≧2およびp≧1であり、p>1の場合、各Cのセグメントは、異なる組成を有し、AおよびBは、前記マクロ開始剤内で任意の順序または配列で生じてもよく、Rは、式(I)または(III)である、ポリマー粒子分散液;
当該ポリマー粒子分散液が、7未満のpHを有する、方法。 - 前記エチレン性不飽和モノマーが、(メタ)アクリレート類からなる、請求項6に記載の方法。
- 前記リビングマクロ開始剤が、式(IV)または(V)のいずれかを有するアルコキシアミン化合物の存在下、親水性のpH非感受性モノマーの制御ラジカル重合を実施することにより形成される請求項6または7いずれか1項に記載の方法:
- 前記マクロ開始剤が、水性媒体中で形成される、請求項8に記載の方法。
- 前記アルコキシアミン化合物が、N−(2−メチルプロピル)−N−(1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピル)−O−(2−カルボキシプロパ−2−イル)ヒドロキシルアミンである、請求項8または9に記載の方法。
- 前記親水性のpH非感受性モノマーと前記アルコキシアミン化合物との制御ラジカル重合中に、ニトロキシド化合物を添加する、請求項8〜10いずれか1項に記載の方法。
- 前記リビングマクロ開始剤を、可逆的付加−開裂連鎖移動(RAFT)剤により製造する、請求項8〜11いずれか1項に記載の方法。
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