本發明專利技術提供一種水再分散性聚合物粉末，該聚合物粉末通過對水不溶性成膜聚合物和膠體穩定劑的水性混合物進行干燥制得，所述膠體穩定劑包括螯合劑和至少一種水溶性聚合物。以水不溶性成膜聚合物的重量為基準計，螯合劑的量為至少0.1重量％，以水不溶性成膜聚合物的重量為基準計，至少一種水溶性聚合物的量為至少0.1重量％。包含螯合劑和水溶性聚合物作為膠體穩定劑的分散體或聚合物組合物表現出出乎意料低的粘度，有助于噴霧干燥，并且可以使用高固體含量分散體和低壓噴霧干燥，從而提高生產效率。該膠體穩定劑組合物為具有極低羧化水平的水不溶性成膜聚合物提供出乎意料的優異的再分散性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及被保護膠體組合物穩定的可再分散的聚合物粉末組合物。
技術介紹
在建筑材料中，常常加入有機聚合物以提高混凝土之類的無機組分的粘合性。該 有機聚合物通常是膠乳，例如乙酸乙烯酯-乙烯，該產品可以干燥的粉末形式購得。通常通 過對液體聚合物組合物進行噴霧干燥得到具有亞微米粒度的粉末的方式來生產該粉末形 式。為了在加入該聚合物粉末的應用制劑(例如混凝土)中起到其作用，希望該聚合物粉 末能在應用制劑中再分散到亞微米粒度。各種膠體穩定劑和抗結塊劑與聚合物粉末一起引 入，以產生這種再分散能力。部分水解的聚乙烯醇(PVOH)常用作保護膠體來提高有機粉末 的再分散性。但是，為了獲得有效的再分散性，需要大量PV0H，往往不利地提高聚合物組合 物或分散體的粘度，造成難以通過噴霧干燥產生粉末。而且，為了制備適用于高PH應用制 劑(例如水泥制劑)的可再分散粉末，聚合物組合物或分散體常常采用高PH值，而在此高 PH值條件下，部分水解的PVOH可能繼續水解，降低PVOH作為保護膠體的效力。膠體是一類化學混合物，其中一種物質均勻地完全分散在另一種物質中。分散的 物質的顆粒僅僅懸浮在該混合物中，這與溶液不同，在溶液中它們完全溶解。這種現象產生 的原因是膠體中的顆粒比溶液中的大，但是又足夠小可以均勻地分散并保持均質外觀，但 是膠體中的顆粒足夠大能夠散射光但是不能溶解。膠體體系由以下兩個獨立的相構成分 散相(或內相)和連續相(或分散介質)。膠體體系可以是固體、液體或氣體。在膠體顆粒的相互作用中起重要作用的力包括1)排除體積排斥力，該力使得硬 顆粒之間不可能發生任何重疊；幻靜電相互作用，即膠體顆粒常常帶有靜電，因此相互吸 引或排斥，連續相和分散相的電荷以及相的遷移率是影響該相互作用的因素；3)范德華 力，該力是因為兩個偶極之間的相互作用，所述偶極是永久或誘導的，即使顆粒不具有永久 電極，電子密度的波動也會在顆粒中產生臨時偶極，在相鄰顆粒中誘導偶極，然后該臨時偶 極和誘導的偶極再相互吸引；4)熵力，該力是依據熱力學第二定律，一個體系發展到熵最 大的狀態，甚至在硬球之間也能產生有效的力；以及幻空間力，該力產生在聚合物覆蓋的 表面之間，或者產生在含未吸附的聚合物的溶液中，該力能調節顆粒間的力，在顆粒之間產 生額外的空間排斥力或吸引損耗力。膠體穩定化防止膠體發生聚集。空間穩定化和靜電穩定化是膠體穩定化的兩種主 要機理。靜電穩定化是基于相似電荷之間的互相排斥。通常，不同相具有不同的電荷親合 力，因此在任何界面都形成電雙層。小粒度產生大表面積，這種效應在膠體中被大大放大。 在一種穩定的膠體中，分散相的質量很低，以致于它的浮力或動能太弱，難以克服分散相中 電荷層之間的靜電排斥。不穩定的膠體分散體隨著顆粒間吸引導致的顆粒聚集而產生絮凝物。絮凝物的 形成或聚集可能是因為消除了防止顆粒聚集的靜電屏障。向懸浮液中加入鹽，或者改變懸 浮液的PH從而有效中和或掩蔽(screen)“懸浮液中顆粒的表面電荷，可以消除靜電屏 障。這樣消除了保持膠體顆粒互相分開的排斥力，使得顆粒可以在范德華力的作用下凝聚。此外，加入帶電荷的聚合物絮凝劑可以通過靜電相互吸引作用將各獨立的膠體顆粒連接起 來。此外，加入稱為損耗劑(cbpletants)的未吸附的聚合物可以導致顆粒由于熵效應而聚 集。而且，顆粒的物理變形(例如拉伸)也可能提高范德華力，使其超過穩定化力(例如靜 電力)，從而導致膠體在某些取向上凝聚。低體積分數的不穩定的膠體懸浮液形成簇狀的液體懸浮液，其中每個顆粒簇下降 落在懸浮液的底部，或者漂浮在頂部，具體取決于顆粒的密度是否比懸浮介質的密度小，在 顆粒簇達到布朗力所需的足夠尺寸時，布朗力使顆粒克服重力的作用保持在懸浮液中。但 是，較高體積分數的膠體懸浮液形成具有粘彈性的膠體凝膠。除了 PVOH外，可再分散的聚合物組合物中使用的膠體穩定劑包括端部官能化的 PV0H、聚乙烯基吡咯烷酮、糖類、聚乙烯基磺酸、纖維素和聚酯。但是，單獨使用的這些組分 也具有以下缺點高成本或高使用量，或者明顯提高分散體在噴霧干燥前的粘度，或者對分 散體或應用制劑中的PH過分敏感。雖然在乳液聚合中使用少量螯合劑，但是在生產可再分散聚合物粉末中使用螯合 劑作為膠體穩定劑在本領域中是未知的。Hwa的美國專利第3，409，578號中揭示了可分散在水性介質中的水不溶性粉末聚 合物，該聚合物包含表面硬化金屬離子，例如單價重金屬離子，例如銀離子、亞銅離子或亞 汞離子，該離子形成水不溶性羧酸鹽，或者多價金屬離子，例如銅離子、汞離子或鈣離子。在 該專利中揭示了在水性介質中產生的表面硬化金屬離子與聚合物或分散劑中的羧酸根連 接，在聚合物顆粒周圍形成保護層或外皮，防止顆粒在干燥時熔合在一起。表面硬化金屬的 量可以是聚合物和/或分散劑上能利用的羧酸根的化學計量等同量或更高。為了再分散聚 合物產生粒度基本與原始膠乳相同的膠乳，需要加入一種材料，該材料通過與表面硬化金 屬離子形成非溶性鹽或絡合離子來收回該表面硬化金屬離子。可以使用能從水性介質中收 回多價金屬離子的鹽類掩蔽劑或絡合劑，例如亞烷基多胺多乙酸的堿金屬鹽，如乙二胺四 乙酸鈉。用于收回表面硬化離子的試劑如掩蔽劑可以干燥的粉料形式，就在聚合物粉末再 分散到要使用它的水性介質中之前加入。該回收試劑的用量優選與存在或加入的表面硬化 金屬離子的量化學計量等同。但是，存在大量表面硬化劑可能對可再分散粉末的目標應用 造成負面影響。在該專利文獻中并未揭示在可再分散的聚合物粉末生產中使用螯合劑作為 膠體穩定劑。本專利技術提供一種可再分散的聚合物粉末，該粉末出乎意料地利用螯合劑與水溶性 聚合物的組合達到膠體穩定，提供極佳的聚合物粉末再分散至亞微米粒度的性質。本專利技術 的膠體穩定的可再分散聚合物粉末可以在不需要用表面硬化金屬離子在聚合物顆粒周圍 形成保護層或外皮以防止顆粒在干燥時熔合在一起的情況下生產。而且，本專利技術的膠體穩 定的可再分散聚合物粉末可以再分散到水性介質中，而無需在再分散時從聚合物顆粒表面 收回表面硬化離子。引入螯合劑和水溶性聚合物使待噴霧干燥的分散體或聚合物組合物具 有出乎意料的低粘度。該低粘度有助于將聚合物組合物噴霧干燥為可再分散的粉末，獲得 高生產率。與使用PVOH的可噴霧干燥的組合物相比，使用螯合劑和水溶性聚合物作為膠體 穩定劑可以避免對進行噴霧干燥的高壓設備的需求。而且，在再分散到水中后，本專利技術的可 再分散的聚合物具有低粘度，很容易結合到應用制劑中。螯合劑在高PH下具有穩定性，因 此在噴霧干燥之前能在高PH水不溶性聚合物制劑，例如用于制備水泥制劑中使用的可再5分散粉末的制劑中提供膠體穩定性。螯合劑和水溶性聚合物的組合作為膠體穩定劑組合物 為具有極低羧化水平的水不溶性成膜聚合物提供出乎意料的優異的可再分散性。專利技術概述一種水再分散性聚合物粉末出乎意料地實現膠體穩定，該聚合物粉末包括水不溶 性成膜聚合物和膠體穩定劑的共干燥混合物，所述膠體穩定劑包括螯合劑和水溶性聚合 物。以水不溶性成膜聚合物的重量為基準計，螯合劑和至少一種水溶性聚合物的用量分 別至少為0. 1重量％，優選至少為1重量％，最優選至少為3重量％。在本專利技術的實施方 式中，以螯合劑和至少一種水溶性聚合物本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種水再分散性聚合物粉末，其包含水不溶性成膜聚合物和膠體穩定劑的共干燥的混合物，所述膠體穩定劑包含螯合劑和至少一種水溶性聚合物，其中以水不溶性成膜聚合物的重量為基準計，螯合劑的量為至少０．１重量％，并且以水不溶性成膜聚合物的重量為基準計，至少一種水溶性聚合物的量為至少０．１重量％。
【技術特征摘要】
2009.12.30 US 61/335,0151.一種水再分散性聚合物粉末，其包含水不溶性成膜聚合物和膠體穩定劑的共干燥的 混合物，所述膠體穩定劑包含螯合劑和至少一種水溶性聚合物，其中以水不溶性成膜聚合 物的重量為基準計，螯合劑的量為至少0. 1重量％，并且以水不溶性成膜聚合物的重量為 基準計，至少一種水溶性聚合物的量為至少0. 1重量％。2.如權利要求1所述的水再分散性聚合物粉末，其特征在于，以螯合劑和至少一種水 溶性聚合物的總重量為基準計，至少一種水溶性聚合物的量為5重量％ -95重量％。3.如權利要求1所述的水再分散性聚合物粉末，其特征在于，所述至少一種水溶性聚 合物包含至少一種選自下組的物質聚氧化烯表面活性劑或聚合物，聚乙烯醇，聚乙烯基吡 咯烷酮，多糖，木質素磺酸鹽，具有羧基的丙烯酸酯聚合物，聚丙烯酸及其共聚物，聚乙烯基 磺酸及其共聚物，纖維素水溶性聚合物及其衍生物，具有多元醇的聚酯及其共聚物，和酪蛋 白酸鹽。4.如權利要求1所述的水再分散性聚合物粉末，其特征在于，以螯合劑和至少一種水 溶性聚合物的總重量為基準計，至少一種水溶性聚合物的量為10重量％ -65重量％。5.如權利要求1所述的水再分散性聚合物粉末，其特征在于，以水不溶性成膜聚合物 的重量為基準計，水不溶性成膜聚合物的羧化量為小于2. 5重量％的至少一種烯鍵式不飽 和一元羧酸、二元羧酸、它們的鹽或它們的混合物。6.如權利要求1所述的水再分散性聚合物粉末，其特征在于，所述螯合劑包含至少一 種選自下組的物質亞烷基多胺多乙酸鹽，卟啉，乙二胺及其衍生物，2，3- 二巰基-1-丙醇， 琥珀酸，次氮基三乙酸(NTA)，2，3-二巰基琥珀酸(DMSA)，二乙醇甘氨酸鈉，以及它們的鹽， 所述水不溶性成膜聚合物包含至少一種由以下物質制備的聚合物苯乙烯-丁二烯共聚 物，苯乙烯-丁二烯與另一種共聚單體的共聚物，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，丙烯酸酯，乙酸 乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物，VAE/VeoVA共聚物混合...
【專利技術屬性】
技術研發人員：R·伯格曼，K·哈里斯，L·洪，T·卡蘭塔，L·金哈伯梅爾，M·拉迪卡，
申請(專利權)人：陶氏化學公司，
類型：發明
國別省市：US
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