Замещенные алкоксилированные фенолы и разветвленные сульфаты для применения в эмульсионных полимерных латексах

Замещенные алкоксилированные фенолы и разветвленные сульфаты для применения в эмульсионных полимерных латексах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

Данная заявка имеет приоритет на основании предварительной заявки на патент США, регистрационный № 60/788665, зарегистрированной 3 апреля 2006 года (в данное время находящейся на рассмотрении), и также имеет приоритет на основании предварительной заявки на патент США, регистрационный № 60/888730, зарегистрированной 7 февраля 2007 года (в данное время находящейся на рассмотрении).

Предпосылки создания изобретения

Как правило, изготовители покрытий, красок, клеев и родственных продуктов предпочитают системы на основе растворителей вместо систем на водной основе, поскольку системы на основе растворителей якобы проявляют превосходство в свойствах, таких как пленкообразование, водостойкость, твердость и стабильность при многократном замораживании. Однако системы на водной основе являются более благоприятными для окружающей среды, чем системы на основе растворителей.

В настоящее время органы управления склоняются к тому, чтобы стремление уменьшить количество летучих органических компонентов (VOC), выбрасываемых в окружающую среду, стало причиной для сдвига преимущественно в сторону систем на водной основе. Последние инструкции по снижению VOC сделали весьма затруднительным достижение нужных свойств, таких как устойчивость к слипанию, адгезия, оптическая прозрачность, блеск, дисперсность пигмента, устойчивость к образованию пузырей, минимальная температура пленкообразования и стабильность при многократном замораживании. В результате даже если системы на водной основе, такие как содержащие эмульсионные полимерные латексы, используют в качестве альтернатив систем на основе растворителей, все еще существует большая потребность в улучшенных эмульсионных полимерных латексах как их компонентах. Также существует потребность в улучшенных системах на водной основе, использующих такие эмульсионные полимерные латексы.

Поверхностно-активные вещества играют критическую роль при формировании эмульсионных полимерных латексов. Как только латекс получен, поверхностно-активные вещества, которые остаются, могут быть вредными на последующих стадиях получения или при конечном применении. Некоторыми примерами таких вредных эффектов являются выпотевание поверхностно-активных веществ или образование налета поверхностно-активных веществ. Выпотевание поверхностно-активных веществ или образование налета происходит, когда пленку приводят в контакт с водой, и поверхностно-активное вещество мигрирует. Это может проявиться в помутнении пленки.

Также, как правило, полагают, что слишком большое количество поверхностно-активного вещества приводит к низкой водостойкости. Проблемы, связанные с поверхностно-активными веществами, также могут возникнуть из-за подвижности поверхностно-активных веществ после полимеризации. Например, поверхностно-активное вещество может мигрировать к границе раздела жидкость-воздух с поверхности частиц латекса или с поверхности сформированной латексной пленки. Таким образом, требуются системы, которые минимизируют вредное действие поверхностно-активных веществ при применениях эмульсионных полимерных латексов на водной основе.

Один из путей, которыми изготовители латексов преодолевают проблемы, связанные с остаточными поверхностно-активными веществами, проходит через применение низкомолекулярных полимеров, которые совместимы с латексом и действуют как стабилизаторы эмульсии. Такими низкомолекулярными полимерами типично являются полиэлектролиты с молекулярными массами от 1000 до 5000 г/моль и кислотными числами от 140 до 300 мг КОН/г.

Другие попытки минимизировать вредное действие поверхностно-активных веществ при применениях эмульсионных полимеров привели к поверхностно-активным веществам, которые созданы для внедрения в латекс через ковалентные связи или через сочетание ковалентных и ионных взаимодействий. Такие способные к полимеризации поверхностно-активные вещества включают сурфмеры (surfmers) и немигрирующие поверхностно-активные вещества.

Современные способы, которыми пытаются смягчить проблемы, связанные с остаточными поверхностно-активными веществами, такие, как описанные выше, могут представлять трудности при работе и составлении композиций. Сохраняется потребность в альтернативных благоприятных для окружающей среды системах, которые смягчают проблемы, связанные с остаточными поверхностно-активными веществами из-за подвижности поверхностно-активных веществ после полимеризации, причем в то же время обеспечивается повышенная водостойкость и улучшение устойчивости к слипанию, адгезии, оптической прозрачности и стабильности при многократном замораживании.

Краткое изложение сущности изобретения

Описываемая технология относится к композициям поверхностно-активных веществ для применения в эмульсионных полимерных латексах, используемых в покрытиях, красках, клеях и других родственных продуктах. В некоторых предпочтительных воплощениях композиции поверхностно-активных веществ по технологии по настоящему изобретению можно использовать в эмульсионных полимерных латексах с низкой температурой стеклования, таких как латексы, используемые в клеях, чувствительных к давлению (PSA). В других воплощениях композиции поверхностно-активных веществ по технологии по настоящему изобретению можно использовать в эмульсионных полимерных латексах с высокой температурой стеклования, таких, как латексы, используемые в композициях для покрытий и других композициях с использованием поверхностно-активных веществ.

По меньшей мере, один аспект технологии, описываемой в настоящем изобретении, относится к повышению водостойкости и других свойств, связанных с поверхностной активностью остаточного поверхностно-активного вещества в эмульсионных полимерных системах на водной основе, таких как адгезия, прочность на отрыв, сопротивление глушению, устойчивость к слипанию, блеск, дисперсность пигмента, устойчивость к образованию пузырей, минимальная температура пленкообразования и устойчивость к образованию пузырей. Что касается эмульсионных полимерных латексов, используемых в клеях, чувствительных к давлению, улучшенную водостойкость можно измерить, например, по улучшенной оптической прозрачности после воздействия воды и по возрастанию угла смачивания. В других аспектах технологию по настоящему изобретению можно использовать для улучшения устойчивости к слипанию, блеска, дисперсности пигмента, минимальной температуры пленкообразования и устойчивости к образованию пузырей в покрытиях.

Другие аспекты технологии по настоящему изобретению относятся к композиции поверхностно-активных веществ для применения при получении эмульсионного полимерного латекса. В некоторых воплощениях композиция поверхностно-активных веществ включает, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, включающее поверхностно-активное вещество с разветвленной структурой, поверхностно-активное вещество с пространственно объемной структурой или смесь поверхностно-активных веществ с разветвленной и пространственно объемной структурой. В других воплощениях композиция поверхностно-активных веществ для применения при получении эмульсионного полимерного латекса по технологии по настоящему изобретению включает, по меньшей мере, одно алкоксилированное полиарилзамещенное ароматическое соединение или, по меньшей мере, одно алкоксилированное полиалкилзамещенное ароматическое соединение. Также другие воплощения данного аспекта описываемой технологии относятся к композиции поверхностно-активных веществ для применения при получении эмульсионного полимерного латекса, включающей смесь, включающую, по меньшей мере, одно ионогенное поверхностно-активное вещество с разветвленной структурой и, по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество с пространственно объемной структурой.

Кроме того, другие аспекты технологии по настоящему изобретению относятся к композиции для получения эмульсионного полимерного латекса, которая может включать более примерно 0,01 мас.% и до примерно 7,5 мас.% относительно содержания мономера, по меньшей мере, одного неионогенного поверхностно-активного вещества. С другой стороны, эмульсионный полимерный латекс может включать более примерно 0,01 мас.% и до примерно 5 мас.% относительно содержания мономера, по меньшей мере, одного ионогенного поверхностно-активного вещества и более примерно 0,01 мас.% и до примерно 5 мас.% относительно содержания мономера, по меньшей мере, одного неионогенного поверхностно-активного вещества. В, по меньшей мере, одном воплощении данного аспекта технологии по настоящему изобретению композиция для получения эмульсионного полимерного латекса включает, по меньшей мере, один разветвленный алкилсульфат, такой как сульфированный спирт С₁₂, и, по меньшей мере, один этоксилированный полистирилфенол, такой как этоксилированный тристирилфенол.

Другие аспекты технологии по настоящему изобретению относятся к эмульсионным полимерным латексам. Предпочтительный эмульсионный полимерный латекс получают из композиции, содержащей композицию поверхностно-активных веществ, включающую этоксилированный тристирилфенол. Другой предпочтительный эмульсионный полимерный латекс получают из композиции, содержащей композицию поверхностно-активных веществ, включающую смесь, по меньшей мере, одного разветвленного алкилсульфата и, по меньшей мере, одного этоксилированного тристирилфенола. Особый предпочтительный эмульсионный полимерный латекс получают из композиции, содержащей композицию поверхностно-активных веществ, содержащую, по меньшей мере, один сульфированный тристирилфенол. В, по меньшей мере, одном воплощении технология настоящего изобретения включает композицию для красок (например, сухого красочного покрытия (т.е. пленки, такой как описанная в ASTM, метод D 2486 (хранение краски в течение 7 суток при примерно 25°С и влажности 50%)), которая, по существу, не содержит линейные поверхностно-активные вещества и обнаруживает улучшенную адгезию и устойчивость к образованию пузырей. Такая композиция для красок включает, по меньшей мере, одну латексную композицию, включающую, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество с разветвленной структурой, поверхностно-активный полистирилфенол или его производное или их смесь.

Другие аспекты технологии по настоящему изобретению относятся к клеям, чувствительным к давлению. Некоторые воплощения такого аспекта описываемой технологии по настоящему изобретению относятся к клею, чувствительному к давлению, имеющему температуру стеклования менее примерно (-)15°С, с другой стороны, 5°С или ниже, который получают из эмульсионного полимерного латекса, полученного из композиции, содержащей композицию поверхностно-активных веществ, включающую смесь, по меньшей мере, одного разветвленного алкилсульфата и, по меньшей мере, одного этоксилированного тристирилфенола. В предпочтительном воплощении клей, чувствительный к давлению, имеет температуру стеклования от примерно (-)60°С до примерно (-)40°С. Таким образом, специалисту в данной области техники будет понятно, что температура стеклования эмульсионного полимерного латекса по технологии по настоящему изобретению, используемого в клеях, чувствительных к давлению, будет примерно на 30-70°С ниже предполагаемой температуры применения.

Другие аспекты технологии по настоящему изобретению относятся к покрытиям, полученным с латексами. Некоторые воплощения данного аспекта технологии по настоящему изобретению относятся к красочной композиции или покрытию, содержащему, по меньшей мере, один латекс, полученный из композиции, содержащей композицию поверхностно-активных веществ, включающую, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество с разветвленной структурой, такое как разветвленный алкилсульфат, поверхностно-активное вещество на основе полистирилфенола, такое как этоксилированный сульфат тристирилфенола, или их сочетание.

Другие детали и воплощения раскрываются ниже в обсуждении в подробном описании.

Краткое описание некоторых изображений на чертежах

Фиг.1 представляет собой график, показывающий соотношение между углом смачивания (измеренным в градусах) и количеством покрытия, оставшегося после 200 циклов.

Фиг.2 иллюстрирует результаты испытаний при мокрой чистке щеткой (wet-scrub) красок из латексов, полученных с использованием поверхностно-активных веществ А и В.

Фиг.3 показывает красочные покрытия, содержащие латексы, полученные с использованием различных поверхностно-активных веществ.

Фиг.4 показывает микрофотографии (увеличение 400х) жидких красок, содержащих латексы, полученные с использованием различных поверхностно-активных веществ.

Фиг.5 показывает реологию красок, полученных с полимерами с использованием поверхностно-активных веществ с линейной и разветвленной структурой или на основе TSP.

Фиг.5 показывает результаты испытаний на прочность на отрыв с полимерами с использованием поверхностно-активных веществ с линейной и разветвленной структурой или на основе TSP.

Подробное описание изобретения

Описанная в данном описании технология отличается от технологии способных к полимеризации поверхностно-активных веществ, таких как сурфмеры и немегрирующие поверхностно-активные вещества, в том, что поверхностно-активные вещества не связаны с полимером ковалентными или ионными связями. Поверхностно-активные вещества по технологии по настоящему изобретению не зависят от содержащейся реакционноспособной группы (т.е. не связаны с ней ковалентно или ионно). Таким образом, поверхностно-активные вещества по технологии по настоящему изобретению могут представлять меньшие трудности при работе и могут быть дешевле, чем способные к полимеризации поверхностно-активные вещества. Латексы, полученные с использованием технологии по настоящему изобретению, также можно легче вводить в композиции, так как поверхностная активность включенных поверхностно-активных веществ ослаблена и, вероятно, в меньшей степени препятствует поверхностно-активным веществам, добавленным для других целей, таким как диспергирующие вспомогательные вещества, модификаторы реологии, матирующие и выравнивающие средства, противовспенивающие вещества, стабилизаторы для многократного замораживания и ионов кальция, и другим добавкам с поверхностной активностью.

Композиции поверхностно-активных веществ по технологии по настоящему изобретению можно использовать в применениях, на которые влияет поверхностная миграция. Один из примеров такого применения находится в области прозрачных клеев, чувствительных к давлению. Клеевые системы, чувствительные к давлению, представляют собой клеи, которые являются агрессивно и постоянно клейкими при комнатной температуре в сухой форме. В таких системах не требуется отвердитель, и они склеивают, не требуя большего давления, чем надавливание пальцем или рукой. Также клеевым системам, чувствительным к давлению, не требуется активация водой, растворителем или нагреванием. Другие применения, в которых можно использовать технологию по настоящему изобретению, включают, например, покрытия и краски. Композиции поверхностно-активных веществ по технологии по настоящему изобретению могут улучшить или модифицировать, например, устойчивость к слипанию, адгезию, блеск, дисперсию пигмента и устойчивость к образованию пузырей в красках, а также водостойкость в красках и покрытиях.

Технологию по настоящему изобретению также можно использовать в сочетании с другими эмульсионными полимерными латексами, такими как латексы с более высокими температурами стеклования, которые типично используют при применениях в покрытиях. Такие латексы включают, например, акрил-, стиролакрил- и винилакрилсодержащие композиции.

Композиции поверхностно-активных веществ

В некоторых воплощениях композиции поверхностно-активных веществ в технологии по настоящему изобретению достигают действия, подобного действию поверхностно-активных веществ, способных к полимеризации, через использование поверхностно-активных веществ с разветвленной структурой, поверхностно-активных веществ с пространственно объемной структурой или их смесей. Поверхностно-активные вещества, подходящие для применения по технологии по настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются перечисленным, ионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества и их смеси. Ионогенные поверхностно-активные вещества, подходящие для применения по технологии по настоящему изобретению, включают, например, катионогенные поверхностно-активные вещества, анионогенные поверхностно-активные вещества и амфотерные поверхностно-активные вещества.

Воплощения композиций поверхностно-активных веществ, подходящих для применения по технологии по настоящему изобретению, включают, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, включающее поверхностно-активное вещество с разветвленной структурой, поверхностно-активное вещество с пространственно объемной структурой или смесь поверхностно-активных веществ с разветвленной и пространственно объемной структурой. В некоторых воплощениях композиции поверхностно-активных веществ включают ионогенные поверхностно-активные вещества с пространственно объемной структурой или неионогенные поверхностно-активные вещества с пространственно объемной структурой.

В по меньшей мере одном воплощении композиции поверхностно-активных веществ, подходящие для применения по технологии по настоящему изобретению, включают алкоксилированные полиарилзамещенные ароматические соединения или алкоксилированные полиалкилзамещенные ароматические соединения. Такие соединения могут представлять собой неионогенные поверхностно-активные вещества. Такие соединения также могут представлять собой ионогенные поверхностно-активные вещества, такие как катионогенные или анионогенные, когда они содержат функциональные ионные группы. Ионные группы включают, но не ограничиваются перечисленным, группы сульфатную, сульфонатную, фосфатную, карбоксилатную или алкиламмониевую. Противоионы для анионогенных поверхностно-активных веществ могут представлять собой, например, протон, ионы аммония, алкиламмония или моно- или двухвалентные ионы солей металлов. Противоионы для катионогенных поверхностно-активных веществ могут представлять собой, например, любой анион, в том числе гидроксил, фтор-, хлор-, бром- или иод-ион.

В некоторых воплощениях технологии по настоящему изобретению композиции поверхностно-активных веществ могут включать, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество с пространственно объемной структурой. Примеры таких поверхностно-активных веществ включают, но не ограничиваются перечисленным, полиарилалкоксилированные ароматические соединения или полиалкилалкоксилированные ароматические соединения. Предпочтительнее, примерами таких поверхностно-активных веществ являются полиарилэтоксилированные фенолы или полиалкилэтоксилированные фенолы. В предпочтительном воплощении композиция поверхностно-активных веществ включает, по меньшей мере, один алкоксилированный полистирилфенол, и предпочтительнее, включает поли(этиленоксид)полистирилфенол. Поли(этиленоксид)полистирилфенол также известен как этоксилированный полистирилфенол. Другим термином, используемым в данной заявке для полистирилфенола, является тристирилфенол (TSP). Тристирилфенол представляет собой смесь функционализированных моно-, ди- и тристирилфенолов и может иметь разные молекулярные структуры. Любая данная молекулярная структура представляет собой смесь молекулярных составов.

Предпочтительная композиция поверхностно-активных веществ, подходящая для применения в технологии по настоящему изобретению, включает этоксилированный полистирилфенол с содержанием этиленоксида (ЭО (ЕО)), колеблющимся от примерно 16 до примерно 40 молей этиленоксида на моль этоксилированного полистирилфенола, наиболее предпочтительно, с примерно 25 молями этиленоксида на моль этоксилированного полистирилфенола. Однако специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что полистирилфенол любой различной молекулярной структуры подходит для применения на практике описанной в данном описании технологии и входит в объем прилагаемой формулы изобретения. Например, в других воплощениях технологии по настоящему изобретению содержание ЭО может колебаться от примерно 0,1 молей до примерно 100 молей этиленоксида на моль полистирилфенола. Такой же интервал содержания ЭО также предусмотрен для других композиций поверхностно-активных веществ по технологии по настоящему изобретению.

Другая предпочтительная композиция поверхностно-активных веществ, подходящая для применения в технологии по настоящему изобретению, включает сульфированный этоксилированный полистирилфенол (например, этоксилированный сульфат полистирилфенола) с содержанием этиленоксида (ЭО), колеблющимся от примерно 16 до примерно 40 молей этиленоксида на моль этоксилированного полистирилфенола. Противоином сульфат-иона может являться, например, ион аммония, натрия или любой другой катион или сочетание катионов.

Приведенная ниже формула 1 дает общее представление о тристерилфеноле. Приведенная ниже формула 2 дает общее представление о сульфированном спирте С₁₂ с ответвлением у пятого атома углерода. Приведенная ниже формула 3 дает общее представление о лаурилсульфате натрия. В каждой из приведенных ниже формул этиленоксидные группы и противоионы не показаны.

Формула 1: тристирилфенол

Формула 2: разветвленный сульфированный спирт С₁₂

Формула 3: лаурилсульфат натрия

Другие неионогенные поверхностно-активные вещества с объемными гидрофобными группами также подходят для применения на практике технологии по настоящему изобретению. Такие поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются перечисленным, полиалкилфенолы, такие как ди-трет-бутилфенолы, три-трет-бутилфенолы, диоктилфенолы и триоктилфенолы; другие полиарилфенолы, такие как трибензилфенол и тринафтилфенолы; алкоксилированные полиарилфенолы, такие как пропоксилированный тристирилфенол; фенолы с различной степенью замещения, такие как моностирилфенол, дистирилфенол и их смеси; гидроксиароматические соединения, такие как гидроксинафталин; замещенные алкил- и арилгидроксисоединения, такие как ди-трет-бутилнафталин и тристирилнафталин; их производные и их любую(ые) смесь(и). Кроме того, ионные производные, в том числе кислоты Бронстеда и основания, таких объемных гидрофобных поверхностно-активных веществ, такие как эфиры фосфорной кислоты, сульфонаты, сульфаты, содержащие четвертичные катионы и все их соли, также являются пространственно объемными и подходят для применения в технологии по настоящему изобретению.

В некоторых воплощениях композиции поверхностно-активных веществ включают, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество с разветвленной или пространственно объемной структурой. Поверхностно-активные вещества с разветвленной структурой предпочтительно имеют высокую степень разветвления. Не привязываясь к какой-либо определенной теории, полагают, что разветвление замедляет или иначе ослабляет миграцию ионогенных поверхностно-активных веществ. В некоторых воплощениях гидрофобное поверхностно-активное вещество имеет степень разветвления более примерно 15%. В других воплощениях гидрофобное поверхностно-активное вещество имеет степень разветвления более примерно 20%. В еще других воплощениях гидрофобное поверхностно-активное вещество имеет степень разветвления более примерно 45% или даже более примерно 50%. В различных воплощениях среднее число атомов углерода, составляющих гидрофобное поверхностно-активное вещество, колеблется от примерно 8 до примерно 22.

Некоторые примеры ионогенных поверхностно-активных веществ с разветвленной структурой, подходящих для применения на практике технологии по настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются перечисленным, поверхностно-активные соединения с разветвленной или пространственно объемной структурой, в том числе, например, сульфаты, сульфонаты, фосфаты и соединения алкиламмония, имеющие в основе разветвленные спирты, в том числе, алкоксилированные разветвленные спирты. Алкоксилированные разветвленные спирты могут быть этоксилированными или пропоксилированными. В некоторых воплощениях ионогенные поверхностно-активные вещества с разветвленной структурой, подходящие для применения на практике технологии по настоящему изобретению, представляют собой разветвленные сульфаты. Предпочтительно, чтобы разветвленные сульфаты включали сульфаты на основе алкоксилированных разветвленных спиртов, и предпочтительнее на основе этоксилированного разветвленного спирта. Один тип разветвленных сульфатов включает алкилсульфат, предпочтительно сульфат разветвленного (название соединения) С₁₂, который предпочтительнее представляет собой сульфированный спирт С₁₂. Один из типов разветвленного спирта С₁₂ доступен от Sasol Limited, Иоганнесбург, Южная Африка и имеет торговое название Safol®. Разветвленность в спиртах Safol® зависит от способа получения, а именно процесса ОХО по Фишеру-Тропшу. Данный способ типично дает спирты с разветвленностью приблизительно 50%. Предпочтительно, чтобы сульфаты с пространственно объемной структурой включали сульфаты на основе алкоксилированного полиарилзамещенного ароматического соединения, и предпочтительнее, на основе этоксилированного полистирилфенола. Один тип объемного сульфата включает этоксилированный тристирилфенол.

Другие разветвленные сульфаты, такие как тридецилсульфат, также подходят для применения в технологии по настоящему изобретению, такие как сульфаты, полученные из разветвленных спиртов. Примеры коммерчески доступных разветвленных спиртов включают спирты NEODOL® и спирты EXXAL®. Спирты NEODOL® представляют собой спирты, изготовленные Shell Chemicals Limited, Хьюстон, Техас, из нефтехимического сырья согласно модифицированному способу ОХО, также известному как гидроформилирование или реакция Релена. Хотя иногда спирты NEODOL® продают как «линейный» синтетический спирт, такие спирты могут обладать некоторой степенью разветвленности. Для целей данного раскрытия спирты считаются слаборазветвленными в сравнении со спиртами природного происхождения, которые считаются линейными. Спирты EXXAL® представляют собой спирты, изготовленные Exxon Mobil Corporation, Хьюстон, Техас, из нефтехимического сырья согласно способу ОХО. Поскольку они получены согласно синтезу ОХО, как спирты NEODOL®, так и спирты EXXAL® содержат некоторую степень разветвленности. Другие сульфаты, подходящие для применения в технологии по настоящему изобретению, включают сульфаты, полученные из вторичных спиртов, в том числе, например, спиртов Гербета. Для применения в технологии по настоящему изобретению также подходят другие гидрофобные объемные поверхностно-активные вещества, такие как алкиларилсульфаты, как ионогенные поверхностно-активные вещества с иными, чем сульфатная, ионными группами, такими как, например, сульфонатная, фосфатная или аммониевая ионная группа.

В других воплощениях композиции поверхностно-активных веществ, подходящие для применения в технологии по настоящему изобретению, включают смесь ионогенного поверхностно-активного вещества и неионогенного поверхностно-активного вещества. Ионогенное и неионогенное поверхностно-активные вещества можно выбрать из любых, описанных выше. В некоторых воплощениях такая смесь включает, по меньшей мере, одно ионогенное поверхностно-активное вещество с разветвленной структурой и, по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество с пространственно объемной структурой. В некоторых предпочтительных воплощениях композиция поверхностно-активных веществ включает смесь, по меньшей мере, одного разветвленного алкилсульфата и, по меньшей мере, одного этоксилированного полистирилфенола. Одним из примеров является композиция поверхностно-активных веществ, включающая разветвленный алкансульфат и этоксилированный полистирилфенол. Конкретнее, по меньшей мере, одна композиция поверхностно-активных веществ по технологии, описанной в данном описании, может включать смесь алкилсульфата, включающего сульфированный разветвленный спирт С₁₂, и этоксилированный тристирилфенол, включающий 25 молей этиленоксида на моль этоксилированного полистирилфенола.

В предпочтительном воплощении количества используемых ионогенного и неионогенного поверхностно-активных веществ превышают, для каждого, примерно 0,01 мас.% и доходят до примерно 7,5 мас.% относительно содержания мономера поверхностно-активного вещества. С другой стороны, количества используемых ионогенного и неионогенного поверхностно-активных веществ превышают, для каждого, примерно 0,01 мас.% и доходят до примерно 5 мас.% относительно содержания мономера поверхностно-активного вещества.

Предпочтительнее, количество анионогенного поверхностно-активного вещества составляет от примерно 0,05 мас.% до примерно 0,2 мас.% анионогенного поверхностно-активного вещества относительно содержания мономера, и количество неионогенного поверхностно-активного вещества составляет от примерно 1,1 мас.% до примерно 1,3 мас.% неионогенного поверхностно-активного вещества относительно содержания мономера. В другом предпочтительном воплощении технологии по настоящему изобретению количества используемых ионогенного и неионогенного поверхностно-активных веществ составляют от примерно 0,05 мас.% до примерно 0,2 мас.%, по меньшей мере, одного разветвленного алкилсульфата относительно содержания мономера и от примерно 1,1 мас.% до примерно 1,3 мас.%, по меньшей мере, одного этоксилированного полистирилфенола относительно содержания мономера.

Специалистам в данной области техники также следует иметь в виду, что латексные композиции и системы на водной основе по технологии по настоящему изобретению могут включать различные дополнительные компоненты. Например, композиции и системы также могут включать один или несколько пигментов, средства коалесценции, загустители и их сочетания. Примеры пигментов, подходящих для практического осуществления технологии по настоящему изобретению, включают диоксид титана (Ti-Pure® R-746, коммерчески доступный от E.I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, DE), карбонат кальция, силикат алюминия, силикат магния, сажу и оксид железа. Примеры подходящих средств коалесценции или растворителей включают, но не ограничиваются перечисленным, тексанол (сложный эфир спирта, коммерчески доступный от Eastman Chemical Company (Kingsport, TN) и простые эфиры гликолей. Примеры подходящих загустителей включают, но не ограничиваются перечисленным, Acrysol™ SCT-275 (загуститель ассоциативного типа, коммерчески доступный от Rohm and Haas Company (Philadelphia, PA)), целлюлозные загустители, такие как гидроксилированная целлюлоза, и щелочные загустители растворимого типа.

Технические характеристики

Неожиданно обнаружилось, что пленки, отлитые из латексов с низкой температурой стеклования (T_g), полученных с разветвленными алкилсульфатами, после воздействия воды имеют бóльшую оптическую прозрачность, чем пленки, полученные с линейным лаурилсульфатом (SLS). Подобным образом, пленки, отлитые из латексов, полученных со смесью поверхностно-активных веществ разветвленного алкилсульфата и пространственно объемного этоксилированного полистирилфенола (TSP), могут показывать даже еще бóльшую оптическую прозрачность. Температуры стеклования (T_g) клеев, чувствительных к давлению, для которых типично применяют технологию по настоящему изобретению, иногда зависят от конкретного применения, но как правило, обычно примерно на 30-70°С ниже температуры предполагаемого применения или ниже примерно (-)15°С, и предпочтительно, составляют от примерно (-)60°С до примерно (-)40°С. Температура стеклования отдельных компонентов клеев, чувствительных к давлению, может колебаться от примерно (-)90°С до примерно 365°С. Специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что температура стеклования полимерных латексов по технологии по настоящему изобретению будет изменяться в зависимости от желаемого конечного использования или конечного применения.

Выбираемые температуры стеклования латексов, используемых для составления латексных красок, отчасти зависят от конкретного применения, но, как правило, составляют от -20°С до примерно 80°С, с другой стороны, превышают примерно 5°С, и предпочтительно, составляют от примерно 15°С до примерно 80°С. В некоторых воплощениях, если температура стеклования красочного покрытия ниже примерно 15°С, может иметь место слипание. С другой стороны, если температура стеклования выше примерно 80°С, покрытие согласно некоторым воплощениям может быть слишком хрупким и поддающимся разрушению.

Специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что температуру стеклования можно измерить с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК (DSC)), когда оценивают температуру стеклования для технологии по настоящему изобретению на основе латексного полимера. С другой стороны, предполагаемая температура стеклования полимера также может иметь в основе его состав. Таким образом, применения в покрытиях и/или композиции, содержащие полимеры, которые могут показывать температуру стеклования от примерно 5°С и до примерно 80°С, показывают минимальную температуру пленкообразования (MFFT) (в зависимости от латексного полимера, пигмента, коалесцирующих вспомогательных средств и т.д.) примерно 4°С или выше. MFFT связана с температурой стеклования полимера, но на нее также влияют другие компоненты композиции (например, коалесцирующие вспомогательные средства, пигменты и т.д.). Таким образом, специалистам в данной области техники будет ясно, что температуру стеклования или MFFT в технологии по настоящему изобретению можно оценивать в связи с полимерными латексами по технологии по настоящему изобретению или красками или другими композициями для покрытий по технологии по настоящему изобретению.

Не привязываясь к какой-либо определенной теории, полагают, что преимущество разветвленных алкилсульфатов перед лаурилсульфатом натрия возникает в силу того, что пространственно объемные разветвленные алкилсульфаты мигрируют медленнее, чем линейный лаурилсульфат натрия с меньшими пространственными затруднениями. Подобным образом весьма объемный этоксилированный TSP также медленно перемещается в латексе. В результате ослабленной миграции поверхность латексной пленки остается более гладкой и, следовательно, показывает меньшую мутность.

Кроме того, не привязываясь к какой-либо определенной теории, также полагают, что может появиться синергическое действие смесей разветвленного алкилсульфата и TSP, поскольку эмульсионные полимеры по технологии по настоящему изобретению проявляют преимущества комбинированной системы анионогенных-неионогенных поверхностно-активных веществ.

Полагают, что данные по свойствам, включающие результаты измерений мутности и угла смачивания (в градусах) на пленках, отлитых из латексов с низкой T_g, связаны с миграцией поверхностно-активных веществ и могут быть использованы для анализа эффективности композиций поверхностно-активных веществ по технологии по настоящему изобретению. Результаты, достигнутые через применение технологии по настоящему изобретению, являются неожиданными, поскольку известно, что вредное действие поверхностно-активных веществ возрастает с количеством поверхностно-активных веществ. Согласно традиционным представлениям материал с более высоким содержанием поверхностно-активных веществ будет менее водостойким. Однако, как можно видеть из результатов испытаний, представленных ниже, при использовании техн