Неводные дисперсии, содержащие акриловый полимерный стабилизатор и затравочный полимер, стабилизированный с использованием алифатического сложного полиэфира

Неводные дисперсии, содержащие акриловый полимерный стабилизатор и затравочный полимер, стабилизированный с использованием алифатического сложного полиэфира

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к неводной дисперсии, включающей непрерывную фазу и дисперсную фазу, где дисперсная фаза содержит продукт реакции дисперсионной полимеризации, полученный из реакционной смеси, содержащей этилен-ненасыщенный мономер, акриловый полимерный стабилизатор и затравочный полимер, стабилизированный с использованием алифатического сложного полиэфира.

Предпосылки создания изобретения

Известны неводные дисперсии в виде микрочастиц, полученных при использовании неводных дисперсионных методик. Обычно неводные дисперсии получают в результате проведения свободно-радикальной аддитивной полимеризации этилен-ненасыщенных мономеров в дисперсионной среде, богатой углеводородами. Полимеризацию проводят в присутствии стерического стабилизатора, часть которого является растворимой в дисперсионной среде, и часть которого ассоциируется с диспергированным полимером; диспергированный полимер является нерастворимым в дисперсионной среде. Стерический стабилизатор может быть физически или химически связан с диспергированным полимером. Часть стерического стабилизатора, которая является растворимой в дисперсионной среде, обычно представляет собой алифатический сложный полиэфир или акриловый полимер, который получают из алифатических мономеров. Существует несколько недостатков, связанных с неводными дисперсиями, полученными при использовании данных типов стабилизаторов, вследствие большого различия в характеристиках полярности, совместимости и растворимости между стабилизатором и диспергированным полимером. Неводные дисперсии могут стать нестабильными в случае добавления полярных растворителей, поскольку стабилизирующий сегмент становится менее растворим по мере увеличения полярности непрерывной фазы. В случае использования неводных дисперсий в покрытиях любая фракция стерического стабилизатора, которая не остается ассоциированной с диспергированным полимером во время пленкообразования, может стать несовместимой с процессом. Это может привести к формированию пленки на межфазной поверхности между подложкой и слоями других покрытий, что приводит к потере адгезии, или же это может привести к формированию областей высокой концентрации в покрытии, что приводит к возникновению дефектов, таких как лунки. Совместимость неводной дисперсии с добавленными полярными растворителями могла бы быть улучшена в результате незначительного увеличения полярности стабилизатора и дисперсионной среды, однако существуют ограничения в отношении того, насколько полярным может быть стабилизатор, прежде чем он станет чрезмерно близок по полярности к диспергированному полимеру, и сама неводная дисперсия перестанет быть стабильной. В общем случае, по мере того, как различие по полярности между стабилизатором и диспергированным полимером будет становиться меньше, размер микрочастиц будет становиться больше, и количество полимера в фазе раствора будет увеличиваться, что в конечном счете приведет в результате к получению нестабильной дисперсии. Желательными были бы неводные дисперсии, совместимые с полярными растворителями с одновременным сохранением малого размера частиц и низкого уровня содержания полимера в растворе, поскольку такие дисперсии находили бы практическое применение в более широком спектре продуктов в виде покрытий.

Краткое изложение сути изобретения

Настоящее изобретение относится к неводной дисперсии, включающей непрерывную фазу и дисперсную фазу, где дисперсная фаза содержит продукт реакции дисперсионной полимеризации, полученный из реакционной смеси, содержащей этилен-ненасыщенный мономер, акриловый полимерный стабилизатор и затравочный полимер, стабилизированный при использовании алифатического сложного полиэфира.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к неводной дисперсии, где частицы характеризуются средним размером частиц менее 180 нм.

В объем настоящего изобретения попадают также соответствующие покрытия и способы их использования.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к неводной дисперсии, включающей непрерывную фазу и дисперсную фазу, где дисперсная фаза содержит продукт реакции дисперсионной полимеризации, полученный из реакционной смеси, содержащей этилен-ненасыщенный мономер, акриловый полимерный стабилизатор и затравочный полимер, стабилизированный при использовании алифатического сложного полиэфира. Термины «непрерывная фаза» и «дисперсная фаза» должны быть понятны специалистам в соответствующей области техники и подробно описываются в публикации Pure Appl. Chem., Vol. 83, No. 12, pp. 2229-2259 (2011), включенной в настоящий документ посредством ссылки. В настоящем документе термин «алифатический сложный полиэфир» относится к сложному полиэфиру, который является растворимым в алифатическом углеводородном растворителе, таком как гептан. Для предсказания данной растворимости может быть использовано соотношение между количествами атомов углерода и кислорода в сложном полиэфире. Данное соотношение может быть рассчитано исходя из молярного соотношения мономеров за вычетом воды этерификации. Например, в случае соотношения между количествами атомов углерода и кислорода в сложном полиэфире в диапазоне от 4:1 до 20:1, такого как от 6:1 до 12:1, сложный полиэфир будет растворим в углеводородном растворителе, таком как гептан, или в немного более полярной системе растворителей, такой как содержащей 60% продукта ISOPAR К и 40% бутилацетата. Продукт ISOPAR К представляет собой углеводородный растворитель, коммерчески доступный в компании Exxon-Mobile Company. Один подходящий для использования сложный полиэфир будет представлять собой, например, поли-12-гидроксистеариновую кислоту, которая характеризуется соотношением между количествами атомов углерода и кислорода 9:1.

Алифатический сложный полиэфир может быть использован для получения стабилизатора для затравочной стадии настоящего изобретения, и иногда в настоящем документе называется «стабилизатором затравочной стадии». Стабилизатор затравочной стадии может содержать два сегмента, один из которых включает описанный выше алифатический сложный полиэфир, и один из которых имеет полярность, отличную от полярности сложного полиэфира, и является относительно нерастворимым в алифатическом углеводородном растворителе. Первый из них в настоящем документе иногда называют «компонентом алифатического сложного полиэфира», а второй - «компонентом стабилизатора». Подходящие для использования компоненты стабилизатора известны, и некоторые их примеры были описаны в патенте US 4,147,688 во фрагменте со строки 1 колонки 5 до строки 44 колонки 6, включенном посредством ссылки в настоящий документ.

В одном варианте осуществления компонент алифатического сложного полиэфира может включать поли-12-гидроксистеариновую кислоту, иметь среднечисленную молекулярную массу в диапазоне приблизительно от 300 до 3000 и содержать как кислотную, так и гидроксильную функциональность. В таком случае поли-12-гидроксистеариновая кислота может вступать в реакцию с соединением, содержащим (мет)акрилатную функциональность, а также второй тип функциональной группы, которая может вступать в реакцию с гидроксильной функциональностью поли-12-гидроксистеариновой кислоты. Одно подходящее для использования соединение представляло бы собой, например, глицидил(мет)акрилат. Продукт реакции между поли-12-гидроксистеариновой кислотой и глицидил(мет)акрилатом, кроме того, может вступать в реакцию с этилен-ненасыщенным мономером, имеющим полярность, отличную от полярности поли-12-гидроксистеариновой кислоты, в результате проведения реакции стандартной свободнорадикальной полимеризации для получения стабилизатора на основе сложного полиэфира по настоящему изобретению. Подходящие для использования этилен-ненасыщенные мономеры включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: (мет)акриловая кислота, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, изоборнил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, глицидил(мет)акрилат, стирол, альфа-метилстирол, лаурил(мет)акрилат, стеарил(мет)акрилат, итаконовая кислота и ее сложные эфиры и тому подобное. В одном варианте осуществления этилен-ненасыщенный мономер включает метилметакрилат, глицидилметакрилат и метакриловую кислоту. Необходимо понимать, что методики стандартной свободнорадикальной полимеризации хорошо известны специалистам в данной области техники. Стабилизатор затравочной стадии может представлять собой сложный полиэфир на 20-65% (масс.), например 25-60% (масс.), 30-55% (масс.) или 33-53% (масс.), при этом значение % (масс.) получают в расчете на совокупную массу компонентов стабилизатора затравочной стадии.

Стабилизатор затравочной стадии может быть использован для получения затравочного полимера. В настоящем документе термин «затравочный полимер» относится к диспергированному полимеру, который характеризуется размером частиц, меньшим, чем 80 нм, таким как менее, чем 50 нм. Затравочный полимер в общем случае включает описанный выше стабилизатор затравочной стадии и диспергированный полимер. Затравочный полимер может быть получен в результате растворения стабилизатора затравочной стадии в подходящем для использования растворителе или смеси из растворителей, а мономер (мономеры), использующийся для получения затравочного полимера, («затравочный мономер (мономеры)») может быть добавлен в раствор при повышенной температуре в течение периода времени, на протяжении которого к смеси также может быть добавлен и радикальный инициатор. Диспергированный полимер может быть ковалентно связан со стабилизатором затравочной стадии или привит на него. Затравочный полимер может быть получен, например, из стабилизатора затравочной стадии и этилен-ненасыщенного мономера, такого как (мет)акрилатный мономер. Полимер, полученный из этилен-ненасыщенного мономера, должен быть нерастворим в непрерывной фазе в целях получения стабильной дисперсии. Специалисты в данной области техники должны понимать, что в случае, когда в стабилизаторе затравочной стадии содержится этиленовая ненасыщенность, то в дополнение к полимеризации затравочного мономера (мономеров) с другим затравочным мономером (мономерами), по меньшей мере некоторое количество полимеризуемых двойных связей стабилизатора будет в данных условиях вступать в реакцию с некоторым количеством затравочного мономера (мономеров). В результате осуществления данного процесса затравочный полимер будет прививаться на стабилизатор затравочной стадии, то есть ковалентно связываться с ним. Один подходящий для использования затравочный полимер может быть получен из стабилизатора затравочной стадии, включающего поли-12-гидроксистеариновую кислоту, в 60% продукта ISOPAR К и 40% бутилацетата и в метилметакрилате.

Описанный выше затравочный полимер может представлять собой стабильную дисперсию. Например, затравочный полимер может быть получен и сохранен для использования в более позднее время. В альтернативном варианте он может быть использован немедленно для получения неводной дисперсии по настоящему изобретению.

Необходимо понимать, что термин «непрерывная фаза» относится к жидкой среде, такой как растворитель или смесь из растворителей, и иногда в настоящем документе называется «растворитель». Непрерывная фаза в настоящем документе также может быть названа дисперсионной средой или носителем. Может быть использован любой подходящий носитель, в том числе сложный эфир, кетон, простой гликолевый эфир, спирт, углеводород или их смеси. Подходящие для использования сложноэфирные растворители включают алкилацетаты, такие как этилацетат, н-бутилацетат, н-гексилацетат и их смеси. Примеры подходящих для использования кетоновых растворителей включают метилэтилкетон, метилизобутилкетон и их смеси. Примеры подходящих для использования углеводородных растворителей включают толуол, ксилол, ароматические углеводороды, такие как те продукты, которые доступны в компании Exxon-Mobil Chemical Company под торговым наименованием SOLVESSO, и алифатические углеводороды, такие как гексан, гептан, нонан и те продукты, которые доступны в компании Exxon-Mobil Chemical Company под торговыми наименованиями ISOPAR и VARSOL. В определенных вариантах осуществления носитель является летучим. В определенных вариантах осуществления непрерывную фазу не обозначают термином «летучее органическое соединение (ЛОС)». В определенных вариантах осуществления непрерывная фаза содержит реакционноспособный разбавитель.

Как было отмечено выше, неводные дисперсии по изобретению, кроме того, содержат акриловый полимерный стабилизатор. Термины «акриловый полимерный стабилизатор» или просто «акриловый стабилизатор» в контексте настоящего изобретения относятся к полимеру, который включает 50% (масс.) или более (мет)акриловых мономеров. В определенных вариантах осуществления описываемые акриловые стабилизаторы включают 75% (масс.) или более, например 90% (масс.) или более или 95% (масс.) или более, акриловых мономеров. В определенных вариантах осуществления стабилизатор включает 100% (масс.) акриловых мономеров. В определенных вариантах осуществления стабилизатор включает полярные акриловые мономеры, такие как гидроксилфункциональные акриловые мономеры, в количестве, составляющем 30% (масс.) и менее, как, например, 20% (масс.) и менее, 15% (масс.) и менее или 10% (масс.) и менее. Термин «полярный» в настоящем документе относится к акриловым мономерам или соединениям, которые характеризуются параметром растворимости (ван Кревелена) при 298 К, составляющим 19 МПа^∧0,5 или более. В других вариантах осуществления стабилизатор включает неполярные акриловые мономеры, такие как 2-этилгексилакрилат, которые могут присутствовать в количествах, составляющих 5% (масс.) или более, как, например, 10% (масс.) или более. Термин «неполярный» описывает вещества, которые характеризуются параметром растворимости (ван Кревелена) при 298 К, меньшим чем 19 МПа^∧0,5. Значение % (масс.), в контексте указания значения % (масс.) для мономеров, относится к значению % (масс.) для мономеров, использующихся при получении стабилизатора, и не включает других ингредиентов, таких как инициаторы, передатчики кинетической цепи, добавки и тому подобное, которые используют для получения стабилизатора. В настоящем документе термин «(мет)акриловый», в общем случае, относится к акриловым соединениям, метакриловым соединениям, стиролу и любым производным любых данных соединений.

Мономеры, подходящие для использования при получении акрилового стабилизатора, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, изоборнил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, глицидил(мет)акрилат, стирол, альфа-метилстирол, лаурил(мет)акрилат, стеарил(мет)акрилат, итаконовая кислота и ее сложные эфиры, аллил(мет)акрилат, этиленгликольдиметакрилат, гександиолдиакрилат и тому подобное. Как было отмечено выше, 50% (масс.) или более мономеров, использующихся при получении акрилового стабилизатора, представляют собой акриловые соединения.

В определенных вариантах осуществления акриловый стабилизатор является нелинейным. В настоящем документе термин «нелинейный» обозначает наличие по меньшей мере одной точки разветвления вдоль основной цепи полимера. В некоторых случаях может иметься несколько точек разветвления (то есть, «сверхразветвленность»), а в некоторых вариантах осуществления разветвления могут формировать связи между полимерными цепями (то есть, внутренние сшивки). Необходимо понимать, что количественные характеристики разветвления полимера могут быть получены с использованием параметра Марка-Хувинка. В определенных вариантах осуществления параметр Марка-Хувинка описываемых нелинейных акриловых стабилизаторов согласно измерению при использовании метода ГПХ с тройным детектором составляет 0,2-0,7, например 0,3-0,6. Разветвление может быть введено, например, при использовании полифункционального этилен-ненасыщенного мономера при получении акрилового стабилизатора. Одним полифункциональным этилен-ненасыщенным мономером является мономер, который содержит две или более этилен-ненасыщенные функциональные группы в пределах одной и той же молекулы мономера, как, например, в случае аллил(мет)акрилата, этиленгликольдиметакрилата или гександиолдиакрилата. В альтернативном варианте разветвление может быть введено с использованием двух или более вступающих в совместную реакцию мономеров, таких как глицидилметакрилат и акриловая кислота, при получении акрилового стабилизатора.

В определенных вариантах осуществления акриловый стабилизатор содержит этиленовую ненасыщенность. Данная этиленовая ненасыщенность может быть введена, например, при использовании полифункционального этиленненасыщенного мономера при получении акрилового стабилизатора, где две (или более) этилен-ненасыщенные функциональные группы в пределах молекулы мономера содержат различные реакционно-способные группы по отношению к другим (мет)акрилатным мономерам, использующимся для получения стабилизатора. Каждая молекула полифункционального этилен-ненасыщенного мономера может полностью вступать в реакцию с другими (мет)акрилатными мономерами с образованием точек разветвления/сшивок, или же она может вступать в реакцию не полностью и сохранять по меньшей мере одну из своих этилен-ненасыщенных функциональных групп. В таком случае данная ненасыщенность доступна для реакций во время получения неводной дисперсии, что делает возможным ковалентное связывание акрилового стабилизатора с полимером дисперсной фазы. Один мономер, подходящий для использования в данных целях, может представлять собой, например, аллил(мет)акрилат. В альтернативном варианте ненасыщенность может быть введена в результате проведения реакции между акриловым полимером и соединением, которое содержит как этиленовую ненасыщенность, так и другую функциональную группу, которая может вступать в реакцию с функциональной группой на акриловом полимере. Например, акриловый полимер может содержать оксирановые группы, а соединение может содержать (мет)акрилатную группу и кислотную группу, для того чтобы кислотная группа на соединении вступала бы в реакцию с оксирановой группой на акриловом полимере. Условия проведения реакции можно регулировать, чтобы предотвратить прохождение полимеризации (мет)акрилатных групп на соединении; подходящие для использования средства регулировки будут заключаться в уменьшенной температуре реакции, такой как менее чем 110°С, в присутствии свободнорадикального инициатора, такого как пара-метоксифенол, и использовании атмосферы, обогащенной по кислороду. В контролируемых условиях, таких как описываемые, (мет)акрилатная группа на соединении будет сохраняться, и после этого данная ненасыщенность будет доступна для реакции во время получения неводной дисперсии, что делает возможным ковалентное связывание акрилового стабилизатора с полимером дисперсной фазы. Один подходящий для использования пример введения ненасыщенности в акриловый стабилизатор может заключаться в проведении реакции между акриловым полимером, содержащим глицидилметакрилат, например при 3-15% (масс.) глицидилметакрилата, и метакриловой кислотой, где соотношение между количествами акрилового полимера и метакриловой кислоты находится в диапазоне от приблизительно 200: 1 до приблизительно 33: 1.

Обычно акриловый стабилизатор получают в результате проведения полимеризации в растворе (мет)акрилатных мономеров с использованием способа стандартной радикальной полимеризации, известного специалистам в данной области техники. Например, (мет)акрилатные мономеры могут быть добавлены в течение определенного периода времени к подходящему для использования растворителю при повышенной температуре, как, например, при температуре кипения растворителя. В течение приблизительно того же самого периода времени к реакционной смеси добавляют радикальный инициатор, такой как пероксидный инициатор. Инициатор выбирают таким образом, чтобы он бы индуцировал прохождение радикальной полимеризации мономеров при выбранной температуре реакции. Подходящие для использования свободнорадикальные инициаторы включают перокси-инициаторы, такие как бензоилпероксид, лауроилпероксид или трет-бутилперокси-2-этилгексаноат (трет-бутилпероктаноат), и азо-инициаторы, такие как 2,2'-азобис(2,4-диметилпентаннитрил) или 2,2'-азобис(2-метилбутаннитрил). После добавления к реакционной смеси мономеров и инициатора смесь может быть выдержана при температуре реакции в течение продолжительного периода времени, на протяжении которого может быть добавлен дополнительный инициатор для обеспечения полного превращения мономеров. Прохождение реакции может быть отслежено в результате проведения измерения твердого вещества или при использовании газовой хроматографии.

В определенных вариантах осуществления акриловый стабилизатор может быть получен в реакторе непрерывного действия. Например, (мет)акрилатные мономеры и радикальный инициатор, такой как пероксидный инициатор, могут непрерывно подаваться через реактор непрерывного действия с временем пребывания в диапазоне от 1 до 20 минут при 150-260°С. (Мет)акрилатные мономеры, использующиеся в настоящем документе, могут быть полярными, неполярными или смесью из обоих этих типов.

В определенных вариантах осуществления молярное соотношение между акрилатом и метакрилатом в акриловом стабилизаторе может составлять приблизительно 2:1. В других вариантах осуществления уровень содержания инициатора находится в диапазоне от 0,5 до 2,0% (масс.), как, например, от 1,0 до 1,5% (масс.), в расчете на совокупную массу мономеров.

Акриловый стабилизатор может иметь среднемассовую молекулярную массу («Mw») согласно измерению при использовании гельпроникающей хроматографии по отношению к линейным полистирольным стандартам в диапазоне от 10000 до 1000000, например от 20000 до 80000 или от 30000 до 60000. Стабилизатор может содержать этиленовую ненасыщенность анализу методом ¹³С ЯМР-спектроскопии. Стабилизатор может содержать функциональные группы, такие как гидроксильные группы, карбокислотные группы и/или эпоксидные группы.

Акриловый стабилизатор в общем случае будет совместимым с непрерывной фазой или растворителем неводной дисперсии. В определенных вариантах осуществления параметры растворимости акрилового стабилизатора и растворителя могут быть подобными, как, например, при различии, составляющем 3 единицы и менее или 2,5 единицы и менее; в случае различия, большего, чем 3 единицы, акриловый стабилизатор может быть нерастворимым в растворителе. В определенных вариантах осуществления параметр растворимости ван Кревелена для акрилового стабилизатора при 298 К находится в диапазоне от 17 до 28 единиц, например от 17,5 до 20 единиц или от 18 до 19 единиц. В соответствии с использованием в отношении параметра растворимости «единицы» обозначают МПа^∧0,5. В случае сополимера параметр растворимости может быть рассчитан из средневзвешенного значения параметра растворимости ван Кревелена для гомополимеров, полученных из индивидуальных мономеров. Параметр растворимости ван Кревелена для гомополимера рассчитывают при использовании системы Synthia в Material Studio 5.0, доступной от компании Accelrys, Inc., San Diego, CA. Параметры растворимости для растворителей могут быть получены из публикации «Hansen solubility parameters: a user's handbook», Charles M. Hansen, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 2007. Параметр растворимости для смеси из растворителей может быть рассчитан исходя из средневзвешенного значения параметра растворимости для индивидуальных растворителей.

Неводная дисперсия по настоящему изобретению включает непрерывную фазу и дисперсную фазу, где дисперсная фаза содержит продукт реакции дисперсионной полимеризации, полученный из реакционной смеси, содержащей этилен-ненасыщенный мономер, акриловый полимерный стабилизатор и затравочный полимер, стабилизированный с использованием алифатического сложного полиэфира. Этилен-ненасыщенный мономер может представлять собой один тип мономера или смесь из мономеров. Данные мономеры в настоящем документе иногда называют «мономерами ядра» в отличие от мономеров, использующихся в акриловом стабилизаторе или затравочном полимере. Подходящие для использования мономеры ядра включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, изоборнил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, глицидил(мет)акрилат, стирол, альфа-метилстирол, лаурил(мет)акрилат, стеарил(мет)акрилат, итаконовая кислота и ее сложные эфиры и тому подобное. В определенных вариантах осуществления мономеры ядра включают два или более вступающих в совместную реакцию мономера, таких как глицидилметакрилат и акриловая кислота. Специалисты в данной области техники должны понимать, что использование вступающих в совместную реакцию мономеров в результате будет приводить к разветвлению или внутреннему сшиванию ядра во время процесса полимеризации. В альтернативном варианте внутреннее сшивание может быть введено в результате использования полифункционального этиленненасыщенного мономера, такого как гександиолдиакрилат, этиленгликольдиметакрилат, триметилолпропантриакрилат, дивинилбензол или другой подходящий для использования поли(мет)акрилат, в композиции мономера ядра.

В определенных вариантах осуществления параметр растворимости для непрерывной фазы или растворителя меньше, чем для мономеров ядра, как, например, при разнице, составляющей 3 единицы или более или 3,8 единицы или более; в случае разницы менее чем 3 единицы мономеры ядра могут оказаться чрезмерно растворимыми в непрерывной фазе, и микрочастицы дисперсии не смогут легко формироваться.

Дисперсная фаза неводной дисперсии по настоящему изобретению содержит продукт реакции дисперсионной полимеризации этиленненасыщенного мономера, акрилового полимерного стабилизатора и затравочного полимера, стабилизированного с использованием алифатического сложного полиэфира. В некоторых вариантах осуществления массовое соотношение между затравочным полимером и этилен-ненасыщенным мономером (то есть, мономерами «ядра») находится в диапазоне от 1:100 до 20:100, например от 5:100 до 15:100. В некоторых вариантах осуществления массовое соотношение между акриловым полимерным стабилизатором и мономерами «ядра» находится в диапазоне от 10:100 до 100:10, например от 20:100 до 100:20.

Неводная дисперсия по настоящему изобретению может быть получена следующим образом. Необходимо понимать, что данный способ является иллюстративным для настоящего изобретения, и что также могут быть использованы и другие мономеры, параметры, условия проведения реакции и тому подобное. Смесь из стабилизатора затравочной стадии и затравочного мономера (мономеров), такого как этилен-ненасыщенный мономер, может быть добавлена в углеводородный растворитель, такой как продукт ISOPAR E (изопарафиновый углеводородный растворитель, доступный в компании ExxonMobil Chemical), при повышенной температуре, такой как 90°С, в течение периода времени, такого как более чем 30 минут. Соотношение между количествами стабилизатора затравочной стадии и затравочного мономера может находиться в диапазоне от 0,2:1,0 до 4,0:1,0, например от 0,5:1,0 до 2,0:1,0. В течение приблизительно того же самого периода времени в реакционную смесь может быть добавлен радикальный инициатор, такой как азобис-2,2'-(2-метилбутиронитрил). Инициатор выбирают таким образом, чтобы он индуцировал прохождение радикальной полимеризации затравочного мономера при выбранной температуре реакции. Радикальный инициатор сможет составлять от 1% до 10%, например от 4% до 8%, от композиции реагентов в расчете на массу. Во время добавления смесь может быть перемешана при подходящей для использования скорости, такой как в диапазоне от 200 до 300 об/мин. После завершения добавления стабилизатора затравочной стадии, затравочного мономера (мономеров) и радикального инициатора получающаяся в результате смесь может представлять собой твердое вещество на приблизительно 2-12%, например на приблизительно 4-10% в расчете на массу. Смесь может быть выдержана при той же самой повышенной температуре в течение дополнительного периода времени, такого как 30 минут. Предшествующий способ обеспечивает получение затравочного полимера, стабилизированного с использованием алифатического сложного полиэфира, в соответствии с настоящим изобретением. В этот момент смесь может быть выделена и сохранена для использования в последующее время. В альтернативном варианте смесь может быть использована немедленно.

К смеси затравочного полимера, стабилизированного при использовании алифатического сложного полиэфира, может быть добавлена смесь из акрилового полимерного стабилизатора и этилен-ненасыщенного мономера при повышенной температуре, такой как 90°С, в течение периода времени, такого как более 180 минут. В некоторых вариантах осуществления к смеси из акрилового полимерного стабилизатора и этилен-ненасыщенного мономера может быть добавлен дополнительный стабилизатор затравочной стадии, например от 0,5 до 5,0% (масс.) или от 1,0 до 2,0% (масс.) в расчете на совокупную массу мономеров, использующихся при получении неводной дисперсии. Совместно с акриловым полимерным стабилизатором, этилен-ненасыщенным мономером и/или затравочным полимером, стабилизированным на стадии затравки, может быть добавлен передатчик кинетической цепи, такой как N-октилмеркаптан, в количестве в диапазоне приблизительно от 0,5 до 5,0% (масс.), например как от 1,0 до 2,0% (масс.). Этилен-ненасыщенный мономер (мономеры) описываются выше. В течение приблизительно того же самого периода времени в реакционную смесь может быть добавлен радикальный инициатор, такой как азобис-2,2'-(2-метилбутиронитрил). Инициатор выбирают таким образом, чтобы он индуцировал протекание радикальной полимеризации мономеров ядра при выбранной температуре реакции. Радикальный инициатор может составлять от 0,2 до 5,0%, например от 0,5% до 2,0%, от композиции реагентов в расчете на массу. После завершения добавления акрилового стабилизатора, этилен-ненасыщенного мономера (мономеров) и радикального инициатора получающаяся в результате смесь может быть выдержана при температуре реакции в течение продолжительного периода времени, такого как 120 минут, на протяжении которого может быть добавлен дополнительный инициатор для обеспечения полного превращения мономеров. Протекание реакции может быть отслежено в результате проведения измерения для твердого вещества или с использованием газовой хроматографии. После завершения процесса получающаяся в результате неводная дисперсия по настоящему изобретению может представлять собой твердое вещество на величину в диапазоне от приблизительно 15% до 70%, например от 20% до 65%, от 22% до 62% или от 32% до 52%, в расчете на массу.

Неводные дисперсии по настоящему изобретению могут содержать функциональность, такую как гидроксильная функциональность. Гидроксильная функциональность своим источником может иметь мономеры ядра и/или акриловый стабилизатор. В определенных вариантах осуществления теоретическое гидроксильное число может находиться в диапазоне от 20 до 100, например от 40 до 80 или от 50 до 70. В альтернативном варианте неводные дисперсии по настоящему изобретению могут содержать эпоксидную функциональность. В некоторых вариантах осуществления эпоксидная эквивалентная масса может находиться в диапазоне от 400 до 30000, например от 700 до 15000. В определенных вариантах осуществления неводные дисперсии по настоящему изобретению могут содержать как гидроксильную, так и эпоксидную функциональность. В определенных вариантах осуществления неводные дисперсии по настоящему изобретению могут содержать кислотную функциональность. В данных вариантах осуществления теоретическое кислотное число может находиться в диапазоне от 0,1 до 20, например от 5 до 15.

Неводные дисперсии по настоящему изобретению могут быть внутренне сшитыми или несшитыми. В определенных вариантах осуществления сшитые неводные дисперсии могут оказаться желательными по сравнению с несшитыми неводными дисперсиями, поскольку несшитые материалы с большей вероятностью набухают или растворяются в органических растворителях, которые обычно встречаются во многих композициях покрытий, к которым добавляются дисперсии. Сшитые неводные дисперсии могут иметь значительно более высокую молекулярную массу по сравнению с несшитыми дисперсиями. Сшивание неводной дисперсии может быть осуществлено, например, в результате включения двух или более вступающих в совместную реакцию мономеров или полифункционального этилен-ненасыщенного мономера совместно с мономерами «ядра» в соответствии с представленным выше описанием для подходящих использования мономеров «ядра». Два или более вступающих в совместную реакцию мономера или полифункциональный этилен-ненасыщенный мономер могут присутствовать в количествах в диапазоне от 0,1 до 20% (масс.) в расчете на совокупную массу мономеров, использующихся при получении неводной дисперсии, например от 1 до 10% (масс.).

Как это было отмечено выше, в некоторых вариантах осуществления непрерывная фаза неводной дисперсии по настоящему изобретению содержит соединение, которое не обозначают термином «летучее органическое соединение (ЛОС)». Говоря другими словами, в некоторых вариантах осуществления непрерывная фаза может быть по существу свободной, может быть в принципе свободной и/или может быть полностью свободной от соединений ЛОС. Термин «по существу свободный» в данном контексте означает, что непрерывная фаза и/или дисперсия содержит менее, чем 10% соединения ЛОС при расчете на массу непрерывной фазы. Термин «в принципе свободный» означает соответствующее содержание, меньшее чем 5%, а термин «полностью свободный» обозначает соответствующее содержание, меньшее чем 1%. Термин «ЛОС» в настоящем документе и в соответствии с определением Агентства по защите окружающей среды Соединенных Штатов Америки означает любое соединение углерода, за исключением монооксида углерода, диоксида углерода, угольной кислоты, карбидов или карбонатов металлов и карбоната аммония, которое принимает участие в атмосферных фотохимических реакциях. Соединения, которые не обозначаются термином «соединения ЛОС», могут включать, например, галогенированные углеводороды, такие как 1,1,2,2-тетрафторэтан, пара-хлорбензотрифторид, тетрахлорэтилен или 1-хлор-4-(трифторметил)бензол. Соединение, которое не обозначают термином «соединение ЛОС», иногда называют соединением «не-ЛОС». Одно подходящее для использования соединение не-ЛОС, предназначенное для использования в качестве компонента непрерывной фазы неводной дисперсии по настоящему изобретению, может представлять собой 1-хлор-4-(трифторметил)бензол, который коммерчески доступен под торговым наименованием OXSOL 100 от компании Milenia Agro Ciencieas S.A.

Неводная дисперсия по настоящему изобретению, где непрерывная фаза содержит соединение, которое не обозначают термином «соединение ЛОС», может быть получена при использовании способа, подобного описанному выше способу для неводной дисперсии по настоящему изобретению. Непрерывная фаза может содержать соединение не-ЛОС на протяжении всего способа, или это соединение может быть введено на последующей стадии в способе. Например, затравочный полимер, стабилизированный при использовании алифатического сложного полиэфира, в соответствии с настоящим изобретением может быть получен в соответствии с представленным выше описанием при использовании углеводородного растворителя, такого как гептан, в качестве непрерывной фазы; углеводородный растворитель или его смеси могут составлять всю непрерывную фазу или ее часть. После этого могут быть добавле