아인산 및 광개시제 기로 작용화된 라텍스를 제조하는 방법

아인산 및 광개시제 기로 작용화된 라텍스를 제조하는 방법{PROCESS FOR PREPARING LATEX FUNCTIONALIZED WITH PHOSPHORUS ACID AND PHOTOINITIATOR GROUPS}

본 발명은 아인산 기와 광개시제 기로 작용화된 폴리머 입자의 안정적인 수성 분산물 (즉, 라텍스)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 라텍스는 외부 코팅 적용에서 광택을 유지하고 먼지 픽업 내성을 개선하기 위한 페인트에서 유용하다.

아크릴 페인트의 외부 내구성을 개선하기 위한 가장 효과적인 방법 중 하나는 페인트에 소량 (전형적으로 ≤1.0 %)의 벤조페논을 부가하는 것이다. 그럼에도 불구하고, 외부 노출 1 내지 2년 후 (또는 QUV에서 ~1500시간의 가속화된 풍화), 대부분의 페인트는 유의미한 양의 광택을 상실한다. 또한, 벤조페논은: 1) 휘발성 유기 화합물 (VOC)로 분류; 2) 경시적으로 침출; 및 3) 잠재적 독성을 포함하는 다른 단점이 있다. 따라서, 벤조페논의 단점이 있는 물질을 사용하지 않고도 장기간에 걸쳐 광택을 유지하는 방법을 찾는 것이 외부 코팅의 분야에서 이점이 될 것이다.

본 발명은 다단계 유화 중합에 의해, 폴리머 입자의 중량을 기준으로 0.2 내지 5 중량 퍼센트 구조 단위의 아인산 모노머 및 0.05 내지 10 중량 퍼센트 구조 단위의 광개시제 모노머로 작용화된 아크릴계 폴리머 입자의 안정적인 수성 분산물을 형성하는 것을 포함하는 방법을 제공함에 의해 외부 코팅의 분야에서의 요구를 다루고, 여기서 아인산 모노머 및 광개시제 모노머의 구조 단위는 동일한 단계에서 아인산 모노머 및 광개시제 모노머의 공중합으로부터 발생한다.

본 발명의 방법은 벤조페논과 관련된 VOC, 독성, 및 규제 사안 없이 연장된 시간에 걸쳐 페인트 조성물에서 광택을 개선하는 라텍스를 제공한다.

본 발명은 다단계 유화 중합에 의해, 폴리머 입자의 중량을 기준으로 0.2 내지 5 중량 퍼센트 구조 단위의 아인산 모노머 및 0.05 내지 10 중량 퍼센트 구조 단위의 광개시제 모노머로 작용화된 아크릴계 폴리머 입자의 안정적인 수성 분산물을 형성하는 것을 포함하는 방법을 제공하고, 여기서 아인산 모노머 및 광개시제 모노머의 구조 단위는 동일한 단계에서 아인산 모노머 및 광개시제 모노머의 공중합으로부터 발생한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "아크릴계 폴리머 입자"는 폴리머 입자의 중량을 기준으로 적어도 30 중량 퍼센트 구조 단위의 메타크릴레이트 및 또는 아크릴레이트 모노머를 포함하는 폴리머 입자(씨드 폴리머 입자를 포함함)를 지칭한다. 바람직하게는, 아크릴계 폴리머 입자는 1종 이상의 메타크릴레이트 모노머 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 및 우레이도 메타크릴레이트; 및 1종 이상의 아크릴레이트 모노머 예컨대 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-프로필헵틸 아크릴레이트, 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 구조 단위를 포함한다. 아크릴계 폴리머는 또한 다른 모노머 예컨대 스티렌의 구조 단위를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 명명된 모노머의 "구조 단위"란 용어는 중합 후 모노머의 잔류물을 지칭한다. 예를 들면, 메틸 메타크릴레이트의 구조 단위는 아래와 같이 예시된다:

메틸 메타크릴레이트의 구조 단위

여기서 점선은 폴리머 골격에 구조 단위의 부착점을 나타낸다.

폴리머 입자는 바람직하게는 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 40 내지 50 중량 퍼센트 구조 단위의 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌; 23, 더 바람직하게는 25 중량 퍼센트 내지 33, 더 바람직하게는 30 중량 퍼센트 구조 단위의 2-에틸헥실 아크릴레이트; 15 내지 25 중량 퍼센트 구조 단위의 부틸 아크릴레이트; 0.1, 더 바람직하게는 0.5 중량 퍼센트 내지 5, 더 바람직하게는 3, 그리고 가장 바람직하게는 2 중량 퍼센트 구조 단위의 우레이도 메타크릴레이트; 및 0.05 내지 2 중량 퍼센트 구조 단위의 메타크릴산 또는 아크릴산 또는 이의 염을 포함한다.

폴리머 입자는 폴리머 입자의 중량을 기준으로, 0.05, 바람직하게는 0.1, 더 바람직하게는 0.2, 그리고 가장 바람직하게는 0.5 중량 퍼센트 내지 10, 바람직하게는 5, 그리고 더 바람직하게는 3중량 퍼센트 구조 단위의 광개시제 모노머; 및 폴리머 입자의 중량을 기준으로 0.2, 바람직하게는 0.5, 더 바람직하게는 0.8 중량 퍼센트 내지 5, 바람직하게는 3, 더 바람직하게는 2 중량 퍼센트 구조 단위의 아인산 모노머를 더 포함한다.

다단계 라텍스는 바람직하게는 두 단계로 제조된다. 제1 단계에서, 제1 폴리머 입자의 수성 분산물이 바람직하게는 a) 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌 또는 이들의 조합, 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트; b) 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-프로필헵틸 아크릴레이트, 및 2-에틸헥실 아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 아크릴레이트, 바람직하게는 부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 조합; c) 카복실산 모노머 또는 이의 염, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 또는 이타콘산, 또는 이의 염을 포함하는 모노머의 유화 중합에 의해 제조된다. 탕관은 임의로 Na ₂ CO ₃ 의 묽은 수용액과 같은 적합한 염기로 중합의 개시 전에 또는 중합의 개시 동안 완충될 수 있다.

제2 단계는 또한 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트 (및/또는 스티렌), 상기 언급된 아크릴레이트 중 하나 이상, 및 카복실산 모노머를 포함한다. 바람직하게는 제2 단계 모노머의 중량을 기준으로 0.2, 더 바람직하게는 0.5 중량 퍼센트 내지 바람직하게는 10, 더 바람직하게는 5, 그리고 가장 바람직하게는 3 중량 퍼센트의 범위인 농도로 우레이도 작용화된 모노머 예컨대 우레이도 메타크릴레이트를 포함하는 것이 또한 유리한 것으로 밝혀졌다.

광개시제 모노머 및 아인산 모노머는 제1 또는 제2 단계 중 어느 하나에서, 더 바람직하게는 제1 단계에서 함께 전개된다. 양 모노머가 동일한 단계에서 공중합되는 한, 광개시제 모노머 및 아인산 모노머 중 어느 하나 또는 둘 모두를 1 초과 단계에서 포함시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 만일 광개시제 모노머 및 아인산 모노머가 2-단계 유화 중합 반응의 제1 단계에서 공중합되면, 광개시제 모노머 및 아인산 모노머 중 어느 하나 또는 둘 모두를 제2 단계에 포함시키는 것이 가능하다. 바람직하게는, 만일 광개시제 모노머 및 아인산 모노머 양자가 제1 단계에서 공중합되면, 제2 단계는 임의로 광개시제 모노머 또는 아인산 모노머 또는 둘 모두를 포함하고, 단, 제1 단계에서 광개시제 모노머 대 제2 단계에서 광개시제 모노머의 비는 2:1 초과, 바람직하게는 5:1 초과, 더 바람직하게는 10:1 초과, 그리고 가장 바람직하게는 100:1 초과이고 그리고 제1 단계에서 아인산 모노머 대 제2 단계에서 아인산 모노머의 비는 2:1 초과 바람직하게는 5:1 초과, 더 바람직하게는 10:1 초과, 그리고 가장 바람직하게는 100:1 초과이다. 가장 바람직하게는, 만일 제1 단계 모노머가 광개시제 모노머 및 아인산 모노머를 포함하면, 제2 단계 모노머는 이들 모노머의 양을 포함하지 않는다.

유사하게, 만일 광개시제 모노머 및 아인산 모노머 양자가 제2 단계에서 공중합되면, 제1 단계는 임의로 광개시제 모노머 또는 아인산 모노머 또는 둘 모두를 포함하고, 단, 제2 단계에서 광개시제 모노머 대 제1 단계에서 광개시제 모노머의 비는 2:1 초과, 바람직하게는 5:1 초과, 더 바람직하게는 10:1 초과, 그리고 가장 바람직하게는 100:1 초과이고 그리고 제2 단계에서 아인산 모노머 대 제1 단계에서 아인산 모노머의 비는 2:1 초과 바람직하게는 5:1 초과, 더 바람직하게는 10:1 초과, 그리고 가장 바람직하게는 100:1 초과이다.

이론에 구속되지는 않으나, 동일한 단계에서 아인산 모노머와 광개시제 모노머를 공중합하는 것은 라텍스 입자의 표면 상에 유익하게 위치되는 작용화된 광개시제 기를 위한 기전을 제공한다고 여겨진다; 이러한 표면 작용기화는 광개시제 기에 의해 촉진된 가교결합을 야기하는 UV 광에 대한 접근성을 제공하고, 이로써 유리한 광택 유지 및 개선된 먼지 픽업 내성을 부여한다.

적합한 아인산 모노머의 예는 알코올의 2수소 인산염 에스테르 및 포스포네이트를 포함하고 여기서 알코올은 중합성 비닐 또는 올레핀성 기를 함유하거나 또는 이들로 치환된다. 바람직한 2수소 인산염 에스테르는 포스포에틸 메타크릴레이트 (PEM) 및 포스포프로필 메타크릴레이트를 포함하는, 하이드록시알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 인산염이다. 특히 바람직한 아인산 모노머인 PEM은 하기 구조에 의해 표시된다:

여기서 R은 H 또는

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "광개시제 모노머"는 유화 중합 반응에서 중합할 수 있는 벤조일 작용기 및 에틸렌성으로 불포화된 기를 갖는 화합물을 지칭한다. 벤조일 작용기 및 에틸렌성 불포화를 갖는 화합물의 부류는 아래와 같이 예시된 중합성 부류의 화합물이다:

여기서 j는 0, 1, 2, 또는 3이고; k는 0, 1, 또는 2이고; 각 R ¹ 및 R ² 는 독립적으로 C ₁ -C ₆ -알킬, CF ₃ , OH, NH ₂ , COOH, 또는 COOCH ₃ 이거나; 또는 R ¹ 및 R ² 는 이들이 부착되는 탄소 원자와 함께 가교 S, O, NH, 또는 NH ₃ 기를 형성하고; 그리고 Y는 임의로 적어도 1종의 O, N, 또는 S 헤테로원자를 포함하는 유기 탄화수소-함유 라디칼로, 이 라디칼은 아크릴, 메타크릴산, 스티렌, 또는 비닐 에스테르 모노머와 공중합성인 불포화된 치환체를 더 포함한다.

적합한 광개시제 모노머의 또 다른 부류는 아래와 같이 예시된다:

여기서 각 R ³ 는 독립적으로 CF ₃ , C ₁ -C ₆ -알킬, -OC ₁ -C ₆ 알킬, -COO-C ₁ -C ₆ -알킬, 할로, CN, COOH, 또는 OH이고; X는 C ₁ -C ₆ -알킬이고; Z는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용화된 기이다.

바람직하게는, Z는 하기 식에 의해 특성규명된다:

여기서 A는 O 또는 NR ³ 이고; n은 0 또는 1이고; p는 1 내지 12이고; 그리고 각 R ³ 는 독립적으로 H 또는 CH ₃ 이다.

특정한 광개시제 모노머의 예는 아래 예시된다:

2-하이드록시-3-(메타크릴로일옥시)프로필 2-벤조일벤조에이트

2-(((4-벤조일펜옥시)카보닐)아미노)에틸 메타크릴레이트

2-(아크릴로일옥시)-3-((9-옥소-9 H -티옥산텐-2-일)옥시)프로필 메타크릴레이트

2-(2-(4-벤조일-2,5-디메틸펜옥시)에톡시)에틸 메타크릴레이트

2-(메타크릴로일옥시)에틸 4-(4-클로로벤조일)벤조에이트

4-벤조일페닐 메타크릴레이트

일 구현예에서, 제1 단계 대 제2 단계의 중량-대-중량 비는 바람직하게는 10:90 내지 70:30, 더 바람직하게는 20:80 내지 50:50; 그리고 가장 바람직하게는 25:75 내지 40:60의 범위이다. 또 다른 구현예에서, 제2 단계 대 제1 단계의 중량-대-중량 비는 바람직하게는 10:90 내지 70:30, 더 바람직하게는 20:80 내지 50:50; 그리고 가장 바람직하게는 25:75 내지 40:60의 범위이다. 바람직하게는, 각 단계는 20 내지 30 중량 퍼센트 구조 단위의 2-에틸헥실 아크릴레이트, 15 내지 25 중량 퍼센트 구조 단위의 부틸 아크릴레이트, 40 내지 50 중량 퍼센트 구조 단위의 메틸 메타크릴레이트, 0.4 내지 1.2 중량 퍼센트 구조 단위의 아크릴산 또는 메타크릴산을 포함한다. 바람직하게는, 아인산 모노머 및 광개시제 모노머는 50% 미만 총 모노머를 함유하는 단계에서 공중합된다. 예를 들면, 제1 대 제2 단계 모노머의 30:70 중량-대-중량 비로 2-단계로 된 유화 중합 반응에서, 아인산 모노머 및 광개시제 모노머는 제1 단계에서 공중합되는 것이 바람직하고; 비가 70:30인 경우, 이들은 제2 단계에서 공중합되는 것이 바람직하다.

폴리머 입자의 수성 분산물은 페인트 제형에서 결합제로 유용하다. 따라서, 또 다른 측면에서, 본 발명의 조성물은 안료, 증점제, 분산제, 계면활성제, 유착 제제, 소포제, 접착 촉진제, 살생물제, 및 중화제로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 추가로 포함한다.

본 명세서에 기재된 라텍스를 함유하는 페인트의 광택 유지는 라텍스 입자에 화학적으로 결합된 광개시제를 가지지 않는 페인트에 비해 현저하게 개선된다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 본 페인트는 광개시제의 임의의 침출의 부재, 감소된 독성, 및 벤조페논을 함유하는 페인트보다 낮은 VOC로 더욱 유익하다.

본 발명의 조성물은 다른 물질과 배합하여 페인트를 만들고 그리고 그 다음 광택 유지에 대해 시험하였다.

실시예 1 - 2-단계 라텍스의 제조: 제1 단계에서 첨가된 광개시제 모노머 및 아인산 모노머

제1 모노머 에멀젼은 탈이온수 (195g), Disponil FES-993 계면활성제 (29.2g, 30% 활성), 2-에틸헥실 아크릴레이트 (155.0g), 부틸 아크릴레이트 (99.4g), 메틸 메타크릴레이트 (227.2g), 포스포에틸 메타크릴레이트 (39.2g, 60% 활성), 메타크릴산 (4.6g), 및 2-하이드록시-3-(메타크릴로일옥시)프로필 2-벤조일벤조에이트 (38.3g)를 혼합함에 의해 제조되었다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 환류 콘덴서가 구비된 5-L, 4-목 둥근바닥 플라스크에 탈이온수 (929.2g) 및 Disponil FES-32 계면활성제 (11.2g, 31% 활성)가 첨가되었다. 플라스크의 내용물은 N ₂ 하에서 83℃로 가열되었고 그리고 교반이 개시되었다. 제1 모노머 에멀젼의 일부분 (112g)이 그런 다음 첨가되고 그 다음 탈이온수 (40g)의 헹굼이 수행되었다. 탈이온수 (20g)에 용해된 과황산암모늄 (3.76g)의 용액이 플라스크에 첨가되고 그 다음 탈이온수 (5g)의 헹굼이 수행되었다. 최대 발열이 관측된 후, 제1 모노머 에멀젼의 나머지가 85℃로 온도를 유지하면서 35분에 걸쳐 일정한 속도로 첨가되었다. 동시에, 탈이온수 (85g) 내 과황산암모늄 (3.49g)의 개시제 용액의 30%가 30분에 걸쳐 별도로 첨가되었다. 일단 제1 모노머 에멀젼이 공급되면, 제1 모노머 에멀젼을 함유한 플라스크는 탈이온수 (30g)로 헹굼되고 그리고 개시제 용액의 첨가가 중단되었다. 반응 내용물은 15분 동안 85℃로 유지되었다. 그 동안에, 제2 모노머 에멀젼이 탈이온수 (337g), Disponil FES-32 계면활성제 (36.0g, 31% 활성), 2-에틸헥실아크릴레이트 (361.8g), 부틸 아크릴레이트 (235.6g), 메틸 메타크릴레이트 (706.8g), 메타크릴산 (10.7g), 및 우레이도-메타크릴레이트 (24.9g)를 혼합함에 의해 제조되었다. 수산화암모늄 (13.9g, 30% 활성)이 개시제 용액에 첨가되고 그 다음 탈이온수 (23.0g)의 헹굼이 수행되었다. 15분 유지 후, 제2 모노머 에멀젼 및 개시제 용액의 나머지가 85℃로 온도를 유지하면서 80분에 걸쳐 선형으로 및 별도로 첨가되었다. 일단 공급이 완료되면, 모노머 에멀젼 탱크 및 개시제 용액은 탈이온수 (각각 75g 및 5g)로 헹굼되었다. 플라스크의 내용물은 65℃로 냉각되었고 그리고 촉매/활성제 쌍이 플라스크에 첨가되어 잔류 모노머를 감소하였다. 폴리머는 수산화암모늄 (30% 활성)으로 pH 8.5로 중화되었다. 브룩헤이번 BI 90 플러스 입자 분석기를 사용하여 측정된 입자 크기는 110-130nm였고 그리고 고형분은 50%였다.

실시예 2 - 2-단계 라텍스의 제조: 제2 단계에서 첨가된 광개시제 모노머 및 아인산 모노머

제1 모노머 에멀젼은 탈이온수 (307g), Disponil FES-32 계면활성제 (20.5g, 31% 활성), 2-에틸헥실 아크릴레이트 (206.7g), 부틸 아크릴레이트 (139.8g), 메틸 메타크릴레이트 (415.2g), 및 메타크릴산 (3.8g)을 혼합함에 의해 제조되었다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 환류 콘덴서가 구비된 5-L, 4-목 둥근바닥 플라스크에 탈이온수 (929.2g) 및 Disponil FES-32 계면활성제 (11.2g, 31% 활성)가 첨가되었다. 플라스크의 내용물은 N ₂ 하에서 83℃로 가열되었고 그리고 교반이 개시되었다. 제1 모노머 에멀젼의 일부분 (112g)이 그런 다음 첨가되고 그 다음 탈이온수 (40g)의 헹굼이 수행되었다. 탈이온수 (20g)에 용해된 과황산암모늄 (3.76g)의 용액이 플라스크에 첨가되고 그 다음 탈이온수 (5g)의 헹굼이 수행되었다. 최대 발열이 관측된 후, 제1 모노머 에멀젼의 나머지가 85℃로 온도를 유지하면서 30분에 걸쳐 일정한 속도로 첨가되었다. 동시에, 탈이온수 (170g) 내 과황산암모늄 (3.49g)의 개시제 용액의 42%가 35분에 걸쳐 별도로 첨가되었다. 일단 제1 모노머 에멀젼이 공급되면, 플라스크는 탈이온수 (30g)로 헹굼되고 그리고 개시제 용액의 첨가가 중단되었다. 반응 내용물은 15분 동안 85℃로 유지되었다. 그 동안에, 제2 모노머 에멀젼이 탈이온수 (397g), Disponil FES-993 계면활성제 (58.5g, 30% 활성), 2-에틸헥실아크릴레이트 (310.1g), 부틸 아크릴레이트 (195.2g), 메틸 메타크릴레이트 (530.3g), 메타크릴산 (11.5g), 포스포에틸 메타크릴레이트 (39.2g, 60% 활성), 우레이도-메타크릴레이트 (24.9g), 및 2-하이드록시-3-(메타크릴로일옥시)프로필 2-벤조일벤조에이트 (38.2g)를 혼합함에 의해 제조되었다. 15분 유지 후, 제2 모노머 에멀젼 및 개시제 용액의 나머지가 85℃로 온도를 유지하면서 85분에 걸쳐 선형으로 및 별도로 첨가되었다. 일단 공급이 완료되면, 모노머 에멀젼 탱크 및 개시제 용액은 탈이온수 (각각 50g 및 5g)로 헹굼되었다. 플라스크의 내용물은 65℃로 냉각되었고 그리고 촉매/활성제 쌍이 플라스크에 첨가되어 잔류 모노머를 감소하였다. 폴리머는 수산화암모늄 (30% 활성)으로 pH 8.5로 중화되었다. 브룩헤이번 BI 90 플러스 입자 분석기를 사용하여 측정된 입자 크기는 110-130nm였고 그리고 고형분은 48%였다.

비교예 1 - 2-단계 라텍스의 제조: 제1 단계에서 첨가된 아인산 모노머, 광개시제 모노머의 무첨가.

2-단계 폴리머가 광개시제 모노머가 사용되지 않은 것을 제외하고 본질적으로 실시예 1에서 기재된 바와 같이 제조되었다. 제1 단계 대 제2 단계의 w/w 단계 비 30:70.

제1 단계를 제조하기 위해 사용된 모노머의 상대적인 w/w 양은 27 2-EHA/19.3 BA/ 46.2 MMA/6.7 PEM (60% 활성)/ 및 0.8 MAA이었고; 그리고 제2 단계를 제조하기 위해 사용된 모노머의 상대적인 w/w 양은 27 2-EHA /19.3 BA /50.8 MMA /1.9 UMA/ 및 0.8 MAA였다.

2-EHA는 2-에틸헥실 아크릴레이트를 지칭한다; BA는 부틸 아크릴레이트를 지칭한다; MMA는 메틸 메타크릴레이트를 지칭한다; PEM은 포스포에틸 메타크릴레이트를 지칭한다; UMA는 우레이도 메타크릴레이트를 지칭한다; 그리고 MAA는 메타크릴산을 지칭한다. 추가로, 비교예 1 라텍스는 라텍스 내 총 고형물에 대해 0.6중량 % 벤조페논을 포함했다. 실험적 라텍스는 표 1에 예시된 바와 같은 다른 첨가제로 페인트에 제형화되었다.

TAMOL, ROCIMA, 및 ACRYSOL은 모두 더 다우 케미칼 컴파니 또는 이의 자회사의 상표명이다.

QUV 측정

실험적 페인트는 기판 상에 도포되고 그리고 하기 절차를 사용하여 가속화된 풍화 시험되었다. 가속화된 풍화는 페인트 및 관련된 코팅물의 형광 UV-응축 노출에 대해 표준 실시인 ASTM-D 4587에 따라 QUV 기기를 사용하여 수행되었다. 60℃에서 8시간의 UV 노출 (0.89 W/㎡) 그 다음 50℃에서 4시간의 암 응축 기간으로 구성되는 주기. 제형은 크로메이트 처리된 알루미늄 패널 상에 코팅(15-mil 두께)되고 그리고 QUV 노출을 시작하기 전에 제어된 환경의 방(25℃, 50% RH)에서 7-d 동안 경화되었다. 광택은 QUV 노출의 500, 1500, 및 2000시간의 간격으로 BYK 가드너 마이크로-TRI-글로스 미터를 사용하여 측정되었다. 60°광택에서의 변화에 대한 결과가 표 2에 나타내어 졌다. 본 표에서 Δ ₆₀ 실시예 1은 실시예 1 라텍스를 포함한 페인트로부터 제조된 코팅에 대한 60°광택에서의 변화를 지칭한다; Δ ₆₀ 실시예 2는 실시예 2 라텍스를 포함한 페인트로부터 제조된 코팅에 대한 60°광택에서의 변화를 지칭한다; 그리고 Δ ₆₀ 비교예 1은 비교예 1 라텍스를 포함한 페인트로부터 제조된 코팅에 대한 60°광택에서의 변화를 지칭한다.

본 데이터는 화학적으로 결합된 벤조페논 기로 작용화된 라텍스를 함유하는 페인트로부터 제조된 것에 비교하여 벤조페논을 포함하지 않는 페인트로부터 유도된 코팅에 대해 2000시간에서 광택에서의 확연한 손실을 입증한다. 본 결과는 더욱이 라텍스의 제1 단계에서 PEM과 광개시제를 공중합하는 이점을 입증한다.

실시예 3 - 2-단계 라텍스의 제조: 제1 단계에서 첨가된 광개시제 모노머, 아인산 모노머, 및 우레이도 메타크릴레이트

제1 모노머 에멀젼은 탈이온수 (139g), Disponil FES-993 계면활성제 (28.2g, 30% 활성), 2-에틸헥실 아크릴레이트 (158.8g), 부틸 아크릴레이트 (96.4g), 메틸 메타크릴레이트 (230.2g), 포스포에틸 메타크릴레이트 (39.2g, 60% 활성), 메타크릴산 (4.7g), 및 2-하이드록시-3-(메타크릴로일옥시)프로필 2-벤조일벤조에이트 (72.6g, 54% 활성)를 혼합함에 의해 제조되었다. 패들 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 환류 콘덴서가 구비된 5-L, 4-목 둥근바닥 플라스크에 탈이온수 (931g) 및 Disponil FES-32 계면활성제 (11.9g, 30% 활성)가 첨가되었다. 플라스크의 내용물은 N ₂ 하에서 82℃로 가열되었고 그리고 교반이 개시되었다. 제1 모노머 에멀젼의 일부분 (116.1g)이 그런 다음 첨가되고 그 다음 탈이온수 (32g)의 헹굼이 수행되었다. 탈이온수 (26g)에 용해된 과황산암모늄 (4.0g)의 용액이 플라스크에 첨가되었다. 탈이온수 (15.0g), Disponil FES-993 계면활성제 (3.0g, 30% 활성), 및 우레이도 메타크릴레이트 (39.2g, 50% 활성)의 용액이 그런 다음 제1 모노머 에멀젼에 첨가되었다. 최대 발열이 관측된 후, 제1 모노머 에멀젼의 나머지가 85℃로 온도를 유지하면서 30분에 걸쳐 일정한 속도로 첨가되었다. 동시에, 탈이온수 (118g) 내 과황산암모늄 (3.7g)의 개시제 용액의 30%가 30분에 걸쳐 별도로 첨가되었다. 일단 제1 모노머 에멀젼이 공급되면, 제1 모노머 에멀젼을 함유한 플라스크는 탈이온수 (15g)로 헹굼되고 그리고 개시제 용액의 첨가가 중단되었다. 반응 내용물은 15분 동안 85℃로 유지되었다. 그 동안에, 제2 모노머 에멀젼이 탈이온수 (398g), Disponil FES-32 계면활성제 (39.4g, 30% 활성), 2-에틸헥실아크릴레이트 (370.4g), 부틸 아크릴레이트 (221.2g), 메틸 메타크릴레이트 (769.4g), 메타크릴산 (11.0g), 및 수산화암모늄 (14.4g, 29% 활성)을 혼합함에 의해 제조되었다. 15분 유지 후, 제2 모노머 에멀젼 및 개시제 용액의 나머지가 85℃로 온도를 유지하면서 80분에 걸쳐 선형으로 및 별도로 첨가되었다. 일단 공급이 완료되면, 모노머 에멀젼 탱크 및 개시제 용액은 탈이온수 (30g)로 헹굼되었다. 플라스크의 내용물은 75℃로 냉각되었고 그리고 촉매/활성제 쌍이 플라스크에 첨가되어 잔류 모노머를 감소하였다. 폴리머는 수산화암모늄 (29% 수용액)으로 pH 9.0으로 중화되었다. 브룩헤이번 BI 90 플러스 입자 분석기를 사용하여 측정된 입자 크기는 110-130nm였고 그리고 고형분은 51%였다.

실시예 4 - 2-단계 라텍스의 제조: 제1 단계에서 첨가된 광개시제 모노머 및 아인산 모노머

2-단계 폴리머가 우레이도 메타크릴레이트 모노머가 사용되지 않은 것을 제외하고 본질적으로 실시예 3에서 기재된 바와 같이 제조되었다. 제1 단계 대 제2 단계의 w/w 단계 비 30:70. 제1 단계를 제조하기 위해 사용된 모노머의 상대적인 w/w 양은 27.0 2-EHA/16.4 BA/39.2 MMA/6.7 PEM (60% 활성)/6.7 2-하이드록시-3-(메타크릴로일옥시)프로필 2-벤조일벤조에이트/0.8 MAA였고; 제2 단계를 제조하기 위해 사용된 모노머의 상대적인 w/w 양은 27.0 2-EHA/16.12 BA/56.08 MMA/ 0.8 MAA였다.

먼지 픽업 내성 측정

Y-반사율에 의해 측정된 것으로, 먼지 픽업 내성에 대해 라텍스를 우레이도 메타크릴레이트로 작용화하는 효과를 입증하기 위해 추가의 실험이 수행되었다. 제2 단계 모노머 에멀젼이 우레이도 메타크릴레이트를 함유하지 않았다는 것을 제외하고는 실질적으로 실시예 1에 기재된 바와 같이 라텍스를 제조하였다. 페인트 조성물은 표 3에 기재된 바와 같이 제조되었고 그리고 기판은 실시예 1의 라텍스를 함유하는 페인트 및 우레이도 메타크릴레이트로 작용화되지 않은 유사한 라텍스를 함유하는 것으로 코팅되었다. 페인트 제형은 5-mil 도포기로 크로메이트-처리된 알루미늄 패널 상에 칠해졌고 그리고 밤새 제어된 환경의 방(25℃, 50% RH)에서 건조되었다. 패널은 그런 다음 6일 동안 45°각으로 남쪽을 향하여 외부에 위치되어 졌다. 야외 노출 후, 초기 Y-반사율 측정이 이루어졌다. 다음으로, 샘플은 1.5시간 동안 안개 상자에 위치되고 그런 다음 두드려 건조되었다. 갈색 산화철 슬러리가 브러시로 도포되고, 4시간 동안 건조되고, 그리고 치즈 천(cheese cloth)으로 문지르면서 따뜻한 흐르는 물로 세정되었다. 건조 후, 최종 Y-반사율 값이 측정되었다. 유지된 Y-반사율은 최종 Y-반사율을 초기 Y-반사율로 나누고 100%를 곱한 값이다. Y-반사율 측정은 BYK 가드너 컬러-가이드 45/0 미터를 사용하여 수행되었다. 갈색 산화철 슬러리는 물 (250g) 및 TAMOL™ 731A 분산제 (0.1g) 내에 다비스 컬러스 641 갈색 산화철 (125g)을 분산함에 의해 제조되었다. 유지된 Y-반사율은 실시예 1 라텍스를 함유하는 페인트에 대해서 95.7%이고 그리고 우레이도 메타크릴레이트로 작용화되지 않은 라텍스를 함유하는 페인트에 대해서 93.2%인 것으로 밝혀졌다. 표 3에 도시된 결과는 폴리머 라텍스 내에 우레이도 메타크릴레이트의 함입은 먼지 픽업 내성에 긍정적인 효과를 갖는다는 것을 입증한다.