[發(fā)明專(zhuān)利]內(nèi)外雙重交聯(lián)核殼結(jié)構(gòu)丙烯酸乳液的制備方法及應(yīng)用

有效

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• 申請(qǐng)日: 2012-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102827322A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃洪;張靜;謝德龍;司徒粵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08F220/18
• 分類(lèi)號(hào): C08F220/18;C08F220/14;C08F220/06;C08F220/28;C08F222/14;C08F220/58;C08F2/30;C08F2/26;C08F4/30;C08K5/25;C09D133/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子物質(zhì)合成領(lǐng)域，涉及乳液聚合技術(shù)，具體涉及一種內(nèi)外雙重交聯(lián)核殼結(jié)構(gòu)丙烯酸乳液的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

丙烯酸乳液是各種丙烯酸類(lèi)單體的共聚物的通稱(chēng)，廣泛用于各行各業(yè)中，其在木器漆行業(yè)中尤為重要。

木器漆不僅具有裝飾美化作用，而且對(duì)木材具有保護(hù)作用，可以延長(zhǎng)木材使用壽命，但是在我國(guó)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的木器漆多數(shù)還是溶劑性型的，這些木器漆涂料中含有大量有毒的有機(jī)揮發(fā)物，嚴(yán)重危害生產(chǎn)和施工人員的身體健康，及污染大氣。隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，溶劑型涂料的使用范圍已日益受到限制，而水性木器漆因其具有無(wú)環(huán)境污染、毒性小及無(wú)火災(zāi)隱患等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。近年來(lái)，低污染高性能的環(huán)保型水性木器漆已越來(lái)越受到人們的重視。

目前市場(chǎng)常見(jiàn)的水性木器漆有水性醇酸樹(shù)脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液。

水性醇酸樹(shù)脂因其乳液的分子量較小，具有良好的流動(dòng)性和滲透性，可滲透到木材內(nèi)部封閉木材中的單寧酸，進(jìn)而防止單寧酸的遷移造成涂膜污染。同時(shí)因其附著力強(qiáng)、硬度高、耐沖擊性強(qiáng)、漆膜的豐滿(mǎn)度高，在色漆中得到了廣泛的應(yīng)用，但因其結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，其耐光保光性不佳，故用于清漆的并不多。同時(shí)，又因其在存儲(chǔ)過(guò)程中分子鏈的酯基在堿性條件下易發(fā)生水解，導(dǎo)致樹(shù)脂的儲(chǔ)存穩(wěn)定性不佳。

水性聚氨酯分為單組分和雙組分，聚氨酯樹(shù)脂分子因其具有的硬鏈段和軟鏈段結(jié)構(gòu)，決定了其既具有堅(jiān)硬又具有柔軟的獨(dú)特性能，其微觀兩相結(jié)構(gòu)使水性聚氨酯具有優(yōu)異的低溫成膜性、流平性、耐磨、硬度高等特性，非常適合配制各種高檔水性木器漆面漆。但是性能好的水性聚氨酯多為進(jìn)口，價(jià)格貴，且固含量低，涂膜的豐滿(mǎn)度欠佳，需多次涂覆。目前為降低成本，提高水性聚氨酯的性能，常用丙烯酸樹(shù)脂改性聚氨酯和對(duì)聚氨酯進(jìn)行交聯(lián)改性，前者存在相容性不佳的問(wèn)題，后者通常包括內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)，目前引入內(nèi)交聯(lián)劑制得的乳液穩(wěn)定性不佳；外交聯(lián)通常是指雙組分水性聚氨酯，它存在施工復(fù)雜，適用期短的問(wèn)題；同時(shí)聚氨酯涂料在制備過(guò)程中所使用的單體有劇毒對(duì)人體極為不利。

水性丙烯酸乳液具有固含高、干燥速度快、硬度高、成本低、耐光及耐候性好等特點(diǎn)。同時(shí)也存在成膜性較差，不耐溶劑及熱黏冷脆等缺點(diǎn)。雖然目前已有不少改性的措施，例如有機(jī)硅自交聯(lián)改性丙烯酸乳液、核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和丙烯酸微乳液的制備，但是很難解決硬度和最低成膜溫度之間的矛盾，若加入太多的成膜助劑會(huì)大幅度的提高揮發(fā)性有機(jī)物含量，使得其失去了水性漆的意義，故丙烯酸乳液的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用在一定程度上受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種內(nèi)外交聯(lián)核殼結(jié)構(gòu)丙烯酸乳液的制備方法及應(yīng)用，本發(fā)明的內(nèi)外交聯(lián)核殼結(jié)構(gòu)丙烯酸乳液克服了目前水性木器漆用丙烯酸乳液硬度和最低成膜溫度之間的矛盾，耐水性好、交聯(lián)度高，相比水性聚氨酯木器漆，其價(jià)格更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)固含量高，豐滿(mǎn)度高，生產(chǎn)過(guò)程中，毒性低；相比水性醇酸樹(shù)脂，其耐候性和存儲(chǔ)穩(wěn)定性得到了極大的提高，可以應(yīng)用于水性木器漆的制備。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

內(nèi)外雙重交聯(lián)核殼結(jié)構(gòu)丙烯酸乳液的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備種子單體：將4~8質(zhì)量份丙烯酸丁酯，2~5.6質(zhì)量份甲基丙烯酸甲酯，0.1~0.5質(zhì)量份甲基丙烯酸，0.18~0.75質(zhì)量份內(nèi)交聯(lián)劑混合均勻得到種子單體；

（2）制備種子乳液：取1.28~1.7質(zhì)量份復(fù)合乳化劑，0.06~0.16質(zhì)量份引發(fā)劑，溶于60~80質(zhì)量份去離子水，攪拌均勻后于300~400rmp的轉(zhuǎn)速下加熱至75~85℃，之后將轉(zhuǎn)速降至160~220rmp，于10~15分鐘內(nèi)滴加種子單體，保溫15~20分鐘至瓶壁無(wú)明顯回流時(shí)得種子乳液；

（3）制備核層乳液：取36~76質(zhì)量份丙烯酸丁酯，18~50.4質(zhì)量份甲基丙烯酸甲酯，0.9~4.5質(zhì)量份甲基丙烯酸，0.62~6.85質(zhì)量份內(nèi)交聯(lián)劑混合均勻后，加入到溶有0.7~1.86質(zhì)量份復(fù)合乳化劑和0.4~0.75質(zhì)量份引發(fā)劑的30~80質(zhì)量份去離子水中，分散預(yù)乳化得到核層預(yù)乳液，并于1.5~3小時(shí)內(nèi)加入到步驟（2）制備的種子乳液中進(jìn)行聚合，保溫30~60分鐘，得到核層乳液；