[發明專利]一種微相結構乳膠膜的制備方法

無效

• 申請號: 201210535254.4
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103044697A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 楊雷;徐建慶;孫鵬;楊海;周利展;戚棟明
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J3/24;C08L33/08;C08F293/00;C08F220/18;C08F212/08;C08F220/14
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及水性涂料及粘合劑的制備領域，具體涉及一種微相結構水性乳膠膜的制備方法。

背景技術

水性涂料以水為分散介質，與溶劑型涂料相比，具有有機揮發性物含量（VOC）低、無異味且毒性低、貯存及使用安全和方便等特點。然而，水性涂料如要替代傳統的溶劑型涂料，則前者也應達到與后者相近的性能，如力學性能等。

水性涂料的核心成分是聚合物膠乳，涂料的力學性能一定程度上與膠乳成膜時聚合物鏈在乳膠粒間的擴散以及由此形成的鏈纏結有關。相關理論與實驗已經證明，玻璃化溫度較低的聚合物在成膜時有較高的擴散速率，可在乳膠粒子間形成有效纏結，但由此類聚合物形成的乳膠膜的力學性能卻很差。

為使膠乳具有良好的成膜性，且膜具有優異的力學性能，現階段主要有兩種方法：一是通過物理共混的方法：將均相的軟、硬乳膠粒相互混合；另一種方法是制備結構型乳膠粒（例如核殼結構的乳膠粒）。上述兩種方法得到的膠乳成膜，軟單體的聚合物膠乳或組成殼層的軟單體聚合物鏈可相互擴散并形成纏結，在膜中形成連續相，而硬單體聚合物成為分散相，由此得到的乳膠膜具有兩相結構，乳膠膜的強度大大提高。進一步研究還表明，因后者乳膠膜內兩相間存在部分共價鍵鏈接，膜受到拉伸時，兩相不易解離，因此，力學性能優于混合膠乳膜。然而，結構型膠乳的微相結構并非處于熱力學穩態，并因受到多種因素的影響而易發生轉變，因此難以精確控制，并由此導致膜的力學性能大多不盡如人意。

申請公布號為CN101712766A的中國發明專利申請公開了一種含氟聚丙烯酸酯自組織梯度共混乳膠膜的方法，具體包括：先將含氟丙烯酸酯乳液與純丙烯酸酯乳液共混，成膜時利用共混組分的乳膠粒粒徑、玻璃化轉變溫度的差異，控制成膜條件，使不同聚合物乳膠粒在成膜過程中選擇性聚集，初步自組織形成氟濃度梯度膜，此過程中，共混比例為含氟組分占16.7%~50%，共混溫度≤60℃，共混時的乳液固含量≤20%，成膜溫度為15℃~65℃；然后，利用共混組分的表面能差異和對基材的濕潤性差異，控制熱處理條件，熱處理條件是指高于所有組分玻璃化轉變溫度，可選80℃~210℃，使共混組分進一步自組織而得到含氟聚丙烯酸酯自組織梯度共混乳膠膜。該技術方案采用物理共混，其得到的含氟聚丙烯酸酯自組織梯度共混乳膠膜的力學性能需要進一步提高。

因此，有必要開發新的乳膠膜制備方法。

發明內容

本發明提供了一種微相結構乳膠膜的制備方法，利用三硫代碳酸酯化合物的親水性和親油性，軟單體發生聚合反應，被限定于乳膠粒殼層，硬單體發生聚合反應，向乳膠粒內部伸展形成乳膠粒的核，乳膠粒呈核殼結構。成膜時，引發位于乳膠粒界面的活潑基團，粒子間的聚合物鏈相互偶聯，得到微相結構乳膠膜。該制備方法簡單易行，條件溫和，微相結構易于控制，且微相結構乳膠膜力學性能優良。

一種微相結構乳膠膜的制備方法，包括以下步驟：

1）將三硫代碳酸酯化合物、水以及軟單體混合，進行第一步聚合反應；再加入硬單體進行第二步聚合反應，得到聚合物乳液；

所述的三硫代碳酸酯化合物為含乙烯基的三硫代碳酸酯化合物、含烯屬雙鍵的三硫代碳酸酯化合物、含異氰酸酯基團的三硫代碳酸酯化合物或含環氧基團的三硫代碳酸酯化合物；

2）將步驟1）中的聚合物乳液與交聯劑、活化劑混合均勻，倒入模具中靜置初步成膜，待固體重量百分含量（固含量）為80％~95％時，在100℃~200℃焙烘0.5h~3h，得到微相結構乳膠膜。

步驟1）中，含乙烯基的三硫代碳酸酯化合物、含烯屬雙鍵的三硫代碳酸酯化合物、含異氰酸酯基團的三硫代碳酸酯化合物或含環氧基團的三硫代碳酸酯化合物（上述四種三硫代碳酸酯化合物以下簡稱“三硫代碳酸酯化合物”）均具有親水、親油的兩親結構，在水中聚集形成膠束，具有鏈轉移活性的碳硫雙鍵被限定于油水界面，軟單體的一端與三硫代碳酸酯化合物的親水鏈段相連，第一步聚合反應中軟單體發生聚合反應，被限定于乳膠粒殼層，形成乳膠粒的殼層，隨著鏈長度的增加，活性點不斷向乳膠粒內部伸展。第二步聚合反應，硬單體發生聚合反應，向乳膠粒內部伸展形成乳膠粒的核，使得聚合物乳液中的乳膠粒呈現核殼結構。