[發明專利]一種具有優異凍融穩定性的苯丙乳液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410294831.4
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104086686A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 沈慧芳;沈大譜;楊之卓;劉薇薇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;嘉寶莉化工集團股份有限公司
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F220/18;C08F220/06;C08F220/58;C08F2/26;C08F2/30;C09D125/14;C09D5/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明屬于涂料領域，具體涉及一種具有優異凍融穩定性的苯丙乳液及其制備方法與應用。

背景技術

涂料是和人們日常生活密切相關的裝飾材料，內墻涂料是涂料的重要組成部分，然而涂料中的揮發性有機化合物(VOC)是一類重要的環境污染物，對人體健康構成了極大的威脅。中國國家標準GB18582－2008《室內裝飾裝修材料——內墻涂料中有害物質限量》中將VOC定義為“在101.3kPa標準壓力下，任何初沸點低于或等于250℃的有機化合物”。目前，零VOC或低VOC內墻涂料已成為歐美國家的主流涂料產品。歐洲室內空氣質量聯合行動委員會制定了新法規，規定自2010年1月1日起，裝飾用水性平光和非平光涂料的VOC含量分別將減小到小于30g/L和40g/L的范圍。中國內墻涂料市場必將逐步與歐美市場接軌，零/低VOC含量、無毒無害的健康型綠色環保涂料已被國內廣大消費者所青睞和推崇。

聚合物乳液作為涂料的主要組成，直接影響著涂料的綜合性能。在眾多的內墻涂料用聚合物乳液中，苯丙乳液因其價廉、良好的物理化學性能而得到廣泛的應用。苯丙乳液(即苯乙烯-丙烯酸酯乳液)是由苯乙烯和丙烯酸酯單體經乳液共聚而得。苯丙乳液是乳液聚合中研究較多的體系，也是當今世界有重要工業應用價值的十大非交聯型乳液之一。

苯丙乳液及其涂料，因其以水為分散介質而存在抗凍融性差的缺點，即在低溫環境下的運輸和儲存過程中往往因為產品凍融凝結成塊后無法恢復流動態而變質，造成巨大的經濟損失。目前，主要是采取添加抗凍劑來解決凍融穩定性差的問題(見專利US20090186968A1、US6933415B2以及CN103205172A等)，然而所添加的抗凍劑一般為高VOC溶劑，這勢必會增加涂料產品的VOC含量。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種具有優異凍融穩定性的苯丙乳液，所述具有優異凍融穩定性的苯丙乳液不僅VOC含量低、綜合性能好，而且具有優異的凍融穩定性；

本發明的另一目的在于提供上述具有優異凍融穩定性的苯丙乳液的制備方法，所述制備方法具有工藝簡便、易于控制、聚合體系穩定、轉化率高的特點；

本發明的再一目的在于提供具有優異凍融穩定性的苯丙乳液的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種具有優異凍融穩定性的苯丙乳液，所述苯丙乳液采用核殼乳液聚合法制備而得，所用原料組分包括聚合主單體、陰-非離子復合乳化劑、功能性聚合單體、引發劑、pH緩沖劑和水，所述聚合主單體為丙烯酸烷基酯與苯乙烯的混合；所述陰-非離子復合乳化劑為具有式I～式III結構通式的化合物中的一種：

所述功能性聚合單體為具有式IV～式V結構通式的化合物中的一種：

在式I～式V中，R₁、R₂、R₃、R₄及R₅獨立的選自C₁～C₁₃的直鏈烷烴基、C₁～C₁₃的含有支鏈結構的烷烴基或C₂～C₁₅的羥烷基；m為3至50的整數；n為3至50的整數；o為3至50的整數；X為磺酸鹽基團(—SO₃^-M⁺)、硫酸鹽基團(—SO₄^-M⁺)、羧酸鹽基團(—COO^-M⁺)中的一種；M⁺為Na⁺、K⁺或NH₄⁺；

優選的，所述陰-非離子復合乳化劑均為非APEO類環保乳化劑，其用量為聚合主單體總質量的0.5％～1％；

優選的，所述功能性聚合單體的用量為聚合主單體總質量的0.2％～1％；

優選的，所述具有優異凍融穩定性的苯丙乳液的粒子殼層玻璃化轉變溫度為18～40℃；

優選的，所述丙烯酸烷基酯為丙烯酸丁酯或丙烯酸異辛酯；

優選的，所述聚合主單體中丙烯酸烷基酯與苯乙烯的質量比為(48～35)：(52～65)；

優選的，所述引發劑為過硫酸鈉、過硫酸銨或過硫酸鉀中的一種；所述引發劑的用量為聚合主單體總質量的0.4％～0.6％；