[發明專利]水性自交聯陽離子共聚物乳液及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810517087.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108676117B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李效玉;張譯文;邱藤
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F230/08;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/10;C08F2/28;C08F2/30;C09D143/04;C09D5/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

水性自交聯陽離子共聚物乳液及其制備方法和應用，屬于涂料領域。本發明以陽離子可聚合功能單體，丙烯酸酯類單體為共聚單體并添加自交聯單體得到水性自交聯陽離子共聚物乳液。通過共聚合方式引入帶正電荷的功能單體和自交聯單體，使得聚合物乳液獲得良好的穩定性、持久的抗霉菌性能和良好的基材附著力。以所合成的高玻璃化溫度自交聯陽離子共聚物乳液和低玻璃化溫度自交聯陽離子共聚物乳液按照比例混合作為成膜物質制備水性抗菌涂料，無需添加成膜助劑，室溫下可成膜，涂層附著力優異，涂膜耐水性超過50天，耐刷洗性超過2萬次，防霉測試達到0級，抑菌率99.99％。

技術領域

本發明屬于涂料領域，具體涉及一種水性自交聯陽離子共聚物乳液及其制備方法和應用。

背景技術

由于室內高溫高濕環境，極易在涂層表面滋生細菌霉菌，導致涂層長霉斑、剝落等情況，降低涂層使用壽命，影響美觀和舒適性。由于細菌霉菌的滋生，霉菌的孢子會漂浮在空氣中，污染室內空氣，墻體發霉的味道也會使居住者難以忍受，甚至導致過敏和患病等，危害人體健康。

目前常見的抗菌涂料多為在涂料中添加金屬離子類或有機小分子類抗菌劑，實現涂料抗菌的目的。這類涂料在使用過程中小分子容易脫出主體，導致環境污染，抗菌效果不能持久等諸多問題。

發明內容

針對金屬離子類抗菌劑和小分子類抗菌劑時效短等缺點。本發明將陽離子單體與丙烯酸酯單體、自交聯單體通過半連續種子聚合的方式，合成抗菌乳液。因為是分子結構上的抗菌，不易脫出，解決了抗菌時效短的問題。設計乳化劑使用陽離子乳化劑與非離子乳化劑共同作用，陽離子乳化劑提供正電荷能夠穩定乳膠粒子，降低乳膠粒子碰撞、溶并、沉降的可能性。由于分子鏈中帶有溴化的N正陽離子，能夠與帶負電的細菌霉菌細胞壁靶向作用，破壞細胞壁，抑制細菌霉菌的生長繁殖，達到抗菌的目的；同時，帶正電荷的乳液能夠很好地與帶負電的基材如水泥板結合，提供優異的附著力。陽離子共聚物乳液體系為酸性乳液體系，對于大多數自交聯體系不適宜使用，會造成乳膠粒子內部交聯影響成膜，甚至造成乳液焦化。本體系選用pH在6.8的磷酸二氫鉀/氫氧化鈉緩沖劑體系，配合乙烯基三氧基硅烷等自交聯單體使用，保障了乳液的穩定性，提高了涂層的耐水性能和耐刷洗性。最后，通過改變軟硬單體的含量，合成不同玻璃化轉變溫度的共聚物抗菌乳液。使用高、低玻璃化轉變溫度的共聚物乳液復配，制成水性涂料，無需使用成膜助劑的情況下，既可以室溫成膜，又能抗黏連。涂層附著力達到98％，耐水性能超過50天，耐刷洗性能超過2萬次，防霉測試為0級，抑菌率99.99％。

本文合成一種水性自交聯陽離子共聚物乳液；并配制成涂料。

水性自交聯陽離子共聚物乳液的制備，其特點在于，原料包括以下質量份數的物質：

丙烯酸酯類或/和苯乙烯單體100份

陽離子單體，2～10份

自交聯單體2～6份

乳化劑1～4份

引發劑0.15～0.3份

pH緩沖劑0.1～0.5份

去離子水66～160份

其中正陽離子單體為帶有溴化的N正陽離子單體。

水性自交聯陽離子共聚物乳液的制備，包括以下步驟：

(1)采用半連續預乳化聚合工藝，在氮氣氣氛下，將30～60份去離子水、0.1～1份乳化劑、0.01～0.1份pH緩沖劑、0.1～0.5份的陽離子單體、0.1～0.5份自交聯單體、1～20份丙烯酸酯類或/和苯乙烯單體加入到反應釜中，開啟攪拌備用；

(2)預留出步驟(3)引發劑水溶液所需的去離子水將剩余的去離子水、乳化劑、pH緩沖劑、陽離子單體、自交聯單體、丙烯酸酯類或/和苯乙烯單體加入到乳化釜中，開啟攪拌，乳化0.5-1.0h后，備用；乳化釜中上述各物質均不為0；