[發(fā)明專利]一種核殼型水性羥基丙烯酸酯微球乳液及其制備方法和應用

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• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116284577A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 柴延軍;李雪坤;陳國順;孫建春;楊維成;丁奮;章奕;鄭楓鋒;俞劍峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海化工研究院有限公司;上海華誼精細化工有限公司;上海華誼涂料有限公司
• 主分類號: C08F257/02
• 分類號: C08F257/02;C08F265/06;C08F212/08;C08F220/14;C08F220/20;C08F220/18;C08F220/06;C08G18/63;C09D175/04
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 姚鴻俊

本發(fā)明涉及一種核殼型水性羥基丙烯酸酯微球乳液及其制備方法和應用。通過原位多段變速滴加方法制得核層?殼層水性單分散丙烯酸酯核殼乳液，包括以下步驟：核層聚合：將釜底液加熱后，加入引發(fā)劑溶液，再多段變速滴加含核層單體的核層預乳化液，采用中和劑調(diào)節(jié)pH后，得到聚丙烯酸酯核層乳液；殼層聚合：向聚丙烯酸酯核層乳液中多段變速滴加含殼層單體的殼層預乳化液和引發(fā)劑溶液，保溫、冷卻，反應結(jié)束后加入終止劑，采用中和劑調(diào)節(jié)pH后，得到核殼型水性羥基丙烯酸酯微球乳液。該乳液用于外墻涂料、木器涂料或防銹涂料領域。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明合成的微球乳液具有高固含量、高羥值，粒徑均勻等優(yōu)點。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及水性涂料技術(shù)領域，具體涉及一種核殼型水性羥基丙烯酸酯微球乳液及其制備方法和應用。

背景技術(shù)

隨著涂料工業(yè)中揮發(fā)性有機物(VOC)排放控制的日益嚴格及人們對綠色發(fā)展理念認識的不斷提升，溶劑型涂料使用受到前所未有的限制，無VOC或低VOC的環(huán)保涂料受到人們重視。水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料和輻射固化涂料等綠色涂料得到快速發(fā)展，其中水性涂料已成為環(huán)保型涂料的首選。

丙烯酸酯乳液廣泛應用于制備水性涂料，與溶劑型涂料相比水性涂料在涂膜光澤度、豐滿度、硬度、抗劃傷性和耐磨性等方面均具有一定的差距。其中，嚴重制約水性涂料發(fā)展原因主要表現(xiàn)為分散體與固化劑相容性差、涂膜的光澤度和硬度偏低及較高的價格。需要對乳液的結(jié)構(gòu)進行化學改性及合成工藝進行優(yōu)化。

羥基丙烯酸酯乳液采用乳液聚合的方式制備，中國專利CN?105199049?B涉及一種具有核殼結(jié)構(gòu)的羥基丙烯酸乳液及其制備方法，但是預乳液的制備方法非常復雜，增加工藝時間。中國專利CN?101787098?A涉及丙烯酸酯雜合乳液的制備方法，制備過程中單體沒有進行預乳化，導致制備的丙烯酸酯雜合乳液乳膠粒具有較寬的粒徑，影響涂膜的最終性能。美國專利USP?7402632(2008.7.22)報道一種功能性某團封端的聚丙烯酸酯乳液，與異氰酸酯固化劑配制了水性雙組分聚氨酌涂料，可以室溫固化，涂膜具有良好的耐候性、附著力和耐沾污性，但存在羥基含量不高，固體含量偏低，對聚氨酯固化劑的分散能力不強，雙組分涂膜的外觀不佳等缺點。

現(xiàn)有技術(shù)中嘗試了多種方法對丙烯酸酯乳液進行改性，張雅蓮等(中國涂料，2016,31(7):19-22.)采用半連續(xù)乳液聚合法制備了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的自交聯(lián)型丙烯酸酯乳液，確定了交聯(lián)單體甲基丙烯酸(MAA)、雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)和有機硅單體最佳用量提高該乳液制備的木器底漆和面漆的性能。現(xiàn)有技術(shù)中提到的功能單體多數(shù)價格偏貴，本專利主要通過核殼單體比例的控制制備的分散體兼具優(yōu)異的涂膜光澤度和硬度，同時降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中水性丙烯酸酯樹脂與固化劑相容性差、涂膜光澤度、硬度偏低及價格偏高的問題，通過開發(fā)快速預乳化、分段變速聚合方法及核殼層單體設計，合成高固含量、高羥值，粒徑均勻的核殼型水性羥基丙烯酸酯微球乳液及其制備方法和應用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明用高速均質(zhì)機進行預乳化，在提高乳化效率，縮短預乳化時間的同時，高速預乳化能保證形成的預乳化液顆粒更細，更穩(wěn)定。通過對預乳化單體滴加速度分段控制，可以調(diào)節(jié)不同聚合時期反應，第一階段控制較慢的滴加速度，保證引發(fā)初期微球較慢增長，合成的微球更均一、穩(wěn)定，第二階段可以適量提高滴加速度，以提高反應效率。

微球在核層和殼層厚度、羥基含量和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上存在一定的比例關系，從而使乳液與異氰酸酯固化劑相容性好，在保證微球核層具有一定的硬度的同時，提高微球殼層的柔韌性，使異氰酸酯能充分吸附在微球表面并迅速溶脹擴散，使固化劑與羥基反應更充分，交聯(lián)更均一致密，固形成的漆膜具有較高的光澤度及良好的硬度，具體方案如下：

一種核殼型水性羥基丙烯酸酯微球乳液的制備方法，通過原位多段變速滴加方法制得核層-殼層水性單分散丙烯酸酯核殼乳液，包括以下步驟：