一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液及其制備方法。所述的丙烯酸酯乳液由去離子水、反應型磺酸鹽類復合乳化劑、丙烯酸酯單體、功能單體、式I聚合物和引發劑組成。所述方法采用種子乳液聚合法，結合半連續饑餓加料的生產工藝，得到具有核/殼型結構的硅丙乳液。本發明專利技術所得的核殼型丙烯酸酯乳液，其涂膜具有硬度高、光澤度高、附著力高、耐水性優異等特點。將該乳液與涂料助劑復配后，表干快，實干后漆膜性能優異，可廣泛用于高檔水性木器漆、金屬材料涂飾等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及涂料領域，具體而言，本專利技術涉及水性涂料用核/殼型硅丙乳液及其制備方法。
技術介紹
出于環保的原因，水性漆比溶劑性漆更優選。但是，這些涂料(例如外用漆)必須滿足性質的合適平衡。較硬的涂層經常能夠滿足防積垢性和防粘結性(涂油漆后的表面當在壓力下互相疊置或放置的時候，互相粘合在一起的傾向，即粘結)的要求。但是，能夠制得硬的涂層的高Tg聚合物在常溫下無法適當地成膜，這抵銷了耐久性和耐受性之類的其它關鍵要求。后一種問題已經通過使用添加劑而在一定程度上得以避免，所述添加劑具體來說是聚結劑，其具有降低聚合物組合物的最低成膜溫度的效果。但是，這種解決方案仍然存在一些缺陷：聚結劑會隨時間從涂層緩慢地擴散和蒸發出來，這使得人們不希望出現的有機化合物釋放到大氣中；另外，聚結劑會導致粘結的問題，直到大量的聚結劑離開涂層該問題才得以緩和。對于限制/消除在油漆和涂料中使用揮發性有機化合物(VOC)的進一步的規定僅僅推動該平衡向著使用較軟的聚合物組合物的趨勢發展，人們將更多的注意力集中到防粘結性上來。最廣泛使用的防粘結添加劑是表面活性劑。但是這些化合物中的一部份是烷基苯酚乙氧基化物(APE)，由于其具有毒性，人們也在致力于在不久的將來停止使用。因此，人們需要能夠解決粘結問題的新的環保能夠接受而且低成本的解決方案。Bett等人在美國專利第6,469,097號中揭示了一種制備基于不飽和雜環單體的水性聚合物分散體的方法。Bett等人揭示了通過包括以下物質的單體混合物的聚合制得的非水溶性聚合物的水性分散體：(1)至少一種不飽和雜環單體(A)：(i)包含至少一個親核性雜原子，(ii)包含至少一個環外烯鍵式不飽和基團，(iii)其雜環包含至少一個烯鍵式不飽和基團；(2)任選的至少一種烯鍵式不飽和官能化單體(B)和/或包含至少一個環外烯鍵式不飽和基團的芳族單體。但是，Bett等人沒有揭示使用多段水性乳液共聚物。Hong等人的美國專利第7,195,820號涉及芯-殼聚合物，其包括親水性的共聚物殼，還具有高的芯材料水平，為75-95重量％。所述親水性殼更好地覆蓋了芯，使得塑料得到了更佳的抗沖改性劑的粉末性質，例如抗粘結性。揭示了乙烯基咪唑作為親水性單體的許多例子中的一種，但是并未描述使用該單體的聚合反應。Hong等人沒有揭示將多段水性乳液共聚物用于涂料中。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供了一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液；本專利技術的目的在于提供了一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液制備方法；本專利技術的另一目的在于提供了用于一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液中的式I聚合物。為解決上述問題，本專利技術采用了下述技術方案：一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其含45-60重量份去離子水、1.4-3重量份反應型磺酸鹽類復合乳化劑、35-50重量份丙烯酸酯單體、2-6重量份功能單體和0.5-1重量份引發劑；優選地，所述反應型磺酸鹽類復合乳化劑選自烷基苯磺酸鹽、二烷基苯磺酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉(DBS-Na)、丁基萘磺酸鈉、二丁基萘磺酸鈉(拉開粉)、二異丙基萘磺酸鈉、雙甲基萘磺酸鈉或DNS-86中的一種或幾種；所述丙烯酸酯單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的一種或幾種；所述功能單體選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、APAEDMS，N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或幾種；所述引發劑選自叔丁基過氧化氫或過硫酸銨。優選地，所述的水性涂料用核/殼型硅丙乳液還含有5-10重量份的下述式I聚合物，其中Mw為1.02×104，Mn為4.2×103，分子量分布指數為2.4：優選地，所述反應型磺酸鹽類復合乳化劑選自DNS-86；所述丙烯酸酯單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯中的一種；所述功能單體選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述引發劑選自叔丁基過氧化氫或過硫酸銨。更優選地，含45重量份去離子水、2重量份DNS-86、40重量份丙烯酸丁酯、3重量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和0.5重量份叔丁基過氧化氫。更優選地，含50重量份去離子水、1.5重量份DNS-86、45重量份甲基丙烯酸甲酯、3重量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和0.5重量份過硫酸銨。更優選地，含60重量份去離子水、3重量份DNS-86、50重量份丙烯酸異辛酯、5重量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和1重量份過硫酸銨。本專利技術還提供了上述水性涂料用核/殼型硅丙乳液制備方法，其包括下述步驟：預乳化：加入單體、乳化劑以及去離子水于預乳化器中預乳化，得到預乳化液；種子乳液制備：取少量(3wt％-5wt％)預乳化液在四頸瓶中，升溫至約70℃，然后加入引發劑溶液，反應約30min，制得種子乳液；核乳液制備：升溫至約80℃，滴加剩余的乳液和引發劑，2h滴完，滴完保溫30min；核單體聚合：在約80℃下滴加引發劑，2～3h滴完，保溫20min；殼乳液制備：和核乳液一樣先預乳化均勻，再與引發劑一起滴加，2.5h滴完，保溫60min；外殼單體聚合：單體混合均勻，在約80℃下和引發劑一起滴加，2.5～3h滴完，保溫20min；保溫結束后降溫至70℃后處理阻聚，其次降溫至45℃以下加入式I聚合物，調節pH值，過濾出料。所述的水性涂料用核/殼型硅丙乳液可用于制備涂料。所述式I聚合物可用于制備涂料。為解決本專利技術所述的技術問題，提供了下述技術方案：一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液及其制備方法。所述的丙烯酸酯乳液由去離子水、反應型磺酸鹽類復合乳化劑、丙烯酸酯單體、(C)功能單體和引發劑0.5-1％等組成。采用種子乳液聚合法，結合半連續饑餓加料的生產工藝，依次經過：種子乳液的液制備→核液的制備→保溫熟化→殼液的制備→保溫熟化→后處理→中和→過濾等工序后，得到具有核/殼型結構的硅丙乳液。通過DSC測試，所得聚合物具有兩個Tg，其中核層聚合物的Tg≈41℃，殼層聚合物Tg≈60℃。本專利技術所得的核殼型丙烯酸酯乳液，此乳液采用相關國標方法測試，其涂膜具有硬度高(1-2H)、光澤度高(85-95度)、附著力高(0-1級)、耐水性優異等特點。將該乳液與涂料助劑復配后，表干快(1-3h)，實干后漆膜性能優異，可廣泛用于高檔水性木器漆、金屬材料涂飾等領域。附圖說明圖1是本專利技術乳液制備實施例3的核/殼型乳液的DSC圖；圖2是本專利技術乳液制備實施例3的核層的DSC圖；圖3是未加入式I聚合物的普通乳液的DSC圖；圖4是上述3個樣品的合并DSC圖。實施例下面通過實施例對本專利技術作進一步說明。應該理解的是，本專利技術實施例所述方法僅僅是用于說明本專利技術，而不是對本專利技術的限制，在本專利技術的構思前提下對本專利技術制備方法的簡單改進都屬于本專利技術要求保護的范圍。如無特別說明，實施例中用到的所有原料和溶劑均購自SigmaBiochemicalandOrganicCompoundsforResearchandDiagnosticClinicalReagents公司。式I聚合物的制備：在氬氣保護下，將化合物A(0.2mmol)、化合物B(0.2mmol)加入盛有10ml甲苯溶劑的燒瓶中，充分溶解后將碳酸鉀(2mL，2mol/L)溶液加入到燒瓶中，抽真空除氧并充入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其特征在于：含45?60重量份去離子水、1.4?3重量份反應型磺酸鹽類復合乳化劑、35?50重量份丙烯酸酯單體、2?6重量份功能單體和0.5?1重量份引發劑。

【技術特征摘要】
1.一種水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其特征在于：含45-60重量份去離子水、1.4-3重量份反應型磺酸鹽類復合乳化劑、35-50重量份丙烯酸酯單體、2-6重量份功能單體和0.5-1重量份引發劑。2.根據權利要求1所述的水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其特征在于：所述反應型磺酸鹽類復合乳化劑選自烷基苯磺酸鹽、二烷基苯磺酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉(DBS-Na)、丁基萘磺酸鈉、二丁基萘磺酸鈉(拉開粉)、二異丙基萘磺酸鈉、雙甲基萘磺酸鈉或DNS-86中的一種或幾種；所述丙烯酸酯單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的一種或幾種；所述功能單體選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、APAEDMS，N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或幾種；所述引發劑選自叔丁基過氧化氫或過硫酸銨。3.根據權利要求1或2所述的水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其特征在于還含有5-10重量份的下述式I聚合物，其中Mw為1.02×104，Mn為4.2×103，分子量分布指數為2.4：4.根據權利要求3所述的水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其特征在于：所述反應型磺酸鹽類復合乳化劑選自DNS-86；所述丙烯酸酯單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯中的一種；所述功能單體選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述引發劑選自叔丁基過氧化氫或過硫酸銨。5.根據權利要求4所述的水性涂料用核/殼型硅丙乳液，其特征在于：含45重量份去離子水、2重量份DNS-86、40重量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉意，王衛國，
申請(專利權)人：劉意，
類型：發明
國別省市：廣東;44