一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法。其包括如下步骤：A、制备改性二醛交联剂；所述二醛交联剂的通式为CHO‑R‑CHO，其中R为直链或支链的烷基、或直链或支链的芳基；B、制备含氨基官能团的丙烯酸酯共聚物乳液；C、于B步骤所得的丙烯酸酯共聚物乳液中加入A步骤所得的改性二醛交联剂，得到交联水性丙烯酸乳液，交联反应式为：2P‑NH2+CHO‑R‑CHO→P‑N＝CH‑R‑CH＝N‑P+H2O。本发明专利技术得到的交联涂膜，具有良好的耐磨性、耐化学性、耐水性和拉伸强度，而且成功解决了黄变问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法。
技术介绍
水性涂料因其VOC低，是环保型涂料发展的一个重要方向。丙烯酸树脂水性涂料因具有优异的耐候性、耐酸碱性和耐水性等而备受关注。但目前水性丙烯酸树脂涂料存在低温成膜和高硬度之间的矛盾，限制了其广泛的应用。为了解决这个问题，最有效地方式是引入交联剂，使分子形成交联结构。乳液聚合物成膜是如果能够形成交联结构，不但能提高涂膜的物理和化学稳定性，而且还能提高其拉伸强度及其耐磨性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法，以解决现有技术的不足之处。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法，包括如下步骤：A、制备改性二醛交联剂；所述二醛交联剂的通式为CHO-R-CHO，其中R为直链或支链的烷基、或直链或支链的芳基；B、制备含氨基官能团的丙烯酸酯共聚物乳液；C、于B步骤所得的丙烯酸酯共聚物乳液中加入A步骤所得的改性二醛交联剂，得到交联水性丙烯酸乳液，交联反应式为：2P-NH2+CHO-R-CHO→P-N＝CH-R-CH＝N-P+H2O。作为优选，C步骤所述的改性二醛交联剂的添加量为所述丙烯酸酯共聚物乳液中的氨基单体摩尔质量的四分之一。作为优选，B步骤所述丙烯酸酯共聚物乳液的丙烯酸类单体，其通式为CH2＝CRCOOR1，其中：a)当R1为直链或支链的烷基时，所述丙烯酸单体为非离子型丙烯酸类单体，用量为单体总质量的40～98％；其中：当R为氢原子时，所述丙烯酸单体为非离子型丙烯酸单体，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯等；当R为甲基时，所述丙烯酸单体属非离子型甲基丙烯酸单体，如基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异辛酯等；b)当R1为氢原子时，所述丙烯酸单体为离子型丙烯酸类单体，用量为单体总质量的1～10％；其中：当R为氢原子时，所述丙烯酸单体为丙烯酸；当R为甲基时，所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸；c)当R1为氨基或氨基衍生物时，所述丙烯酸单体为(甲基)丙烯酰胺类单体，用量为单体总质量的1～10％；其中：当R为氢原子时，所述丙烯酸单体为丙烯酰胺类单体，如丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、丙烯腈等；当R为甲基时，所述丙烯酸单体为甲基丙烯酰胺类单体，如甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯腈等；d)当R1为带活性官能团的直链或支链的烷基时，所述丙烯酸单体为非离子型活性丙烯酸类单体，用量为单体总质量的0～10％；其中：当R为氢原子时，所述丙烯酸单体为非离子型活性丙烯酸单体，如带羟基的丙烯酸羟乙酯、单丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯，带环氧基的丙烯酸缩水甘油酯等；当R为甲基时，所述丙烯酸单体属非离子型活性甲基丙烯酸单体，如带羟基的甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯，带环氧基的甲基丙烯酸缩水甘油酯等。作为优选，B步骤所述丙烯酸酯共聚物乳液的丙烯酸类单体还包括多官能度单体；所述多官能度单体为多个含丙烯酰氧基的有机酸单体与多元醇的酯化产物，例如二丙烯酸1,2-乙二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1,2-乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-乙二醇酯等；也可以为含一个丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的有机酸单体与带不饱和双键的烷基醇的酯化产物，例如丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸双环戊二烯酯、甲基丙烯酸双环戊二烯酯等；也可以为多元有机酸与多个带不饱和双键的烷基醇的酯化产物，例如邻苯二甲酸二烯丙酯、1,2-苯二甲酸二烯丙酯、顺丁烯二酸二烯丙酯等。作为优选，B步骤所述丙烯酸酯共聚物乳液还包含有一种或多种其他不饱和双键化合物；所述其他不饱和双键化合物为乙烯基酯、和/或为乙烯基芳香族化合物、和/或为乙烯基卤化物、和/或为丙烯醛和丁二烯及其混合物，用量为单体总质量的0～30％。作为优选，B步骤所述含氨基官能团的丙烯酸酯共聚物乳液中的含氨基单体，还包括其他含氨基的乙烯基单体。本专利技术通过在含氨基官能团的丙烯酸酯共聚物乳液中加入含改性的二醛交联剂，在有水存在下，该二醛交联剂与丙烯酸酯树脂的分子链上的胺基的交联反应是可逆的；而在涂膜干燥过程中，随着水分挥发，与丙烯酸酯树脂的分子链上的胺基发生亲核反应，并脱去一份水，形成席夫碱，从而实现对丙烯酸酯树脂的交联。得到的交联涂膜，具有良好的耐磨性、耐化学性、耐水性和拉伸强度，而且成功解决了黄变问题。具体实施方式本专利技术的乳液聚合聚合技术可采用间歇乳液聚合方式、半连续乳液聚合方式、连续乳液聚合方式、半连续种子预乳化聚合方式，优选为半连续种子预乳化聚合方式。乳液聚合过程所用引发剂包括：有机过氧化物、偶氮化合物和过硫酸盐类，例如过氧化苯甲酰、过氧化叔丁基醚、过氧化乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、过硫酸铵和过硫酸钾等；所述引发剂的水溶液的浓度为1～5％。乳液聚合过程所用乳化剂包括：阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，优选为两者混合物。所述阴离子表面活性剂包括：a)羧酸盐类，通式RCOOM(其中M为金属，R为烷基(C7～C21)、芳香基以及其他基团)，如脂肪酸钠；b)硫酸盐类，通式ROSO3M(其中M为金属，R为烷基(C8～C18))，如十二烷基硫酸钠；c)磺酸盐类，通式RSO3M(其中M为金属，R为烷基、芳香基以及其他基团)，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基二苯醚磺酸二钠盐等。所述非离子表面活性剂包括：酯类，如聚氧化乙烯羧酸酯、多元醇羧酸酯、聚氧化乙烯多元醇羧酸酯等；醚类，如聚氧化乙烯烷基醚，聚氧化乙烯烷芳基醚；胺类和酰胺类。阴非离子表面活性剂的重量比为2:1～1:4；添加量为单体总质量的1～4％。对比例1在预乳化罐中加入水140份和十二烷基苯磺酸钠1份、2份OP-10的乳化剂，开启搅拌，升温至40～50℃，均匀滴加9/10的丙烯酸酯单体混合液(丙烯酸丁酯106份、甲基丙烯酸甲酯86份、甲基丙烯酸8份和丙烯酰胺3.55份)，0.5～1h滴完。在反应釜中加入水80份和十二烷基苯磺酸钠0.5份、0.5份OP-10，升温至80～85℃，开始滴加剩余1/10的丙烯酸酯单体混合液，同时滴加1/5的引发剂水溶液(50份的水溶解1份的过硫酸铵)，半小时滴完，待蓝光出现后，继续滴加预乳化液，同时滴加剩余的4/5的引发剂水溶液，3～4h滴加完毕后。在85～90℃保温60～90分钟，降温冷却，用中和剂中和，过滤出料，得到交联水性丙烯酸乳液。对比例2在预乳化罐中加入水140份和十二烷基苯磺酸钠1份、2份OP-10的乳化剂，开启搅拌，升温至40～50℃，均匀滴加9/10的丙烯酸酯单体混合液(丙烯酸丁酯106份、甲基丙烯酸甲酯86份、甲基丙烯酸8份和丙烯酰胺3.55份)，0.5～1h滴完。在反应釜中加入水80份和十二烷基苯磺酸钠0.5份、0.5份OP-10，升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、制备改性二醛交联剂；所述二醛交联剂的通式为CHO‑R‑CHO，其中R为直链或支链的烷基、或直链或支链的芳基；B、制备含氨基官能团的丙烯酸酯共聚物乳液；C、于B步骤所得的丙烯酸酯共聚物乳液中加入A步骤所得的改性二醛交联剂，得到交联水性丙烯酸乳液，交联反应式为：2P‑NH2+CHO‑R‑CHO→P‑N＝CH‑R‑CH＝N‑P+H2O。

【技术特征摘要】
1.一种交联水性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、制备改性二醛交联剂；所述二醛交联剂的通式为CHO-R-CHO，其中R为直链或支链的烷基、或直链或支链的芳基；B、制备含氨基官能团的丙烯酸酯共聚物乳液；C、于B步骤所得的丙烯酸酯共聚物乳液中加入A步骤所得的改性二醛交联剂，得到交联水性丙烯酸乳液，交联反应式为：2P-NH2+CHO-R-CHO→P-N＝CH-R-CH＝N-P+H2O。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，C步骤所述的改性二醛交联剂的添加量为所述丙烯酸酯共聚物乳液中的氨基单体摩尔质量的四分之一。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，B步骤所述丙烯酸酯共聚物乳液的丙烯酸类单体，其通式为CH2＝CRCOOR1，其中：a)当R1为直链或支链的烷基时，所述丙烯酸单体为非离子型丙烯酸类单体，用量为单体总质量的40～98％；b)当R1为氢原子时，所述丙烯酸单体为离子型丙烯酸类单体，用量为单体总质量的1～10％；c)当R1为氨基或氨基衍生物时，所述丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：高屹，陈佳宁，
申请(专利权)人：厦门市禾合科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35