彩色中空聚合物乳液及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种彩色中空聚合物乳液及其制备方法。具体地，本发明专利技术涉及一种含有染料的颗粒，该颗粒包括：核体，核体是基于第一极性材料形成的；过渡层，过渡层形成在核体的外表面，并且过渡层是基于第二极性材料和第一非极性材料形成的；以及支撑层，支撑层形成在过渡层的外表面，并且支撑层是基于第二非极性材料形成的，其中染料分散在核体、过渡层以及支撑层的至少之一中，并且染料与核体、过渡层以及支撑层的至少之一共价结合。由此，可以由核体为该颗粒提供亲水核结构，并且可以使该含有染料的颗粒具有可以调节的多层结构，进而进一步扩展根据本发明专利技术实施例的颗粒的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
彩色中空聚合物乳液及其制备方法
本专利技术涉及化工领域，具体地，涉及一种彩色中空聚合物乳液及其制备方法。更具体地，涉及一种含有染料的颗粒，一种含有染料的乳液、制备该乳液的方法以及该颗粒和乳液在水性涂料、水性漆、水性墨、印染、皮革、造纸和/或颜料中的用途。
技术介绍
聚合物乳液是制备环境友好型水性聚合物产品最重要的原料。其中，中空聚合物乳液是由中空聚合物乳胶粒分散在水中形成的功能性乳液。由于该类型的聚合物乳液中的中空结构使其具有质轻、散射光、隔热等优点，因而中空聚合物乳液被广泛用于涂料、纸张、油墨、化妆品等多个领域。但因为多数中空聚合物乳液自身不能成膜，所以它只能作为添加剂(塑料颜料)与能室温成膜的传统聚合物乳液一起使用，形成白色的膜层。然而，聚合物乳液的结构以及性能还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：传统的彩色水性聚合物产品因染料与聚合物基体的相容性较差，因此通过共混方法得到的彩色水性聚合物乳液产品通常存在色彩不均匀、耐光色牢度差等问题。专利技术人发现，通过采用含有双键的可聚合染料与聚合物基体结合而制备共聚型彩色聚合物乳液，可以解决染料与聚合物基体相容性差的问题。由此，可以提高彩色水性聚合物乳液产品的性能。此外，通过在传统的中空聚合物乳液中添加成膜层，可以使该聚合物乳液具有室温成膜性能。有鉴于此，在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种含有染料的颗粒，根据本专利技术的实施例，该含有染料的颗粒包括：核体，所述核体是基于第一极性材料形成的；过渡层，所述过渡层形成在所述核体的外表面，并且所述过渡层是基于第二极性材料和第一非极性材料形成的；以及支撑层，所述支撑层形成在所述过渡层的外表面，并且所述支撑层是基于第二非极性材料形成的，任选地，所述支撑层是基于第三极性材料和所述第二非极性材料形成的，其中，所述染料分散在所述核体、过渡层以及支撑层的至少之一中，并且所述染料与所述核体、过渡层以及支撑层的至少之一共价结合。由此，可以由所述核体为根据本专利技术实施例的颗粒提供亲水核结构，通过在所述核体外表面形成所述过渡层以及支撑层形成多层核壳结构，进而可以使该含有染料的颗粒具有可以调节的多层结构，进而进一步扩展根据本专利技术实施例的颗粒的使用范围。并且，通过在上述核壳结构中添加染料，可以实现染料与聚合物乳液的结合，从而达到为根据本专利技术的实施例的颗粒提供颜色的目的。根据本专利技术的实施例，所述含有染料的颗粒进一步具有以下技术特征至少之一：根据本专利技术的实施例，所述含有染料的颗粒的粒径为0.2～2微米，任选地，所述含有染料的颗粒进一步包括空腔，所述空腔是通过对所述核体进行渗透溶胀处理而形成的。由此，可以，根据实际需求，选择适宜的粒径大小，并且可以形成中空的核壳结构，使根据本专利技术实施例的颗粒具有质轻、散射光、隔热的特点，进而可以提高根据本专利技术实施例的颗粒的使用效果。根据本专利技术的实施例，所述核体、所述过渡层和所述支撑层分别独立地是通过乳液聚合形成的，其中，所述乳液聚合是在存在引发剂时进行的，任选地，所述乳液聚合是在存在引发剂以及选自乳化剂和交联剂的至少之一时进行的，任选地，所述核体是在存在所述引发剂和乳化剂时通过所述乳液聚合形成的。任选地，所述交联剂为选自二(丙烯酸)乙二醇酯、二(甲基丙烯酸)乙二醇酯、二(丙烯酸)-1,6-己二醇酯、二(甲基丙烯酸)-1,6-己二醇酯、三(甲基丙烯酸)甘油酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺以及二乙烯基苯的至少一种，任选地，所述引发剂为选自过硫酸盐、水溶性偶氮引发剂以及氧化还原引发剂的至少一种，任选地，所述乳化剂包括选自阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的至少一种，任选地，在所述过渡层中，所述第二极性材料与所述第一非极性材料的质量比为(20～90)：(10～80)，并且，在所述支撑层中，所述第三极性材料与所述第二非极性材料的质量比为(0～20)：(80～100)，任选地，所述核体、所述过渡层以及所述支撑层的质量比为(5～30)：(5～40)：(30～80)。由此，可以通过上述聚合方式，根据实际需求选择适当试剂以及配比完成核体、过渡层和支撑层的形成，从而提高根据本专利技术实施例的颗粒的使用效果。根据本专利技术的实施例，所述含有染料的颗粒进一步包括：成膜层，所述成膜层形成在所述支撑层的外表面，所述成膜层是基于第四极性材料和第三非极性材料形成的，并且，所述第四极性材料与所述第三非极性材料的质量比为(40～80)：(20～60)，任选地，所述染料的一部分分散在所述成膜层中，并且所述染料的一部分与所述成膜层共价结合，任选地，所述核体、所述过渡层、所述支撑层以及所述成膜层的质量比为(5～30)：(5～20)：(20～40)：(20～70)。由此，可以通过所述成膜层的形成，为所述颗粒提供成膜功能，进而可以扩展根据本专利技术的实施例的所述颗粒的应用范围。根据本专利技术的实施例，所述第一极性材料、所述第二极性材料以及所述第三极性材料的至少之一携带有羧基和酯基的至少之一。任选地，所述第一极性材料、所述第二极性材料以及所述第三极性材料分别独立地包括选自下列的至少之一：丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-苯基丙烯酸、α-氯代丙烯酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、马来酸、富马酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛脂、丙烯酸-β-羟乙酯以及丙烯腈，任选地，所述第四极性材料包括选自下列的至少之一：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛脂、丙烯酸-β-羟乙酯以及丙烯腈，任选地，所述第一非极性材料、所述第二非极性材料以及所述第三非极性材料分别独立地为芳香族乙烯，任选地，所述芳香族乙烯包括苯乙烯、甲基苯乙烯以及乙基苯乙烯，任选地，所述染料包括选自下列的至少之一：蒽醌类染料、偶氮类染料、酞菁类染料、芳甲烷类染料、多甲川类染料、萘四羧酸类染料、靛系染料、硝基染料、硫化染料以及它们的衍生物，优选地，所述染料包括选自下列的至少之一：1-(6-丙烯酰氨基)己氨基蒽醌、1-(6-氨基)己氨基蒽醌、1-(4-(2-丙烯酰氧基)乙氧羰基)苯甲酰氨基蒽醌、1-(4-(2-乙酰氧基)乙氧羰基)苯甲酰氨基蒽醌、1-甲氨基-4-(6-丙烯酰氨基)己氨基蒽醌、1-甲氨基-4-(6-乙酰氨基)己氨基蒽醌、3-(4-(4’-N，N-二甲基氨基苯基偶氮)邻苯二甲酰亚胺基)丙基-2-甲基丙烯酸酯、2-(4-(4’-硝基苯基偶氮)苯氧基)乙基丙烯酸酯以及2,3,6,7-四联噻吩-N,N’-二(2-甲基烯丙基)-1,4,5,8-萘四甲酸二酰亚胺。由此，可以由上述材料为根据本专利技术实施例的颗粒提供多种可选材料，进而可以根据实际需求，选择适当的极性材料完成根据本专利技术实施例的颗粒的制备，进而可以扩展该颗粒的适用范围。根据本专利技术的实施例，所述成膜层是通过乳液聚合形成的，所述乳液聚合是在存在引发剂时进行的，任选地，所述乳液聚合是在存在引发剂以及选自乳化剂和交联剂的至少之一时进行的，任选地，所述交联剂为选自下列的至少之一：二(丙烯酸)乙二醇酯、二(甲基丙烯酸)乙二醇酯、二(丙烯酸)-1,6-己二醇酯、二(甲基丙烯酸)-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有染料的颗粒，其特征在于，包括：核体，所述核体是基于第一极性材料形成的；过渡层，所述过渡层形成在所述核体的外表面，并且所述过渡层是基于第二极性材料和第一非极性材料形成的；以及支撑层，所述支撑层形成在所述过渡层的外表面，并且所述支撑层是基于第二非极性材料形成的，任选地，所述支撑层是基于第三极性材料和所述第二非极性材料形成的，其中，所述染料分散在所述核体、过渡层以及支撑层的至少之一中，并且所述染料与所述核体、过渡层以及支撑层的至少之一共价结合。

【技术特征摘要】
1.一种含有染料的颗粒，其特征在于，包括：核体，所述核体是基于第一极性材料形成的；过渡层，所述过渡层形成在所述核体的外表面，并且所述过渡层是基于第二极性材料和第一非极性材料形成的；以及支撑层，所述支撑层形成在所述过渡层的外表面，并且所述支撑层是基于第二非极性材料形成的，或，所述支撑层是基于第三极性材料和所述第二非极性材料形成的，其中，所述染料分散在所述核体、过渡层以及支撑层的至少之一中，并且所述染料与所述核体、过渡层以及支撑层的至少之一共价结合，进一步包括：成膜层，所述成膜层形成在所述支撑层的外表面，所述成膜层是基于第四极性材料和第三非极性材料形成的，并且，所述第四极性材料与所述第三非极性材料的质量比为(40～80)：(20～60)，所述染料的一部分分散在所述成膜层中，并且所述染料的一部分与所述成膜层共价结合，进一步包括：空腔，所述空腔是通过对所述核体进行渗透溶胀处理而形成的。2.根据权利要求1所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述含有染料的颗粒的粒径为0.2～2微米。3.根据权利要求1所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述核体、所述过渡层和所述支撑层是分别独立地通过乳液聚合形成的，其中，所述乳液聚合是在存在引发剂时进行的。4.根据权利要求3所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述乳液聚合是在存在引发剂以及选自乳化剂和交联剂的至少之一时进行的。5.根据权利要求4所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述核体是在存在所述引发剂和乳化剂时通过所述乳液聚合形成的。6.根据权利要求4所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述交联剂为选自二(丙烯酸)乙二醇酯、二(甲基丙烯酸)乙二醇酯、二(丙烯酸)-1,6-己二醇酯、二(甲基丙烯酸)-1,6-己二醇酯、三(甲基丙烯酸)甘油酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺以及二乙烯基苯的至少一种。7.根据权利要求4所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述引发剂为选自过硫酸盐、水溶性偶氮引发剂以及氧化还原引发剂的至少一种。8.根据权利要求4所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述乳化剂包括选自阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的至少一种。9.根据权利要求3所述的含有染料的颗粒，其特征在于，在所述过渡层中，所述第二极性材料与所述第一非极性材料的质量比为(20～90)：(10～80)，并且，在所述支撑层中，所述第三极性材料与所述第二非极性材料的质量比为(0～20)：(80～100)。10.根据权利要求3所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述核体、所述过渡层以及所述支撑层的质量比为(5～30)：(5～40)：(30～80)。11.根据权利要求1所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述核体、所述过渡层、所述支撑层以及所述成膜层的质量比为(5～30)：(5～20)：(20～40)：(20～70)。12.根据权利要求1所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述第一极性材料、所述第二极性材料以及所述第三极性材料的至少之一携带有羧基和酯基的至少之一。13.根据权利要求12所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述第一极性材料、所述第二极性材料以及所述第三极性材料分别独立地包括选自下列的至少之一：丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-苯基丙烯酸、α-氯代丙烯酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、马来酸、富马酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-β-羟乙酯以及丙烯腈。14.根据权利要求12所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述第四极性材料包括选自下列的至少之一：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-β-羟乙酯以及丙烯腈。15.根据权利要求12所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述第一非极性材料、所述第二非极性材料以及所述第三非极性材料分别独立地为芳香族乙烯。16.根据权利要求15所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述芳香族乙烯包括苯乙烯、甲基苯乙烯以及乙基苯乙烯。17.根据权利要求12所述的含有染料的颗粒，其特征在于，所述染料包括选自下列的至少之一：蒽醌类染料、偶氮类染料、酞菁类染料、芳甲烷类染料、多甲川类染料、萘四羧酸类染料、靛系染料、硝基染料、硫化染料以及它们的衍生物。18.根据权利要求17所述的含有染料的颗粒，所述染料包括选自下列的至少之一：1-(6-丙烯酰胺基)己氨基蒽醌、1-(4-(2-丙烯酰氧基)乙氧羰基)苯甲酰胺基蒽醌、1-甲氨基-4-(6-丙烯酰氨基)己氨基蒽醌、3-(4-(4’-N，N-二甲基氨基苯基偶氮)邻苯二甲酰亚胺基)丙基-2-甲基丙烯酸酯、2-(4-(4’-硝基苯基偶氮)苯氧基)乙基丙烯酸酯以及2,3,6,7-四联噻吩-N,N’-二(2-甲基烯丙基)-1,4,5,8...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄馨仪，徐旻，李凌霄，于恬怡，李勃天，阚成友，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11