本发明专利技术公开了一种具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液及其制备方法与应用，该乳液是在下述五种烯类单体在引发剂和乳化剂的存在下，乳液聚合而成的，单体的种类和各单体的用量在单体总量中所占的百分比如下：①不含其它功能性官能基团的烯类单体40‑65％；②含羟基的烯类单体5‑30％；③含环氧基的烯类单体2‑5％；④含羧基的烯类单体1‑7％；⑤含多官能度(≥2)的烯类单体1‑3％；所述引发剂用量为单体总量的0.2‑1.5％；乳化剂总用量为单体总量的1‑5％；以上百分比均为重量百分比。该羟基丙烯酸乳液与水性交联剂配制的水性双组份涂料，VOC含量低，固体份含量高，所形成的涂膜硬度、柔韧性兼具，具有优异的各种耐性，用于铝型材涂装上，可替代传统的溶剂型涂料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料领域，更具体地说，涉及一种具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液及其制备方法与应用。
技术介绍
铝及其合金具有良好的耐腐蚀性，导电导热性和易于加工成型等优点，所以铝合金在国防、航空航天、交通仪器、机械和电子器件，家居装饰等领域有广泛的应用。但由于金属铝极易被氧化而发黑变暗，影响其美观和使用寿命，因此对铝合金工件的防护和装饰非常必要。行业内通常使用溶剂型涂料和粉末涂料涂覆在铝型材表面起到保护和装饰的效果，但油性涂料在生产、调配和施工过程中往往会释放苯类、醛类有毒有害的有机物(VOC)，严重影响人们的健康和生态环境，再加上近年来，随着全球范围内环保要求的日益严格，水性涂料获得较快发展。水性涂料以其无毒、无异味、不燃和易清洗等优点，已经成为了传统溶剂型涂料的主要替代品，但受其本身制备机理的制约，涂膜的耐介质性和硬度按照常规方法难以得到有效的提高，在此情况下，人们开始了对加入的固化剂能够交联的水性羟基树脂的研究。乳液型含羟基丙烯酸树脂同溶剂法合成的、中和成盐的、水分散型的羟基树脂及水溶性羟基树脂相比，成本低，固含量较高，关键是挥发性有机化合物(VOC)含量少，现已得到国内外研究单位和涂料厂家的广泛关注并积极参与研究和开发。中国专利CN 105038426A公开了一种高固、低VOC无苯溶剂型丙烯酸树脂，该树脂采用醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯作为溶剂进行聚合制备树脂，虽然该树脂为无苯体系，拥有较低的VOC，但是较之以水为介质的乳液，VOC排放还是较大。中国专利104194440A公开了一种可常温固化的耐水涂料，该树脂采用双丙酮丙烯酰胺与丙烯酸系原料在引发剂的作用下聚合，采用己二酰肼加以交联，并且最后以双丙酮稳定乳液制得。虽然该乳液能常温固化，各种耐性也得到了一定的改善，但是综合性能比热固型乳液差，且无法用于金属烤漆上，中国专利CN104293047A公开了一种丙烯酸氨基烤漆，该丙烯酸烤漆采用氨基树脂固化使漆膜具有良好的硬度，附着力，耐冲击性及耐候性，但氨基固化的漆膜较之聚氨酯固化的漆膜丰满度、柔韧性要差，而且聚氨酯固化温度更低。中国专利CN200510134997.0公开了一种具有核壳构型的乳液型羟基丙烯酸树脂，该树脂引入羟基基团可作为双组份涂料的羟基树脂，但是由于聚合工艺与原料选择的限制其耐性得不到较高的改善，对于耐性较高的户外涂料较难满足。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液及其制备方法与应用。该羟基丙烯酸乳液与水性交联剂配制的水性双组份涂料，VOC含量低，固体份含量高，所形成的涂膜硬度、柔韧性兼具，具有优异的各种耐性，用于铝型材涂装上，可替代传统的溶剂型涂料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，它是在下述五种烯类单体在引发剂和乳化剂的存在下，乳液聚合而成的，单体的种类和各单体的用量在单体总量中所占的百分比如下：①、不含其它功能性官能基团的烯类单体40-65％；②、含羟基的烯类单体5-30％；③、含环氧基的烯类单体2-5％；④、含羧基的烯类单体1-7％；⑤、含多官能度(≥2)的烯类单体1-3％；所述引发剂用量为单体总量的0.2-1.5％；所述乳化剂是非离子型乳化剂、阴非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂，三者的用量比例为(1.0-1.5):(0.8-1.0)：0.3；乳化剂总用量为单体总量的1-5％；以上百分比均为重量百分比。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，下述单体用量在单体总量中所占的百分比优选为：含羟基的烯类单体②10-20％；含环氧基的烯类单体③3-5％；含羧基的烯类单体④1-2％；含多官能度(≥2)的烯类单体⑤1-3％。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，所述不含其它功能性官能基团的烯类单体①是(甲基)丙烯酸酯类类单体、芳香族烯类单体中的两种或两种以上；所述含羟基的烯类单体②是(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯中的任意一种或一种以上。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，所述含环氧基的烯类单体③是(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油酯中的任意一种或一种以上。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，所述含羧基的烯类单体④是丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的任意一种或者一种以上。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，所述含多官能度(≥2)的烯类单体⑤是乙二醇二丙烯酸酯，1,4-丁二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，新戊二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，乙氧化(N＝3,9,15,21)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化(N＝3,4,5)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种或者一种以上。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，所述羟基丙烯酸乳液中，所述引发剂是过硫酸盐或偶氮类化合物中的任意一种或一种以上；所述乳化剂是非离子型反应性乳化剂、无APEO非离子乳化剂、无APEO阴非离子型乳化剂、阴离子型反应性乳化剂、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐，烷基苯磺酸盐、烷基琥珀酸盐中的三种或者三种以上。本专利技术所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其中，它的外观为乳白微透明蓝光液体，粘度100-2000mPa.s,固体含量42-44％，pH值7.0-8.5,粒径0.05-0.2μm,挥发性有机化合物VOC含量＜0.1％，羟值为10-100mgKOH/g，贮存期6个月以上。本专利技术还提供一种如上所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液的制备方法，先由形成乳液粒子核层的部分单体及乳化剂制得核层预乳化液，在引发剂存在下聚合制得核层乳液，然后将壳层混合单体均匀滴加，在引发剂存在下聚合，经中和，过滤、出料即为具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，具体步骤如下：(1)核层预乳化液的制备：将部分单体①、部分单体④以及全部单体⑤，在乳化剂的作用下均匀分散在水中，得到核层预乳化单体混合物；(2)壳层预乳化液的制备：将剩余的单体①、④以及全部单体②、③，在乳化剂的作用下均匀分散在水中，得到壳层预乳化单体混合物；(3)将乳化剂与引发剂加入到反应介质水中，置于500ml烧瓶中搅拌均匀，并升温至75～80℃，滴加1％-10％重量比例的核层预乳化液，旋转速度维持100-300rpm，持续搅拌0.5-1小时，待乳液变蓝相，获得种子乳液；(4)接着往烧瓶中滴加剩余核层预乳化液和引发剂溶液，滴加完毕后，保温75～80℃，维持0.5-1.0小时；(5)接着往烧瓶中滴加壳层预乳化液和引发剂溶液，滴完后，保温75-80℃维持2.0-2.5小时；(6)降温至40℃，1.0-2.5g的氨水兑入烧瓶中的乳液中直至将烧杯中液体的pH值调制为7.5-8.0，过滤、出料即为具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液。本专利技术还提供一种如上所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液的应用，应用于铝材表面装饰涂料。实施本专利技术的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液及其制备方法与应用，具有以下有益效果：(1)本专利技术具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其独特的核壳结构使其具有以下优点：将具有多官能团的烯烃引入乳液的核部分，使其核具有微凝胶结构，提高核部分树脂的分子量，同时也得到半互穿网络乳液(semi-LIPN),在乳液成膜过程中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，它是在下述五种烯类单体在引发剂和乳化剂的存在下，乳液聚合而成的，单体的种类和各单体的用量在单体总量中所占的百分比如下：①、不含其它功能性官能基团的烯类单体40‑65％；②、含羟基的烯类单体5‑30％；③、含环氧基的烯类单体2‑5％；④、含羧基的烯类单体1‑7％；⑤、含多官能度(≥2)的烯类单体1‑3％；所述引发剂用量为单体总量的0.2‑1.5％；所述乳化剂是非离子型乳化剂、阴非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂，三者的用量比例为(1.0‑1.5):(0.8‑1.0)：0.3；乳化剂总用量为单体总量的1‑5％；以上百分比均为重量百分比。
【技术特征摘要】
1.一种具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，它是在下述五种烯类单体在引发剂和乳化剂的存在下，乳液聚合而成的，单体的种类和各单体的用量在单体总量中所占的百分比如下：①、不含其它功能性官能基团的烯类单体40-65％；②、含羟基的烯类单体5-30％；③、含环氧基的烯类单体2-5％；④、含羧基的烯类单体1-7％；⑤、含多官能度(≥2)的烯类单体1-3％；所述引发剂用量为单体总量的0.2-1.5％；所述乳化剂是非离子型乳化剂、阴非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂，三者的用量比例为(1.0-1.5):(0.8-1.0)：0.3；乳化剂总用量为单体总量的1-5％；以上百分比均为重量百分比。2.根据权利要求1所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，下述单体用量在单体总量中所占的百分比优选为：含羟基的烯类单体②10-20％；含环氧基的烯类单体③3-5％；含羧基的烯类单体④1-2％；含多官能度(≥2)的烯类单体⑤1-3％。3.根据权利要求1所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，所述不含其它功能性官能基团的烯类单体①是(甲基)丙烯酸酯类类单体、芳香族烯类单体中的两种或两种以上；所述含羟基的烯类单体②是(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯中的任意一种或一种以上。4.根据权利要求1所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，所述含环氧基的烯类单体③是(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油酯中的任意一种或一种以上。5.根据权利要求1所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，所述含羧基的烯类单体④是丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的任意一种或者一种以上。6.根据权利要求1所述的具有核壳结构的羟基丙烯酸乳液，其特征在于，所述含多官能度(≥2)的烯类单体⑤是乙二醇二丙烯酸酯，1,4-丁二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，新戊二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，乙氧化(N＝3,9,15,21)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化(N＝3,4,5)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种或者一种以上。7.根据权利要求1所述的具有核壳...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，王羊欢，夏玉龙，梁瑞芬，
申请(专利权)人：肇庆浩城树脂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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