一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液、其制备方法及其在超疏水涂层中的应用技术

本发明专利技术提供了一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液、其制备方法及其在超疏水涂层中的应用，所述核壳型叔碳酸乙烯酯乳液主要由如下重量份数的原料制备而成：丙烯酸酯类单体10~40份，叔碳酸乙烯酯单体60~90份，乳化剂2~4份，引发剂0.5~0.6份，交联剂0.5~3份，缓冲剂0.1~0.15份，pH调节剂0.1~0.4份，去离子水100~120份。本发明专利技术制备得到的乳液中，疏水单体叔碳酸乙烯酯的占比高达90%，可根据壳层单体配比，设计出不同玻璃化转变温度的乳液，从而使得应用方面更加多元化。本发明专利技术的乳液成膜后，在水里浸泡7天后，仍然不泛白，且所测疏水接触角几乎无变化，接触角可达87.7°，将本发明专利技术的乳液成膜后，与疏水二氧化硅复合，制得的涂层疏水性能优异，与水的接触角接近于150°。

A core-shell TERT carbonate vinyl emulsion, its preparation method and its application in super hydrophobic coatings

The invention provides a core-shell type TERT carbonate vinyl ester emulsion, its preparation method and its application in super hydrophobic coating. The core shell type tertiary vinyl carbonate emulsion is mainly prepared from raw materials with the weight as follows: acrylate monomer 10~40 parts, tertiary vinyl carbonate monomer 60~90 fraction, emulsifier 2~4 part, initiator 0. 5-0.6 phr, 0.5-3 phr of crosslinking agent, 0.1-0.15 phr of buffer, 0.1-0.4 phr of pH regulator and 100-120 phr of deionized water. In the emulsion prepared by the invention, the proportion of the hydrophobic monomer tertiary vinyl carbonate is as high as 90%, and the emulsion with different glass transition temperature can be designed according to the ratio of the shell monomer, thereby making the application more diversified. After the emulsion is film-forming, the emulsion is still not white until it is immersed in water for 7 days, and the hydrophobic contact angle is almost unchanged. The contact angle can reach 87.7 degrees. After coating the emulsion with the hydrophobic silica, the coating has excellent hydrophobicity and the contact angle with water is close to 150 degrees.

【技术实现步骤摘要】
一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液、其制备方法及其在超疏水涂层中的应用
本专利技术涉及一种叔碳酸乙烯酯乳液，具体涉及一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液、其制备方法及其在超疏水涂层中的应用。
技术介绍
挥发性有机化合物（VOC）进入大气不仅会导致空气质量变差，还会直接危害人体健康伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。据统计，在每年的VOC排放量中，与涂料相关的排放大约占比20%之多，减少工业涂料VOC排放已经成为当务之急，水性工业涂料代替传统的溶剂型工业涂料已成为必然趋势。目前，水性工业涂料用丙烯酸树脂主要有三种，分别为水溶性丙烯酸树脂、丙烯酸酯乳液和水分散型丙烯酸树脂，其中，丙烯酸酯乳液因无需添加有机溶剂而逐渐受到青睐。但是，由于水性丙烯酸酯类乳液采用乳液聚合法制备而成，其耐水性、耐候性等方面较传统溶剂型工业涂料有较大差距。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液，以解决现有水性丙烯酸酯类乳液耐水性差的问题。本专利技术的目的之二就是提供一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液的制备方法，以制备出耐水性能优异的乳液。本专利技术的目的之三就是提供一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液在超疏水涂层中的应用方法，以制备出具有优异疏水性能的超疏水涂层。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液，主要由如下重量份数的原料制备而成：丙烯酸酯类单体10~40份，叔碳酸乙烯酯单体60~90份，乳化剂2~4份，引发剂0.5~0.6份，交联剂0.5~3份，缓冲剂0.1~0.3份，pH调节剂0.1~0.4份，去离子水100~120份。本专利技术的乳液中，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，优选地，所述丙烯酸类单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸按照（5-20）∶（5-20）∶1的重量比的混合。本专利技术的乳液中，所述叔碳酸乙烯酯为叔碳酸乙烯酯-9和叔碳酸乙烯酯-10的混合物；所述引发剂为过硫酸铵；所述交联剂为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼，二者的质量比为2∶1；所述缓冲剂为碳酸氢钠；所述pH调节剂为氨水。本专利技术的乳液中，所述乳化剂为酚醚磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠复配的阴离子型乳化剂，酚醚磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的重量比为（1-1.5）∶1。本专利技术的目的之二是这样实现的，一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液的制备方法，包括以下步骤：1）核层单体预乳化阶段：称取复配乳化剂、去离子水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸，充分预乳化，得核层单体预乳化液；2）核层单体反应阶段：配制引发剂溶液，在80-82℃条件下，向反应器中同时滴加核层单体预乳化液和引发剂溶液，滴加完毕后，保温反应1h；3）壳层单体预乳化阶段：在核层单体保温反应的同时，称取复配乳化剂、去离子水、叔碳酸乙烯酯单体、双丙酮丙烯酰胺水溶液、甲基丙烯酸，充分预乳化，得壳层单体预乳化液；4）壳层单体反应阶段：配制引发剂溶液，核层单体反应结束后，在88-90℃条件下，向反应器中同时滴加壳层单体预乳化液和剩余的引发剂溶液，滴加完毕后，保温反应2h；5）后处理阶段：壳层单体反应阶段结束后，冷却至室温，加入己二酸二酰肼水溶液，5~10min后，加入pH调节剂调pH值为8，用80目纱布过滤，即得核壳型叔碳酸乙烯酯乳液；将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸统称为丙烯酸酯类单体，丙烯酸酯类单体与叔碳酸乙烯酯单体的质量比为10~40∶60~90。本专利技术的制备方法中，所述叔碳酸乙烯酯为叔碳酸乙烯酯-9和叔碳酸乙烯酯-10的混合物；所述复配乳化剂为阴离子型乳化剂；所述引发剂为过硫酸铵；所述pH调节剂为氨水。丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的重量比为（5-20）∶（5-20）∶1。所述复配乳化剂为酚醚磷酸酯类和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照（1-1.5）∶1的重量比复配而成。步骤2）和步骤4）中的引发剂溶液均是将引发剂与缓冲剂、水混合配制而成，所述缓冲剂为碳酸氢钠。本专利技术制备得到的乳液中，疏水单体叔碳酸乙烯酯的占比高达90%，可根据壳层单体配比，设计出不同玻璃化转变温度的乳液，从而使得应用方面更加多元化。本专利技术所制备得到的乳液成膜后，在水里浸泡7天后，仍然不泛白，且所测疏水接触角几乎无变化，接触角可达87.7°。本专利技术的制备方法工艺条件温和，无需采用昂贵复杂的设备，成本低，实用性高。本专利技术还提供了上述乳液在制备超疏水涂层中的应用方法，包括以下步骤：称取如上所述的乳液，成膜，待乳液表干后，在乳液表面涂抹疏水二氧化硅，压实，即得超疏水涂层；或者，在乳液表面喷涂疏水二氧化硅溶液，晾干，即得超疏水涂层。本专利技术的应用方法将乳液成膜表干后，与疏水二氧化硅复合，制得的涂层疏水性能优异，与水的接触角接近于150°，且本专利技术的应用方法操作极其简便。附图说明图1是实施例1所制乳液涂膜的水接触角测试结果图。图2是实施例1所制涂层材料的水接触角测试结果图。图3是实施例2所制涂层材料的水接触角测试结果图。图4是实施例3所制涂层材料的水接触角测试结果图。具体实施方式实施例1本实施例的叔碳酸乙烯酯乳液，由如下原料制备而成：丙烯酸丁酯：19g，甲基丙烯酸甲酯：20g，甲基丙烯酸：1g，叔碳酸乙烯酯-9：14g，叔碳酸乙烯酯-10：46g，酚醚磷酸酯TXP-10：1.5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）：1.5g，过硫酸铵（APS）：0.5g，双丙酮丙烯酰胺（DAAM）：2g，己二酸二酰肼（ADH）：1g，碳酸氢钠：0.15g，氨水：0.15g，去离子水：120g。其制备方法为：核层单体预乳化阶段：称取19g丙烯酸丁酯、20g甲基丙烯酸甲酯、0.4g甲基丙烯酸备用，将0.6gAES和0.6gTXP-10用8g水溶解，制得复配乳化剂，而后将称量好的丙烯酸酯类单体、复配乳化剂和15g去离子水加入预乳化瓶中，预乳化30min，得核层单体预乳化液。组装：将四口烧瓶、搅拌器和恒温水浴锅组装好，向四口烧瓶中加入10g去离子水，并升温至80~82℃。核层单体反应阶段：称取0.2gAPS、0.06g碳酸氢钠和12g去离子水，配制成引发剂溶液，将引发剂溶液和核层单体预乳化液分别置于恒压滴液漏斗中，并将两个恒压滴液漏斗分别置于四口烧瓶上，开启搅拌，调节二者的滴加速度，使二者同时滴加完毕，之后保温反应1h。壳层单体预乳化阶段：在上述核层保温反应期间，称取14g叔碳酸乙烯酯-9、46g叔碳酸乙烯酯-10、0.6g甲基丙烯酸、2gDAAM（DAAM用10g去离子水溶解）备用，将0.9gAES和0.9gTXP-10用12g水溶解，制得复配乳化剂，而后将称量好的备用单体、复配乳化剂和25g去离子水加入预乳化瓶中，预乳化30min，得壳层单体预乳化液。壳层单体反应阶段：称取0.3gAPS，0.09gNaHCO3和18g去离子水，配成引发剂溶液，将引发剂溶液和壳层单体预乳化液分别置于恒压滴液漏斗中，并将两个恒压滴液漏斗分别置于四口烧瓶上，开启搅拌，并升温至88-90℃，调节二者的滴加速度，使二者同时滴加完毕，之后保温2h。后处理阶段：壳层单体反应结束后，开始降温，称取1gADH，用10g去离子水溶解，降至室温后，加入ADH水溶液，搅拌5min，加入氨水调pH至8，用80目纱布过滤，出料，即得核壳型叔碳酸乙烯酯乳液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制备而成：丙烯酸酯类单体10~40份，叔碳酸乙烯酯单体60~90份，乳化剂2~4份，引发剂0.5~0.6份，交联剂0.5~3份，缓冲剂0.1~0.3份，pH调节剂0.1~0.4份，去离子水100~120份。

【技术特征摘要】
1.一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制备而成：丙烯酸酯类单体10~40份，叔碳酸乙烯酯单体60~90份，乳化剂2~4份，引发剂0.5~0.6份，交联剂0.5~3份，缓冲剂0.1~0.3份，pH调节剂0.1~0.4份，去离子水100~120份。2.根据权利要求1所述的核壳型叔碳酸乙烯酯乳液，其特征在于，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸中的至少一种；所述叔碳酸乙烯酯为叔碳酸乙烯酯-9和叔碳酸乙烯酯-10的混合物；所述乳化剂为酚醚磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠复配的阴离子型乳化剂；所述引发剂为过硫酸铵；所述交联剂为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼；所述缓冲剂为碳酸氢钠；所述pH调节剂为氨水。3.根据权利要求2所述的核壳型叔碳酸乙烯酯乳液，其特征在于，所述丙烯酸类单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸按照（5-20）∶（5-20）∶1的重量比的混合；所述乳化剂为酚醚磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照（1-1.5）∶1的重量比复配而成。4.一种核壳型叔碳酸乙烯酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）核层单体预乳化阶段：称取复配乳化剂、去离子水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸，充分预乳化，得核层单体预乳化液；2）核层单体反应阶段：配制引发剂溶液，在80-82℃条件下，向反应器中同时滴加核层单体预乳化液和引发剂溶液，滴加完毕后，保温反应；3）壳层单体预乳化阶段：在核层单体保温反应的同时，称取复配乳化剂、去离子水、叔碳酸乙烯酯单体、双丙酮丙烯酰胺水溶液、甲基丙烯酸，充分...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖继君，胡明广，崔晗，于镇，邢亮臣，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13