一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种水性丙烯酸乳液，包含聚丙烯酸微粒和水，所述聚丙烯酸微粒包括壳层、中间层和核层，其中所述中间层由末端带有双键的多支化的聚氨酯链分子组成，并且基于聚丙烯酸微粒的总重量计，所述聚氨酯链分子的含量为0.01

【技术实现步骤摘要】
一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和用途


[0001]本专利技术水性功能高分子乳液
，具体涉及一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，由于防止环境污染的需要，以及国家政策的促进，水性涂料的技术发展及产品应用进展迅速。丙烯酸乳液是各种丙烯酸类单体共聚物的通称，不同的丙烯酸乳液可以适用于不同的行业。其产品在皮革、木器漆、手套涂层，甚至防腐防锈方面都有出色的表现。
[0003]但是，目前的丙烯酸乳液具有热粘冷脆的通病，在使用上受到了很大的限制。通常会通过壳核结构、交联改性等来改善其性能。但这些交联方法大部分采用的都是简单的内外交联的办法。在改善丙烯酸产品低温脆性及耐水性等性能上有一定帮助，但改善程度有限。对于一些高端应用性能的要求，还需要配合其他的改性手段，甚至需要新的研发技术来解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水性丙烯酸乳液，其含有由末端带有双键的多支化的聚氨酯链分子组成的中间层，使得水性丙烯酸乳液的韧性及成膜性能明显改善，同时维持其优异的耐候性、耐溶剂性和耐盐雾性能；所述水性丙烯酸乳液还可用于涂料中起到防腐防锈的作用。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种水性丙烯酸乳液，包含聚丙烯酸微粒和水，所述聚丙烯酸微粒包括壳层、中间层和核层，其中所述中间层由末端带有双键的多支化的聚氨酯链分子组成，并且基于聚丙烯酸微粒的总重量计，所述聚氨酯链分子的含量为0.01
‑
12重量％。
[0006]第二方面，本专利技术提供一种制备如上所述的水性丙烯酸乳液的方法，其包括以下步骤：
[0007]1)将软单体、羟基单体、亲水单体、内交联剂、乳化剂混合分散，得到核层预乳液；
[0008]2)将硬单体、羟基单体、亲水单体、乳化剂混合分散，得到壳层预乳液；
[0009]3)在反应釜中加入碳酸氢钠、乳化剂和去离子水，混合均匀；
[0010]4)向反应釜中加入引发剂，然后加入核层预乳液的1
‑
10重量％，得到种子乳液；
[0011]5)然后将其余的核层预乳液及引发剂分别匀速滴加至反应釜中，得到核结构；
[0012]6)向反应釜中匀速滴加聚氨酯链分子，得到中间层；
[0013]7)将壳层预乳液及引发剂分别匀速滴加入反应釜中；并且在剩余的壳层预乳液量为5
‑
30重量％时，向壳层预乳液中加入外交联剂，混合均匀；然后继续滴加所述壳层预乳液及引发剂，得到壳结构；
[0014]8)加入引发剂；
[0015]9)加入PH调节剂，调节PH值至7
‑
8；
[0016]10)加入外交联剂，混合均匀，过滤，得到水性丙烯酸乳液。
[0017]第三方面，本专利技术提供如上所述的水性丙烯酸乳液的用途，其用于涂料中。
[0018]本专利技术的水性丙烯酸乳液中，聚丙烯酸微粒具有缓冲作用的中间层，使得所述丙烯酸乳液具有明显改善的韧性及成膜性能，同时维持优异的耐候性、耐溶剂性和耐盐雾性能。
附图说明
[0019]图1本专利技术的水性丙烯酸乳液中聚丙烯酸微粒的结构示意图，其中1为核层，2为中间层，3为壳层。
具体实施方式
[0020]在本专利技术中，如无相反说明，则所有操作均在室温、常压下进行。
[0021]在本专利技术中，结合本专利技术的产品所作说明所公开的信息，如果可以适用于本专利技术的方法或者用途，则应视为可以用于限定本专利技术的方法或者用途，反之亦然。
[0022]第一方面，本专利技术提供一种水性丙烯酸乳液，包含聚丙烯酸微粒和水，所述聚丙烯酸微粒包括壳层、中间层和核层，其中所述中间层由末端带有双键的多支化的聚氨酯链分子组成，并且基于聚丙烯酸微粒的总重量计，所述聚氨酯链分子的含量为0.01
‑
12重量％，优选4.2
‑
11.5重量％。
[0023]参见图1，本专利技术的水性丙烯酸乳液具有核壳结构，并在壳核之间引入聚氨酯链分子中间层，其起到缓冲带的作用，因此明显改善丙烯酸乳液产品的韧性及成膜性能，同时维持其优异的耐候性、耐溶剂性和耐盐雾性能。
[0024]在一些本专利技术的实施方案中，所述中间层与核层的重量比为0.05
‑
0.7:1，优选0.05
‑
0.25:1，以及所述中间层与壳层的重量比为0.05
‑
0.5:1，优选0.1
‑
0.3:1。
[0025]在一些本专利技术的实施方案中，所述水性丙烯酸乳液的固含量为20
‑
70重量％，基于水性丙烯酸乳液的总重量计。
[0026]在一些本专利技术的实施方案中，所述聚丙烯酸微粒的羟基含量为1
‑
8重量％，优选3.5
‑
5.5重量％，基于聚丙烯酸微粒的总重量计。
[0027]所述聚丙烯酸微粒的数均分子量Mn为10 000至500 000，优选50 000至300 000，更优选13 0000至20 5000，根据GB/T21863
‑
2008通过凝胶渗透色谱(GPC)测定。
[0028]在一些本专利技术的实施方案中，所述聚氨酯链分子包含末端带有双键的多支化的聚氨酯链，其通过由多羟基化合物、异氰酸酯、大分子多元醇、单末端带羟基的丙烯酸单体进行聚合来制备。
[0029]在一些本专利技术的实施方案中，所述多羟基化合物选自三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇以及低分子量聚乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或多种；优选选自三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇中的一种或多种。所述多羟基化合物的用量为1
‑
20重量％，优选5
‑
15重量％，基于所述多羟基化合物、异氰酸酯、大分子多元醇、单末端带羟基的丙烯酸单体的总重量计。
[0030]在一些本专利技术的实施方案中，所述异氰酸酯为二异氰酸酯，优选选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中的一种或至少两种，更优选选自优选二
苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中的一种或多种。
[0031]异佛尔酮二异氰酸酯一般为混合物的形式，尤其是通常比例为约60:40至80:20(w/w)，优选比例为约70:30至75:25，以及更优选比例为约75:25的顺式和反式异构体的混合物。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性丙烯酸乳液，包含聚丙烯酸微粒和水，所述聚丙烯酸微粒包括壳层、中间层和核层，其中所述中间层由末端带有双键的多支化的聚氨酯链分子组成，并且基于聚丙烯酸微粒的总重量计，所述聚氨酯链分子的含量为0.01
‑
12重量％。2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸乳液，其中所述中间层与核层的重量比为0.05
‑
0.7:1，以及所述中间层与壳层的重量比为0.05
‑
0.5:1。3.根据权利要求1或2所述的水性丙烯酸乳液，其中所述聚氨酯链分子选自下列单体形成的聚合物：多羟基化合物、异氰酸酯、大分子多元醇和单末端带羟基的丙烯酸单体。4.根据权利要求3所述的水性丙烯酸乳液，其中所述多羟基化合物选自三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇以及低分子量聚乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或多种，优选为三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇中的一种或多种；所述异氰酸酯为二异氰酸酯，优选选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中的一种或至少两种，优选为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中的一种或多种；所述单末端带羟基的丙烯酸单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；所述大分子多元醇选自聚酯多元醇和聚醚多元醇中的一种或多种，优选为聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的水性丙烯酸乳液，其中所述核层通过将软单体、羟基单体、亲水单体、内交联剂在引发剂作用下进行聚合反应得到；其中所述软单体为玻璃化转变温度低于25℃的丙烯酸酯，其选自丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯、叔碳酸乙烯酯中的一种或多种。6.根据权利要求1或2所述的水性丙烯酸乳液，其中所述壳层通过将硬单体、羟基单体、亲水单体、外交联剂在引发剂作用下进行聚合反应得到；其中所述硬单体为玻璃化转变温度高于25℃的丙烯酸酯，其选自甲基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建森，张小宸，罗楠，张玲，张冬海，
申请(专利权)人：优美特北京环境材料科技股份公司，
类型：发明
国别省市：