一种丙烯酸乳液聚合物及基于聚合物的水性涂料制备方法技术

本发明专利技术涉及一种丙烯酸乳液聚合物及基于聚合物的水性涂料制备方法，一种丙烯酸乳液聚合物，其包含要求一定结构的可聚合乳化剂及羟基封端的聚二甲基硅氧烷合成的丙烯酸乳液，且在水性涂料在使用时，与氮丙啶类交联剂配合形成水性涂料组合物，其涂料组合物使用后，具有良好的耐泡水性能并且具有高硬度涂料。本水性涂料组合物制备方法简单，操作方便，工艺简单环保，适合工业化生产，能产生一种具有良好的耐泡水性能并且具有高硬度涂料。耐泡水性能并且具有高硬度涂料。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酸乳液聚合物及基于聚合物的水性涂料制备方法

：
[0001]本专利技术涉及一种丙烯酸乳液聚合物及基于聚合物的水性涂料制备方法，其具有良好的硬度、耐水性，同时可以保持较好的耐候性。
技术背景：
[0002]近年来，随着中国经济的持续快速发展，城市进程和工业化进程的不断增加，环境污染日益严重，国家对环保的重视程度也越来越高。
[0003]目前市场上的木器漆多数仍为油性漆，油性漆含有大量有机溶剂对环境有较大的污染性。与油性漆相比，水性木器漆用水做溶剂，无毒无味，大量减少有机溶剂的使用。在环保备受关注的当下，水性木器漆的发展是必然的趋势。
[0004]常规的水性木器漆是通过向乳液中加助剂、颜填料和水等搅拌均匀再用增稠剂调至合适的粘度而制得。其中乳液是水性木器漆的成膜后性能的主要决定因素，水性乳液的成膜机理不同于溶剂型树脂，它主要靠乳液粒子间融合挤压最后成膜，乳液中的乳化剂，无机盐势必会带来成膜后性能的损失。因此水性漆成膜后的性能往往比不上油性漆，存在漆膜硬度低，耐水差等问题。
[0005]为提高水性漆膜的硬度，市场上常见做法是使用双组分乳液，带有羟基基团的乳液，通过与聚氨酯固化剂的反应，通常来说能够达到较高的硬度。不过，双组分树脂需要在使用时加入固化剂，使用不方便，适用期短，而且耐老化性能一般较差，容易变黄。这也限制了双组分乳液的应用。
[0006]例如，专利号CN101481581 A的专利技术专利，涉及一种纳米改性有机硅丙烯酸聚氨酯涂料及制备方法，属于精细化工领域，特别涉及一种用于汽车或摩托车的纳米改性有机硅丙烯酸聚氨酯涂料及制备方法，主要涂敷于汽车或摩托车的底漆和色漆表面，可以改善涂料的抗酸雨性和耐刮伤性等多项性能，其特征在于是一种将纳米粒子进行充分的分散，然后将其与高固体分羟基丙烯酸树脂进行原位聚合共聚制得纳米改性有机硅高固体分羟基丙烯酸树脂，然后加入适量的二异氰酸酯，得到纳米改性有机硅丙烯酸聚氨酯涂料。
[0007]例如，专利号CN1178997 C的专利技术专利，公开了一种耐磨性含水涂料组合物和一种生产耐磨性涂层的方法。涉及含水涂料组合物，包括聚碳二亚胺、具有多个与碳二亚胺部分反应的官能团的乳液聚合物以及烷氧基硅烷。此专利披露的乳液合成部分使用非反应型乳化剂，因此在耐水性上还是有所欠缺。
[0008]因此，需要开发一种丙烯酸乳液聚合物，使用于水性涂料组合物，使其具有储存稳定性好，硬度高，耐水性好而又不牺牲耐候性的水性涂料组合物。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种区别于传统双组分涂料的实现高硬度高耐水的一种丙烯酸乳液聚合物及基于聚合物的水性涂料制备方法。
[0010]一种丙烯酸乳液聚合物,包含丙烯酸乳液聚合物，其特征在于，所述丙烯酸乳液聚
合物包含作为聚合单元的可聚合乳化剂以及羟基封端的聚二甲基硅氧烷和氮丙啶类交联剂。
[0011]所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷的量为乳液聚合物干重的0.1
‑
10％，所述氮丙啶类交联剂的量以水性涂料组合物的总重量计为0.1
‑
5％。
[0012]所述可聚合乳化剂量为丙烯酸聚合物乳液干重的0.1
‑
3％。
[0013]所述可聚合乳化剂的表面活性剂具有式(I)的结构：
[0014][0015]其中R1为氢或C1
‑
C20烷基，
[0016]R2为氢或甲基，
[0017]R3为氢或C1
‑
C20烷基，
[0018]A表示具有2到4个碳原子的亚烷基或经取代亚烷基；
[0019]n为在0到1,00范围内的整数；并且
[0020]X表示氢或选自以下的阴离子亲水基：
‑
(CH2)a
‑
SO3M、
‑
(CH2)b
‑
COOM、
‑
PO3M2、
‑
P(Z)O2M或
‑
CO
‑
CH2
‑
CH(SO3M)
‑
COOM，其中a和b各自独立地为0到4的整数，Z表示通过从所述通式(I)去除X获得的残基，并且M各自表示氢、碱金属原子、碱土金属原子、铵残基或烷醇胺残基。
[0021]所述羟基封端的聚二甲基硅烷的分子量为200
‑
100，000g/mol。
[0022]所述丙烯酸乳液聚合物的粒径从40nm
‑
300nm。
[0023]所述丙烯酸乳液聚合物可包含作为聚合单元的一种或多种烯系不饱和非离子单体。
[0024]所述丙烯酸乳液聚合物包含作为聚合单元的一种或多种具有一种或多种官能团的烯系不饱和单体。
[0025]所述丙烯酸乳液聚合物包含作为聚合单元的一种或多种多烯系不饱和单体，包括二
‑
、三
‑
、四
‑
或更高多官能烯系不饱和单体。
[0026]一种如上述的一种丙烯酸乳液聚合物的制备方法，其特征在于：所述制备方法，包括以下:
[0027]a)量取含上述组份的单体预乳液原料；
[0028]b)将量取的单体预乳液原料混合，得到单体预乳液，
[0029]c)然后在配备有浆式搅拌棒、温度计、氮气入口和回流冷凝器的3升四颈圆底烧瓶中，添加去离子水并且在搅拌下在氮气氛围下加热到82℃；
[0030]d)然后将乳化剂及一定量的单体预乳液添加到烧瓶中，随后于三分钟内匀速添加引发剂；
[0031]e)在搅拌下将保持1分钟后，开始分两路向反应器中滴加剩余的单体预乳液和剩
余的引发剂，滴加时间持续120分钟；
[0032]f)当完成进料后，保持反应器82℃反应1小时，随后降温至70℃，开始后处理反应消除残留单体，降温中和，将pH调节到7.5
‑
8.5，然后在20分钟内滴加ADH悬浮液。获得固含量约为40％的聚合物乳液。
[0033]所述单体预乳液原料包括:去离子水、可聚合乳化剂0.1
‑
3％、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯0.1
‑
3％、丙烯酸丁酯0
‑
30％、丙烯酸
‑2‑
乙基己酯0
‑
30％、甲基丙烯酸甲酯0
‑
80％、苯乙烯0
‑
80％、羟基封端的聚二甲基硅氧烷0.1
‑
10％、丙烯酸0
‑
4％和甲基丙烯酸0
‑
4％。
[0034]一种基于上述的水性涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0035]S1.准备组份原料:氮丙啶交联剂0.1～5％、成膜助剂2～10％、润湿剂0.1～1％、消泡剂0.3～1％、增稠剂0.5～1％、水5～12％、上述乳液聚合物75～85％。
[0036]S2.取乳液聚合物，加入15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸乳液聚合物,其特征在于，所述丙烯酸乳液聚合物包含作为聚合单元的可聚合乳化剂以及羟基封端的聚二甲基硅氧烷，所述的丙烯酸乳液聚合物在用于水性涂料组合物时，还包括氮丙啶类交联剂。2.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷的量为乳液聚合物干重的0.1
‑
10％，所述氮丙啶类交联剂的量以水性涂料组合物的总重量计为0.1
‑
5％。3.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述可聚合乳化剂量为丙烯酸聚合物乳液干重的0.1
‑
3％。4.根据权利要求3所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述可聚合乳化剂的表面活性剂具有式(I)的结构：其中R1为氢或C1
‑
C20烷基，R2为氢或甲基，R3为氢或C1
‑
C20烷基，A表示具有2到4个碳原子的亚烷基或经取代亚烷基；n为在0到1,00范围内的整数；并且X表示氢或选自以下的阴离子亲水基：
‑
(CH2)a
‑
SO3M、
‑
(CH2)b
‑
COOM、
‑
PO3M2、
‑
P(Z)O2M或
‑
CO
‑
CH2
‑
CH(SO3M)
‑
COOM，其中a和b各自独立地为0到4的整数，Z表示通过从所述通式(I)去除X获得的残基，并且M各自表示氢、碱金属原子、碱土金属原子、铵残基或烷醇胺残基。5.根据权利要求4所述的丙烯酸乳液聚合物，其特征在于，所述羟基封端的聚二甲基硅烷的分子量为200
‑
100，000g/mol，所述丙烯酸乳液聚合物的粒径从40nm
‑
300nm。6.根据权利要求4所述的丙烯酸乳液聚合物，其特征在于，所述丙烯酸乳液聚合物包含作为聚合单元的一种或多种烯系不饱和非离子单体，所述丙烯酸乳液聚合物包含作为聚合单元的一种或多种具有一种或多种官能团的烯系不饱和单体，所述丙烯酸乳液聚合物包含作为聚合单元的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰云飞，尹昊，方舟，
申请(专利权)人：科思创树脂制造佛山有限公司，
类型：发明
国别省市：