惰性丙烯酸酯水性乳液及其制备方法和水性多彩涂料技术

本发明专利技术属于水性乳液技术领域，特别涉及一种惰性丙烯酸酯水性乳液及其制备方法和水性多彩涂料，所述惰性丙烯酸酯水性乳液由如下原料制备得到：丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体、亲水单体、功能单体、引发剂、混合乳化剂、浓氨水和水；所述功能单体具有双键、双膦酸基和聚氧乙烯醚链段。由本发明专利技术所提供的惰性丙烯酸酯水性乳液所制成的水性多彩涂料在一个月储存过程中粘度变化小，且耐水性及耐水白性能优异。异。

【技术实现步骤摘要】
惰性丙烯酸酯水性乳液及其制备方法和水性多彩涂料


[0001]本专利技术属于水性乳液
，特别涉及一种惰性丙烯酸酯水性乳液及其制备方法和水性多彩涂料。

技术介绍

[0002]随着技术的进步和人们审美水平的提高，人们已经不再满足于白色或单色的住宅外墙。因此，各类彩色墙面纷纷面世。近年来，水性多彩涂料以其色彩多样、与天然石块纹路相近、易于施工等优势，在市场上得到广泛青睐。水性多彩涂料由两种或两种以上水性彩粒悬浮在水性介质中，其中水性彩粒为分散相，水性介质由连续相、保护胶溶液及其他助剂组成。分散相通常为颜填料、乳液和凝胶体系等混合而成，具有一定的强度、柔韧性、对比度和抗渗色性；连续相为乳液和助剂的混合物，而保护胶溶液通常为以硅酸镁锂为主要成分的保护胶在水中高速分散配制而成。
[0003]作为保护胶的主要成分，硅酸镁锂在多彩涂料中扮演着极为重要的角色。硅酸镁锂为片状纳米结构无机物，其片层层间带负电荷，片层边缘带正电荷，因此在硅酸镁锂水溶液中，硅酸镁锂片层层间由于水合作用而分开，片层边缘由于正负电荷相互吸引而呈堆叠状态，即形成卡屋结构，致使硅酸镁锂水溶液成为果冻状透明溶液，粘度极大。因此，本领域技术人员通常需要在硅酸镁锂中添加了降粘剂并制成保护胶，以降低硅酸镁锂水溶液的粘度，使水性多彩涂料制备后有很好的流动性，方便了操作人员施工，且不损失水性多彩涂料的功能性及观赏性。
[0004]而水性多彩涂料的粘度主要是由水性介质所决定的。而水性介质中，连续相中的乳液与保护胶的相容性则往往是决定多彩涂料粘度变化的主要因素。若连续相的乳液与保护胶不相容，部分连续相和保护胶溶液混合后，产生额外的吸附及隔离作用，降低了硅酸镁锂片层间的降粘剂浓度，从而导致硅酸镁锂的卡屋结构重新建立，在短时间内水性介质的粘度急剧上升，很快变成凝胶状，将给水性多彩涂料的生产带来严重的生产问题，同时使施工更困难，不仅效率降低低，同时还导致墙面保护能力的下降，甚至可能产生重大的质量问题，美观性也大打折扣。为此，本领域技术人员做了许多努力：
[0005]CN109988275A公开了一种多彩承载相乳液及其制备方法与多彩涂料，通过引入酸酐类和羧酸类单体，当聚合物链上羧基基团遇到碱性保护胶则发生电离，形成带有负电荷的羧酸根离子，使在同一主链上的羧酸根负离子发生相互的静电斥力，定向与阳离子保护胶发生定量增稠，得到具有很好自增稠效果并具有优异耐水白性能的乳液。但羧酸在乳液中分布不均匀，受体系pH影响大，并且由于pH升高后粘度增大，因位阻等因素，延缓反应速率，反应持续时间较长，可能会影响工业生产周期，导致不同批次产品的粘度不稳定。
[0006]CN109504207B公开了一种水性多彩涂料及其制备方法。在前述专利技术中，选取不同的连续相A与连续相B混合作为连续相，可得到粘度变化小(≤5KU)，耐水白性能好的水性多彩涂料。但前述专利技术同时也存在明显缺陷：连续相A和连续相B是两种完全不同的乳液，工艺和技术参数可能存在较大不同，微小的参数变化都可能造成混合物的性能差异较大，由于
涂料是一种多组分混合物的亚稳态产品，包含了十余种成分，乳液的批次变化可能对涂料最终的状态造成极严重的影响，因此不同批次连续相A和连续相B混合后的稳定性测试需要逐一验证，二者稳定后才可放大生产，这大大增加了涂料工程师的工作量。
[0007]同时，CN109504207B公开了使用乳液Archsol8087作为连续相配制水性多彩涂料，存储可达到一个月，涂料的粘度变化为5KU，喷涂效果好，但其缺陷也非常明显，即耐水白性能差，无法满足客户使用要求。

技术实现思路

[0008]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种粘度变化小、耐水性和耐水白性能优异的惰性丙烯酸酯水性乳液及其制备方法，以及包括前述惰性丙烯酸酯水性乳液的水性多彩涂料。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种惰性丙烯酸酯水性乳液，由如下原料制备得到：
[0010]丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体、亲水单体、功能单体、引发剂、混合乳化剂、浓氨水和水；
[0011]所述功能单体具有双键、双膦酸基和聚氧乙烯醚链段。
[0012]以及提供前述惰性丙烯酸酯水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0013]S1、以重量份计，将225～285份所述丙烯酸酯硬单体、92～156份所述丙烯酸酯软单体，2.3～7.7份所述亲水单体搅拌混合，得到单体组合物；
[0014]S2、以重量份计，将3.5～3.7份所述混合乳化剂溶于100份去离子水中，得到混合乳化剂溶液；
[0015]S3、以重量份计，将340～350份所述单体组合物，50份所述混合乳化剂溶液，170～190份去离子水混合并分散，得到丙烯酸酯单体预乳液；
[0016]S4、以重量份计，将38～40份所述单体组合物，12～20份所述功能单体，0.5～1份浓氨水，10份所述混合乳化剂溶液，30～40份去离子水混合并分散，得功能单体混合乳液；
[0017]S5、以重量份计，将220～240份去离子水，剩余的所述混合乳化剂溶液和0.6份引发剂混合后，一次性加入75份所述丙烯酸酯单体预乳液，搅拌加热至75～85℃，反应0.5～1h直至体系呈现蓝光，2～2.5小时内在设定温度下将剩余的所述丙烯酸酯单体预乳液滴加完毕，同时滴加所述引发剂；之后继续滴加所述功能单体混合乳液，滴加时间持续0.5～1h，同时滴加所述引发剂，滴加结束后保温3～5小时，降温至30～40℃，以浓氨水调节溶液pH＝6～8，补加适量水调节固含量为39
‑
41％，得所述惰性丙烯酸酯水性乳液。
[0018]进一步提供一种水性多彩涂料，包括由前述惰性丙烯酸酯水性乳液的制备方法所制备得到的惰性丙烯酸酯水性乳液。
[0019]本专利技术的有益效果在于：本专利技术在所提供的惰性丙烯酸酯水性乳液中引入具有胺基、双膦酸基和聚氧乙烯醚链段的功能单体，由于功能单体具有双键，因此功能单体可通过以自由基聚合方式接至丙烯酸酯聚合物的主链上形成稳定的结构。而功能单体中的双膦酸基可经氨水中和后形成离解的膦酸盐，其分子链带负电荷，因此当惰性丙烯酸酯水性乳液与硅酸镁锂混合后，其分子链上的负电荷可与硅酸镁锂片层的边缘的正电荷相反应并阻止硅酸镁锂的卡屋结构建立，从而使水性多彩涂料在一个月的存储后其粘度基本不改变。并
且由于功能单体具有聚合度约为10的聚氧乙烯链段，聚氧乙烯链段具有较好的柔性和亲水性，因此其可以在水性乳液中较为舒展，使位于末端的双膦酸基可在较大的范围内运动，从而允许其更好地与硅酸镁锂的片层相接触并结合，从而更好地避免水性多彩涂料过大的粘度变化。同时，惰性丙烯酸酯水性乳液制成成品施工后，由于聚氧乙烯链段规整，因此在其成膜过程中容易发生结晶，形成较为规整致密的结构，从而使漆膜不易被水侵蚀，即耐水性和耐水白性得到明显的提高。
[0020]功能性单体在聚合时主要分布在乳液胶乳颗粒的外部，由于膦酸基团的亲水性好，因此增强了惰性丙烯酸酯水性乳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惰性丙烯酸酯水性乳液，其特征在于，由如下原料制备得到：丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体、亲水单体、功能单体、引发剂、混合乳化剂、浓氨水和水；所述功能单体具有双键、双膦酸基和聚氧乙烯醚链段；所述功能单体由如下方法制备得到：S1、以摩尔份数计，将1.0份烯丙醇聚醚、3.0～5.0份环氧氯丙烷和0.04～0.06份催化剂混合后，搅拌并升温至50～60℃，反应2～4h后除去过量的环氧氯丙烷，降温至25～35℃后加入1.1～1.3份氢氧化钠，反应1～2h后获得环氧改性烯丙基聚醚溶液；S2、以摩尔份数计，将1～1.25份含胺基的双膦酸化合物用4～5份所述氢氧化钠中和后，将其缓慢滴入所述环氧改性烯丙基聚醚溶液中，待滴加完毕后升温至40～50℃，保持3～5h后降温至10～20℃，并用盐酸调节至pH＝4～6；向溶液中加入氯化钠搅拌至下层溶液过饱和，萃取后获得所述功能单体；所述烯丙醇聚醚为丙醇聚氧乙烯醚，其羟值为101～123mgKOH/g；所述催化剂为氢化钠；所述含胺基的双膦酸化合物由如下通式(A)所表示；其中b＝3或4。2.根据权利要求1所述惰性丙烯酸酯水性乳液，其特征在于，所述丙烯酸酯硬单体选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述惰性丙烯酸酯水性乳液，其特征在于，所述丙烯酸酯软单体选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸(2
‑
乙基己基)酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述惰性丙烯酸酯水性乳液，其特征在于，所述亲水单体选自丙烯酸或甲基丙烯酸；所述亲水单体的用量占丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体和亲水单体总重量的0.6～2.0％。5.根据权利要求1所述惰性丙烯酸酯水性乳液，其特征在于，所述混合乳化剂为阴非复合乳化剂和阴离子乳化剂的组合；所述阴非复合乳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱元进，郭明德，林学辉，陈国栋，
申请(专利权)人：福建华夏蓝新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：