二聚酸改性丙烯酸酯耐水微乳液及其制备方法技术

本发明专利技术为一种二聚酸改性的丙烯酸酯耐水微乳液，其目的在于：提供一种耐水性好、综合性能优异、成本较低的乳液，该乳液乳化剂含量低且固含量较高。它含有二聚酸、（甲基）丙烯酸酯，用复合乳化剂乳化，用引发剂引发单体聚合，生成树脂乳液。本发明专利技术可用于对耐水性要求较高的外墙涂料、木器涂料等。

【技术实现步骤摘要】

本^:明涉及改性丙烯酸酯共聚物乳液及其制备方法。
技术介绍
目前报道的微乳液聚合体系中，单体含量都很低(<io% )，同时乳化剂的 浓度较高(〉io% )，乳化剂含量太高则聚合物乳液耐水性低，而固含量太低的乳 液胶膜的丰满度不能满足要求。即使是用微乳液聚合法制备纳米材料，也由于乳 化剂含量太高，致使后处理工作量加大，这些缺点限制了微乳液聚合在工业上的 应用。普通乳液的耐水性大多不好，苯丙微乳液吸水率在13.25% (张丹年，唐宏 科，聚苯丙微乳液的结构表征。环境友好型淙料与涂装专刊，2008， 11 (11): 18-20)，纯丙乳液耐水性好，但其吸水率也有7.9% (李晓洁，赵如松，慕朝， 涂料用纯丙乳液的性能研究。精细石油化工，2006， 1 (1) : 33-36)。硅丙乳 液中含有低表面能的有机硅基团，并且C-Si的键能大于C-C键，耐水性有很大提 高，但成本高且硅丙乳液中有机硅含量过高会造成乳液稳定性的下降，对其改 性结果有一定的影响(甘孟渝，岳恩，洪建兵，硅丙微乳液的合成及性能研 究。涂料工业，2008， 2 (2) : 8-10)。本专利技术产品以二聚酸改性纯丙乳液，制备二聚酸的原料廉价易得，为非石 油基可再生化工原料。我国二聚酸资源丰富，每年约生产十万吨二聚酸，且产 量每年以10%左右的增速增长。高纯二聚酸(二聚酸含量>90%)是化工行业的 重要中间体，是合成聚酰胺树脂的重要原料，广泛应用于油墨、涂料、热熔添 加剂、功能涂料以及工程材料等领域。目前我国自主开发应用二聚酸的能力较 弱，二聚酸主要供出口。因此寻找二聚酸的新用途，是十分必要的。上述乳液的吸水率比较(资料来源来源于文献)如下表:<table>table see original document page 5</column></row><table>
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决上述问题，提供一种高固含量高耐水性的丙烯酸酯微乳液，在保证涂膜具有一定的力学强度基础上提高涂膜的耐水性；一种二聚酸改性丙烯酸酯耐水微乳液，其特征是，它的分子结构中含有二 聚酸双键打开后的残基；采用二聚酸作为反应单体之一，，其单体组成为——(甲基)丙烯酸垸基酯，用量为单体总质量的75 85%;——丙烯酸羟基酯，用量为单体总质量的3 10%;——二聚酸，用量为单体总质量的4 15%;本专利技术采用半连续饥饿加料工艺，由种子乳液聚合方法得到，其更具体的 步骤为-(1) 种子乳液制备称取全部乳化剂，加入去离子水，全部的二聚酸，丙烯酸酯，混合物的5-30%，升温至68 75'C，在搅拌的情况下在10-30min内 加入预先配好的引发剂溶液的20 50%，得到种子乳液。全程通氩气。(2) 耐水乳液制备在75 9(TC常压下向种子乳液中缓慢滴加剩余单体混 合液和剩余的引发剂溶液，3-5小时内滴完，升温至85 95'C保温熟化1-2小 时，待单体转化率达98%以上时，降温，调节产品的pH值为8-9，冷却至室温， 过滤出料，得到半透明带蓝相的改性耐水乳液。所述的(甲基)丙烯酸烷基酯可以是甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯， 甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，其中两种或两种以上混合物；所述的丙烯酸羟基酯可以是丙烯酸-卩-羟乙酯，丙烯酸-p-羟丙酯其中一种 或两种混合物；所述乳化剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的混合物，所述阴离 子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，十二垸基硫酸钠，烷基二苯醚磺酸二钠盐， Rhodia公司的C0PS-1其中一种或一种以上混合物；所述非离子表面活性剂是 0P-10， TX-100， Rhodia公司的CO-897 —种或一种以上混合物；阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的用量比例为1: 3—3: 1;所述乳化剂的用量为单体 总量的2-2. 5%。所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾其中的一种，或亚硫酸氢钠-过硫酸钾、 过氧化氢-氯化亚铁其中的一种；所述的引发剂的用量为单体总量的0.5-0.7%。 对本专利技术制备的耐水微乳液的性能可用如下方法表征乳液的粒径和分布可用Malvern纳米粒度及Zeta电位分析仪测定；乳液聚合物结构用傅里叶红外 光谱仪(FTIR)测定；乳液玻璃化温度用差式扫描量热仪(DSC)、最低成膜温 度用最低成膜温度仪测定；乳液的乳胶粒子形态用扫描电镜(TEM)测定；涂膜 耐水性用吸水率的大小来表征，吸水率越小耐水性越好将乳液膜经蒸馏水洗净、 干燥之后,准确称量W。后，投入蒸馏水中，浸泡24h后取出，用滤纸擦去表面水迹, 称量W3十算吸水率^^^xl00。/。；涂膜铅笔硬度按GB/T6739—1996《漆膜硬度铅笔测定方法》测定；涂膜附着力按GB/T9286—1998《漆膜附着力测定方法》 附图说明图1是改性丙烯酸酯耐水微乳液的IR光谱图(质量比甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/二聚酸=54/46/6.5)图2是改性丙烯酸酯耐水微乳液的IR光谱图(质量比甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/二聚酸/甲基丙烯酸羟乙酯=54/46/6. 5/3)图3是改性丙烯酸酯耐水微乳液的粒径分布图(质量比甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/二聚酸=54/46/6.5) 具体实施例方式实施例1 :单体组成为二聚酸，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸羟乙酯， 其组分配方如表l:表l改性丙烯酸酯乳液配方名称 质量/g1二聚酸(DA)8.52甲基丙烯酸甲酯(MMA)543甲基丙烯酸丁酯(BA)464过硫酸钾(KPS)0. 75甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)36聚氧乙烯辛基苯基醚(0P-10)17十二烷基苯磺酸钠(SDBS)1. 58氨水适量9去离子水. 120将8. 5g二聚酸，6. 9g丙烯酸丁酯和8. lg甲基丙烯酸甲酯混合均匀，在500mL 带搅拌器、回流冷凝器、氮气入口、温度计和加料口的四口烧瓶内依次加入80g 去离子水、复合乳化剂(SDBS/ OP-10)和混合单体，搅拌加热、通氮气。当温度 升至60 C时，，滴加部分过硫酸钾(KPS)溶液，在搅拌的同时升温至70 °C。当 反应瓶中溶液变成微蓝后保温0. 5h，滴加剩余混合单体和剩余引发剂，并维持反 应温度在78 80 。C之间，4h内将全部单体滴完。滴加结束后，将反应温度升 至87 9CTC,补加10%的引发剂溶液，再继续保温反应lh，降温至40 5(TC，， 加入适量氨水调节乳液pH值为8，出料滤出凝聚物，即得改性耐水微乳液制备出的改性耐水微乳液固含量43. 67%, pH为8，粘度26. 8mpa . s，粒径 76. 5nm，吸水率3. 34%,铅笔硬度H，耐冲击50 kg . cm，附着力1级。实施例2:单体组成为二聚酸，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸羟丙酯， 其组分配方如表2:表2改性丙烯酸酯乳液配方名称 质量/g1二聚酸(DA)10. 372甲基丙烯酸甲酯(MMA)543丙烯酸丁酯(BA)464过硫酸钾(KPS)0. 75甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)56聚氧乙烯辛基苯基醚(0P-10)17SIP0MER C0PS-118氨水适量9去离子水120将7g油酸，6. 9g丙烯酸丁酯和8. lg甲基丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二聚酸改性丙烯酸酯耐水微乳液，其特征是，它的分子结构中含有二聚酸双键打开后的残基；　采用二聚酸作为反应单体之一，其单体组成为：　－（甲基）丙烯酸烷基酯，用量为单体总质量的７５～８５％；　－丙烯酸羟基酯，用量为单体总质量 的３～１０％；　－二聚酸，用量为单体总质量的４～１５％；。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文迅，孙翔月，袁华，贺倩，何姣，彭荡，高鹏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]