水性丙烯酸酯涂料的聚合方法技术

本发明专利技术涉及一种水性丙烯酸酯涂料的聚合方法，所述方法通过硬单体、软单体、金属离子交联剂的引发体系中进行乳液聚合，得到水性丙烯酸酯涂料。本发明专利技术通过添加交联剂对水性丙烯酸酯进行交联改性，得到一种耐水性、耐溶剂、耐酸、耐水及抗压性能都很好，且储存期长的水性丙烯酸酯涂料。通过本发明专利技术所述方法制备得到的水性丙烯酸酯涂料可作涂料、建筑材料的底涂层或罩面层材料、粘合剂、压敏粘合剂、纸张的加工剂或者织物的罩面层材料，尤其是作为涂料或者建筑材料的罩面层材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种水性涂料的聚合方法，特别是提高丙烯酸酯水性涂料性能的聚合方法。
技术介绍
水性丙烯酸酯类共聚物乳液具有优良的耐候性、耐酸碱性、耐粘污性、对环境友好等性能，已经成为ー种重要的涂料品种。但纯丙、苯丙涂料存在成膜温度高、涂膜机械强度不高、抗回粘性不佳等缺陷，仅通过引入功能単体，或通过核壳乳液聚合以及无皂聚合等手段进行改性是无法满足越来越高的应用要求的。 因此人们对能够室温成膜的乳液进行了大量的研究，如US4772680通过こ酰こ酰基与酮亚胺反应获得室温交联乳液。US 6538062利用含活泼羰基的物质与酰肼反应来实现涂料的室温交联固化。EP 1210834用特殊结构的硅氧烷水解成甲硅烷醇缩合制备室温交联的涂料。由于Si-O键能大，对光、热稳定，不易受紫外光作用，因此用有机硅氧烷作为交联单体，使涂料在室温固化，可改善涂料的耐候性，耐高、低温性，耐水性，硬度等性能。虽然こ烯基三甲氧基硅烷、こ烯基三こ氧基硅烷、こ烯基三甲氧基こ氧基硅烷)等常见的不饱和有机硅氧烷可以应用在溶液聚合中提高溶液性能，但由于硅氧烷易水解，产生大量凝聚物，而使得聚合反应在水相中无法进行，因此用含不饱和基团的有机硅氧烷和其他有机硅单体直接聚合改善乳液性能的应用还很少。JP51-146525，JP54-3512虽然用含不饱和基团的有机硅氧烷和其他有机硅单体直接聚合，但乳液稳定性差，发生分离、凝聚。CN1217360A, CN1217360A用羟基聚硅氧烷保护有机硅氧烷，该方法首先合成羟基聚硅氧烷，再加入聚合体系中，羟基硅氧烷与有机硅氧烷进行接枝反应，用来保护有机硅氧烷不水解，接枝后的硅氧烷作为交联剂来改善乳液的性能，エ艺复杂。此外，目前的乳液聚合エ艺中，交联剂往往在滴加单体或预乳化时加入，部分交联剂被包在乳胶粒内部，对粒子间交联没有贡献；这样就降低了交联剂分布在乳胶粒表面的几率，不但交联剂用量大，粒子堆积成膜时的膜的交联度相对降低。CN1297616C公开了ー种水性涂料的聚合方法，特别是提高丙烯酸酯类水性涂料性能的聚合方法。主要エ艺为将硬单体、引发剂添加到含有部分引发剂、硬単体、PH值缓冲剂的乳化剂水溶液中，进行反应，滴加到含有部分引发剂、硬单体、PH值缓冲剂的乳化剂水溶液中，进行反应，滴加软单体继续保温反应，向体系内加入硅氧烷交联剂，始終保持PH值在一定范围，以对硅氧烷形成保护，使有机硅氧烷在以水为介质的乳液中稳定存在，并且在成膜时主要分布在乳胶粒表面，提高成膜的交联度，从而提供ー种エ艺简单、膜性能好，有机硅氧烷直接交联聚合改善乳液性能的聚合エ艺方法。但是该专利技术由于直接把硅氧烷交联齐IJ加入聚合反应中，虽然得到的涂膜耐有机溶剂、耐碱、耐酸、耐水及抗压性能都很好，但储存期短，只有I到2天
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供ー种聚合方法，所述方法通过添加交联剂对水性丙烯酸酯进行交联改性，得到ー种耐水性、耐溶剂、耐酸、耐水及抗压性能都很好，且储存期长的水性丙烯酸酯涂料。本专利技术通过使金属离子交联剂在以水为介质的乳液中稳定存在，并且在成膜时主要分布在乳胶粒表面，提高成膜的交联度，从而提供ー种エ艺简单、膜性能好，金属离子交联剂直接交联聚合改善乳液性能的聚合エ艺方法。通过控制反应体系pH值使金属离子交联剂在水为介质的乳液中稳定存在，而在乳液干燥成膜过程中再水解缩合使膜交联；针对金属离子交联剂交联体系的特点，调整硬単体、软单体及交联剂的加入エ艺顺序，提高涂料的成膜性能。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案所述，通过硬单体、软单体、金属离子交联剂的引发体系中进行乳液聚合，得到水性丙烯酸酯涂料。 本领域技术人员可以根据自己的经验自行选择丙烯酸酯涂料聚合过程中所需软単体和硬単体，作为优选技术方案，本专利技术所述硬单体选自甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸异冰片酷、苯こ烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异冰片酯的混合物，苯こ烯和丙烯腈的混合物，丙烯腈和甲基丙烯酸缩水甘油酯的混合物，甲基丙烯酸甲酷、苯こ烯、丙烯腈的混合物，苯こ烯、丙烯腈和甲基丙烯酸缩水甘油酯的混合物。本专利技术所述软单体选自丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸丁酷、丙烯酸异辛酯中的一种或至少两种的混合物。所述混合物例如丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酯的混合物，丙烯酸丁酷、丙烯酸异辛酯的混合物，丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸丁酯的混合物，丙烯酸こ酷、丙烯酸丁酷、丙烯酸异辛酯的混合物。所述乳液聚合的乳化剂为阴离子型乳化剂或/和非离子型乳化剤。上述乳化剂可以是阴离子型或非离子型，也可以是阴离子型/非离子型复合使用，加大乳化剂的用量，可以使乳液更加稳定，井能降低粒子的粒径，但乳化剂的引入使得膜的亲水性增强，耐水性显著下降，所述乳化剂的用量占硬単体和软单体质量总和的O. f4wt%，例如O. 12wt%、O. 14wt%、0. 16wt%、0. 18wt%、0. 20wt%、0. 22wt%、0. 24wt%、0. 26wt%、0. 28wt%、3. 8wt%、3. 6wt%、3. 4wt%、3. 2wt%、3. 0wt%、2. 8界七％，优选 0. 5 3. 5wt%，进ー步优选 I 3wt%。所述阴离子型乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、こ氧基化烷基酚硫酸胺、烷基氧基ニ苯磺酸ニ钠、ニ辛基磺基琥珀酸ニ钠中的一种或至少两种的混合物。所述混合物例如十_■烧基硫酸纳和十_■烧基横酸纳的混合物，こ氧基化烧基酌·硫酸胺和烧基氧基ニ苯磺酸ニ钠的混合物，烷基氧基ニ苯磺酸ニ钠、ニ辛基磺基琥珀酸ニ钠的混合物，十_■烧基硫酸纳、十_■烧基苯横酸纳、こ氧基化烧基酌·硫酸胺的混合物，こ氧基化烧基酌·硫酸胺、烷基氧基ニ苯磺酸ニ钠、ニ辛基磺基琥珀酸ニ钠的混合物。所述非离子型乳化剂选自辛基酚こ氧基化物、任基酚こ氧基化物、聚氧こ烯山梨醇酐脂肪酸酯中的一种或至少两种的混合物。所述混合物例如辛基酚こ氧基化物、任基酚こ氧基化物的混合物，任基酚こ氧基化物、聚氧こ烯山梨醇酐脂肪酸酷的混合物，辛基酚こ氧基化物、任基酚こ氧基化物、聚氧こ烯山梨醇酐脂肪酸酷的混合物。所述金属离子交联剂选自含有Zn2+、Mg2+、Ca2+、Al3+中的一种或者至少两种组合的物质。所述组合例如Zn2+、Mg2+的组合，Ca2+、Al3的组合，Zn2+、Mg2+、Ca2+的组合，Mg2+、Ca2+、Al3+的组合。所述含有这些金属离子的物质可以选择其中的一种作为交联剂，也可以选择至少两种的混合物。例如一种物质中含有Zn2+和Mg2+，另外ー种物质含有Al3+，那么此种交联剂就可以为这两种物质的组合。本领域技术人员可以自行选择含有上述金属离子的金属离子交联剂种类，本专利技术对此不作限制。本专利技术典型的但非限制的例如金属こ酸盐，例如有こ酸锌、こ酸镁、こ酸钙、こ酸铝等，也可以选择金属配位盐，例如NH3与上述金属离子Zn2+、Mg2+、Ca2+、Al3+的配位盐。所述金属离子交联剂的质量占硬单体和软单体质量总和的O. 2(Tlwt%，例如 O. 30wt%>O. 35wt%>O. 40wt%>O. 45wt%>O. 50wt%>0. 55wt%>0. 60wt%本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种水性丙烯酸酯涂料的聚合方法，其特征在于，所述方法通过硬单体、软单体、金属离子交联剂的引发体系中进行乳液聚合，得到水性丙烯酸酯涂料。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述硬单体选自甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸异冰片酷、苯こ烯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者至少两种的混合物。3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述软单体选自丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸丁酷、丙烯酸异辛酯中的一种或至少两种的混合物。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述乳液聚合的乳化剂为阴离子型乳化剂或/和非离子型乳化剤。5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述阴离子型乳化剂选自十二烷基硫酸纳、十_■烧基苯横酸纳、こ氧基化烧基酌·硫酸胺、烧基氧基_■苯横酸_■纳、_■羊基横基琥珀酸ニ钠中的一种或至少两种的混合物。6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述非离子型乳化剂选自辛基酚こ氧基化物、任基酚こ氧基化物、聚氧こ烯山梨醇酐脂肪酸酯中的一种或至少两种的混合物。7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述乳化剂的用量占硬単体和软单体质量总和的O. I 4wt%,优选O. 5 3. 5wt%,进一步优选I 3wt%。8.如权利要求1-7之一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国胜，胡兰，梅长林，
申请(专利权)人：安徽省金盾涂料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：