[发明专利]一种高固含量低粘度核壳结构苯丙乳液的制备方法

说明书

技术领域

本方案属于发明专利，涉及高分子乳液，具体的说是一种改性苯丙乳液的制备方法。

背景技术

苯丙乳液因为具有优良的成膜性、耐水性、耐候性、保色性和粘结性，被广泛地应用于水性上光油、内外墙涂料、地板上光剂和纸张涂布胶粘剂等领域。苯丙乳液是丙烯酸酯类单体与苯乙烯聚合而得到的乳液，我国从20世纪70年代起开始研制苯丙乳液，80年代正式投入使用，其产品需求量不断攀升。但普通的乳胶产品已不能满足人们的需求，因此，研发高性能的苯丙乳液已成为发展高性能涂料的关键之一。

具有核壳两相结构的苯丙乳液具有许多的特性。通过加入一定量的苯乙烯参与共聚，从而来改善丙烯酸酯类聚合物乳液的性能。因而提高了乳胶的玻璃化转变温度、最低成膜温度、耐水耐候性、改善涂料的贮存性、稳定性和施工性。所以，国内外许多学者致力于具有核壳结构的苯丙乳液的研发工作，例如李崇学等在《胶体与聚合物》2008年26卷第2期发表的题为“核壳型苯丙乳液的制备与研究”的文章中，采用半连续种子乳液聚合方式，制备了以苯乙烯(St)，丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)为主要原料的核壳苯丙乳液。但其固含量一般低于60％，存在较多的缺陷，比如干燥速度慢、单位产品能耗大等等。因而，大大影响了其应用性能。另外，ZhaoquanAi(艾照全)等人在《Journal of Applied Polymer Science》2007年103期发表的题为“In SituPreparation and Properties of High-Solid-Content and Low-Viscosity Poly(methylmethacrylate/n-butyl acrylate/acrylic acid)Composite Latexes”的文章中制备了固含量达70％的高固含量苯丙复合乳液，它的制备工艺特点是：在聚丙烯酸酯的大粒径种子的幕础上，使苯乙烯全部原位二次成核生成小粒子，形成具有二元粒径分布的复合乳液。其中大粒径乳胶粒为丙烯酸酯共聚物，小粒径乳胶粒子为聚苯乙烯。虽然该文也提到可能存在少许苯乙烯会扩散到聚丙烯酸酯的大粒径种子表面发生聚合，但总体来说，此法所得乳胶产品为二元粒径分布的复合乳胶粒子，而并非具有完整核壳结构的乳胶粒子。

以聚丙烯酸酯为核聚苯乙烯为壳的核壳结构乳液制备过程中，由于水相中胶束受丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯等亲水单体溶剂化作用，其临界胶束浓度(CMC)减小，使得乳胶粒很容易进行二次成核。另外，苯乙烯的强疏水性，也导致了其特别易于扩散到乳胶粒内部产生聚合，并非全部在壳层对核进行包覆。而且，核壳两相结构的特性也导致制备过程的不稳定性。随着固含量的不断增加，乳液的不稳定性加剧，而凝胶的产生又会降低产物的固含量。本发明为了解决这些问题，通过分阶段调控复合乳化剂的摩尔配比，控制乳胶粒表面乳化剂覆概率，研制出一种制备高固含量核壳结构苯丙乳液的方法。优势在于其产物：1，具有核壳结构，且固含量高；2，苯乙烯几乎全部用于壳层聚合，且苯乙烯加入量高。3，由于采用逐步升温的阶段控温使得反应体系聚合过程稳定。玻璃化温度较高的苯乙烯分布在壳层，使得制备的乳胶粒用作涂料时具有更高的耐候性、耐水性和抗污性。而固含量的大幅提高则进一步克服了水性涂料胶黏剂干燥速度慢的缺点，从而可在更多的领域替代有机溶剂型产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改性苯丙乳液的制备方法，通过特殊的加料方式，制备出一种高性能的核壳结构型苯丙乳液。它具有工艺简便、易于控制、聚合体系稳定等优点，并且乳胶膜的耐候性、耐沾污性、遮盖力强、耐水、耐化学溶剂性、耐碱性及耐擦洗性、附着力、拉伸强度及柔韧性等综合物理性能较现有乳液有显著的提高，广泛用于建筑外墙涂料、水性木器涂料、防水涂料和金属合金板材装璜涂料以及水性胶粘剂等。