[发明专利]一种低表面能聚合物微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明一种低表面能聚合物微胶囊及其制备方法，涉及涂料工业领域之微胶囊及其制备方法。

背景技术

低表面能材料因为其特殊的性能，在涂料领域有广泛的应用，但有些低表面能材料，比如硅油、含氟单体，虽然有着好的低表面能特性，但与涂料的相容性差。这使其不能直接添加到涂料中使用，限制了低表面能材料的在涂料中的应用。

微胶囊技术是将微小固体粒子、液滴或气体包裹到壳材中的一种技术。经包覆后的微小固体粒子、液滴或气体与外界隔离，且不受外界环境的影响。微胶囊特殊的核壳结构，使芯材可以与外界环境隔离。这就使其可以用于许多方面：如将维生素与外界空气隔离，防止因氧化而使维生素变质；将挥发性物质作为芯材，阻滞其挥发；将粘性材料制成核壳结构，方便存储及运输；使反应活性高的材料免受化学反应侵蚀等等。核壳结构还可以控制芯材释放到周围环境的比率，如控制药物及杀虫剂的释放。同样它可以用于解决低表面能材料与涂料相容性差的问题，使用与涂料树脂相容性好的聚合物对低表面能材料进行包覆，形成既能均匀分散在涂料中又能保证低表面能性质的微胶囊，但目前有关这方面的研究却比较少，更没有相关的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低表面能聚合物微胶囊及其制备方法，该低表面能聚合物微胶囊用于防污涂料，其微胶囊壁材与涂料树脂基料有优异的分散性和相容性，其释放出来的低表面能聚合物芯材能赋予涂料树脂基料优异的低表面能性质，从而显著提高涂层表面的防污性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现的：

一、本发明低表面能聚合物微胶囊，由低表面能聚合物芯材和壁材预聚物组成，该低表面能聚合物芯材为氟硅聚合物，有机硅聚合物或氟碳聚合物；该壁材预聚物为水溶性脲醛树脂预聚物，以质量计低表面能聚合物与壁材预聚物之比为(40～60)∶(45～80)，按配方制备低表面能聚合物芯材水分散液，按配方制备壁材水溶性脲醛树脂预聚物，将水溶性脲醛树脂预聚物滴加分散于低表面能聚合物芯材水分散液中，经加热反应制得低表面能聚合物微胶囊，其粒径为3～30μm。

所述的制备低表面能聚合物芯材水分散液以质量计，其配方比例是：

低表面能聚合物∶分散剂∶水介质∶pH调节剂冰醋酸＝(40～60)∶(1～2)∶(250～300)∶(0～10)；

所述的制备脲醛树脂壁材预聚物以质量计，其配方比例是：

尿素∶甲醛∶10％碳酸钠水溶液＝(10～30)∶(35～50)∶(0～20)。

上述的氟硅聚合物是具有以下结构通式的聚合物：

式中R＝-C_xF_2x+1或-OOC₂H₄C_YF_2Y+1。

上述有机硅聚合物，是各类硅油(如甲基硅油、苯基硅油、乙基硅油、含氢硅油)；

上述有氟碳聚合物，是氟化聚氨酯、氟化丙烯酸酯、氟化环氧树脂或氟化醇酸树脂。

二、制备本发明低表面能聚合物微胶囊的方法是：按配方比例配制尿素、甲醛弱碱性混合物，于50～70℃，反应50～60min制备为脲醛树脂预聚体；按配方比例的低表面能聚合物、分散剂和水介质，采用高速剪切乳化机制备成低表面能聚合物的分散液；以20～30滴/分钟速率将弱碱性脲醛树脂预聚体滴加分散于低表面能聚合物的分散液中，以冰醋酸调节分散液酸度至pH值2～3，保持分散液在50～70℃条件反应2～3h，反应结束后，过滤、干燥反应产物，即得到微胶囊产品，其微胶囊粒径为3～30μm。

三、制备本发明低表面能聚合物微胶囊的工艺步骤是：

(一)、制备水溶性脲醛树脂预聚物壁材

(1)、按比例称量尿素、甲醛加入到反应瓶中，搅拌混合，以10％碳酸钠水溶液调节尿素、甲醛混合物pH值至8～9。

(2)、将步骤(1)的混合物，于50～70℃的反应温度和50～60min反应时间，制备成脲醛树脂预聚体。

(二)、制备低表面能聚合物芯材水分散液

(1)按比例称量低表面能聚合物、分散剂和水介质，注入至分散容器中。

(2)采用高速剪切乳化机制备成低表面能聚合物分散液。

(三)、制备微胶囊

(1)将步骤(一)制备的脲醛树脂预聚体，滴加分散于步骤(二)制备的低表面能聚合物的分散液分散容器中，滴加速率为20～30滴/分钟，滴加完毕后，用冰醋酸调节该分散液酸度至pH值2～3。

(2)保持上述分散液在50～70℃条件下，反应2～3h；