[发明专利]一种使用纳米材料代替乳化剂合成水性聚合物的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于高性能高分子聚合物材料的合成领域，具体涉及一种使用纳米材料代替乳化剂合成水性聚合物的制备工艺。

背景技术

水性高分子聚合物，也就是常见的水性乳液是采用大量的表面活性剂的自由基聚合方法制备的，在这一过程中，表面活性剂将不溶于水的油性单体乳化成极细小的胶束，均匀地分散稳定在水相当中，适合的温度条件满足后，在引发剂的作用下，聚合反应就在这一个个细小的胶束内完成，生成的聚合物长链也被表面活性剂所形成的胶束包裹在里面，均匀稳定地分散在水相中，形成乳液。

这种传统的乳液合成方法由于使用了大量的表面活性剂，致使乳液在成膜过程中，表面活性剂残留在漆膜当中，使漆膜的吸水率增大，大大影响了漆膜的耐水、抗渗性能。因而，传统方法制备的乳液很难在工业防腐、混凝土防腐等领域得到应用，目前仅仅用做抗渗、防腐蚀要求不高的建筑内外墙涂料领域。

另一方面，采用涂层来保护基材是常用的防护技术，如用环氧、聚氨酯、丙烯酸酯、硝化纤维等有机物形成的涂层进行金属基材的防腐蚀防护就是常用的方法，近年来，随着对环保要求的不断提高，使用水性乳液来制备保护性涂层是一个极具前景的发展方向，但是当涂层长期暴露在户外恶劣的自然环境下，高分子聚合物常常会出退化现象，阳光中紫外线的照射、腐蚀性雨水的冲刷和高温冰冻的作用，使有机高分子聚合物发生粉化、降解、脱落等物理和化学变化，最终使其失去了对基材的保护能力。而在有些使用场合下，基材的保护还要求其外面的保护层具有阻止气体、水分以及腐蚀性离子渗入的能力，比如在海工工程中，钢筋混凝土结构的有些部分是浸泡在海水或淡水中的，保护型涂层就需要耐水、耐海水侵蚀。因而，传统的乳液聚合物在这些方面就存在着严重的不足。

另一方面，无机材料在耐紫外线伤害、防水、耐腐蚀等方面展现了出色的性能，比如一些无机氧化物材料由于原子间键能大、结构致密，往往可以很好地抵御紫外线的损害，特别是一些含硅元素的材料还具有优异的憎水性能。但是无机材料往往存在刚性强，容易脆裂，柔韧性缺乏，不容易加工的问题，相反有机高分子材料则表现出良好的柔韧性和可塑性，如将有机和无机材料的优点结合起来制备一种类似合金的有机无机复合聚合物，使其既具备无机材料的耐候性能，又具有有机高分子材料的可塑性能，这种结合将是一种理想的解决方法。

本发明提供了一种用无机材料原位掺合方法制备超高耐候性能和具有超强防水、防腐蚀性能的水性有机无机复合高分子聚合物的方法，这种方法可以在高分子聚合物聚合过程中将表面经过特殊改性的无机材料聚合到高分子聚合物长链及支链上，如同“长”在有机物上面一样，所合成的聚合物就像冶金领域的合金一样，充分发挥了无机和有机材料的各自优势，从根本上解决了长期在户外使用的保护性涂层的防护能力和耐久性问题。

发明内容

针对已有技术的不足，本发明的发明目的是提供一种使用纳米材料代替乳化剂合成水性聚合物的制备工艺。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种使用纳米材料代替乳化剂合成水性聚合物的制备工艺，采用表面经过特殊改性处理的含硅超细无机氧化物材料，在水相中吸附并分散稳定了油性单体，不需要传统表面活性剂所形成单体胶束，聚合反应直接在这种吸附了大量单体的纳米材料的表面发生，反应结束后，纳米材料直接键合在所生成的高分子聚合物长链上，继续在水相中分散并稳定住聚合物颗粒，具体制备工艺如下：

所述组分三中的单体1为苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等中的一种或几种；

所述组分五中的单体2为苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯晴、丙烯酰胺等中的几种；

所述组分六中的功能单体组为含磷酸酯基团、聚氨基甲酸酯基团或环氧基团的活性单体一种或数种；

制备方法包括以下步骤：

1、将水加入到反应釜中，升温至90℃，依次加入组分二及组分三；

2、待温度再次升至85℃时，加入组分四；

3、待温度重新升至83℃时，分别同时滴加组分五及组分六，整个滴加时间控制在2小时以内；

4、滴加结束后，90℃保温30分钟后，慢慢加入组分七，继续在85℃以上保温1小时后，自然降温至50℃时，过滤出料，即得成品。