[发明专利]相控成膜苯丙型涂料乳液及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑内外墙弹性涂料用苯乙烯-丙烯酸酯共聚物系涂料乳液的制备方法，具体涉及一种相控成膜的苯乙烯-丙烯酸酯型涂料乳液，由乳液制备的涂料及它们的制备方法，属于建筑涂料领域。 

背景技术

苯乙烯-丙烯酸酯共聚物系涂料乳液(简称：苯丙型涂料乳液)占据着各类建筑涂料乳液的主要市场，2009年，我国各类苯丙型涂料乳液消耗近70万吨。苯丙型涂料乳液的性能与成本决定了国内建筑涂装质量的主体。1995年，德国BASF公司率先将高性能苯丙型涂料296DS引入中国市场以来，国内众多生产厂家开始竞相研究开发高性能苯丙型涂料乳液。遗憾的是，目前国内生产的苯丙型涂料乳液，一直存在无法解决耐水性与展色性，颜料承载能力与漆膜力学性能之间的平衡问题，更重要的是，国内生产的苯丙型涂料乳液的耐候性差，提高耐候性往往与MMA共聚，造成成本大幅度提高，用户难以接受。随着我国经济的高速发展，建筑涂料耗量每年均以15%的增长率递增，2009年，中国大陆共消耗建筑涂料360万吨，其中消耗各类涂料乳液近90万吨，其中高性能苯丙型涂料乳液消耗近30万吨，而到2011年，我国建筑涂料已突破450万吨，2011年实际建筑涂料耗量为460万吨。随着我国建筑涂装的规范化，高性能苯丙型涂料乳液已开始广泛用于高层建筑外墙的涂装，如何提高苯丙型的耐候性就成为制约能否在高层建筑外墙使用的技术瓶颈。因此开发高端建筑涂料乳液一直是国内涂料乳液生产厂的永恒的课题。 

中国专利CN102372960A公开了一种高耐污苯丙乳胶漆，它主要是由下列原料按照重量配比搅拌制成：157份苯丙乳液，13份分散剂，80份去离子水，15份己二酰肼，2份分散剂，4份消泡剂，11份防霉剂，23份高岭土，15份钛白粉，15份重钙粉，15份成膜助剂，12份聚醚类增稠剂。 

中国专利CN1872888A公开了一种建筑用苯乙烯一丙烯酸酷乳液的合成方法，该共聚物乳液是以水为介质，以苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸为共聚单体，并加入乳化剂和引发剂进行乳液聚合反应合成的，各组成成分的重量百分比为:水40～55%，苯乙烯18～30%，(甲基)丙烯酸酯18～30，(甲基)丙烯酸0.5～3%，乳化剂0.5～4%，引发剂0.1～0.5%，保护胶0.1～0.5%。 

中国专利CN1249111C公开了一种改性苯丙乳液的制备方法，是以苯乙烯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸为聚合单体，以有机氟为改性单体，以复合乳化剂为体系的乳化剂，采用热分解引发剂为引发剂，用硅烷偶联剂对有机氟进行预处理后，以十一烷基苯磺酸作催化剂，采用核壳工艺聚合得到改性苯丙乳液。 

现有技术中对苯丙型涂料乳液进行了诸多改进，但仍存在颜料体积浓度小，对颜料承载能力差，展色性差及耐雨痕能力差等问题，耐候性未得到明显的改善。 

发明内容

本发明以解决目前建筑内外墙涂料用苯丙型涂料乳液一直存在耐候性能差，颜料体积浓度小，对颜料承载能力差，展色性差及耐雨痕能力差等问题为目的，相应对苯丙型涂料乳液进行全新设计和系统研究。利用种子可控乳液聚合技术与相控成膜技术相结合，提供了一种高性能(耐候、超耐水、耐污及高展色)的苯丙型涂料及其制备方法。 

常规种子乳液聚合多是在严格控制乳化剂用量在CMC以下，而且需多步单体溶胀-聚合才能完成，而且最初的种子位于乳胶粒的最内层，因每步聚合补加的乳化剂量均在CMC以下，因此粒径分布很窄，但最终乳胶粒的粒径都很大，一般均在160nm以上，这对于合成PVC增韧改性剂是优点，但对于制备涂料乳液就是缺点，因为建筑涂料乳液的粒径越细，其对颜料的承载能力，对颜料及基材的粘结性能就越好，这是因为纳米级有机聚合物同样存在超表面效应。 

本发明利用乳胶粒的颗粒形态设计将种子乳液聚合与相控成膜机制相结合，解决耐污性与低温柔性难以均衡的问题，具体是采用种子法严格控制最终乳液的粒径及最终乳液乳胶粒的壳层聚合物的组成及其亲水性的大小。本发明所涉的种子乳液粒径小、分布较窄，且有适中的亲水性，可保证后续滴加聚合的单体全部在种子乳液的每个乳胶粒的内部进行聚合，因这些极细粒子的超表面效应带来的极大吸附功，将所有后续单体以黑洞的功能进行增容、聚合，因此壳层聚合物不是后续单体形成的聚合物而是种子聚合物，而当乳液固含量较高时，壳层聚合物开始破裂，软聚合物以碎片或颗粒分布在最终乳胶粒的表层，进而提高涂料的展色性和降低涂料的成膜温度。