[发明专利]一种醇酸-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳液制备方法，特别是涉及一种醇酸-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法，属于高分子化学及乳液聚合技术领域。

背景技术

涂料及涂装行业所排出的挥发性有机化合物（VOC），包括能引起大气层氧化容量和酸度变化（导致酸雨），及产生光化学烟雾的碳氢化合物、有机卤化物、有机硫化物等。环保法规的日趋完善，环保意识的不断增强，将无毒、廉价的水引入涂料中，既能节省资源，降低成本，又可降低VOC的排放，这使得水性涂料得以迅猛发展。

醇酸树脂具有氧化自交联、涂层丰满、装饰性好、易施工的特点，综合性能好，并以植物油——可再生资源为原料，具有可持续发展和“绿色”特性，在涂料行业占有举足轻重的地位，用量最大。我国醇酸树脂产量在120万吨/年以上，主要以200#汽油为溶剂，传统的醇酸树脂涂料含有40%以上的烃溶剂，生产、施工大约消耗100万吨/年以上的有机溶剂，既污染环境又浪费能源。

根据《中国涂料行业“十二五”规划》关于涂料行业的发展方向：第一是清洁生产，第二是循环经济，第三是环境友好，第四是节能减排。醇酸树脂水性化则是醇酸树脂的主要发展趋势之一。单一的水溶性醇酸树脂或乳液性醇酸树脂虽然具有成膜性好、光泽高等优点，但其涂膜干燥慢，硬度低，现在大多用改性的方法来提高水性醇酸树脂的性能，其中以丙烯酸树脂改性的方式研究较多，可以将醇酸乳液的高光泽、渗透性及丙烯酸乳液的快干性、耐候性等优点相结合。

但现在公开的丙烯酸改性醇酸杂化乳液研究成果中，主要采用预乳化半连续滴加工艺合成，乳液体系中醇酸树脂所占比例较少，乳液固含量低，不仅成本高，成膜性也不理想，成膜过程需要加入常规的乳液成膜助剂。因此研究固含量高、醇酸树脂含量高、不用成膜助剂及干性快的杂化乳液，对水性醇酸树脂在工业涂料中的应用推广、降低涂料行业成本、减少VOC排放方面更有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种醇酸-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法，该方法制备的醇酸-丙烯酸酯杂化乳液具有成膜快，不需添加成膜助剂等优点。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种醇酸-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法，包括以下步骤：

（1）醇酸树脂制备：以干性油与季戊四醇为原料制得含有不饱和双键的气干性醇酸树脂，油度在45～65%，酸值≤12mgKOH/g，黏度7～8s（在25℃以格式管测定）；

（2）醇酸树脂预乳化：向步骤（1）制备的醇酸树脂中加入油性醇酸树脂催干剂、油性引发剂及乙烯基单体，搅拌混合均匀；然后加入去离子水、乳化剂及水性引发剂，在室温下经乳化机高速乳化，乳化过程中，容器浸在冰水中，保持恒定温度，得醇酸树脂预乳液，备用；

（3）乙烯基单体预乳化：将乳化剂、乙烯基单体、去离子水混合均匀后，经乳化机高速分散10～20分钟，得到乙烯基单体预乳液，备用；

（4）醇酸-丙烯酸酯杂化乳液制备：采用种子乳液聚合方法，在装有冷凝器、机械搅拌器、氮气通入管、分液漏斗及温度计的四口瓶中，先通入氮气清除空气，然后将NaHCO3、去离子水、乳化剂加入四口瓶中，在搅拌下升温至70℃，加入乙烯基单体预乳液，保温5min后，加入水性引发剂，得到呈蓝光的种子乳液；接着升温至80℃，在保温下滴加入醇酸树脂预乳液，然后90℃保温1h；再降温至65℃，先加入叔丁基过氧化氢，保温20min，再加入甲醛合次硫酸氢钠，保温30in，进行单体消除反应；最后降温至30℃，用pH调节剂调节乳液pH值至7-8，过滤，包装。

优选的，步骤（1）中所述气干性醇酸树脂的制备步骤如下：

（101）醇解：将精制豆油与季戊四醇在220℃～240℃进行酯交换反应，至取样测定质量百分比浓度95%乙醇25℃容忍度为（3～5）:1作为醇解终点；

（102）酯化：步骤（101）完成后，继续加入苯二甲酸酐与二甲苯，在200℃保温1h，然后升温到215～220℃保温2h，测酸值、黏度，当酸值≤12mgKOH/g，并在25℃以格式管测定黏度为7～8s后，立即停止加热，开始降温，温度降至150℃，减压蒸出醇酸树脂中的二甲苯；再降温至60℃，抽出醇酸树脂，在氮气保护下加入醇酸树脂重量7～10%的疏水剂，搅拌稀释，过滤备用。

上述精制豆油与季戊四醇的质量比优选为（3～4）:1；苯二甲酸酐、二甲苯的加入量与季戊四醇的质量比优选为（1.5～2）:（0.2～0.3）:1。

步骤（102）中，所述疏水剂优选为十六烷、正癸烷、十六烷醇或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种组合。