[发明专利]一种具有优异冻融稳定性的苯丙乳液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种具有优异冻融稳定性的苯丙乳液及其制备方法与应用。

背景技术

涂料是和人们日常生活密切相关的装饰材料，内墙涂料是涂料的重要组成部分，然而涂料中的挥发性有机化合物(VOC)是一类重要的环境污染物，对人体健康构成了极大的威胁。中国国家标准GB18582－2008《室内装饰装修材料——内墙涂料中有害物质限量》中将VOC定义为“在101.3kPa标准压力下，任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物”。目前，零VOC或低VOC内墙涂料已成为欧美国家的主流涂料产品。欧洲室内空气质量联合行动委员会制定了新法规，规定自2010年1月1日起，装饰用水性平光和非平光涂料的VOC含量分别将减小到小于30g/L和40g/L的范围。中国内墙涂料市场必将逐步与欧美市场接轨，零/低VOC含量、无毒无害的健康型绿色环保涂料已被国内广大消费者所青睐和推崇。

聚合物乳液作为涂料的主要组成，直接影响着涂料的综合性能。在众多的内墙涂料用聚合物乳液中，苯丙乳液因其价廉、良好的物理化学性能而得到广泛的应用。苯丙乳液(即苯乙烯-丙烯酸酯乳液)是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。苯丙乳液是乳液聚合中研究较多的体系，也是当今世界有重要工业应用价值的十大非交联型乳液之一。

苯丙乳液及其涂料，因其以水为分散介质而存在抗冻融性差的缺点，即在低温环境下的运输和储存过程中往往因为产品冻融凝结成块后无法恢复流动态而变质，造成巨大的经济损失。目前，主要是采取添加抗冻剂来解决冻融稳定性差的问题(见专利US20090186968A1、US6933415B2以及CN103205172A等)，然而所添加的抗冻剂一般为高VOC溶剂，这势必会增加涂料产品的VOC含量。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有优异冻融稳定性的苯丙乳液，所述具有优异冻融稳定性的苯丙乳液不仅VOC含量低、综合性能好，而且具有优异的冻融稳定性；

本发明的另一目的在于提供上述具有优异冻融稳定性的苯丙乳液的制备方法，所述制备方法具有工艺简便、易于控制、聚合体系稳定、转化率高的特点；

本发明的再一目的在于提供具有优异冻融稳定性的苯丙乳液的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种具有优异冻融稳定性的苯丙乳液，所述苯丙乳液采用核壳乳液聚合法制备而得，所用原料组分包括聚合主单体、阴-非离子复合乳化剂、功能性聚合单体、引发剂、pH缓冲剂和水，所述聚合主单体为丙烯酸烷基酯与苯乙烯的混合；所述阴-非离子复合乳化剂为具有式I～式III结构通式的化合物中的一种：

所述功能性聚合单体为具有式IV～式V结构通式的化合物中的一种：

在式I～式V中，R₁、R₂、R₃、R₄及R₅独立的选自C₁～C₁₃的直链烷烃基、C₁～C₁₃的含有支链结构的烷烃基或C₂～C₁₅的羟烷基；m为3至50的整数；n为3至50的整数；o为3至50的整数；X为磺酸盐基团(—SO₃^-M⁺)、硫酸盐基团(—SO₄^-M⁺)、羧酸盐基团(—COO^-M⁺)中的一种；M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄⁺；

优选的，所述阴-非离子复合乳化剂均为非APEO类环保乳化剂，其用量为聚合主单体总质量的0.5％～1％；

优选的，所述功能性聚合单体的用量为聚合主单体总质量的0.2％～1％；

优选的，所述具有优异冻融稳定性的苯丙乳液的粒子壳层玻璃化转变温度为18～40℃；

优选的，所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯；

优选的，所述聚合主单体中丙烯酸烷基酯与苯乙烯的质量比为(48～35)：(52～65)；

优选的，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种；所述引发剂的用量为聚合主单体总质量的0.4％～0.6％；