[发明专利]包含具有核-壳结构的聚合物颗粒的杂化胶乳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含具有核-壳结构的聚合物颗粒的杂化胶乳(hybrid latex)及其制备方法。本发明还涉及所述杂化胶乳在聚合物防水膜和聚合物改性的灰浆中的用途。

背景技术

水泥基建筑材料是现代建筑的基础且被广泛使用。然而，由于其多孔性和脆性的性质，导致拉伸强度、粘附强度、断裂韧性、抗渗性、耐腐蚀性、耐磨性、抗裂性和耐久性等都不是人们所期望的，因此，在一些领域内它的应用需要显著改变，所述领域为例如柔性水泥基防水膜、水泥基瓷砖胶粘剂、防水灰浆、耐腐蚀灰浆、修补灰浆、水泥基底漆等。通过聚合物、特别是聚合物乳液的改性，上述性质可被显著地改善。许多聚合物乳液已被用于水泥的改性，例如丙烯酸胶乳、乙烯-乙酸乙烯酯胶乳、氯丁二烯胶乳、苯乙烯-丁二烯胶乳、丙烯腈-丁二烯胶乳、天然橡胶胶乳等，其中由于苯乙烯-丁二烯胶乳的优异的疏水性和耐皂化性，其被广泛且普遍地用于水泥基材料的改性。

然而，由于过去十年汽车工业的快速发展，对用于轮胎的橡胶的需求持续增加。另外，由于苯乙烯-丁二烯橡胶的相对低的成本且易于获得，因此其逐渐代替了天然橡胶。因此，丁二烯的价格正在快速增加，以致苯乙烯-丁二烯胶乳的成本也相应地快速增加。这对一些对成本更加敏感的领域产生了严重影响，例如纸张、地毯、胶粘剂和建筑材料(如苯乙烯-丁二烯胶乳改性的水泥基材料)等。因此，需要找到一种能代替现有的苯乙烯-丁二烯胶乳或能降低其成本而不牺牲其性能的替代物。

发明内容

因此，本发明提供一种包含具有核-壳结构的聚合物颗粒的杂化胶乳，其中：

(1)核的共聚单体包含：

(a)单乙烯基芳族化合物，和

(b)不饱和羧酸酯；

(2)壳的共聚单体包含：

(a)单乙烯基芳族化合物，和

(b)共轭二烯；

其中所述核的玻璃化转变温度为-50℃至50℃，且所述壳的玻璃化转变温度为-50℃至50℃。

本发明还提供所述杂化胶乳在聚合物防水膜和聚合物改性的灰浆中的用途。

在本发明中，通过用不饱和羧酸酯改性苯乙烯-丁二烯胶乳来解决现有技术中的问题。在本发明的杂化胶乳中，丁二烯被具有更低成本的不饱和的羧酸酯部分地替换，以使苯乙烯-丁二烯胶乳的成本大幅度地降低。由于聚合物颗粒具有核-壳结构，苯乙烯-丁二烯共聚物存在于聚合物颗粒的壳中，因此保留了苯乙烯-丁二烯胶乳的一些优异性质，例如疏水性和耐皂化性等。另外，为了满足不同的应用，核或壳中的成分可独立地变化且所述胶乳的性质可通过设计所述聚合物的成分而广泛地变化，例如将柔性材料逐渐变成刚性材料。

具体实施方式

在本发明的一个实施方案中，本发明提供一种包含具有核-壳结构的聚合物颗粒的杂化胶乳，其中：

(1)核的共聚单体包含：

(a)单乙烯基芳族化合物，和

(b)不饱和的羧酸酯；

(2)壳的共聚单体包含：

(a)单乙烯基芳族化合物，和

(b)共轭二烯；

其中所述核的玻璃化转变温度为-50℃至50℃，且所述壳的玻璃化转变温度为-50℃至50℃。

在本发明的一个实施方案中，所述核的玻璃化转变温度为-20℃至20℃，优选为-10℃至10℃。

在本发明的一个实施方案中，所述壳的玻璃化转变温度为-20℃至20℃，优选为-20℃至0℃。

在本发明的一个实施方案中，所述不饱和的羧酸酯选自(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯，优选为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯以及它们的组合，更优选为丙烯酸正丁酯。

在本发明的一个实施方案中，所述单乙烯基芳族化合物各自独立地选自苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯以及它们的组合，优选为苯乙烯。

在本发明的一个实施方案中，所述共轭二烯选自1,3-丁二烯、异戊二烯、2-氯-1,3-丁二烯以及它们的组合，优选为1,3-丁二烯。