[发明专利]聚丙烯酸酯乳液微凝胶及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及聚丙烯酸酯乳液微凝胶及其制备方法，具体涉及一种可适用于水性涂料、油墨体系的聚丙烯酸酯乳液微凝胶及其制备方法。

(二)背景技术

随着人们环保意识的日益增强，高固含量及水性体系成为涂料、油墨的发展方向之一。高固含量涂料、油墨由于固体分的增加容易引起粘度的上升，从而极大地影响施工使用效果。为解决“高固”和“低粘”这一矛盾，研究学者采取了许多措施，其中以降低成膜树脂的分子量作为主要调控手段(如在乳液聚合合成树脂的过程中引入链转移试剂、提高引发剂浓度、提高反应温度等)。虽然树脂分子量的下降可以降低体系的粘度，提高其施工性能，但涂料、油墨的流挂问题也一并出现。因此这未能从根本上解决“高固”和“低粘”的矛盾。

聚合物微凝胶是最近发展起来的新型聚合物之一，是一种具有胶体尺寸(1～1000nm)且分子内交联的聚合物颗粒。微凝胶的制备方法有乳液聚合、溶液聚合、分散聚合物和沉淀聚合等。由于乳液聚合方法节能环保，得到的微凝胶性能稳定，因此应用最为广泛。一般而言，线型大分子及支链聚合物溶液的粘度均很高，尤其是在高分子量时更是如此。这是因为在稀溶液中无规线团聚合物分子链高度地伸展，增强了分子链间以及分子链与溶剂分子间的相互作用。而聚合物微凝胶由于颗粒内部有较深度的交联结构存在，致使大分子链紧密堆砌，微凝胶颗粒之间以及微凝胶颗粒与分散介质之间的相互作用小，所以即使在高固含下(40～60％)，体系的粘度也很低，尤其是在交联度高时更是如此。因此，聚合物微凝胶有利于在保持低粘的情况下提高涂料、油墨的固含量。在水性涂料、油墨体系中，聚丙烯酸酯类树脂是最为常用的成膜树脂，因此应用于涂料、油墨领域的微凝胶多集中在聚丙烯酸酯类上。徐小军等人(徐小军，胡建华，杨武利，等.丙烯酸酯类微凝胶的制备及其表征[J].复旦学报(自然科学版)，1998，37(3)：265-270)以分散聚合法制备出亚微米级的丙烯酸酯类微凝胶，在涂料中添加少量的微凝胶就可以显著改善涂料的假塑性。杨成等人(杨成，马宗斌，骆惠，等.高浓度丙烯酸酯类微凝胶分散液的制备及性质[J].化学研究与应用，2006，19(7)：785-787)采用微乳液法合成出高浓度的聚丙烯酸酯类微凝胶，并对高固含量羟基丙烯酸树脂进行改性，使改性后的涂料具有明显的假塑性。周新华(周新华.水性双组份丙烯酸聚氨酯的制备与性能研究[D].广州：华南理工大学，2005)合成了一种具有微凝胶核结构的羟基丙烯酸乳液，用于制备双组分水性聚氨酯，制得的水性聚氨酯交联密度高，配成涂料后抗流挂性能好。然而大部分聚丙烯酸酯类微凝胶的制备工艺复杂，且需添加特定的交联剂、多官能度单体(如二烯基单体等)或具有反应性基团的交联单体，这无疑增加了生产成本。