[发明专利]一种环保型乳胶涂料用成膜助剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料的制备领域，具体涉及一种环保型乳胶涂料用成膜助剂的制备方法。

背景技术

合成树脂乳液是涂料工业重要的成膜物质之一，约占涂料工业成膜物质的20%以上。目前，合成树脂乳液使用主要集中在建筑涂料行业，并慢慢发展到水性工业漆领域。

合成树脂乳液是以丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲脂、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯等不饱和单体，在水和乳化剂存在的条件下，在一定温度下进行自由基聚合而成。按单体组成的不同，分为纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液等系列。

乳化剂有阴离子、非离子、阳离子三类，乳化剂共同特征是有亲油、亲水两个链端，在合成乳液时，亲油端吸附在乳液颗粒表面，亲水链端分散在水相中，保持乳液颗粒在水相中的稳定，不发生互相的粘连。

当乳液被做成乳胶涂料施工后，随着水分的挥发，乳液颗粒互相靠近、挤压，乳液颗粒发生粘连成膜。但是，由于乳液颗粒表面的乳化剂，阻碍了乳液颗粒之间的粘连，加上乳化剂亲水基团一致向外、同电性相斥，进一步阻碍了乳液颗粒的互相融合。其次，为了获得理想的漆膜，乳液颗粒的玻璃化温度通常高于室温，常温下表现为硬颗粒。而硬颗粒之间的粘连不能达到理想的漆膜效果，所以必须要使乳液颗粒表面软化才能很好地发生粘连和融合。

在这样的情况下，就必须使用成膜助剂。传统的成膜助剂都是水、油两溶的醇醚类有机溶剂，典型的产品为乙二醇单丁醚等。当水分挥发，乳液颗粒靠近时，醇醚类溶剂会破坏、溶掉乳液颗粒表面的乳化剂，并进一步对乳液颗粒进行溶胀，使乳液颗粒充分的粘连、融合、成膜。乳液成膜后，成膜助剂再慢慢释放到空气中。使用这些传统的成膜助剂存在如下问题：1、醇醚类有机溶剂对乳液颗粒破坏性很强，加入时由于局部浓度过高，会导致乳液的破坏，提前发生粘连，导致严重的产品质量问题。2、醇醚类有机溶剂具有毒性，会伤害人的中枢神经，特别是对老人、孩子、孕妇影响较大。3、挥发后也会影响、污染环境，所以这些醇醚类乳胶涂料用成膜助剂品种已经被各国政府、涂料行业禁用。

在这样的情况下，涂料行业通过研究、试验，改用醇酯类有机溶剂作为乳胶涂料的成膜助剂，典型产品为十二碳酸酯，化学名称为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；商品名为十二碳醇酯或醇酯-12、12-醇酯、C-12等。十二碳酸酯在乳胶涂料中使用有如下特点：1、十二碳醇酯的水解稳定性非常好，可以与包括pH高的纯丙酸乳液在内的各类乳液一起使用。2、十二碳醇酯加入乳胶漆中时，被吸收在乳液粒子上，软化粒子，并且在涂料漆时引起更好的融合；它不会被吸进能渗透的基质中，但可以有效地聚结乳液粒子。3、十二碳醇酯冰点很低，在冬季不需要特别处理。4、十二碳醇酯容易掺入乳液中，且在较高的含量下不影响涂料的稳定性。5、十二碳醇酯是乳液聚合物的强溶剂。

但尽管如此，十二醇酯仍然属于高沸点、挥发性有机溶剂，沸点254℃，虽然毒性很低。但十二醇酯蒸气会刺激人们的眼睛、呼吸系统和皮肤，特别是老人、孩子、孕妇，因此被涂料行业列入限量使用范筹。

所以，研究、研发、发明一种更加健康、环保、安全的乳胶涂料成膜助剂，不但会有巨大的经济效益，也会有着广泛的社会效益。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种环保型乳胶涂料用成膜助剂的制备方法。该制备方法制得的成膜助剂和乳胶颗粒有很好的相融性，易于分散于乳胶涂料中，提高了乳胶涂料的安全性、健康性、环保性。大幅度减少了乳胶涂料的VOC。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种环保型乳胶涂料用成膜助剂的制备方法：由多元醇、一元不饱和脂肪酸为原料，以二甲苯为脱水溶剂，在140℃-205℃下酯化合成，合成反应达到终点时，采取负压抽提方法去除釜内残留二甲苯及低分子聚合物。

所述的多元醇是三元醇、四元醇中的一种或多种。

优选为三元醇。

所述的一元不饱和脂肪酸为天然不饱和脂肪酸，酸价≥185，碘价≥110。

所述的一元不饱和脂肪酸为豆油酸、亚麻油酸、桐油酸、菜子油酸中的一种或多种。

一种环保型乳胶涂料用成膜助剂的制备方法，具体的制备步骤为：

（1）将多元醇、不饱和一元脂肪酸、二甲苯投入反应釜中，通入惰性气体保护，升温到95℃时，开启搅拌；

（2）继续缓慢升温，当温度达到140℃时，二甲苯出现回流，酯化反应开始，并全程控制反应体系温度≤205℃；

（3）酯化反应4个小时后，开始间隙取样测试酸价，当酸价≤2时为合格，冷却；