[发明专利]一种节能环保生物基水性乳液聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能环保生物基水性乳液聚合物及其制备方法，应用在建 筑外墙涂料领域里。

背景技术

涂料水性化一直是涂料新兴市场关注的焦点所在，“绿色”涂料的特征在不 断发生变化。目前高性能涂料有了更多的选择，绿色产品已逐渐被使用低VOC 含量、低气味、不含烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的产品所取得。然而，随着涂 料市场的不断扩大，要使这些能够提供绿色类似性能产品的涂料生产商在竞争 中脱颖而出是一件难上加难的事情。在过去的几十年里，随着石油资源日益短 缺、价格不断上涨，以及人类对全球变暖、环境污染的担忧，涂料工业在材料 种类的选择和技术方面经历了重大的变革。越来越多的企业正在用生物基水性 替代品来增加或扩大其产品线，为配方设计师和终端用户提供更多的可选择的 具有优良性能但又不影响性能的产品。含生物基官能团的产品与石油基产品的 性能类似，但其原材料的全部或部分是生物基、可再生农业(包括植物、动物 和海洋生物)或林业原材料。这些原材料除了具有低VOC含量、低气味、不含 APEO等优点以外，原材料中有一部分来源于可再生资源。由生物原材料生产的 生物基产品可以降低企业对进口能源的依赖以及国家对石油资源的依赖。此外， 采用生物源原材料生产含碳化合物有助于减少大气中的新的碳排放量，这可以 让我们更好地管理碳循环，符合绿色环保大趋势。

现有市面上虽然也有采用生物基为原料生产的水性涂料，如 201410041860.X，但由于其采用的是衣康酸(IA)为原料。衣康酸(IA)的均聚物热 稳定性很低,在没有达到玻璃转化态时就已经热降解了，即在比较低的温度就会 降解掉，性质很不稳定，聚合不能用，而且在酸性较大的合成体系里，酸碱度 对聚合物稳定性影响很大，极易导致团聚的失败，作为原料的衣康酸(IA)的不稳 定使得其所被使用的聚合反应的效果不佳。

因此提供一种性质稳定、聚合效果佳的可用于水性涂料制备的节能环保生 物基水性乳液聚合物及其制备方法己成为当务之亟。

发明内容

本发明提供一种节能环保生物基水性乳液聚合物及其制备方法，其克服了 现有用于制备水性涂料的原料聚合效果不佳而导致制备过程容易失败的缺点， 具有制备成功率高，使用其所制备出的生物基水性涂料聚合效果好、性质稳定、 环保节能等优点。

本发明的技术方案如下：

一种节能环保生物基水性乳液聚合物，其由以下重量份的原料组成：水 40-50份、甲基丙烯酸甲酯10-18份、丙烯酸正丁酯10-20份、丙烯酸异辛酯2-8 份、衣康酸二丁酯10-25份、引发剂0.1-0.3份、pH缓冲剂0.1-0.2份、阴离子 乳化剂0.3-1.5份、非离子乳化剂0.4-0.6份、三异丙醇胺0.1-0.8份。

现有市面上的以生物基为原料生产的水性涂料，多采用衣康酸(IA)。衣康酸， 又名亚甲基丁二酸，由于它特殊的化学结构、较低的价格和成熟的生物发酵生 产工艺，被认为是一种具有广阔应用前景的生物基平台化合物。但是其均聚物 热稳定性很低，在比较低的温度就会降解掉，性质很不稳定，且在酸性较大的 合成体系里，酸碱度对聚合物稳定性影响很大，将其应用在聚合反应中容易导 致反应的失败或导致聚合反应不佳。本申请则采用衣康酸二丁酯为原料进行节 能环保生物基水性乳液聚合物的制备。衣康酸二丁酯是酯类，其稳定性很好， 且酯化后没有酸性，因此聚合反应时体系稳定，单体间容易均聚，因此，得到 的乳液聚合物性能也较现有工艺所制备的更稳定、聚合效果更佳。且生物基单 体衣康酸二丁酯搭配上甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯多种单 体，并配合阴离子和非离子乳化剂2种乳化剂、引发剂、pH缓冲剂和三异丙醇 胺，以及经过多次试验挑选出的适宜的用量比例，大大提高了反应体系的聚合 效果。

所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠，非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。 优选的两种不同类型的乳化剂配合并搭配适宜的比例使用能使得单体的聚合时 的均匀度更佳。

所述硫酸钾为过硫酸钾或过硫酸铵。

所述pH缓冲剂为碳酸氢钠或磷酸氢钠。

所述水为去离子水。