[发明专利]涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及乳液聚合领域，尤其涉及一种涂料用纳米级粒径的核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液及其制备方法

背景技术

溶剂型涂料，由于使用大量挥发性有机化合物(VOC)作溶剂，使用时溶剂挥发到空气中，不仅污染环境，而且浪费资源，已引起社会的广泛关注。随着人民生活水平的提高，人民对环境、安全、健康、可持续发展、节能减排和清洁生产的关注度进一步提高，各国环保法规要求的进一步严格，水性涂料取代溶剂型涂料势在必行。在此背景下，各类溶剂型涂料的水性化研究越来越受到人们的高度重视，水性涂料以水代替有机溶剂，使用安全、无毒，保障了生产和施工人员的身体健康，消除了有机溶剂对环境的污染，即节约石油资源，又避免了挥发性有机化合物对大气的污染，达到保护生态环境的目的，因此开发水性涂料是未来涂料工业的发展方向。水性涂料的质量和环保性能取决于聚合物乳液的性能，因此，水性涂料的关键技术是高性能聚合物乳液的开发及产业化应用。

丙烯酸乳胶涂料由于具有优异的耐候性和力学性能而获得广泛应用，成为目前水性涂料中的重要品种，但是目前大多数国内企业由于合成工艺及单体不同，丙烯酸树脂乳液也多种多样，但是性能却千差万别，但是目前国内企业开发的丙烯酸酯乳液其性能仍存在一些问题：水性丙烯酸树脂涂膜丰满度低,抗粘连性能差,表面光泽度与溶剂型涂料有较大差距，而随着人们对涂膜耐水性及光亮度要求日益提高,都阻碍了丙烯酸在工业上的应用。因此急需研制出一种高性能的丙烯酸聚合物乳液。

发明内容

本发明的目的提供一种涂料用纳米级粒径的核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案维：涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液，按重量份计，该乳液由以下组分制成：合成蜡15-26份、主要单体5-7.5份、次要单体2.3-4份、功能性单体1-2份、复配乳化剂5.7-8.2份、第一催化剂0.96-1份、第二催化剂0.01份、PH调节剂0.02-0.05份、水58份-65份。

所述合成蜡为熔点范围在70~130℃之间的合成蜡或多种合成蜡的混合物。

所述主要单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯的一种或几种的混合物。

所述次要单体为苯乙烯或丙烯酸丁酯。

所述功能性单体为羟甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酸羟乙酯。

所述复配乳化剂为非离子乳化剂、阴离子乳化剂、阴离子反应性乳化剂按质量比2-4:1-1.3:2.5-2.9比例的混合物，其中所述阴离子乳化剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述非离子乳化剂选用聚乙二醇硬脂酸酯，所述阴离子反应性乳化剂选用广州市卓能贸易有限公司生产的反应性乳化剂NRS-138或反应性乳化剂NRS-10。

所述第一催化剂为热分解过硫酸盐催化剂，所述第二催化剂为氧化还原反应催化剂，所述氧化还原反应催化剂为双氧水、吊白块中的一种或两种的混合物。

所述PH调节剂为25%氨水。

一种制备涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液的方法，此方法包括以下步骤：

①　称取原料：合成蜡15-26份、主要单体5-7.5份、次要单体2.3-4份、功能性单体1-2份、复配乳化剂5.7-8.2份、第一催化剂0.96-1份、第二催化剂0.01份、PH调节剂0.02-0.05份、水58份-65份；其中复配乳化剂为非离子乳化剂、阴离子乳化剂、阴离子反应性乳化剂按质量比2-4:1-1.3:2.5-2.9比例的混合物；

②　制备乳化液：先取18-34份的水、2/3总量的乳化剂、主要单体混合制得乳化液；

③　制备第一催化剂溶液：取6-11份水与第一催化剂混合溶解，制得第一催化剂溶液；

④　乳化反应：将剩余的水、0.01份氨水、合成蜡和1/3总量的乳化剂加入耐压反应器中，开始搅拌，同时将反应器升温至70~80℃，待反应器中合成蜡完全分散好后，维持温度不变，加入10-17%总量的乳化液，然后滴加20%的第一催化剂溶液；待反应器内温度平稳后，同时滴加剩余的乳化液和剩余的第一催化剂溶液，控制反应温度为80~84℃之间，2小时完成滴加；保温30分钟后降温至70℃，加入双氧水消除未反应的残余单体，然后再保温30分钟后降温至50℃以下，加剩余氨水调节PH后，出料，即得涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液。