[发明专利]一种石墨烯改性的水性丙烯酸酯树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性的水性丙烯酸酯树脂及其制备方法，首先以高温高压物理法剥离处理天然石墨,来制备高质量的石墨烯；丙烯酸酯乳液是以丙烯酸单体、乳化剂、引发剂、石墨烯悬浮液和蒸馏水为原料通过乳液聚合法制成；所述各原料的用量以质量百分数表示为：单体45〜80%，乳化剂1〜10%，引发剂0.01〜2%，石墨烯悬浮液1〜5%，其余为蒸馏水；本发明的方法所采用的原料便宜易得；合成工艺简单，容易控制，不会凝胶粘釜；添加少量的石墨烯即可达到效果，且不会影响聚合物的稳定性；改性后的水性丙烯酸酯树脂的耐盐雾、耐水性能更加优异。

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备技术领域，涉及一种水性丙烯酸酯树脂及其改性方法，具体涉及一种石墨烯改性水性丙烯酸酯树脂及其制备方法。

背景技术

与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有价格低、使用安全，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，因而已成为当前发展涂料工业的主要方向。

其中水性丙烯酸酯树脂涂料环境友好，且具有透明度高、光亮丰满、涂膜坚韧、耐腐蚀性好等优点，是水性涂料中发展最快、品种最多的无污染型涂料。但是水性丙烯酸酯树脂涂料存在硬度低、耐溶剂性差、耐热性差等缺点，限制了其进一步发展应用。此前也有在水性丙烯酸酯树脂涂料中添加无机或者有机物改性，但效果一般。

发明内容

本发明的第一个发明目的是提供一种石墨烯改性的水性丙烯酸酯树脂,该水性丙烯酸酯树脂具有较好的耐盐雾性能、耐水性和耐冲击性。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种石墨烯改性水性丙烯酸酯树脂，其特征在于：所述石墨烯改性水性丙烯酸酯树脂是由单体、乳化剂、引发剂、石墨烯悬浮液和蒸馏水为原料，通过乳液聚合法制成的；所述各原料的用量以质量百分数表示为：单体45～80％，乳化剂1～10％，引发剂0.01～2％，石墨烯悬浮液1～5％，其余为蒸馏水；其中所述单体包括交联单体、软单体和硬单体，以所述石墨烯改性水性丙烯酸酯树脂原料总量为100％计：其中交联单体0.1～4％，软单体15～34％，硬单体15～62％。

应用上述单体配比，可以使得聚合物产品的Tg值符合产品聚合物Tg最优范围，玻璃化温度的设计公式计算：1/Tg＝w1/Tg1+w2/Tg2+w3/Tg3+……+wn/Tgn，其中，Tg为产品聚合物玻璃化温度，Wn为第η种单体的质量分数，Tgn为第η种单体对应其均聚物的玻璃化温度，产品聚合物Tg范围优选-30～30℃；本发明在聚合过程中设计了符合该Tg范围的产品聚合物，它比传统的水性丙烯酸乳液的制作工艺更优，不仅聚合物产品本身可起到乳化作用，还可参与聚合反应，以共价键的形式结合在高分子链上，更重要的是，能降低聚合物反应的温度，在一定程度上可改善乳液的机械特性。

优选的，所述的软单体选自下列ー种或任意几种的组合：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯；所述的硬单体选自下列ー种或任意几种的组合：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯。

优选的，所述交联单体为羟甲基丙烯酰胺(NMA)、异丁氧基甲基丙烯基酸胺(IBMA)中的任何一种或其组合。

优选的，所述的引发剂为叔丁基过氧化氢。

优选的，所述乳化剂为阴离子型表面活性剂。

优选的，所述乳化剂是由罗地亚公司的产品ARICOTM 2518A、BEX DBR-Z、RHODAPEXCO-436、RS-610中的一种或其任意组成。

优选的，所述的石墨烯悬浮液通过下列方法制备：在容器中加入质量比为5：95的石墨烯和水，混合搅拌0.5～1小时，使用高压均质机进行乳化，直到黏度超过1000cps为止即为石墨烯悬浮液。