[发明专利]一种水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法

说明书

本发明公开了一种水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，属于涂料领域。本发明通过乙交酯开环加成反应，将乙交酯分子接枝到丙烯酸单体上制得聚乙交酯改性丙烯酸酯单体低聚物，然后向低聚物中加入去离子水和乳化剂，加入引发剂溶液进行乳液聚合反应，反应后制备水性聚丙烯酸酯乳液，本发明制备工艺简单，条件易于控制，制得水性聚丙烯酸酯乳液储存稳定性能好，其涂层具有优异的附着力、耐冲击和抗石击性能，可在塑料、橡胶等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法。

背景技术

聚丙烯酸酯具有柔韧富弹性、成膜性、耐老化性、耐油剂性、粘结性好和透明度高等优点而被用于橡塑制品材料表面的涂装。目前，我国橡塑材料所使用的涂料绝大多数为溶剂型聚丙烯酸酯涂料，在涂装时会释放大量挥发性有机物(VOC)，不仅造成环境污染，而且严重危害人体健康。水性聚丙烯酸酯乳液具有施工方便、绿色环保等优点备受青睐。然而，水性聚丙烯酸酯乳液固化后的丙烯酸酯涂层存在耐磨性差，附着力、抗冲击和抗石击性能欠佳等力学问题，从而限制其特殊的应用领域。通常加入一定量的无机纳米材料能提高涂层的耐磨性能，但是此方法依然不能改善涂层的其他力学性能。中国专利(申请号：201510832546.8)将聚氨酯水分散液和聚丙烯酸酯乳液按质量比1:1物理共混制得一种聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液来改善复合乳液涂层的耐磨性能，以实现性能互补。然而，以物理共混的方式来制备聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液，聚氨酯和聚丙烯酸酯两者的界面结合性能较差，所得复合乳液的稳定性得不到有效保障，会产生沉淀分层现象，影响保质期。

发明内容

针对背景技术中所存在的问题，本发明提供一种水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其目的在于改善聚丙烯酸酯乳液的稳定性、聚丙烯酸酯涂层的力学性能。

本发明的特征步骤如下：

(1)按物质的量之比为5～20:1称取乙交酯单体与丙烯酸单体，将丙烯酸单体和乙交酯单体加入反应器中，升温至135～160℃，边搅拌边向反应体系中加入催化剂，其中，催化剂与总单体(乙交酯单体和丙烯酸单体质量之和)质量之比为0.001～0.005:1，保温搅拌反应0.5～2小时，反应后得聚乙交酯接枝丙烯酸酯低聚物；

所述的催化剂为氧化锡、二氯化锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种。

(2)向步骤(1)制得的低聚物中加入去离子水和乳化剂，其中，低聚物与去离子水质量之比为0.3～0.6:1，乳化剂与低聚物质量之比为0.005～0.01:1，升温至65～85℃，边搅拌边向反应体系中以10～20毫升/分钟速度加入质量百分比浓度为5％～20％引发剂溶液进行引发聚合反应，其中，引发剂与低聚物质量之比为0.01～0.03:1，加入完毕后保温反应60～90分钟，反应完成后用质量百分比浓度10％～20％碱性溶液调节体系pH值为7.5～8.5，冷却至室温后出料，得水性聚丙烯酸酯乳液。

所述的乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基苯基聚氧乙烯醚中的一种；所述引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐或过硫酸铵中的一种；所述的碱性溶液为氨水、碳酸钠溶液、醋酸钠溶液或磷酸氢二钠溶液中的一种。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明充分利用聚乙交酯具有冲击强度和硬度高的优点，首先通过乙交酯开环加成反应，将乙交酯分子接枝到丙烯酸单体上制得聚乙交酯改性丙烯酸酯低聚物单体，进行乳液聚合反应后制备水性聚丙烯酸酯乳液，由于聚乙交酯的高硬度和耐冲击强度等特性有利于改善聚丙烯酸酯涂层的硬度，大幅提高聚丙烯酸酯涂层的耐冲击性能和抗石击性能；

(2)本发明在制得的水性聚丙烯酸酯乳液中，聚乙交酯分子链是以化学键形式接枝到聚丙烯酸酯上，可以提高两种树脂的界面结合性能，从而提高水性聚丙烯酸酯乳液的稳定性能和保质期，同时也改善了涂层的附着力和耐水性能；