[发明专利]一种聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂，由烯丙基聚苯乙烯微球、软单体、硬单体、乳化剂、配体、催化剂、引发剂和去离子水通过ATRP技术合成制得；所述的烯丙基聚苯乙烯微球为烯丙基胺聚苯乙烯交联微球、酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球或磺酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球；本发明制得的聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂，具有良好的透明性、光泽、硬度和贮存稳定性，制成的涂具有优良的附着力、耐磨性、耐温性、耐老化性、抗沾污性、柔韧性和耐腐蚀性，既可单独使用也可以与其它水性树脂共混，用于水性钢构涂料、水性工程涂料、水性防火涂料、水性透明隔热涂料和水性防腐涂料。

技术领域

本发明涉及一种改性丙烯酸水性树脂，尤其涉及到一种苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂及其制备方法，属于水性树脂技术领域。

技术背景

国内外相继制定了严厉的环保法规来限制挥发性有机化合物(VOC)向大气排放，水性化、高性能、环保化已成为涂料发展的方向；丙烯酸乳液是各种丙烯酸类单体的共聚物的通称，广泛用于各行各业中，其在木器漆行业中尤为重要；木器漆不仅具有装饰美化作用，而且对木材具有保护作用，可以延长木材使用寿命，但是在我国市场上销售的木器漆多数还是溶剂性型的，这些木器漆涂料中含有大量有毒的有机挥发物，严重危害生产和施工人员的身体健康，及污染大气。随着人们环保意识的日益增强，溶剂型涂料的使用范围已日益受到限制，而水性木器漆因其具有无环境污染、毒性小及无火灾隐患等优点越来越受到人们的关注和重视。近年来，低污染高性能的环保型水性木器漆已越来越受到人们的重视。

目前市场常见的水性木器漆用树脂有水性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂。

水性醇酸树脂因其乳液的分子量较小，具有良好的流动性和渗透性，可渗透到木材内部封闭木材中的单宁酸，进而防止单宁酸的迁移造成涂膜污染。同时因其附着力强、硬度高、耐冲击性强、漆膜的丰满度高，在色漆中得到了广泛的应用，但因其结构中含有苯环结构，其耐光保光性不佳，故用于清漆的并不多；同时，又因其在存储过程中分子链的酯基在碱性条件下易发生水解，导致树脂的储存稳定性不佳。

水性聚氨酯分为单组分和双组分，聚氨酯树脂分子因其具有的硬链段和软链段结构，决定了其既具有坚硬又具有柔软的独特性能，其微观两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性、耐磨、硬度高等特性，非常适合配制各种高档水性木器漆面漆。但是性能好的水性聚氨酯多为进口，价格贵，且固含量低，涂膜的丰满度欠佳，需多次涂覆。

水性丙烯酸树脂具有固含高、干燥速度快、硬度高、成本低、耐光及耐候性好等特点。同时也存在成膜性较差，不耐溶剂及热黏冷脆等缺点。虽然目前已有不少改性的措施，例如有机硅自交联改性丙烯酸乳液、核壳结构的设计和丙烯酸微乳液的制备，但是很难解决硬度和最低成膜温度之间的矛盾，若加入太多的成膜助剂会大幅度的提高挥发性有机物含量，使得其失去了水性漆的意义，故水性丙烯酸树脂的开发与应用在一定程度上受到了限制。

聚苯乙烯微球可制备离子交换树脂、螯合树脂及吸附树脂；可合成催化剂载体用于有机合成与组合化学体系；也可制备用于生物大分子固定化、分离、纯化的功能高分子微球以及色谱固定相。但是聚苯乙烯微球用于水性丙烯酸树脂的改性尚未见到报导。

发明内容

本发明提供一种聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂及其制备方法。

目前对聚苯乙烯微球表面引入的功能团有羧基、氨基、醛基、酮基、酯基、磺酸基、氯甲基、卤素、酰氯基、磺酰氯基等，赋于微球更多的新功能；本发明采用含有烯丙基反应基团的聚苯乙烯微球作为功能单体，然后通过ATRP自由基聚合反应，在丙烯酸树脂分子结构上引入聚苯乙烯微球，能有效提高涂层的硬度、拉裂性、耐温性、耐磨性、耐水性和耐腐蚀性。