[发明专利]一种面向塑料基材的聚丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种面向塑料基材的聚丙烯酸酯乳液及其制备方法，属于涂层防护领域。本发明将水溶性高分子硅烷偶联剂、带双键氯硅烷和乳化剂依次加入到去离子水中，搅拌均匀，然后加入丙烯酸酯类单体混合物，滴加引发剂溶液进行引发聚合反应，反应后得到水性有机硅改性聚丙烯酸酯复合乳液，再向水性有机硅改性聚丙烯酸酯复合乳液中加入环氧树脂，加热反应后得有机硅/环氧树脂协同改性丙烯酸酯复合乳液。本发明通过共聚反应，使得聚丙烯酸酯、有机硅和环氧树脂三者之间以化学键的形式联结在一起，能有效改善聚丙烯酸酯涂层的耐水性、耐热性、耐有机溶剂性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及一种面向塑料基材的高性能水性丙烯酸酯乳液，具体涉及一种有机硅/环氧树脂协同改性丙烯酸酯乳液的制备方法。

背景技术

2018年，我国塑料制品产量达8000万吨，已被广泛用于汽车、电器、化工、机械、仪器、仪表等领域。绝大多数塑料制品在使用时需要进行表面涂装以起到保护、装饰、提高产品性能和延长其使用寿命等目的。聚丙烯酸酯具有柔韧富弹性、成膜性、耐老化性、粘结性好和透明度高等优点而被用于塑料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。近年来，水性化聚丙烯酸酯具有施工方便、绿色环保等优点而成为行业发展趋势。然而，水性聚烯酸酯类涂层依然存在耐化学品性能差(尤其是耐有机溶剂性能差)、透水性吸水性较高、热黏冷脆和硬度低等缺点，严重影响其应用性能。由于环氧树脂具有耐化学品性能好和硬度高等优点，有机硅聚合物具有优异的耐热和耐水等功能，因此，环氧树脂或有机硅聚合物改性后的聚丙烯酸酯能结合两者的优点，可以大幅提高聚丙烯酸酯涂层的应用性能。

中国专利(ZL 201110250515.3)提出了一种水性环氧/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，然而该专利采用共混的方法制得水性环氧/聚丙烯酸酯复合乳液，环氧树脂和聚丙烯酸酯之间没有以化学键的形式结合，所得的聚丙烯酸酯复合乳液的稳定性较差。另据中国专利(ZL 201010609980.7；ZL201610021871.0)报道，通常采用含双键的有机硅单体(大分子硅油(乙烯基硅油)、环状硅氧烷(四乙烯基八甲基环四硅氧烷)或直链型硅烷偶联剂(乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷)等)与丙烯酸酯类单体进行共聚，来制备硅丙乳液以克服丙烯酸酯涂层的热黏冷脆缺陷，同时改善其涂层耐水性。然而，大分子硅油的黏度大、难乳化，而环状和直链型硅烷偶联剂含有可水解基团，在乳液聚合过程中会发生一定程度的水解、缩合，从而使聚合物分子间过度交联而导致反应失稳，难以获得高稳定性能的硅丙共聚乳液。

发明内容

针对背景技术中所存在的问题，本发明提供一种有机硅/环氧树脂协同改性丙烯酸酯乳液的制备方法，其目的在于改善丙烯酸酯涂层耐有机溶剂性能和耐水性，同时进一步提高涂层的力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

1、将水溶性高分子硅烷偶联剂、带双键氯硅烷和乳化剂依次加入到去离子水中，搅拌均匀，然后加入丙烯酸酯类单体混合物，超声波振荡30～60分钟后，升温至65℃～85℃，氮气保护下，一边搅拌一边向反应体系中滴加质量百分浓度为5％～20％引发剂溶液进行引发聚合反应，滴加完毕后保温反应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，即制得水性有机硅改性聚丙烯酸酯复合乳液。

步骤1所述的水溶性高分子硅烷偶联剂的化学结构式为：

式中Me为-CH₃、X为-OCH₂CH₃或-OCH₃、Y为-CH＝CH₂、Z为-NH₂，分子量以8000计；所述的带双键氯硅烷为丁烯基二氯甲基硅烷或2-丁烯基三氯硅烷中的一种。