[发明专利]一种水性高硬度低成膜温度单组分丙烯酸树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性高硬度低成膜温度单组分丙烯酸树脂及其制备方法。本发明采用自由基共聚合法聚合获得亲水型高硬度双交联型丙烯酸树脂。亲水型高硬度双交联型丙烯酸树脂能作为树脂壳层结构成份使用，又实充当乳化剂使用，能获得壳硬核软低成膜温度聚丙烯酸树脂乳液；本发明制得的亲水型高硬度双交联型丙烯酸树脂含有不饱多双键官能团，通过不饱多双键官能团能直接参与树脂聚合反应，实现了乳化剂零迁移表面概率；通过不饱多双键官能团又能与内部的软单体建立立体网络交联结构，提高了树脂的抗回粘性能，乳化剂亲水链双丙酮丙烯酰胺可参与外部交联，解决乳液粒子之间交联问题。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种水性高硬度低成膜温度单组分丙烯酸树脂及其制备方法。

背景技术

近年来，聚丙烯酸酯类乳液的聚合技术得到了快速发展，已经开发出核-壳乳液聚合法，无皂乳液聚合法，微乳液聚合法等新型技术。核-壳乳液聚合法利用分子设计及高分子化学聚合形态动力学原理等设计出乳胶颗粒核及壳层结构，克服传统乳液聚合法的最低成膜温度高，热黏冷脆等技术难题。核-壳乳液聚合法影响因素较多，核壳结构难控制，易受乳化剂、单体与聚合物互溶性、引发剂、工艺条件等影响。

乳化剂作为聚丙烯酸酯类乳液合成不可或缺的组分之一对产品的性能影响甚大，成膜后，传统无反应乳化剂易出现迁移膜层表面，严重影响涂膜的硬度、耐水性、耐玷污、附着力等性能。水性高硬度丙烯酸树脂通常具有更优良的打磨性能，抗回粘性能，耐划伤性能等。乳化剂的迁移也严重影响了这些力学性能。

近年来，新型乳化剂的开发显得尤为重要，很多可聚合型乳化剂，功能型乳化剂也被相继报道。专利公开号为CN103890014A的发明专利公开了一种反应性乳化剂，能够提高聚合物分散系的稳定性并由此改善获得的聚合物薄膜的性能，但是，还有小分子反应型乳化剂会出现部分游离状态存在。专利公开号为CN104368271A的发明专利公开了一种聚合活性更高的N-丙烯酰氨基酸型可聚合乳化剂，并指出了诸多专利文献已经报道的可聚合乳化剂研究方向。然而，可聚合乳化剂的发展仍然停留在对小分子乳化剂进行化学改性的基础上，所得改性乳化剂仍是中低分子量的物质，并不能构成乳液成膜的主要成分。这些可聚合乳化剂在乳液聚合过程会影响其他单体的共聚速率，进而影响乳液的结构，出现凝胶现象或粒子结构大小不稳定及不易调控等不良现象，进而严重影响乳液成膜后的物理性能。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种水性高硬度低成膜温度单组分丙烯酸树脂及其制备方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供的一种水性高硬度低成膜温度单组分丙烯酸树脂，按重量份数计，包括如下原料：亲水型高硬度双交联型丙烯酸树脂10～100份、水10～100份、软单体2～200份、pH调节剂0.0001～1份、第一引发剂0.1～5份、外交联剂0.1～5份，所述亲水型高硬度双交联型丙烯酸树脂，按重量份数计，包括如下原料：含羧基功能单体0.2～20份、双丙酮丙烯酰胺1～10份、硬单体1～100份、第二引发剂0.1～2份、分子量调节剂0.01～1份、溶剂30～100份、N-羟基琥珀酰亚胺0.1～6份、1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐0.1～6份。

优选的，所述软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种。

优选的，所述pH调节剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水、2-氨基-2-甲基丙醇、N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种。

优选的，所述第一引发剂为过硫酸盐，所述过硫酸盐选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种。

优选的，所述外交联剂选自己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼和乙二酸二酰肼中的一种或多种。

优选的，所述含羧基功能单体选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或两种。