[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

摘要

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。

主权项

1.一种聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法为ATRP技术，其步骤如下：将引发剂溶于去离子水中，配制成5％～10％的引发剂水溶液；按配方重量比，依次将烯丙基聚苯乙烯微球、催化剂、软单体、硬单体、乳化剂、配体、余下的去离子水加入到反应器中，通氮气置换0.5～1h，然后高速搅拌15～30min至乳化均匀后，升温至60～110℃，滴加引发剂水溶液，在0.5～1h内滴加完毕，保持恒温下继续反应6～12h，得所述的聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂；按重量份数计，其各原料成分为：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；其中，所述的烯丙基胺聚苯乙烯交联微球，由以下步骤制备：a)、在装有搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入聚苯乙烯交联微球和溶剂，搅拌使微球充分溶胀，加入1,4‑二氯甲氧基丁烷和催化剂SnCl₄，控制温度在25℃以下反应5～8h，反应结束后用用稀盐酸以充分洗去附着的催化剂，抽滤；用1,4‑二氧六环洗涤以除去残留的溶剂，再用蒸馏水及乙醇洗涤，真空下干燥，得所述含氯量为12.0～17.0％的氯甲基化聚苯乙烯交联微球；b)、在装有搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入氯甲基化聚苯乙烯交联微球和溶剂，搅拌至充分溶胀，再加入烯丙基胺和催化剂三乙胺，在0℃下搅拌反应5～8h，反应结束后在减压下蒸去溶剂，将固体溶于二氯甲烷中，先后用3％的碳酸氢钠溶液和3％的乙酸溶液洗涤3～5次，无水硫酸镁干燥，减压下蒸去二氯甲烷，再用石油醚重结晶两次，真空下干燥，得所述的烯丙基胺聚苯乙烯交联微球；所述的酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球，由以下步骤制备：a)、在装有搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入聚苯乙烯交联微球和溶剂，搅拌使微球充分溶胀，控制温度在20℃下缓慢加入氯化亚砜和催化剂N,N‑二甲基甲酰胺，升温到60℃保温反应4～6h，反应结束后降温至30℃下静置8h；然后在减压下蒸去氯化亚砜和溶剂A，加入冰水，搅拌以分解残留的氯化亚砜，静置待酰氯球析出后抽滤，用1,4‑二氧六环洗涤以除去残留的溶剂，再用蒸馏水及乙醇交替洗涤3～5遍，滤干，真空60℃下干燥12h，得所述的酰氯化聚苯乙烯交联微球；b)、在装有搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入酰氯化聚苯乙烯交联微球和溶剂，搅拌至充分溶胀，再加入烯丙基胺和催化剂三乙胺，在0℃下搅拌反应5～8h，反应结束后在减压下蒸去溶剂，将固体溶于二氯甲烷中，先后用3％的碳酸氢钠溶液和3％的乙酸溶液洗涤3～5次，无水硫酸镁干燥，减压下蒸去二氯甲烷，再用石油醚重结晶两次，滤干，真空60℃下干燥12h，得所述的烯丙基胺磺酰化聚苯乙烯交联微球；所述的磺酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球，由以下步骤制备：a)、在装有搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入聚苯乙烯交联微球和溶剂，搅拌使微球充分溶胀，控制温度在20℃下缓慢加入氯磺酸，升温到50℃保温反应3～5h，反应结束后降温至30℃下静置8h；然后在20℃下加入物料总体积10～15％的蒸馏水以分解过量的氯磺酸，直至溶液内没有大量的HCl气体放出为止；搅拌下在1h内加入物料总体积70～85％的蒸馏水，使产物尽量沉淀析出，抽滤，用1,4‑二氧六环洗涤以除去残留的溶剂，再用蒸馏水及乙醇交替洗涤3～5遍，滤干，真空60℃下干燥12h，得所述的磺酰氯聚苯乙烯交联微球；b)、在装有搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入磺酰氯聚苯乙烯交联微球和溶剂，搅拌至充分溶胀，再加入烯丙基胺和催化剂三乙胺，在0℃下搅拌反应5～8h，反应结束后在减压下蒸去溶剂，将固体溶于二氯甲烷中，先后用3％的碳酸氢钠溶液和3％的乙酸溶液洗涤3～5次，无水硫酸镁干燥，减压下蒸去二氯甲烷，再用石油醚重结晶两次，滤干，真空60℃下干燥12h，得所述的磺酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球。