CN101544724A - 水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，包括：步骤1，提供原料，包括主单体甲基丙烯酸甲酯、主单体丙烯酸丁酯、功能性单体、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、及引发剂；步骤2，将原料中全部单体和计算量的45－55％的乳化剂与水混合，高速搅拌预乳化，制备预乳化单体；步骤3，在容器中加入步骤2中用剩余的乳化剂，升温至48－52℃时，开始加入引发剂总量的25－35％的引发剂水溶液，58－62℃时加入8％－12％的预乳化单体；步骤4，加热至78－82℃时开始保温，至出现蓝光，反应一定的时间，至体系无回流时，开始滴加预乳化混合单体，控制温度在85－89℃，用3－4小时滴加完毕，同时滴加步骤3中剩余的引发剂水溶液，时间3.5－4.5小时；步骤5，将体系加热升温至 88－92℃以上，保温反应0.5－1小时，降温至38－42℃以下，用有机胺调节其pH值达8.5－9。

Description

水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸聚合物制备方法，尤其涉及一种水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法。

背景技术

目前国内外广泛使用的金属防护涂料，主要采用溶剂型树脂作为基料，里边含有大量的有机溶剂，如：苯、二甲苯、乙酸乙烯酯等，这些挥发性有机化合物在成膜过程中挥发到环境中不但危害施工人员还会挥发到大气中而造成环境的污染和资源的浪费。随着人类对环境的保护意识的增强，世界各国纷纷出台相应的环境保护法规来限制涂料中挥发性有机化合物的排放，开发环境友好型的绿色金属防护涂料的工作迫在眉睫。出于对环境的考虑，在涂料工业中存在着向降低有机溶剂含量的涂料组合物发展的普遍趋势。较低有机溶剂含量的涂料在使用时，散发出较低浓度的溶剂，因此对大气污染较小。

取得较低溶剂含量的一种方法是采用水性组合物。在水性涂料中，墙体涂料以其自身的水性化、低挥发性有机化合物(VOC：volatile organiccompounds)而走在了前边，可是，金属防护专用涂料因其涉及到多方面因素而相对滞后，为此有必要对这一领域进行强化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，该方法制备的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液对热、光稳定，不易受紫外线作用而老化，而且具有很低的表面张力，具有很好的耐沾污性，且用该方法制备的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备的涂料具有带锈转锈功能，在施工的过程中不需要经过复杂的除锈工作即可涂装，既节省能源又减少施工程序。

为了实现上述目的，本发明提供一种水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，包括如下步骤：

步骤1，提供原料，其组成及含量如下，按重量份计：

主单体甲基丙稀酸甲酯                  50—55份；

主单体丙烯酸丁酯                      25—30份；

功能性单体                            18—28份；

阴离子型乳化剂，以单体总质量算，      1-1.7份；

非离子型乳化剂，以单体总质量算，      0.5-0.8份；

引发剂，以单体总质量算，              1.0-2.0份；

步骤2，将原料中全部的主单体与功能性单体、及计算量的45—55％的乳化剂与水混合，高速搅拌预乳化，制备预乳化单体；

步骤3，在容器中加入步骤2中用剩余的乳化剂，升温至48—52℃时，开始加入引发剂总量的25—35％的引发剂水溶液，58—62°C时加入8％-12％的预乳化单体；

步骤4，加热至78—82℃时开始保温，至出现蓝光，反应一定的时间，至体系无回流时，开始滴加预乳化混合单体，控制温度在85—89°C，用3-4小时滴加完毕，同时滴加步骤3中剩余的引发剂水溶液，时间3.5-4.5小时；

步骤5，将体系加热升温至88—92℃以上，保温反应0.5-1小时，降温至38—42℃以下，用有机胺调节其PH值达8.5-9。

还包括步骤6，用300目网过滤，包装。

所述引发剂为过硫酸铵。

功能性单体选自甲基丙烯酸、丙烯晴、双丙酮丙烯酰胺、双丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸甘油酯与丙烯酰胺之中的三种或三种以上。

当功能性单体选用双丙酮丙烯酰胺时，提供二已酰肼做为交联剂在反应完后加入乳液中，搅拌混合均匀。

功能性单体的组成与含量如下：

甲基丙烯酸         2.0-3.0份；

丙烯晴             5-8份；

双丙酮丙烯酰胺     5.0-8.0份，交联剂二已酰肼2.5—4.0份；

双丙烯酸二乙二醇酯 1.0-1.5份；

甲基丙烯酸甘油酯   2.0-3.0份；

丙烯酰胺           0.5-1.0份。

步骤3中的容器为带有冷凝管、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶。

所述阴、非离子型乳化剂以醇醚磺基琥珀酸盐为主剂，辅以硫酸酯类和非离子类。

本发明的有益效果：本发明采用常见丙烯酸系单体为主单体，充分发挥PA系聚合物的分子结构极高的耐候性和其他特性，采用离子交联和化合物交联等多重交联方式，形成具有各自鲜明特色的交联体系从而使整个PA聚合物在完成成膜后达到完美的立体网状结构----丝瓜网络结构体，以这种水性丙烯酸聚合物为基料，同时采用新型水性体系防锈缓蚀材料作为金属防护涂料的颜填料，而不采用有毒有害的重金属络合物防锈颜料，且在施工过程中不需要经过复杂除锈工序即可涂装，具有带锈转锈功能的绿色环保型树脂涂料。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

图1为本发明水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示，一种水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，包括如下步骤：

步骤1，提供原料，其组成及含量如下，按重量份计：

主单体甲基丙稀酸甲酯                     50—55份；

主单体丙烯酸丁酯                         25—30份；

功能性单体                               18—28份；

阴离子型乳化剂，以单体总质量算，         1-1.7份；

非离子型乳化剂，以单体总质量算，         0.5-0.8份；

引发剂，以单体总质量算，                 1.0-2.0份；

步骤2，将原料中全部单体和计算量的45—55％的乳化剂与水混合，高速搅拌预乳化，制备预乳化单体；

步骤3，在容器中加入步骤2中用剩余的乳化剂，升温至48—52℃时，开始加入引发剂总量的25—35％的引发剂水溶液，58—62°C时加入8％-12％的预乳化单体；

步骤4，加热至78—82℃时开始保温，至出现蓝光，反应一定的时间，至体系无回流时，开始滴加预乳化混合单体，控制温度在85—89°C，用3-4小时滴加完毕，同时滴加步骤3中剩余的引发剂水溶液，时间3.5-4.5小时；

步骤5，将体系加热升温至88—92℃以上，保温反应0.5-1小时，降温至38—42℃以下，用有机胺调节其PH值达8.5-9。

还包括步骤6，用300目网过滤，包装。

功能性单体选自甲基丙烯酸、丙烯晴、双丙酮丙烯酰胺、双丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸甘油酯与丙烯酰胺之中的三种或三种以上。当功能性单体选用双丙酮丙烯酰胺时，提供二已酰肼做为交联剂在反应完后(步骤5之后)加入乳液中，搅拌混合均匀。

作为一种较佳实施例，功能性单体的组成与含量如下：

甲基丙烯酸        2.0-3.0份；

丙烯晴             5-8份；

双丙酮丙烯酰胺     5.0-8.0份，交联剂二已酰肼2.5—4.0份；

双丙烯酸二乙二醇酯 1.0-1.5份；

甲基丙烯酸甘油酯   2.0-3.0份；

丙烯酰胺           0.5-1.0份。

步骤3中的容器为带有冷凝管、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶。

所述引发剂可选用现有的过硫酸铵。

所述阴、非离子型乳化剂以醇醚磺基琥珀酸盐为主剂，辅以硫酸酯类和非离子类。该乳化剂不含烷基酚聚氧乙烯醚(APEO：polyoxyethylenealkylphenol ether)等非环保类基团，而且具有水浸泡刷洗迁移性，在形成涂料后成膜里的乳化剂分子会在室外水侵蚀过程中流失掉，从而使得涂料的成膜更加稳定持久，不像反应性乳化剂具有永久的持续吸水率。

采用本发明方法制得的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液的技术指标检测结果如下：

 

检测项目	性能指标
		外观	带微弱蓝光透明溶液
固含量(％)	40％±2％
		pH值	7.0-9.0
Tg(玻璃化温度)	50℃
		布氏粘度(25℃，3号转子，30转/分)	10000-40000cps
羟值/(mg KOH/g)	100-120
		酸值/(mg KOH/g)	200

本发明具有如下技术效果：

1、该水性丙烯酸乳液采用甲基丙烯酸酯和具有交联特性的丙烯酸酯单体参与共聚反应，这些单体的聚合物对热、光稳定，不易受紫外线作用而老化，而且具有很低的表面张力，具有很好的耐沾污性。

2、该水性丙烯酸乳液制备过程中所用乳化剂以醇醚磺基琥珀酸盐为主剂，辅以硫酸酯类和非离子类，此类乳化剂不含APEO等非环保类基团，而且具有水浸泡刷洗迁移性，在形成涂料后成膜里的乳化剂分子会在室外水侵蚀过程中流失掉，从而使得涂料的成膜更加稳定持久，不像反应性乳化剂具有永久的持续吸水率。

3、该聚合物乳液以水为分散介质，在涂料制备过程中采用新型水性体系防锈缓蚀材料作为金属防护涂料的颜填料，不含用有毒有害的重金属及其络合物，是一种绿色环保型涂料，其挥发性有机化合物排放量极低，不会对施工人员的身体造成毒害。

4、该聚合物乳液在成膜过程中可以和金属表面的离子(Fe2+，Fe3+，Al3+，Mg2+，Cu1+，Cu2+)发生络合作用，并在金属表面形成一层致密的保护膜，从而隔绝了水和氧气的腐蚀作用，因此用该乳液制备的涂料具有带锈转锈功能，在施工的过程中不需要经过复杂的除锈工作即可涂装，既节省能源又减少施工程序。

5、该聚合物乳液引入离子交联和化合物交联等多重交联方式，交联后期作用，形成立体网状结构。因此基料成膜后具有耐温变、内聚力高、附着力强、抗回粘、抗沾污、耐水性好、耐候性好和抗龟裂性等特性，可广泛应用于工业防腐、高层建筑等要求相对较高的环境。

综上所述，本发明采用常见丙烯酸系单体为主单体，充分发挥PA系聚合物的分子结构极高的耐候性和其他特性，采用离子交联和化合物交联等多重交联方式，形成具有各自鲜明特色的交联体系从而使整个PA聚合物在完成成膜后达到完美的立体网状结构----丝瓜网络结构体，以这种水性丙烯酸聚合物为基料，同时采用新型水性体系防锈缓蚀材料作为金属防护涂料的颜填料，而不采用有毒有害的重金属络合物防锈颜料，且在施工过程中不需要经过复杂除锈工序即可涂装，具有带锈转锈功能的绿色环保型树脂涂料。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本方面的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1、一种水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，提供原料，其组成及含量如下，按重量份计：

主单体甲基丙稀酸甲酯   50—55份；

主单体丙烯酸丁酯       25—30份；

功能性单体             18—28份；

阴离子型乳化剂，以单体总质量算，1-1.7份；

非离子型乳化剂，以单体总质量算，0.5-0.8份；

引发剂，以单体总质量算，1.0-2.0份；

步骤2，将原料中全部的主单体与功能性单体、及计算量的45—55％的乳化剂与水混合，高速搅拌预乳化，制备预乳化单体；

步骤3，在容器中加入步骤2中用剩余的乳化剂，升温至48—52℃时，开始加入引发剂总量的25—35％的引发剂水溶液，58—62℃时加入8％-12％的预乳化单体；

步骤4，加热至78—82℃时开始保温，至出现蓝光，反应一定的时间至体系无回流时，开始滴加预乳化混合单体，控制温度在85—89℃，用3-4小时滴加完毕，同时滴加步骤3中剩余的引发剂水溶液，时间3.5-4.5小时；

步骤5，将体系加热升温至88—92℃以上，保温反应0.5-1小时，降温至38—42℃以下，用有机胺调节其PH值达8.5-9。

2、如权利要求1所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，还包括步骤6，用300目网过滤，包装。

3、如权利要求1所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。

4、如权利要求1所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，功能性单体选自甲基丙烯酸、丙烯晴、双丙酮丙烯酰胺、双丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸甘油酯与丙烯酰胺之中的三种或三种以上。

5、如权利要求4所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，当功能性单体选用双丙酮丙烯酰胺时，提供二已酰肼做为交联剂在反应完后加入乳液中，搅拌混合均匀。

6、如权利要求1所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，功能性单体的组成与含量如下：

甲基丙烯酸         2.0-3.0份；

丙烯晴             5-8份；

双丙酮丙烯酰胺     5.0-8.0份，交联剂二已酰肼2.5—4.0份；

双丙烯酸二乙二醇酯 1.0-1.5份；

甲基丙烯酸甘油酯   2.0-3.0份；

丙烯酰胺           0.5-1.0份。

7、如权利要求1所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，步骤3中的容器为带有冷凝管、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶。

8、如权利要求1所述的水性金属防护漆用丙烯酸聚合物乳液制备方法，其特征在于，所述阴、非离子型乳化剂以醇醚磺基琥珀酸盐为主剂，辅以硫酸酯类和非离子类。

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