CN105111349A - 一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液。所述乳液按质量百分比计，由组分氯乙烯为40～60％，丙烯酸酯为10～25％，4-氨基苯乙烯为1～10％，非离子乳化剂为2～5％，二乙烯三胺为1～5％，对苯二酚为0.1～2％，过硫酸铵为0.1～3％，去离子水为5～15％组成。本发明的含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液稳定性优异，漆膜致密度高，乳液粒径较小，耐水性、耐酸碱性能好；采用氯乙烯、丙烯酸酯、4-氨基苯乙烯单体共聚工艺，不仅简单易操作，而且反应速度容易控制，成本低廉，符合环境友好原则。本发明还公开了一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液的制备方法。

Description

一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液及其制备方法。本发明具体应用于金属材料防腐领域。

背景技术

水性涂料最早在建筑领域中得到广泛应用，以后逐步推广用于包括海洋工程在内的钢结构工业防腐。水性防腐涂料相对于传统涂料而言，干燥快、生产效率高、材料性能优异，实现了“可持续发展的零排放”，成为当今涂料行业发展的方向之一。

氯乙烯—丙烯酸酯聚合物因其主链为饱和结构，故以氯乙烯—丙烯酸酯聚合物为成膜物质的涂层具有优异的耐候性、耐户外老化特性，所以被广泛应用到涂料中。氯乙烯—丙烯酸酯聚合物防锈涂料的水性化是发展的必然趋势，但是也一直是涂料行业的难题。

水性化必须要解决以下问题：(1)施工性能问题，同溶剂型涂料相比，尤其是在低温潮湿的环境，乳液的实干速度较慢；(2)对于涂料被涂装到基材上时，怎样制备Tg很低但成膜固化交联后漆膜的硬度良好、耐蚀性好的涂料；(3)涂料涂装到金属基材表面时，要充分考虑乳液粒子的大小、形态对漆膜的致密性、耐水性和防腐性能的影响；(4)水性化之后，涂料中引入亲水基团，金属基材会因为亲水基团原因发生闪锈、闪蚀。

中国专利CN101250365选择了一种磷酸酯基团，与丙烯酸酯聚合反应得到了一种抑制闪锈的乳液，但是，其乳液粒子交联度不够，耐盐雾性能仅能达到几个小时，而且，磷酸酯市场价格较高，不经济，不易产业化。

中国专利CN201210058583.4在氯乙烯—丙烯酸酯乳液的基础上选择将醋酸乙烯与其发生聚合反应，得到一种三元共聚乳液，但是，醋酸乙烯的加入不利于涂料在金属基材表面的附着，会严重导致涂膜附着力的下降，以至于影响涂料的防腐性能，而且，涂膜的致密性较差，增加了基材与氧气、水接触的机会。

在一些特殊的腐蚀环境中，如硫化氢，二氧化碳，这些腐蚀介质会透过涂层扩散到涂层基底与金属发生腐蚀，因此，需要具有高防腐性能的涂层进行保护。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的问题和不足，提供一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液及其制备方法。适合涂装在金属基材表面的水性涂料，而且涂料具有良好的附着力、防腐蚀性能和较好的耐候性。

为实现上述目的，本发明提供了一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液及其制备方法。本发明通过将4-氨基苯乙烯引入到氯乙烯—丙烯酸酯聚合物乳液中，不仅提高了涂料的耐酸碱性能、附着力和防腐性能，而且工艺简单，符合环境友好原则。

一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液，按质量百分比计，组成的各物质及其含量为：

其中所述的三元共聚物包含的分子结构式为：

式中：n＝10～200；m＝5～100；k＝5～100；R是碳原子数为1～12的烃基。

所述丙烯酸酯是指包含如下分子结构式的物质：

其中R是碳原子数为1～12的烃基。

所述丙烯酸酯为丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯。

所述非离子乳化剂含有如下分子结构式：

其中a＝5～20；

非离子乳化剂的制备反应方程式如下

其中a＝5～20。

为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)向反应釜中加入去离子水、丙烯酸酯、二乙烯三胺、50％的非离子乳化剂、50％的过硫酸铵和50％的氯乙烯，迅速升温至65℃～100℃，同时，以1000～1500r/min的搅拌速度不断搅拌，保温反应4～15h，得到氯乙烯—丙烯酸酯乳液；

(2)将反应釜的温度控制在65℃～100℃，以1000～1500r/min的搅拌速度，边搅拌边依次向其中加入剩余50％的氯乙烯、50％的过硫酸铵和50％的非离子乳化剂，并缓慢滴加4-氨基苯乙烯，滴加完毕之后保温4～15h，加入对苯二酚；

(3)将所得产物经800目过滤网过滤，得到含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液。

本发明与现有技术相比较所具有的优点和有益效果：

本发明的含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液稳定性优异，漆膜致密度高，乳液粒径较小，耐水性、耐酸碱性能好；采用氯乙烯、丙烯酸酯、4-氨基苯乙烯单体共聚工艺，不仅简单易操作，而且反应速度容易控制，成本低廉，符合环境友好原则。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实施例对本发明进行进一步的详细说明。本领域技术人员应当理解，所述的实施例仅仅用于帮助理解本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一、组分按质量百分含量配比：

二、制备方法：

(1)向反应釜中加入去离子水、丙烯酸酯、二乙烯三胺、50％的非离子乳化剂、50％的过硫酸铵和50％的氯乙烯，迅速升温至65℃～100℃，同时，以1000～1500r/min的搅拌速度不断搅拌，保温反应4～15h，得到氯乙烯—丙烯酸酯乳液；

(2)将反应釜的温度控制在65℃～100℃，以1000～1500r/min的搅拌速度，边搅拌边依次向其中加入剩余50％的氯乙烯、50％的过硫酸铵和50％的非离子乳化剂，并缓慢滴加4-氨基苯乙烯，滴加完毕之后保温4～15h，加入对苯二酚；

(3)将所得产物经800目过滤网过滤，得到含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液。

三、本实施例的有益效果：

通过纳米粒度分析仪测得聚合物乳液的乳液粒子浓度的平均粒径为7nm左右；实测固体含量22.6％；耐水性为48h不泛白，不起泡。

实施例2

一、组分按质量百分含量配比

二、制备方法与实施例1相同。

三、本实施例的有益效果：

通过纳米粒度分析仪测得聚合物乳液的乳液粒子浓度的平均粒径为6.7nm左

右；实测固体含量28.4％；耐水性为72h不泛白，不起泡。

实施例3

一、组分按质量百分含量配比：

二、制备方法与实施例1相同。

三、本实施例的有益效果：

通过纳米粒度分析仪测得聚合物乳液的乳液粒子浓度的平均粒径为3.5nm左右；实测固体含量21.4％；耐水性为70h不泛白，不起泡。

实施例4

一、组分按质量百分含量配比

二、制备方法与实施例1相同。

三、本实施例的有益效果：

通过纳米粒度分析仪测得聚合物乳液的乳液粒子浓度的平均粒径为6.3nm左右；实测固体含量18.9％；耐水性为64h不泛白，不起泡。

实施例5

一、组分按质量百分含量配比

二、制备方法与实施例1相同。

三、本实施例的有益效果：

通过纳米粒度分析仪测得聚合物乳液的乳液粒子浓度的平均粒径为5.4nm左右；实测固体含量21.9％；耐水性为60h不泛白，不起泡。

实施例6

一、组分按质量百分含量配比：

二、制备方法与实施例1相同。

三、本实施例的有益效果：

通过纳米粒度分析仪测得聚合物乳液的乳液粒子浓度的平均粒径为9.8nm左右；实测固体含量30％；耐水性为48h不泛白，不起泡。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液，其特征是：所述乳液包含的各物质及其质量百分比含量为：

其中，所述的三元共聚物包含的分子结构式为下式：

式中：n＝10～200，m＝5～100，k＝5～100，R是碳原子数为1～12的烃基。

2.根据权利要求1所述的一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液，其特征是：所述丙烯酸酯是指包含如下分子结构式的物质：

其中R是碳原子数为1～12的烃基。

3.根据权利要求1或2所述的一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液，其特征是：所述丙烯酸酯为丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯。

4.根据权利要求1所述的一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液，其特征是：所述非离子乳化剂含有如下分子结构式：

其中a＝5～20。

5.根据权利要求1或4所述的用于制备三元共聚物乳液的非离子乳化剂，其特征是：所述非离子乳化剂的制备反应方程式如下：

其中a＝5～20。

6.一种根据权利要求1所述的一种含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)向反应釜中加入去离子水、丙烯酸酯、二乙烯三胺、50％的非离子乳化剂、50％的过硫酸铵和50％的氯乙烯，迅速升温至65℃～100℃，以1000～1500r/min的搅拌速度搅拌，保温反应4～15h，得到氯乙烯—丙烯酸酯乳液；

(2)将反应釜的温度控制在65℃～100℃，以1000～1500r/min的搅拌速度，边搅拌边依次向其中加入剩余50％的氯乙烯、50％的过硫酸铵和50％的非离子乳化剂，并缓慢滴加4-氨基苯乙烯，滴加完毕之后继续搅拌并保温4～15h，加入对苯二酚；

(3)将步骤(2)所得产物经800目过滤网过滤，得到含有非离子乳化剂的三元共聚物乳液。