CN106146726A - 一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，以硬单体，软单体，复合乳化剂，内交联单体，有机硅偶联剂，热分解引发剂，pH调节剂，外交联剂为原料，采用半连续种子乳液聚合方法，合成一种内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液。本发明的真石漆乳液，通过设计乳胶粒子核壳中软硬单体的组成及用量，分别控制核、壳Tg，使得乳液在保证良好耐水性、成膜性的同时，具有良好的耐沾污性能，而且通过内交联单体及外交联剂，实现乳胶粒子内外双重交联，大大提高了乳液的耐水白性能，涂膜水中浸泡半个月不水白。

Description

一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑涂料用聚合物乳液，尤其涉及一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法。

背景技术

真石漆，又称仿石漆，是一种主要聚合物乳液与各种颜色的天然石粉混合配制而成的建筑涂料。将其用于建筑物的外墙，能够形成类似大理石，花岗岩等天然石材的装饰效果，而且生产工艺简单，施工方便，是一种替代天然石材装饰面效果的理想材料。

真石漆作为一种建筑外墙涂料，用于室外，会经常遭受风吹，雨淋，日晒等这些户外环境条件的考验，因此要求其应该具有良好的耐水性、耐候性以及耐腐蚀性。而现在使用的真石漆，普遍存在耐水性不好的问题，每逢雨天，被雨水冲刷过后，漆膜表面便会泛白，漆膜还会变得疏松甚至剥落，大大影响了建筑物外表的美观，而这与真石漆乳液本身的性能有直接的关系，因此应该从乳液入手，开发一款具有良好耐水白性的真石漆乳液。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有真石漆所存在的问题，提供了一种内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液及其制备方法，该乳液综合性能好，对天然石粉粘结强度高，耐水白性好，泡水半个月不水白。

本发明目的的实现方法是：一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，是以硬单体、软单体、复合乳化剂，内交联单体，有机硅偶联剂，热分解引发剂，pH调节剂，外交联剂为原料，制备软核硬壳的乳胶粒，控制核壳比为1:1~9:1，采用半连续种子乳液聚合法；

合成该内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液的各原料质量百分比如下：

硬单体：20%~30%；软单体：15~25%；复合乳化剂：0.5%~1.5%；内交联单体：0.1~3%；有机硅偶联剂：0.1~5%；热分解引发剂：0.1~0.4%，外交联剂：0.5~3%，余量为去离子水。

所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯腈中的一种或一种以上混合物；

所述的软单体为丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸异辛酯中的一种或一种以上的混合物；

所述的软核硬壳的乳液结构为核Tg为0~22℃，壳Tg为25~60℃;

所述的复合乳化剂为反应型阴离子乳化剂与非离子乳化剂的复配，其中反应型阴离子乳化剂为烯丙基特种醇醚硫酸盐、含双键醇醚磺基琥珀酸酯钠盐、烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠中的一种或一种以上的混合物，非离子乳化剂为烯丙氧基壬基苯氧基聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或一种以上的混合物；

所述的内交联单体为乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、异氰尿酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物；

所述的有机硅偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷的一种或一种以上的混合物；

所述的热分解引发剂为过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾中的一种或一种以上的混合物；

所述的pH调节剂为氨水，二甲基乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，三乙醇胺中的一种或一种以上的混合物；

所述的外交联剂为氮丙啶，乙烯砜，己二酰肼，碳二亚胺，水性有机硅交联剂，水性异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。

本发明还提供了一种上述内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液的制备方法，本方法包括以下步骤：

（1）取定量的复合乳化剂及去离子水，配置乳化剂溶液三份，分别为乳化剂溶液Ⅰ、乳化剂溶液Ⅱ、乳化剂溶液Ⅲ；

（2）取定量的引发剂及去离子水，配置引发剂溶液三份，分别为引发剂溶液Ⅰ、引发剂溶液Ⅱ，引发剂溶液Ⅲ；

（3）将定量的硬单体、软单体、内交联单体、有机硅偶联剂及乳化剂溶液Ⅰ加入反应釜中，剧烈搅拌30分钟，得到均一的预乳化液Ⅰ；

（4）将剩余的硬单体，软单体，内交联单体，有机硅偶联剂及乳化剂溶液Ⅲ加入反应釜，剧烈搅拌30分钟，得到均一的预乳化液Ⅱ；

（5）取乳化剂溶液Ⅱ、引发剂溶液Ⅰ及10%的核预乳化液Ⅰ加入反应釜中，加热搅拌，缓慢升温至72～76℃，反应15～30分钟，直到反应釜中出现蓝光，即得种子乳液；

（6）将种子乳液缓慢升温至80～85℃，并将剩余的预乳化液Ⅰ及引发剂溶液Ⅱ匀速滴加到种子乳液中，滴加时间1～2小时，滴加完毕后保温0.5-2小时，得到核聚合物乳液，然后将预乳化液Ⅱ及引发剂溶液Ⅲ匀速滴加至核聚合物乳液中，滴加时间为1～2小时，

（7）滴加完毕后保温0.5-2小时，降温至45℃加入pH调节剂，调节体系pH至7～9，然后加入外交联剂，搅拌均匀后过滤出料，即得内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液。

本发明与现有技术相比，具有突出的耐水性，同时具有粘结强度高，成膜性能及耐沾污性能好等优点，其原因有以下几点：

本发明中引入具有三个及三个以上官能团的特种丙烯酸酯类做为内交联单体，极大提高了反应过程中分子间的交联密度，使得聚合物分子形成紧凑的网状结构，从而提高乳液的耐水性能；

本发明中引入外交联剂，进一步提高乳胶粒之间的交联密度，形成更为紧凑的网状结构，从而进一步提高乳液的耐水白性能；

本发明中选择含有多个羟基的醇胺作为部分PH调节剂，稳定的向体系中引入更多的的交联点；使其能够更好地与外交联剂发生交联反应，最大程度的提高了乳胶粒之间的交联密度，从而更大程度的提高乳液的耐水白性能；

本发明中通过使用反应型复合乳化体系，减少了亲水成分乳化剂及引发剂体系的用量，从而提高了乳液的耐水白性；

本发明中通过设计乳胶粒子的单体组成、核Tg、壳Tg及核壳比，使得乳胶粒子形成软核硬壳的核壳结构，从而在保证乳液耐水白性能的同时，具有良好粘结强度，成膜性能及耐沾污性能。

具体实施方式

实施例1:

一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法

（1）将复合乳化剂按21:9:5分为三份，用去离子水配置乳化剂溶液，分别为乳化剂溶液Ⅰ、乳化剂溶液Ⅱ、乳化剂溶液Ⅲ；

（2）将引发剂按4:3:1分为三份，并用去离子水配置引发剂溶液，分别为引发剂溶液Ⅰ、引发剂溶液Ⅱ，引发剂溶液Ⅲ；

（3）将15.4份的甲基丙烯酸甲酯，0.3份的丙烯酸、18.5份的丙烯酸丁酯、0.3份的甲基丙烯酸羟乙酯、0.7乙烯基三异丙氧基硅烷及乳化剂溶液Ⅰ加入反应釜中，剧烈搅拌30分钟，得到均一的核预乳化液Ⅰ；

（4）将6.5份的甲基丙烯酸甲酯，0.5份的甲基丙烯酸，4.7份的丙烯酸丁酯，0.1份的甲基丙烯酸羟乙酯，0.2份的乙烯基三异丙氧基硅烷及乳化剂溶液Ⅲ加入反应釜，剧烈搅拌30分钟，得到均一的壳预乳化液Ⅱ；

（5）取乳化剂溶液Ⅱ、引发剂溶液Ⅰ及10%的核预乳化液Ⅰ加入反应釜中，加热搅拌，缓慢升温至72～76℃，反应15～30分钟，直到反应釜中出现蓝光，即得种子乳液；

（6）将种子乳液缓慢升温至80～85℃，并将剩余的预乳化液Ⅰ及引发剂溶液Ⅱ匀速滴加到种子乳液中，滴加时间1～2小时，滴加完毕后保温0.5-2小时，得到核聚合物乳液，然后将预乳化液Ⅱ及引发剂溶液Ⅲ匀速滴加至核聚合物乳液中，滴加时间为1～2小时，

（7）滴加完毕后保温0.5-2小时，降温至45℃加入pH调节剂，调节体系pH至7～9，然后加入外交联剂，搅拌均匀后过滤出料，即得内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液。

实施例2:

一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法

（1）将复合乳化剂按21:9:5分为三份，用去离子水配置乳化剂溶液，分别为乳化剂溶液Ⅰ、乳化剂溶液Ⅱ、乳化剂溶液Ⅲ；

（2）将引发剂按4:3:1分为三份，并用去离子水配置引发剂溶液，分别为引发剂溶液Ⅰ、引发剂溶液Ⅱ，引发剂溶液Ⅲ；

（3）将19.5份的甲基丙烯酸甲酯，0.5份的丙烯酸、14份的丙烯酸丁酯、0.8份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.5份的乙烯基三异丙氧基硅烷及乳化剂溶液Ⅰ加入反应釜中，剧烈搅拌30分钟，得到均一的核预乳化液Ⅰ；

（4）将8.4份的甲基丙烯酸甲酯，0.3份的甲基丙烯酸，2.3份的丙烯酸丁酯，0.4份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，0.3份的乙烯基三异丙氧基硅烷及乳化剂溶液Ⅲ加入反应釜，剧烈搅拌30分钟，得到均一的壳预乳化液Ⅱ；

（5）取乳化剂溶液Ⅱ、引发剂溶液Ⅰ及10%的核预乳化液Ⅰ加入反应釜中，加热搅拌，缓慢升温至72～76℃，反应15～30分钟，直到反应釜中出现蓝光，即得种子乳液；

（6）将种子乳液缓慢升温至80～85℃，并将剩余的预乳化液Ⅰ及引发剂溶液Ⅱ匀速滴加到种子乳液中，滴加时间1～2小时，滴加完毕后保温0.5-2小时，得到核聚合物乳液，然后将预乳化液Ⅱ及引发剂溶液Ⅲ匀速滴加至核聚合物乳液中，滴加时间为1～2小时；

（7）滴加完毕后保温0.5-2小时，降温至45℃加入pH调节剂，调节体系pH至7～9，然后加入外交联剂，搅拌均匀后过滤出料，即得内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液。

Claims (8)

1.一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，

所述的真石漆纯丙乳液是以硬单体、软单体、复合乳化剂，内交联单体，有机硅偶联剂，热分解引发剂，pH调节剂，外交联剂为原料，制备软核硬壳的乳胶粒；

所述的真石漆纯丙乳液，内交联单体为乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、异氰尿酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物；

所述的真石漆纯丙乳液，外交联剂为氮丙啶，乙烯砜，己二酰肼，碳二亚胺，水性有机硅交联剂，水性异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物；

所述的真石漆纯丙乳液pH调节剂为氨水，二甲基乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，三乙醇胺中的一种或一种以上的混合物；

所述的真石漆纯丙乳液，核壳比为1:1~9:1，采用半连续种子乳液聚合法获得；

所述的真石漆纯丙乳液，各组分所占质量百分比为：硬单体：20%~30%；软单体：15~25%；复合乳化剂：0.5%~1.5%；内交联单体：0.1~3%；有机硅偶联剂：0.1~5%；热分解引发剂：0.1~0.4%，外交联剂：0.5~3%，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯腈中的一种或一种以上混合物。

3.根据权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，所述的软单体为丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸异辛酯中的一种或一种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，软核硬壳的乳液结构为核Tg为0~22℃，壳Tg为25~60℃。

5.根据权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，复合乳化剂为反应型阴离子乳化剂与非离子乳化剂的复配，所述的反应型阴离子乳化剂为烯丙基特种醇醚硫酸盐、含双键醇醚磺基琥珀酸酯钠盐、烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠中的一种或一种以上的混合物，所述的非离子乳化剂为烯丙氧基壬基苯氧基聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或一种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，所述的有机硅偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷的一种或一种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于，所述的热分解引发剂为过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾中的一种或一种以上的混合物。

8.一种制备权利要求1所述的一种真石漆用交联型纯丙乳液及制备方法，其特征在于此方法包括以下步骤：

（1）取定量的复合乳化剂及去离子水，配置乳化剂溶液三份，分别为乳化剂溶液Ⅰ、乳化剂溶液Ⅱ、乳化剂溶液Ⅲ；

（2） 取定量的引发剂及去离子水，配置引发剂溶液三份，分别为引发剂溶液Ⅰ、引发剂溶液Ⅱ，引发剂溶液Ⅲ；

（3）将定量的硬单体、软单体、内交联单体、有机硅偶联剂及乳化剂溶液Ⅰ加入反应釜中，剧烈搅拌30分钟，得到均一的预乳化液Ⅰ；

（4）将剩余的硬单体，软单体，内交联单体，有机硅偶联剂及乳化剂溶液Ⅲ加入反应釜，剧烈搅拌30分钟，得到均一的预乳化液Ⅱ；

（5）取乳化剂溶液Ⅱ、引发剂溶液Ⅰ及10%的核预乳化液Ⅰ加入反应釜中，加热搅拌，缓慢升温至72～76℃，反应15～30分钟，直到反应釜中出现蓝光，即得种子乳液；

（6）将种子乳液缓慢升温至80～85℃，并将剩余的预乳化液Ⅰ及引发剂溶液Ⅱ匀速滴加到种子乳液中，滴加时间1～2小时，滴加完毕后保温0.5-2小时，得到核聚合物乳液，然后将预乳化液Ⅱ及引发剂溶液Ⅲ匀速滴加至核聚合物乳液中，滴加时间为1～2小时；

（7）滴加完毕后保温0.5-2小时，降温至45℃加入pH调节剂，调节体系pH至7～9，然后加入外交联剂，搅拌均匀后过滤出料，即得内外交联型高耐水白性的真石漆纯丙乳液。