CN109608586A - 一种改性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体公开了一种改性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。所述改性聚丙烯酸酯乳液由5～21%四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、15%甲基丙烯酸甲酯、10～26%丙烯酸丁酯、2.5%丙烯酸羟乙酯、1.5%丙烯酸、43%去离子水、0.5%碳酸氢钠、6%十二烷基苯磺酸钠和0.5%过硫酸钾为原料制备得到。本发明所述的改性聚丙烯酸酯乳液，通过在聚丙烯酸酯的乳液聚合制备过程中，同步加入四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，得到乳液稳定性优良和漆膜耐水性能优良的改性聚丙烯酸酯乳液。

Description

一种改性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，涉及一种聚丙烯酸酯乳液，具体涉及一种改性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展以及环保技术的提高，高性能和低污染涂料已经成为企业转变发展的方向。其中，水性聚丙烯酸酯乳液涂料以水为溶剂，挥发性有机溶剂排放量极小或零排放，已成为涂料研究领域的研究热点，将会在建筑行业、木器家具和汽车涂层等领域得到广泛应用。然而，由于在聚丙烯酸酯乳液的分子结构中引入了羧基和羟基等亲水基团，使其耐水性能与溶剂型聚丙烯酸酯涂料相比要差很多，大大限制了其使用范围。化学交联改性是通过化学键的形式将线型的聚丙烯酸酯分子链连接在一起，形成具有网状结构的聚丙烯酸酯树脂，是聚丙烯酸酯乳液耐水性能提升的主要方法，化学交联后的水性聚丙烯酸酯乳液漆膜可表现出良好的耐水性能和耐溶剂性能。化学交联改性主要有内交联和外交联两种方法。内交联法是单组份体系，由于在聚丙烯酸酯分子链中含有可反应的官能团，漆膜经热处理后，即进行化学交联，但是却降低了聚丙烯酸酯乳液体系的储存稳定性。外交联法是双组份体系，与内交联法相比，制得的乳液性能好，并且可根据不同品种交联剂及用量来调节漆膜的性能，缺点是双组分型乳液涂料的操作没有单组分型方便。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种改性聚丙烯酸酯乳液，所述改性聚丙烯酸酯乳液通过在乳液聚合的制备过程中，同步加入四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，对聚丙烯酸酯乳液加以改性，得到乳液稳定性优良和漆膜耐水性能优良的改性聚丙烯酸酯乳液。

本发明的另一目的在于提供上述改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，所述制备方法步骤简单，操作简便。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种改性聚丙烯酸酯乳液，其由四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、去离子水、碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和过硫酸钾为原料制备得到，以该改性聚丙烯酸酯乳液制备原料的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液5～21%、甲基丙烯酸甲酯15%、丙烯酸丁酯10～26%、丙烯酸羟乙酯2.5%、丙烯酸1.5%、去离子水43%、碳酸氢钠0.5%、十二烷基苯磺酸钠6%、过硫酸钾0.5%。

所述四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液由四氢化糠基丙烯酸酯、2-羟基-2-甲基苯基丙酮、十二烷基苯磺酸钠和去离子水为原料制备得到，以四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液制备原料的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：四氢化糠基丙烯酸酯57～59.9%、2-羟基-2-甲基苯基丙酮0.1～3%、十二烷基苯磺酸钠1%、去离子水39%。

一种改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，所述方法具体步骤如下：

（1）按质量百分比计，在一个顶部为石英玻璃的反应釜中，加入57～59.9%四氢化糠基丙烯酸酯和0.1～3% 2-羟基-2-甲基苯基丙酮，在300转/分钟的转速下，用紫外灯从反应釜外透过石英玻璃进行光照，光照强度为50～1000毫焦耳/平方厘米，在室温光聚合反应30分钟后，停止光照；然后，在1500转/分钟的转速下，匀速滴加1%十二烷基苯磺酸钠和39%去离子水的混合溶液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在2000转/分钟的转速下，在室温反应1小时，得到四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，备用；

（2）按质量百分比计，在另一个反应釜中，加入30%去离子水、0.5%碳酸氢钠和6%十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加15%甲基丙烯酸甲酯、10～26%丙烯酸丁酯、2.5%丙烯酸羟乙酯和1.5%丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加5～21%步骤（1）制得的四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、0.5%过硫酸钾和13%去离子水的混合物，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物的滴加时间为3.5小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明所述的改性聚丙烯酸酯乳液，通过在聚丙烯酸酯的乳液聚合制备过程中，同步加入四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，对聚丙烯酸酯乳液加以改性，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物和聚丙烯酸酯之间形成了由物理交联点构成的氢键交联互穿网络结构，有助于提升漆膜的耐水性能，得到乳液稳定性优良和漆膜耐水性能优良的改性聚丙烯酸酯乳液。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的改性聚丙烯酸酯乳液通过如下制备步骤制备得到：

（1）按质量百分比计，在一个顶部为石英玻璃的反应釜中，加入57%四氢化糠基丙烯酸酯和3% 2-羟基-2-甲基苯基丙酮，在300转/分钟的转速下，用紫外灯从反应釜外透过石英玻璃进行光照，光照强度为1000毫焦耳/平方厘米，在室温光聚合反应30分钟后，停止光照；然后，在1500转/分钟的转速下，匀速滴加1%十二烷基苯磺酸钠和39%去离子水的混合溶液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在2000转/分钟的转速下，在室温反应1小时，得到四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，备用；

（2）按质量百分比计，在另一个反应釜中，加入30%去离子水、0.5%碳酸氢钠和6%十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加15%甲基丙烯酸甲酯、10%丙烯酸丁酯、2.5%丙烯酸羟乙酯和1.5%丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加21%步骤（1）制得的四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、0.5%过硫酸钾和13%去离子水的混合物，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物的滴加时间为3.5小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。

本实施例制得的改性聚丙烯酸酯乳液的各项性能为：

（1）改性聚丙烯酸酯乳液的机械稳定性、冻融稳定性和高温稳定性均通过；

（2）改性聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性为：漆膜在30℃浸泡24小时后，目视检查无变化。

实施例2

（1）按质量百分比计，在一个顶部为石英玻璃的反应釜中，加入59%四氢化糠基丙烯酸酯和1% 2-羟基-2-甲基苯基丙酮，在300转/分钟的转速下，用紫外灯从反应釜外透过石英玻璃进行光照，光照强度为300毫焦耳/平方厘米，在室温光聚合反应30分钟后，停止光照；然后，在1500转/分钟的转速下，匀速滴加1%十二烷基苯磺酸钠和39%去离子水的混合溶液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在2000转/分钟的转速下，在室温反应1小时，得到四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，备用；

（2）按质量百分比计，在另一个反应釜中，加入30%去离子水、0.5%碳酸氢钠和6%十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加15%甲基丙烯酸甲酯、16%丙烯酸丁酯、2.5%丙烯酸羟乙酯和1.5%丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加15%步骤（1）制得的四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、0.5%过硫酸钾和13%去离子水的混合物，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物的滴加时间为3.5小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。

本实施例制得的改性聚丙烯酸酯乳液的各项性能为：

（1）改性聚丙烯酸酯乳液的机械稳定性、冻融稳定性和高温稳定性均通过；

（2）改性聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性为：漆膜在30℃浸泡24小时后，目视检查无变化。

实施例3

（1）按质量百分比计，在一个顶部为石英玻璃的反应釜中，加入59.9%四氢化糠基丙烯酸酯和0.1% 2-羟基-2-甲基苯基丙酮，在300转/分钟的转速下，用紫外灯从反应釜外透过石英玻璃进行光照，光照强度为50毫焦耳/平方厘米，在室温光聚合反应30分钟后，停止光照；然后，在1500转/分钟的转速下，匀速滴加1%十二烷基苯磺酸钠和39%去离子水的混合溶液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在2000转/分钟的转速下，在室温反应1小时，得到四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，备用；

（2）按质量百分比计，在另一个反应釜中，加入30%去离子水、0.5%碳酸氢钠和6%十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加15%甲基丙烯酸甲酯、26%丙烯酸丁酯、2.5%丙烯酸羟乙酯和1.5%丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加5%步骤（1）制得的四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、0.5%过硫酸钾和13%去离子水的混合物，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物的滴加时间为3.5小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。

本实施例制得的改性聚丙烯酸酯乳液的各项性能为：

（1）改性聚丙烯酸酯乳液的机械稳定性、冻融稳定性和高温稳定性均通过；

（2）改性聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性为：漆膜在30℃浸泡24小时后，目视检查无变化。

对比例1

在反应釜中，加入30质量份去离子水、0.5质量份碳酸氢钠和6质量份十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加8.85质量份四氢化糠基丙烯酸酯、15质量份甲基丙烯酸甲酯、16质量份丙烯酸丁酯、2.5质量份丙烯酸羟乙酯和1.5质量份丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加0.5质量份过硫酸钾和13质量份去离子水的混合溶液，四氢化糠基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，过硫酸钾和去离子水的混合溶液的滴加时间为3.5小时，过硫酸钾和去离子水的混合溶液滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。

本对比例制得的改性聚丙烯酸酯乳液的各项性能为：

（1）改性聚丙烯酸酯乳液的机械稳定性、冻融稳定性和高温稳定性均通过；

（2）改性聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性为：漆膜在30℃浸泡24小时后，目视检查有1/2的样品有起泡和起皱现象。

对比例2

（1）按质量百分比计，在一个顶部为石英玻璃的反应釜中，加入59质量份四氢化糠基丙烯酸酯和1质量份2-羟基-2-甲基苯基丙酮，在300转/分钟的转速下，用紫外灯从反应釜外透过石英玻璃进行光照，光照强度为300毫焦耳/平方厘米，在室温光聚合反应30分钟后，停止光照；然后，在1500转/分钟的转速下，匀速滴加1质量份十二烷基苯磺酸钠和39质量份去离子水的混合溶液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在2000转/分钟的转速下，在室温反应1小时，得到四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，备用；

（2）按质量百分比计，在另一个反应釜中，加入30质量份去离子水、0.5质量份碳酸氢钠和6质量份十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加15质量份甲基丙烯酸甲酯、16质量份丙烯酸丁酯、2.5质量份丙烯酸羟乙酯和1.5质量份丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加0.5质量份过硫酸钾和13质量份去离子水的混合溶液，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，过硫酸钾和去离子水的混合溶液的滴加时间为3.5小时，过硫酸钾和去离子水的混合溶液滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，在1000转/分钟的转速下，再向反应釜中匀速滴加15质量份步骤（1）制得的四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在室温反应1小时，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。

本对比例制得的改性聚丙烯酸酯乳液的各项性能为：

（1）改性聚丙烯酸酯乳液的机械稳定性、冻融稳定性和高温稳定性均通过；

（2）改性聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性为：漆膜在30℃浸泡24小时后，目视检查有1/3的样品有起泡和起皱现象。

从实施例和对比例的结果可以看出，通过在聚丙烯酸酯的乳液聚合制备过程中，同步加入四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物和聚丙烯酸酯之间形成了由物理交联点构成的氢键交联互穿网络结构，对聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性有显著提升。在对比例1中，四氢化糠基丙烯酸酯作为单体和丙烯酸酯单体发生乳液共聚合反应，形成共聚物，没有形成四氢化糠基丙烯酸酯均聚物；在对比例2中，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物在聚丙烯酸酯乳液聚合完成后再加入，没有很好地和聚丙烯酸酯形成均匀的互穿网络结构，耐水性能均不如实施例。

所述改性聚丙烯酸酯乳液的稳定性用机械稳定性、冻融稳定性和高温稳定性表示，其中，机械稳定性的测试方法为：将改性聚丙烯酸酯乳液以4000转/分钟的速度分散10分钟，再用100目不锈钢网过滤，若不出现凝胶，则改性聚丙烯酸酯乳液的机械稳定性通过；冻融稳定性的测试方法为：将改性聚丙烯酸酯乳液在-15℃条件下冷冻15小时，再在30℃条件下融化5小时，反复冻融8个周期看改性聚丙烯酸酯乳液是否变化，若无变化，则改性聚丙烯酸酯乳液的冻融稳定性通过；高温稳定性的测试方法为：将改性聚丙烯酸酯乳液于60℃恒温240小时，看改性聚丙烯酸酯乳液是否变化，若无变化，则改性聚丙烯酸酯乳液的高温稳定性通过。

所述改性聚丙烯酸酯乳液的漆膜的耐水性能按《GB/T 1733-1993 漆膜耐水性测定法》测试。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种改性聚丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯乳液由四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、去离子水、碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和过硫酸钾为原料制备得到，以该改性聚丙烯酸酯乳液制备原料的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液5～21%、甲基丙烯酸甲酯15%、丙烯酸丁酯10～26%、丙烯酸羟乙酯2.5%、丙烯酸1.5%、去离子水43%、碳酸氢钠0.5%、十二烷基苯磺酸钠6%、过硫酸钾0.5%；所述四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液由四氢化糠基丙烯酸酯、2-羟基-2-甲基苯基丙酮、十二烷基苯磺酸钠和去离子水为原料制备得到，以四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液制备原料的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：四氢化糠基丙烯酸酯57～59.9%、2-羟基-2-甲基苯基丙酮0.1～3%、十二烷基苯磺酸钠1%、去离子水39%。

2.一种改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

（1）按质量百分比计，在一个顶部为石英玻璃的反应釜中，加入57～59.9%四氢化糠基丙烯酸酯和0.1～3% 2-羟基-2-甲基苯基丙酮，在300转/分钟的转速下，用紫外灯从反应釜外透过石英玻璃进行光照，光照强度为50～1000毫焦耳/平方厘米，在室温光聚合反应30分钟后，停止光照；然后，在1500转/分钟的转速下，匀速滴加1%十二烷基苯磺酸钠和39%去离子水的混合溶液，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，在2000转/分钟的转速下，在室温反应1小时，得到四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液，备用；

（2）按质量百分比计，在另一个反应釜中，加入30%去离子水、0.5%碳酸氢钠和6%十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；然后，在200转/分钟的转速下，在78℃匀速滴加15%甲基丙烯酸甲酯、10～26%丙烯酸丁酯、2.5%丙烯酸羟乙酯和1.5%丙烯酸的混合溶液，同时匀速滴加5～21%步骤（1）制得的四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、0.5%过硫酸钾和13%去离子水的混合物，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液的滴加时间为3小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物的滴加时间为3.5小时，四氢化糠基丙烯酸酯聚合物乳液、过硫酸钾和去离子水的混合物滴加完毕后，在300转/分钟的转速下，在82℃反应2小时；最后，冷却至室温，将产物中和至pH为8，用200目不锈钢网过滤，得到改性聚丙烯酸酯乳液。