CN109705692A - 一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，按重量份计，包括以下原料：去离子水85‑115份，丙烯酸异辛酯8‑35份，丙烯酸丁酯70‑100份，苯乙烯20‑50份，丙烯酸0‑3份，甲基丙烯酸1‑5份，丙烯酰胺0.2‑3份，甲基丙烯酰胺0‑2份，自制的高模数K₂SiO₃ 10‑30份，有机硅0.2‑1.5份，乳化剂0.3‑10份，引发剂0.2‑4份。本发明所述具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，在广泛的高低温环境下都有优异的弹性；同时本发明所述乳液无需额外添加成膜助剂，因此对环境影响小，属于环保产品。

Description

一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液及其制备方法，属于丙烯酸酯乳液领域。

背景技术

随着世界经济的快速发展，人们生活质量的不断提高，对环境保护和节能的意识也不断加强，进而影响着涂料朝无毒无害、节约资源、节省能源的方向发展，同时建筑行业的发展和人们对城市的美化观念越来越重视。弹性涂料由于具备良好的热胀冷缩性能，能够有效解决建筑基层表面产生的破坏性裂纹问题而深受市场欢迎。弹性涂料的主要组成是弹性乳液，其玻璃化温度低于环境温度，在使用环境温度下为弹性体。正因为这一特殊性能，所以使得弹性乳液表面容易回粘，灰尘很容易吸附在上面，大大降低了漆膜的耐沾污性能和美观。

如现有的中国专利“弹性外墙涂料”(申请号为200910009493.4)，其中以质量份数计含有150～160份弹性乳液以及40～50份刚性乳液。

再有专利“一种弹性涂料配方”(申请号为201510406760.7)，按照质量份数计包括以下组分：三丙二醇二丙烯酸酯60-75份，丙烯酸树脂45-60份，弹性份15-20份，氯化镁3-9份，聚酯树脂12-18份，羟甲基纤维素8-15份，消光粉4-10份，膨润土5-10份，丙二醇10-16份，高岭土16-20份。

目前，提升弹性乳液耐沾污性能的方法有：

1、通过提高配方PVC，使得漆膜较硬，灰尘比较难吸附在上面来提升耐沾污性；

2、通过与硬乳液混拼来提升漆膜硬度达到提升耐沾污性的目的。

这两种方法都存在共同缺点，就是会使得弹性乳液的延伸率降低，特别是低温延伸率，如果应用在外墙，还会引起粉化、附着力差等问题，所以现有的两种应用广泛的技术还不能很好的解决延伸率和耐沾污性间的矛盾。

所以，如何开发一款具有优异弹性，同时又有超好耐沾污效果的弹性乳液，是目前丙烯酸酯乳液行业面临的难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，既具有优异的常温及低温弹性，又有超耐沾污效果。本发明同时提供了上述复合弹性乳液的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，按重量份计，包括以下原料：去离子水85-115份，丙烯酸异辛酯8-35份，丙烯酸丁酯70-100份，苯乙烯20-50份，丙烯酸0-3份，甲基丙烯酸1-5份，丙烯酰胺0.2-3份，甲基丙烯酰胺0-2份，自制的高模数K₂SiO₃ 10-30份，有机硅0.2-1.5份，乳化剂0.3-10份，引发剂0.2-4份。

所述的自制的高模数K₂SiO₃，是先用低模数纳米硅酸钾溶液和纳米硅溶胶溶液搅拌混合，然后滴加硅烷偶联剂，制备出的高模数K₂SiO₃溶液。

作为改进，所述的自制的高模数K₂SiO₃，其具体制备过程如下：

1)在2L的四口烧瓶内，加入纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶共50份，质量比为1：1，装在恒温水浴锅内，快速搅拌，加入20份的纯水，温度控制在50-70℃，使得纳米模数的硅酸钾和纳米硅溶胶处在稳定的涡流状态，得到稀释的纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶混合液；

2)然后往混合物中缓慢滴加20份的纳米硅酸钾，控制在2h内滴完，最后补加10份纯水，得到样品；

3)在制得样品中，逐步滴加甲基三甲氧基硅烷2-3份，然后升温到80-100℃，反应进行3h，即可得到高模数的K₂SiO₃。

所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按照质量比为7:1～5:1混合后形成的复合乳化剂。

所述阴离子乳化剂采用磷酸酯类乳化剂、烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。

所述非离子乳化剂采用聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、烷基醇聚氧乙烯醚、乙氧基聚丙烯醚嵌段共聚物中的一种或两种以上任意比例混合。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。

最后，本发明还提供了一种所述复合弹性乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中，加入去离子水40-45份、乳化剂0.1-2份，升温至釜内温度达到80-90℃；

2)核段预乳化液B的制备：在常温常压下，向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中，加入丙烯酸异辛酯5-25份、丙烯酸丁酯50-70份、苯乙烯15-35份、丙烯酸0-3份、甲基丙烯酸1-5份、丙烯酰胺0.1-2份、甲基丙烯酰胺0-2份、有机硅0.1-1份、乳化剂0.1-5份，去离子水25-35份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20-30分钟备用；

3)壳段预乳化液C的制备：在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入丙烯酸异辛酯3-10份、丙烯酸丁酯20-30份、苯乙烯5-15份、丙烯酰胺0.1-1份、有机硅0.1-0.5份、乳化剂0.1-3份、去离子水10-15份，自制的高模数K₂SiO₃ 10-30份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20-30分钟备用；

4)引发剂溶液D的制备：在常温常压下，向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂罐中，加入引发剂0.2-4份，去离子水10-20份，搅拌至完全溶解备用；

5)当聚合釜内温度达到80-90℃时，向釜内加入预乳化液B总量的3％-5％、引发剂溶液D总量的10％-90％，15-30分钟后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液D，滴加时间控制在180-300分钟；

当滴加完预乳化液B后，停止滴加引发剂溶液D，保温30分钟，将体系的pH调节到8-10，然后开始滴加壳段预乳化液C和剩余的引发剂溶液D，并使引发剂溶液D比壳段预乳化液C晚0-15分钟滴加完毕；

6)控制聚合釜内温度处于80-90℃，保温1-2小时，降温，并用10％NaOH溶液将pH调节至9-11，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到本发明所述复合弹性乳液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明提供的复合弹性乳液，具有很低的玻化转变温度(Tg)，大约在45℃～-30℃之间，通过提高提供柔软性性能的软单体丙烯酸丁酯及丙烯酸异辛酯的用量，降低提供刚性性能的苯乙烯的用量，制备具备真正弹性的乳液，比市面上的很多假弹性乳液有更大优势。市面上的假弹性乳液大多数Tg介于-15℃～0℃之间，并往乳液中添加一定量的成膜助剂以降低最低成膜温度(MFT)，常温下获得较好弹性，而此种假弹乳液在真正的低温下并不具备好的弹性。当遇到温度低于-15℃时，Tg为-15℃的假弹性乳液将失去弹性，与普通乳液一样，失去了使用价值。本发明所述乳液为真弹乳液，在广泛的高低温环境下都有优异的弹性。同时本发明所述乳液无需额外添加成膜助剂，因此对环境影响小，属于环保产品。

2)本发明所用的高模数硅酸钾是自制的，通过加入甲基三甲氧基硅改性，可以使得高模数的硅酸钾的电离程度和水解程度变弱，同时滴加的时候将体系PH调节到9左右，使得硅酸钾能够稳定的参与乳液的聚合中来。传统的利用水玻璃制备获得无机有机复合涂料，都是往涂料配方中添加纳米的硅酸钾或硅酸钠并简单机械分散而获得的。此种分散工艺效率低下，并不能使纳米硅酸钾以纳米微粒形态均匀分布于涂料中，因此获得的耐沾污性能并不优异。本发明所述乳液优点在于高模数的纳米硅酸钾容易在合成过程中添加，采用原位聚合法，使单体在纳米硅酸钾层间反应，硅酸钾以纳米微粒形态均匀包覆在类球状聚合物乳胶粒子外层。所述的乳液应用于弹性涂料中，涂膜干燥过程中，纳米硅酸钾还是以纳米的形态包裹在乳胶粒外层，当乳胶粒融合时纳米的硅酸钾会舒展在涂层的表面，逐渐进行碳化和脱水过程，使得涂膜表层变硬，使得漆膜获得超耐沾污效果。本工艺采用的是核壳工艺，使得更多的硅酸钾富聚在漆膜表面，从而减少其对力学性能的影响，很好的解决了耐沾污与力学之间的矛盾。

3)本发明所述乳液在制备过程中采用加热自反应法制备，整个反应在80-90℃下进行，加热媒介为热水或水蒸气，来源便捷可循环使用无污染，整个反应体系能在相对温和的环境下进行，保证了反应的稳定性和再现性。同时整个反应均在反应釜内进行，并只需加热和搅拌即可制备，加工工艺十分简单，使得加工成本下降。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，按重量份计，包括以下原料：去离子水85-115份，丙烯酸异辛酯8-35份，丙烯酸丁酯70-100份，苯乙烯20-50份，丙烯酸0-3份，甲基丙烯酸1-5份，丙烯酰胺0.2-3份，甲基丙烯酰胺0-2份，自制的高模数K₂SiO₃ 10-30份，有机硅0.2-1.5份，乳化剂0.3-10份，引发剂0.2-4份。

本发明所述乳液通过提高具有柔性支链的软单体丙烯酸丁酯及丙烯酸异辛酯的用量、减少具有刚性支链的硬单体苯乙烯的用量，设计玻璃化转变温度(Tg)介于-45℃～-30℃之间，制备获得的乳胶粒子链段之间刚性小，在高温至低温的广泛温度范围内都具有非常优秀的柔性，为真弹乳液，具有优异的常温及低温弹性。

所述的自制的高模数K₂SiO₃，是先用低模数纳米硅酸钾溶液和纳米硅溶胶溶液搅拌混合，然后滴加硅烷偶联剂，制备出的高模数K₂SiO₃溶液。

作为改进，所述的自制的高模数K₂SiO₃，其具体制备过程如下：

1)在2L的四口烧瓶内，加入纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶共50份，质量比为1：1，装在恒温水浴锅内，快速搅拌，加入20份的纯水，温度控制在50-70℃，使得纳米模数的硅酸钾和纳米硅溶胶处在稳定的涡流状态，得到稀释的纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶混合液；

2)然后往混合物中缓慢滴加20份的纳米硅酸钾，控制在2h内滴完，最后补加10份纯水，得到样品；

3)在制得样品中，逐步滴加甲基三甲氧基硅烷2-3份，然后升温到80-100℃，反应进行3h，即可得到高模数的K₂SiO₃。

所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按照质量比为7:1～5:1混合后形成的复合乳化剂。

所述阴离子乳化剂采用磷酸酯类乳化剂、烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。

所述非离子乳化剂采用聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、烷基醇聚氧乙烯醚、乙氧基聚丙烯醚嵌段共聚物中的一种或两种以上任意比例混合。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。

最后，本发明还提供了一种所述复合弹性乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中，加入去离子水40-45份、乳化剂0.1-2份，升温至釜内温度达到80-90℃；

2)核段预乳化液B的制备：在常温常压下，向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中，加入丙烯酸异辛酯5-25份、丙烯酸丁酯50-70份、苯乙烯15-35份、丙烯酸0-3份、甲基丙烯酸1-5份、丙烯酰胺0.1-2份、甲基丙烯酰胺0-2份、有机硅0.1-1份、乳化剂0.1-5份，去离子水25-35份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20-30分钟备用；

3)壳段预乳化液C的制备：在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入丙烯酸异辛酯3-10份、丙烯酸丁酯20-30份、苯乙烯5-15份、丙烯酰胺0.1-1份、有机硅0.1-0.5份、乳化剂0.1-3份、去离子水10-15份，自制的高模数K₂SiO₃ 10-30份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20-30分钟备用；

4)引发剂溶液D的制备：在常温常压下，向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂罐中，加入引发剂0.2-4份，去离子水10-20份，搅拌至完全溶解备用；

5)当聚合釜内温度达到80-90℃时，向釜内加入预乳化液B总量的3％-5％、引发剂溶液D总量的10％-90％，15-30分钟后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液D，滴加时间控制在180-300分钟；

当滴加完预乳化液B后，停止滴加引发剂溶液D，保温30分钟，将体系的pH调节到8-10，然后开始滴加壳段预乳化液C和剩余的引发剂溶液D，并使引发剂溶液D比壳段预乳化液C晚0-15分钟滴加完毕；

6)控制聚合釜内温度处于80-90℃，保温1-2小时，降温，并用10％NaOH溶液将pH调节至9-11，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到本发明所述复合弹性乳液。

国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中耐沾污性的要求为反射率下降率<25％，要求标准状态下断裂伸长率>150％、-10℃下断裂伸长率>35％。

按国标《GB/T 9780-2013》中B法(烘箱快速法)的规定进行外墙弹性涂料耐沾污性测试，本发明的弹性乳液反射率下降率<11％。

将本发明乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率<8％，而未使用高模数硅酸钾制备所得的乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率为33％。

按国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中的规定进行外墙弹性涂料断裂伸长率测试，本发明的弹性乳液标准状态下断裂伸长率>400％，-10℃下断裂伸长率>100％。

因此本发明乳液既具有优异的常温及低温弹性，又具有很好的耐沾污性。下面结合各个实施例进行详细说明，但并不因此把本发明限制在所述实施例范围内。

实施例1

一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，按重量份计，包括以下原料：去离子水85份，丙烯酸异辛酯8份，丙烯酸丁酯70份，苯乙烯20份，丙烯酸0.1份，甲基丙烯酸1份，丙烯酰胺0.2份，甲基丙烯酰胺0.1份，自制的高模数K₂SiO₃ 10份，有机硅0.2份，乳化剂0.3份，引发剂0.2份。

所述的自制的高模数K₂SiO₃，其具体制备过程如下：

1)在2L的四口烧瓶内，加入纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶共50份，质量比为1：1，装在恒温水浴锅内，快速搅拌，加入20份的纯水，温度控制在50℃，使得纳米模数的硅酸钾和纳米硅溶胶处在稳定的涡流状态，得到稀释的纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶混合液；

2)然后往混合物中缓慢滴加20份的纳米硅酸钾，控制在2h内滴完，最后补加10份纯水，得到样品；

3)在制得样品中，逐步滴加甲基三甲氧基硅烷2份，然后升温到80℃，反应进行3h，即可得到高模数的K₂SiO₃。

所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按照质量比为7:1混合后形成的复合乳化剂。

所述阴离子乳化剂采用磷酸酯类乳化剂。

所述非离子乳化剂采用聚氧乙烯山梨醇单油酸酯。

所述引发剂为过硫酸铵。

所述复合弹性乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中，加入去离子水40份、乳化剂0.1份，升温至釜内温度达到80℃；

2)核段预乳化液B的制备：在常温常压下，向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中，加入丙烯酸异辛酯5份、丙烯酸丁酯50份、苯乙烯15份、丙烯酸0.1份、甲基丙烯酸1份、丙烯酰胺0.1份、甲基丙烯酰胺0.1份、有机硅0.1份、乳化剂0.1份，去离子水25份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20分钟备用；

3)壳段预乳化液C的制备：在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入丙烯酸异辛酯3份、丙烯酸丁酯20份、苯乙烯5份、丙烯酰胺0.1份、有机硅0.1份、乳化剂0.1份、去离子水10份，自制的高模数K₂SiO₃ 10份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20分钟备用；

4)引发剂溶液D的制备：在常温常压下，向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂罐中，加入引发剂0.2份，去离子水10份，搅拌至完全溶解备用；

5)当聚合釜内温度达到80℃时，向釜内加入预乳化液B总量的3％、引发剂溶液D总量的10％，15分钟后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液D，滴加时间控制在180分钟；

当滴加完预乳化液B后，停止滴加引发剂溶液D，保温30分钟，将体系的pH调节到8-10，然后开始滴加壳段预乳化液C和剩余的引发剂溶液D，并使引发剂溶液D比壳段预乳化液C晚2分钟滴加完毕；

6)控制聚合釜内温度处于80℃，保温1小时，降温，并用10％NaOH溶液将pH调节至9-11，搅拌0.5小时，过滤出料，即可得到本发明所述复合弹性乳液。

国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中耐沾污性的要求为反射率下降率<25％，要求标准状态下断裂伸长率>150％、-10℃下断裂伸长率>35％。

按国标《GB/T 9780-2013》中B法(烘箱快速法)的规定进行外墙弹性涂料耐沾污性测试，本发明的弹性乳液反射率下降率＝10％。

将本发明乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率＝7％，而未使用高模数硅酸钾制备所得的乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率为33％。

按国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中的规定进行外墙弹性涂料断裂伸长率测试，本发明的弹性乳液标准状态下断裂伸长率480％，-10℃下断裂伸长率140％。

因此本发明乳液既具有优异的常温及低温弹性，又具有很好的耐沾污性。

实施例2

一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，按重量份计，包括以下原料：去离子水100份，丙烯酸异辛酯25份，丙烯酸丁酯85份，苯乙烯35份，丙烯酸1.5份，甲基丙烯酸3份，丙烯酰胺1.5份，甲基丙烯酰胺1份，自制的高模数K₂SiO₃ 20份，有机硅0.7份，乳化剂5份，引发剂2份。

所述的自制的高模数K₂SiO₃，其具体制备过程如下：

1)在2L的四口烧瓶内，加入纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶共50份，质量比为1：1，装在恒温水浴锅内，快速搅拌，加入20份的纯水，温度控制在60℃，使得纳米模数的硅酸钾和纳米硅溶胶处在稳定的涡流状态，得到稀释的纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶混合液；

2)然后往混合物中缓慢滴加20份的纳米硅酸钾，控制在2h内滴完，最后补加10份纯水，得到样品；

3)在制得样品中，逐步滴加甲基三甲氧基硅烷2.5份，然后升温到90℃，反应进行3h，即可得到高模数的K₂SiO₃。

所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按照质量比为6:1混合后形成的复合乳化剂。

所述阴离子乳化剂采用烷基硫酸钠、烷基磺酸钠的混合。

所述非离子乳化剂采用乙氧基聚丙烯醚嵌段共聚物。所述引发剂为过硫酸钾。

所述复合弹性乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中，加入去离子水45份、乳化剂1份，升温至釜内温度达到85℃；

2)核段预乳化液B的制备：在常温常压下，向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中，加入丙烯酸异辛酯15份、丙烯酸丁酯60份、苯乙烯25份、丙烯酸1.5份、甲基丙烯酸3份、丙烯酰胺1份、甲基丙烯酰胺1份、有机硅0.5份、乳化剂3份，去离子水30份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌25分钟备用；

3)壳段预乳化液C的制备：在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入丙烯酸异辛酯10份、丙烯酸丁酯25份、苯乙烯10份、丙烯酰胺0.5份、有机硅0.2份、乳化剂1份、去离子水10份，自制的高模数K₂SiO₃ 20份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌25分钟备用；

4)引发剂溶液D的制备：在常温常压下，向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂罐中，加入引发剂2份，去离子水15份，搅拌至完全溶解备用；

5)当聚合釜内温度达到85℃时，向釜内加入预乳化液B总量的4％、引发剂溶液D总量的50％，20分钟后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液D，滴加时间控制在240分钟；

当滴加完预乳化液B后，停止滴加引发剂溶液D，保温30分钟，将体系的pH调节到8-10，然后开始滴加壳段预乳化液C和剩余的引发剂溶液D，并使引发剂溶液D比壳段预乳化液C晚7分钟滴加完毕；

6)控制聚合釜内温度处于85℃，保温1.5小时，降温，并用10％NaOH溶液将pH调节至9-11，搅拌0.5小时，过滤出料，即可得到本发明所述复合弹性乳液。

国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中耐沾污性的要求为反射率下降率<25％，要求标准状态下断裂伸长率>150％、-10℃下断裂伸长率>35％。

按国标《GB/T 9780-2013》中B法(烘箱快速法)的规定进行外墙弹性涂料耐沾污性测试，本发明的弹性乳液反射率下降率＝8％。

将本发明乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率＝6％，而未使用高模数硅酸钾制备所得的乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率为33％。

按国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中的规定进行外墙弹性涂料断裂伸长率测试，本发明的弹性乳液标准状态下断裂伸长率450％，-10℃下断裂伸长率125％。

因此本发明乳液既具有优异的常温及低温弹性，又具有很好的耐沾污性。

实施例3

一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，按重量份计，包括以下原料：去离子水115份，丙烯酸异辛酯35份，丙烯酸丁酯100份，苯乙烯50份，丙烯酸3份，甲基丙烯酸5份，丙烯酰胺3份，甲基丙烯酰胺2份，自制的高模数K₂SiO₃ 30份，有机硅1.5份，乳化剂10份，引发剂4份。

所述的自制的高模数K₂SiO₃，其具体制备过程如下：

1)在2L的四口烧瓶内，加入纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶共50份，质量比为1：1，装在恒温水浴锅内，快速搅拌，加入20份的纯水，温度控制在70℃，使得纳米模数的硅酸钾和纳米硅溶胶处在稳定的涡流状态，得到稀释的纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶混合液；

2)然后往混合物中缓慢滴加20份的纳米硅酸钾，控制在2h内滴完，最后补加10份纯水，得到样品；

3)在制得样品中，逐步滴加甲基三甲氧基硅烷3份，然后升温到100℃，反应进行3h，即可得到高模数的K₂SiO₃。

所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按照质量比为5:1混合后形成的复合乳化剂。

所述阴离子乳化剂采用磷酸酯类乳化剂。所述非离子乳化剂采用烷基醇聚氧乙烯醚。

所述引发剂为过硫酸铵。

所述复合弹性乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中，加入去离子水45份、乳化剂2份，升温至釜内温度达到90℃；

2)核段预乳化液B的制备：在常温常压下，向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中，加入丙烯酸异辛酯25份、丙烯酸丁酯70份、苯乙烯35份、丙烯酸3份、甲基丙烯酸5份、丙烯酰胺2份、甲基丙烯酰胺2份、有机硅1份、乳化剂5份，去离子水35份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌30分钟备用；

3)壳段预乳化液C的制备：在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入丙烯酸异辛酯10份、丙烯酸丁酯30份、苯乙烯15份、丙烯酰胺1份、有机硅0.5份、乳化剂3份、去离子水15份，自制的高模数K₂SiO₃ 30份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌30分钟备用；

4)引发剂溶液D的制备：在常温常压下，向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂罐中，加入引发剂4份，去离子水20份，搅拌至完全溶解备用；

5)当聚合釜内温度达到90℃时，向釜内加入预乳化液B总量的5％、引发剂溶液D总量的90％，30分钟后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液D，滴加时间控制在300分钟；

当滴加完预乳化液B后，停止滴加引发剂溶液D，保温30分钟，将体系的pH调节到8-10，然后开始滴加壳段预乳化液C和剩余的引发剂溶液D，并使引发剂溶液D比壳段预乳化液C晚15分钟滴加完毕；

6)控制聚合釜内温度处于90℃，保温2小时，降温，并用10％NaOH溶液将pH调节至9-11，搅拌1小时，过滤出料，即可得到本发明所述复合弹性乳液。

国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中耐沾污性的要求为反射率下降率<25％，要求标准状态下断裂伸长率>150％、-10℃下断裂伸长率>35％。

按国标《GB/T 9780-2013》中B法(烘箱快速法)的规定进行外墙弹性涂料耐沾污性测试，本发明的弹性乳液反射率下降率＝5％。

将本发明乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率＝4％，而未使用高模数硅酸钾制备所得的乳液制成的样板置于户外曝晒六个月，其反射率下降率为33％。

按国标《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》中的规定进行外墙弹性涂料断裂伸长率测试，本发明的弹性乳液标准状态下断裂伸长率410％，-10℃下断裂伸长率110％。

因此本发明乳液既具有优异的常温及低温弹性，又具有很好的耐沾污性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：去离子水85-115份，丙烯酸异辛酯8-35份，丙烯酸丁酯70-100份，苯乙烯20-50份，丙烯酸0-3份，甲基丙烯酸1-5份，丙烯酰胺0.2-3份，甲基丙烯酰胺0-2份，自制的高模数K₂SiO₃10-30份，有机硅0.2-1.5份，乳化剂0.3-10份，引发剂0.2-4份。

2.根据权利要求1所述的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，所述的自制的高模数K₂SiO₃，是先用低模数纳米硅酸钾溶液和纳米硅溶胶溶液搅拌混合，然后滴加硅烷偶联剂，制备出的高模数K₂SiO₃溶液。

3.根据权利要求2所述的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，所述的自制的高模数K₂SiO₃，其具体制备过程如下：

1)在2L的四口烧瓶内，加入纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶共50份，质量比为1：1，装在恒温水浴锅内，快速搅拌，加入20份的纯水，温度控制在50-70℃，使得纳米模数的硅酸钾和纳米硅溶胶处在稳定的涡流状态，得到稀释的纳米低模数的硅酸钾和纳米硅溶胶混合液；

2)然后往混合物中缓慢滴加20份的纳米硅酸钾，控制在2h内滴完，最后补加10份纯水，得到样品；

3)在制得样品中，逐步滴加甲基三甲氧基硅烷2-3份，然后升温到80-100℃，反应进行3h，即可得到高模数的K₂SiO₃。

4.根据权利要求1所述的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按照质量比为7:1～5:1混合后形成的复合乳化剂。

5.根据权利要求4所述的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，所述阴离子乳化剂采用磷酸酯类乳化剂、烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。

6.根据权利要求4所述的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，所述非离子乳化剂采用聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、烷基醇聚氧乙烯醚、乙氧基聚丙烯醚嵌段共聚物中的一种或两种以上任意比例混合。

7.根据权利要求1所述的一种具有超耐沾污性能的复合弹性乳液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。

8.一种权利要求1-7任一项所述复合弹性乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中，加入去离子水40-45份、乳化剂0.1-2份，升温至釜内温度达到80-90℃；

2)核段预乳化液B的制备：在常温常压下，向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中，加入丙烯酸异辛酯5-25份、丙烯酸丁酯50-70份、苯乙烯15-35份、丙烯酸0-3份、甲基丙烯酸1-5份、丙烯酰胺0.1-2份、甲基丙烯酰胺0-2份、有机硅0.1-1份、乳化剂0.1-5份，去离子水25-35份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20-30分钟备用；

3)壳段预乳化液C的制备：在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入丙烯酸异辛酯3-10份、丙烯酸丁酯20-30份、苯乙烯5-15份、丙烯酰胺0.1-1份、有机硅0.1-0.5份、乳化剂0.1-3份、去离子水10-15份，自制的高模数K₂SiO₃ 10-30份，搅拌混合成均匀的预乳化液，并搅拌20-30分钟备用；

4)引发剂溶液D的制备：在常温常压下，向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂罐中，加入引发剂0.2-4份，去离子水10-20份，搅拌至完全溶解备用；

5)当聚合釜内温度达到80-90℃时，向釜内加入预乳化液B总量的3％-5％、引发剂溶液D总量的10％-90％，15-30分钟后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液D，滴加时间控制在180-300分钟；

当滴加完预乳化液B后，停止滴加引发剂溶液D，保温30分钟，将体系的pH调节到8-10，然后开始滴加壳段预乳化液C和剩余的引发剂溶液D，并使引发剂溶液D比壳段预乳化液C晚0-15分钟滴加完毕；

6)控制聚合釜内温度处于80-90℃，保温1-2小时，降温，并用10％NaOH溶液将pH调节至9-11，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到本发明所述复合弹性乳液。