CN1164693C - 低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，与已有技术相比，其区别是改变了已有工艺的工艺步骤和方法，先将软单体从包括硬单体的组份三中分出，成为组份四，在加入组份三2-2.5小时后，再滴加软单体，即改变了软单体的加入时机，软单体在反应后期加入。该方法可适用于各种乳液聚合物水性涂料组合物，不论软单体的用量和硬单体的种类如何，不论何种乳液聚合物水性涂料组合物都可改善成膜质量，降低成膜成本，减少因加入成膜助剂而造成对人体、环境的毒害。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法。
背景技术
目前从最低成膜温度(MFFT)低于环境温度的涂料组合物获得硬聚合物膜有以下几种方法：一是向涂料组合物中添加成膜助剂。因成膜助剂属挥发性有机化合物，虽然暂时降低聚合物粘结剂MFFT，使涂料的组合物在低于聚合物玻璃化转变温度(Tg)的温度下形成连续膜，在挥发掉挥发性有机化合物之后，所得到的膜显示出一聚合物Tg(它高于环境温度)有关性能。第二种是使用具有可交联官能基的Tg聚合物粘结剂，如乙酰乙酸酯。聚合物粘结剂形成连续膜，所具有的Tg低于环境温度，而官能基在成膜过程中形成交联，产生了性能类似于较高Tg聚合物的性能的膜。第三种是US专利NO.1145387采用聚乙烯醇共价接枝的乳胶聚合物粘结剂，其有机气体挥发量(VOC)低于2wt％，该专利同时提供了一种提高膜的硬度和耐磨性能的方法。
含有成膜助剂或可交联聚合物的涂料组合遇到的问题是：1)成膜助剂是不希望用的挥发性有机化合物，它引起气味、毒性和环境问题；和2)交联聚合物缓慢地显示出最终膜性能，所产生的膜硬度质量不好。US专利NO.1145387性能较好，但选择和确定共价接枝反应基团需做许多工作，而且增加了产品成本，因为含有这些反应基团的单体大都较一般乙烯基单体贵。现有的工艺方法：
组份一：水、乳化剂
组份二：水、引发剂
组份三：水、乳化剂、硬单体苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯
软丙烯酸丁酯，交联剂、软单体，制成预乳化液用以滴加聚合工艺：
1、组份一加入反应釜升量80℃，加入组份二；
2、再加入组份三3％左右入反应釜反应5分钟；
3、匀速滴加其余组份三3～4小时；
4、82℃保温半小时；
5、降至40℃过滤出料。
以上配方及工艺制得产品为Tg值30℃左右，而MFFT为36℃左右，需加入成膜助剂才可在常温下使用。
发明内容
本发明的目的是开发一种低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物面膜的方法，提高成膜质量，降低成膜成本，减少因加入成膜助剂而造成对人体，环境的毒害。
本发明的技术方案是这样实现的：
低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于：先准备四种组份：
组份一：水、乳化剂
组份二：水、引发剂
组份三：水、乳化剂、交联剂、硬单体，制成预乳化液
组份四：软件包单体；
其工艺步骤：
(1)、先将组份一加入反应釜升至75-85℃，加入组份二；
(2)、再加入组份三总重量的1-5％入反应釜反应5分钟；
(3)、匀速滴加剩余组份三3-4小时，温度60-88℃；
(4)、在组份三滴加2～2.5小时后滴加组份四软单体入预乳化液中，至组份三滴加完；
(5)、75-88℃保温半小时降至35-45℃过滤出料。
上述单体是丙烯酸丁酯或Tg值勤在-20℃以下的共聚单体。
在步骤(4)中一次或分批或均匀滴加软单体于组份三中。
上述硬单体的种类是苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯。
本工艺制得产品为Tg值30℃左右，而MFFT为5～15℃左右，即不加成膜助剂可在常温下成膜使用，改变软单体加入反应釜时间，以制得软件包壳硬核乳胶，降低了产品VOC含量。
本发明的优点：基本不改变现有乳液聚合工艺，膜性能的改变是通过变化聚合时软硬单体加入比例和加入次序，即前期以加入以硬单体为主，后期加入软单体为主，使聚合物乳胶粒的内外软硬不一致，硬核提供膜的硬度，软壳使胶粒在较低的环境温度下(5～10℃)可成膜，而膜的Tg可达30℃以上，而VOC含量可降至2wt％以下。该方法不需加入有挥发性的成膜助剂，减少了因加入成膜助剂而造成的对人体、环境的毒害；制造的乳胶粘结剂质量好，在不改变单体总配比的情况下使胶粘剂的MFFT低于Tg10℃以上。 适于现有技术中众所周知的普通乳液聚合技术制造的乳胶粘结剂。用于本发明的乳胶聚合物不限于任何特殊的粒度、形状或分子量。也适用于制造较高Tg值(高于空温)的乳液聚合物，通过改变聚合不同时期的软硬单体配比而制得具有一定硬定而在室温时可成膜的粘结剂。广泛适用于各种涂料，包括在色漆、着色剂、清漆、厚浆涂料和粘结剂。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型做说详细描述：
实施例：
组份一：水180份、乳化剂2-12份。
组份二：水10份、引发剂2份。
组份三：水100份、乳化剂2-15份、苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯200份、交联剂10份，制成预乳化液。
组份四：软单体丙烯酸丁酯。
工艺步骤：1、组份一加入反应釜升至80℃，加入组份二；
2、再加入组份三总重量的3％左右入反应釜反应5分钟；
3、匀速滴加剩余组份三3-4小时，温度80℃。
4、组份三滴加2～2.5小时后(视产品Tg值和需要的MFFT而定)一次或分批或均匀滴加组份四丙烯酸丁酯(或其它软单体)入预乳化液中，至组份三滴加完。
5、82℃保温半小时降至40℃过滤出料。
乳化剂及引发剂可用常用于乳液聚合所用的品种，例如：MS-1；反应时间、反应温度及前期预乳液加入量可根据不同单体及乳化剂具体配方确定。乳化聚合中其它过程，如后消除、后期添加各类助剂不改变本发明有效性。组份三可以为预乳化液，也可为单体混凝土合物，视不同配方而定。
Claims (4)
1、一种低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于：先准备四种组份：
组份一：水、乳化剂
组份二：水、引发剂
组份三：水、乳化剂、交联剂、硬单体，制成预乳化液
组份四：软单体；
其工艺步骤：
(1)、先将组份一加入反应釜升至75-85℃，加入组份二
(2)、再加入组份三总重量的1-5％入反应釜反应5分钟；
(3)、匀速滴加剩余组份三3-4小时，温度60-88℃；
(4)、在组份三滴加2～2.5小时后滴加组份四软单体入预乳化液中，至组份三滴加完；
(5)、75-88℃保温半小时降至35-45℃过滤出料。
2、根据权利要求1所述的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于：所述软单体是丙烯酸丁酯或Tg值在-20℃以下的共聚单体。
3、根据权利要求1所述的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于：在步骤(4)中一次或分批或均匀滴加软单体于组份三中。
4、根据权利要求1所述的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于：所述硬单体的种类是苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯。
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