CN102030860A - 丙烯酸自交联乳液及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丙烯酸自交联乳液及其制备工艺，依次包括预乳化、打底液加入、核预乳液加入、第一保温反应、壳预乳液加入、第二保温反应、降温、自交联封闭单体加入等步骤。本发明能够有效的阻碍水分子或小分醇的运动，从而达到耐水、耐醇的目的，同时由于存在网状结构，其抗粘连、拉伸强度等物理性能得到极大的改善，故而使整个漆膜具有较优异的性能，能够满足水性漆的物理性能要求。

Description

丙烯酸自交联乳液及其制备工艺

【技术领域】

本发明涉及丙烯酸自交联型乳液领域，尤其涉及能够在少量成膜助剂的存在下自动成膜，且能相互交联形成一种网状结构的丙烯酸自交联型乳液，属于单组份体系。

【技术背景】

现有的丙烯酸乳液，均属于单组份体系，使用方便且光泽高，附着力强，可谓是价廉物美，但其缺点也很明显：在成膜助剂的帮助下成膜，分子间只存在氢键、范德华力等物理键能，不能产生化学键，因而其整体性能不尽理想。如硬度、抗粘连、拉伸强度、抗水、耐醇等性能都满足不了现代水性漆的要求，因此迫切需要一种性能优异的丙烯酸乳液来满足水性漆的物理性能要求，尤其在水性木器漆上的应用。

【发明内容】

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种抗粘连性好、耐水性好、耐醇性好的丙烯酸自交联乳液及其制备工艺，能够满足水性漆的物理性能要求。

为实现上述目的，本发明专利提出了一种丙烯酸自交联乳液，由核部分、壳部分、打底液、引发剂和自交联封闭单体组成。

作为优选，所述核部分以质量计包括20～30份的甲基丙烯酸丁酯，60～66份的甲基丙烯酸甲酯，8～12份的丙烯酸丁酯；2～3.5份的甲基丙烯酸，0.2～0.35份的可反应型乳化剂DNS-18，0.3～0.8份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括25～30份的甲基丙烯酸丁酯，22～25份的甲基丙烯酸甲酯，38～41份的丙烯酸丁酯；2～3.5份的甲基丙烯酸，2～4份的自交联单体，0.2～0.35份的可反应型乳化剂DNS-18，0.3～0.8份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.4～0.7份的可反应型乳化剂DNS-18，0.6～1.6份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1～2份。

作为优选，核部分以质量计包括25份的甲基丙烯酸丁酯，63份的甲基丙烯酸甲酯，10份的丙烯酸丁酯；2.75份的甲基丙烯酸，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括27.5份的甲基丙烯酸丁酯，23.5份的甲基丙烯酸甲酯，39.5份的丙烯酸丁酯；2.75份的甲基丙烯酸，3份的自交联单体，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.55份的可反应型乳化剂DNS-18，1.1份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.5份。

作为优选，核部分以质量计包括30份的甲基丙烯酸丁酯，60.75份的甲基丙烯酸甲酯，8份的丙烯酸丁酯；2.00份的甲基丙烯酸，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括25份的甲基丙烯酸丁酯，25份的甲基丙烯酸甲酯，40.5份的丙烯酸丁酯；3.00份的甲基丙烯酸，2份的自交联单体，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.35份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.45份的可反应型乳化剂DNS-18，1.2份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.8份。

作为优选，核部分以质量计包括20份的甲基丙烯酸丁酯，65.75份的甲基丙烯酸甲酯，11.5份的丙烯酸丁酯；3.5份的甲基丙烯酸，0.295份的可反应型乳化剂DNS-18，0.53份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括29.1份的甲基丙烯酸丁酯，22份的甲基丙烯酸甲酯，38.5份的丙烯酸丁酯；2.30份的甲基丙烯酸，3.6份的自交联单体，0.225份的可反应型乳化剂DNS-18，0.4份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.45份的可反应型乳化剂DNS-18，1.2份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.2份。

作为优选，所述自交联单体采用双丙酮丙烯酰胺，自交联封闭单体采用己二酰肼。

作为优选，所述可反应型乳化剂DNS-86是磺基琥珀酸甲基异丁基甲酯钠，可反应型乳化剂DNS-18是琥珀酸单十八酰胺磺酸钠盐。

为实现上述目的，本发明专利还提出了一种丙烯酸自交联乳液的制备工艺，依次包括以下步骤：

a)预乳化：将核部分预乳化0.5h得到核预乳液，壳部分预乳化0.5h得到壳预乳液；

b)打底液加入：将打底液加入反应釜反应，并升温到78～82℃；

c)核预乳液加入：将所有的核预乳液在2.5h内均匀滴入反应釜中，同时滴加引发剂；

d)第一保温反应：在80℃下保温30分钟；

e)壳预乳液加入：将所有的壳预乳液在2h内均匀滴入反应釜中，同时滴加引发剂；

f)第二保温反应：保温3-4h测定转化率达到96-98％时停止反应；

g)降温：降温到50℃，调Ph＝8.5-9.0，搅拌0.5h；

h)自交联封闭单体加入：将自交联封闭单体加入反应釜搅拌均匀后，过滤并包装即可。

本发明专利的有益效果：本发明能够有效的阻碍水分子或小分醇的运动，从而达到耐水、耐醇的目的，同时由于存在网状结构，其抗粘连、拉伸强度等物理性能得到极大的改善，故而使整个漆膜具有较优异的性能，能够满足水性漆的物理性能要求。

【具体实施方式】

实施例一：

丙烯酸自交联乳液由核部分、壳部分、打底液、引发剂和自交联封闭单体组成。核部分以质量计包括25份的甲基丙烯酸丁酯，63份的甲基丙烯酸甲酯，10份的丙烯酸丁酯；2.75份的甲基丙烯酸，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括27.5份的甲基丙烯酸丁酯，23.5份的甲基丙烯酸甲酯，39.5份的丙烯酸丁酯；2.75份的甲基丙烯酸，3份的自交联单体，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.55份的可反应型乳化剂DNS-18，1.1份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.5份。上述核部分、壳部分、打底液、引发剂和自交联封闭单体之间的配比也是以上述质量份数计，如核部分为151.575份，则壳部分为81.325份，打底液为86.65份，引发剂为10.6份，自交联封闭单体为1.5份。

所述自交联单体采用双丙酮丙烯酰胺(DAAM)，自交联封闭单体采用己二酰肼(ADH)。所述可反应型乳化剂DNS-86是磺基琥珀酸甲基异丁基甲酯钠，可反应型乳化剂DNS-18是琥珀酸单十八酰胺磺酸钠盐。

丙烯酸自交联乳液的制备工艺，步骤如下：

a)预乳化：将核部分预乳化0.5h得到核预乳液，壳部分预乳化0.5h得到壳预乳液；

b)打底液加入：将打底液加入反应釜反应，并升温到78～82℃；

c)核预乳液加入：将所有的核预乳液在2.5h内均匀滴入反应釜中，同时滴加引发剂；

d)第一保温反应：在80℃下保温30分钟；

e)壳预乳液加入：将所有的壳预乳液在2h内均匀滴入反应釜中，同时滴加引发剂；

f)第二保温反应：保温3-4h测定转化率达到96-98％时停止反应；

g)降温：降温到50℃，调Ph＝8.5-9.0，搅拌0.5h；

h)自交联封闭单体加入：将自交联封闭单体加入反应釜搅拌均匀后，过滤并包装即可。

本发明在传统丙烯酸乳液的体系中引入自交联单体，这种单体在常规储存时能保持相对稳定，当成膜时，体系的条件改变后，能够实现分子间的相互交联，而形成一种结构紧密的网状结构。这种网状结构排列紧密，存在一定的规则，能够有效的阻碍水分子或小分醇的运动，从而达到耐水、耐醇的目的。同时由于存在网状结构，其抗粘连、拉伸强度等物理性能得到极大的改善，故而使整个漆膜具有较优异的性能。

本发明的丙烯酸自交联乳液属于一种核壳型乳液，其核是由一些高玻璃化温度的单体组成，其平均Tg≥60℃(Tg为单体的平均玻璃化温度)，这样做的目的是使其具有极强的硬度，改善涂膜的抗粘连性。其壳是由平均Tg＝15℃的单体组成，其中含有自交联单体，这样可以降低整个漆膜的成膜温度MFFT(MFFT为漆膜的最低成膜温度)，使其易于成膜，且易于交联。

本发明改善了丙烯酸漆膜的性能，抛弃了传统的乳化剂，而采用可反应性乳化剂，这种乳化剂能够与单体参与反应，形成了漆膜的一部分。在形成漆膜时不会像传统乳化剂那样迁移漆膜的表面，从而影响其耐水、耐醇、抗粘连等性能。

实施例二：

丙烯酸自交联乳液由核部分、壳部分、打底液、引发剂和自交联封闭单体组成。核部分以质量计包括30份的甲基丙烯酸丁酯，60.75份的甲基丙烯酸甲酯，8份的丙烯酸丁酯；2.00份的甲基丙烯酸，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括25份的甲基丙烯酸丁酯，25份的甲基丙烯酸甲酯，40.5份的丙烯酸丁酯；3.00份的甲基丙烯酸，2份的自交联单体，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.35份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.45份的可反应型乳化剂DNS-18，1.2份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.8份。制备工艺过程与实施例一相同。

实施例三：

丙烯酸自交联乳液由核部分、壳部分、打底液、引发剂和自交联封闭单体组成。核部分以质量计包括20份的甲基丙烯酸丁酯，65.75份的甲基丙烯酸甲酯，11.5份的丙烯酸丁酯；3.5份的甲基丙烯酸，0.295份的可反应型乳化剂DNS-18，0.53份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括29.1份的甲基丙烯酸丁酯，22份的甲基丙烯酸甲酯，38.5份的丙烯酸丁酯；2.30份的甲基丙烯酸，3.6份的自交联单体，0.225份的可反应型乳化剂DNS-18，0.4份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.45份的可反应型乳化剂DNS-18，1.2份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.2份。制备工艺过程与实施例一相同。

本发明的丙烯酸自交联乳液作为密度板封边白底漆专用树脂，它必须具备以下几点要求：

1.它具有一定的柔韧性：当密度板吸收空气中水分(干燥状态)和漆中水分(配方中的水)时体积会膨胀变大，当干燥后又收缩，体积变小，因此它必须具有一定的柔韧性，才不致于引起漆膜开裂。

2.作为底漆，它必须具备良好的打磨性及硬度。因此要求其玻璃化温度不能太低，否则会粘砂纸，不利于打磨，同时又不能太高引起漆膜发脆而开裂。

按照上述要求就可以比较上述三配方的优缺点：

实例一：其核的玻璃化温度在60℃左右，壳的玻璃化温度在15℃左右，通过实际使用效果看，既能满足密度板封边不开裂，又具备良好的打磨性，同时防水性能优秀。

实例二：增加了柔韧性，防开裂效果更好。但打磨性稍下降。

实例三：增加了打磨性，但防开裂效果稍下降。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.丙烯酸自交联乳液，其特征在于：由核部分、壳部分、打底液、引发剂和自交联封闭单体组成。

2.如权利要求1所述的丙烯酸自交联乳液，其特征在于：所述核部分以质量计包括20～30份的甲基丙烯酸丁酯，60～66份的甲基丙烯酸甲酯，8～12份的丙烯酸丁酯；2～3.5份的甲基丙烯酸，0.2～0.35份的可反应型乳化剂DNS-18，0.3～0.8份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括25～30份的甲基丙烯酸丁酯，22～25份的甲基丙烯酸甲酯，38～41份的丙烯酸丁酯；2～3.5份的甲基丙烯酸，2～4份的自交联单体，0.2～0.35份的可反应型乳化剂DNS-18，0.3～0.8份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.4～0.7份的可反应型乳化剂DNS-18，0.6～1.6份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1～2份。

3.如权利要求2所述的丙烯酸自交联乳液，其特征在于：核部分以质量计包括25份的甲基丙烯酸丁酯，63份的甲基丙烯酸甲酯，10份的丙烯酸丁酯；2.75份的甲基丙烯酸，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括27.5份的甲基丙烯酸丁酯，23.5份的甲基丙烯酸甲酯，39.5份的丙烯酸丁酯；2.75份的甲基丙烯酸，3份的自交联单体，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.55份的可反应型乳化剂DNS-18，1.1份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.5份。

4.如权利要求2所述的丙烯酸自交联乳液，其特征在于：核部分以质量计包括30份的甲基丙烯酸丁酯，60.75份的甲基丙烯酸甲酯，8份的丙烯酸丁酯；2.00份的甲基丙烯酸，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.55份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括25份的甲基丙烯酸丁酯，25份的甲基丙烯酸甲酯，40.5份的丙烯酸丁酯；3.00份的甲基丙烯酸，2份的自交联单体，0.275份的可反应型乳化剂DNS-18，0.35份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.45份的可反应型乳化剂DNS-18，1.2份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.8份。

5.如权利要求2所述的丙烯酸自交联乳液，其特征在于：核部分以质量计包括20份的甲基丙烯酸丁酯，65.75份的甲基丙烯酸甲酯，11.5份的丙烯酸丁酯；3.5份的甲基丙烯酸，0.295份的可反应型乳化剂DNS-18，0.53份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；所述壳部分以质量计包括29.1份的甲基丙烯酸丁酯，22份的甲基丙烯酸甲酯，38.5份的丙烯酸丁酯；2.30份的甲基丙烯酸，3.6份的自交联单体，0.225份的可反应型乳化剂DNS-18，0.4份的可反应型乳化剂DNS-86和50份的蒸馏水；打底液以质量计包括0.45份的可反应型乳化剂DNS-18，1.2份的可反应型乳化剂DNS-86和85份的蒸馏水；引发剂以质量计包括0.6份的过硫酸钾和10份的蒸馏水；自交联封闭单体以质量计为1.2份。

6.如权利要求2所述的丙烯酸自交联乳液，其特征在于：所述自交联单体采用双丙酮丙烯酰胺，自交联封闭单体采用己二酰肼。

7.如权利要求2所述的丙烯酸自交联乳液，其特征在于：所述可反应型乳化剂DNS-18是琥珀酸单十八酰胺磺酸钠盐，可反应型乳化剂DNS-86是磺基琥珀酸甲基异丁基甲酯钠。

8.丙烯酸自交联乳液的制备工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：

a)预乳化：将核部分预乳化0.5h得到核预乳液，壳部分预乳化0.5h得到壳预乳液；

b)打底液加入：将打底液加入反应釜反应，并升温到78～82℃；

c)核预乳液加入：将所有的核预乳液在2.5h内均匀滴入反应釜中，同时滴加引发剂；

d)第一保温反应：在80℃下保温30分钟；

e)壳预乳液加入：将所有的壳预乳液在2h内均匀滴入反应釜中，同时滴加引发剂；

f)第二保温反应：保温3-4h测定转化率达到96-98％时停止反应；

g)降温：降温到50℃，调Ph＝8.5-9.0，搅拌0.5h；

h)自交联封闭单体加入：将自交联封闭单体加入反应釜搅拌均匀后，过滤并包装即可。