CN102532404A - 一种高耐水性丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高耐水性丙烯酸酯涂料乳液，原料及配比：苯乙烯：20%～25%，丙烯酸丁酯：15%～20%，甲基丙烯酸甲酯3%～5%，丙烯酸1%～3%，有机硅单体1%～2%，混合乳化剂1%～2%，碳酸氢钠0.5%，引发剂0.5%，余量为水。本发明在乳液聚合的过程中采用反应型的乳化剂进行聚合反应，乳化剂在聚合过程中参与聚合到大分子链上，减少了乳化剂在漆膜中的迁移，降低了漆膜的吸水率，提高了耐水性。通过采用核-壳聚合的工艺，在壳层聚合部分采用有机硅进行共聚改性，使得乳胶粒表面形成一种疏水性结构，提高了最终成膜后的耐水性。通过这两种方法的协同作用，使所制备的乳液耐水性得到很大提高，可广泛应用于内外墙涂料的生产制备。

Description

一种高耐水性丙烯酸酯乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料合成领域，具体为一种主要应用于建筑涂料的高耐水性丙烯酸酯乳液，本发明还包括该丙烯酸酯乳液的制备方法。

背景技术

建筑涂料用丙烯酸酯类乳液近年来发展非常迅速，随着水性建筑涂料在生活中得到越来越多的应用，对丙烯酸酯类乳液性能的要求也越来越高。由常规方法合成的丙烯酸酯类乳液制成建筑涂料一般会面临耐水性能差的问题，这是因为乳液在制备过程中会应用到一些亲水性较强的乳化剂和亲水性单体。这些亲水性组分在漆膜表面会表现出很强的吸水性，特别是一些在漆膜内部的小分子乳化剂，会随着时间向表面发生迁移，在重新与水接触后会吸收水分，导致漆膜出现发白、起泡甚至脱落等现象。因此，如何提高乳液成膜后的耐水性能，不仅是涂料乳液合成领域的重要课题，是当今乳液聚合技术的一个重要研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高耐水性丙烯酸酯乳液及其制备方法，提高涂料乳液成膜后的耐水性。

本发明的技术问题采用下述技术方案解决：

一种高耐水性丙烯酸酯涂料乳液，其特征在于由下述原料及配比制备而成：

苯乙烯：20%～25%，丙烯酸丁酯：15%～20%，甲基丙烯酸甲酯3%～5%，丙烯酸1%～3%，有机硅单体1%～2%，混合乳化剂1%～2%，碳酸氢钠0.5%，引发剂0.5%，余量为水。

所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠。

所述的有机硅单体为γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）或γ―氨丙基三甲氧基硅烷（KH551）。

所述的混合乳化剂中各乳化剂的质量配比为：非离子乳化剂：阴离子乳化剂：反应型乳化剂=1：2：1～2。

所述的阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠（K12）;所述非离子乳化剂为OP-10;所述反应型乳化剂为：烯丙氧基羟丙基磺酸钠（AHPS）或甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠（HMPS）。

上述丙烯酸酯涂料乳液的制备工艺流程如下：

（1）用配方中水总量的10%将引发剂溶解，制成引发剂溶液，备用；

（2）将配方中混合乳化剂总量的60%和配方中水总量的40%、全部的碳酸氢钠，以及丙烯酸，丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯聚合单体进行高速分散，制备预乳化液，将预乳化液分为A，B两份， A：B重量比为2：1，在B中加入有机硅单体混合均匀， 

（3）将配方中混合乳化剂总量的40%，配方中水总量的50%投入反应釜，升温到80-85℃，缓慢加入配置好的预乳化液A和配置好的引发剂溶液的6/10，然后滴加预乳化液B和配置好的引发剂溶液的3/10，所有预乳化液在3-3.5小时加完； 

（4）后补加配置好的引发剂溶液的1/10，保持反应温度在90℃，反应1小时，降温至40℃以下，调节乳液粘度，包装出料。

本发明主要技术特点如下：

1、在乳液聚合的过程中采用反应型的乳化剂进行聚合反应，乳化剂在聚合过程中参与聚合到大分子链上，减少了乳化剂在漆膜中的迁移，降低了漆膜的吸水率，提高了耐水性。

2、通过采用核-壳聚合的工艺，在壳层聚合部分采用有机硅进行共聚改性，使得乳胶粒表面形成一种疏水性结构，提高了最终成膜后的耐水性。

通过这两种方法的协同作用，能使所制备的乳液成膜后的耐水性获得很大的提高，可以广泛的应用于内外墙涂料的生产制备。

具体实施方式

实施例1

苯乙烯20g，丙烯酸丁酯20g，甲基丙烯酸甲酯5g，丙烯酸1g，有机硅单体KH550  1g，混合乳化剂2g（op-10 0.4g，K12  0.8g，AHPS 0.8g），碳酸氢钠0.5g，过硫酸铵0.5g，去离子水50g。

（1）将0.5g过硫酸铵和5g水配制成引发剂溶液。（5mL）

（2）在200mL四口瓶中将1.2g的混合乳化剂和20g水、0.5g碳酸氢钠混合均匀，然后加入丙烯酸3g、丙烯酸丁酯20g、苯乙烯20g、甲基丙烯酸甲酯5g等聚合单体进行高速分散，制备单体预乳化液，将预乳化液分为A，B两份（ A：B重量比为2：1），在B中加入有机硅单体KH550 1g混合均匀。

（3）将0.8g混合乳化剂，25g的水投入200mL四口瓶中，升温到80-85℃，先后缓慢滴加配置好的预乳化液A和预乳化液B，同时滴加引发剂溶液4.5mL（总引发剂量的90%）进行聚合反应，整个过程保持温度在80-85℃，预乳化液和引发剂约在3-3.5小时左右全部加完。

（4）补加引发剂溶液0.5mL（总引发剂量的10%），保持反应温度在90℃，反应1小时，降温至40℃以下，用氨水调节乳液PH值至7-8，过滤、包装。

实施例2

苯乙烯：25g，丙烯酸丁酯：15g，甲基丙烯酸甲酯3g，丙烯酸3g，有机硅单体KH551 2g，混合乳化剂1g（op-10 0.2g，K12  0.4g，HMPS 0.4g），碳酸氢钠0.5g，过硫酸钠0.5g，去离子水50g。

反应工艺如下：

（1）将0.5g过硫酸铵和5g水配制成引发剂溶液（5mL）。

（2）在200mL四口瓶中将0.8g的混合乳化剂和20g水、0.5g碳酸氢钠混合均匀，然后加入配方量的丙烯酸，丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯等聚合单体进行高速分散，制备单体预乳化液，将预乳化液分为A，B两份（ A：B重量比为2：1），在B中加入1g KH-550混合均匀。

（3）将1.2g混合乳化剂，25g的水投入200mL四口瓶中，升温到80-85℃，先后缓慢滴加配置好的预乳化液A和预乳化液B，同时滴加引发剂溶液4.32mL（总引发剂量的90%）进行聚合反应，整个过程保持温度在80-85℃，预乳化液和引发剂约在3-3.5小时左右全部加完。

（4）补加引发剂0.5mL（总引发剂量的10%），保持反应温度在90℃，反应1小时，降温至40℃以下，用氨水调节乳液PH值至7-8，过滤、包装。

以上所述仅为本发明涉及部分实例，本发明其他涉及实例由于篇幅所限，不能一一列出，但凡依据本发明的技术原理对以上实例在本发明所规定的配方和工艺内做等同修改或配比变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高耐水性丙烯酸酯涂料乳液，其特征在于由下述原料及配比制备而成：

苯乙烯：20%～25%，丙烯酸丁酯：15%～20%，甲基丙烯酸甲酯3%～5%，丙烯酸1%～3%，有机硅单体1%～2%，混合乳化剂1%～2%，碳酸氢钠0.5%，引发剂0.5%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种高耐水型丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种高耐水型丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的有机硅单体为γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）或γ―氨丙基三甲氧基硅烷（KH551）。

4.根据权利要求1所述的一种高耐水型丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的混合乳化剂中各乳化剂的质量配比为：非离子乳化剂：阴离子乳化剂：反应型乳化剂=1：2：1～2。

5.根据权利要求1或4所述的一种高耐水性丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠（K12）;所述非离子乳化剂为OP-10;所述反应型乳化剂为：烯丙氧基羟丙基磺酸钠（AHPS）或甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠（HMPS）。

6.权利要求1所述的一种高耐水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于按下述工艺制备：

（1）用配方中水总量的10%将引发剂溶解，制成引发剂溶液，备用；

（2）将配方中混合乳化剂总量的60%和配方中水总量的40%、全部的碳酸氢钠，以及丙烯酸，丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯聚合单体进行高速分散，制备预乳化液，将预乳化液分为A，B两份， A：B重量比为2：1，在B中加入有机硅单体混合均匀；

（3）将配方中混合乳化剂总量的40%，配方中水总量的50%投入反应釜，升温到80-85℃，缓慢加入配置好的预乳化液A和配置好的引发剂溶液的6/10，然后滴加预乳化液B和配置好的引发剂溶液的3/10，所有预乳化液在3-3.5小时加完； 

（4）后补加配置好的引发剂溶液的1/10，保持反应温度在90℃，反应1小时，降温至40℃以下，调节乳液粘度，包装出料。