CN105694644A - 一种抗渗色阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗渗色丙烯酸酯乳液的制备方法，其成分由碳酸锌铵溶液、脂肪醇醚磷酸酯、含羧基的丙烯酸单体、含羟基的丙烯酸单体、自由基聚合的丙烯酸单体、N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亚乙基脲、阳离子引发剂、氨水、OP-10和水组成；本发明制得的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液，由于含有过渡金属锌配合物抗渗色基团，具有双重抗渗色性能；用该乳液配制的水性木器封闭底漆具有优异的渗透性、封闭性、抗渗色性、附着力和耐水性，极好的打磨性和填充性；广泛用于各类木材的水性木器封闭底漆、水性内外墙封闭底漆以及其它水性工业漆底漆。

Description

一种抗渗色阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸酯乳液的制备方法，尤其涉及到一种抗渗色丙烯酸酯乳液，属于合成树脂技术领域。

背景技术

近年来，水性木器涂料因其突出的环保优势，健康性及安全性，成为木器涂料的一大发展趋势。但是在水性木器涂料涂装过程中，常出现渗色问题，即在实色水性木器涂料，特别是浅色或白色涂料的涂装时，漆膜易变色，影响漆膜表观性能。因此，如何有效解决以上问题，成为提高水性木器涂料应用普适性的重要课题。常见的易渗色的基材主要有：红木，雪松、胡桃木、沙比利、橡木、密度板、夹板等。

水性木器涂料涂装时发生渗色现象的主要原因是：水性木器漆是一种以水为分散介质的特殊分散体，在涂装于具有亲水特性的木材表面时，水分极易渗透入木材内，并与木材中的水溶性有色物质接触。这些有色物质会溶解于水中，然后随着漆膜干燥过程慢慢扩散，并最终迁移至漆膜表面，形成黄色或棕色的色斑或使整个漆膜颜色变黄加深。另外，从水性木器漆成膜机理来看，聚合物以球形颗粒分散于水中。在漆膜干燥过程中，这些颗粒随着水分蒸发发生一系列物理化学过程：颗粒堆积、融结、聚合物链端扩散等，并最终形成一个连续的漆膜。因此涂料初期成膜并不致密，球形颗粒之间必然会存在缝隙，为木材中色素的上渗提供了通道。

木材中的有色物质主要是指木材提取物中的植物色素，主要包括多酚类色素和黄酮类色素；很多木材含有多酚类色素，植物单宁酸属于多酚衍生物，单宁特有的多酚结构，极易被氧化为发色基团醌基，同时也易通过偶合作用产生共轭稠环显现颜色；黄酮类色素是广泛存在于植物中的一种水溶性天然色素，呈浅黄色或黄色，黄酮类分子中有两个苯环通过中央三碳链相互连接而成，具有C6-C3-C6基本骨架，常有羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基等取代基，C4位常为羰基，是黄酮类色素的显色基团，如其苯环上的H被羟基取代形成酚羟基，那么所形成的酚羟基就会成为助色团使化合物颜色加深。

目前使用较多的抗渗色处理方法，大多采用使用抗渗色助剂的封闭底漆、阳离子乳液制得的封闭底漆或抗渗色助剂与阳离子乳液混合制得的封闭底漆。因此开发一种含有抗渗色助剂基团的阳离子丙烯酸乳液很有必要。

发明内容

本发明利用阳离子乳液的特性与过渡金属离子配合物的抗渗色性，通过化学键方式两者有机结合，制备一种抗渗色阳离子丙烯酸酯乳液，以此乳液配成的水性木器封闭底漆具有双重抗渗色性能。因为阳离子丙烯酸乳液具有较小的表面张力，对底材的渗透性极强，碱性物质和温度均可促进阳离子乳液的交联反应；阳离子乳液能与木材中的单宁酸及部分油脂类物质分子形成离子键，反应形成盐类化合物被涂层固定在界面上，从而实现封闭单宁酸的目的；其官能团胺基可与木纤维中的羟基形成氢键，可产生良好的附着力；此外，阳离子聚合物中的酸性基团还可与涂鸦、或者潮湿的尼古丁等发生中和反应并固定，实现抗渗色目的。所以，阳离子乳液的抗渗色过程是基于其中特殊基团的化学反应，能够通过反应将单宁酸固定住不上渗。木材中的单宁酸和黄酮类物质对过渡金属离子很敏感，能与过渡金属离子发生络合反应，有效地防止基材中的色素上渗。

为了解决所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种抗渗色阳离子丙烯酸酯乳液，按重量百分比计，其组成为：碳酸锌铵溶液10～15％、脂肪醇醚磷酸酯1～5％、含羧基的丙烯酸单体3～8％、含羟基的丙烯酸单体10～20％、自由基聚合的丙烯酸单体18～30％、N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亚乙基脲0.2～3％、阳离子引发剂0.1～0.5％、氨水0.5～2％、OP-10乳化剂1～5％、去离子水40～60份、甲醛次硫酸钠0.05～0.2％。

所述的碳酸锌铵溶液组成为：氧化锌12～15％、碳酸铵20～25％、氨水20～30％、去离子水35～50％。

所述的含羧基的丙烯酸单体为丙烯酸或甲基丙烯酸的一种；所述的含羟基的丙烯酸单体为丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-乙基已酯、丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2-羟丁酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟丁酯或N-羟甲基丙烯酰胺的至少一种；所述的自由基聚合的丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酰胺的至少两种以上的单体。

所述的阳离子引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)中的一种。

本发明加入少量甲醛次硫酸钠，可以显著地降低丙烯酸酯聚合物乳液中残余单体的含量。

本发明提出一种抗渗色阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法，其制备方法，包括如下步骤：

a、配制碳酸锌铵溶液：在带有搅拌装置的容器中，按配方重量比加入氧化锌、碳酸铵和去离子水搅拌，再加入氨水混合均匀得一澄清溶液；

b、在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的反应容器中，按配方量加入脂肪醇醚磷酸酯、20～30％的混合单体、OP-10乳化剂和60～70％的去离子水，加热到60℃至全部溶解，在高速搅拌下进行乳化，得到预乳化液；

c、充入N₂，升温到在78～80℃，在一定速度的搅拌下，滴加20％的阳离子引发剂水溶液(3％质量比)，反应0.5～1h；

d、保持温度在80～82℃下，匀速滴加上余下的70～80％的混合单体和余下的80％阳离子引发剂水溶液，在1.5～2hr内滴完后，加入碳酸锌铵溶液，并升温到85℃，加入少量甲醛次硫酸钠，保温反应0.5hr，降温到60℃，用氨水调pH为8.5～9.5，补加余下的水，冷却到40℃过滤包装，得到固含量为40±2％、粒径≤200nm的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液。

本发明制得的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液，由于含有过渡金属锌配合物抗渗色基团，具有双重抗渗色性能。用该乳液配制的水性木器封闭底漆具有优异的渗透性、封闭性、抗渗色性、附着力和耐水性，极好的打磨性和填充性；广泛用于各类木材的水性木器封闭底漆、水性内外墙封闭底漆以及其它水性工业漆底漆。

具体实施方式

实施例按照表1的组份配方准备材料。

表1：三个实施例组份配方(质量份)

实施例1：

a、配制碳酸锌铵溶液：在带有搅拌装置的容器中，加入15份氧化锌、20份碳酸铵和40份去离子水搅拌，再加入25份氨水混合均匀得一澄清溶液；

b、在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的反应容器中，按配方量加入脂肪醇醚磷酸酯、20～30％的混合单体、OP-10乳化剂和60～70％的去离子水，加热到60℃至全部溶解，在高速搅拌下进行乳化，得到预乳化液；

c、充入N₂，升温到在78～80℃，在一定速度的搅拌下，滴加20％的阳离子引发剂水溶液(3％质量比)，反应0.5～1h；

d、保持温度在80～82℃下，匀速滴加上余下的70～80％的混合单体和余下的80％阳离子引发剂水溶液，在1.5～2hr内滴完后，加入碳酸锌铵溶液，并升温到85℃，加入少量甲醛次硫酸钠，保温反应0.5hr，降温到60℃，用氨水调pH为8.5～9.5，补加余下的水，冷却到40℃过滤包装，得到固含量为41.6％、粒径为168nm的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液。

实施例2、实施例3的制备参照实施例1中的步骤进行。

对本发明制得的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液的基本性能，按照国家相关标准进行检测，测试结果如表2所示。

表2：防渗色阳离子丙烯酸酯乳液基本性能

把三个实施例制得的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液与市面上的阳离子丙烯酸酯乳液(对比例)制成水性木器封闭底漆，按照国家相关标准进行检测，对封闭底漆的涂膜性能进行对比测试，测试结果如表3所示。

表3：水性封闭底漆涂膜性能

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (3)

1.一种抗渗色丙烯酸酯乳液，其特征在于：按重量百分比计,其组成为：碳酸锌铵溶液10～15％、脂肪醇醚磷酸酯1～5％、含羧基的丙烯酸单体3～8％、含羟基的丙烯酸单体10～20％、自由基聚合的丙烯酸单体18～30％、N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亚乙基脲0.2～3％、阳离子引发剂0.1～0.5％、氨水0.5～2％、OP-10乳化剂1～5％、去离子水40～60份、甲醛次硫酸钠0.05～0.2％；所述的碳酸锌铵溶液组成为：氧化锌12～15％、碳酸铵20～25％、氨水20～30％、去离子水35～50％；所述的含羧基的丙烯酸单体为丙烯酸或甲基丙烯酸的一种；所述的含羟基的丙烯酸单体为丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-乙基已酯、丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2-羟丁酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟丁酯或N-羟甲基丙烯酰胺的至少一种；所述的自由基聚合的丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酰胺的至少两种以上的单体。

2.一种如权利要求1所述的抗渗色丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述的阳离子引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)中的一种。

3.一种如权利要求1所述的抗渗色丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述制备方法，包括如下步骤：

a、配制碳酸锌铵溶液：在带有搅拌装置的容器中，按配方重量比加入氧化锌、碳酸铵和去离子水搅拌，再加入氨水混合均匀得一澄清溶液；

b、在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的反应容器中，按配方量加入脂肪醇醚磷酸酯、20～30％的混合单体、OP-10乳化剂和60～70％的去离子水，加热到60℃至全部溶解，在高速搅拌下进行乳化，得到预乳化液；

c、充入N₂，升温到在78～80℃，在一定速度的搅拌下，滴加20％的阳离子引发剂水溶液(3％质量比)，反应0.5～1h；

d、保持温度在80～82℃下，匀速滴加上余下的70～80％的混合单体和余下的80％阳离子引发剂水溶液，在1.5～2hr内滴完后，加入碳酸锌铵溶液，并升温到85℃，加入少量甲醛次硫酸钠，保温反应0.5hr，降温到60℃，用氨水调pH为8.5～9.5，补加余下的水，冷却到40℃过滤包装，得到固含量为40±2％、粒径≤200nm的防渗色阳离子丙烯酸酯乳液。