CN108359048A - 一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用 - Google Patents

一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用，该方法为先将所有丙烯酸单体与链转移剂混合制备混合液I，将乙烯基磺酸盐单体、引发剂与有机溶剂溶解配制成混合液II，向反应釜内加入10‑30％混合物I和10‑20％混合物II，搅拌升温至80‑95℃反应，加入剩余混合物I和混合液II，保温、中和与乳化得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；将该水分散体与水性固化剂混配制膜，其干燥漆膜的水接触角低于40°，光泽度大于98°，硬度达2H，亲水性强、耐水性好、光泽度高、硬度高及附着力好，可用于塑料镜片、汽车挡风玻璃等的涂装保护，具有透明度高、防雾及易清洁作用。

Description

一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯酸酯水分散体，特别涉及一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法与在塑料用亲水涂料中的应用，属于精细化工合成领域。
背景技术
随着生活水平的不断提高，提高透明材料如塑料镜片、汽车挡风玻璃等的防雾性能，减少因雾化而带来的不便成为了普遍需求，亲水涂料作为突出的防雾材料越发引起重视。亲水性防雾涂料通过改善基材表面的润湿性，使水滴可以快速均匀铺展在基材表面，降低基材表面的静态水接触角；当某表面与水分的接触角小于40°时，一般会被认为具有亲水性防雾能力；接触角在此范围内，虽然仍存在冷凝作用，但表面依然可保持光学透明。
亲水性防雾材料主要包括亲水性表面活性剂、无机亲水防雾材料、有机/无机杂合型亲水防雾涂料、有机聚合物亲水防雾涂料；其中亲水性表面活性剂虽然成本低，但组分为小分子而使得其使用寿命短，不耐擦拭；无机亲水防雾材料常常需要高温固化，固化温度在150℃以上，不适用于塑料基材；有机/无机杂合型亲水涂料贮存稳定性和透明性难以达到要求。有机聚合物亲水防雾涂料具有明显的优势，其防雾效果好，亲水性能由极性亲水基团如羟基、羧基等提供；目前有机亲水涂料仍存在涂膜亲水但不耐水，亲水性保持时间不长，多数涂膜需要高温(100℃)以上固化，难以在塑料表面应用。
中国发明专利申请201410429192.8公开了一种水性丙烯酸防雾涂料及其制备方法，该防雾涂料由对基材有优异附着力的底层涂料和亲水性的面层涂料组成，底漆和面漆皆为聚丙烯酸酯乳液，二层涂料虽能提高涂膜的附着力，但涂膜层透明性下降，而且二层涂膜增加施工成本；中国发明专利申请201410087145.X公开了一种超亲水有机硅涂料的制备方法，该方法需要高温(120℃)固化，不适用于透明塑料表面。
发明内容
本发明目的之一是克服现有技术存在的问题，提供一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法；所制得的含磺酸盐聚丙烯酸酯水分散体制备的涂膜具有透明度高、光泽度高、亲水性佳、耐水性好、涂膜亲水保持时间长等优点。
本发明的目的之二是提供上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体在塑料用亲水涂料中应用。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，包括以下步骤：
(1)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：将所有丙烯酸单体与链转移剂混合制备混合液I，将乙烯基磺酸盐单体、引发剂与有机溶剂溶解配制成混合液II，向反应釜内加入10-30％混合物I和10-20％混合物II，搅拌升温至80-95℃反应30-60min，将剩余混合物I和混合液II分别在4-6h内加入到反应釜中，然后保温0.5-2h，降温至40-70℃以下，加入中和剂中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(2)水分散体的制备：加入所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1-3倍水乳化至固体含量为20-40％，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；
所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、含羟基丙烯酸单体和含羧酸的丙烯酸单体组成；
所述的甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；
所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或者多种；
所述的含羟基丙烯酸单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
所述的含羧酸的丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和顺酐中的一种或多种；
所述乙烯基磺酸盐单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵中的一种或多种；
所述引发剂为偶氮类引发剂；
所述链转移剂为巯基乙醇、巯基丙酸、十二烷基硫醇和巯基丙醇中的一种或2种以上混合物。
为进一步实现本发明目的，优选地，以质量百分比计，所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组成为：甲基丙烯酸烷基酯26-34％，丙烯酸烷基酯22-27％，含羟基丙烯酸单体11.5-15％，含羧酸的丙烯酸单体1-2％，乙烯基磺酸盐单体3-8％，引发剂0.8-1.5％，链转移剂0.6-1.5％，中和剂1.5-4.5％，余量为有机溶剂。
优选地，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异丁酸二甲酯(V601，AIBME)、偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)和偶氮异丁氰基甲酰胺(V30)中的一种或2种以上混合物。
优选地，所述的中和剂为三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇中的一种或两种以上混合物。
优选地，所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯和乙酸乙酯中的一种或者两者混合物。
一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体，由上述的制备方法制得，所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体平均粒径50-300nm，25℃下粘度为500-5000cp；固含量为20-40％。
所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体在塑料用亲水涂料中的应用：将所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体加入到搅拌釜中，加入消泡剂和润湿剂，分散10-30分钟，过滤出料，得含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体涂料；
施工时，水性多异氰酸酯固化剂按照NCO/OH摩尔比为1.0-1.8加入到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体涂料中，搅拌5-8分钟，得到水性双组份聚氨酯涂料。
优选地，所述的水性多异氰酸酯固化剂为拜尔公司的亲水改性六亚甲基二异氰酸酯(HDI)Bayhydur 3100、Bayhydur XP 2655、Bayhydur 304、Bayhydur XP 2547、DesmodurDA-L中的一种或多种。
优选地，所述的消泡剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂TEGO-800、TEGO-805、TEGO-815、TEGO-825和BYK公司的改性聚硅氧烷共聚体溶液BYK-019、BYK-020的一种或多种；消泡剂的用量为含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体质量的0.2-0.4％。
所述的润湿剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物TEGO-245、非离子有机表面活性剂TEGO-500和BYK公司的聚醚改性聚硅氧烷溶液BYK-346的一种或多种；润湿剂的用量为含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体质量的0.4-0.6％。
优选地，所述的水性双组份聚氨酯涂料形成的涂膜与水的接触角低于40°，光泽度(60°)大于98°，硬度达2H。且耐水性好、附着力好，可用于塑料镜片、汽车挡风玻璃等的涂装保护，具有透明度高、防雾及易清洁作用。
本发明的技术原理如下：
(1)本发明亲水防雾性能的实现：通过自由基溶液聚合制备含磺酸基的聚丙烯酸酯，中和形成磺酸盐和羧酸盐，其中磺酸盐作为强亲水基团，不仅能作为内乳化剂使丙烯酸聚合物易分散在水中形成丙烯酸聚合物水分散体，而且该分散体固化形成涂膜后，涂膜中含有的磺酸盐赋予涂膜有极好的亲水性，使得涂膜与水的接触角小于40°，从而实现涂料亲水防雾性能。相比羧酸盐聚合物涂膜亲水性不及磺酸盐。
(2)涂膜亲水和耐水性平衡问题：本发明制备的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体含有大量的羟基，能在常温下与水性聚氨酯固化剂的NCO基反应，形成三维交联网络结构，赋予涂膜优异的耐水性和耐醇性。通过调控丙烯酸聚合物的玻璃化转变温度、羟基含量、乙烯基磺酸盐的添加量等来调控涂膜的交联密度、亲水性和涂膜物理机械性能。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
(1)本发明制备的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体，亲水基团为磺酸盐，其亲水能力强于羧酸盐和亲水非离子，能赋予涂膜优异的亲水性。
(2)本发明亲水涂料能在室温下固化，具有优异的耐水性，可用于塑料涂料，克服高温固化耗能和UV固化需要特殊固化设备的缺点；
(3)本发明制备的是水性涂料，贮存稳定，所含VOC低，具有绿色环保的优点。
附图说明
图1为实施例1塑料用亲水涂料的红外光谱图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对发明做进一步的描述，需要说明的是，基于本发明实施例所作的非创造性改动，都属于本发明保护的范围。
实施例中，塑料用亲水涂料的涂膜性能可用以下方法表征：干燥时间按GB/T1728-1979(1989)测定；铅笔硬度按GB/T 6739-2006测定；涂膜附着力按GB/T 9286-1998测定；涂膜耐水性按GB/T 5209-1985采用室温浸泡法测定；涂膜光泽按GB/T 9754-2007采用60°角WGG60-E4型光泽计测定；树脂黏度粘度按GB/T 21059-2007使用NDJ-1型旋转粘度计测定；接触角按GB/T30693-2014测定；贮存稳定性按HG/T2454-2006测定。
实施例1
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表1：
表1
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、链转移剂巯基乙醇混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、引发剂偶氮二异丁腈加入至N，N-二甲基甲酰胺和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入10％质量的混合液I和10％质量的混合液II，搅拌，升温至80℃保温30min，而后控制剩余混合液I和II在6h内滴加完成，保温2h，降温至40℃加入3.6份的2-氨基-2-甲基丙醇中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1.5倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：35％；平均粒径：50nm；粘度(25℃)为1000CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表2：
表2
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂TEGO-800、润湿剂TEGO-245加入到搅拌釜中，分散10分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂Bayhydur3100按照NCO/OH摩尔比为1.8加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌5分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表3
上表3说明本发明的含磺酸盐聚丙烯酸酯水分散体与水性固化剂复配制膜在较快的干燥速度情况下大大提高了涂层的亲水性，同时具有良好的附着力、硬度、耐水性等机械性能。附图1为所制备的塑料用亲水涂料，图中在1640cm-1、810cm-1处不存在吸收峰，证明-C＝C-及H-C＝的消失，所有单体在共聚期间已经反应；1470cm-1处的吸收峰的存在证明聚合物中磺基的引入；在1180cm-1处存在较明显的吸收峰，证明磺酸盐的生成。
本发明通过自由基溶液聚合制备含磺酸基的聚丙烯酸酯，中和形成磺酸盐和羧酸盐，其中磺酸盐作为强亲水基团，不仅能作为内乳化剂使丙烯酸聚合物易分散在水中形成丙烯酸聚合物水分散体，而且该分散体固化形成涂膜后，涂膜中含有的磺酸盐赋予涂膜有极好的亲水性，使得涂膜与水的接触角小于40°，从而实现涂料亲水防雾性能。相比纯羧酸盐聚合物涂膜，本发明亲水性更好、耐水性更强。本发明亲水涂料能在室温下固化，可用于塑料涂料，克服高温固化耗能和UV固化需要特殊固化设备的缺点；本发明制备的是水性涂料，贮存稳定，所含VOC低，具有绿色环保的优点。
实施例2
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表4：
表4
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、链转移剂巯基丙酸混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份乙烯基磺酸钠、引发剂偶氮二异庚腈加入至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入30％质量的混合液I和20％质量的混合液II，搅拌，升温至95℃保温60min，而后控制剩余混合液I和II在4h内滴加完成，保温0.5h，降温至70℃加入1.5份的三乙胺中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1.0倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：40％；平均粒径：88nm；粘度(25℃)为500CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表5：
表5
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂TEGO-805、润湿剂TEGO-500加入到搅拌釜中，分散20分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂BayhydurXP 2655按照NCO/OH摩尔比为1.0加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌8分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表6
实施例3
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表7：
表7
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、链转移剂十二烷基硫醇混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯加入至丙二醇甲醚醋酸酯溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入20％质量的混合液I和15％质量的混合液II，搅拌，升温至85℃保温45min，而后控制剩余混合液I和II在5h内滴加完成，保温1h，降温至55℃加入2.5份的N，N-二甲基乙醇胺中和得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1.7倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：30％；平均粒径：300nm；粘度(25℃)为2000CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表8：
表8
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂TEGO-815、润湿剂BYK-346加入到搅拌釜中，分散30分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂Bayhydur304按照NCO/OH摩尔比为1.5加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌6分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表9
实施例4
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表10：
表10
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、链转移剂巯基丙醇混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐加入至乙酸乙酯溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入20％质量的混合液I和20％质量的混合液II，搅拌，升温至90℃保温45min，而后控制剩余混合液I和II在5h内滴加完成，保温1.5h，降温至60℃加入2份的N，N-二甲基乙醇胺中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的3.0倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：20％；平均粒径：250nm；粘度(25℃)为3000CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表11：
表11
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂TEGO-825、润湿剂TEGO-245和TEGO-500加入到搅拌釜中，分散25分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂Bayhydur XP 2547按照NCO/OH摩尔比为1.2加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌7分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表12
实施例5
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表13：
表13
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟丙酯、衣康酸、链转移剂巯基丙醇和十二烷基硫醇混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐加入至丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入10％质量的混合液I和20％质量的混合液II，搅拌，升温至90℃保温60min，而后控制剩余混合液I和II在4h内滴加完成，保温1.5h，降温至50℃加入1.5份的三乙胺中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1.3倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：35％；平均粒径：176nm；粘度(25℃)为5000CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表14：
表14
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂BYK-019、润湿剂TEGO-245加入到搅拌釜中，分散15分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂Bayhydur XP2547、Bayhydur3100混合物按照NCO/OH摩尔比为1.4加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌5分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表15
实施例6
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表16：
表16
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、顺酐、链转移剂十二烷基硫醇混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、引发剂偶氮异丁氰基甲酰胺加入至丁酮溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入30％质量的混合液I和20％质量的混合液II，搅拌，升温至90℃保温60min，而后控制剩余混合液I和II在5h内滴加完成，保温1.5h，降温至60℃加入1.5份的N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇混合物中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1.5倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：30％；平均粒径：240nm；粘度(25℃)为1800CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表17：
表17
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂BYK-020、润湿剂TEGO-500加入到搅拌釜中，分散20分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂Bayhydur3100按照NCO/OH摩尔比为1.7加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌8分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表18
实施例7
含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备
(1)以质量份计，一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组分如下表19：
表19
(2)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：按上述配方将相应质量份甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、链转移剂巯基乙醇混合制备混合液I；按上述配方将相应质量份将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺加入至乙酸乙酯和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解制备混合液II；向反应釜中加入20％质量的混合液I和20％质量的混合液II，搅拌，升温至95℃保温50min，而后控制剩余混合液I和II在5h内滴加完成，保温2h，降温至70℃加入4.5份的2-氨基-2-甲基丙醇中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(3)水分散体的制备：加入上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1.0倍的去离子水乳化，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；外观：乳白、半透明；固含量：37.5％；平均粒径：90nm；粘度(25℃)为1600CP；
(4)塑料用亲水涂料的配制：以质量份计，原料组成情况如下表20：
表20
按上述配方将相应质量份含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体、消泡剂BYK-019和BYK-020、润湿剂TEGO-245加入到搅拌釜中，分散10分钟，过滤出料。水性多异氰酸酯固化剂Desmodur DA-L按照NCO/OH摩尔比为1.3加入到上述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体配制的涂料中，搅拌8分钟，静置消泡，用刷涂的方法在ABS基材上施工，常温下固化干燥7天，进行相应的涂膜性能测定。
表21
本发明制备的塑料用亲水涂料具有反应条件温和、制备工艺简单、低VOC排放的特点，所制备涂膜具有亲水性强、光泽度高、耐水性好、硬度高等特点。
本发明不受上述实施例约束，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替代方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)含磺酸盐的聚丙烯酸酯的制备：将所有丙烯酸单体与链转移剂混合制备混合液I，将乙烯基磺酸盐单体、引发剂与有机溶剂溶解配制成混合液II，向反应釜内加入10-30％混合物I和10-20％混合物II，搅拌升温至80-95℃反应30-60min，将剩余混合物I和混合液II分别在4-6h内加入到反应釜中，然后保温0.5-2h，降温至40-70℃以下，加入中和剂中和，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯；
(2)水分散体的制备：加入所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯质量的1-3倍水乳化至固体含量为20-40％，得到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体；
所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、含羟基丙烯酸单体和含羧酸的丙烯酸单体组成；
所述的甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；
所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或者多种；
所述的含羟基丙烯酸单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
所述的含羧酸的丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和顺酐中的一种或多种；
所述乙烯基磺酸盐单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵中的一种或多种；
所述引发剂为偶氮类引发剂；
所述链转移剂为巯基乙醇、巯基丙酸、十二烷基硫醇和巯基丙醇中的一种或2种以上混合物。
2.根据权利要求1所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯的原料配方组成为：甲基丙烯酸烷基酯26-34％，丙烯酸烷基酯22-27％，含羟基丙烯酸单体11.5-15％，含羧酸的丙烯酸单体1-2％，乙烯基磺酸盐单体3-8％，引发剂0.8-1.5％，链转移剂0.6-1.5％，中和剂1.5-4.5％，余量为有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮异丁氰基甲酰胺中的一种或2种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述的中和剂为三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺和2-氨基-2-甲基丙醇中的一种或两种以上混合物。
5.根据权利要求1所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯和乙酸乙酯中的一种或者两者混合物。
6.一种含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于，其由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得，所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体平均粒径50-300nm，25℃下粘度为500-5000cp；固含量为20-40％。
7.权利要求6所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体在塑料用亲水涂料中的应用，其特征在于，将所述含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体加入到搅拌釜中，加入消泡剂和润湿剂，分散10-30分钟，过滤出料，得含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体涂料；
施工时，水性多异氰酸酯固化剂按照NCO/OH摩尔比为1.0-1.8加入到含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体涂料中，搅拌5-8分钟，得到水性双组份聚氨酯涂料。
8.根据权利要求7所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体在塑料用亲水涂料中的应用，其特征在于，所述的水性多异氰酸酯固化剂为拜尔公司的亲水改性六亚甲基二异氰酸酯(HDI)Bayhydur 3100、Bayhydur XP 2655、Bayhydur 304、Bayhydur XP 2547、DesmodurDA-L中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体在塑料用亲水涂料中的应用，其特征在于，所述的消泡剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂TEGO-800、TEGO-805、TEGO-815、TEGO-825和BYK公司的改性聚硅氧烷共聚体溶液BYK-019、BYK-020的一种或多种；消泡剂的用量为含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体质量的0.2-0.4％。
所述的润湿剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物TEGO-245、非离子有机表面活性剂TEGO-500和BYK公司的聚醚改性聚硅氧烷溶液BYK-346的一种或多种；润湿剂的用量为含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体质量的0.4-0.6％。
10.根据权利要求7所述的含磺酸盐的聚丙烯酸酯水分散体在塑料用亲水涂料中的应用，其特征在于，所述的水性双组份聚氨酯涂料形成的涂膜与水的接触角低于40°，测试入射角60°的光泽度大于98°，硬度达2H。
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