一種反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種建筑涂料及其制備方法，具體說是一種反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯 乳液及其制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著人們生活水平的不斷提高，建筑涂料的種類也日益增多。真石漆、砂巖漆、仿 石漆等的不斷涌現(xiàn)，增加了人們在涂擦建筑物內(nèi)外墻的選擇。液態(tài)花崗巖又叫水包水多彩 涂料，是近年出現(xiàn)的一種富含花崗巖紋理的水性環(huán)保涂料，其具有一次性噴涂的自然花崗 巖紋理，色彩逼真，仿真度極高，因而深受消費者青睞。然而，目前的液態(tài)花崗巖涂料加工 中通常會遇到重大的技術(shù)瓶頸，那就是涂料中乳液的使用?，F(xiàn)有的液態(tài)花崗巖乳液主要有 純丙乳液和硅丙類乳液兩種，上述兩種乳液在液態(tài)花崗巖涂料中均存在自身不可克服的缺 陷。
[0005] 硅丙乳液和純丙乳液自身的反應(yīng)活性較強，因而在化學(xué)反應(yīng)體系中其活性不受其 他條件控制，因而上述兩者均存在粘度貯存穩(wěn)定性較差的缺陷。該缺陷使涂料的貯存穩(wěn)定 性變差，在貯存或成膜時導(dǎo)致涂料本身的粘度極不穩(wěn)定。同時由于硅丙乳液和純丙乳液的 反應(yīng)活性在整個反應(yīng)體系中不受控制，化學(xué)反應(yīng)的過程變得無序化，當(dāng)上述兩種乳液加入 到液態(tài)花崗巖涂料中，涂料在乳化成鏈反應(yīng)完成后的通透度變得極差，嚴(yán)重影響液態(tài)花崗 巖涂料的正常使用。此外，硅丙類乳液中由于存在有機硅的交聯(lián)作用，使涂料自身的成膜性 較差，并且成膜后容易開裂。而純丙乳液雖然不存在有機硅的交聯(lián)作用，其成膜性較好，但 純丙乳液在配制液態(tài)花崗巖涂料后，其耐水白性極差，遇水后甚至出現(xiàn)不能恢復(fù)現(xiàn)象，大大 影響了涂料的正常使用。因此，如何開發(fā)一種反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液，是目前建筑涂 料行業(yè)的一道重大技術(shù)難題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反應(yīng)體系活性可控的丙烯酸酯 乳液。
[0008] 本發(fā)明的另一個發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有較好耐水性的 丙烯酸酯乳液。
[0009] 本發(fā)明的另一個發(fā)明目的在于提供一種工藝簡單的制備上述反應(yīng)活性可控的丙 烯酸酯乳液的方法。
[0010] 本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：一種反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液，其特征在 于：所述反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液包括水、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、 親水性不飽和有機酸、功能單體、乳化劑及引發(fā)劑，上述組分含量按質(zhì)量份數(shù)算分別為：水 100份、丙烯酸異辛酯10-40份、甲基丙烯酸甲酯10-50份、苯乙烯5-25份、親水性不飽和有 機酸30-50份、功能單體10-30份、乳化劑5-10份、引發(fā)劑1-3份。
[0011] 所述親水性不飽和有機酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一種或上述成分以 任意比例混合。
[0012] 所述功能單體為乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基 丙烯酸烯丙酯的硅聚物中的一種或上述成分以任意比例混合。
[0013] 所述乳化劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的一種或 上述成分以任意比例混合。
[0014] 所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀及過硫酸鈉中的一種或上述成分以任意比例混 合。
[0015] 所述制備方法包括以下步驟： a:單體溶液A和酸溶液B的制備：在常溫常壓下，將丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、功能單體和總量50%水混合并均勻攪拌20-40分鐘，制成單體溶液A;將親水性不 飽和有機酸與總量30%水混合并均勻攪拌10-20分鐘制成酸溶液B; b:分別把單體溶液A和酸溶液B分成兩份并均勻混合成共混液一和共混液二，共混液 一和共混液二中的單體溶液A質(zhì)量比為1 : (1-4)，共混液一和共混液二中的酸溶液B質(zhì)量 比為（1-4) :1 ; c:預(yù)乳化液C的制備：在常溫常壓下，將50%乳化劑加入共混液一中，并攪拌20-40分 鐘，制成預(yù)乳化液C; d:預(yù)乳化液D的制備：在常溫常壓下，將50%乳化劑加入共混液二中，并攪拌20-40分 鐘，制成預(yù)乳化液D; e:在反應(yīng)釜中加入余量水和引發(fā)劑，均勻攪拌至引發(fā)劑溶解； f:把反應(yīng)釜溫度提升至75°C_85°C，向反應(yīng)釜中加入5-20%預(yù)乳化液C，并把反應(yīng)釜溫 度保持在80-85 °C，反應(yīng)時間為20-40分鐘； g:把反應(yīng)釜溫度穩(wěn)定在80-85°C，并向反應(yīng)釜內(nèi)滴加剩余的預(yù)乳化液C，滴加時間為 2-5小時，滴加完成后把反應(yīng)釜溫度提升至82-87°C，保溫0. 5-2小時； h:把反應(yīng)釜溫度降為80°C-85°C，并向反應(yīng)釜內(nèi)滴加預(yù)乳化液D，滴加時間為2-6小 時，滴加完成后把反應(yīng)釜溫度提升至82-87Γ，保溫1-3小時； i:h步驟的保溫結(jié)束后把反應(yīng)釜溫度降低至60-65Γ，并保溫10-20分鐘，再進一步降 溫至50-55Γ，再保溫10-20分鐘，最后降溫至45-50°C，過濾出料即可得反應(yīng)活性可控的丙 烯酸酯乳液。
[0016] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點： 1、本發(fā)明的反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液中，利用丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯與 含硅功能單體構(gòu)成混合反應(yīng)體系，并通過親水性不飽和有機酸起成鏈反應(yīng)，并在反應(yīng)體系 中加入苯乙烯。首先，苯乙烯的苯環(huán)及簡單雙鍵結(jié)構(gòu)會使乳液在成鏈反應(yīng)中形成小分子有 序化聚合，乳液聚合的整個化學(xué)過程變得易于控制。其次，親水性不飽和有機酸中的親水性 基團較多，且其在反應(yīng)體系中會連接至乳液分子鏈上，因而其可大大提高漆膜的耐沾污性。 此外，由于親水性不飽和有機酸和含硅功能單體之間會形成疏水-親水的相反界面，在提 高了漆膜的親水性能時，也能保證漆膜的耐水白性能。
[0017] 2、本發(fā)明的反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液中，苯乙烯的活潑雙鍵使其在反應(yīng)體系 中形成小分子聚合反應(yīng)。上述小分子聚合反應(yīng)使乳液粒子在反應(yīng)過程中能快速聚合成小分 子鏈結(jié)構(gòu)，防止乳液發(fā)生大分子鏈聚合反應(yīng)，有效細(xì)化了乳液粒子的粒徑，使乳液添加進涂 料后具有很好的稀釋透明度，大大提高了涂料的通透度。
[0018] 3、本發(fā)明的反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液中，采用了十二烷基磺酸鈉、十二烷基 苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉的單一或復(fù)合乳化體系。首先，上述乳化劑均具有極性較強的基 團，在與含硅功能單體的聚合時可賦予硅原子較強的反應(yīng)極性，較強的反應(yīng)極性在反應(yīng)體 系中使乳液和乳膠粒子之間形成較強的靜電斥力，靜電斥力的存在除了有利于苯乙烯的小 分子有序化聚合外，其還保護乳膠粒子在反應(yīng)體系中不與乳液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其次，較強的 極性使丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯和含硅功能單體容易發(fā)生成鏈反應(yīng)，且生成聚合物 的化學(xué)鍵能較強。上述靜電保護作用及快速成鏈反應(yīng)都可避免無機硅原子在貯藏和運輸過 程中與其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，極大提高了涂料貯藏粘度的穩(wěn)定性，使涂料不易出現(xiàn)后增 稠現(xiàn)象。
[0019] 4、本發(fā)明的反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液中，利用苯乙烯的小分子聚合反應(yīng)原 理，并與丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯與含硅功能單體混合反應(yīng)。通過小分子聚合，提高 了乳液交聯(lián)的密度，大大提高漆膜的致密性，并進一步提高乳液的粘合力和硬度。
[0020] 5、本發(fā)明的反應(yīng)活性可控的丙烯酸酯乳液，采用預(yù)乳化二次滴定的方式制備。通 過把親水性不飽和有機酸在兩個乳化體系中的均化分布，利于小分子鏈有序反應(yīng)的進行， 使苯乙烯能在反應(yīng)過程中盡快形成小分子鏈結(jié)構(gòu)，避免了因反應(yīng)體系活性過大而產(chǎn)生副反 應(yīng)及副產(chǎn)物。另外，通過二次滴定的制備，可使反應(yīng)體系中的活性基團充分反應(yīng)，提高了制 備的穩(wěn)定性。