[发明专利]一种高固含量室温交联聚苯乙烯－丙烯酸(酯)微乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液的制备方法，特别是高固含量(＞45％)室温交联聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液的制备方法。

背景技术

由于当前国际社会对环境污染的关注，有关环境保护的呼声日益强烈。环保的强化促使涂料行业向水性化、高固体化、多功能化方向发展。水性涂料属于绿色产品，涂料水性化已成为必然趋势。

以苯丙乳液(聚苯乙烯-丙烯酸(酯)乳液)为主要成分的水性涂料，由于其附着力好，具有较高的防污性、耐候性、保光保色性，成本较低等优点，因而在目前国内水性涂料市场中占有重要地位，但其耐磨及抗化学性等较差，因此主要是作为水性涂料中的低档产品进行推广应用的。因此，使低价位的苯丙乳液高功能化，从而用于高档水性涂料市场刻不容缓。目前市场上的苯丙类乳液粒径大、光泽低、热粘冷脆不能满足高档水性涂料要求，需对乳液进行改性以提高其性能。

兴于上世纪80年代初的微乳液聚合是一种直接制备10～100nm聚合物粒子简单易行的方法。聚合物微乳液应用于涂料中具有以下特点：(1)渗透性，润湿性好，对底材的附着力强；(2)粒径小，可形成致密性涂膜，形成的涂膜光泽高；(3)由于粒径小，可与常规乳液实现性能互补，提高涂膜的平滑性和光泽性；(4)微乳液聚合物的分子链具有较高的构象能，涂膜抗冲击、柔韧性、硬度、耐磨性好。但普通的微乳液聚合仍存在乳化剂用量较高，体系固含量低(＜45％)的缺点，这种高乳化剂用量、低聚合物含量的缺点也限制了微乳液在工业生产中的推广应用。

常规热塑性的聚苯乙烯-丙烯酸(酯)乳液聚合物，其抗粘连性、耐沾污性、耐溶剂性、耐热性等都存在一定问题，需对其进行改性。在乳液聚合时，引入可实现交联的官能团，使其在成膜时，产生交联，形成三维网状结构，克服以上不足之处，更好地满足使用要求，也是目前研究的热点之一。利用酮羰基的聚合物与酰肼基团在酸催化条件下发生脱水反应，可实现涂料的室温交联固化。含酮羰基的聚合物一般由含酮羰基的单体如双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)等与其他乙烯基单体共聚而得。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种乳化剂用量少、固含量高、具备室温交联功能的聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液；

本发明的目的还在于提供所述高固含量室温交联聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液的制备方法。

本发明是在聚苯乙烯-丙烯酸(酯)乳液聚合过程中引入可实现室温交联基团的酮羰基功能性单体，采用几种乳化剂复配，利用核壳种子乳液聚合法，合成出具有高固含量、性能优异的室温交联聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液，在加入定量的含有肼基的交联剂后，乳液在成膜过程中能发生室温交联反应，从而进一步提高涂膜的耐水性、耐溶剂、耐热性等性能。

本发明提出一种高固含量室温交联丙烯酸聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液的制备方法，其制备过程依次包括以下步骤：

(1)核的制备：将单体总量的1-40％的乙烯基单体滴入由乳化剂、pH调节剂和去离子水组成的胶体溶液中，高速搅拌分散均匀后，开始升温至65-90℃，在体系中通氮气，除氧，然后将部分引发剂加入到体系中，引发体系开始聚合，反应20-50分钟，得到核种子微乳液。其中乳化剂用量占单体总量1.0-8.0％，pH调节剂占单体总量的0.1-0.8％，引发剂占单体总量的0.1-0.4％。

(2)壳单体预乳化：将少量乳化剂投入到去离子水中，采用500-1200转/分的搅拌速度，使其充分溶解后，缓慢加入剩余的混合均匀的乙烯基单体，搅拌5-30分钟得到预乳化液。其中乳化剂用量占单体总量的0.1-3.0％。

(3)壳的聚合：在70-90℃的反应温度下将壳预乳化液和部分引发剂分别缓慢滴入由步骤1得到的核种子微乳液中，搅拌速度在100-500转/分，3-5小时滴完。其中引发剂用量占单体总量的0.2-0.6％。

(4)继续反应：壳预乳化液滴加完后，继续反应10-60分钟，升温到85-95℃或降温到40-70℃，补加少量引发剂后，在上述温度条件下继续反应1-3小时，然后降温，调节产品的pH值为7-9，冷却至室温，过滤出料，即可得到高固含量的纳米级室温交联聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液。其中补加引发剂用量占单体总量的0.1-0.3％。

合成的聚苯乙烯-丙烯酸(酯)微乳液固含量大于45％，分子量在10⁴-10⁶，分子量分布1.0-20，平均粒径小于80nm，粒径分布0.1-1.0，玻璃化温度0-90℃。