[发明专利]一种以纳米SiO2为种子的核壳结构叔碳酸乙烯酯-含氟丙烯酸酯共聚乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以纳米SiO₂为种子的核-壳结构叔碳酸乙烯酯-含氟丙烯酸酯共聚物乳液及其制备方法。

背景技术

目前国内外广泛使用的建筑涂料，通常采用添加挥发性有机化合物来帮助成膜，这些挥发性有机化合物在成膜过程中挥发到环境中不但危害施工人员和业主的身体健康，而且造成环境的污染和资源的浪费。随着人类对生存环境保护意识的增强，世界各国纷纷出台制定了相应的环境保护法规来限制涂料中挥发性有机化合物的释放，因此开发环境友好型的绿色涂料的工作迫在眉睫。

发明内容

本发明的一个目的旨在提供一种以纳米SiO₂为种子的核—壳结构叔碳酸乙烯酯-含氟丙烯酸酯共聚乳液。

本发明的另一目的旨在提供一种以纳米SiO₂为种子的核-壳结构叔碳酸乙烯酯-含氟丙烯酸酯共聚物乳液的制备方法。

以纳米SiO₂为种子来制备无机-有机杂化材料，由于无机材料具有很高的硬度和耐光老化性能，但是该类材料缺点是硬而脆，有机材料虽然具有很好的柔顺性，但是硬度低；采用无机-有机杂化方法是一种很好的解决上述矛盾的方法。由于纳米材料研究发现，纳米SiO₂可以吸收太阳光中的红外线并且反射其中的紫外线，采用该方法可以大大的提高高分子材料的老化性能，并且采用这种方法可以在添加很少量的氟单体就可以达到高氟含量树脂类似的高性能树脂，这将大大降低树脂的成本而使产品产业化成为可能。采用核壳工艺是制备零VOC涂料的一种实用而可行的方法，采用这种工艺既可以得到较低的成膜温度，又可获得很好的硬度的高分子聚合物。采用该制备方法制备出的这种乳液可以用于绿色环保涂料。该种涂料在施工过程中不会释放出对人体和环境有害的挥发性化合物，不仅保护了人身的健康，同时节约了资源，保护了环境。该操作工艺简单，安全可靠，具有工业化生产的可行性。

为了实现上述之目的，本发明采取以下技术方案：

一种以纳米SiO₂为种子的核—壳结构叔碳酸乙烯酯-含氟丙烯酸酯共聚乳液；按乳液的总重量计，其组成为：

1)40.0-60.0％的去离子水；

2)1.0-3.0％纳米SiO₂胶体；

3)4.0-20.0％含氟丙烯酸酯类单体；

4)0.5-8.0％离子型复配乳化剂；

5)20.0-30.0％叔碳酸乙烯酯单体；

6)6.0-20.0％丙烯酸酯类单体；

7)0.1-0.4％引发剂。

上述含氟丙烯酸酯类单体包括丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种或其混合物。

上述离子型复配乳化剂为丙烯2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与乙氧基化烷基醚硫酸铵，其质量比为1：1.8283。

上述的丙烯酸酯类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、及丙烯酸丁酯中的至少一种或其混合物。

上述引发剂为过硫酸铵，或过硫酸钾。

一种以纳米SiO₂为种子的核壳结构叔碳酸乙烯酯-含氟丙烯酸酯共聚乳液的制备方法，它包括核结构部分种子乳液的制备和壳结构部分种子乳液的制备：

(一)核结构部分种子乳液的制备：

1)组分一：将去离子水为介质投入反应器中，然后在搅拌的情况下，加入离子型复配乳化剂并使其充分溶解，升温至82℃；再将纳米SiO₂胶体加入反应器一并继续搅拌，等待温度回升至82℃；

2)将质量百分比浓度为4.276％引发剂溶于去离子水制备引发剂溶液作为组分三备用；

3)将含氟丙烯酸酯单体，叔碳酸乙烯酯单体，丙烯酸酯类单体及离子型复配乳化剂和去离子水混合，在机械搅拌作用下制备成单体预乳化液作为组分二备用；

4)组分一升温至84±2℃，开始同步滴加组分二单体预乳化液和组分三，进行自由基溶液聚合，滴加时间为0.5-1小时，滴加完毕以后升温至88℃，保温1小时；

(二)壳结构部分种子乳液的制备：

1)组分一：以去离子水为介质，然后在搅拌的情况下加入离子型复配乳化剂并使其充分溶解，然后在机械搅拌作用下加入含氟丙烯酸酯单体，叔碳酸乙烯酯单体，丙烯酸酯类单体，甲基丙烯酸酯类单体，制备成单体预乳化液作为组分一备用；

2)将质量百分比浓度为4.276％引发剂溶于去离子水制备引发剂溶液作为组分二备用；