[发明专利]一种蒙脱土和甲基丙烯酸复合改性丙烯酸酯核壳乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子乳液领域，具体涉及一种利用蒙脱土和甲基丙烯酸进行复合改性的丙烯酸酯核壳乳液的制备方法。

背景技术

丙烯酸酯乳液具有优异的性能，广泛应用于水性涂料中。目前，常规制备方法得到的丙烯酸酯乳液存在如成膜温度高、胶膜硬度低、高温回粘、耐玷污性能和耐水性差等缺点，使其使用范围受到限制。如专利CN 103992431 A中公开了一种水性丙烯酸酯乳液为普通制备的丙烯酸酯乳液，虽然其合成过程中采用天然乳化剂原料，较为环保，但仍是克服不了普通丙烯酸酯乳液具有的成膜温度高、胶膜硬度低、高温回粘、耐水性差等缺点。

为了提高聚合物乳液的机械性能、耐沾污性能和耐水性能，并降低成膜温度，可采用核壳乳液聚合的方法，利用核层和壳层具有不同的玻璃化温度，低玻璃化温度的软相能够在成膜时变形，形成连续相；高玻璃化温度的硬相则赋予涂膜较高的硬度，从而在保证低成膜温度的情况下提高涂膜的综合性能。

常用的核壳乳液聚合的方法有间歇法、半连续法和平衡溶胀法。间歇法是将壳层单体一次全部加入，在种子乳胶粒的表面壳层单体的浓度很高，适宜竞聚率接近的共聚系统，不然容易爆聚。平衡溶胀法不但种子乳胶粒的表面壳层单体浓度很高，而且壳层单体也有充分的时间向种子乳胶粒内部渗透，所以种子乳胶粒内部也富含壳层单体，不易合成核壳结构的乳液。半连续法是一种饥饿态加料方式，种子乳胶粒表面及其内部的壳层单体浓度均很低，适宜合成核壳结构乳液，得到了广泛应用，如CN 102391412 B中提到的一种可室温成膜的有机硅改性丙烯酸酯核壳乳液就是使用半连续法得到的。目前对丙烯酸酯的改性也很多，前面提到的CN 102391412 B的有机硅改性丙烯酸酯核壳乳液就是用有机硅对丙烯酸酯核壳乳液进行改性，虽然改性后性能大大的提高，但是由于有机硅价格较贵，不适宜广泛应用。

为了克服丙烯酸酯在使用过程中成膜温度高、胶膜硬度低、高温回粘,导致耐玷污性下降，耐水性差等缺点，发明一种具有耐水性、耐污性和热稳定性等综合性能优异的乳液已经成为发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒙脱土和甲基丙烯酸复合改性丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，该方法制备工艺简单、成膜温度低，制得的乳液具有较好的耐水性、抗污性和热稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种蒙脱土和甲基丙烯酸复合改性丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，所述蒙脱土和甲基丙烯酸复合改性丙烯酸酯核壳乳液以乳化剂、核单体混合物和壳单体混合物为原料经核壳乳液聚合而成，核单体混合物由软单体、硬单体和有机改性蒙脱土组成，壳单体混合物由软单体、硬单体、交联单体和有机改性蒙脱土组成，制备方法包括以下步骤：

(1)预乳化液的制备：将乳化剂溶解于去离子水中配制成乳化剂水溶液，将乳化剂水溶液分成三份，将核单体混合物和壳单体混合物分别滴加到其中一份乳化剂水溶液中，边滴加边搅拌，在室温下充分搅拌，预乳化0.5～1h，分别制得核单体预乳化液和壳单体预乳化液；将缓冲剂溶解于剩下的一份乳化剂水溶液中，配制得缓冲剂水溶液，将引发剂溶解于去离子水中制成引发剂水溶液；

(2)种子乳液的制备：在反应容器中，在排除空气的条件下，边搅拌边加入缓冲剂水溶液、1/4～3/10体积的引发剂水溶液和2/5～1/2体积的核预乳化液，升温至60～70℃，当乳液出现大量蓝光时，保温30～60min，得种子乳液；

(3)核层聚合：在很温条件下，向种子乳液中滴加剩余的核预乳化液和1/4～3/10体积的引发剂水溶液，在1～2h内滴完，滴完后升温至70～80℃，保温30～60min，得到核层乳液；

(4)壳层聚合：向核层乳液中加入剩下的引发剂水溶液和壳预乳化液，在1～2h内滴完；滴完后升温至80～85℃，保温30～60min，然后自然冷却至40～50℃，调节体系pH值至7～9，过筛，得蒙脱土/甲基丙烯酸改性丙烯酸酯核壳乳液。

根据上述方案，所述核单体混合物和壳单体混合物中软、硬单体质量总和的比值为2:3～3:2。

根据上述方案，所述核单体混合物中，软单体为丙烯酸正丁酯，硬单体为甲基丙烯酸甲酯，硬单体和软单体的质量比为1:8～1:3，有机蒙脱土的质量分数为原料中全部软、硬单体总质量的0.2～2％。

根据上述方案，所述壳单体混合物中，软单体为丙烯酸正丁酯，硬单体为甲基丙烯酸甲酯，交联单体为甲基丙烯酸；硬单体和软单体的质量比为2:1～5:1，交联单体的质量分数为原料中全部软、硬单体总质量的1～10％，有机蒙脱土占原料中全部软、硬单体总质量的0.2～2％。