[发明专利]一种多重交联改性的核壳结构室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多重交联改性的核壳结构室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法，属高分子合成领域。该丙烯酸乳液的合成采用预乳化‑半连续种子核壳聚合工艺合成，通过对核层和壳层软硬单体配比进行控制，并在壳层引入双丙酮丙烯酰胺类、羟甲基丙烯酰胺类、甲基丙烯酸乙酰氧基乙酯等交联单体，制备出了具有核壳结构的、多重交联改性的丙烯酸乳液。本发明的丙烯酸乳液具有优异的储运稳定性，在室温下就可以发生多重交联反应固化成膜，显著提高了丙烯酸涂膜的耐水性能、机械性能，改善了涂膜对金属、玻璃、塑胶基材的附着力具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子合成技术领域，具体涉及一种多重交联改性的核壳结构室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法。

背景技术

传统的溶剂型涂料中有机溶剂占比达到50%-80%，这些有机溶剂易挥发且不易回收，极易引起火灾，爆炸，而且污染严重，己经成为大气的第二污染源。随着人们环保意思的增强和系列环保法的出台，环境友好已成为21世纪发展的主题，涂料行业也在往节能环保的方向发展，而水性丙烯酸涂料是环保型涂料中发展比较迅速的一个领域。

丙烯酸涂料因其具有成本低、附着力好、成膜性能优异、乳液储运稳定性好等优势，广泛应用于机械制造、交通运输、轻工、化工、建筑等领域。目前国内市场上大部分水性丙烯酸树脂属于单组份体系，分子间只存在氢键、范德华力，不能形成稳定的化学键，普遍存在耐水性差、低温变脆、高温回黏等缺点，严重限制了其在高新技术领域的应用。

目前提高丙烯酸类乳液性能的方法主要有：（1）在丙烯酸树脂分子链上引入可交联的官能团，制备交联型丙烯酸乳液；（2）通过在丙烯酸分子链上引入功能单体以提高其某方面性能；（3）采用物理机械共混的方法，向丙烯酸乳液中引入第二种甚至是第三种其他种类的树脂，制备高分子合金以实现其物理化学性能的最优化。然而，通过引入功能单体进行改性往往只能改善涂膜的单一性能，而且成本较高；采用物理共混虽然能够在一定程度上提高材料的性能，但是容易出现相分离，涂料的储运稳定性较差，影响后期涂膜的性能。而采用交联技术改性丙烯酸乳液，不仅污染小，加工过制备工艺简单，成本低，而且在固化过程中形成三维网状结构，使涂膜的耐水性、耐溶剂性、热稳定性、低温变脆、高温回黏等缺陷同时得到改善，受到了国内外学者的普遍关注。

发明内容

本发明提出了一种多重交联改性的核壳结构室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法，采用预乳化-半连续核壳乳液聚合方式制备，使交联基团尽可能的富集在乳胶粒子壳层，最大限度的提高交联集团的利用率，降低交联单体的用量，降低原料成本。

实现本发明的技术方案是：一种多重交联改性的核壳结构室温自交联丙烯酸乳液，包括以下重量份的原料：乙烯基类软单体10-30、乙烯基类硬单体5-20、功能单体1-10、交联单体0.5-5、交联剂0.5-5、乳化剂0.5-3、引发剂0.1-0.5、附着力促进剂1-3、去离子水35-70、碳酸氢钠0.5-1。

所述乙烯基类软单体选自甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正辛酯中的一种或任意几种组合；所述乙烯基类硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯腈中的一种或任意几种组合。

所述功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、顺丁烯二酸酐、衣糖酸、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或任意几种组合；所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸乙酰氧基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。

所述交联剂为己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼中的至少一种；所述乳化剂为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚单磷酸、二甲基乙烯基磷酸酯中的至少两种；所述附着力促进剂为甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。

所述交联丙烯酸乳液的固含量为30%-65%。