[发明专利]一种无皂自交联纳米丙烯酸乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水性涂料技术领域。一种无皂自交联纳米丙烯酸乳液，包括以下组分：水性丙烯酸树脂、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、交联单体、己二酰肼、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、VC、氨水以及余量的水；所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺和丁基丙烯酰胺。本发明乳液粒径为50‑100nm，润湿性佳、渗透性好，涂膜最低成膜温度低、固化速度快，涂膜光泽高、可打磨，涂膜硬度高达3H‑5H。乳液低泡，应用于水性木器漆时无需添加润湿剂和消泡剂，乳液粒径小使得漆膜对木材的暖色性好，漆膜透亮。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，涉及一种无皂自交联纳米丙烯酸乳液及其制备方法和应用。

背景技术

丙烯酸乳液因价格低廉，保光保色、耐热老化和耐紫外老化性能好，现已成为第一大树脂涂料。丙烯酸酯共聚物为无定型聚合物，作为木器涂料存在硬度低的问题。如罗门哈斯的产品Primal EP－6060工厂木器漆用水性丙烯酸聚合物，成膜温度Tg为58℃，但最终涂膜硬度仅为H。夏宇正等研究了苯丙型丙烯酸酯共聚物乳液在合成过程中解决结构凝胶的生成与控制问题，采用核壳技术解决高Tg的苯丙型乳液在木器底漆的附着牢度及打磨问题，但硬度也仅为HB。采用硅酸四乙酯存在下的丙烯酸酯无皂乳液聚合，虽然可将涂膜的硬度提至2H，但乳液聚合过程中聚合稳定性差，很难实现工业化生产。因此，如何提高以丙烯酸酯共聚物乳液为成膜物质的水性木器漆涂料硬度、稳定性等综合性能，一直都是丙烯酸酯共聚乳液研发与合成的难题。

发明专利CN110845656A公开了一种羟基丙烯酸乳液，采用侧链具有7-10个C的羟基丙烯酸单体，与酸类单体和丙烯酸酯类单体组合，可赋予漆膜更快的干燥速度和硬度，其涂膜硬度最高仅为3H。发明CN110028617A公开了一种无皂自交联纳米丙烯酸乳液，通过引入自交联单体以及自制的大分子稳定剂合成得到无皂自交联纳米丙烯酸乳液，能够形成致密的保护膜，具有耐污、耐磨、耐水性好等特点，但涂膜硬度并未提高。常规小分子乳化剂型乳液聚合方法难以解决降低实际成膜温度、提高涂膜硬度的问题，本发明通过大分子乳化剂来合成水性木器漆用乳液解决了上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无皂自交联纳米丙烯酸乳液，该乳液粒径为50-100nm，润湿性佳、渗透性好，涂膜最低成膜温度低、固化速度快，涂膜光泽高、可打磨，涂膜硬度高达3H-5H。乳液低泡，应用于水性木器漆时无需添加润湿剂和消泡剂，乳液粒径小使得漆膜对木材的暖色性好，漆膜透亮。

本发明的技术方案如下：

一种无皂自交联纳米丙烯酸乳液，包括以下按质量百分比计算的组分：水性丙烯酸树脂20-25%、甲基丙烯酸甲酯3-8%、苯乙烯3-8%、丙烯酸丁酯3-8%、丙烯酸异辛酯3-8%、交联单体4-5%、己二酰肼0.3-0.5%、过硫酸铵0.1-0.2%、叔丁基过氧化氢0.05-0.1%、VC 0.05-0.1%、氨水1-3%以及余量的水；所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺（DAAM）和丁基丙烯酰胺（TBAM）。

进一步的，所述双丙酮丙烯酰胺和丁基丙烯酰胺的质量比为1-2:1-3。

进一步的，所述水性丙烯酸树脂包括高酸值丙烯酸树脂和低酸值丙烯酸树脂，所述高酸值丙烯酸树脂酸值为210-220mgKOH/g、M_w=16000-20000，所述低酸值丙烯酸树脂酸值为80-90mgKOH/g、M_w=5500-6500。

进一步的，所述高酸值丙烯酸树脂和所述低酸值丙烯酸树脂的质量比为6-9:1-4。

进一步的，所述低酸值丙烯酸树脂包括以下按重量份数计算的组分：正丙醇20-30份、过氧化2-乙基己酸叔丁酯（TBPO） 6-10份、甲基丙烯酸甲酯（MMA）10-12份、丙烯酸丁酯(BA)8-10份、巯基乙醇0.2-0.5份、丙烯酸异辛酯（2-EHA）10-15份、丙烯酸单聚乙二醇酯(PEG)10-15份、丙烯酸(AA)14-16份、氨水10-15份、水60-80份。