[发明专利]一种可控自由基羟基丙烯酸树脂RAFT无皂乳液聚合方法

说明书

本发明公开了一种可控自由基羟基丙烯酸树脂RAFT无皂乳液聚合方法，属于RAFT乳液聚合技术领域。制备方法如下：首先通过“一锅法”RAFT溶液聚合技术，将两种亲疏水不同的单体制备成结构规整的两亲性嵌段共聚物大分子RAFT试剂，在中和剂的作用下两亲性大分子RAFT试剂在水中自组装成胶束，随后加入所需丙烯酸酯类单体和水溶性引发剂，通过乳液聚合制备羟基丙烯酸树脂乳液。本发明制备的两亲性嵌段共聚物大分子RAFT试剂既作为RAFT试剂调控聚合，又起到乳化剂的作用，避免了乳化剂小分子对漆膜造成的不良影响，提高了漆膜的耐水性能。而且两亲性嵌段共聚物大分子RAFT试剂制备过程中引入了羟基，即使未参与反应的大分子RFAT试剂，在漆膜固化过程中也可以与固化剂反应，提高了漆膜性能。并且本发明聚合过程可控，操作简单，低VOC，聚合速率快，属于环境友好型制备工艺。

技术领域

本发明涉及乳液聚合领域，特别涉及一种两亲性大分子RAFT试剂及其制备方法和在羟基丙烯酸树脂无皂乳液聚合方法中的应用。

背景技术

近年来，随着公众环保意识的增强以及国家相关政策的实施，传统的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。具有无毒、不燃、环境友好、绿色节能等优点的水性涂料是当前涂料行业发展的趋势。水性丙烯酸树脂具有优异的成膜性、良好的耐候性、极佳的保色保光性等特点，广泛应用于外墙、木器、金属、塑料和玻璃等领域的涂饰。

水性羟基丙烯酸酯分散体分为羟基丙烯酸树脂二级分散体和羟基丙烯酸树脂乳液两种。羟基丙烯酸分散体一般通过溶液聚合经转相合成，合成过程引入有机溶剂，增加生产成本且污染环境；而且，合成的分散体一般粘度较大，不利于与异氰酸酯固化剂均匀分散，且其羟基含量较高，致使聚异氰酸酯固化剂的使用量增加，增加了生产和使用成本。而羟基丙烯酸树脂乳液采用乳液聚合工艺合成，VOC含量低，环保且价格低廉，合成工艺简单易控制，有益于工业生产，同时其聚合物分子量偏大，树脂涂膜干燥时间短，羟基用量可在较大范围内进行调整，羟基含量一般较低且乳液粘度较小，所以成本较低且易于双组份的均匀分散。但由于传统的乳液聚合制备的羟基丙烯酸乳液含有较多小分子乳化剂，漆膜干燥过程中，乳化剂会向膜表面迁移，导致树脂和基材结合力差，漆膜附着力、耐水性和光泽降低。因此，有必要提供一种降低或不引入小分子乳化剂的水性含羟基丙烯酸树脂乳液的合成方法，以解决现有技术存在的问题。

可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)是一种重要的可控活性自由基聚合方法，而RAFT乳液聚合是近年对RAFT方法的新发展，其特点是聚合反应速度快，聚合物结构及分子量可设计并可控，可合成各种结构的聚合物；产品为聚合物乳液，可以作为水性涂料、水性油墨使用，产品环境友好。RAFT无皂乳液聚合是通过预先合成或者在聚合过程中形成带有RAFT活性基团的两亲性大分子乳化剂，然后自乳化形成胶束并进行的无皂乳液聚合，具有无表面活性剂对产物性能影响的优点。

发明内容

本发明目的是提供一种通过RAFT无皂乳液聚合可控制备羟基丙烯酸一级分散体的方法。该乳液聚合所用乳化剂是两亲性嵌段共聚物大分子RAFT试剂，在聚合过程中即作为链转移剂又作为乳化剂，该两亲性RAFT试剂参与反应，且具有较高的分子量，避免了因采用小分子乳化剂带来的技术难题。反应过程可控，不含VOC，属于环境友好型工艺。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可控自由基羟基丙烯酸树脂RAFT无皂乳液聚合方法，包括以下步骤：

1. 采用两步溶液聚合法，制备结构规整的两亲性嵌段共聚物大分子RAFT试剂，该共聚物制备配方中各组分的质量份数如下：

2. 将步骤1合成的两亲性大分子RAFT试剂作为乳化剂，通过乳液聚合制备羟基丙烯酸树脂乳液，该乳液聚合配方中各组分的质量分数如下：