[发明专利]一种易交联核壳型聚羟基丙烯酸酯乳液涂料的制备方法

说明书

本发明为一种易交联核壳型聚羟基丙烯酸酯乳液涂料的制备方法。该方法通过甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯引入环氧基、羧基、羟基三种基团，借助核壳结构优势及基团本身特点，避免聚合温度下环氧基团和羟基基团发生积极的相互作用，通过核壳结构将疏水的环氧基团和亲水的羧基基团、羟基基团最大程度的分别保留在核层和壳层，实现了聚合物中交联基团最大程度的分离，从而增强了涂料的贮存稳定性。本发明实现了在涂料附着力、硬度、贮存稳定性等方面性能的同步提升。

技术领域：

本发明涉及装饰涂料领域。具体涉及一种热压快速交联的核壳型聚羟基丙烯酸酯涂料的制备方法。

背景技术：

木器漆是一种应用于木器家具表面的涂料，对家具表面的保护和装饰有重要意义。该涂料有油性水性之分，其中水性涂料凭借低VOC排放量的优势，得到了飞速的发展。乳液聚合物是水性木器漆的主要成膜物质，常见的成膜树脂有聚氨酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂等。丙烯酸酯类单体种类繁多，在合成过程中通常利用双键进行自由基聚合，制备出粒径分布小，稳定性强的丙烯酸酯乳液，借助丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等功能单体向乳液中引入羧基、羟基、环氧基等活性基团，为后续木器家具热压贴面过程提供更多的交联位点，通过自交联或外交联的方式进行反应能够提高涂层的综合性能。水性丙烯酸酯木器涂料可以通过改变单体的种类及用量实现对乳液性能的调控。调节单体种类可使其耐溶剂性能和机械强度优于水性聚氨酯树脂涂料，增加硬单体原料占比能够使其获得优于醇酸树脂涂料的成膜硬度，相较于水性环氧树脂涂料其价格低廉，具有较强的市场竞争力。此外丙烯酸酯涂料还具有光泽度高、稳定性好、耐候性强等优点，通过乳液聚合方法合成的丙烯酸酯涂料一方面以水作为溶剂大大减少了有机物的用量更加安全环保，基本实现了零甲醛类化合物的添加和释放，另一方面乳液的贮存稳定性得到提升，产品储存时间较长，一定程度上减少了资源的浪费(中国林业科学研究院,2019-04-01)。但目前聚丙烯酸酯涂料仍存在交联度低，交联时间过长和涂料的耐磨性能差等问题。因此，为了克服这些缺点在其应用上的局限性，通常需要对聚丙烯酸酯采用引入功能单体等方法进行改性。其中，含有羟基功能单体的聚丙烯酸酯乳液能够与氨基树脂、环氧树脂等形成外交联体系，提高成膜材料的交联密度，从而提高涂料的性能；也可以进一步对含有羟基功能单体的聚丙烯酸酯乳液改性形成分子内自交联体系(Journal of AppliedPolymer Science,2017,134(21),44844)。目前常见的自交联方法有以下三种，一是基于将N-甲基丙烯酰胺(NMA)单体引入聚合物中形成自交联体系，但交联过程中容易释放甲醛，对人体造成威胁。用N-乙基丙烯酰胺代替NMA可以完全消除甲醛，但也会形成乙醛，导致形成的聚合物分子量过低，无法满足工业中对涂料机械强度的要求。二是基于乙酰乙酸基团的交联体系，乙酰乙酰氧基甲基丙烯酸乙酯(AAEM) 是常用的功能基团，但该方法形成的体系能够在室温下自交联，涂料的贮存稳定性较差，虽然添加阻聚剂可以延长保质期，但会造成使用过程中严重的延迟固化现象。三是基于酮—酰肼可逆反应的自交联体系，该方法的反应速度相对较慢，机械性能提升效果较差，而且有毒的肼也会对人体造成危害(ACSapplied materialsinterfaces,2016,8(27),17499-17510)，难以适应工业生产需求。

木器涂料是家具行业不可缺少的一部分，不仅可以起到装饰美化保护板材的作用、也可以提高板材物理机械性，达到抗老化、延长使用寿命的目的(Journal of AppliedPolymer Science 2020,137(31),48931)。当前市场对绿色环保涂料需求量日益增加，一种具有优异的机械性能、高光泽、良好附着力的无甲醛环保涂料亟待开发。

发明内容：