涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及乳液聚合领域，尤其涉及一种涂料用纳米级粒径的核壳型蜡-丙烯酸 聚合物乳液及其制备方法
【背景技术】
[0002] 溶剂型涂料，由于使用大量挥发性有机化合物（V0C)作溶剂，使用时溶剂挥发到 空气中，不仅污染环境，而且浪费资源，已引起社会的广泛关注。随着人民生活水平的提高， 人民对环境、安全、健康、可持续发展、节能减排和清洁生产的关注度进一步提高，各国环保 法规要求的进一步严格，水性涂料取代溶剂型涂料势在必行。在此背景下，各类溶剂型涂料 的水性化研究越来越受到人们的高度重视，水性涂料以水代替有机溶剂，使用安全、无毒， 保障了生产和施工人员的身体健康，消除了有机溶剂对环境的污染，即节约石油资源，又避 免了挥发性有机化合物对大气的污染，达到保护生态环境的目的，因此开发水性涂料是未 来涂料工业的发展方向。水性涂料的质量和环保性能取决于聚合物乳液的性能，因此，水性 涂料的关键技术是高性能聚合物乳液的开发及产业化应用。
[0003] 丙烯酸乳胶涂料由于具有优异的耐候性和力学性能而获得广泛应用，成为目前水 性涂料中的重要品种，但是目前大多数国内企业由于合成工艺及单体不同，丙烯酸树脂乳 液也多种多样，但是性能却千差万别，但是目前国内企业开发的丙烯酸酯乳液其性能仍存 在一些问题：水性丙烯酸树脂涂膜丰满度低，抗粘连性能差，表面光泽度与溶剂型涂料有 较大差距，而随着人们对涂膜耐水性及光亮度要求日益提高，都阻碍了丙烯酸在工业上的 应用。因此急需研制出一种高性能的丙烯酸聚合物乳液。
[0004]
【发明内容】
[0005] 本发明的目的提供一种涂料用纳米级粒径的核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液及其 制备方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案维：涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合 物乳液，按重量份计，该乳液由以下组分制成：合成蜡15-26份、主要单体5-7. 5份、次要单 体2. 3-4份、功能性单体1-2份、复配乳化剂5. 7-8. 2份、第一催化剂0. 96-1份、第二催化 剂0. 01份、PH调节剂0. 02-0. 05份、水58份-65份。
[0007] 所述合成蜡为熔点范围在70~130°C之间的合成蜡或多种合成蜡的混合物。
[0008] 所述主要单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁 酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙 酯的一种或几种的混合物。
[0009] 所述次要单体为苯乙烯或丙烯酸丁酯。
[0010] 所述功能性单体为羟甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酸羟乙酯。
[0011] 所述复配乳化剂为非离子乳化剂、阴离子乳化剂、阴离子反应性乳化剂按质量比 2-4:1-1. 3:2. 5-2. 9比例的混合物，其中所述阴离子乳化剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠， 所述非离子乳化剂选用聚乙二醇硬脂酸酯，所述阴离子反应性乳化剂选用广州市卓能贸易 有限公司生产的反应性乳化剂NRS-138或反应性乳化剂NRS-10。
[0012] 所述第一催化剂为热分解过硫酸盐催化剂，所述第二催化剂为氧化还原反应催化 剂，所述氧化还原反应催化剂为双氧水、吊白块中的一种或两种的混合物。
[0013] 所述PH调节剂为25%氨水。
[0014] 一种制备涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳液的方法，此方法包括以下步 骤： ① 称取原料：合成蜡15-26份、主要单体5-7. 5份、次要单体2. 3-4份、功能性单 体1-2份、复配乳化剂5. 7-8. 2份、第一催化剂0. 96-1份、第二催化剂0. 01份、PH调节剂 0. 02-0. 05份、水58份-65份；其中复配乳化剂为非离子乳化剂、阴离子乳化剂、阴离子反 应性乳化剂按质量比2-4:1-1. 3:2. 5-2. 9比例的混合物； ② 制备乳化液：先取18-34份的水、2/3总量的乳化剂、主要单体混合制得乳化液； ③ 制备第一催化剂溶液：取6-11份水与第一催化剂混合溶解，制得第一催化剂溶 液； ④ 乳化反应：将剩余的水、0. 01份氨水、合成蜡和1/3总量的乳化剂加入耐压反应器 中，开始搅拌，同时将反应器升温至70~80°C，待反应器中合成蜡完全分散好后，维持温度不 变，加入10-17%总量的乳化液，然后滴加20%的第一催化剂溶液；待反应器内温度平稳后， 同时滴加剩余的乳化液和剩余的第一催化剂溶液，控制反应温度为80~84°C之间，2小时完 成滴加；保温30分钟后降温至70°C，加入双氧水消除未反应的残余单体，然后再保温30分 钟后降温至50°C以下，加剩余氨水调节PH后，出料，即得涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚 合物乳液。
[0015] 本发明利用核壳乳液聚合原理，以合成蜡为核，以丙烯酸酯类聚合物为壳，制备出 具有良好的附着力和对基材的润湿性，同时具有优良耐水性及打磨光亮度和优秀手感的 粒径为纳米级的蜡-丙烯酸聚合物乳液。由于不同熔点的合成蜡具有不同的性能，低熔点 的蜡可赋予表面蜡感，适度封闭粒面伤残。熔点较高的錯，则能赋予高光泽，可抛光，透明度 极好。所以本发明综合以上两种优势，通过配方比例调节，制备出适用于各种需求的聚合物 乳液。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： 1.将合成蜡引入聚合物粒子中，通过化学键相结合，大大提高了蜡与聚合物乳液的相 容性和稳定性。
[0017] 2.合成蜡的引入，和通过不同熔点合成蜡的选择，使聚合物乳液的性能有了较大 范围的可定制空间和适用性 3.合成中使用了功能性单体，通过引入两种或三种特种丙烯酸官能团，形成了密集的 内交联，提高了聚合物的耐水性。
[0018] 4.选择反应型乳化剂，大大降低了聚合物中残余乳化剂的量，使产品拥有更好的 透明度和耐水性。
[0019] 【具体实施方式】： 实施例1
按上述表格中的用量称取原料： 制备乳化液：先取34份的水、2/3总量的乳化剂、主要单体混合制得乳化液； 制备第一催化剂溶液：取10. 84份水与第一催化剂混合溶解，制得第一催化剂溶液； 乳化反应：将剩余的水、0. 01份氨水、合成蜡和1/3总量的乳化剂加入耐压反应器中， 开始搅拌，同时将反应器升温至70°C，待反应器中合成蜡完全分散好后，维持温度不变，加 入17%总量的乳化液，然后滴加20%的第一催化剂溶液；待反应器内温度平稳后，同时滴加 剩余的乳化液和剩余的第一催化剂溶液，控制反应温度为80~84°C之间，2小时完成滴加； 保温30分钟后降温至70°C，加入双氧水消除未反应的残余单体，然后再保温30分钟后降温 至50°C以下，加剩余氨水调节PH后，出料，即得涂料用纳米级核壳型蜡-丙烯酸聚合物乳 液。
[0020] 实施例2
按上述表格中的用量称取原料： 制备乳化液：先取30份的水、2/3总量的乳化剂、主要单体混合制得乳化液； 制备第一催化剂溶液：取6份水与第一催化剂混合溶解，制得第一催化剂溶液； 乳化反应：将剩余的水、0. 01份氨水、合成蜡和1/3总量的乳化剂加入耐压反应器中， 开始搅拌，同时将反应器升温至80°C，待反应器中合成蜡完全分散好后，维持温度不变，加 入17%总量的乳化液，然后滴加20%的第一催化剂溶液；待反应器内温度平稳后，同时滴加 剩余的乳化液和剩余的第一催化剂溶液，控制反应温度为80