一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液及其制备方法,所述无皂核壳乳液是以环氧丙烯酸酯为核、丙烯酸酯共聚物为内层壳、环氧树脂/纳米SiO2复合物为外层壳的乳胶粒子结构的乳液。分别将核单体和内层壳单体在乳化剂单体中乳化得到核单体乳化液和内层壳单体乳化液；将外层壳原料溶解成外层壳单体分散液；在核单体乳化液内，加入双丙酮丙烯酰胺和功能单体丙烯酸，在氮气保护下将溶解后的引发剂加入，滴加内层壳单体乳化液，然后滴加外层壳单体分散液，最后将改性纳米SiO2水溶液缓慢滴加进去，得到所述无皂核壳乳液。本发明专利技术乳液可在

【技术实现步骤摘要】
一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子乳液聚合
，具体涉及一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液。

技术介绍

[0002]节能与环保是本世纪化工新材料开发中最重要的主题之一。高分子聚合物常温下多为固体，用于涂层材料、粘和剂、表面处理剂、浸渍剂时，为便于加工和使用，常需加入有机溶剂配制成以高分子溶液为基础的树脂。这类产品中有机溶剂含量很大，一般达到配方量的50％(重量比)左右。这些有机溶剂在施工后要挥发掉，造成资源浪费，环境污染，并产生火灾隐患。环保法规的日趋完善，环保意识的不断增强，将无毒、廉价的水引入涂料中，既能节省资源，降低成本，又可降低V0C的含量，这使得水性涂料得以迅猛发展。集装箱、工业防护、地坪涂料等行业已经开始水性化转型。其中以单组分水性丙烯酸乳液体系的内外墙涂料及工业防护涂料发展最为迅速，但其低温成膜性差、耐水性差及耐盐雾性能差等问题是制约水性丙烯酸涂层材料应用于工业防腐涂装的瓶颈问题。因此，开发具有优异低温储存稳定性、高耐水、高耐盐雾、优良抗冻融性能的水性丙烯酸成膜物已经迫在眉睫。
[0003]目前研究最多的是通过环氧改性丙烯酸树脂技术，来提高丙烯酸乳液耐水性及附着力，基本上都是通过乳液聚合的方式，将带有活性基团的交联单体(如n
‑
羟甲基丙烯酰胺、n
‑
羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等)、环氧树脂与丙烯酸及其酯类单体共聚，得到室温自交联水性环氧改性丙烯酸树脂乳液。但目前的改性技术由于乳化剂的应用，仍严重影响成膜物的耐水性，无法满足工业防腐涂料应用要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液，该乳液的乳胶粒子具有三维立体网络结构，可在
‑
5℃成膜，利用该乳液制成的涂膜交联度高，致密性强，不仅可以低温施工，而且耐水性、耐蚀性能大大提高。
[0005]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液的制备方法，制备得到的乳液的乳胶粒子具有三维立体网络结构，可在
‑
5℃成膜，利用该乳液制成的涂膜交联度高，致密性强，不仅可以低温施工，而且耐水性、耐蚀性能大大提高。
[0006]为解决上述第一个技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液，所述无皂核壳乳液是以环氧丙烯酸酯为核、丙烯酸酯共聚物为内层壳、环氧树脂/纳米SiO2复合物为外层壳的乳胶粒子结构的乳液。
[0008]作为改进的一种技术方案，所述乳胶粒子的核、内层壳、外层壳分别包括以下重量
份的原料：
[0009]核结构原料：环氧丙烯酸酯8～10份、反应型乳化剂单体1～3份、双丙酮丙烯酰胺3～8份、丙烯酸1～3份；
[0010]内层壳结构原料：苯乙烯10～12份、反应型乳化剂单体1～3份；
[0011]外层壳结构原料：液体环氧树脂8～10份、甲基丙烯酸5～8份、丙烯酸丁酯6～8份和改性纳米SiO
2 3～5份；
[0012]所述乳胶粒子的原料还包括有机过氧类或偶氮类油溶性引发剂0.5～2份、氧化
‑
还原型水性引发剂1～4份和去离子水45～50份。
[0013]作为改进的一种技术方案，所述反应型乳化剂单体包括HAPS(3
‑
烯丙氧基
‑2‑
羟基
‑1‑
丙烷磺酸钠盐)、DNS
‑
86(1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵)、ANPE010(1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚)、ANPEO10
‑
P1(1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚单磷酸)中的一种或几种。
[0014]作为改进的一种技术方案，所述液体环氧树脂包括E
‑
51、E
‑
44、F
‑
51中的一种或几种。
[0015]作为改进的一种技术方案，所述环氧丙烯酸酯包括双酚A型环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、油改性环氧化丙烯酸酯、酸及酸酐改性环氧丙烯酸酯中的一种或几种。
[0016]作为改进的一种技术方案，所述油溶性引发剂为过氧化苯甲酰或者偶氮二异丁腈0.5～2份；所述水性引发剂包括亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠0.5～2份、过硫酸铵或过硫酸钾0.5～2份。
[0017]作为改进的一种技术方案，所述改性纳米SiO2是硅烷偶联剂改性纳米SiO2。
[0018]作为优选的一种技术方案，所述改性纳米SiO2是将氨基官能团硅烷如KH550接枝到纳米硅溶胶如2034DI上得到的改性纳米SiO2。
[0019]为解决上述第二个技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0020]所述可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0021](1)核单体和壳单体的预乳化：取三个反应容器，在第一和第二反应容器内，分别加入水分散的反应型乳化剂单体，在搅拌状态下，在第一反应容器内滴加环氧丙烯酸酯，在第二反应容器内滴加苯乙烯，滴加完毕，分别保持搅拌1～1.5h，分别得到预乳化完成的核单体乳化液和内层壳单体乳化液；在第三反应容器内加入液体环氧树脂、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯及油溶性引发剂，在搅拌状态下溶解成外层壳单体分散液；
[0022](2)聚合反应：在预乳化好的核单体乳化液内，在搅拌状态下，加入双丙酮丙烯酰胺和功能单体丙烯酸，在氮气保护下反应0.5～1.5h；然后将水性引发剂用去离子水溶解后加入，在65～75℃滴加内层壳单体乳化液，滴加完毕保温反应1～1.5h；然后在55～65℃滴加外层壳单体分散液，滴加完毕保温反应1～1.5h；最后将改性纳米SiO2水溶液以3～5s/滴的速度在65～75℃缓慢滴加至反应容器中，继续保温反应2～2.5h，得到所述无皂核壳乳液。
[0023]作为改进的一种技术方案，步骤(1)中的搅拌转速为600～1000r/min；步骤(2)中的搅拌转速为200～300r/min。
[0024]作为改进的一种技术方案，所述乳胶粒子的核、内层壳、外层壳分别包括以下重量份的原料：
[0025]核结构原料：环氧丙烯酸酯8～10份、反应型乳化剂单体1～2份、双丙酮丙烯酰胺3～8份、丙烯酸1～3份；
[0026]内层壳结构原料：苯乙烯10～12份、反应型乳化剂单体1～2份；
[0027]外层壳结构原料：液体环氧树脂8～10份、甲基丙烯酸5～8份、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液，其特征在于：所述无皂核壳乳液是以环氧丙烯酸酯为核、丙烯酸酯共聚物为内层壳、环氧树脂/纳米SiO2复合物为外层壳的乳胶粒子结构的乳液。2.如权利要求1所述的可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液，其特征在于所述乳胶粒子的核、内层壳、外层壳分别包括以下重量份的原料：核结构原料：环氧丙烯酸酯8～10份、反应型乳化剂单体1～3份、双丙酮丙烯酰胺3～8份、丙烯酸1～3份；内层壳结构原料：苯乙烯10～12份、反应型乳化剂单体1～3份；外层壳结构原料：液体环氧树脂8～10份、甲基丙烯酸5～8份、丙烯酸丁酯6～8份和改性纳米SiO
2 3～5份；所述乳胶粒子的原料还包括有机过氧类或偶氮类油溶性引发剂0.5～2份、氧化
‑
还原型水性引发剂1～4份和去离子水45～50份。3.如权利要求1所述的可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液，其特征在于：所述反应型乳化剂单体包括3
‑
烯丙氧基
‑2‑
羟基
‑1‑
丙烷磺酸钠盐、1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵、1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚、1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚单磷酸中的一种或几种。4.如权利要求1所述的可低温交联固化的环氧丙烯酸无皂核壳乳液，其特征在于：所述液体环氧树脂包括E
‑
51、E
‑
44、F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜显华，韩建军，沈孝忠，王福新，王坤，
申请(专利权)人：青岛乐化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：