一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液及制备方法技术

技术编号:36857147 阅读:21 留言:0更新日期:2023-03-15 17:57
本发明专利技术提出了一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液及制备方法,水性涂料的技术领域,用以解决水性丙烯酸树脂乳液成膜后的硬度低、附着力不足,且遮盖力差的技术问题。本发明专利技术包括以下重量的原料:软单体20

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液及制备方法


[0001]本专利技术属于水性涂料的
,尤其涉及一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液及制备方法。

技术介绍

[0002]绿色、环保和可持续发展是21世纪发展的主题。传统溶剂型涂料在生产制造和使用过程中产生大量有毒气体和废水,严重污染了自然环境,对人类的健康也造成了危害。近几十年来,欧美等西方发达国家相继颁布了相关严厉的法律法规限制挥发性有机物(VOCs)的排放。最近几年,我国政府也相继颁布系列性限制挥发性有机物(VOCs)排放的环保法,推进绿色低碳发展。因此,不同类型的传统溶剂型涂料的生产和使用受到限制,开发和使用绿色环保型涂料已成为现在和未来的发展趋势。水性涂料由于良好综合性能,越来越受到人们的青睐,其中,水性丙烯酸树脂涂料是水性涂料一个重要的组成部分。
[0003]丙烯酸树脂由于对光的主吸收峰不在太阳光谱范围之内而具有极佳的耐光性和耐候性,可用于户外的建筑涂料领域,例如,专利公开号CN108129600A公开了一种硬核软壳型丙烯酸乳液,通过调节乳液聚合过程中所添加的软硬单体的比例,其制备得到的水性阻尼涂料阻尼温域宽,且能够很好地解决涂料高温阻尼性能与抗冲击性能、柔韧性之间的矛盾,但以此为成膜物质的漆膜的遮盖力不足;专利公开号CN109651560A公开一种具有优异耐碱性的高硬度丙烯酸乳液及其制备方法,通过引入交联单体双丙酮丙烯酰胺、己二酸二酰肼来提高乳液膜的致密度和硬度,但成膜时间仍较长,高固含量和低粘度仍难兼顾。很难满足中高端建筑涂料行业领域。因此,开发一种高硬度且可用于建筑涂料领域的高遮盖力的丙烯酸树脂乳液具有很大的市场前景。

技术实现思路

[0004]针对水性丙烯酸树脂乳液成膜后的硬度低、附着力不足,且遮盖力差的技术问题,本专利技术提出一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液及制备方法,此树脂乳液外观良好,固含量高且黏度较低,单组份涂膜的硬度高,达到2H,光泽度较佳,用其配制的涂料遮盖力强,可应用于较高档的建筑涂料行业。
[0005]为了达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:
[0006]一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液,由以下重量份的组分组成:软单体20

28.5份、硬单体72

91.6份、丙烯酸类环氧基单体5

6份、丙烯酸类羧基单体26

29.5份、引发剂1

1.6份、催化剂0.08

0.2份、乳化剂1.2

1.8份、pH缓冲剂0.4

0.8份、去离子水120

153份、中和剂4.5

6.4份;
[0007]所述核树脂中软单体和硬单体的质量比为1:(1.8

2.3),其中硬单体为甲基丙烯酸甲酯;所述核树脂中的丙烯酸类环氧基单体与碱树脂中丙烯酸类羧基单体的质量比为1:(4.6

5);
[0008]所述的乳化剂为乙烯基磺酸钠、丙烯酸单聚乙二醇酯、端丙烯酸酯基水性聚氨酯
的任意一种或两种以上组合;
[0009]所述的制得的丙烯酸乳液中乳胶粒子的粒径在170

200nm。
[0010]所述树脂乳液的制备方法,其步骤如下:
[0011](1)依次将去离子水、乳化剂和pH缓冲剂加入到装置好的500mL四口烧瓶中,水浴加热至75

85℃,以150

200r/min的速度持续机械搅拌;
[0012](2)取0.38

0.48倍的软单体、0.24

0.36倍的硬单体和丙烯酸类环氧基单体于150mL的烧瓶中,混合均匀得到核树脂预乳液A;取催化剂、0.28

0.35倍的软单体、0.32

0.48倍的硬单体和0.93

0.97倍的丙烯酸类羧基单体于150mL的烧瓶中,混合均匀得到碱树脂预乳液B;取0.22

0.28倍的软单体、0.22

0.40倍的硬单体、0.03

0.07倍的丙烯酸类羧基单体和0.25倍的引发剂150mL的烧瓶中,混合均匀得到壳树脂预乳液C;
[0013](3)向500mL四口烧瓶中均匀加入1/7

1/5的预乳液A的混合溶液,匀速搅拌3

8min后加入1/40

3/40的引发剂,保温反应15

25min后加入1/5

2/5的引发剂,之后匀速滴加剩余的预乳液A的混合溶液,45

50min滴加结束,再保温反应20

40min;
[0014](4)保温结束后加入1/7

1/5的预乳液B的混合溶液,匀速搅拌3

8min后加入3/40

5/40的引发剂,保温反应20

30min后加入1/5

2/5的引发剂,之后以极慢速率滴加剩余预乳液B的混合溶液,滴加时间保持在100

120min,滴加结束后保温反应20

40min;
[0015](5)最后慢速滴加预乳液C的混合溶液,滴加时间保持在65

75min,滴加结束后保温反应1.5

2.5h;
[0016](6)温度将至40℃下,加入中和剂搅拌均匀,将pH调至8.5

9,得到高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液。
[0017]优选的,所述步骤(3):向500mL四口烧瓶中均匀加入1/6的预乳液A的混合溶液,匀速搅拌5min后加入1/20的引发剂,保温反应20min后加入3/10的引发剂,之后匀速滴加剩余的预乳液A的混合溶液,45

50min滴加结束,再保温反应30min。
[0018]优选的,所述步骤(4):保温结束后加入1/6的预乳液B的混合溶液,匀速搅拌5min后加入2/20的引发剂,保温反应25min后加入3/10的引发剂,之后以极慢速率滴加剩余预乳液B的混合溶液,滴加时间保持在100

120min,滴加结束后保温反应30min。
[0019]所述碱树脂和壳树脂的硬单体为甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的组合,两者的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯质量比分别为(2

2.2):1和(3

3.2):1。
[0020]所述软单体为甲基丙烯酸月桂酯;丙烯酸类环氧基单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯的任意一种;丙烯酸类羧基单体为甲基丙烯酸或丙烯酸的任意一种。
[0021]所述的催化剂为四丁基溴化铵;所述的引发剂为过硫酸铵或过硫本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液的制备方法,其特征在于,其步骤如下:(1)将软单体、硬单体和丙烯酸类环氧基单体混合均匀得到核树脂预乳液;将催化剂、软单体、硬单体和丙烯酸类羧基单体混合均匀得到碱树脂预乳液;将软单体、硬单体、丙烯酸类羧基单体和引发剂混合均匀得到壳树脂预乳液;将去离子水、乳化剂和pH缓冲剂混合均匀得到乳化剂溶液;(2)将核树脂预乳液和引发剂采用间歇投料的方式加入到乳化剂溶液中;(3)将碱树脂预乳液和引发剂采用间歇投料的方式加入到步骤(2)的溶液中;(4)将壳树脂预乳液加入到步骤(3)的溶液中进行反应,反应结束后加入中和剂,得到高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液。2.根据权利要求1所述的高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中各溶液的制备方法为:核树脂预乳液:将0.38

0.48倍的软单体、0.24

0.36倍的硬单体和丙烯酸类环氧基单体混合均匀得到核树脂预乳液;碱树脂预乳液:将催化剂、0.28

0.35倍的软单体、0.32

0.48倍的硬单体和0.93

0.97倍的丙烯酸类羧基单体混合均匀得到碱树脂预乳液;壳树脂预乳液:将0.22

0.28倍的软单体、0.22

0.40倍的硬单体、0.03

0.07倍的丙烯酸类羧基单体和0.25倍的引发剂混合均匀得到壳树脂预乳液;乳化剂溶液:将去离子水、乳化剂和pH缓冲剂混合加热至75

85℃,搅拌均匀得到乳化剂溶液。3.根据权利要求2所述的高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中间歇投料的步骤为:向乳化剂溶液中均匀加入1/7

1/5的核树脂预乳液,匀速搅拌3

8min后加入1/40

3/40的引发剂,保温反应15

25min后加入1/5

2/5的引发剂,之后匀速滴加剩余的核树脂预乳液,滴加时间45

50min,滴加结束后保温反应20

40min。4.根据权利要求2所述的高硬度的三层中空单组份丙烯酸树脂乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中间歇投料的步骤为:向步骤(2)的溶液中加入1/7

1/5的碱树脂预乳液,匀速搅拌3

8min后加入3/40

5/40的引发剂,保温反应20

30min后加入1/5

2/5的引发剂,之后匀速率滴加剩余碱树脂预乳液,滴加时间100<...

【专利技术属性】
技术研发人员:李玉张延强袁东明吴琼程佳男杨天照朱继双刘汉超
申请(专利权)人:南阳星港涂料有限公司
类型:发明
国别省市:

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