有机硅改性丙烯酸酯水性木器漆乳液及其合成方法技术

有机硅改性丙烯酸酯水性木器漆乳液及其合成方法。有机硅改性丙烯酸酯乳液具有硬核软壳的三层核壳结构乳胶粒子，可室温自交联，粒径为８０～２００ｎｍ、固含量为４０～５０％、最低成膜温度不高于４０℃。乳液是在丙烯酸酯核壳乳液聚合过程中引入可实现室温交联功能的含双键的双羰基化合物和含双官能度或／和多官能度的（甲基）丙烯酸酯交联单体，并在壳的最外层引入有机硅预聚体而制得。聚合工艺简单实用，聚合过程无凝胶生成，乳液存贮稳定性可达１年以上。所合成的乳液在成膜时可生成互穿网络结构和自分层结构。作为水性木器漆应用时，漆膜铅笔硬度≥２Ｈ，具有良好的附着力和柔韧性，优良的抗划伤性及耐水、耐油和防污性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水性木器涂料
，具体涉及一种含有三层核壳结构乳胶 粒子的、可室温自交联生成互穿网络结构和自分层结构的有机硅改性丙烯酸酯 乳液及其合成方法。
技术介绍
在节能减排已成为社会责任的今天，木器涂料工业正朝着符合生态要求的 方向发展，健康、环保、高效将成为未来涂料技术的首要标签。欧盟在《欧盟装饰涂料指导方针(2007-2010)》中提出，2007年1月1日起， 欧盟将实行新的VOC含量限制标准，进一步大幅度降低涂料中的VOC值，水 性漆的VOC含量应低于100毫克/升，溶剂型漆的VOC含量应低于400毫克/ 升。苛刻的环保要求意味着，使用溶剂作为稀释产品的漆类产品，在室内装饰 中几乎不可能再继续使用。在我国，环保检测的相关政策门槛也在逐步大幅度提高。国家质检总局于 2002年1月1日就已经颁布了强制性涂料标准《室内装饰装修材料溶剂型木器 涂料中有害物质限量》。之后又于2004年发布了第7号公告，自2004年5月1 日起，将对溶剂型油漆实施强制认证，提高了准入门槛。此外，2006年8月新 修订出台的《民用建筑室内环境污染控制规范》也明确要求住宅装饰装修中采 用的稀释剂和溶剂，不得使用苯等化工产品。2008年10月1日推出 GB18582-2001《室内装饰装修内墙涂料有害物质限量》的升级版本，水性涂料 VOC含量的要求将从200毫克/升转变为120毫克/升，水性涂料的标准将进一步 严格，与欧美等国家的标准将完全接轨，这将给中国水性涂料生产企业带来新 的挑战。阻碍我国水性木器漆发展的关键因素除环保外，还有产品自身的性能与价格。目前大量使用的水性木器漆按其树脂组成类型主要有醇酸类、丙烯酸类、 聚氨酯类及丙烯酸聚氨酯复合类，以单组分型为主。水性醇酸树脂本身相对分子质量相对较低，需要通过氧化交联干燥后方可获得较好的机械性能，从而影 响了水性醇酸树脂的干燥速度和交联密度。此外，其分子链段中的酯基在碱性 条件下易发生水解，影响了树脂的贮存稳定性。水性聚氨酯类综合性能较好， 但固含量低，生产过程会使用溶剂，价格昂贵。市场上进口的普通水性聚氨酯木器漆的单罐零售价格在100元/kg左右，国产便宜的也需30元/kg，几乎为溶 剂型的2 5倍，超出了许多消费者的心理承受能力。而聚丙烯酸酯乳液既满足 水性涂料的环保与性能要求，而且价格比水性聚氨酯乳液低很多，是性价比很 高的适合普通家居和工业涂装使用的水性涂料，也是国外公司进入我国水性木 器漆市场的主打产品。但水性丙烯酸酯漆膜的抗划伤性欠佳、存在高温回粘低 温变脆问题，柔韧性、耐磨性也较差，低温不易成膜，因此为提高水性丙烯酸 酯的综合性能，扩大其应用范围，必须对其改性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可用于水性木器漆的、含有三层核壳结构乳胶 粒子的、可室温自交联生成互穿网络结构和自分层结构的有机硅改性丙烯酸酯 乳液及其合成方法。本专利技术提供的含有三层核壳结构乳胶粒子的、可室温自交联的、互穿网络 型有机硅改性丙烯酸酯乳液，其特征在于该乳液粒径为80 200nm、固含量 为40 50%、具有硬核软壳的三层核壳乳胶粒子结构、最低成膜温度不高于 40°C。组成三层核壳乳胶粒子的混合单体所占总单体的质量百分比为核部分混合单体 20 50%次外层混合单体 25 40%最外层混合单体 25 40% 其核部分混合单体选用(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙 烯酸羟基酯、垸基丙烯酸、双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体； 次外层混合单体选用(甲基)丙烯酸垸基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟 基酯、烷基丙烯酸、双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体、含双 键的双羰基化合物；最外层混合单体选用(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香 族化合物、丙烯酸羟基酯、烷基丙烯酸、含双键的双羰基化合物、双官能度或/ 和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体、有机硅预聚体。乳液中各单体的组成为-a) (甲基)丙烯酸烷基酯，占总单体质量的65.0 85.0°/0;b) 乙烯基芳香族化合物，占总单体质量的5.0 25.0%;c) 丙烯酸羟基酯，占总单体质量的1.0 5.0%;d) 烷基丙烯酸，占总单体质量的1.0 5.0%;e) 含双键的双羰基化合物，占总单体质量的1.0 5.0%;f) 双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体，占总单体质量的0.5 2.0%;g) 有机硅预聚体，占总单体质量的1.0 6.5%;其中所述的(甲基)丙烯酸烷基酯是(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲 基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯，优选甲基 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯中2 5种;所述的乙烯基芳香族化合物是苯乙烯、ct -甲基苯乙烯、 氯代苯乙烯、叔丁基苯乙烯中的一种，优选苯乙烯；所述的丙烯酸羟基酯是(甲 基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种， 优选丙烯酸羟乙酯；所述的垸基丙烯酸是丙烯酸、a-甲基丙烯酸、衣康酸中的 一种，优选a-甲基丙烯酸；所述的含双键的双羰基化合物是双丙酮丙烯酰胺或 乙酰乙酰基甲基丙烯酸乙酯中的一种，优选双丙酮丙烯酰胺；所述的含双官能 度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体为乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二 醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二縮乙二醇二甲基丙烯酸酯、 三縮乙二醇二甲基丙烯酸酯、三縮丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙垸三甲 基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯，优选l，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟 甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二縮乙二醇二甲基丙烯酸酯中的1 2种；所述的有 机硅预聚体是由八甲基环四硅氧烷与Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷以 质量比10: l混合，以KOH为催化剂(质量比为0.4%)，搅拌条件下105士rC 反应2h而制得。制备本专利技术产品时，除上述单体外还需要的原料是乳化剂、引发剂、pH值 调节剂、含有肼基的交联剂和水，其用量为单体总质量的 乳化剂 1.0 5.0% 8引发剂 0.3 1.0%pH值调节剂 0.2 0.4%含有肼基的交联剂 0.5 3.5%去离子水 50 60%其中所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂复合而成，阴/非比为 1/3 4/1，其中阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠；非离子乳 化剂为辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚；引发剂选用过硫酸钾、过硫酸 钠、过硫酸铵、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸钠-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫 酸氢钠或叔丁基过氧化氢-甲醛化亚硫酸氢钠；pH值调节剂选用碳酸钠、碳酸氢 钠、碳酸铵、碳酸氢铵、醋酸钠、磷酸二氢钠，优选碳酸氢钠；含有肼基的交 联剂为己二酰肼或癸二酰肼。本专利技术的合成方法的工艺步骤为① 核乳液的制备室温下将15 50%乳化剂、8 15%去离子水及核单体依 次加入到预乳化釜中，搅拌15min制得核单体的预乳化液；在聚合釜中依次加 入5 65%乳化剂、30 50%去离子水、pH调节剂和10~15%核单体的预乳化液， 升温至50'C时加入30 70%引发剂水溶液(将引发剂溶于20 本文档来自技高网...

【技术保护点】
有机硅改性丙烯酸酯水性木器漆乳液，其特征在于具有硬核软壳的三层核壳结构乳胶粒子、可室温自交联生成互穿网络结构和自分层结构，该乳液粒径为８０～２００ｎｍ、固含量为４０～５０％、最低成膜温度不高于４０℃，乳液由混合单体和辅助组分组成；　组 成三层核壳乳胶粒子的混合单体所占总单体的质量百分比为：　核部分混合单体　２０～５０％　次外层混合单体　２５～４０％　最外层混合单体　２５～４０％　其核部分混合单体选用（甲基）丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟 基酯、烷基丙烯酸、双官能度或／和多官能度（甲基）丙烯酸酯交联单体；次外层混合单体选用（甲基）丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟基酯、烷基丙烯酸、双官能度或／和多官能度（甲基）丙烯酸酯交联单体、含双键的双羰基化合物；最外层混合单体选用（甲基）丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟基酯、烷基丙烯酸、含双键的双羰基化合物、双官能度或／和多官能度（甲基）丙烯酸酯交联单体、有机硅预聚体；　乳液中各单体的组成为：　ａ）（甲基）丙烯酸烷基酯，占总单体质量的６５．０～ ８５．０％；　ｂ）乙烯基芳香族化合物，占总单体质量的５．０～２５．０％；　ｃ）丙烯酸羟基酯，占总单体质量的１．０～５．０％；　ｄ）烷基丙烯酸，占总单体质量的１．０～５．０％；　ｅ）含双键的双羰基化合物，占总单体质量的 １．０～５．０％；　ｆ）双官能度或／和多官能度（甲基）丙烯酸酯交联单体，占总单体质量的０．５～２．０％；　ｇ）有机硅预聚体，占总单体质量的１．０～６．５％；　除单体外的辅助成分，其含有量为单体总质量的：　乳化剂　１． ０～５．０％　引发剂　０．３～１．０％　ｐＨ值调节剂　０．２～０．４％　含有肼基的交联剂　０．５～３．５％　去离子水　５０～６０％。...

【技术特征摘要】
1、有机硅改性丙烯酸酯水性木器漆乳液，其特征在于具有硬核软壳的三层核壳结构乳胶粒子、可室温自交联生成互穿网络结构和自分层结构，该乳液粒径为80～200nm、固含量为40～50％、最低成膜温度不高于40℃，乳液由混合单体和辅助组分组成；组成三层核壳乳胶粒子的混合单体所占总单体的质量百分比为核部分混合单体20～50％次外层混合单体25～40％最外层混合单体25～40％其核部分混合单体选用(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟基酯、烷基丙烯酸、双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体；次外层混合单体选用(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟基酯、烷基丙烯酸、双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体、含双键的双羰基化合物；最外层混合单体选用(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸羟基酯、烷基丙烯酸、含双键的双羰基化合物、双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体、有机硅预聚体；乳液中各单体的组成为a)(甲基)丙烯酸烷基酯，占总单体质量的65.0～85.0％；b)乙烯基芳香族化合物，占总单体质量的5.0～25.0％；c)丙烯酸羟基酯，占总单体质量的1.0～5.0％；d)烷基丙烯酸，占总单体质量的1.0～5.0％；e)含双键的双羰基化合物，占总单体质量的1.0～5.0％；f)双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体，占总单体质量的0.5～2.0％；g)有机硅预聚体，占总单体质量的1.0～6.5％；除单体外的辅助成分，其含有量为单体总质量的乳化剂1.0～5.0％引发剂0.3～1.0％pH值调节剂0.2～0.4％含有肼基的交联剂 0.5～3.5％去离子水50～60％。2、根据权利要求1所述有机硅改性丙烯酸酯水性木器漆乳液，其特征在于混合单体中所述的(甲基)丙烯酸垸基酯是(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯中的2 5种;所述的乙烯基芳香族化合物是苯乙烯、a-甲基苯乙烯、氯代苯乙烯、叔丁基苯乙烯中的一种；所述的丙烯酸羟基酯是(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种；所述的烷基丙烯酸是丙烯酸、a-甲基丙烯酸、衣康酸中的一种；所述的含双键的双羰基化合物是双丙酮丙烯酰胺或乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯；所述的含双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体是乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二縮乙二醇二甲基丙烯酸酯、三縮乙二醇二甲基丙烯酸酯、三縮丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的1 2种；所述的有机硅预聚体为Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅垸与八甲基环四硅氧烷的縮聚物。3、根据权利要求1或2所述有机硅改性丙烯酸酯水性木器漆乳液，其特征在于混合单体中所述的(甲基)丙烯酸垸基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯中2 5种；所述乙烯基芳香族化合物是苯乙烯；所述的丙烯酸羟基酯是丙烯酸羟乙酯；所述的烷基丙烯酸是a-甲基丙烯酸；所述的含双键的双羰基化合物是双丙酮丙烯酰胺；所述的含双官能度或/和多官能度(甲基)丙烯酸酯交联单体是l，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国军，张桂霞，刘素花，刘俊龙，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：91[]