本发明专利技术公开的是一种建筑外墙弹性涂料用纯丙烯酸酯共聚物涂料乳液的制备方法，包括种子乳液的制备方法，由种子乳液制备的纯丙型弹性乳液及其制备方法，以及由弹性乳液添加助剂及填料等制备的弹性涂料，其中种子乳液的共聚物的共聚单体比例(按wt)St:MMA:BMA:BA是(32～42):(18～27):(18～27):(12～22)，种子乳液的聚合物的汉克常数(Hansch)为3.00～3.81pKa，由种子乳液与由丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸正丁酯(BMA)按照单体比例(wt)(0.8-5):(0.8-5):(25-45):(7-33):(7-33)组成的单体混合物进行种子聚合而得到弹性乳液。由本发明专利技术的纯丙型弹性乳液制得的弹性涂料的耐沾污、耐候性、低温弹性、附着性、耐水性等性能得到显著提高，可作为耐久性要求较高的外墙装饰涂料，广泛用于建筑涂装领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体涉及一种相控成膜的纯丙烯酸酯型弹性涂料乳液、使用该乳液的涂料及其制备方法，属于建筑涂料领域。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，我国建筑涂料耗量每年均以15%的增长率递增，2009年，中国大陆共消耗建筑涂料360万吨，其中消耗各类涂料乳液近90万吨，其中弹性涂料乳液消耗近15万吨，到2011年，我国建筑涂料已突破450万吨，2011年实际建筑涂料耗量为460万吨。随着我国建筑涂装的规范化，高端产品的用量已占建筑涂料乳液的20% 30%，因此开发高端建筑涂料乳液，解决弹性涂料乳液耐沾污与低温柔性难以均衡的问题是涂料乳液行业的追求目标。1997年，美国罗门哈斯公司率先将外墙弹性涂料乳液Primal AC2438推向中国市场，自此，我国建筑外墙的涂装，开始步入高质量，高寿命时代。从此国内众多生产厂家开始模仿AC-2438。1997年至2010年，美国的罗门哈斯公司，德国BASF公司及日本的昭和公司以及美国的路博润公司都相继推出具有自己特色的外墙弹性涂料用乳液，2004年罗门哈斯公司又推出AC-2468弹性外墙涂料乳液，该产品革除了 AC-2438的部分缺陷，改善了耐沾污性，且改进了常温弹性、低温弹性及耐候性不足的问题。近年来，众多研究人员对进一步提高丙烯酸酯弹性乳液的性能作了大量的研究。中国专利CN 258685A公开了一种制备有机硅改性丙烯酸酯弹性乳液的方法，所述乳液所用单体组成为以单体总重量计4 15%重量的有机硅单体，以单体总重量计I 5%重量的烯属不饱和酸单体和以单体总重量计80 95%重量的烯属丙烯酸系单体，通过引入特殊交联单体，使乳液的耐水性和粘合性都有一定程度的提高，但干膜的弹性及低温柔韧性不够，仍不能完全解决涂膜龟裂问题。中国专利CN1333299A采用低温合成工艺制备丙烯酸酯弹性乳液，反应易于控制，不会出现冲釜和物料凝聚现象，制备出的丙烯酸酯高聚物的玻璃化转变温度低，弹性好，但易回粘。中国专利CN1557850A通过共聚反应将有机硅树脂接枝在聚丙烯酸酯大分子上，对耐水性、耐候性等方面都有较大的提高，但对乳液的柔韧性和低温抗裂性没有多大提高。中国专利CN1712458A公开了一种纳米相控功能乳液，其纳米尺寸在100 138nm，乳液是少量的硬相和软相组合而成，硬相区尺寸在10 20nm，软相区尺寸在130 180nm，可在不加成膜助剂下成膜，可用于零VOC涂料，但未提及是否可用于外墙涂料或外墙弹性涂料。中国专利CN1013622916A公开了一种无机纳米改性建筑乳液，主要强调了其优异的耐磨性和耐沾污性，但未涉及弹性，耐候性及展色性，从其列举的实施例可以看出，使用了反应型乳化剂，该专利也未报导涂料的最终性能。中国专利CN101818012B公开了一种弹性外墙涂料，其中以质量份数计含有150 160份弹性乳液以及40 50份刚性乳液，10 12份有机硅助剂，其中所述弹性乳液选自罗门哈斯易韧达2438M、易韧达3828、易韧达2848NG和路博润AE-960，所述刚性乳液选自罗门哈斯百历摩AC-261P、巴斯夫安固力296DS，所述有机硅助剂为瓦克BS1306。中国专利CN100344716公开了一种外墙装饰用弹性涂料及方法，由丙烯酸自交联共聚乳液、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、η-辛基-异噻唑啉酮、聚羧酸铵、烷基酚聚氧乙烯醚、羟乙基纤维素、三正丁基磷酸酯、丙二醇、2，2，4三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯、钛白粉、重钙、滑石粉、高岭土、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚氨酯改性聚醚经搅拌、研磨制成。但未很好地解决涂料乳液 耐沾污与低温柔性难以均衡的问题。
技术实现思路
本专利技术以解决目前建筑外墙弹性涂料用丙烯酸酯共聚物乳液一直存在低温柔性差，耐沾污性差等问题，利用种子可控乳液聚合技术与相控成膜技术相结合，提供了一种耐沾污、耐候性好的弹性涂料及其制备方法。常规种子乳液聚合多是在严格控制乳化剂用量在CMC以下，而且需多步单体溶胀-聚合才能完成，而且最初的种子位于乳胶粒的最内层，因每步聚合补加的乳化剂量均在CMC以下，因此粒径分布很窄，但最终乳胶粒的粒径都很大，一般均在160nm以上，这对于合成PVC增韧改性剂(MBS及ACR)是优点，但对于制备涂料乳液就是缺点，因为建筑涂料乳液的粒径越细，其对颜料的承载能力，对颜料及基材的粘结性能就越好，这是因为纳米级有机聚合物同样存在超表面效应。粒径小、分布较窄，且适中亲水性可保证后续滴加聚合的单体全部在种子乳液的每个乳胶粒的内部进行聚合，因这些极细粒子的超表面效应带来的极大吸附功，将所有后续单体以黑洞的功能进行增容、聚合，因此壳层聚合物不是后续单体形成的聚合物而是种子聚合物，而当乳液固含量较高时，壳层聚合物开始破裂，硬聚合物以碎片或颗粒分布在最终乳胶粒的表层；在成膜后富集在漆膜表面，进行有效的光交联，而不影响漆膜主体的弹性和低温柔性。种子聚合物的亲水性大小决定了其种子聚合物在成膜过程中向外部扩散的能力，同时也决定了漆膜的实干速度及漆膜的致密性，同时还影响光敏交联剂向漆膜表层的扩散速度及扩散程度，因此种子聚合物的亲水性在涂料乳液的设计中至关重要。本专利技术利用乳胶粒的颗粒形态设计将种子乳液聚合与相控成膜机制相结合，解决耐污性与低温柔性难以均衡的问题，具体是采用种子法严格控制最终乳液的粒径及最终乳液乳胶粒的壳层聚合物的组成及其亲水性的大小。根据本专利技术的一个方面，提供了一种粒径小、分布较窄，且适中亲水性的用于弹性涂料的种子乳液及其制备方法。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种使用上述种子乳液制备的乳液及其制备方法。第三方面，本专利技术提供了一种低温柔性、耐沾污及耐候性均优的弹性涂料及其制备方法。在本申请中，所述“纯丙型”乳液、涂料是指由甲基丙烯酸酯、丙烯酸(酯)类单体生产的乳液或涂料。在本申请中，具有低玻璃化转变温度(低于_15°C )的丙烯酸酯共聚物被称作“软聚合物”，具有高玻璃化转变温度(高于32°C)的丙烯酸酯共聚物被称作“硬聚合物”。本专利技术的实施方案概括如下:本专利技术的一个方面提供制备用于制备弹性涂料的种子乳液的方法，该方法包括以下步骤:(I)预乳化:将18 33重量份(优选22 29重量份)的去离子水，6 20重量份(优选8-18重量份，更优选10 15重量份)的阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)搅拌一段时间(例如10 20分钟)后，滴加45 73重量份(优选48 70重量份，更优选52 68重量份，例如55，60，65重量份)的由单体苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和丙烯酸丁酯(BA)组成的单体混合物，继续高速搅拌乳化，获得预乳化液；其中共聚单体比例(按wt)St:MMA:BMA:BA是(32 42): (18 27): (18 27): (12 22)，优选是(35 40): (20 25): (20 25): (15 20)；(2)聚合:将32 50重量份(优选36 45重量份,更优选38 42重量份)的去离子水、5 15重量份(优选6 13重量份，更优选7 11重量份)的十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，在搅拌条件下，升温至本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备种子乳液的方法，该方法包括以下步骤:?(1)预乳化：将18～33重量份的去离子水，6～20重量份的阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)搅拌一段时间后，滴加45～73重量份的由单体苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和丙烯酸丁酯(BA)组成的单体混合物，继续高速搅拌乳化，获得预乳化液；其中共聚单体比例(按wt)St:MMA:BMA:BA是(32～42):(18～27):(18～27):(12～22)，优选是(35～40):(20～25):(20～25):(15～20)；?(2)聚合：将32～50重量份的去离子水、5～15重量份的十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，在搅拌条件下，升温至70～92℃，搅拌一段时间，然后滴加以上步骤(1)所得的预乳化液和自由基引发剂水溶液，滴加时温度控制在83～90℃，总滴加时间控制在75～120分钟；滴加结束后保温一段时间；?(3)后处理：将步骤(2)所得乳液降温，添加4～10重量份的补加乳化剂，加入0或0.01～0.4重量份的防腐剂和/或0或0.01～0.4重量份的消泡剂，最后用中和剂中和，然后过滤，获得种子乳液。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田立壮，田海水，王志宽，高昊，李俊超，
申请(专利权)人：衡水新光化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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