[发明专利]一种聚合物中空微球及其制备方法、以及利用该聚合物中空微球包覆无机矿物质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物中空微球的制备方法，特别是可以通过该中空微球进行各类无机矿物质的表面包覆形成均一稳定的乳液体系。

背景技术

目前，涂料行业离不开钛白粉的需求，要提高涂料中的湿膜遮盖力和干膜遮盖力，必须加入折光系数高的颜填料，而一般的普通矿物质遮光系数大多在1.4-1.7之间，无法形成有效地遮盖。目前最有效的就是折光系数达到2.7的钛白粉。但是钛白粉行业是一个高耗能和高污染的行业，特别是国内大多采用硫酸法制备钛白粉，更是极大的破坏生态环境和能源的需求。普通的中空微球虽然可以起到一定的干膜遮盖作用，但是对于湿膜遮盖没有太大帮助，特别是普通的中空微球由于聚合物核刚性模量较小，很容易在外力的作用下破坏而塌陷。这样做出来的漆膜很容易出现光泽的突然变化，因此中空微球在涂料中不能加入超过8%，而且也只能极少部分取代钛白粉。要彻底的取代涂料中对钛白粉的依赖，必须在两个方面做出提高，一方面提高聚合物中空微球本身的刚性模量，另一方面对聚合物中空微球进行无机物表面包覆，特别是二氧化钛表面包覆，达到提高遮光系数的目的。

发明内容

本发明的目的是合成一种聚合物中空微球以及一种经表面包覆无机矿物质的该聚合物中空微球，将其加入涂料中可以彻底取代钛白粉，同时满足干膜和湿膜对于遮盖力的需求。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种聚合物中空微球，包含合成的聚合物核/中间体/壳三层乳液体系，其中，所述聚合物核的主要成分及重量配比如下：

甲基丙烯酸甲脂            10-12%

甲基丙烯酸                 6-8%

丁脂                         10-12%

乙二醇二甲基丙烯酸酯     0.1-0.3%

十二烷基磺酸钠           0.002-0.004%

过硫酸铵                 0.2-0.5%

水                          68-72%；

所述聚合物中间体的具体组分及重量配比如下：

甲基丙烯酸甲脂          8-14%  

甲基丙烯酸              1-3%

苯乙烯                   2-5%

过硫酸铵               0.1-0.3%

水                        60-65%

聚合物核               16-24%； 

所述聚合物壳的主要成分及重量配比如下：

苯乙烯              16-20%

丁脂                 0.5-1%

二乙烯基苯       0.5-1%

过硫酸铵         0.1-0.3%

水                   13-20%

聚合物中间体    60-65%。

上述的聚合物中空微球的制备方法，其具体步骤如下：

（1）聚合物核的制备，具体工艺为：先加入全部的水、占总量1/4的过硫酸铵和占总量1/20的甲基丙烯酸甲脂、甲基丙烯酸、丁脂和乙二醇二甲基丙烯酸酯，在80^oC下聚合40分钟，然后滴加剩余19/20的甲基丙烯酸甲脂、甲基丙烯酸、丁脂、乙二醇二甲基丙烯酸酯以及剩余3/4的过硫酸铵，这个过程需要在80^oC下持续4.5个小时，之后升温到90^oC同时保持这个温度30分钟，得到合成的聚合物核乳液；

（2）聚合物中间体的制备，其具体工艺为：先将上述合成的聚合物核乳液稀释到10%固含量，然后按上述聚合物中间体的组分及配比持续滴加甲基丙烯酸甲脂、甲基丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵和水，在80^oC下在过硫酸铵存在下继续反应40-60分钟，得到聚合物中间体乳液；

（3）聚合物壳的制备，其具体工艺为：按上述聚合物壳的成分及配比将苯乙烯、丁脂和二乙烯基苯的混合滴加到聚合物中间体乳液中，在90^oC下过硫酸铵存在下继续反应2-3个小时，之后将聚合物冷却到室温形成聚合物核/中间体/壳三层的乳液体系；

（4）进行碱处理，将所合成的聚合物核/中间体/壳三层乳液体系放入恒温水浴，保持400r/min的转速情况下在碱环境中进行处理，即可制得合成聚合物中空微球。