[发明专利]内外双重交联核壳结构丙烯酸乳液的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子物质合成领域，涉及乳液聚合技术，具体涉及一种内外双重交联核壳结构丙烯酸乳液的制备方法及应用。

背景技术

丙烯酸乳液是各种丙烯酸类单体的共聚物的通称，广泛用于各行各业中，其在木器漆行业中尤为重要。

木器漆不仅具有装饰美化作用，而且对木材具有保护作用，可以延长木材使用寿命，但是在我国市场上销售的木器漆多数还是溶剂性型的，这些木器漆涂料中含有大量有毒的有机挥发物，严重危害生产和施工人员的身体健康，及污染大气。随着人们环保意识的日益增强，溶剂型涂料的使用范围已日益受到限制，而水性木器漆因其具有无环境污染、毒性小及无火灾隐患等优点越来越受到人们的关注和重视。近年来，低污染高性能的环保型水性木器漆已越来越受到人们的重视。

目前市场常见的水性木器漆有水性醇酸树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液。

水性醇酸树脂因其乳液的分子量较小，具有良好的流动性和渗透性，可渗透到木材内部封闭木材中的单宁酸，进而防止单宁酸的迁移造成涂膜污染。同时因其附着力强、硬度高、耐冲击性强、漆膜的丰满度高，在色漆中得到了广泛的应用，但因其结构中含有苯环结构，其耐光保光性不佳，故用于清漆的并不多。同时，又因其在存储过程中分子链的酯基在碱性条件下易发生水解，导致树脂的储存稳定性不佳。

水性聚氨酯分为单组分和双组分，聚氨酯树脂分子因其具有的硬链段和软链段结构，决定了其既具有坚硬又具有柔软的独特性能，其微观两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性、耐磨、硬度高等特性，非常适合配制各种高档水性木器漆面漆。但是性能好的水性聚氨酯多为进口，价格贵，且固含量低，涂膜的丰满度欠佳，需多次涂覆。目前为降低成本，提高水性聚氨酯的性能，常用丙烯酸树脂改性聚氨酯和对聚氨酯进行交联改性，前者存在相容性不佳的问题，后者通常包括内交联和外交联，目前引入内交联剂制得的乳液稳定性不佳；外交联通常是指双组分水性聚氨酯，它存在施工复杂，适用期短的问题；同时聚氨酯涂料在制备过程中所使用的单体有剧毒对人体极为不利。

水性丙烯酸乳液具有固含高、干燥速度快、硬度高、成本低、耐光及耐候性好等特点。同时也存在成膜性较差，不耐溶剂及热黏冷脆等缺点。虽然目前已有不少改性的措施，例如有机硅自交联改性丙烯酸乳液、核壳结构的设计和丙烯酸微乳液的制备，但是很难解决硬度和最低成膜温度之间的矛盾，若加入太多的成膜助剂会大幅度的提高挥发性有机物含量，使得其失去了水性漆的意义，故丙烯酸乳液的开发与应用在一定程度上受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种内外交联核壳结构丙烯酸乳液的制备方法及应用，本发明的内外交联核壳结构丙烯酸乳液克服了目前水性木器漆用丙烯酸乳液硬度和最低成膜温度之间的矛盾，耐水性好、交联度高，相比水性聚氨酯木器漆，其价格更具优势，同时固含量高，丰满度高，生产过程中，毒性低；相比水性醇酸树脂，其耐候性和存储稳定性得到了极大的提高，可以应用于水性木器漆的制备。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

内外双重交联核壳结构丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备种子单体：将4~8质量份丙烯酸丁酯，2~5.6质量份甲基丙烯酸甲酯，0.1~0.5质量份甲基丙烯酸，0.18~0.75质量份内交联剂混合均匀得到种子单体；

（2）制备种子乳液：取1.28~1.7质量份复合乳化剂，0.06~0.16质量份引发剂，溶于60~80质量份去离子水，搅拌均匀后于300~400rmp的转速下加热至75~85℃，之后将转速降至160~220rmp，于10~15分钟内滴加种子单体，保温15~20分钟至瓶壁无明显回流时得种子乳液；

（3）制备核层乳液：取36~76质量份丙烯酸丁酯，18~50.4质量份甲基丙烯酸甲酯，0.9~4.5质量份甲基丙烯酸，0.62~6.85质量份内交联剂混合均匀后，加入到溶有0.7~1.86质量份复合乳化剂和0.4~0.75质量份引发剂的30~80质量份去离子水中，分散预乳化得到核层预乳液，并于1.5~3小时内加入到步骤（2）制备的种子乳液中进行聚合，保温30~60分钟，得到核层乳液；