[发明专利]一种防腐涂料用端羟基水性核壳乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料用端羟基水性核壳乳液的制备方法，具体的说是一种防腐涂料用端羟基水性核-壳型丙烯酸酯乳液的制备方法。

背景技术

乳液聚合是在水中(也可以其他液体介质)按胶束机理或低聚物机理产生彼此孤立的乳胶粒，并在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合生产高聚物的一种聚合方法。聚丙烯酸酯，丁苯橡胶，聚氯乙烯等产品均以乳液聚合法大规模工业化生产。尽管乳液聚合技术得到了很大的发展，但乳液聚合产品的电性能、光学性能和耐溶剂性、耐水性能不能完全满足要求，限制了乳液聚合产品的大规模应用。研究表明乳化剂和引发剂的添加，分子支化等是造成产品性能下降的主要原因，因此国内外许多学者和专家就如何提高乳液产品的性能进行了研究，乳液聚合技术也在不断创新。有工业应用前景的乳液聚合新思路新技术有核壳结构粒子设计，辐射乳液聚合等。

“核壳粒子结构”属于近二十年发展的“粒子设计”(particle design)这一新概念。由于乳胶粒的结构形态与聚合物的性能也有对应关系。在不改变原料组成，不增加产品成本的前提下，仅仅利用高分子化学，高分子物理，分子设计的原理，改变合成工艺和聚合条件，有意识有目的地制备出有核壳结构形态的乳胶粒，来赋予乳液聚合物以优异的性能。

随着涂料行业的不断发展，树脂的消费量也不断上升，涂料行业是树脂最大的消费市场之一。目前丙烯酸树脂以溶剂型为主，所用有机溶剂易燃、易爆、易挥发、气味大，有毒，使用时造成污染带来公害。很多国家、部门已颁布法令限制挥发性有机化合物(VOC)的使用，树脂从溶剂型到水基型的转变已成必然。普通水性丙烯酸(WPA)由于共聚合成，分子链较长，且支化交联度不够使得其高温发粘，低温变脆，且由于固含不高，所以干燥速度慢、耐水性和耐溶剂性、耐酸碱、耐盐雾性能能欠佳，并且价格不菲，故不能满足防腐涂料的使用要求，必须对其进行改性。聚氨酯乳液具有优异的机械性能和耐化学品，耐候性能，乙烯基羟基磷酸酯具有优异的耐酸碱，耐盐雾性能用聚氨酯和乙烯基羟基磷酸酯改性的丙烯酸酯乳液具有良好的附着力、耐候性，耐化学品，耐老化性，耐腐蚀性能而且低毒、低污染，成为防腐涂料工业中重要产品之一。

传统的核-壳结构丙烯酸乳液是通过核与壳的亲水性与软硬度不同而设计的，成膜后软硬段相互分离。然而丙烯酸酯链段的软化点差异造成分离程度不足或机械性能与耐介质能力偏弱。本发明将在结构上采用不同官能团对微晶的影响出发，提高微相分离程度，进而提高树脂成膜后的耐介质与耐化学品性。

发明内容

本发明旨在提供一种防腐涂料用端羟基水性核-壳型丙烯酸酯乳液的制备方法。所要解决的技术问题是提高防腐涂料的附着力、耐水性和耐盐雾性。

本发明公开了一种防腐涂料用端羟基水性核壳乳液及其制备方法，其中端羟基水性防腐用丙烯酸酯乳液为核壳结构，壳层羟基磷酸酯型丙烯酸分子，核层为聚氨酯改性的丙烯酸酯，壳层为羟基磷酸酯作为功能单体合成的丙烯酸酯。所述端羟基防腐丙烯酸酯乳液的固含量为40-50％；其制备方法是以聚合物多元醇和异氰酸酯为聚合物单体，在乙烯基丙烯酸酯类单体存在条件下合成双键封端的聚氨酯分子，然后与苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸单体聚合作为核层，再将含有功能单体乙烯基羟基磷酸酯的丙烯酸单体混合物作为种子乳液，在70℃-85℃滴加到核层中。本发明可以用于钢材等金属表面的防腐涂层。

本发明解决技术问题采用如下具体技术方案：

本发明防腐涂料用核-壳型水性端羟基丙烯酸乳液的制备方法按以下步骤操作：

(1)双键封端直链型聚氨酯乳液的制备

将经过脱水处理的低聚物二元醇置于反应容器中，然后加入小分子扩链剂A，5-10min后加入二异氰酸酯，于70-85℃反应3-4h；随后加入亲水扩链剂二羟甲基丙酸和助溶剂丙酮，在70-80℃条件下反应0.5-1h，加入催化剂二月桂酸二丁基锡和溶剂丙酮继续反应1.5-2.5，最后加入甲基丙烯酸-β-羟丙酯和溶剂丙酮，在60-70℃条件下反应1.5-2.5h；反应结束后降温至40℃，加入甲基丙烯酸甲酯降低粘度和三乙胺中和反应2-5min，强烈搅拌下加入去离子水分散成乳液，7-15min后加入小分子扩链剂B和余量去离子水的混合物，45-65℃下熟化1-2h，得到双键封端的直链型聚氨酯乳液；

其中各原料按照质量份数构成如下：