[发明专利]一种含环氧基/羧基丙烯酸酯共聚物核壳乳液及其制备方法和应用

说明书

一种含环氧基/羧基丙烯酸酯共聚物核壳乳液及其制备方法和应用，属于水性丙烯酸防腐体系领域。丙烯酸酯共聚物核壳乳液，通过分子结构设计，核层内部引入环氧基团，壳层引入羧基基团，在较低的聚合温度下，通过分步种子乳液聚合法，合成得到含环氧基/羧基的自交联核壳型丙烯酸酯共聚物乳液。以此种合成的共聚物乳液为主要成膜物，添加自交联催化剂、防腐颜填料、防闪锈剂及其它助剂经分散混合得到水性防腐涂料。该涂料具有高的储存稳定性，所得涂层具有良好的附着力、耐水性和耐盐水性，对钢铁和铝合金具有优异的防腐性能。

技术领域

本发明涉及一种含环氧基/羧基丙烯酸酯共聚物核壳乳液及其制备方法和应用，属于水性丙烯酸防腐体系领域。

背景技术

水性丙烯酸体系乳液有优异的耐候性、耐热性、低成本等各方面优点，是水性防腐涂料使用最广泛的体系之一。而丙烯酸体系涂料的涂层亲水性过高、漆膜致密性还不完善，对水和氧气的阻隔屏蔽能力不高，加上金属防腐对涂层漆膜性能的要求也极为苛刻，所以目前在建筑、工业等领域的防腐保护方面仍不能够完全取代溶剂型产品。

为提高水性丙烯酸涂料的防腐性能，可以通过以下方面进行研究：降低树脂成膜后的亲水基团，降低水和氧气的透过率，对乳胶粒子进行结构设计和纳米粒子改性等。一些水性丙烯酸防腐涂料如CN105505212A和CN105440891A通过将改性石墨烯、导电碳纤维或者导电炭黑与丙烯酸单体混合，不仅提高产品成本，而且涂料易老化，无机粒子在涂料中的分散性和相容性存在缺陷，涂料的防腐性能大打折扣。CN105385301A将碳纳米管和纳米二氧化钛与基体树脂进行混合，制备一种无溶剂纳米防腐涂料，操作简便、附着力明显提高，但是防腐性能不高。

发明内容

本发明的主要目的是通过分子结构设计，在较低的聚合温度下，通过分步种子乳液聚合法，合成得到一种含环氧基/羧基的自交联核壳型丙烯酸酯共聚物乳液。以此种合成的共聚物乳液为主要成膜物，通过添加自交联催化剂、防腐颜填料、防闪锈剂及其它助剂，制备得到水性防腐涂料。核壳型结构是指在核层内部引入环氧基团，壳层引入羧基基团，并在核壳层之间设计过渡层结构，此结构的特点包括：丙烯酸酯共聚物乳液的稳定性提高，水性丙烯酸防腐涂料的储存稳定性高；环氧基团和羧基基团分别分布在聚合物的核层和壳层，保护环氧基团，避免在聚合过程中环氧基团开环，发生交联反应，涂料成膜过程中添加自交联催化剂，环氧基团和羧基基团发生交联反应，提高漆膜的致密性，涂层的阻隔屏蔽能力增强。

一种含环氧基/羧基丙烯酸酯共聚物核壳乳液，其特征在于，一种含环氧基/羧基丙烯酸酯共聚物核壳乳液，是指一种核层为含有环氧基团的共聚物，壳层为含有羧基基团的共聚物的核壳型乳液，其核层聚合物和壳层聚合物的重量配比为30～60:70～40，优选核层聚合物和壳层聚合物中核层聚合物的重量百分含量为30～60％；核层和壳层之间还有一层过渡层，过渡层起到稳定和过渡的作用，一般为整个核壳结构重量的10-20％。

一种含环氧基/羧基丙烯酸酯共聚物核壳乳液，是指一种核层含有环氧基团的共聚物，壳层含有羧基基团的共聚物核壳乳液，其特征在于，核层含有环氧基团的共聚物是由含环氧基团的单体的甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基缩水甘油醚中的一种或两种，与含烯烃的单体的一种或几种合成的共聚物；壳层含有羧基基团的共聚物是由羧基酸的丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或多种，与含烯烃的单体中的一种或几种，与单官能度丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、多官能度酸性丙烯酸磷酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或几种磷酸脂类功能单体合成的共聚物；过渡层采用含烯烃的单体中的一种或几种合成的共聚物；含烯烃的单体为丙烯酸酯类、苯乙烯中的一种或几种，上述各层中，若采用苯乙烯，优选苯乙烯不单独使用。丙烯酸酯类选自以下中的一种或几种：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯。