[发明专利]一种具备微相结构的反应型乳胶膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种具备微相结构的反应型乳胶膜的制备方法，采用具有对称结构的三硫代碳酸酯试剂，并通过乳液聚合的方法，分步加入“软”、“硬”质单体，待聚合完毕后，乳液在适宜条件下干燥，即得目标乳胶膜；由于本发明方法选用了对称结构的三硫代碳酸酯，其通过两步分段加料即可形成三嵌段共聚物，与现有技术相比，明显缩短反应时间，大大节约生产成本；其次，还可通过调整软、硬单体的使用比例及类别，精确设计出具备不同微相结构的乳胶粒，从而可使相应胶膜的微相形态更加丰富。

(一)技术领域

本发明涉及水性涂料、水性油墨及水性粘合剂领域，具体涉及一种具备微相结构的反应型乳胶膜的制备方法。

(二)技术背景

水性乳液粘合剂现已较为广泛的应用于涂料、油墨等领域。其体系具有低有机挥发物含量的特点，且运输、贮存更为安全，同时也符合政策所倡导的环保要求，正在逐步替代相关溶剂型产品。

聚合物乳液作为涂料、油墨的连接相，其干燥后胶膜的力学性能直接影响产品对基材的粘结效果。而提升力学性能的关键在于对胶膜微相结构的设计及改善胶膜对基材的“后反应”能力。

相比于最初采用将“软”、“硬”乳胶粒进行物理共混的方法，制备结构型胶膜对性能的提升则更为明显。因结构型胶乳中，乳胶粒由若干性能互补的聚合物链分相形成，是综合性能相对较好的成膜体系。其中，“核-壳”胶乳是一种典型的结构型胶乳，其乳胶粒中心的聚合物链(段)被另一种溶解性、折光率以及强力等性质不同的聚合物链(段)包覆，可用于控制涂层的微相结构。然而，传统“核-壳”胶乳中，乳胶粒多由两种链化学结构相异的聚合物共混形成，在常温下，可有限程度控制涂层的相分离与相结构。然而，在实际应用中，链化学结构相异且热力学互不相容的聚合物链间因缺少共价键连接，易发生宏观相分离，造成涂层相结构失控，阻断聚合物分子层面的性能向宏观涂层材料功(性)能上的传递，涂层往往无法获得预期的高性能以及功能化。

相比之下，嵌段结构的共聚物分子中，几种热力学不相容的链段通过共价键连接，这种链接作用决定了不同种类的聚合物链仅会发生微相分离，且在不同条件下会表现出微相各异的结构，为制备宏观力学性能优异的胶乳膜提供了新的路径。

申请公布号为CN 103044697A的中国发明专利提供了一种类似的制备方法。具体方法为：将非对称的两亲大分子三硫代碳酸酯化合物、去离子水和软质单体进行搅拌乳化，于确定温度下加入引发剂进行第一步聚合；待单体转化率达到要求后，再加入硬质单体进行第二步反应，结束后即得终乳液。这种方法制备的乳胶粒微相结构仅为“核-壳”结构，致使相应乳胶膜微相结构的多样性较为单一，从而限制了胶膜宏观力学性能。

故需探究新的胶膜制备思路。

(三)发明内容

本发明提供了一种具备微相结构的反应型乳胶膜的制备方法。采用具有对称结构的三硫代碳酸酯试剂，并通过乳液聚合的方法，分步加入“软”、“硬”质单体。待聚合完毕后，乳液在适宜条件下干燥，即得目标乳胶膜。

本发明的技术方案如下：

一种具备微相结构的反应型乳胶膜的制备方法，所述的制备方法为：

(1)将对称两亲大分子三硫代碳酸酯化合物、去离子水混合溶解，再加入软质单体搅拌乳化20～30min，得到乳化液；在惰性气体保护下，将所得乳化液升温至70～75℃，加入引发剂进行聚合反应1～2h，然后加入硬质单体，并升温至80～90℃继续进行聚合反应5～7h，之后降至室温(20～30℃)，出料，得到聚合终乳液；

(2)将步骤(1)所得聚合物终乳液倒入模具(材质为聚四氟乙烯)中，在温度20～35℃、相对湿度45％～75％RH的条件下静置，待固体重量百分比达到80％～90％时(一般通过定时称重加以判断：模具和初始乳液的质量可提前分别测得，静置过程中根据体系质量减少量来进行判断，属常规技术)，再于120～150℃下进行焙烘处理1～2.5h，即得所述具备微相结构的反应型乳胶膜。