[发明专利]水性自交联阳离子共聚物乳液及其制备方法和应用

说明书

水性自交联阳离子共聚物乳液及其制备方法和应用，属于涂料领域。本发明以阳离子可聚合功能单体，丙烯酸酯类单体为共聚单体并添加自交联单体得到水性自交联阳离子共聚物乳液。通过共聚合方式引入带正电荷的功能单体和自交联单体，使得聚合物乳液获得良好的稳定性、持久的抗霉菌性能和良好的基材附着力。以所合成的高玻璃化温度自交联阳离子共聚物乳液和低玻璃化温度自交联阳离子共聚物乳液按照比例混合作为成膜物质制备水性抗菌涂料，无需添加成膜助剂，室温下可成膜，涂层附着力优异，涂膜耐水性超过50天，耐刷洗性超过2万次，防霉测试达到0级，抑菌率99.99％。

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性自交联阳离子共聚物乳液及其制备方法和应用。

背景技术

由于室内高温高湿环境，极易在涂层表面滋生细菌霉菌，导致涂层长霉斑、剥落等情况，降低涂层使用寿命，影响美观和舒适性。由于细菌霉菌的滋生，霉菌的孢子会漂浮在空气中，污染室内空气，墙体发霉的味道也会使居住者难以忍受，甚至导致过敏和患病等，危害人体健康。

目前常见的抗菌涂料多为在涂料中添加金属离子类或有机小分子类抗菌剂，实现涂料抗菌的目的。这类涂料在使用过程中小分子容易脱出主体，导致环境污染，抗菌效果不能持久等诸多问题。

发明内容

针对金属离子类抗菌剂和小分子类抗菌剂时效短等缺点。本发明将阳离子单体与丙烯酸酯单体、自交联单体通过半连续种子聚合的方式，合成抗菌乳液。因为是分子结构上的抗菌，不易脱出，解决了抗菌时效短的问题。设计乳化剂使用阳离子乳化剂与非离子乳化剂共同作用，阳离子乳化剂提供正电荷能够稳定乳胶粒子，降低乳胶粒子碰撞、溶并、沉降的可能性。由于分子链中带有溴化的N正阳离子，能够与带负电的细菌霉菌细胞壁靶向作用，破坏细胞壁，抑制细菌霉菌的生长繁殖，达到抗菌的目的；同时，带正电荷的乳液能够很好地与带负电的基材如水泥板结合，提供优异的附着力。阳离子共聚物乳液体系为酸性乳液体系，对于大多数自交联体系不适宜使用，会造成乳胶粒子内部交联影响成膜，甚至造成乳液焦化。本体系选用pH在6.8的磷酸二氢钾/氢氧化钠缓冲剂体系，配合乙烯基三氧基硅烷等自交联单体使用，保障了乳液的稳定性，提高了涂层的耐水性能和耐刷洗性。最后，通过改变软硬单体的含量，合成不同玻璃化转变温度的共聚物抗菌乳液。使用高、低玻璃化转变温度的共聚物乳液复配，制成水性涂料，无需使用成膜助剂的情况下，既可以室温成膜，又能抗黏连。涂层附着力达到98％，耐水性能超过50天，耐刷洗性能超过2万次，防霉测试为0级，抑菌率99.99％。

本文合成一种水性自交联阳离子共聚物乳液；并配制成涂料。

水性自交联阳离子共聚物乳液的制备，其特点在于，原料包括以下质量份数的物质：

丙烯酸酯类或/和苯乙烯单体100份

阳离子单体，2～10份

自交联单体2～6份

乳化剂1～4份

引发剂0.15～0.3份

pH缓冲剂0.1～0.5份

去离子水66～160份

其中正阳离子单体为带有溴化的N正阳离子单体。

水性自交联阳离子共聚物乳液的制备，包括以下步骤：

(1)采用半连续预乳化聚合工艺，在氮气气氛下，将30～60份去离子水、0.1～1份乳化剂、0.01～0.1份pH缓冲剂、0.1～0.5份的阳离子单体、0.1～0.5份自交联单体、1～20份丙烯酸酯类或/和苯乙烯单体加入到反应釜中，开启搅拌备用；

(2)预留出步骤(3)引发剂水溶液所需的去离子水将剩余的去离子水、乳化剂、pH缓冲剂、阳离子单体、自交联单体、丙烯酸酯类或/和苯乙烯单体加入到乳化釜中，开启搅拌，乳化0.5-1.0h后，备用；乳化釜中上述各物质均不为0；