[发明专利]一种改性丙烯酸酯乳液及含有该乳液的水性涂料

说明书

本发明公开了一种改性丙烯酸酯乳液及含有该乳液的水性涂料。本发明采用丙烯酰胺化粉煤灰负载氮掺杂纳米TiO₂光催化剂改性制备得到具有核壳结构的丙烯酸酯乳液，并以该乳液为基料，加入多种水性涂料助剂，制备可以吸收降解室内有机挥发性气体的水性涂料。该涂料乳液采用经过粉煤灰负载的氮掺杂改性纳米TiO₂光催化剂，实现了光催化剂在乳液中的良好分散，扩大了光吸收范围，显著提高了对室内挥发性有机物的光催化效率；所述粉煤灰为燃煤电厂的固体废弃物，具有多孔结构，可以实现对室内有机挥发气体的良好吸附，且原料易得、价格低廉，有效降低了涂料的成本。所述乳液采用了半连续种子乳液聚合工艺，具有核壳结构，显著延长了产品的存放时间。

技术领域

本发明涉及乳液及涂料，具体涉及一种丙烯酰胺化粉煤灰负载光催化剂改性的丙烯酸酯乳液及其制备方法，以及含有该乳液的水性涂料。

背景技术

传统溶剂型涂料含有大量的有机性挥发物，包括甲醛、三苯、酮类、醚类等，它们不仅对空气造成了污染，还影响了人体健康和节能减排。目前，国家已经逐步出台政策限制溶剂型涂料的生产和使用，加大水性涂料的市场占有率已迫在眉睫，开发高性能的水性涂料已经成为未来的发展趋势。

丙烯酸酯乳液因其光泽好、耐腐蚀及耐污染性好等优点而成为水性涂料的主要基料；但其在实际应用中，由于自身结构的限制，仍存在一些问题，如硬度低、耐溶剂性、耐水性差等，其应用受到了限制。近年来，由于人们对绿色化工的重视程度不断增加以及聚合理论和技术的不断发展与完善，水性丙烯酸酯乳液的改性广受关注。丙烯酸酯乳液改性一般有三种方法：一，通过改进聚合工艺或通过乳液粒子设计和采用乳液聚合新工艺来改善丙烯酸酯乳液的性能；二，通过引入其他功能性基团，使丙烯酸酯乳液具有多功能或某种特定功能；三，通过与无机纳米粒子或其他乳液共混制备性能优良的混合乳液。随着时代的发展以及人们对高质量绿色化学品的追求，普通丙烯酸酯改性方法已经不能满足需求，科研人员纷纷寻求其他新型改性方法或者尝试将2种或者2种以上的改性方法同时引入获得功能更为完善的改性丙烯酸酯产品。专利CN104497777A公开了一种室温自交联水性涂料及其制备方法，专利同时利用无机纳米粒子二氧化硅和环氧树脂采用半连续种子乳液聚合工艺制备了双重改性的具有核壳结构的室温自交联丙烯酸酯乳液。但其制备的乳液采用纳米二氧化硅为核，成本较高；同时，乳液不具备吸附降解室内有机挥发物的功能。

当今人们工作生活的室内环境中的质量越来越引起了人们的重视。装修材料释放出的有毒气体，如甲醛等造成的室内空气污染，对人们的身体和心理健康产生了严重的危害，并且其本身还极难去除。有资料表明，甲醛的自然释放周期长达8~9年。针对严重的室内空气污染，从源头控制污染是最有效的方法。传统的物理性空气净化技术对室内空气污染物中的甲醛、苯系物等有机污染物的处理能力有限。而不会产生二次污染的光催化技术具有极强的除菌、清污、去除甲醛等清洁功能，是目前去除甲醛最好的催化分解技术。中国专利CN102146256A公开了一种新型抗甲醛净味的全效水性内墙涂料。其采用将除醛乳液、竹炭粉、TiO2光催化剂、聚氨酯改性丙烯酸树脂、填料与其他助剂直接共混在一起，虽然操作简单，但竹炭粉、TiO2光催化剂、填料等没有经过有机改性，其很难在乳液中良好分散，造成光催化效果不能良好发挥；这些物质的团聚容易造成沉淀，降低涂料的存储寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种丙烯酰胺化粉煤灰负载光催化剂改性的丙烯酸酯乳液和含有该乳液的水性涂料，以及它们的制备方法。

本发明提供的一种丙烯酰胺化粉煤灰负载光催化剂改性的丙烯酸酯乳液，采用了粉煤灰作为改性填料，原料易得成本低，且具有多孔结构，可以对室内挥发性有机物实现良好吸附；同时粉煤灰负载了氮掺杂纳米TiO₂光催化剂，可以实现光催化剂在乳液中的良好分散，显著提高了对室内挥发性有机物的光催化效率；乳液制备采用了半连续种子乳液聚合工艺，制备出了具有核壳结构的改性丙烯酸酯乳液，显著延长了产品的存放时间。所述改性丙烯酸酯乳液的具体技术方案如下：

一种改性丙烯酸酯乳液，通过包括如下步骤的方法制得：