[发明专利]一种可交联高位阻低表面能自由基型聚合物的合成方法

说明书

本发明公开了一种可交联高位阻低表面能自由基型聚合物的合成方法。丙烯酸酯类聚合物存在耐水性较差，力学性能低且与成膜基材结合牢度不够等缺点。本发明采用的技术方案为：在水溶液中先后加入高分子乳化剂、丙烯酸酯类单体、高Tg类单体、丙烯酸酯类交联剂等原料，高速混合后超声处理，高温下引发聚合即得可交联高位阻低表面能自由基型聚合物。本发明的丙烯酸酯聚合物合成工艺简单，力学性能好，含有一定交联基团，可形成致密交联网络，增强本体强度及与基材粘结牢度；该聚合物不含有小分子乳化剂，独特聚合物组成能提供低表面能，在纸张、织物、建筑等领域有非常好应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成领域，具体地说是一种可交联高位阻低表面能自由基型聚合物的合成技术。

背景技术

丙烯酸酯类聚合物是近年来发展迅速一类材料，丙烯酸酯的分子结构赋予其系列优异的性能，如粘附性、成膜性、无毒性、无刺激性以及生物惰性等，使其广泛应用于皮革、面料、纸张、涂料和胶黏剂等领域。然而，丙烯酸酯聚合物因成膜干燥后热粘冷脆，机械性能、抗老化性、耐水性能不佳，限制了其应用范围的拓展。因此，聚丙烯酸酯的功能化改进是近期科研工作者攻关的重点。

中国专利CN102532404A公开了一种高耐水性丙烯酸酯乳液及其制备方法。该方法先将丙烯酸，丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯聚合单体及小分子乳化剂、水进行高速分散，制备预乳化液，部分预乳液打底为种子乳液，有机硅单体加入剩余预乳液中混合均匀逐步滴加，高温下引发反应。通过苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯疏水性单体协同有机硅单体可制备一种高耐水性丙烯酸酯乳液，能应用于建筑涂料领域。但该耐水性聚合物材料力学性能偏低，有机硅单体与丙烯酸单体因亲疏水难相容导致该聚合物稳定性差，不利于推广使用。

中国专利CN110551246A公开了一种丙烯酸酯乳液及其制备方法。该发明采用半连续乳液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等为硬壳单体，丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等为软核单体，分别乳化后通过种子滴加法制备得到核壳型丙烯酸酯乳液，所得丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性、硬度和附着力。通过种子乳液半连续滴加方法制备，工艺复杂；同时乳液中还含有大量小分子乳化剂，基材表面成膜过程中乳化剂主动向界面迁移影响最终耐水性能。

中国专利CN109610177A公布了一种阳离子型聚氨酯丙烯酸酯类拒水剂的制备方法及应用。该发明先合成末端带有双键官能团聚氨酯阳离子型自乳液，将聚氨酯自乳液与丙烯酸酯单体聚合构建接枝聚合物，得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类拒水剂。该拒水剂结合聚氨酯与丙烯酸酯类两种树脂原料优势，虽有一定拒水性能，但聚氨酯自乳液表面阳离子性能会包埋聚合物链末端双键，导致与丙烯酸酯单体接枝共聚率降低，出现两相不相容现象，成膜不均匀，影响最终拒水性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可交联高位阻低表面能自由基型聚合物的合成方法，其在合成丙烯酸酯聚合物的过程中，加入丙烯酸酯类交联单体同时投入高Tg丙烯酸酯类单体，极大提升聚合物成膜本体强度，以避免交联剂过多而在聚合过程中出渣凝胶，也能通过与各种基材化学键结合，以增强耐久性。

为此，本发明采用的技术方案为：一种可交联高位阻低表面能自由基型聚合物的合成方法，其包括步骤：

1)制备阳离子型高分子乳化剂；

2)将阳离子型高分子乳化剂、丙烯酸酯单体、高Tg类单体、丙烯酸酯类交联剂先后加入到水中，35-40℃条件下搅拌混合至均匀制备预乳液；

3)将上述预乳液在冰水浴中超声处理10-15min后，升温到60-65℃，通入氮气5-10min后准备反应；

4)加入引发剂进行反应，反应结束后调节pH为3-5，冷却降温到40℃以下过滤得到丙烯酸酯类聚合物。

本发明在聚合过程全部采用高分子乳化剂，避免小分子乳化剂向界面迁移，与聚合物链中非极性疏水单体协同，极大提升低表面性能；同时采用超声乳化工艺，简化合成工艺流程。