CN102002126B - 丙烯酸乳胶树脂液、乳胶型卷材涂料及其制备方法 - Google Patents
丙烯酸乳胶树脂液、乳胶型卷材涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种丙烯酸乳胶树脂液及其制备方法，还公开了一种乳胶型卷材涂料及其制备方法。所述丙烯酸乳胶树脂液按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：甲基丙烯酸甲酯16-20份、丙烯酸甲酯7-9份、甲基丙烯酸丁酯13-15份、苯乙烯2-3份、甲基丙烯酸1-2份、过硫酸盐0.05-0.15份、乳化剂0.3-0.7份、碳酸氢钠0.1-0.3份、去离子水50-60份。利用该丙烯酸乳胶树脂液所制备出的乳胶型卷材涂料基本上不含有机挥发物，对环境保护、排除火灾爆炸十分有利；并具有较好的硬度、柔韧性、涂膜的抗水解性和耐水性，且生产成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烯酸乳胶树脂液及其制备方法，还涉及一种乳胶型卷材涂料及其制备方法。
背景技术
涂料工业的发展带来了污染，对环境的污染主要是有机挥发物(VOC)向大气中的排放，所以降低涂料的有机挥发物是环境保护对涂料工业提出的课题之一。
目前，降低涂料有机挥发物的途径主要有(1)提高涂料固体含量的高固体涂料(2)以粉末状态熔融成膜的颗粒涂料(3)以水代替有机溶剂的水性涂料，乳胶漆是水性涂料的一个大类，所以有机挥发物很低，符合环境保护要求。
乳胶涂料是以乳液聚合物为主的基料制成，又是在表面活性剂存在下进行的，所制得的聚合物称为乳液。乳液聚合物的分子量很高，所以作为涂料的成膜物质有较好的机械性能，它不像水性合成聚合物，其分子量较小，在成膜过程中配合固化剂，固化交联成膜才能具备一定的机械性能，乳液的分子量虽然很高，却出现较低的粘度，这对涂料的施工应用，提供了有利条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种丙烯酸乳胶树脂液。
本发明所要解决的技术问题之二是提供上述丙烯酸乳胶树脂液的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种乳胶型卷材涂料。
本发明所要解决的技术问题之四是提供上述乳胶型卷材涂料的制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种丙烯酸乳胶树脂液，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
所述丙烯酸乳胶树脂液的制备方法由下述步骤组成：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入乳化剂，再加入单体混合物总量的14-16％、过硫酸盐总量的35-45％和碳酸氢钠，加热升温至60-65℃；
(3)回流；
(4)以每小时加入单体混合物总量8-12％的速度滴加剩余的单体混合物，同时以每小时加入过硫酸盐总量的4-5％的速度滴加剩余的过硫酸盐，在单体混合物滴加完毕后，将最后剩余的过硫酸盐一次加入，温度上升至90-95℃，保温20-40分钟；
(5)温度冷却到45-55℃时，净化、包装。
本发明的丙烯酸乳胶树脂液，主要由单体、引发剂、乳化剂和水组成。
其中，单体的选择除了应考虑玻璃化温度外，还要使共聚物对最终涂膜具有综合的性能，如附着力、柔韧性、耐擦洗性及耐候性等。丙烯酸乙烯基聚合物主链既要有饱和碳酸氢链段，以发挥其内增塑作用，它增大了聚合物的自由体积，使链段有较大的运动空间，从而提高了柔韧性，同时还设置了链段间的旋转位阻，限制了旋转的自由度，从而提高了刚性，因而有利于涂膜硬度及机械强度的提高。
羧酸单体在进入乳液聚合物颗粒表面，可成为聚合物而溶在水中，这样就起到了稳定乳液颗粒分散的作用。
乳液聚合用引发剂，必须是水溶性的，本发明选择过硫酸盐，优选的，为过硫酸钾盐、过硫酸钠盐和过硫酸铵盐中的一种或其混合物。
引发剂热分解的速度随温度而加速，共聚反应中的温度变化有非常大的影响，所以在聚合反应中控制温度是一个重要因素。
乳化剂，本发明中采用表面活性剂作为乳化剂，它的分子中存在二部分，亲油部分和亲水部分，当乳化剂加入到水中，亲油部分远离谁的基团，使其排出，而亲水部分保留在水中，这样就阻止了乳化剂形成另一体系，而只能位于界面上，亲水部分趋向于水，将亲油部分远离水而趋向亲油表面，即将亲油部分聚集于中心，而亲水部分位于水中，这样才能干扰水的氢键结构，而趋向其键能的最低状态，形成稳定体系。
优选的，乳化剂为OP-10、十二烷基苯磺酸钠中的一种或其混合物，最优的，乳化剂为OP-10与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中OP-10与十二烷基苯磺酸钠的质量比为2∶3。
其中，上述的OP-10是工业上使用的烷基酚聚氧乙烯醚，是一种常用的扩散、匀染、乳化润湿剂。
进一步的，本发明还提供了上述丙烯酸乳胶树脂液的制备方法，由下述步骤组成：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入乳化剂，再加入单体混合物总量的14-16％、过硫酸盐总量的35-45％和碳酸氢钠，加热升温至60-65℃；
(3)回流；
(4)以每小时加入单体混合物总量8-12％的速度滴加剩余的单体混合物，同时以每小时加入过硫酸盐总量的4-5％的速度滴加剩余的过硫酸盐，在单体混合物滴加完毕后，将最后剩余的过硫酸盐一次加入，温度上升至90-95℃，保温20-40分钟；
(5)温度冷却到45-55℃时，净化、包装。
进一步的，本发明还提供了一种乳胶型卷材涂料，以上述发明制备的丙烯酸乳胶树脂液为主要原料。
具体的，该乳胶型卷材涂料，由下述组分按重量份数比组成：
下面对上述的技术方案中，具体涉及的一些原料进行进一步说明。
所述的硫酸钡，为超细硫酸钡，其颗粒数目数优选250目。
所述的分散剂，为稳定型分散剂，可以选自荷兰埃夫卡助剂公司生产的EFKA-4560润湿分散剂、EFKA-5065润湿分散剂或EFKA-4540润湿分散剂，防止颜料聚凝、颜料浮色及发花。
所述的流平剂，为本行业通用的流平剂。例如，荷兰埃夫卡助剂公司生产的EFKA-3772。
所述的消泡剂，为本行业通用的消泡剂。例如，荷兰埃夫卡助剂公司生产的EFKA-2526。
所述的成膜助溶剂选自乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁醇、乙二醇丁醚、环己酮、丁酮中的一种或其混合物。优选的，所述的成膜助溶剂为乙二醇丁醚或乙二醇。最优的，为乙二醇。具有使涂膜外观平整，尤其是在冬季效果更为突出。
进一步的，本发明还提供了上述乳胶型卷材涂料的制备方法，由下述步骤组成：将去离子水、金红石型钛白粉、酞青蓝、硫酸钡、分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助溶剂搅拌混合均匀，然后在分散器中研磨分散，细度控制在20微米以下，再加入权利要求1所述的丙烯酸乳胶树脂液，搅拌均匀，调节粘度，过滤净化。
采用本发明技术方案所制备的乳胶型卷材涂料，具有下述优点：
1、本发明的乳胶型卷材涂料基本上不含有有机挥发物，除水外有机挥发物不多于2％，对环境保护、排除火灾爆炸十分有利。
2、本发明的乳胶型卷材涂料的生产和施工单位，不需要另外设置防火防爆装置，因此新建厂房造价比较便宜。
3、乳液合成中单体制造过程中引进酸类单体，增加了涂膜的极性，增强了附着性，并在乳液分支结构中接枝和改进分子结构，如某些苯环和长链结构对增进硬度，改进柔韧性十分有利，比普通溶剂型涂料有显著提高。
4、乳液合成中通过分子间的位阻效应提高了涂膜的抗水解性，改善了原来聚酯树脂的耐水性。
5、本发明的乳胶型卷材涂料组分中采用以水为溶剂，因此它的成本应该比溶剂型涂料要低。
6、本发明的乳胶型卷材涂料，因本身的分子量比较大，同时采用丙烯酸树脂为主要成膜物，因此它的性能不但要比原来的品种要好，同时它的成膜温度要比原来低10℃左右，能够缩短涂装工艺，降低成膜时间，并节约能源。
具体实施方式
实施例1
一种丙烯酸乳胶树脂液，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
采用下述方法进行制备：
(1)将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入OP-10，再加入单体混合物总量的14％、过硫酸盐总量的45％和碳酸氢钠，加热升温至60℃；
(3)回流；
(4)以每小时加入单体混合物总量12％的速度滴加剩余的单体混合物，同时以每小时加入过硫酸盐总量的4％的速度滴加剩余的过硫酸盐，在单体混合物滴加完毕后，将最后剩余的过硫酸盐一次加入，温度上升至95℃，保温40分钟；
(5)温度冷却到45℃时，净化、包装。
实施例2
一种丙烯酸乳胶树脂液，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
采用下述方法进行制备：
(1)将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入OP-10和十二烷基苯磺酸钠，再加入单体混合物总量的16％、过硫酸盐总量的35％和碳酸氢钠，加热升温至65℃；
(3)回流；
(4)以每小时加入单体混合物总量8％的速度滴加剩余的单体混合物，同时以每小时加入过硫酸盐总量的5％的速度滴加剩余的过硫酸盐，在单体混合物滴加完毕后，将最后剩余的过硫酸盐一次加入，温度上升至90℃，保温20分钟；
(5)温度冷却到55℃时，净化、包装。
实施例3
一种丙烯酸乳胶树脂液，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
采用下述方法进行制备：
(1)将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入OP-10和十二烷基苯磺酸钠，再加入单体混合物总量的15％、再加入过硫酸钾盐(总量的40％)和碳酸氢钠，加热升温，加热升温到60-65℃，停止加热，一般在65℃左右开始回流，由于放热反应温度自然上升，达到84℃左右，当回流平稳后，以每小时加入总量10％的速度滴加单体混合物，同时以每小时加入总量的4-5％的速度滴加过硫酸钾盐，在单体混合物加完后，将余下的过硫酸加盐一次加入，温度自然上升到95℃左右，保温30分钟，停止反应，加热，当釜内温度冷却到50℃左右，净化包装，制得固含量为45％的丙烯酸乳胶树脂液。
实施例4
一种乳胶型卷材涂料，由下述组分按重量份数比组成：
上述乳胶型卷材涂料的制备方法，由下述步骤组成：
将去离子水、金红石型钛白粉、酞青蓝、硫酸钡(细度250目)、EFKA-5065润湿分散剂、EFKA-3772流平剂、EFKA-2526消泡剂和乙二醇丁醚搅拌混合均匀，然后再分散器中研磨分散，细度控制在20微米以下，再加入实施例3制备的丙烯酸乳胶树脂液，充分搅拌均匀，调节粘度，过滤净化，制得本发明的乳胶型卷材涂料。
实施例5
一种乳胶型卷材涂料，由下述组分按重量份数比组成：
上述乳胶型卷材涂料的制备方法，由下述步骤组成：
将去离子水、金红石型钛白粉、酞青蓝、硫酸钡(细度250目)、EFKA-4560润湿分散剂、EFKA-3772流平剂、EFKA-2526消泡剂和乙二醇搅拌混合均匀，然后再分散器中研磨分散、细度控制在20微米以下，再加入实施例3制备的丙烯酸乳胶树脂液，充分搅拌均匀，调节粘度、过滤净化，制得本发明的乳胶型卷材涂料。
实施例6
一种乳胶型卷材涂料，由下述组分按重量份数比组成：
上述乳胶型卷材涂料的制备方法，由下述步骤组成：
将去离子水、金红石型钛白粉、酞青蓝(BGS型)、硫酸钡(细度250目)、EFKA-4560润湿分散剂、EFKA-3772流平剂、EFKA-2526消泡剂和乙二醇搅拌混合均匀，然后在分散器中研磨分散、细度控制在20微米以下，再加入实施例3制备的丙烯酸乳胶树脂液，充分搅拌均匀，调节粘度、过滤净化，制得本发明的乳胶型卷材涂料。
毫无疑问，本发明，还可以具有多种变型及改型，并不限于上述实施方式的具体实施例。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (10)
1.一种丙烯酸乳胶树脂液，其特征在于，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
所述丙烯酸乳胶树脂液的制备方法由下述步骤组成：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和
甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入乳化剂，再加入单体混合物总量的14-16％、过硫酸盐总量的35-45％和碳酸氢钠，加热升温至60-65℃；
(3)回流；
(4)以每小时加入单体混合物总量8-12％的速度滴加剩余的单体混合物，同时以每小时加入过硫酸盐总量的4-5％的速度滴加剩余的过硫酸盐，在单体混合物滴加完毕后，将最后剩余的过硫酸盐一次加入，温度上升至90-95℃，保温20-40分钟；
(5)温度冷却到45-55℃时，净化、包装。
2.如权利要求1所述的丙烯酸乳胶树脂液，其特征在于，所述的过硫酸盐为过硫酸钾盐、过硫酸钠盐和过硫酸铵盐中的一种或其混合物。
3.如权利要求1所述的丙烯酸乳胶树脂液，其特征在于，所述的乳化剂为OP-10、十二烷基苯磺酸钠中的一种或其混合物。
4.如权利要求3所述的丙烯酸乳胶树脂液，其特征在于，所述的乳化剂为OP-10与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中OP-10与十二烷基苯磺酸钠的质量比为2∶3。
5.如权利要求1所述的丙烯酸乳胶树脂液的制备方法，其特征在于，由下述步骤组成：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸混合均匀，形成单体混合物；
(2)将去离子水加入反应釜中，搅拌，加入乳化剂，再加入单体混合物总量的14-16％、过硫酸盐总量的35-45％和碳酸氢钠，加热升温至60-65℃；
(3)回流；
(4)以每小时加入单体混合物总量8-12％的速度滴加剩余的单体混合物，同时以每小时加入过硫酸盐总量的4-5％的速度滴加剩余的过硫酸盐，在单体混合物滴加完毕后，将最后剩余的过硫酸盐一次加入，温度上升至90-95℃，保温20-40分钟；
(5)温度冷却到45-55℃时，净化、包装。
6.一种乳胶型卷材涂料，其特征在于，由下述组分按重量份数比组成：
7.如权利要求6所述的乳胶型卷材涂料，其特征在于，所述的分散
剂为EFKA-4560润湿分散剂；所述的流平剂为EFKA-3772流平剂；所述的消泡剂为EFKA-2526消泡剂。
8.如权利要求6所述的乳胶型卷材涂料，其特征在于：所述的成膜助溶剂选自乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁醇、乙二醇丁醚、环己酮、丁酮中的一种或其混合物。
9.如权利要求8所述的乳胶型卷材涂料，其特征在于：所述的成膜助溶剂为乙二醇。
10.如权利要求6所述的乳胶型卷材涂料的制备方法，其特征在于，由下述步骤组成：将去离子水、金红石型钛白粉、酞青蓝、硫酸钡、分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助溶剂搅拌混合均匀，然后在分散器中研磨分散，细度控制在20微米以下，再加入权利要求1所述的丙烯酸乳胶树脂液，搅拌均匀，调节粘度，过滤净化。
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