一种水性丙烯酸酯乳液及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子，具体涉及一种水性丙烯酸酯乳液及其制备方法和水性丙烯酸酯乳液在外墙涂料中的应用。

背景技术：

1、水性丙烯酸酯乳液是由含乙烯基的(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯类单体共聚而形成的乳液。其可以通过选用不同的原料、引发剂、乳化剂和生产工艺，可合成不同性能和用途的水性丙烯酸酯乳液。丙烯酸酯乳液具有很好的耐候性和稳定性，这些优点使得丙烯酸酯涂料已经广泛的应用在汽车、建筑等方面。正是因为这些优点，它被广泛应用于各种涂料中。

2、水性聚丙烯酸酯乳液按主要可以分为两大类。一种是非反应型丙烯酸酯乳液，该类乳液由不含反应基团的水性高分子化合物组成，成膜时主要依靠粒子间的物理聚结来提高涂膜的性能，具有普通的物理机械性能、耐化学性能和热稳定性等。另一种由含反应基团的水溶性聚丙烯酸酯组成，成膜时，依靠自身的官能团和乳液中的其它基团或后引进的交联剂(交联基团)反应(如氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯等)，形成网状交联结构，涂膜具有优异的物理机械性能、耐化学性能和热稳定性等。

3、水性丙烯酸酯涂料与溶剂型涂料相比虽然环保，但其耐水性和阻燃性还是有所欠缺，遇火易燃烧，本申请旨在解决上述技术问题，以提升水性丙烯酸酯的应用性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸酯乳液及其制备方法和应用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种水性丙烯酸酯乳液，包括以下重量份的原料：甲基丙烯酸甲酯40-50份，丙烯酸丁酯20-30份、丙烯酸-β-羟乙酯5-10份、丙烯酸2-5份、甲基丙烯酸羟乙酯5-10份、丙烯酰胺-磷脂单体13-16份，复合乳化剂3-5份、引发剂为20-30份、碳酸氢钠0.5-1份、氨水0.5-3份、去离子水40-60份；

4、所述的复合乳化剂包括1-3份的烯丙基聚氧乙烯醚和1-3份的十二烷基苯磺酸钠；

5、所述的引发剂为质量分数为3-5％过硫酸铵水溶液。

6、进一步，所述的丙烯酰胺-磷脂单体的制备方法为：

7、在装有温度计、恒压滴液漏斗、回流装置和通有氮气的四口烧瓶中，加入6.2-6.8gn-(4-羟丁基)丙烯酰胺和100ml-150ml三氯甲烷，将四口烧瓶放入冰浴中；将4.8-5.0g 1-辛基二氯磷酸采用40-50ml三氯甲烷溶解完全后，加入到恒压滴液漏斗中，四口烧瓶中保持氮气通入，打开磁力搅拌，搅拌速度为450-550r/mi n，接着打开恒压滴液漏斗，调整滴液速度缓慢滴加，滴加结束后，撤掉冰浴，室温下继续搅拌反应8-10h，反应结束后，经纯化后得到产物丙烯酰胺-磷脂单体。

8、进一步，所述的调整滴液速度缓慢滴加具体为：打开恒压滴液漏斗后，在2-3h内滴加完毕。

9、进一步，所述的纯化具体为：反应结束后，将反应液采用旋转蒸发仪除去溶剂，之后向烧瓶中加入30-50ml饱和食盐水溶液进行洗涤、分液，重复洗涤分液3次，最后将产物采用无水乙醚进行重结晶，放入冰箱进行静置24h，最后抽滤烘干后得到产物丙烯酰胺-磷脂单体。

10、一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤一、预乳液的制备

12、在装有温度计、恒压滴液漏斗、回流装置和通有氮气的四口烧瓶中加入1.5-2.5份的复合乳化剂和20-30份组分量的去离子水混合均匀，将甲基丙烯酸甲酯30-40份，丙烯酸丁酯15-20份、丙烯酸-β-羟乙酯3-7份、丙烯酸1-3份、甲基丙烯酸羟乙酯3-7份加入到上述混合液中，快速乳化15-30mi n，制得预乳液；

13、步骤二、水性丙烯酸酯乳液的制备

14、在装有温度计、恒压滴液漏斗、回流装置和通有氮气的四口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯10-20份，丙烯酸丁酯5-10份、丙烯酸-β-羟乙酯2-3份、丙烯酸1-2份、甲基丙烯酸羟乙酯2-3份、丙烯酰胺-磷脂单体13-16份，复合乳化剂1.5-2.5份、碳酸氢钠0.5-1份、去离子水20-30份，混合均匀后升温至40-50℃，快速乳化10-12mi n，接着滴加3-5份质量分数为3-5％过硫酸铵水溶液，以1-1.5℃/mi n速度升温至70-75℃，保温反应20-30mi n，接着在2-3h内同时滴加15-20份质量分数为3-5％过硫酸铵水溶液和步骤一制备的预乳液，滴加完毕后，继续反应1-2h，加入剩余2-5份质量分数为3-5％过硫酸铵水溶液，升温至82-85℃进行保温50-70mi n，停止加热，自然冷却到室温，加入氨水调节溶液ph为弱碱性，过滤，即得到水性丙烯酸酯乳液。

15、进一步，步骤一和步骤二中所述的快速乳化的搅拌速度为1000-1200r/mi n。

16、进一步，步骤二中，所述的弱碱性ph为7.0-8.0。

17、水性丙烯酸酯乳液在外墙涂料中的应用，所述的水性丙烯酸酯乳液采用权利要求5-7任一项所述的水性丙烯酸酯乳液的制备方法制备。

18、本发明的有益效果：

19、(1)本发明提供了一种水性丙烯酸酯乳液，通过共聚反应，将带有双键的功能单体丙烯酰胺-磷脂单体接枝连接到水性丙烯酸酯乳液内部，解决了功能单体相容性的问题，丙烯酰胺-磷脂单体中含有疏水的脂肪长链，脂肪长链具有较低的表面能，为了最小化界面能，脂肪长链在成膜过程中倾向去向膜-空气迁徙的趋势，进而使得膜表面疏水性能增加，耐水性得到很大改善，进而增加了涂膜的防腐蚀防护性能；

20、(2)接枝的丙烯酰胺-磷脂单体中含有p和n，在受热时，会降解为磷酸或者偏磷酸，形成碳化层，同时释放含氮的不燃气体，进而稀释空气中的氧气，克服了单一阻燃元素的缺陷；

21、(3)制备的水性丙烯酸酯乳液可应用于外墙涂料，具有良好的耐刷洗性能，拓展了水性丙烯酸酯乳液的应用范围，具有广阔的应用前景。

22、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种水性丙烯酸酯乳液，其特征在于：包括以下重量份的原料：甲基丙烯酸甲酯40-50份，丙烯酸丁酯20-30份、丙烯酸-β-羟乙酯5-10份、丙烯酸2-5份、甲基丙烯酸羟乙酯5-10份、丙烯酰胺-磷脂单体13-16份，复合乳化剂3-5份、引发剂为20-30份、碳酸氢钠0.5-1份、氨水0.5-3份、去离子水40-60份；

2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述的丙烯酰胺-磷脂单体的制备方法为：

3.根据权利要求2所述的一种水性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述的调整滴液速度缓慢滴加具体为：打开恒压滴液漏斗后，在2-3h内滴加完毕。

4.根据权利要求2所述的一种水性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述的纯化具体为：反应结束后，将反应液采用旋转蒸发仪除去溶剂，之后向烧瓶中加入30-50ml饱和食盐水溶液进行洗涤、分液，重复洗涤分液3次，最后将产物采用无水乙醚进行重结晶，放入冰箱进行静置24h，最后抽滤烘干后得到产物丙烯酰胺-磷脂单体。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：步骤一和步骤二中所述的快速乳化的搅拌速度为1000-1200r/min。

7.根据权利要求5所述的一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述的弱碱性ph为7.0-8.0。

8.水性丙烯酸酯乳液在外墙涂料中的应用，其特征在于：所述的水性丙烯酸酯乳液采用权利要求5-7任一项所述的水性丙烯酸酯乳液的制备方法制备。

技术总结
本发明公开了一种水性丙烯酸酯乳液，包括以下重量份的原料：甲基丙烯酸甲酯40‑50份，丙烯酸丁酯20‑30份、丙烯酸‑β‑羟乙酯5‑10份、丙烯酸2‑5份、甲基丙烯酸羟乙酯5‑10份、丙烯酰胺‑磷脂单体13‑16份，复合乳化剂3‑5份、引发剂为20‑30份、碳酸氢钠0.5‑1份、氨水0.5‑3份、去离子水40‑60份；具体制备方法为，首先第一步将部分量单体进行预乳化，第二步将丙烯酰胺‑磷脂单体加入其中进行共聚反应，经乳化后得到水性丙烯酸酯乳液，制备的水性丙烯酸酯乳液可应用于外墙涂料，具有良好的耐刷洗性能，拓展了水性丙烯酸酯乳液的应用范围，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：章涛,俞轶超
受保护的技术使用者：浙江佳润新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14