单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法与流程

本技术涉及丙烯酸酯乳液聚合领域，且更为具体地，涉及一种单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术：

1、单组份自交联丙烯酸酯乳液在建筑外墙涂料、公园人行道等室外场所等领域有着广泛使用，能够起到增强外墙的美观、延长使用时间、防水及耐沾污功能等。但目前市场上的丙烯酸酯乳液存在一些缺陷，在耐紫外线、耐水性能、耐沾污性、附着力方面还有较大改进区间。

2、目前，由于环氧树脂具有优异耐腐蚀性、高粘接强度、低收缩率等优点，但存在质地较脆、耐冲击性较差、耐候性较差等缺点，从而使的环氧树脂的应用范围受限。而丙烯酸树脂是指由(甲基)丙烯酸脂单体、苯乙烯为主体同其他丙烯酸酯共聚得到的热塑性或热固性树脂，由于不同的单体均聚物的玻璃化温度差异较大，因此可以根据不同的需求调节乳液配方中的各个单体的配比，从而获得不同的硬度、柔韧性、光泽度等性能的树脂乳液。因此，在丙烯酸酯聚合物份子链上接枝环氧树脂份子，达到提高其丙烯酸树脂的耐水性、粘接性能、胶膜强度等目的。

3、丙烯酸脂乳液成膜后具有良好的耐候性、保光保色性以及优异的力学性能，并且是以水作为载体，相较于传统溶剂型丙烯酸酯避免了溶剂对环境的污染和人体的危害、降低了生产成本、安全性大大提高，现被广泛应用于建筑、造纸、体育、包装等领域，但由于丙烯酸脂乳液存在一些自身的缺陷，比如由于配方体系中使用了乳化剂造成耐水性和耐沾污性较差等、比如由于配方体系中引入了苯乙烯占比较高时因为苯环造成耐候性较差等，这将导致丙烯酸树脂的耐水性、粘接性能、胶膜强度等强度难以满足特定的应用需求场景。

4、因此，期望一种优化的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方案。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。所述制备方法包括：配置釜底料，所述配置釜底料的过程，包括：在反应釜底部加入去离子水、缓冲剂和反应性乳化剂，并在预定温度和搅拌控制策略下对所述去离子水、所述缓冲剂和所述反应性乳化剂组成的混合物进行加热搅拌以得到釜底料；配置预乳化液；配置种子乳液，其中，所述配置种子乳液的过程，包括：将所述釜底料的温度升至80℃，并加入过硫酸铵和所述预乳化液以得到种子乳液；以及，将剩余的所述预乳化液滴入所述种子乳液，并通过中和剂来调节ph值在7～8.5之间后，加入己二酸二酰肼以得到单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液。这样，可以得到一种优化的丙烯酸酯乳液。

2、其中，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂，环氧树脂份子中的醚键邻位碳的的h原子可在引发剂的作用下可形成活性中心，可与丙烯酸类单体发生接枝共聚反应；所述烯基羧酸为丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸的一种或混合物，烯基羧酸份子中的羧基能够与环氧基，氨基在成膜的过程中发生交联，提高胶膜的交联密度，并提高涂层间的附着力；所述水溶性引发剂为过硫酸铵，过硫酸钾，过硫酸钠，过氧化氢的一种或几种混合物；所述反应型乳化剂为sr-10，se-10n或其他的一种或混合物，反应型乳化剂可以聚合连接到聚合物的大份子链上，因此可以减少其乳化剂的用量，提高其耐水性能，并且在涂抹过程中不会上浮，可以提高其耐沾污性能；所述缓冲剂为碳酸氢钠，磷酸二氢钠，醋酸钠等一种或几种的混合物，缓冲剂可以调节聚合体系的ph，使得ph值维持在弱酸性，使得反应更稳定，降低凝胶率；所述中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇氨或氨水等的一种或几种混合物，中和剂可以调节乳液的ph值在弱碱性范围，从而提高乳液的稳定性能，延长储存周期。

3、根据本技术的一个方面，提供了一种单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法，其包括：

4、配置釜底料，所述配置釜底料的过程，包括：在反应釜底部加入去离子水、缓冲剂和反应性乳化剂，并在预定温度和搅拌控制策略下对所述去离子水、所述缓冲剂和所述反应性乳化剂组成的混合物进行加热搅拌以得到釜底料；

5、配置预乳化液，其中，所述预乳化液由所述去离子水、反应型乳化剂、水溶性引发剂、丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、烯基羧酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和环氧树脂组成；

6、配置种子乳液，其中，所述配置种子乳液的过程，包括：将所述釜底料的温度升至80℃，并加入过硫酸铵和所述预乳化液以得到种子乳液；以及

7、将剩余的所述预乳化液滴入所述种子乳液，并通过中和剂来调节ph值在7～8.5之间后，加入己二酸二酰肼以得到单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液。

8、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，所述配置釜底料，包括：

9、获取预定时间段内多个预定时间点的搅拌速度值和温度值；

10、将所述多个预定时间点的搅拌速度值和温度值分别按照时间维度排列为搅拌速度输入向量和温度输入向量；

11、对所述搅拌速度输入向量和所述温度输入向量进行关联编码以得到参数关联输入矩阵；

12、将所述参数关联输入矩阵通过作为特征提取器的卷积神经网络模型以得到参数关联特征矩阵；

13、将所述搅拌速度输入向量通过多尺度邻域特征提取模块以得到搅拌速度特征向量；

14、以所述搅拌速度特征向量作为查询特征向量，计算其与所述参数关联特征矩阵之间的矩阵乘积以得到分类特征向量；

15、对所述分类特征向量进行特征分布优化以得到优化分类特征向量；以及

16、将所述优化分类特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的搅拌速度值应增大或应减小。

17、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，对所述搅拌速度输入向量和所述温度输入向量进行关联编码以得到参数关联输入矩阵，包括：

18、以如下公式对所述搅拌速度输入向量和所述温度输入向量进行关联编码以得到所述参数关联输入矩阵；

19、其中，所述公式为：

20、

21、其中，v1表示所述搅拌速度输入向量，表示所述搅拌速度输入向量的转置向量，v2表示所述温度输入向量，m表示所述参数关联输入矩阵，表示向量相乘。

22、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，将所述参数关联输入矩阵通过作为特征提取器的卷积神经网络模型以得到参数关联特征矩阵，包括：

23、使用所述作为特征提取器的卷积神经网络模型的各层在层的正向传递中对输入数据分别进行卷积处理、沿通道维度的池化处理和非线性激活处理以由所述作为特征提取器的卷积神经网络模型的最后一层输出所述参数关联特征矩阵，其中，所述作为特征提取器的卷积神经网络模型的第一层的输入为所述参数关联输入矩阵。

24、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，所述多尺度邻域特征提取模块包括并行的第一卷积层和第二卷积层，以及，与所述第一卷积层和所述第二卷积层连接的多尺度特征融合层，其中，所述第一卷积层和所述第二卷积层使用具有不同尺度的一维卷积核。

25、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，将所述搅拌速度输入向量通过多尺度邻域特征提取模块以得到搅拌速度特征向量，包括：

26、使用所述多尺度邻域特征提取模块的所述第一卷积层对所述搅拌速度输入向量进行一维卷积编码以得到所述第一尺度搅拌速度特征向量；

27、其中，所述公式为：

28、

29、其中，a为第一一维卷积核在x方向上的宽度、f(a)为第一一维卷积核参数向量、g(x-a)为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，w为第一一维卷积核的尺寸，x表示所述搅拌速度输入向量；

30、使用所述多尺度邻域特征提取模块的所述第二卷积层对所述搅拌速度输入向量进行一维卷积编码以得到所述第二尺度搅拌速度特征向量；

31、其中，所述公式为：

32、

33、其中，b为第二一维卷积核在x方向上的宽度、f(b)为第二一维卷积核参数向量、g(x-b)为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，m为第二一维卷积核的尺寸，x表示所述搅拌速度输入向量；以及

34、使用所述多尺度邻域特征提取模块的所述多尺度特征融合层对所述第一尺度搅拌速度特征向量和所述第二尺度搅拌速度特征向量进行级联以得到所述搅拌速度特征向量。

35、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，以所述搅拌速度特征向量作为查询特征向量，计算其与所述参数关联特征矩阵之间的矩阵乘积以得到分类特征向量，包括：

36、以如下公式计算所述搅拌速度特征向量与所述参数关联特征矩阵之间的矩阵乘积以得到所述分类特征向量；

37、其中，所述公式为：

38、

39、其中，v1表示所述分类特征向量，va表示所述搅拌速度特征向量，mb表示所述参数关联特征矩阵，表示矩阵乘。

40、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，对所述分类特征向量进行特征分布优化以得到优化分类特征向量，包括：

41、以如下公式对所述分类特征向量进行正定赋范空间的几何约束重参数化以得到所述优化分类特征向量；

42、其中，所述公式为：

43、

44、其中，v是所述分类特征向量，且v是行向量形式，vt是所述分类特征向量的转置向量，vi和v′i分别是所述分类特征向量和所述优化分类特征向量的第i个位置的特征值，μ和σ是所述分类特征向量的各个位置特征值集合的均值和方差，表示向量的二范数的平方，||·||f表示矩阵的frobenius范数，exp(·)表示计算以所述数值为幂的自然指数函数值。

45、在上述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法中，将所述优化分类特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的搅拌速度值应增大或应减小，包括：

46、使用所述分类器的全连接层对所述优化分类特征向量进行全连接编码以得到编码分类特征向量；

47、将所述编码分类特征向量输入所述分类器的softmax分类函数以得到所述分类结果。

48、根据本技术的另一个方面，提供了一种单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液，其由前任一所述的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法制得。

49、与现有技术相比，本技术提供的单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法，所述制备方法包括：配置釜底料，所述配置釜底料的过程，包括：在反应釜底部加入去离子水、缓冲剂和反应性乳化剂，并在预定温度和搅拌控制策略下对所述去离子水、所述缓冲剂和所述反应性乳化剂组成的混合物进行加热搅拌以得到釜底料；配置预乳化液；配置种子乳液，其中，所述配置种子乳液的过程，包括：将所述釜底料的温度升至80℃，并加入过硫酸铵和所述预乳化液以得到种子乳液；以及，将剩余的所述预乳化液滴入所述种子乳液，并通过中和剂来调节ph值在7～8.5之间后，加入己二酸二酰肼以得到单组份自交联环氧改性丙烯酸酯乳液。这样，可以得到一种优化的丙烯酸酯乳液。