一种反应活性可控的丙烯酸酯乳液及其制备方法
【专利说明】
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技术领域
[0002] 本发明涉及一种建筑涂料及其制备方法，具体说是一种反应活性可控的丙烯酸酯 乳液及其制备方法。
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【背景技术】
[0004] 随着人们生活水平的不断提高，建筑涂料的种类也日益增多。真石漆、砂岩漆、仿 石漆等的不断涌现，增加了人们在涂擦建筑物内外墙的选择。液态花岗岩又叫水包水多彩 涂料，是近年出现的一种富含花岗岩纹理的水性环保涂料，其具有一次性喷涂的自然花岗 岩纹理，色彩逼真，仿真度极高，因而深受消费者青睐。然而，目前的液态花岗岩涂料加工 中通常会遇到重大的技术瓶颈，那就是涂料中乳液的使用。现有的液态花岗岩乳液主要有 纯丙乳液和硅丙类乳液两种，上述两种乳液在液态花岗岩涂料中均存在自身不可克服的缺 陷。
[0005] 硅丙乳液和纯丙乳液自身的反应活性较强，因而在化学反应体系中其活性不受其 他条件控制，因而上述两者均存在粘度贮存稳定性较差的缺陷。该缺陷使涂料的贮存稳定 性变差，在贮存或成膜时导致涂料本身的粘度极不稳定。同时由于硅丙乳液和纯丙乳液的 反应活性在整个反应体系中不受控制，化学反应的过程变得无序化，当上述两种乳液加入 到液态花岗岩涂料中，涂料在乳化成链反应完成后的通透度变得极差，严重影响液态花岗 岩涂料的正常使用。此外，硅丙类乳液中由于存在有机硅的交联作用，使涂料自身的成膜性 较差，并且成膜后容易开裂。而纯丙乳液虽然不存在有机硅的交联作用，其成膜性较好，但 纯丙乳液在配制液态花岗岩涂料后，其耐水白性极差，遇水后甚至出现不能恢复现象，大大 影响了涂料的正常使用。因此，如何开发一种反应活性可控的丙烯酸酯乳液，是目前建筑涂 料行业的一道重大技术难题。
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【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反应体系活性可控的丙烯酸酯 乳液。
[0008] 本发明的另一个发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有较好耐水性的 丙烯酸酯乳液。
[0009] 本发明的另一个发明目的在于提供一种工艺简单的制备上述反应活性可控的丙 烯酸酯乳液的方法。
[0010] 本发明的发明目的是这样实现的：一种反应活性可控的丙烯酸酯乳液，其特征在 于：所述反应活性可控的丙烯酸酯乳液包括水、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、 亲水性不饱和有机酸、功能单体、乳化剂及引发剂，上述组分含量按质量份数算分别为：水 100份、丙烯酸异辛酯10-40份、甲基丙烯酸甲酯10-50份、苯乙烯5-25份、亲水性不饱和有 机酸30-50份、功能单体10-30份、乳化剂5-10份、引发剂1-3份。
[0011] 所述亲水性不饱和有机酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或上述成分以 任意比例混合。
[0012] 所述功能单体为乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基 丙烯酸烯丙酯的硅聚物中的一种或上述成分以任意比例混合。
[0013] 所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或 上述成分以任意比例混合。
[0014] 所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混 合。
[0015] 所述制备方法包括以下步骤： a:单体溶液A和酸溶液B的制备：在常温常压下，将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、功能单体和总量50%水混合并均匀搅拌20-40分钟，制成单体溶液A;将亲水性不 饱和有机酸与总量30%水混合并均匀搅拌10-20分钟制成酸溶液B; b:分别把单体溶液A和酸溶液B分成两份并均匀混合成共混液一和共混液二，共混液 一和共混液二中的单体溶液A质量比为1 : (1-4)，共混液一和共混液二中的酸溶液B质量 比为（1-4) :1 ; c:预乳化液C的制备：在常温常压下，将50%乳化剂加入共混液一中，并搅拌20-40分 钟，制成预乳化液C; d:预乳化液D的制备：在常温常压下，将50%乳化剂加入共混液二中，并搅拌20-40分 钟，制成预乳化液D; e:在反应釜中加入余量水和引发剂，均匀搅拌至引发剂溶解； f:把反应釜温度提升至75°C_85°C，向反应釜中加入5-20%预乳化液C，并把反应釜温 度保持在80-85 °C，反应时间为20-40分钟； g:把反应釜温度稳定在80-85°C，并向反应釜内滴加剩余的预乳化液C，滴加时间为 2-5小时，滴加完成后把反应釜温度提升至82-87°C，保温0. 5-2小时； h:把反应釜温度降为80°C-85°C，并向反应釜内滴加预乳化液D，滴加时间为2-6小 时，滴加完成后把反应釜温度提升至82-87Γ，保温1-3小时； i:h步骤的保温结束后把反应釜温度降低至60-65Γ，并保温10-20分钟，再进一步降 温至50-55Γ，再保温10-20分钟，最后降温至45-50°C，过滤出料即可得反应活性可控的丙 烯酸酯乳液。
[0016] 本发明具有以下优点： 1、本发明的反应活性可控的丙烯酸酯乳液中，利用丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯与 含硅功能单体构成混合反应体系，并通过亲水性不饱和有机酸起成链反应，并在反应体系 中加入苯乙烯。首先，苯乙烯的苯环及简单双键结构会使乳液在成链反应中形成小分子有 序化聚合，乳液聚合的整个化学过程变得易于控制。其次，亲水性不饱和有机酸中的亲水性 基团较多，且其在反应体系中会连接至乳液分子链上，因而其可大大提高漆膜的耐沾污性。 此外，由于亲水性不饱和有机酸和含硅功能单体之间会形成疏水-亲水的相反界面，在提 高了漆膜的亲水性能时，也能保证漆膜的耐水白性能。
[0017] 2、本发明的反应活性可控的丙烯酸酯乳液中，苯乙烯的活泼双键使其在反应体系 中形成小分子聚合反应。上述小分子聚合反应使乳液粒子在反应过程中能快速聚合成小分 子链结构，防止乳液发生大分子链聚合反应，有效细化了乳液粒子的粒径，使乳液添加进涂 料后具有很好的稀释透明度，大大提高了涂料的通透度。
[0018] 3、本发明的反应活性可控的丙烯酸酯乳液中，采用了十二烷基磺酸钠、十二烷基 苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠的单一或复合乳化体系。首先，上述乳化剂均具有极性较强的基 团，在与含硅功能单体的聚合时可赋予硅原子较强的反应极性，较强的反应极性在反应体 系中使乳液和乳胶粒子之间形成较强的静电斥力，静电斥力的存在除了有利于苯乙烯的小 分子有序化聚合外，其还保护乳胶粒子在反应体系中不与乳液发生化学反应。其次，较强的 极性使丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯和含硅功能单体容易发生成链反应，且生成聚合物 的化学键能较强。上述静电保护作用及快速成链反应都可避免无机硅原子在贮藏和运输过 程中与其他组分发生化学反应，极大提高了涂料贮藏粘度的稳定性，使涂料不易出现后增 稠现象。
[0019] 4、本发明的反应活性可控的丙烯酸酯乳液中，利用苯乙烯的小分子聚合反应原 理，并与丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯与含硅功能单体混合反应。通过小分子聚合，提高 了乳液交联的密度，大大提高漆膜的致密性，并进一步提高乳液的粘合力和硬度。
[0020] 5、本发明的反应活性可控的丙烯酸酯乳液，采用预乳化二次滴定的方式制备。通 过把亲水性不饱和有机酸在两个乳化体系中的均化分布，利于小分子链有序反应的进行， 使苯乙烯能在反应过程中尽快形成小分子链结构，避免了因反应体系活性过大而产生副反 应及副产物。另外，通过二次滴定的制备，可使反应体系中的活性基团充分反应，提高了制 备的稳定性。