一種脲單體改性羥基苯丙乳液的合成方法及其應用的製作方法
2023-05-17 20:04:06
專利名稱：一種脲單體改性羥基苯丙乳液的合成方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脲單體改性羥基苯丙乳液的合成方法及其應用。
技術背景
塑料已廣泛應用於國民經濟的各行各業。但是塑料的耐紫外光等環境腐蝕性不甚理想，並且在加工成型後也常導致各種表面缺陷。因此有必要對塑料採用塗料塗裝，既起美化裝飾又能對其進行有效防護。目前用於塑料塗裝的塗料主要以溶劑型為主，隨著環保的要求，逐漸要求用水性塗料取代溶劑型用於塑料的塗裝，水性塗料的優點不燃不爆，無毒無害，低VOCs排放，這符合綠色環保的要求。
塑料基材表面張力小於100 mN/cm，屬與難附著的低能表面。水的溶解度參數和表面張力高，對底面和顏料的潤溼性差，塗層對塑料表面的附著力差；其次，水的揮發速度慢， 易受溫度、溼度等環境影響，施工過程中容易產生流掛、閃光顏料定向不良等問題。因此，水性塗料的施工應用對塑料表面的潔淨性，施工環境溼度等方面要求較高；第三，必須解決塗料親水性和塗膜耐水性之間的問題；第四，水性塗料屬於非均相體系，其貯存穩定性較差， 容易發生凝聚(結塊)現象。如乳化劑性能欠佳、操作工藝差別、運輸中的震蕩碰撞或超過儲存期都會導致體系的失穩而凝聚，且這種凝膠不可逆。因此，有必要研發一種附著力良好， 性能優異的水性塑料塗料乳液。發明內容
本發明的目的是改善水性塑料的塗料的附著力和耐水性問題，提供一種脲單體改性羥基苯丙乳液的合成方法，該乳液可用作極性塑料塗料的成膜物質。脲單體改性羥基苯丙乳液主要採用預乳化半連續種子乳液聚合法來進行乳液聚合，主要製備工藝如下(1)預乳化液製備將計量的混合核單體邊攪拌邊滴加到設計份量乳化劑水溶液中，室溫下攪拌混合，乳化1 h，製得核層單體預乳化液；將殼單體邊高速攪拌邊滴加到設計份量的乳化劑水溶液中，在室溫下充分攪拌混合，預乳化lh，製得殼層單體預乳化液；(2)種子乳液的合成在裝有攪拌器、冷凝管、氮氣導入裝置和滴液漏鬥的反應容器中，通入氮氣排除氧氣， 攪拌下依次加入乳化劑水溶液，緩衝劑碳酸氫鈉，核層單體預乳化液，部分引發劑水溶液， 混合均勻後，水浴加熱至78 °C使之聚合，當出現藍色螢光後保溫15min，再緩慢滴入剩餘的核單體預乳化液；加完核層料保溫30 min，熟化即得到種子乳液；(3)核殼乳液的聚合保持溫度為78士2°C，在合成好的種子乳液中，氮氣保護下攪拌加入規定量的去離子水和剩餘引發劑液，控制滴加速度，採用線性梯度滴加工藝在2 3 h內滴加剩餘引發劑液和殼層單體預乳化液；當所有原料添加完畢，維持溫度在84°C，保溫60min，使單體轉化完全， 而後冷卻至40 50°C，用氨水調pH至7. 5 8. 5，200目過濾得到脲單體改性羥基苯丙乳液。
上述步驟(1)中所用的單體是苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯胺乙撐脲複合物、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的四種或四種以上單體的混合物。
上述步驟(1)及步驟(2)所用的乳化劑由酚醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚混合而成，其中酚醚磷酸酯在市場上的商品名為RS-610或RE-610 ；烷基酚聚氧乙烯醚為壬基酚聚氧乙烯醚C0-897或C0-997，其中烷基酚聚氧乙烯醚佔乳化劑的總質量的25°/Γ70%。
上述步驟(2 )及步驟(3 )所用的引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
上述脲單體改性羥基苯丙乳液的原料配方如下
權利要求
1.一種脲單體改性羥基苯丙乳液的合成方法，其特徵包括以下步驟(1)預乳化液製備將計量的混合核單體邊攪拌邊滴加到設計份量乳化劑水溶液中，室溫下攪拌混合，乳化1 h，製得核層單體預乳化液；將殼單體邊高速攪拌邊滴加到設計份量的乳化劑水溶液中，在室溫下充分攪拌混合，預乳化lh，製得殼層單體預乳化液；(2)種子乳液的合成在裝有攪拌器、冷凝管、氮氣導入裝置和滴液漏鬥的反應容器中，通入氮氣排除氧氣， 攪拌下依次加入乳化劑水溶液，緩衝劑碳酸氫鈉，核層單體預乳化液，部分引發劑水溶液， 混合均勻後，水浴加熱至78 °C使之聚合，當出現藍色螢光後保溫15min，再緩慢滴入剩餘的核單體預乳化液；加完核層料保溫30 min，熟化即得到種子乳液；(3)核殼乳液的聚合保持溫度為78士2°C，在合成好的種子乳液中，氮氣保護下攪拌加入規定量的去離子水和剩餘引發劑液，控制滴加速度，採用線性梯度滴加工藝在2 3 h內滴加剩餘引發劑液和殼層單體預乳化液；當所有原料添加完畢，維持溫度在84°C，保溫60min，使單體轉化完全， 而後冷卻至40 50°C，用氨水調pH至7. 5 8. 5，200目過濾得到脲單體改性羥基苯丙乳液。
2.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於上述步驟(1)中所用的單體是苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯胺乙撐脲複合物、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的四種或四種以上單體的混合物。
3.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於上述步驟(1)及步驟(2)所用的乳化劑由酚醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚混合而成，其中酚醚磷酸酯在市場上的商品名為 RS-610或RE-610 ；烷基酚聚氧乙烯醚為壬基酚聚氧乙烯醚C0-897或C0-997，其中烷基酚聚氧乙烯醚佔乳化劑的總質量的259Γ70%。
4.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於上述步驟(2)及步驟(3)所用的引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
5.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於上述脲單體改性羥基苯丙乳液的原料配方如下
6.根據權利要求6所述的在塑料塗料中的應用，其特徵在於上述催幹劑為BiCATK 8118, BiCATe 4130、或BiCATK 4232中的一種；BiCATK是商業品有機鉍型催幹劑；所述流平劑為BI-348、BYK-333的一種或兩種，其中BH48為聚醚改性矽油， BYK-333為聚醚改性聚二甲基矽氧烷共聚體；所述顏填料為鋁粉、鈦白粉或滑石粉中的一種或者兩種；所述消泡劑為BI-019，其中BI-019為水性有機矽消泡劑；所述的固化劑為商業品 BAYHDUR XP 2487/1、Easaqua XM 502 或 WT-2102。
7.BAYHDUR XP M87/1是基於六亞甲基二異氰酯親水性脂肪族聚異氰酸酯；Easaqua XM 502為甲基二異氰酸酯的衍生物；WT 2102是含有聚氧乙烯烷基苯酚醚的衍生物；所述助溶劑為丙二醇單丁醚。
全文摘要
本發明公開了一種脲單體改性羥基苯丙乳液的合成方法及其應用，脲單體改性羥基苯丙乳液採用預乳化半連續種子乳液聚合法合成，所述脲單體改性羥基苯丙乳液在雙組份水性塑料塗料中的應用，通過性能測試發現，脲單體的功能基團通過與極性塑料表面發生相互作用，增強了乾濕附著力；同時，羥基與異氰酸酯反應形成立體空間網狀結構，提高塗膜的緻密性，提高了耐水性、耐乙醇擦拭性等性能，採用本發明所製得的脲單體改性苯丙乳液，通過與水性異氰酸酯固化劑固化反應，附著力和耐乙醇擦拭性良好，適應低溫固化極性塑料塗料上應用的要求。
文檔編號C08F220/18GK102516447SQ20111041177
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者餘倩, 餘林, 孫明, 張虎, 成曉玲 申請人:廣東工業大學