本发明涉及一种改性水性丙烯酸乳液及其制备方法。
背景技术：
溶剂型涂料中挥发性有机化合物(VOC)的排放危害环境安全和人类的身体健康，随着人们绿色生活和环境友好的意识不断增强，水性涂料必将具有广阔的发展前景和经济效益。
水性丙烯酸乳液具有防腐、耐碱、耐光、耐候、成膜性好、保色性佳、无污染、延伸率高、对基层变形适应力强、耐老化、无毒环保、施工性能良好，使得其在工业涂料及建筑涂料中广泛应用。但水性丙烯酸乳液同时具有耐水性、稳定性较差，热粘冷脆等不足，使水性丙烯酸乳液的进一步的推广应用受到了限制。因此有必要对水性丙烯酸乳液进行改性研究，一般可通过对共聚单体种类的选择，改变共聚单体的比例等途径来改善乳液的性能。
技术实现要素：
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种凝胶率低、耐水性好，综合性能佳的改性水性丙烯酸乳液及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性水性丙烯酸乳液，以重量计算，总量100份，包括丙烯酸系单体20-45份，功能改性单体20-50份，引发剂1-5份，络合剂0.01-0.5份，乳化剂1-7份，缓冲剂0.01-0.1份，pH值调节剂0.1-0.5份，防霉防腐剂0.01-0.5份，消泡剂0.01-0.5份，增稠剂0.01-0.7份，溶剂水25-55份。
进一步，以质量分数计，所述丙烯酸类单体包括5-20％甲基丙烯酸，10-45％甲基丙烯酸甲酯或甲酯丙烯酸乙酯，50-70％丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸异辛酯。
进一步，以质量分数计，所述功能改性单体为45-80％苯乙烯，20-55％丙烯酰胺。
进一步，所述单体中甲基丙烯酸，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯属于软单体；甲基丙烯酸甲酯，甲酯丙烯酸乙酯，苯乙烯，丙烯酰胺属于硬单体。
一般情况下，软单体能赋予涂膜一定的柔韧性和附着力，使乳液具有更佳的成膜性能；硬单体则能使涂膜光泽好以及硬度提高，抗冲击性能增强。当软单体与硬单体的摩尔比较大时，乳液成膜性能会更好，但硬单体含量过小，会导致涂膜硬度下降、表面暗淡。因此合适的软单体与硬单体的摩尔比下，可获得最佳的涂膜性能，本发明中，软单体与硬单体的摩尔比在1：1-2之间。
进一步，所述引发剂为叔丁基过氧化氢，过硫酸铵，过硫酸钾中的至少一种。
进一步，所述络合剂为乙二胺四乙酸，所述缓冲剂为碳酸钠或碳酸氢钠中的任一种，所述pH值调节剂为浓度为25--35％氨水、或乙醇胺类化合物任一种，所述乳化剂为月桂醇硫酸酯钠盐，十二醇硫酸钠，聚乙二醇辛基苯基醚中的任一种。
进一步，所述防霉防腐剂为卡松(5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮(CIT)或2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT))，所述消泡剂为有机硅类化合物，所述增稠剂选用聚乙二醇、聚乙烯醇类中任一种或二者的混合物。
一种改性水性丙烯酸乳液的制备方法，包括如下步骤：
1.预乳液的制备
按配方将1/3配方量的水，3/5乳化剂，全部的丙烯酸系单体，功能改性单体加入反应容器中，快速搅拌25‐40min，得到稳定的预乳液；
2.改性水性丙烯酸乳液的制备
(1)往容器中依次加入2/3配方量的水，2/5的乳化剂和缓冲剂，搅拌溶解后加热至85-90℃恒温；.
(2)加入1中预乳液总量的1-2％质量分数，搅拌均匀后，加入1/3引发剂和3/5的络合剂，搅拌至溶液澄清；
(3)然后在2-3h内向体系中滴加1中的剩余的预乳液，同时加入1/3引发剂，继续保温反应30-45min；
(4)待体系冷却至60℃时，再补充剩余的1/3引发剂和剩余的2/5络合剂，继续反应30-40min，自然冷却至40℃；
(5)加入pH调节剂，调节体系pH至8‐8.5；
(6)加入防霉防腐剂，消泡剂，增稠剂，搅拌均匀后冷却至室温；
(7)使用胶体磨研磨15-30min，出料，即得改性的水性丙烯酸乳液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述一种改性水性丙烯酸乳液及其制备方法，加入苯乙烯和丙烯酰胺等功能单体，在丙烯酸树脂上引入了苯基和酰胺基，对水性丙烯酸乳液进行了改性，通过对软硬单体摩尔比例的调控，有效地提升了水性丙烯酸乳液涂膜的耐水性、耐磨性和抗划伤性。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
1.预乳液的制备
按配方将220g水，9g月桂基磺酸钠，45g甲基丙烯酸，50g甲基丙烯酸甲酯，180g丙烯酸异辛酯，350g苯乙烯，5g丙烯酰胺加入反应容器中，低速搅拌均匀后再高速分散(转速为3000～4000r/min)30min，得到稳定的预乳液。
2.改性水性丙烯酸乳液的制备
(1)往容器中依次加入440g水，6g的月桂基磺酸钠和0.2g碳酸钠，搅拌溶解后加热至85℃恒温；
(2)加入1中预乳液总量的1.5％，搅拌均匀后，加入1.2g过硫酸铵和0.6g异抗坏血酸，搅拌至溶液澄清；
(3)然后在2.5h内向体系中滴加1中的剩余的预乳液(98.5％)，同时加入1.2g过硫酸铵，继续保温反应30min；
(4)待体系冷却至60℃时，再补充1.2g过硫酸铵和0.4g异抗坏血酸，继续反应40min，自然冷却至40℃；
(5)加入10g浓度为28％氨水，调节体系pH至8；
(6)加入防霉防腐剂5‐氯‐2甲基‐4异噻唑啉‐3酮(CIT)0.4g，有机硅消泡剂0.5g，增稠剂聚乙二醇0.5g，搅拌均匀后冷却至室温；
(7)使用胶体磨研磨20min(5000‐8000r/min)，出料，即得改性的水性丙烯酸乳液。
实施例2：
1.预乳液的制备
按配方将250g水，12g十二醇硫酸钠，25g甲基丙烯酸，50g甲基丙烯酸甲酯，200g甲基丙烯酸异辛酯，400g苯乙烯，3g丙烯酰胺加入反应容器中，低速搅拌均匀后再高速分散(转速为3000～4000转/分40min，得到稳定的预乳液。
2.改性水性丙烯酸乳液的制备
(1)往容器中依次加入500g水，8g的十二醇硫酸钠和0.15g碳酸氢钠，搅拌溶解后加热至90℃恒温；
(2)加入1中预乳液总量的2％，搅拌均匀后，加入2.5g叔丁基过氧化氢和0.6g异抗坏血酸，搅拌至溶液澄清；
(3)然后在3h内向体系中滴加1中的剩余的预乳液(98％)，同时加入2.5g叔丁基过氧化氢，继续保温反应45min；
(4)待体系冷却至60℃时，再补充2.5g叔丁基过氧化氢和0.4g异抗坏血酸，继续反应40min，自然冷却至40℃；
(5)加入3g三乙醇胺调节体系pH至8.5；
(6)加入防霉防腐剂2‐甲基‐4‐异噻唑啉‐3‐酮(MIT)0.6g，有机硅消泡剂0.5g，增稠剂聚乙二醇0.7g，搅拌均匀后冷却至室温；
(7)使用胶体磨研磨25min(5000‐8000r/min)，出料，即得改性的水性丙烯酸乳液。
实施例3：
1.预乳液的制备
按配方将250g水，24g聚乙二醇辛基苯基醚，25g甲基丙烯酸，55g甲基丙烯酸乙酯，200g丙烯酸异辛酯，400g苯乙烯，5g丙烯酰胺加入反应容器中，低速搅拌均匀后再高速分散(转速为3000～4000转/分40min，得到稳定的预乳液。
2.改性水性丙烯酸乳液的制备
(1)往容器中依次加入500g水，16g聚乙二醇辛基苯基醚，和0.2g碳酸钠，搅拌溶解后加热至85℃恒温；
(2)加入1中预乳液总量的2％，搅拌均匀后，加入1.5g过硫酸钾和0.6g异抗坏血酸，搅拌至溶液澄清；
(3)然后在3h内向体系中滴加1中的剩余的预乳液(98％)，同时加入1.5g过硫酸钾，继续保温反应45min；
(4)待体系冷却至60℃时，再补充1.5g过硫酸钾和0.4g异抗坏血酸，继续反应30min，自然冷却至40℃；
(5)加入12g浓度为18％的氨水调节体系pH至8.5；
(6)加入防霉防腐剂2‐甲基‐4‐异噻唑啉‐3‐酮(MIT)0.6g，有机硅消泡剂0.5g，增稠剂聚乙烯醇0.7g，搅拌均匀后冷却至室温；
(7)使用胶体磨研磨25min(5000‐8000r/min)，出料，即得改性的水性丙烯酸乳液。
性能检测数据：对实施例1-3的改性水性丙烯酸乳液进行性能检测，检测结果见下表1。
表1
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。