本发明涉及聚丙烯酸酯乳液领域，尤其涉及一种金属离子交联聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。
背景技术：
：丙烯酸系乳液因具有优异的保光保色性、耐候性和力学性能而应用广泛。20世纪六七十年代，乳液合成工艺取得了很大的进步，出现了许多新的合成技术。交联乳液的出现使得乳液聚合体系能够满足工业涂料所需的各种性能，交联乳液能通过化学或外加能量的方式使乳液内部官能团彼此发生化学反应而形成高度的三元网状结构，从而使涂膜的耐水性、耐沾污性和硬度等力学性能较之非交联型乳液得到很大提高。金属离子交联型高分子材料的特点是交联密度大、透明性好、耐溶剂性及耐水性都比较好。经金属离子交联剂交联的膜，不仅具有化学抵抗性以及耐高温性.而且成膜温度也很低，有的在室温下就可成膜。另外，该交联剂无毒.有很大的发展前途。利用金属离子与聚合物分子链上的一些官能基团反应来实现涂膜交联，具有低成本、单组分包装和室温交联的优点；但金属盐类与乳液相容性较差，容易导致乳液破乳。所以也存在储存稳定性不佳的缺陷。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，该乳液的稳定性好，形成的涂层强度高，耐水性好。本发明的另一目的在于提供该聚丙烯酸酯乳液的制备方法。本发明的目的采用以下技术方案实现：一种金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，所述金属离子交联聚丙烯酸酯乳液是由混合单体和金属离子交联剂经乳液聚合反应得到的，所述混合单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸，所述金属离子交联剂为Zn2+，Al3+，Cr3+，Ca2+，Mg2+中的任意一种的化合物；所述金属离子交联剂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸的质量比为1:100-200:50-100:10-20。优选的，所述金属离子交联剂为氯化锌或醋酸锌。优选的，所述金属离子交联剂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸和的质量比为1:120-150:70-80:12-18。优选的，所述乳液聚合反应的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十六烷基甜菜碱钠、聚氧乙烯烷芳基酯中的一种，所述乳化剂的用量为混合单体质量的2-5％。优选的，所述乳液聚合反应的引发剂为过硫酸钠或过硫酸钾，所述引发剂的用量为混合单体质量的1-4％。本发明还公开了上述金属离子交联聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：a.将甲基丙烯酸甲酯加入到去离子水中，升温至60-100℃，搅拌，再加入乳化剂和引发剂，反应1-3小时，得到预乳化液；b.向预乳化液中加入丙烯酸异辛酯和丙烯酸，反应1-3小时，再加入金属离子交联剂，搅拌并反应2-4小时即得。优选的，在步骤a中，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十六烷基甜菜碱钠、聚氧乙烯烷芳基酯中的一种，所述乳化剂的用量为混合单体质量的2-5％；所述引发剂为过硫酸钠或过硫酸钾，所述引发剂的用量为混合单体质量的1-4％。优选的，所述金属离子交联剂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸和的质量比为1:120-150:70-80:12-18。优选的，在步骤b中，所述金属离子交联剂为氯化锌或醋酸锌。优选的，乳液聚合反应中，溶液的pH值为8-9。相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，通过混合单体与金属离子交联剂在溶液中发生乳液聚合，使得羧基离子与金属离子的键合，最初形成离子性质的络合，进而由动力学因素引起离子络合重排，形成热力学上更稳定的配位络合物，从而使得得到的聚丙烯酸酯乳液更加稳定。乳胶在成膜过程中随着水分的挥发，乳胶粒子由于彼此的分离状态变成密堆积态，从而融结成膜。在此期问乳胶粒子表层富集的羧基之间可通过反应而螯合交联，使得原线型大分子的相对分子质量成倍增加，涂层的强度及耐水性都会提高。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：实施例1一种金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，其是经下述步骤制得的：a.将丙烯酸甲酯加入到去离子水中，升温至70℃后搅拌至均匀，再加入十二烷基苯磺酸钠和过硫酸钾，反应2小时，得到预乳化液；b.向预乳化液中加入丙烯酸异辛酯和丙烯酸，反应2小时，再加入氯化锌，搅拌并反应3小时即得。上述反应中，控制溶液的pH为9，氯化锌、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸和的质量比为1:120:80:15，十二烷基苯磺酸钠和过硫酸钾的质量分别为混合单体质量的3％和4％。实施例2一种金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，其是经下述步骤制得的：a.将丙烯酸甲酯加入到去离子水中，升温至90℃后搅拌至均匀，再加入烷基酚聚氧乙烯醚和过硫酸钠，反应3小时，得到预乳化液；b.向预乳化液中加入丙烯酸异辛酯和丙烯酸，反应3小时，再加入醋酸锌，搅拌并反应3小时即得。上述反应中，控制溶液的pH为9，醋酸锌、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸和的质量比为1:150:70:18，烷基酚聚氧乙烯醚和过硫酸钠的质量分别为混合单体质量的5％和2％。实施例3一种金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，其是经下述步骤制得的：a.将丙烯酸甲酯加入到去离子水中，升温至80℃后搅拌，再加入十六烷基甜菜碱钠和过硫酸钾，反应2小时，得到预乳化液；b.向预乳化液中加入丙烯酸异辛酯和丙烯酸，反应3小时，再加入氯化锌，搅拌并反应2小时即得。上述反应中，控制溶液的pH为8，氯化锌、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸和的质量比为1:140:75:16，十六烷基甜菜碱钠和过硫酸钾的质量分别为混合单体质量的3％和2％。对比例1一种聚丙烯酸酯乳液，其是经下述步骤制得的：a.将丙烯酸甲酯加入到去离子水中，升温至70℃后搅拌至均匀，再加入十二烷基苯磺酸钠和过硫酸钾，反应2小时，得到预乳化液；b.向预乳化液中加入丙烯酸异辛酯和丙烯酸，搅拌，反应2小时即得。上述反应中，控制溶液的pH为9，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸和的质量比为120:80:15，十二烷基苯磺酸钠和过硫酸钾的质量分别为混合单体质量的3％和4％。实验例取实施例1-3及对比例1的聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后，用玻璃棒涂抹于一定尺寸的玻璃板及白铁片上，在室温下完成涂料的干燥固化，然后进行下述测试，结果如表1所示：乳液稳定性测定：肉眼观察。硬度测定：用摆杆式漆膜硬度计测量漆膜的阻尼硬度。附着力测定：用FZ型漆膜附着力实验仪测定漆膜在白铁片上的附着力。耐水性能测定：将漆膜浸泡于水中一定时间后观察涂膜的变化情况。1h内即发白，脱落者为C级；3h以上不发白，不脱落者为A级；在A、C之间的为B级。测试实施例1-3及对比例1的聚丙烯酸酯乳液的交联度及成膜后的耐水性和强度，结果如表1所示：表1实施例1-3及对比例1的乳液及成膜后的性能测试乳液稳定性附着力(级)耐水性硬度实施例1无凝胶，聚合稳定1A0.68实施例2无凝胶，聚合稳定1B0.65实施例3无凝胶，聚合稳定1B0.64对比例1有少许凝胶2C0.59从表1可以看出，实施例1-3的乳液，其乳液稳定性、成膜后的抗冲击强度、附着力、耐水性和硬度这几个指标均明显高于对比例1，表明本发明的金属离子交联聚丙烯酸酯乳液，稳定性好，涂层强度高，耐水性好。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页1 2 3