一种具有核壳双交联结构的聚丙烯酸木器乳液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及木器漆的水性乳液，具体涉及一种具有核壳双交联结构的聚丙烯酸木 器乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们环保意识的加强和法律规范的完善，传统的溶剂型涂料日益显露弊端， 水性涂料成为了人们共同期待的目标。上个世纪作为水性涂料代表的建筑乳胶漆得到了蓬 勃的发展，它几乎占领了整个中国建筑涂料的主流市场，而进入21世纪，水性涂料的下一 个热点将是水性木器漆。其中，水性丙烯酸酯涂膜水性丙烯酸酯乳液固含高、干燥快、硬度 高、成本低、耐光及耐候性佳等优点而备受欢迎，但是水性丙烯酸酯涂膜在使用过程中容易 出现高温发粘，低温变脆，韧性变差。因此必须对水性聚丙烯酸乳液此进行改性，
[0003] 丙烯酸乳液常见的改性方法包括物理共混、化学、分子结构设计等改性方法等。物 理改性方法通常存在相容性差的问题；而化学改性是指在不影响乳液稳定性的基础上加入 特种功能性单体借此改善乳液的性能。分子结构设计改性是近年来的研究热点，主要有互 穿聚合物网络结构、微乳液聚合、核壳结构乳液聚合等。微乳液聚合具有极好的润湿性、渗 透性和流平性，但体系的乳化剂的用量大，导致涂膜的耐水性不佳；互穿聚合物网络结构主 要用于热塑性弹性体、噪声阻尼材料、粒子交换树脂等功能性材料；核壳结构聚合乳液通过 调整单体的分布，合成具有两个玻璃化温度（Tg)的聚合物，从而不仅可以改善乳液的成膜 性能，而且可以解决热粘冷脆的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种具有核壳双交联结构的聚丙烯酸木器乳液及其制备方法，它不 仅可以改善乳液的成膜性能，而且可以解决热粘冷脆的问题，本发明的聚丙烯酸木器乳液 的交联度高、耐水性、耐溶剂性好、硬度高、成膜温度低。
[0005] 本发明的技术方案如下：一种具有核壳双交联结构的聚丙烯酸木器乳液烯酸，所 述的聚丙烯酸木器乳液由以下组分按照以下重量份数比配制而成： 核层单体1 14. 68-21.63份
[0006] 核层交联单体： 0. 69-1份 壳层单体： 17. 36-25. 79份 双丙酮丙烯酰胺： 0. 26-1. 5份 己二酸二酰肼： 0. 15-0. 77份；
[0007] 丨发剂· 0.07-0. 11 份 乳化剂： 0. 36-0. 61份 去离子水: 52-63份。
[0008] 进一步地，所述的核层单体由以下组分按照以下重量份数比配制而成：
[0009] 甲基丙烯酸甲酯 7. 4-9. 78份
[0010] 甲基丙烯酸丁酯 8. 54-10. 27份
[0011] 甲基丙烯酸 0.14-0. 18份。
[0012] 进一步地，所述的壳层单体由以下组分按照以下重量份数比配制而成：
[0013] 甲基丙烯酸甲酯 3-4. 1份 丙烯酸丁酯 6。83-13. 5份 甲基丙烯酸 0.15-0. 5份 甲基丙烯酸-2-羟乙酯 7. 38-7. 69份。
[0014] 进一步地，所述的核层交联单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙酯、 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或乙二醇二（甲基丙烯酸）酯的一种。
[0015] 进一步地，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。
[0016] 进一步地，所述的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚与琥珀磺酸盐的混合物。
[0017] 一种具有核壳双交联结构的聚丙烯酸木器乳液按以下步骤制备：
[0018] (1)制备核层预乳液和壳层单体预乳液
[0019] 在室温下，将13. 67-19. 22份的核层单体、0. 16-0. 29份的乳化剂及一号引发剂水 溶液加入反应器A中，所述的一号引发剂水溶液是由0. 04-0. 08份的引发剂与8-10份的去 离子水混合而成的，在搅拌速度为1000_1500rpm下搅拌15~30min得到核层单体预乳化 液；
[0020] 在室温下，将全部的壳层单体、0. 06-0. 15份的乳化剂加入到装有8-10份去离子 水的反应器B中，在搅拌速度为1000-1500rpm下搅拌15~30min得到壳层单体预乳化液；
[0021] (2)制备种子乳液
[0022] 在室温下，在反应器C中，投入0.01-0. 03份的引发剂、0. 14-0. 17份的乳化剂和 30-34份的去离子水，调整转速为400-500rpm，搅拌0. 5-lh;然后将温度升至75-80°C，将 转速降低至200-300rpm，在15-20min内将1. 01-2. 41份的核层单体均匀地滴加到反应器C 中，反应0. 5-lh，待乳液出现蓝光既得到种子乳液；
[0023] (3)制备核层乳液
[0024] 在温度75-80°C，转速400-500rpm下，于1. 5-2. 5h内，将反应器A中的核层单体预 乳化液和核层交联单体0. 69-1份滴加到反应器C的种子乳液中，保温0. 5-lh，形成核层乳 液；
[0025] (4)制备壳层乳液
[0026] 在温度75-80°C，转速400-500rpm下，于1. 5-2. 5h内，将反应器B中核层单体预乳 化液加入到经步骤（3)制得的核层乳液；在加入核层乳液的同时，滴入二号引发剂水溶液， 滴加二号引发剂水溶液的时间是2. 5-3h内，所述的二号引发剂水溶液是由0. 02-0. 03份的 引发剂和4-6份水混合而成的；
[0027] 滴加结束后，升高温度至75_80°C，保温l_2h后；将温度降至室温，最后滴加双丙 酮丙烯酰胺〇. 26-1. 5份和二酸二酰肼水溶液，所述的二酸二酰肼水溶液是由0. 15-0. 77份 己二酸二酰肼和2-3份去离子水混合而成的，搅拌10-20min，即得所需的核壳双交联结构 的聚丙烯酸乳液。
[0028] 本发明的发明原理如下：常规丙烯酸酯乳液木器涂料普遍存在热粘冷脆、最低成 膜温度高等问题，而核壳结构的乳液正好可以解决此问题，通过分子设计，制备高Tg的内 核以及低Tg的外壳，高Tg的内核，以提高涂层的硬度，低Tg的壳层，有助在低温下温度下 成膜。为进一步涂膜的性能，我们引进内外核双交联体系，核层引入多双键功能性单体如 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或乙二醇二 (甲基丙烯酸）酯等，壳层引入双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼自交联体系，内外核的双交 联体系提高涂层的耐性以及力学强度等综合性能。
[0029] 本发明的优点在于：
[0030] 1、在单体种类和含量不变的前提下，通过分子设计软核硬壳的聚丙烯酸乳液，硬 核提供涂膜的硬度，而软壳可以改善涂膜的成膜性能，无需成膜助剂，减少V0C的排放，并 且改善涂膜的耐低温的性能。
[0031] 2、通过核壳的双交联体系，进一步提高了漆膜的力学性能以及耐性。
【具体实施方式】：
[0032] 下面结合具体实施例对本发明进一步阐释。本发明所用的原料均是市售的产品。
[0033] 实施案例一
[0034] 具有核壳双交联结构聚丙烯酸木器乳液，由以下组分按照以下重量份配制而成：
[0035] 核层单体 ：ia.i9# 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 0. 69份 壳层单体 21.Π份 双丙酮丙烯酰胺 Q. 26份 己二酸二酰肼 0, 1:5份 过硫酸铵 Q. 08份 乳化剂 Q. 3,9份（备注 珥壬基酚聚氧乙蝻醚：111 :璃珀磺酸盐: 2) 引发剂 0,08汾 去离了水 57. 47份。 所述核层单体：甲基丙烯酸甲酯 8. 78份 甲基丙烯酸丁酯 1G. 27份 甲基丙烯酸 0. 14份。 所述的壳层单体：甲基丙烯酸甲酯 4. 1份 丙烯酸丁酯 9. 83份 甲基丙烯酸 〇. 15份 甲基丙烯酸-2-羟乙酯 7. 69份，
[0036] 具有核壳双交联结构聚丙烯酸木器乳液的制备方法有如下步骤：
[0037] (1)预乳液的制备
[0038] 在室温下，将16. 31份的核层单体、0. 16份的乳化剂、0. 04份的引发剂和8份的去 离子水加入到反应器A中，在搅拌速度为lOOOrmp，搅