综合性能优异的醋叔乳液及相关涂料的制备
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑涂料领域，乳液合成领域，具体涉及一种综合性能优异的醋叔乳 液及相关涂料的制备。
【背景技术】
[0002] 醋酸乙烯酯乳液是世界上最早工业化的乳液品种，20世纪初期就已经开始大量生 产，直到现在，许多工业领域仍在使用醋酸乙烯乳液，但其耐水、耐碱、耐候性差的弱点限制 了它被更广泛地应用。20世纪60年代开始，赫斯特和壳牌公司合作，对用叔碳酸乙烯酯改性 醋酸乙稀乳液进行了充分的研究，选用叔碳酸乙稀酯单体如VeoVa-9、VeoVa_10等进行改 性，将其接枝到醋丙共聚物的分子链中。叔碳酸乙烯酯在其烷基空间位阻的作用下，可形成 屏蔽效应，保护自己和周围的集团，使其具有很强的疏水性，进而提高漆膜的整体性能，制 备了耐水耐碱耐候性优良的乳液品种一醋叔乳液。
[0003] 但传统醋叔乳液也存在一些弊端，如叔碳酸乙烯酯单体所带来气味上的负面影 响、漆膜致密性不佳等，而且由于叔碳酸乙烯酯单体市场售价较高，导致醋叔乳液成品居高 不下，在市场上并没有真正很好的进行推广和应用。故如何在不增加产品成本的基础上，进 一步提高其综合性能一直是醋叔乳液研究的重要方向。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种综合性能优异的醋叔乳液及相关涂料的制备。
[0005] 为达到上述目的，本发明综合性能优异的醋叔乳液，包括：
[0006] 第一部分核壳结构包括如下重量份的组分:醋酸乙烯酯200-250,丙烯酸丁酯30-50、叔碳酸乙烯酯(VeoVa-10)30-50、丙烯酸0-1、乙烯基烷氧基磷酸酯(PAM100)0-5、二甲基 丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)0-5;
[0007] 第二部分核壳结构包括如下重量份的组分：甲基丙烯酸甲酯50-120、丙烯酸丁酯 40-70、乙烯基烷氧基磷酸酯(PAM100)0-5、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)0-5。
[0008] 进一步地，第一部分核壳结构与第二部分核壳结构的比例在50/50到95/5之间。
[0009] 进一步地，还包括如下重量份的组分：
[0010] 羟基纤维素 Plus300 5-15、十二烷基硫酸钠3-7、非离子乳化剂Abex 2515 5-20、 反应型乳化剂SVS 0-1、过硫酸铵0.5-2、以及去离子水400-500。
[0011]为达到上述目的，本发明综合性能优异的醋叔乳液及相关涂料的制备，采用上述 的综合性能优异的醋叔乳液中所述的组分制备而成。
[0012] 有益效果
[0013]本发明与现有技术具备如下有益效果：
[0014] 本发明中采用1.5%Plus300的HEC、5%的叔碳酸乙烯酯(VeoVa-10)、t-BHP/FF6的 引发体系、VA/VeoVa-10/BA Fox TglO的单体组合、SVS/ABEX2515/十二烷基硫酸钠的乳化 剂组合、核壳结构设计75/25的核壳比例、PAM100和E⑶MA的功能单体和交联单体的引入使 得乳液的性能获得了极大的提高。从而漆膜的耐水耐碱性和耐擦洗的性能得到了极大的改 善。并且叔碳酸乙烯酯(VeoVa-ΙΟ)的添加量较少，极大的降低了产品成本。而后消除双氧水 和FF6的组合可以使得乳液残单消除的很干净、整体的VOC程度很低。
[0015] 合成的醋叔产品，不含ΑΡΕ0,且低甲醛，无苯系物和其他的污染排放，粒径分布很 窄，产品稳定性很好。在关键的性能上，和国内外主要的竞争对手的相比，具有优异的耐水 耐碱性能，尤其体现在耐擦洗性能上。而其他性能如展色、遮盖、流平等，则保持了醋叔一贯 的优势。另外，整个反应过程在较低温度下进行，减少了反应釜加热的高能耗。最终的产品 性能优异并且绿色环保。
【具体实施方式】
[0016] 下面对本发明做进一步的描述。
[0017] 本发明采用乳液聚合工艺合成醋叔乳液，合成过程中加入了特殊功能基团疏水化 改性的羟基纤维素 HEC，作为保护胶体赋予醋叔优异的展色和流变性能的同时，将功能化疏 水基团成功引入到乳液粒子表面，大大提高了醋叔的耐水耐碱性和耐擦洗的性能。
[0018] 采用核壳结构的制备工艺制备醋叔乳液。在壳层成功引入硬单体，如苯乙烯和甲 基丙烯酸甲酯等，从而使醋叔乳液可以结合苯丙和纯丙乳液的优势，具备了很好的耐水耐 碱性，尤其使得耐擦洗的性能得到了极大的提高。并且叔碳酸乙烯酯(VeoVa-ΙΟ)只存在于 核层，大大降低了叔碳酸乙烯酯(VeoVa-ΙΟ)所带来的气味的负面影响。
[0019] 乳液聚合过程中加入了功能性单体及多功能交联体系，磷酸酯类功能单体利于颜 填料形成更好的空间架构，进一步提尚粉料的承载能力和相容性，有助于提尚展色及其他 性能。
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[0023] 1羟乙基纤维素：
[0024] 醋酸乙烯酯作为醋叔乳液中最重要的一种原料，由于其自身水溶性较好，又易在 水相体系中分解，故聚合过程之除了常用的小分子乳化剂之外，还需要加入大分子的保护 胶体。羟乙基纤维素作为一种绿色环保、生物可降解的大分子，常常用于醋叔乳液聚合。除 了保证乳液聚合顺利进行的同时，也可以提供乳胶粒优良的电解质稳定性、机械稳定性、冻 融稳定件和稀释稳宙件。常用HEC结构式，其标准的结构式如下：
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[0026] 羟乙基纤维素在引发剂的作用下氧化脱氢生成大分子自由基，醋酸乙烯酯和丙烯 酸单体可以和大分子自由基进行链增长反应，导致单体接枝在羟基纤维素上。单体由于自 身性质不同，接枝的速率也不尽相同。接枝的产生在增大乳
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液分子量的同时，又 提高了漆膜的耐水耐碱性能。单体接枝羟基纤维素的机理，其主要的接枝机理如下：
[0028]疏水化改性纤维素 Plus300在各项性能均优于其它羟乙基纤维素，尤其是表现在 漆膜耐水耐碱和耐擦洗方面，耐水耐碱测试中无起泡剥落等现象，耐擦洗次数显著提高。充 分说明疏水化基团的引入可以更加有效的提高漆膜致密性，保护漆膜不受到进一步的破 坏。
[0029] 2核壳结构
[0030] 乳液的结构很大程度上可以决定最终漆膜的性能。在聚合过程中引入硬单体如： MMA、St，可以显著提高漆膜综合性能。但由于醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯的结构和性能与 其他丙烯酸单体相差较大，故其竞聚率差距也比较大，尤其是与MMA和St的共聚很困难，聚 合速率较慢。醋酸乙烯酯与常用丙烯酸单体的竞聚率如下表所述。用常规的方法很难将MMA 和St引入到醋叔乳液之中，而核壳结构的聚合则可以很好地解决这一问题。
[0031] 表:醋酸乙烯酯与其他丙烯酸单体的竞聚率比较
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[0033]本发明中设计核层为醋叔乳液VA/VeoVa-10/BA的共聚，壳层为纯丙或者苯丙的乳 液 MMA/BA 或者 St/BA。
[0034] 1核壳结构的设计可以大幅改善漆膜的整体，可以很好的平衡醋叔的各项性能。