专利名称：低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法。
目前从最低成膜温度(MFFT)低于环境温度的涂料组合物获得硬聚合物膜有以下几种方法一是向涂料组合物中添加成膜助剂。因成膜助剂属挥发性有机化合物，虽然暂时降低聚合物粘结剂的MFFT，使涂料的组合物在低于聚合物玻璃化转变温度(Tg)的温度下形成连续膜，在挥发掉挥发性有机化合物之后，所得到的膜显示出与聚合物Tg(它高于环境温度)有关性能。第二种是使用具有可交联官能基的Tg聚合物粘结剂，如乙酰乙酸酯。聚合物粘结剂形成连续膜，所具有的Tg低于环境温度，而官能基在成膜过程中形成交联，产生了性能类似于较高Tg聚合物的性能的膜。第三种是US专利NO.1145387采用聚乙烯醇共价接枝的乳胶聚合物粘结剂，其有机气体挥发量(VOC)低于2wt％，该专利同时提供了一种提高膜的硬度和耐磨性能的方法。
含有成膜助剂或可交联聚合物的涂料组合遇到的问题是1)成膜助剂是不希望用的挥发性有机化合物，它引起气味、毒性和环境问题；和2)交联聚合物缓慢地显示出最终膜性能，所产生的膜硬度质量不好。US专利NO.1145387性能较好，但选择和确定共价接枝反应基团需做许多工作，而且增加了产品成本，因为含有这些反应基团的单体大都较一般乙烯基单体贵。现有的工艺方法组份一水，乳化剂组份二水，引发剂组份三水，乳化剂，硬单体苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯软丙烯酸丁酯，交联剂、软单体，制成预乳化液用以滴加聚合工艺1、组份一加入反应釜升量80℃，加入组份二；2、再加入组份三3％左右入反应釜反应5分钟；3、匀速滴加其余组份三3～4小时；4、82℃保温半小时；5、降至40℃过滤出料。
以上配方及工艺制得产品为Tg值30℃左右，而MFFT为36℃左右，需加入成膜助剂才可在常温下使用。
本发明的目的是开发一种低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，提高成膜质量，降低成膜成本，减少因加入成膜助剂而造成对人体、环境的毒害。
本发明的技术方案是这样实现的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于先准备四种组份组份一水、乳化剂组份二水、引发剂组份三水、乳化剂、交联剂、硬单体，制成预乳化液组份四软单体；其工艺步骤(1)、先将组份一加入反应釜升至75-85℃，加入组份二；(2)、再加入组份三1-5％入反应釜反应5分钟；(3)、滴加剩余组份三，温度60-88℃；(4)、在组份三滴加2～2.5小时后滴加组份四软单体入预乳化液中，至组份三滴加完；(5)、75-88℃保温半小时降至35-45℃过滤出料。
上述软单体是丙烯酸丁酯或Tg值在-20℃以下的共聚单体。
上述软单体在反应后期加入。
在步骤4中一次或分批或均匀滴加软单体于组份三中。
本工艺制得产品为Tg值30℃左右，而MFFT为5～15℃左右，即不加成膜助剂可在常温下成膜使用，改变软单体加入反应釜时间，以制得软壳硬核乳胶，降低了产品VOC含量。
本发明的优点基本不改变现有乳液聚合工艺，膜性能的改变是通过变化聚合时软硬单体加入比例和加入次序，即前期以加入以硬单体为主，后期加入软单体为主，使聚合物乳胶粒的内外软硬不一致，硬核提供膜的硬度，软壳使胶粒在较低的环境温度下(5～10℃)可成膜，而膜的Tg可达30℃以上，而VOC含量可降至2wt％以下。该方法不需加入有挥发性的成膜助剂，减少了因加入成膜助剂而造成的对人体、环境的毒害；制造的乳胶粘结剂质量好，在不改变单体总配比的情况下使胶粘剂的MFFT低于Tg10℃以上。适于现有技术中众所周知的普通乳液聚合技术制造的乳胶粘结剂。用于本发明的乳胶聚合物不限于任何特殊的粒度、形状或分子量。也适用于制造较高Tg值(高于空温)的乳液聚合物，通过改变聚合不同时期的软硬单体配比而制得具有一定硬定而在室温时可成膜的粘结剂。广泛适用于各种涂料，包括色漆、着色剂、清漆、厚浆涂料和粘结剂。
以下结合实施例对本实用新型做详细描述实施例组份一水180份、乳化剂2-12份。
组份二水10份、引发剂2份。
组份三水100份、乳化剂2-15份、苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯200份、交联剂、硬单体10份，制成预乳化液。
组份四软单体丙烯酸丁酯。
工艺步骤1、组份一加入反应釜升至80℃，加入组份二2、再加入组份三3％左右入反应釜反应5分钟；3、匀速滴加剩余组份三3-4小时，温度80℃。
4、组份三滴加2～2.5小时后(视产品Tg值和需要的MFFT而定)一次或分批或均匀滴加组份四丙烯酸丁酯(或其它软单体)入预乳化液中，至组份三滴加完。
5、82℃保温半小时降至40℃过滤出料。
乳化剂及引发剂可用常用于乳液聚合所用的品种，例如MS-1；反应时间、反应温度及前期预乳液加入量可根据不同单体及乳化剂具体配方确定。乳化聚合中其它过程，如后消除、后期添加各类助剂不改变本发明有效性。组份三可以为预乳化液，也可为单体混合物，视不同配方而定。
权利要求
1.一种低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于先准备四种组份组份一水、乳化剂组份二水、引发剂组份三水、乳化剂、交联剂、硬单体，制成预乳化液组份四软单体；其工艺步骤(1)、先将组份一加入反应釜升至75-85℃，加入组份二；(2)、再加入组份三1-5％入反应釜反应5分钟；(3)、滴加剩余组份三，温度60-88℃；(4)、在组份三滴加2～2.5小时后滴加组份四软单体入预乳化液中，至组份三滴加完；(5)、75-88℃保温半小时降至35-45℃过滤出料。
2.根据权利要求1所述的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于所述软单体是丙烯酸丁酯或Tg值在-20℃以下的共聚单体。
3.根据权利要求1所述的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于所述软单体在反应后期加入。
4.根据权利要求1所述的低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法，其特征在于在步骤4中一次或分批或均匀滴加软单体于组份三中。
全文摘要
一种低挥发性乳液聚合物水性涂料组合物成膜的方法,其工艺步骤:先将水、乳化剂加入反应釜升至75－85℃,加入水、引发剂;将水、乳化剂、交联剂、硬单体,制成预乳化液,入反应釜反应5分钟,然后滴加剩余部分;在2～2.5小时后滴加软单体入预乳化液中,至滴加完;保温半小时降至35－45℃过滤出料。本发明将软单体在反应后期加入,减少了因加入成膜助剂而造成对人体、环境的毒害。可用于各种涂料,包括色漆、着色剂、清漆、涂料和粘合剂。
文档编号C09D5/03GK1312338SQ01109899
公开日2001年9月12日 申请日期2001年3月23日 优先权日2001年3月23日
发明者霍茂清 申请人:霍茂清