专利名称：一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米涂料的技术领域，尤其指一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，越来越多的人开始倡导低碳生活。而对于生活中最为重要的房屋装修环节中，涂料的环保性和功能性是所有业主最重视的一个部分了。然而这一切需求也都为水性涂料的发展奠定了一定基础。现如今，人们的生活水平日益提高，在装修的过程中越来越关注环保与健康，从而推动了水性涂料的需求。水性涂料以其固化快、无需高温、不产生气泡、膜面光泽好等优点日益受到广泛重视，并且水性涂料可以节省大量资源；消除施工时火灾危险性；降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件，对降低污染、节省资源有着显著的效果。然而，目前市场上出售的水性涂料在耐水性、硬度、光泽等性能指标上还达不到溶剂型涂料的性能，且存在着对抗强机械作用力的分散稳定性差，涂膜的耐水性差等一系列问题。如何解决这些问题，进一步提高水性涂料的性能和指标已成为科技人员重点研发的方向。
发明内容
本发明一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法，所述的水性纳米复合塑料涂料是一种有机聚合的混合物；具有硬度高、耐热性强、不回粘、丰满度高和耐水、耐醇性好的性能；其特征在于烯基单体在蒸馏水和乳化剂存在下预乳化制成壳层单体混合物； 烯基单体和部分引发剂在蒸馏水和乳化剂存在下，进行聚合反应制成种子乳液；向种子乳液中加入预乳化的壳层单体、剩余引发剂和功能单体进行核壳聚合反应；在搅拌下向上述核壳乳液中加入纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、消泡剂缓冲剂等助剂，过滤后即得到成
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ΡΠ O为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为第一步、壳层单体混合将一定量的蒸馏水和乳化剂，在高转速下搅拌一段时间，加入一定质量配比的烯基单体，充分搅拌后即得预乳化的壳层单体混合物；第二步、种子乳液聚合将一定量的蒸馏水、乳化剂、一定质量配比的烯基单体、碳酸氢钠，恒温水浴加热搅拌下使其充分溶解，升温到75 80°C，加入部分引发剂，将搅拌调到较低转速，至乳液呈蓝相；第三步、核壳聚合在80°C下，向上述种子乳液中滴加预乳化的壳层单体、剩余引发剂和功能单体，加料完毕后，体系升温到88°C 左右，保温0. 5h，然后降温到70°C以下，加入叔丁基过氧化氢，亚硫酸钠或甲醛合次硫酸氢钠，反应0. 5 lh，最后降温到40°C以下，加氨水调pH值，出料过滤；第四步、涂料的配制 在搅拌下向上述核壳乳液中加入纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、消泡剂等助剂，高速搅拌1 1. 5h，然后用氨水调节pH至8 8. 5，搅拌0. 5h左右，过滤后即得到成品。进一步的，其合成过程中所述的烯基单体为烯基酸类或甲基烯基酸类、烯基酯类或甲基烯基酯类、环氧丙烯基酯类、苯乙烯、烯基酰胺类单体中的两种或多种，具体地烯基酸类或甲基烯基酸类单体占单体总量的质量百分数为 5% ；烯基酯类或甲基烯基酯类单体占单体总量的质量百分数为40% 65%;苯乙烯单体占单体总量的质量百分数为 35% 45% ；环氧丙烯基酯类单体占单体总量的质量百分数为0 8% ；烯基酰胺类单体占单体总量的质量百分数为0 6%。更进一步的，其合成过程中所述的乳化剂为乙烯基磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚 (0P-10)、C10异构体脂肪醇聚氧乙烯醚(XP-70)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)中的两种或多种，其用量占单体总量的质量百分数为4% 10% ；所述的功能单体为双丙酮丙烯酰胺和有机硅氧烷，其用量占单体总量的质量百分数为5% 12%。本发明所使用的烯基单体，为化学纯工业品；双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和己二酸二酰胼，为进口工业品；偶联剂为有机硅氧烷KH — 550和KH — 570。其产成品具有较高的的塑性，耐水性、硬度性、光泽性都符合要求标准，且具有无毒环保、无气味、可挥发物极少、 不燃不爆的高安全性、不黄变、耐候性强、硬度高、耐磨、抗冲击、耐化学腐蚀、粘接性好的优
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具体实施例方式实施例1(1)壳层单体混合物将45%十二烷基二苯醚二磺酸盐乳化剂8克和0P-10乳化剂2. 5克加到装有50克蒸馏水三口烧瓶中，在高转速下搅拌一段时间，加入34. 5克丙烯酸丁酯、12克甲基丙烯酸异辛酯、27克苯乙烯、1. 5克甲基丙烯酸和5%碳酸氢钠溶液8克，充分搅拌后即得预乳化的壳层单体混合物；(2)种子乳液聚合将装有搅拌器、回流冷凝器和温度计的四口瓶置于装有控温装置的水浴中，加入20克蒸馏水、12克20%反应型乳化剂乙烯基磺酸钠、11. 5克丙烯酸丁酯、4克甲基丙烯酸异辛酯、9克苯乙烯、0. 5克甲基丙烯酸，5%碳酸氢钠溶液17克，恒温水浴加热搅拌下使其充分溶解，升温到75 80°C，加入4克4%过硫酸钾引发剂溶液，将搅拌调到较低转速，至乳液呈蓝相；(3)核壳聚合在80°C下，向上述种子乳液中滴加143. 5克预乳化的壳层单体混合物、10克4%过硫酸钾引发剂溶液，8克双丙酮丙烯酰胺和5克γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)功能单体，加料完毕后，体系升温到88°C左右，保温0.证，然后降温到 65°C左右，滴加2. 5克10%叔丁基过氧化氢溶液和2. 5克10 %甲醛合次硫酸氢钠溶液，反应0. 5 Ih，最后降温到40°C以下，加氨水调pH值，出料过滤。(4)涂料的配制在搅拌下向上述核壳乳液中加入7. 2克纳米二氧化硅分散体、7 克己二酸二酰胼、0. 6克消泡剂，高速搅拌1 1. 5h，然后用氨水调节pH至8 8. 5，搅拌 0.证左右，过滤后即得到成品。实施例2(1)壳层单体混合物将十二烷基硫酸钠乳化剂4克和XP-70乳化剂3克加到装有53克蒸馏水三口烧瓶中，在高转速下搅拌一段时间，加入39克丙烯酸丁酯、3克甲基丙烯酸甲酯、8克环氧丙烯酸酯、24克苯乙烯、3克甲基丙烯酸和5%碳酸氢钠溶液8克，充分搅拌后即得预乳化的壳层单体混合物；(2)种子乳液聚合将装有搅拌器、回流冷凝器和温度计的四口瓶置于装有控温装置的水浴中，加入20克蒸馏水、6克40%反应型烯丙氧基羟丙基磺酸钠乳化剂、13克丙烯酸丁酯、1克甲基丙烯酸甲酯、8克苯乙烯、1克甲基丙烯酸，5%碳酸氢钠溶液17克，恒温水浴加热搅拌下使其充分溶解，升温到75 80°C，加入4克4%过硫酸钾引发剂溶液，将搅拌调到较低转速，至乳液呈蓝相；(3)核壳聚合在80°C下，向上述种子乳液中滴加145克预乳化的壳层单体混合物、10克4%过硫酸钾引发剂溶液，8克双丙酮丙烯酰胺和4. 5克γ -氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)功能单体，加料完毕后，体系升温到88°C左右，保温0. 5h，然后降温到65°C左右，滴加2. 5克10%叔丁基过氧化氢溶液和3克10%亚硫酸钠溶液，反应0. 5 lh，最后降温到40°C以下，加氨水调pH值，出料过滤。(4)涂料的配制在搅拌下向上述核壳乳液中加入7. 5克纳米二氧化硅分散体、7 克己二酸二酰胼、0. 6克消泡剂，高速搅拌1 1. 5h，然后用氨水调节pH至8 8. 5，搅拌 0. 5h左右，过滤后即得到成品。以上所述，实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明技术的精神的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法，其特征在于所述的水性纳米复合塑料涂料是一种有机聚合的混合物，烯基单体在蒸馏水和乳化剂存在下预乳化制成壳层单体混合物；烯基单体和部分引发剂在蒸馏水和乳化剂存在下，进行聚合反应制成种子乳液；向种子乳液中加入预乳化的壳层单体、剩余引发剂和功能单体进行核壳聚合反应；在搅拌下向上述核壳乳液中加入纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、消泡剂缓冲剂等助剂，过滤后即得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法，其特征在于具体包含以下步骤(1)壳层单体混合将一定量的蒸馏水和乳化剂，在高转速下搅拌一段时间，加入一定质量配比的烯基单体，充分搅拌后即得预乳化的壳层单体混合物；(2)种子乳液聚合将一定量的蒸馏水、乳化剂、一定质量配比的烯基单体、碳酸氢钠， 恒温水浴加热搅拌下使其充分溶解，升温到75 80°C，加入部分引发剂，将搅拌调到较低转速，至乳液呈蓝相；(3)核壳聚合在80°C下，向上述种子乳液中滴加预乳化的壳单体、剩余引发剂和功能单体，加料完毕后，体系升温到88°C左右，保温0. 5h，然后降温到70°C以下，加入叔丁基过氧化氢，亚硫酸钠或甲醛合次硫酸氢钠，反应0. 5 lh，最后降温到40°C以下，加氨水调pH 值，出料过滤；(4)涂料的配制在搅拌下向上述核壳乳液中加入纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、 消泡剂等助剂，高速搅拌1 1. 5h，然后用氨水调节pH至8 8. 5，搅拌0. 5h左右，过滤后即得到成品。
3.根据权利要求1所述的一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法，其特征在于，其合成过程中所述的烯基单体为烯基酸类或甲基烯基酸类、烯基酯类或甲基烯基酯类、 环氧丙烯基酯类、苯乙烯、烯基酰胺类单体中的两种或多种，具体地烯基酸类或甲基烯基酸类单体占单体总量的质量百分数为 5% ；烯基酯类或甲基烯基酯类单体占单体总量的质量百分数为40% 65% ；苯乙烯单体占单体总量的质量百分数为35% 45% ；环氧丙烯基酯类单体占单体总量的质量百分数为0 8% ；烯基酰胺类单体占单体总量的质量百分数为0 6%。
4.根据权利要求1所述的一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法，其特征在于，其合成过程中所述的乳化剂为乙烯基磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、ClO异构体脂肪醇聚氧乙烯醚(XP-70)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)中的两种或多种，其用量占单体总量的质量百分数为4% 10% ；所述的功能单体为双丙酮丙烯酰胺和有机硅氧烷，其用量占单体总量的质量百分数为5% 12%。
全文摘要
本发明一种纳米复合塑料涂料的水性合成及其制备方法，其水性纳米复合塑料涂料是一种有机聚合的混合物；具有硬度高、耐热性强、不回粘、丰满度高和耐水、耐醇性好的性能；是烯基单体在蒸馏水和乳化剂存在下预乳化制成壳层单体混合物；烯基单体和部分引发剂在蒸馏水和乳化剂存在下，进行聚合反应制成种子乳液；向种子乳液中加入预乳化的壳层单体、剩余引发剂和功能单体进行壳聚合反应；在搅拌下向上述核壳乳液中加入纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、消泡剂缓冲剂等助剂，过滤后即得到成品；具有无毒环保、无气味、可挥发物极少、不燃不爆的高安全性、不黄变、耐候性强、硬度高、耐磨、抗冲击、耐化学腐蚀、粘接性好的优点。
文档编号C08F220/58GK102432740SQ20111025192
公开日2012年5月2日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者刘方旭 申请人:刘方旭