一种乳液聚合用乳化剂和水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液及其制备方法

本发明涉及防腐涂料，尤其涉及一种乳液聚合用乳化剂和水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术：

1、金属腐蚀不仅会造成巨大的经济损失，而且对自然资源和环境保护不利。因此，防腐涂料的发展是保护环境和节约石油资源的共同要求。目前，溶剂型防腐涂料得到了广泛使用，但是其在保护钢铁等资源的同时，对人体健康会造成巨大的伤害，也极大地破坏了人类赖以生存的自然环境。为解决溶剂型防腐涂料的问题，各种环境友好型涂料如水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料及高固体份涂料等应运而生，并越来越多地得到了人们的青睐和市场的认可。在这些环境友好型涂料中，使用最为广泛的、研究最活跃的是水性涂料。然而，与溶剂型涂料相比，水性涂料的性能仍有不足。

2、水性防腐涂料以水为分散介质，利用水代替了全部或者部分有机溶剂作为涂料的分散体系。水的表面张力大，遇污物容易导致涂膜产生缩孔，对施工过程及材质表面的清洁度要求很高。水的蒸发潜热大，表干时间长，对施工环境温湿度要求高。另外，为使得水性防腐涂料具有良好的水分散稳定性，需要在成膜树脂中引入亲水性官能团或物质，或在乳液中添加水溶性助剂等助溶剂。然而，亲水基团的引入会导致水性防腐涂料耐水耐蚀性能的降低。

3、在水性涂料中，丙烯酸酯乳液成本低且具有良好的耐热性、耐候性、耐沾污性，因此得到了广泛的应用。丙烯酸酯乳液是在乳化剂存在下，通过乳液聚合合成的。乳化剂对乳胶粒的形态分布、乳液的稳定性、乳胶膜的耐水性有重要影响。同时，乳化剂等亲水性物质残留，将降低胶乳成膜后的防腐蚀性能，并限制水性防腐涂料的应用范围。

4、因此，亟待研发一种提高水性丙烯酸酯防腐蚀涂料性能的乳化剂以及丙烯酸酯乳液。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种乳液聚合用乳化剂和水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种乳液聚合用乳化剂的制备方法，包含如下步骤：

4、1)将第一部分丁炔二醇乙氧基化物和水混合，得到混合液，混合液和五氧化二磷混合后进行反应，得到反应产物；

5、2)反应产物和第二部分丁炔二醇乙氧基化物进行反应，得到乳液聚合用乳化剂。

6、作为优选，步骤1)所述第一部分丁炔二醇乙氧基化物、水和五氧化二磷的质量比为10.5～12.5：1.2～2.5：13.5～15；所述反应的温度为70～90℃，反应的时间为2～4h。

7、作为优选，步骤2)所述第二部分丁炔二醇乙氧基化物和步骤1)所述第一部分丁炔二醇乙氧基化物的质量比为10.5～12.5：10.5～12.5；步骤2)所述反应的温度为70～90℃，反应的时间为3～5h。

8、本发明还提供了所述的制备方法制备得到的乳液聚合用乳化剂。

9、本发明还提供了包含所述的乳液聚合用乳化剂的水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液的制备方法，包含如下步骤：

10、1)将水、十二烷基二苯醚二磺酸钠、过硫酸钾和碳酸氢钠混合，得到混合液，在保护气氛下，将单体溶液滴加到混合液中进行反应后保温，得到种子乳液；

11、所述单体溶液包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；

12、2)将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳液聚合用乳化剂和水混合后顺次进行剪切乳化、调节ph值，得到单体混合物溶液；在保护气氛下，将单体混合物溶液滴加到种子乳液和过硫酸钾的混合液中进行第一反应，滴加完成后进行第二反应，得到反应产物；

13、3)将叔丁基过氧化氢溶液和ff6m还原剂溶液的混合溶液滴加到反应产物中，滴加完成后继续反应，得到水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液。

14、作为优选，步骤1)所述水、十二烷基二苯醚二磺酸钠、过硫酸钾、碳酸氢钠、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的质量比为420～450：0.55～0.7：0.28～0.35：0.9～1.15：30～33：30～33；

15、所述反应的过程中，温度为70～90℃，搅拌速率为280～330rpm；单体溶液滴加的时间为3～4h；保温的温度为70～90℃，保温的时间为0.8～1.5h。

16、作为优选，步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳液聚合用乳化剂和水的质量比为58～62：58～62：4～5：70～80；甲基丙烯酸甲酯、种子乳液和过硫酸钾的质量比为58～62：52.5～54.5：0.1～0.22。

17、作为优选，步骤2)所述剪切乳化的速率为900～1100rpm，剪切乳化的时间为8～12min；所述第一反应的过程中，温度为70～90℃，搅拌速率为280～320rpm；单体混合物溶液滴加的时间为3～4h；所述第二反应的温度为60～80℃，第二反应的时间为0.5～1.5h。

18、作为优选，步骤3)所述叔丁基过氧化氢溶液和ff6m还原剂溶液的质量比为2～3：2～3；叔丁基过氧化氢溶液和ff6m还原剂溶液的质量浓度独立的为8～12％；叔丁基过氧化氢溶液和步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为2～3：58～62；

19、滴加的温度和反应的温度独立的为55～65℃，滴加的时间为8～12min，继续反应的时间为48～52min。

20、本发明还提供了所述的制备方法制备得到的水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液。

21、本发明的有益效果包括：

22、本发明以炔二醇为原料，合成含有磷酸基团的乳化剂，合成的乳化剂能够用于单体的乳液聚合，且使用该乳化剂合成的聚合物乳液能够用于制备水性防腐涂料，用于金属的防腐蚀。本发明将乳液聚合需要的乳化性能和防腐需要的对金属的钝化作用、缓蚀作用有效地结合在一起，大大提高了水性涂料的防腐性能，为其广泛应用扫除了障碍。

技术特征：

1.一种乳液聚合用乳化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述第一部分丁炔二醇乙氧基化物、水和五氧化二磷的质量比为10.5～12.5：1.2～2.5：13.5～15；所述反应的温度为70～90℃，反应的时间为2～4h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述第二部分丁炔二醇乙氧基化物和步骤1)所述第一部分丁炔二醇乙氧基化物的质量比为10.5～12.5：10.5～12.5；步骤2)所述反应的温度为70～90℃，反应的时间为3～5h。

4.权利要求1～3任一项所述的制备方法制备得到的乳液聚合用乳化剂。

5.一种包含权利要求4所述的乳液聚合用乳化剂的水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述水、十二烷基二苯醚二磺酸钠、过硫酸钾、碳酸氢钠、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的质量比为420～450：0.55～0.7：0.28～0.35：0.9～1.15：30～33：30～33；

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳液聚合用乳化剂和水的质量比为58～62：58～62：4～5：70～80；甲基丙烯酸甲酯、种子乳液和过硫酸钾的质量比为58～62：52.5～54.5：0.1～0.22。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述剪切乳化的速率为900～1100rpm，剪切乳化的时间为8～12min；所述第一反应的过程中，温度为70～90℃，搅拌速率为280～320rpm；单体混合物溶液滴加的时间为3～4h；所述第二反应的温度为60～80℃，第二反应的时间为0.5～1.5h。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述叔丁基过氧化氢溶液和ff6m还原剂溶液的质量比为2～3：2～3；叔丁基过氧化氢溶液和ff6m还原剂溶液的质量浓度独立的为8～12％；叔丁基过氧化氢溶液和步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为2～3：58～62；

10.权利要求5～9所述的制备方法制备得到的水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液。

技术总结
本发明属于防腐涂料技术领域，本发明提供了一种乳液聚合用乳化剂和水性防腐涂料用高耐蚀丙烯酸酯乳液及其制备方法，乳化剂的制备方法为：将第一部分丁炔二醇乙氧基化物和水混合，得到混合液，混合液和五氧化二磷混合后进行反应，得到反应产物；反应产物和第二部分丁炔二醇乙氧基化物进行反应，得到乳液聚合用乳化剂。本发明以炔二醇为原料，合成含有磷酸基团的乳化剂，合成的乳化剂能够用于单体的乳液聚合，且使用该乳化剂合成的聚合物乳液能够用于制备水性防腐涂料，用于金属的防腐蚀。本发明将乳液聚合需要的乳化性能和防腐需要的对金属的钝化作用、缓蚀作用有效地结合在一起，大大提高了水性涂料的防腐性能。

技术研发人员：顾林,唐知星
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17