一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料，更具体地，涉及一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、木器漆，又称为护木漆，是指用于木制品上的一类树脂漆，可分为油性木器漆和水性木器漆。其中，油性木器漆是最早用于木材的油漆涂料，也是最常见、最普遍的油漆涂料，而且由于油性木器漆具有附着力强、填充性好，以及其形成的漆膜具有高硬度、高光泽度等优点而得到了大力推广，在家具、房地产等行业的发展中发挥了巨大的作用，但是，近年来，随着人类环保、安全意识的提高，油性木器漆因其在安全、环保、健康方面存在弊端而受到挤压，相反，对人体危害小、安全环保的水性木器漆则受到了人类的追逐和热捧。

2、水性木器漆主要分为三类，第一类是以丙烯酸为主要成分的水性木器漆，第二类是以丙烯酸和聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器漆，第三类是则是以聚氨酯为主要成分的水性木器漆。当第一类和第二类水性木器漆用于户外工作环境，特别是低温高湿环境时，由于其耐低温和耐水性能较差而无法长时间使用寿命。

3、因此，开发一种能够同时提高水性木器漆耐低温和耐水性能的水性丙烯酸乳液具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术的不足，而提供一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种水性丙烯酸乳液，其包括以下重量份数的原料：

4、丙烯酸乙酯12-16份，丙烯酸正丁酯5-9份，含硅丙烯酸复合单体18-26份，引发剂0.2-0.5份，反应型乳化剂2-3份；

5、所述含硅丙烯酸复合单体包括甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷；

6、所述反应型乳化剂为甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、乙烯基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠中的至少一种。

7、本发明通过丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、含硅丙烯酸复合单体和反应型乳化剂聚合得到的水性丙烯酸乳液，具有丰富的短支链，能够增加分子之间的缠绕程度，拉近分子之间的距离，提高水性丙烯酸乳液参与形成的漆膜的致密性和稳定性，从而提高利用水性丙烯酸乳液制备的水性木器漆的耐低温和耐水性能。

8、作为本发明所述水性丙烯酸乳液的优选实施方式，所述甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为7:(1-15)。更为优选地，所述甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为7:(1-11)，更进一步优选地，所述甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为7:(2-8)。

9、本发明通过控制甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比来控制水性丙烯酸乳液中甲基、硅氧烷基等短支链的含量，当甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为7:(1-15)时，更有利于增加分子之间的缠绕程度、拉近分子之间的距离，能够更好地提高水性丙烯酸乳液参与形成的漆膜的致密性和稳定性，从而使水性丙烯酸乳液制备的水性木器漆的耐低温和耐水性能得到更好地提高。

10、作为本发明所述水性丙烯酸乳液的优选实施方式，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、n,n-二甲基苯胺、过氧化苯甲酰中的至少一种。

11、作为本发明所述水性丙烯酸乳液的优选实施方式，所述水性丙烯酸乳液还包括非反应型乳化剂、ph调节剂和水中的至少一种。更为优选地，所述非反应型乳化剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的至少一种，所述非反应型乳化剂的重量份数为0.2-0.8份；所述ph调节剂为乙二胺、氨水、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(amp-95)、碳酸氢钠中的至少一种，所述ph调节剂的重量份数为0.1-10份，更为优选地，所述ph调节剂的重量份数为0.2-2份；所述水的重量份数为43-65份，更为优选地，所述水的重量份数为50-58份。

12、第二方面，本发明提供了一种水性丙烯酸乳液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

13、混合各原料进行反应，即得水性丙烯酸乳液。

14、作为本发明所述水性丙烯酸乳液的制备方法的优选实施方式，所述制备方法包括如下步骤：

15、先混合反应型乳化剂和引发剂，然后加入丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷进行反应，即得水性丙烯酸乳液。

16、在此基础上，当水性丙烯酸乳液的原料含有水时，水在混合反应型乳化剂和引发剂时加入；此时，水的作用为溶解、混合反应型乳化剂和引发剂。当水性丙烯酸乳液的原料含有非反应型乳化剂时，非反应型乳化剂在混合反应型乳化剂和引发剂时加入。当水性丙烯酸乳液的原料含有ph调节剂时，在加入丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三异丙氧基硅烷进行反应后，加入ph调节剂调节ph。

17、作为本发明所述水性丙烯酸乳液的制备方法的优选实施方式，所述反应时间为2.5-5h。

18、第三方面，本发明提供了一种水性丙烯酸乳液在制备水性木器漆中的应用。

19、第四方面，本发明提供了一种水性木器漆，其包括如下重量份数的组分：

20、水性丙烯酸乳液60-75份，水性聚氨酯乳液10-25份，ph中和剂0.1-0.5份。

21、在本发明利用水性丙烯酸乳液制备的水性木器漆中，具有丰富短支链的水性丙烯酸乳液在增加分子之间的缠绕程度、拉近分子之间的距离的同时，还增大了水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液之间的氢键作用，使水性木器漆形成的漆膜更加致密和稳定，进而提高了利用水性丙烯酸乳液制备的水性木器漆的耐低温和耐水性能。

22、本领域常用的水性聚氨酯乳液均可用于本发明的水性木器漆，比如荷兰帝斯曼的neorez r-972。

23、作为本发明所述水性木器漆的优选实施方式，所述ph中和剂为氨水、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(amp-95)中的至少一种。

24、作为本发明所述水性木器漆的优选实施方式，所述水性木器漆还包括润湿剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、防霉剂和水中的至少一种。更为优选地，所述润湿剂的重量份数为0.2-0.5份，所述消泡剂的重量份数为0.3-0.6份，所述成膜助剂的重量份数为3-7份，所述增稠剂的重量份数为0.4-0.8份，所述防霉剂的重量份数为0.3-0.8份，所述水的重量份数为6-10份。

25、本领域常用湿润剂均可用于本发明的水性木器漆，比如聚醚硅烷类湿润剂，具体可为德国迪高的tego twin 4100等等。

26、本领域常用的消泡剂均可用于本发明的水性木器漆，比如德国迪高的825消泡剂、德国迪高的902w消泡剂中的至少一种。

27、本领域常用的成膜助剂均可用于本发明的水性木器漆，比如丙二醇、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、乙醇中的至少一种。

28、本领域常用的增稠剂均可用于本发明的水性木器漆，比如聚氨酯增稠剂，具体可为美国罗门哈斯(已被陶氏收购)的acrysol rm-8w和acrysol rm-2020npr、美国海明斯德谦的deurheo wt-105a等等，其中，美国罗门哈斯的acrysol rm-2020npr又称为rm-2020。

29、本领域常用的防霉剂均可用于本发明的水性木器漆，比如美国罗门哈斯(已被陶氏收购)的rocima 342、rocima 361、rocima 363中的至少一种。

30、第四方面，本发明提供了一种水性木器漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

31、混合水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液、ph中和剂，即得水性木器漆。

32、作为本发明所述水性木器漆的制备方法的优选实施方式，所述混合还包括混合润湿剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、防霉剂和水中的至少一种。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、本发明通过丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、含硅丙烯酸复合单体和反应型乳化剂聚合得到的水性丙烯酸乳液，具有丰富的短支链，能够增加分子之间的缠绕程度，拉近分子之间的距离，提高水性丙烯酸乳液参与形成的漆膜的致密性和稳定性，从而提高利用水性丙烯酸乳液制备的水性木器漆的耐低温和耐水性能。