專利名稱：一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法
技術領域：
本發明涉及納米涂料的技術領域，尤其指一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法。
背景技術：
隨著國民經濟的快速發展，越來越多的人開始倡導低碳生活。而對于生活中最為重要的房屋裝修環節中，涂料的環保性和功能性是所有業主最重視的一個部分了。然而這一切需求也都為水性涂料的發展奠定了一定基礎。現如今，人們的生活水平日益提高，在裝修的過程中越來越關注環保與健康，從而推動了水性涂料的需求。水性涂料以其固化快、無需高溫、不產生氣泡、膜面光澤好等優點日益受到廣泛重視，并且水性涂料可以節省大量資源；消除施工時火災危險性；降低了對大氣污染；水性涂料僅采用少量低毒性醇醚類有機溶劑，改善了作業環境條件，對降低污染、節省資源有著顯著的效果。然而，目前市場上出售的水性涂料在耐水性、硬度、光澤等性能指標上還達不到溶劑型涂料的性能，且存在著對抗強機械作用力的分散穩定性差，涂膜的耐水性差等一系列問題。如何解決這些問題，進一步提高水性涂料的性能和指標已成為科技人員重點研發的方向。
發明內容
本發明一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法，所述的水性納米復合塑料涂料是一種有機聚合的混合物；具有硬度高、耐熱性強、不回粘、豐滿度高和耐水、耐醇性好的性能；其特征在于烯基單體在蒸餾水和乳化劑存在下預乳化制成殼層單體混合物； 烯基單體和部分引發劑在蒸餾水和乳化劑存在下，進行聚合反應制成種子乳液；向種子乳液中加入預乳化的殼層單體、剩余引發劑和功能單體進行核殼聚合反應；在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤濕分散劑、消泡劑緩沖劑等助劑，過濾后即得到成
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ΡΠ O為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為第一步、殼層單體混合將一定量的蒸餾水和乳化劑，在高轉速下攪拌一段時間，加入一定質量配比的烯基單體，充分攪拌后即得預乳化的殼層單體混合物；第二步、種子乳液聚合將一定量的蒸餾水、乳化劑、一定質量配比的烯基單體、碳酸氫鈉，恒溫水浴加熱攪拌下使其充分溶解，升溫到75 80°C，加入部分引發劑，將攪拌調到較低轉速，至乳液呈藍相；第三步、核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加預乳化的殼層單體、剩余引發劑和功能單體，加料完畢后，體系升溫到88°C 左右，保溫0. 5h，然后降溫到70°C以下，加入叔丁基過氧化氫，亞硫酸鈉或甲醛合次硫酸氫鈉，反應0. 5 lh，最后降溫到40°C以下，加氨水調pH值，出料過濾；第四步、涂料的配制 在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤濕分散劑、消泡劑等助劑，高速攪拌1 1. 5h，然后用氨水調節pH至8 8. 5，攪拌0. 5h左右，過濾后即得到成品。進一步的，其合成過程中所述的烯基單體為烯基酸類或甲基烯基酸類、烯基酯類或甲基烯基酯類、環氧丙烯基酯類、苯乙烯、烯基酰胺類單體中的兩種或多種，具體地烯基酸類或甲基烯基酸類單體占單體總量的質量百分數為 5% ；烯基酯類或甲基烯基酯類單體占單體總量的質量百分數為40% 65%;苯乙烯單體占單體總量的質量百分數為 35% 45% ；環氧丙烯基酯類單體占單體總量的質量百分數為0 8% ；烯基酰胺類單體占單體總量的質量百分數為0 6%。更進一步的，其合成過程中所述的乳化劑為乙烯基磺酸鈉、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鹽、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚 (0P-10)、C10異構體脂肪醇聚氧乙烯醚(XP-70)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)中的兩種或多種，其用量占單體總量的質量百分數為4% 10% ；所述的功能單體為雙丙酮丙烯酰胺和有機硅氧烷，其用量占單體總量的質量百分數為5% 12%。本發明所使用的烯基單體，為化學純工業品；雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)和己二酸二酰胼，為進口工業品；偶聯劑為有機硅氧烷KH — 550和KH — 570。其產成品具有較高的的塑性，耐水性、硬度性、光澤性都符合要求標準，且具有無毒環保、無氣味、可揮發物極少、 不燃不爆的高安全性、不黃變、耐候性強、硬度高、耐磨、抗沖擊、耐化學腐蝕、粘接性好的優
點ο
具體實施例方式實施例1(1)殼層單體混合物將45%十二烷基二苯醚二磺酸鹽乳化劑8克和0P-10乳化劑2. 5克加到裝有50克蒸餾水三口燒瓶中，在高轉速下攪拌一段時間，加入34. 5克丙烯酸丁酯、12克甲基丙烯酸異辛酯、27克苯乙烯、1. 5克甲基丙烯酸和5%碳酸氫鈉溶液8克，充分攪拌后即得預乳化的殼層單體混合物；(2)種子乳液聚合將裝有攪拌器、回流冷凝器和溫度計的四口瓶置于裝有控溫裝置的水浴中，加入20克蒸餾水、12克20%反應型乳化劑乙烯基磺酸鈉、11. 5克丙烯酸丁酯、4克甲基丙烯酸異辛酯、9克苯乙烯、0. 5克甲基丙烯酸，5%碳酸氫鈉溶液17克，恒溫水浴加熱攪拌下使其充分溶解，升溫到75 80°C，加入4克4%過硫酸鉀引發劑溶液，將攪拌調到較低轉速，至乳液呈藍相；(3)核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加143. 5克預乳化的殼層單體混合物、10克4%過硫酸鉀引發劑溶液，8克雙丙酮丙烯酰胺和5克γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)功能單體，加料完畢后，體系升溫到88°C左右，保溫0.證，然后降溫到 65°C左右，滴加2. 5克10%叔丁基過氧化氫溶液和2. 5克10 %甲醛合次硫酸氫鈉溶液，反應0. 5 Ih，最后降溫到40°C以下，加氨水調pH值，出料過濾。(4)涂料的配制在攪拌下向上述核殼乳液中加入7. 2克納米二氧化硅分散體、7 克己二酸二酰胼、0. 6克消泡劑，高速攪拌1 1. 5h，然后用氨水調節pH至8 8. 5，攪拌 0.證左右，過濾后即得到成品。實施例2(1)殼層單體混合物將十二烷基硫酸鈉乳化劑4克和XP-70乳化劑3克加到裝有53克蒸餾水三口燒瓶中，在高轉速下攪拌一段時間，加入39克丙烯酸丁酯、3克甲基丙烯酸甲酯、8克環氧丙烯酸酯、24克苯乙烯、3克甲基丙烯酸和5%碳酸氫鈉溶液8克，充分攪拌后即得預乳化的殼層單體混合物；(2)種子乳液聚合將裝有攪拌器、回流冷凝器和溫度計的四口瓶置于裝有控溫裝置的水浴中，加入20克蒸餾水、6克40%反應型烯丙氧基羥丙基磺酸鈉乳化劑、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%碳酸氫鈉溶液17克，恒溫水浴加熱攪拌下使其充分溶解，升溫到75 80°C，加入4克4%過硫酸鉀引發劑溶液，將攪拌調到較低轉速，至乳液呈藍相；(3)核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加145克預乳化的殼層單體混合物、10克4%過硫酸鉀引發劑溶液，8克雙丙酮丙烯酰胺和4. 5克γ -氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)功能單體，加料完畢后，體系升溫到88°C左右，保溫0. 5h，然后降溫到65°C左右，滴加2. 5克10%叔丁基過氧化氫溶液和3克10%亞硫酸鈉溶液，反應0. 5 lh，最后降溫到40°C以下，加氨水調pH值，出料過濾。(4)涂料的配制在攪拌下向上述核殼乳液中加入7. 5克納米二氧化硅分散體、7 克己二酸二酰胼、0. 6克消泡劑，高速攪拌1 1. 5h，然后用氨水調節pH至8 8. 5，攪拌 0. 5h左右，過濾后即得到成品。以上所述，實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明技術的精神的前提下，本領域工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法，其特征在于所述的水性納米復合塑料涂料是一種有機聚合的混合物，烯基單體在蒸餾水和乳化劑存在下預乳化制成殼層單體混合物；烯基單體和部分引發劑在蒸餾水和乳化劑存在下，進行聚合反應制成種子乳液；向種子乳液中加入預乳化的殼層單體、剩余引發劑和功能單體進行核殼聚合反應；在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤濕分散劑、消泡劑緩沖劑等助劑，過濾后即得到成品。
2.根據權利要求1所述的一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法，其特征在于具體包含以下步驟(1)殼層單體混合將一定量的蒸餾水和乳化劑，在高轉速下攪拌一段時間，加入一定質量配比的烯基單體，充分攪拌后即得預乳化的殼層單體混合物；(2)種子乳液聚合將一定量的蒸餾水、乳化劑、一定質量配比的烯基單體、碳酸氫鈉， 恒溫水浴加熱攪拌下使其充分溶解，升溫到75 80°C，加入部分引發劑，將攪拌調到較低轉速，至乳液呈藍相；(3)核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加預乳化的殼單體、剩余引發劑和功能單體，加料完畢后，體系升溫到88°C左右，保溫0. 5h，然后降溫到70°C以下，加入叔丁基過氧化氫，亞硫酸鈉或甲醛合次硫酸氫鈉，反應0. 5 lh，最后降溫到40°C以下，加氨水調pH 值，出料過濾；(4)涂料的配制在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤濕分散劑、 消泡劑等助劑，高速攪拌1 1. 5h，然后用氨水調節pH至8 8. 5，攪拌0. 5h左右，過濾后即得到成品。
3.根據權利要求1所述的一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法，其特征在于，其合成過程中所述的烯基單體為烯基酸類或甲基烯基酸類、烯基酯類或甲基烯基酯類、 環氧丙烯基酯類、苯乙烯、烯基酰胺類單體中的兩種或多種，具體地烯基酸類或甲基烯基酸類單體占單體總量的質量百分數為 5% ；烯基酯類或甲基烯基酯類單體占單體總量的質量百分數為40% 65% ；苯乙烯單體占單體總量的質量百分數為35% 45% ；環氧丙烯基酯類單體占單體總量的質量百分數為0 8% ；烯基酰胺類單體占單體總量的質量百分數為0 6%。
4.根據權利要求1所述的一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法，其特征在于，其合成過程中所述的乳化劑為乙烯基磺酸鈉、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鹽、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、ClO異構體脂肪醇聚氧乙烯醚(XP-70)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)中的兩種或多種，其用量占單體總量的質量百分數為4% 10% ；所述的功能單體為雙丙酮丙烯酰胺和有機硅氧烷，其用量占單體總量的質量百分數為5% 12%。
全文摘要
本發明一種納米復合塑料涂料的水性合成及其制備方法，其水性納米復合塑料涂料是一種有機聚合的混合物；具有硬度高、耐熱性強、不回粘、豐滿度高和耐水、耐醇性好的性能；是烯基單體在蒸餾水和乳化劑存在下預乳化制成殼層單體混合物；烯基單體和部分引發劑在蒸餾水和乳化劑存在下，進行聚合反應制成種子乳液；向種子乳液中加入預乳化的殼層單體、剩余引發劑和功能單體進行殼聚合反應；在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤濕分散劑、消泡劑緩沖劑等助劑，過濾后即得到成品；具有無毒環保、無氣味、可揮發物極少、不燃不爆的高安全性、不黃變、耐候性強、硬度高、耐磨、抗沖擊、耐化學腐蝕、粘接性好的優點。
文檔編號C08F220/58GK102432740SQ20111025192
公開日2012年5月2日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者劉方旭 申請人:劉方旭