本發明涉及聚丙烯酸酯乳液領域，尤其涉及一種金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液及其制備方法。
背景技術：
：丙烯酸系乳液因具有優異的保光保色性、耐候性和力學性能而應用廣泛。20世紀六七十年代，乳液合成工藝取得了很大的進步，出現了許多新的合成技術。交聯乳液的出現使得乳液聚合體系能夠滿足工業涂料所需的各種性能，交聯乳液能通過化學或外加能量的方式使乳液內部官能團彼此發生化學反應而形成高度的三元網狀結構，從而使涂膜的耐水性、耐沾污性和硬度等力學性能較之非交聯型乳液得到很大提高。金屬離子交聯型高分子材料的特點是交聯密度大、透明性好、耐溶劑性及耐水性都比較好。經金屬離子交聯劑交聯的膜，不僅具有化學抵抗性以及耐高溫性.而且成膜溫度也很低，有的在室溫下就可成膜。另外，該交聯劑無毒.有很大的發展前途。利用金屬離子與聚合物分子鏈上的一些官能基團反應來實現涂膜交聯，具有低成本、單組分包裝和室溫交聯的優點；但金屬鹽類與乳液相容性較差，容易導致乳液破乳。所以也存在儲存穩定性不佳的缺陷。技術實現要素：為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，該乳液的穩定性好，形成的涂層強度高，耐水性好。本發明的另一目的在于提供該聚丙烯酸酯乳液的制備方法。本發明的目的采用以下技術方案實現：一種金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，所述金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液是由混合單體和金屬離子交聯劑經乳液聚合反應得到的，所述混合單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸，所述金屬離子交聯劑為Zn2+，Al3+，Cr3+，Ca2+，Mg2+中的任意一種的化合物；所述金屬離子交聯劑、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸的質量比為1:100-200:50-100:10-20。優選的，所述金屬離子交聯劑為氯化鋅或醋酸鋅。優選的，所述金屬離子交聯劑、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:120-150:70-80:12-18。優選的，所述乳液聚合反應的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十六烷基甜菜堿鈉、聚氧乙烯烷芳基酯中的一種，所述乳化劑的用量為混合單體質量的2-5％。優選的，所述乳液聚合反應的引發劑為過硫酸鈉或過硫酸鉀，所述引發劑的用量為混合單體質量的1-4％。本發明還公開了上述金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液的制備方法，包括以下步驟：a.將甲基丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至60-100℃，攪拌，再加入乳化劑和引發劑，反應1-3小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應1-3小時，再加入金屬離子交聯劑，攪拌并反應2-4小時即得。優選的，在步驟a中，所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十六烷基甜菜堿鈉、聚氧乙烯烷芳基酯中的一種，所述乳化劑的用量為混合單體質量的2-5％；所述引發劑為過硫酸鈉或過硫酸鉀，所述引發劑的用量為混合單體質量的1-4％。優選的，所述金屬離子交聯劑、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:120-150:70-80:12-18。優選的，在步驟b中，所述金屬離子交聯劑為氯化鋅或醋酸鋅。優選的，乳液聚合反應中，溶液的pH值為8-9。相比現有技術，本發明的有益效果在于：本發明的金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，通過混合單體與金屬離子交聯劑在溶液中發生乳液聚合，使得羧基離子與金屬離子的鍵合，最初形成離子性質的絡合，進而由動力學因素引起離子絡合重排，形成熱力學上更穩定的配位絡合物，從而使得得到的聚丙烯酸酯乳液更加穩定。乳膠在成膜過程中隨著水分的揮發，乳膠粒子由于彼此的分離狀態變成密堆積態，從而融結成膜。在此期問乳膠粒子表層富集的羧基之間可通過反應而螯合交聯，使得原線型大分子的相對分子質量成倍增加，涂層的強度及耐水性都會提高。具體實施方式下面，結合具體實施方式，對本發明做進一步描述：實施例1一種金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，其是經下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至70℃后攪拌至均勻，再加入十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀，反應2小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應2小時，再加入氯化鋅，攪拌并反應3小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為9，氯化鋅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:120:80:15，十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀的質量分別為混合單體質量的3％和4％。實施例2一種金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，其是經下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至90℃后攪拌至均勻，再加入烷基酚聚氧乙烯醚和過硫酸鈉，反應3小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應3小時，再加入醋酸鋅，攪拌并反應3小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為9，醋酸鋅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:150:70:18，烷基酚聚氧乙烯醚和過硫酸鈉的質量分別為混合單體質量的5％和2％。實施例3一種金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，其是經下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至80℃后攪拌，再加入十六烷基甜菜堿鈉和過硫酸鉀，反應2小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應3小時，再加入氯化鋅，攪拌并反應2小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為8，氯化鋅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:140:75:16，十六烷基甜菜堿鈉和過硫酸鉀的質量分別為混合單體質量的3％和2％。對比例1一種聚丙烯酸酯乳液，其是經下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至70℃后攪拌至均勻，再加入十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀，反應2小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，攪拌，反應2小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為9，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為120:80:15，十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀的質量分別為混合單體質量的3％和4％。實驗例取實施例1-3及對比例1的聚丙烯酸酯乳液，攪拌均勻后，用玻璃棒涂抹于一定尺寸的玻璃板及白鐵片上，在室溫下完成涂料的干燥固化，然后進行下述測試，結果如表1所示：乳液穩定性測定：肉眼觀察。硬度測定：用擺桿式漆膜硬度計測量漆膜的阻尼硬度。附著力測定：用FZ型漆膜附著力實驗儀測定漆膜在白鐵片上的附著力。耐水性能測定：將漆膜浸泡于水中一定時間后觀察涂膜的變化情況。1h內即發白，脫落者為C級；3h以上不發白，不脫落者為A級；在A、C之間的為B級。測試實施例1-3及對比例1的聚丙烯酸酯乳液的交聯度及成膜后的耐水性和強度，結果如表1所示：表1實施例1-3及對比例1的乳液及成膜后的性能測試乳液穩定性附著力(級)耐水性硬度實施例1無凝膠，聚合穩定1A0.68實施例2無凝膠，聚合穩定1B0.65實施例3無凝膠，聚合穩定1B0.64對比例1有少許凝膠2C0.59從表1可以看出，實施例1-3的乳液，其乳液穩定性、成膜后的抗沖擊強度、附著力、耐水性和硬度這幾個指標均明顯高于對比例1，表明本發明的金屬離子交聯聚丙烯酸酯乳液，穩定性好，涂層強度高，耐水性好。對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本發明權利要求的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3