專利名稱：一種納米復(fù)合塑料涂料的水性合成及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米涂料的技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種納米復(fù)合塑料涂料的水性合成及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的人開始倡導(dǎo)低碳生活。而對(duì)于生活中最為重要的房屋裝修環(huán)節(jié)中，涂料的環(huán)保性和功能性是所有業(yè)主最重視的一個(gè)部分了。然而這一切需求也都為水性涂料的發(fā)展奠定了一定基礎(chǔ)。現(xiàn)如今，人們的生活水平日益提高，在裝修的過(guò)程中越來(lái)越關(guān)注環(huán)保與健康，從而推動(dòng)了水性涂料的需求。水性涂料以其固化快、無(wú)需高溫、不產(chǎn)生氣泡、膜面光澤好等優(yōu)點(diǎn)日益受到廣泛重視，并且水性涂料可以節(jié)省大量資源；消除施工時(shí)火災(zāi)危險(xiǎn)性；降低了對(duì)大氣污染；水性涂料僅采用少量低毒性醇醚類有機(jī)溶劑，改善了作業(yè)環(huán)境條件，對(duì)降低污染、節(jié)省資源有著顯著的效果。然而，目前市場(chǎng)上出售的水性涂料在耐水性、硬度、光澤等性能指標(biāo)上還達(dá)不到溶劑型涂料的性能，且存在著對(duì)抗強(qiáng)機(jī)械作用力的分散穩(wěn)定性差，涂膜的耐水性差等一系列問(wèn)題。如何解決這些問(wèn)題，進(jìn)一步提高水性涂料的性能和指標(biāo)已成為科技人員重點(diǎn)研發(fā)的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種納米復(fù)合塑料涂料的水性合成及其制備方法，所述的水性納米復(fù)合塑料涂料是一種有機(jī)聚合的混合物；具有硬度高、耐熱性強(qiáng)、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(yù)乳化制成殼層單體混合物； 烯基單體和部分引發(fā)劑在蒸餾水和乳化劑存在下，進(jìn)行聚合反應(yīng)制成種子乳液；向種子乳液中加入預(yù)乳化的殼層單體、剩余引發(fā)劑和功能單體進(jìn)行核殼聚合反應(yīng)；在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑緩沖劑等助劑，過(guò)濾后即得到成
P
ΡΠ O為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)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(zhuǎn)速下攪拌一段時(shí)間，加入一定質(zhì)量配比的烯基單體，充分?jǐn)嚢韬蠹吹妙A(yù)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(zhì)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(fā)劑，將攪拌調(diào)到較低轉(zhuǎn)速，至乳液呈藍(lán)相；第三步、核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加預(yù)乳化的殼層單體、剩余引發(fā)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(guò)氧化氫，亞硫酸鈉或甲醛合次硫酸氫鈉，反應(yīng)0. 5 lh，最后降溫到40°C以下，加氨水調(diào)pH值，出料過(guò)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(rùn)濕分散劑、消泡劑等助劑，高速攪拌1 1. 5h，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至8 8. 5，攪拌0. 5h左右，過(guò)濾后即得到成品。進(jìn)一步的，其合成過(guò)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(huán)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 5% ；烯基酯類或甲基烯基酯類單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40% 65%;苯乙烯單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 35% 45% ；環(huán)氧丙烯基酯類單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0 8% ；烯基酰胺類單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0 6%。更進(jìn)一步的，其合成過(guò)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(gòu)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4% 10% ；所述的功能單體為雙丙酮丙烯酰胺和有機(jī)硅氧烷，其用量占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5% 12%。本發(fā)明所使用的烯基單體，為化學(xué)純工業(yè)品；雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)和己二酸二酰胼，為進(jìn)口工業(yè)品；偶聯(lián)劑為有機(jī)硅氧烷KH — 550和KH — 570。其產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)，且具有無(wú)毒環(huán)保、無(wú)氣味、可揮發(fā)物極少、 不燃不爆的高安全性、不黃變、耐候性強(qiáng)、硬度高、耐磨、抗沖擊、耐化學(xué)腐蝕、粘接性好的優(yōu)
點(diǎn)ο
具體實(shí)施例方式實(shí)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(zhuǎn)速下攪拌一段時(shí)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?jǐn)嚢韬蠹吹妙A(yù)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(jì)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(yīng)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(guò)硫酸鉀引發(fā)劑溶液，將攪拌調(diào)到較低轉(zhuǎn)速，至乳液呈藍(lán)相；(3)核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加143. 5克預(yù)乳化的殼層單體混合物、10克4%過(guò)硫酸鉀引發(fā)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(guò)氧化氫溶液和2. 5克10 %甲醛合次硫酸氫鈉溶液，反應(yīng)0. 5 Ih，最后降溫到40°C以下，加氨水調(diào)pH值，出料過(guò)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(diào)節(jié)pH至8 8. 5，攪拌 0.證左右，過(guò)濾后即得到成品。實(shí)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(zhuǎn)速下攪拌一段時(shí)間，加入39克丙烯酸丁酯、3克甲基丙烯酸甲酯、8克環(huán)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?jǐn)嚢韬蠹吹妙A(yù)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(jì)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(yīng)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(guò)硫酸鉀引發(fā)劑溶液，將攪拌調(diào)到較低轉(zhuǎn)速，至乳液呈藍(lán)相；(3)核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加145克預(yù)乳化的殼層單體混合物、10克4%過(guò)硫酸鉀引發(fā)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(guò)氧化氫溶液和3克10%亞硫酸鈉溶液，反應(yīng)0. 5 lh，最后降溫到40°C以下，加氨水調(diào)pH值，出料過(guò)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(diào)節(jié)pH至8 8. 5，攪拌 0. 5h左右，過(guò)濾后即得到成品。以上所述，實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明技術(shù)的精神的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米復(fù)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(fù)合塑料涂料是一種有機(jī)聚合的混合物，烯基單體在蒸餾水和乳化劑存在下預(yù)乳化制成殼層單體混合物；烯基單體和部分引發(fā)劑在蒸餾水和乳化劑存在下，進(jìn)行聚合反應(yīng)制成種子乳液；向種子乳液中加入預(yù)乳化的殼層單體、剩余引發(fā)劑和功能單體進(jìn)行核殼聚合反應(yīng)；在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑緩沖劑等助劑，過(guò)濾后即得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)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(zhuǎn)速下攪拌一段時(shí)間，加入一定質(zhì)量配比的烯基單體，充分?jǐn)嚢韬蠹吹妙A(yù)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(zhì)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(fā)劑，將攪拌調(diào)到較低轉(zhuǎn)速，至乳液呈藍(lán)相；(3)核殼聚合在80°C下，向上述種子乳液中滴加預(yù)乳化的殼單體、剩余引發(fā)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(guò)氧化氫，亞硫酸鈉或甲醛合次硫酸氫鈉，反應(yīng)0. 5 lh，最后降溫到40°C以下，加氨水調(diào)pH 值，出料過(guò)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(rùn)濕分散劑、 消泡劑等助劑，高速攪拌1 1. 5h，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至8 8. 5，攪拌0. 5h左右，過(guò)濾后即得到成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)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(guò)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(huán)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 5% ；烯基酯類或甲基烯基酯類單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40% 65% ；苯乙烯單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為35% 45% ；環(huán)氧丙烯基酯類單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0 8% ；烯基酰胺類單體占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0 6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)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(guò)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(gòu)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4% 10% ；所述的功能單體為雙丙酮丙烯酰胺和有機(jī)硅氧烷，其用量占單體總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5% 12%。
全文摘要
本發(fā)明一種納米復(fù)合塑料涂料的水性合成及其制備方法，其水性納米復(fù)合塑料涂料是一種有機(jī)聚合的混合物；具有硬度高、耐熱性強(qiáng)、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(yù)乳化制成殼層單體混合物；烯基單體和部分引發(fā)劑在蒸餾水和乳化劑存在下，進(jìn)行聚合反應(yīng)制成種子乳液；向種子乳液中加入預(yù)乳化的殼層單體、剩余引發(fā)劑和功能單體進(jìn)行殼聚合反應(yīng)；在攪拌下向上述核殼乳液中加入納米二氧化硅分散體、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑緩沖劑等助劑，過(guò)濾后即得到成品；具有無(wú)毒環(huán)保、無(wú)氣味、可揮發(fā)物極少、不燃不爆的高安全性、不黃變、耐候性強(qiáng)、硬度高、耐磨、抗沖擊、耐化學(xué)腐蝕、粘接性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08F220/58GK102432740SQ20111025192
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉方旭 申請(qǐng)人:劉方旭