一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，采用表面經(jīng)過(guò)特殊改性處理的含硅超細(xì)無(wú)機(jī)氧化物材料，在水相中吸附并分散穩(wěn)定了油性單體，不需要傳統(tǒng)表面活性劑所形成單體膠束，聚合反應(yīng)直接在這種吸附了大量單體的納米材料的表面發(fā)生，反應(yīng)結(jié)束后，納米材料直接鍵合在所生成的高分子聚合物長(zhǎng)鏈上，繼續(xù)在水相中分散并穩(wěn)定住聚合物顆粒。本發(fā)明合成工藝制備的新型水性高分子聚合物材料兼具無(wú)機(jī)材料的耐候性能和有機(jī)聚合物的柔韌性能，使漆膜具有極低吸水率、超高耐候性能、綠色、環(huán)保、無(wú)APEO等突出特點(diǎn)，根據(jù)所采用的不同單體和功能單體的種類(lèi)及比率，可以制備出高性能水性金屬防腐蝕涂層、混凝土防腐蝕涂層、高性能防水涂層、環(huán)保水性木器涂層等各種高性能環(huán)保產(chǎn)品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高性能高分子聚合物材料的合成領(lǐng)域，具體涉及一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性高分子聚合物，也就是常見(jiàn)的水性乳液是采用大量的表面活性劑的自由基聚合方法制備的，在這一過(guò)程中，表面活性劑將不溶于水的油性單體乳化成極細(xì)小的膠束，均勻地分散穩(wěn)定在水相當(dāng)中，適合的溫度條件滿足后，在引發(fā)劑的作用下，聚合反應(yīng)就在這一個(gè)個(gè)細(xì)小的膠束內(nèi)完成，生成的聚合物長(zhǎng)鏈也被表面活性劑所形成的膠束包裹在里面，均勻穩(wěn)定地分散在水相中，形成乳液。
[0003]這種傳統(tǒng)的乳液合成方法由于使用了大量的表面活性劑，致使乳液在成膜過(guò)程中,表面活性劑殘留在漆膜當(dāng)中，使漆膜的吸水率增大,大大影響了漆膜的耐水、抗?jié)B性能。因而，傳統(tǒng)方法制備的乳液很難在工業(yè)防腐、混凝土防腐等領(lǐng)域得到應(yīng)用，目前僅僅用做抗?jié)B、防腐蝕要求不高的建筑內(nèi)外墻涂料領(lǐng)域。
[0004]另一方面，采用涂層來(lái)保護(hù)基材是常用的防護(hù)技術(shù)，如用環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸酯、硝化纖維等有機(jī)物形成的涂層進(jìn)行金屬基材的防腐蝕防護(hù)就是常用的方法，近年來(lái)，隨著對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，使用水性乳液來(lái)制備保護(hù)性涂層是一個(gè)極具前景的發(fā)展方向，但是當(dāng)涂層長(zhǎng)期暴露在戶外惡劣的自然環(huán)境下，高分子聚合物常常會(huì)出退化現(xiàn)象，陽(yáng)光中紫外線的照射、腐蝕性雨水的沖刷和高溫冰凍的作用，使有機(jī)高分子聚合物發(fā)生粉化、降解、脫落等物理和化學(xué)變化，最終使其失去了對(duì)基材的保護(hù)能力。而在有些使用場(chǎng)合下，基材的保護(hù)還要求其外面的保護(hù)層具有阻止氣體、水分以及腐蝕性離子滲入的能力，比如在海工工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有些部分是浸泡在海水或淡水中的，保護(hù)型涂層就需要耐水、耐海水侵蝕。因而，傳統(tǒng)的乳液聚合物在這些方面就存在著嚴(yán)重的不足。
[0005]另一方面，無(wú)機(jī)材料在耐紫外線傷害、防水、耐腐蝕等方面展現(xiàn)了出色的性能，t匕如一些無(wú)機(jī)氧化物材料由于原子間鍵能大、結(jié)構(gòu)致密，往往可以很好地抵御紫外線的損害，特別是一些含硅元素的材料還具有優(yōu)異的憎水性能。但是無(wú)機(jī)材料往往存在剛性強(qiáng)，容易脆裂，柔韌性缺乏，不容易加工的問(wèn)題，相反有機(jī)高分子材料則表現(xiàn)出良好的柔韌性和可塑性，如將有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)制備一種類(lèi)似合金的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合聚合物，使其既具備無(wú)機(jī)材料的耐候性能，又具有有機(jī)高分子材料的可塑性能，這種結(jié)合將是一種理想的解決方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種用無(wú)機(jī)材料原位摻合方法制備超高耐候性能和具有超強(qiáng)防水、防腐蝕性能的水性有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合高分子聚合物的方法，這種方法可以在高分子聚合物聚合過(guò)程中將表面經(jīng)過(guò)特殊改性的無(wú)機(jī)材料聚合到高分子聚合物長(zhǎng)鏈及支鏈上，如同“長(zhǎng)”在有機(jī)物上面一樣，所合成的聚合物就像冶金領(lǐng)域的合金一樣，充分發(fā)揮了無(wú)機(jī)和有機(jī)材料的各自優(yōu)勢(shì)，從根本上解決了長(zhǎng)期在戶外使用的保護(hù)性涂層的防護(hù)能力和耐久性問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝。
[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，采用表面經(jīng)過(guò)特殊改性處理的含硅超細(xì)無(wú)機(jī)氧化物材料，在水相中吸附并分散穩(wěn)定了油性單體，不需要傳統(tǒng)表面活性劑所形成單體膠束，聚合反應(yīng)直接在這種吸附了大量單體的納米材料的表面發(fā)生，反應(yīng)結(jié)束后，納米材料直接鍵合在所生成的高分子聚合物長(zhǎng)鏈上，繼續(xù)在水相中分散并穩(wěn)定住聚合物顆粒，具體制備工藝如下:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，采用表面經(jīng)過(guò)特殊改性處理的含硅超細(xì)無(wú)機(jī)氧化物材料，在水相中吸附并分散穩(wěn)定了油性單體，不需要傳統(tǒng)表面活性劑所形成單體膠束，聚合反應(yīng)直接在這種吸附了大量單體的納米材料的表面發(fā)生，反應(yīng)結(jié)束后，納米材料直接鍵合在所生成的高分子聚合物長(zhǎng)鏈上，繼續(xù)在水相中分散并穩(wěn)定住聚合物顆粒，其特征在于:所述的具體的制備工藝如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:所述組分三中的單體I為苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:所述組分五中的單體2為苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯、丙烯晴、丙烯酰胺等中的幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:所述組分六中的功能單體組為含磷酸酯基團(tuán)、聚氨基甲酸酯基團(tuán)或環(huán)氧基團(tuán)的活性單體一種或數(shù)種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:制備方法包括以下步驟: (1)將水加入到反應(yīng)釜中，升溫至90°C，依次加入組分二及組分三； (2)待溫度再次升至85°C時(shí)，加入組分四； (3)待溫度重新升至83°C時(shí)，分別同時(shí)滴加組分五及組分六，整個(gè)滴加時(shí)間控制在2小時(shí)以內(nèi)； (4)滴加結(jié)束后，90°C保溫30分鐘后，慢慢加入組分七，繼續(xù)在85°C以上保溫I小時(shí)后，自然降溫至50°C時(shí)，過(guò)`濾出料，即得成品。
【文檔編號(hào)】C09D133/08GK103483486SQ201210196500
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】李瑛
申請(qǐng)人:上海優(yōu)漫新材料科技有限公司