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丙烯酸酯系乳液涂料

发布时间:2017-07-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1160

丙烯酸酯系乳液涂料所用乳液通常指丙烯酸酯类单体,常常也用少量丙烯酸甲基丙烯酸等共聚而成的乳液,是一大类具有多种性能的用途非常广泛的聚合物乳液涂料。常用的有全丙烯酸酯乳液涂料、纯丙烯酸酯共聚乳液(纯丙乳液)、苯乙烯一丙烯酸酯共聚乳液(苯丙乳液)涂料等。

1.全丙烯酸酯乳液涂料

丙烯酸酯乳液涂料是指由各种丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)共聚乳液所配制成的涂料。通常以甲基丙烯酸甲酯为硬单体组分,丙烯酸丁酯乙酯等为软单体组分,加少量丙烯酸甲基丙烯酸(提高涂膜光泽、提高乳液稳定性、有助于颜料的润湿和分散)共聚而成。

【全丙烯酸酯乳液配方(质量份)】甲基丙烯酸甲酯 33,去离子水125,丙烯酸丁酯65,烷基苯聚醚磺酸钠3,甲基丙烯酸2,过硫酸铵0.4。

聚合工艺:乳化剂烷基苯聚醚磺酸钠在水中溶解后,加热升温至60℃,加入引发剂过硫酸铵和10%量的单体,升温至70℃。若没有显著的放热反应,则逐步升温直至放热反应开始,待温度升至80~82℃,将余下的混合单体缓慢而均匀地滴加入(约2~2.5h滴加完),以单体滴加温度来控制回流和速度。单体加完后,在半小时内将温度升至97℃并保持此温0.5h,然后冷却,用氨水调节pH值至8~9。

聚丙烯酸酯乳液涂料的参考配方见表7-10。

2.纯丙烯酸酯共聚乳液(纯丙乳液)

不同的丙烯酸酯甲基丙烯酸酯及少量的丙烯酸甲基丙烯酸之间的共聚而制得的聚合物乳液称为纯丙乳液。丙烯腈参加的丙烯酸酯甲基丙烯酸酯的共聚合,人们也往往归为纯丙乳液。纯丙烯酸酯乳液常用来调制中高档的外墙涂料及金属防锈乳胶涂料。其乳液种类、品种很多,下面举一例说明。纯丙乳液的基本配方如下(质量份):单体(丙烯酸丁酯65,甲基丙烯酸甲酯33,甲基丙烯酸2);乳化剂(烷基苯聚醚硫酸钠3);引发剂(过硫酸铵0.4);介质(水125)。

表7-10聚丙烯酸酯乳液涂料参考配方

制备工艺:乳化剂在水中溶解后加热升温到60℃,加入过硫酸铵和10%单体,升温至70℃,如果没有显著的放热反应,逐步升温直至放热反应开始,待温度升至80~82℃,将余下的混合单体缓慢而均匀加入,约2~2.5h加完,控制回流及温度,单体加完后,在半小时内将温度升至97℃,保持0.5h,冷却,用氨水调pH至8~9。

3.苯乙烯一丙烯酸酯共聚乳液(苯丙乳液)涂料

苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液涂料具有突出的耐候性、保色保光性、装饰效果好,涂膜细腻而有特殊的光泽,遇碱皂化后生成的钙盐不溶于水,涂膜透气性好,因而可以在未全干的水泥砂浆基面上(pH<10即可)施工。由于聚丙烯酸酯弹性好,特别适用于温度变化剧烈、胀缩系数变化较大的户外使用。这种乳液涂料的性能绝非聚醋酸乙烯、聚醋酸乙烯-丙烯酸酯乳液涂料所能比拟的。加上苯乙烯的价格比甲基丙烯酸甲酯便宜,因此苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液涂料具有价格优势,得以迅速发展,有广阔的使用前途,在外用建筑涂料中得到广泛的应用,是目前使用较多的一种丙烯酸酯涂料。

【苯丙乳液的典型配方(质量份)】单体(苯乙烯49,丙烯酸丁酯49,丙烯酸2);乳化剂(十二烷基硫酸钠0.5, OP-102.0);引发剂(过硫酸铵0.4) ;聚合介质(水100)。

合成工艺:将表面活性剂溶解在水中加入单体,在强力搅拌下,使之乳化成均匀的乳化液,取1/6乳化液放在反应釜中,加入引发剂的1/2,慢慢升温至放热反应开始,将温度控制在70~75℃之间,慢慢连续地加入乳化液,并每小时补加部分引发剂控制热量平衡,使温度和回流保持稳定。加毕单体后升温至93~95℃,保持0.5h,或抽真空除去未反应单体,冷却,用氨水调pH至8~9。

乳液涂料的调制:通常将乳液中和后,再加入成膜助剂(如苯甲醇乙二醇)及其他助剂。要求在搅拌下缓慢加入,以免局部浓度过大使乳液凝结。在搅拌下,将已经用水分散均匀的颜料浆加入到乳液基料中,充分搅匀后加增稠剂调节黏度。最为理想的是:乳液涂膜在低剪切速度下,仍有足够低的黏度使涂膜流平,而在高剪切速度下,又具有一定的黏度,使涂膜不至于涂得太薄。增稠剂的加量要适当,尽量避免黏度过高时用加水来降低黏度,因为增稠剂的加入并不改变涂料的固体组分,加水则可降低涂料的固体组分,从而降低了涂膜的光泽。

着色颜料和体质颜料对乳液涂料与乳液一样重要。颜料的加入会显著降低涂膜的某些性能(如耐候性、光泽等)。一般来说,在有光乳液涂料中颜料与乳液之比大约为0.6:1;在一般涂料中为(1.5~2):1;在廉价的内用涂料中,则可达到5:1以上。体质颜料遮盖力小,常有消光作用,在有光涂料中不能使用。而在其他类型涂料中,它不但可填补颜料量之不足,而且由于颜料粒子大耐吸水少,可以增加涂料的流动性。

苯-丙共聚乳液除用来配制一般的各色外用建筑涂料外,又用来配制近年流行的砂壁涂料,其配方(质量份)如下:苯-丙乳液(50%) 329.5,水90,乙二醇20,二乙二醇丁醚醋酸酯20,钛白225,碳酸钙200,白砂子650,润滑剂3分散剂5,消泡剂3,防霉剂1,云母粉25,增稠剂(3%) 140。

4.有机硅改性丙烯酸乳液(硅丙乳液)

在核壳结构理论的基础上,以氧化还原体系作为引发剂,在低温下制备出了聚硅氧烷改性丙烯酸酯共聚物乳液。其性能大大优于纯丙烯酸酯乳液。硅丙乳液的基本配方(质量份):聚硅氧烷8.0~12.0,甲基丙烯酸甲酯(MMA) 16.0~25.0,丙烯酸丁酯(BA) 16.0~25.0,去离子水50.0~60.0,乳化剂(十二烷基苯磺酸钠)1.0~3.0,氧化还原引发剂0.2~0.4,交联剂适量。

采用种子乳液聚合的方法制备。把聚硅氧烷预聚物经乳化后加入反应釜中并加入1/3的单体。开动搅拌加热升温至反应温度后,滴加丙烯酸单体及引发剂,约1h滴加完毕,继续聚合lh后终止反应。

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