一种用于软瓷罩面的丙烯酸乳液及其制备方法与流程

本发明涉及高分子聚合领域，具体涉及一种用于软瓷罩面的丙烯酸乳液及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国的经济发展和生活水平的提高，环保形势日趋严峻，国家提倡低碳环保节能，建筑行业趋向低碳、环保、节能发展。软瓷是一种新型的节能、低碳装饰材料，相对于传统的仿石材料，制备方法简单，工艺环保，纹理丰富，能够提高建筑的美观和档次，且柔软性好，质量较轻，解决了石材易脱落的难题。由于软瓷是由无机改性粉体(cmc)和水性聚合物乳液加工成型得到，表面存在较多细小的空隙，水分极易进入软瓷的内部导致受潮，为了增强软瓷的防水性、耐沾污性、抗紫外线、保色性及使用寿命，就需要一层罩面漆进行保护，同时考虑到部分软瓷产品的纹理表面凹凸不平，在生产、包装以及运输过程中，由于板材之间的摩擦会导致纹理损坏，为了保证产品抗划伤，这就要求罩面漆具有优异的附着力、硬度和耐磨性。

2、市场现有的罩面水性丙烯酸乳液，硬度和耐磨性很难达到软瓷罩面漆的要求，而且存在热粘冷脆的现象，温度的升高会引起漆膜发粘，灰尘等污染吸附在基材表面上，后期很难被雨水冲洗掉。因此，在软瓷领域，就需要研发一款具有优异的附着力、硬度、耐水性、耐沾污性、耐候性、耐磨性的罩面水性丙烯酸乳液，以满足软瓷市场特定的性能需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对目前软瓷行业存在的技术不足，提供一种用于软瓷罩面的丙烯酸乳液及其制备方法，本发明制得的丙烯酸乳液产品不添加溶剂且具有优异的耐水性、耐污性、耐刮性、耐候性等，可避免软瓷产品的纹理在生产、包装、运输以及后期施工出现损坏，达到了节能环保、降本增效的目的。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种用于软瓷罩面的丙烯酸乳液，按质量份计，由以下组分组成：

4、水1315-1425份，非离子乳化剂2.5-6.5份，阴离子乳化剂19.5-36份，引发剂2.8-4.6份，甲基丙烯酸甲酯550-680份，丙烯酸异辛酯170-260份，甲基丙烯酸正丁酯130-210份，甲基丙烯酸12-20份，功能性交联单体14-37份，磷酸酯功能单体1-5份，二甲基硅氧烷2-10份，氧化剂1.5-2.2份，还原剂1.2-1.9份，ph中和剂5-9份，消泡剂0.05-0.15份，防腐剂6-8份。

5、进一步的，所述非离子乳化剂为克莱恩乳化剂lcn-118或lcn-287。

6、进一步的，所述阴离子乳化剂为sr-10、cops-2、cops-3或er-10中的一种或多种混合物。

7、进一步的，所述引发剂为过硫酸钾(kps)、过硫酸铵(aps)、过硫酸钠其中的一种；所述甲基丙烯酸正丁酯(bma)、所述甲基丙烯酸甲酯(mma)、所述丙烯酸异辛酯(2-eha)、所述甲基丙烯酸(maa)为工业级。

8、进一步的，所述功能性交联单体为二甲基丙烯酸乙二醇酯(egdma)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)、乙烯基三甲氧基硅烷(a-171)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(a-174)、甲基丙烯酸丙酯(ama)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)中的任一种或多种混合物。

9、进一步的，所述磷酸酯功能单体为pam100或pam200；所述二甲基硅氧烷为陶氏211s或dc-51。

10、进一步的，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酸特丁酯；所述还原剂为ff6m或亚硫酸氢钠；所述ph中和剂为氨水；所述防腐剂为mit-10；所述消泡剂为t-2401。

11、本发明还提供所述的一种用于软瓷罩面的丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

12、①核层预乳化液：常温下，将100-150份水、1.5-2份阴离子乳化剂、0.5-1.5份非离子乳化剂混合，搅拌溶解后，依次加入50-80份甲基丙烯酸甲酯、80-110份丙烯酸异辛酯、30-50份甲基丙烯酸正丁酯、2-5份甲基丙烯酸、3-12份功能性交联单体和0.3-0.6份引发剂，搅拌20-30min备用；

13、②壳层预乳化液：常温下，将450-470份水、10-24份阴离子乳化剂、2-5份非离子乳化剂混合，搅拌溶解后，依次加入500-600份甲基丙烯酸甲酯、90-150份丙烯酸异辛酯、100-160份甲基丙烯酸正丁酯、10-15份甲基丙烯酸、11-25份功能性交联单体、1-5份磷酸酯功能单体和1.5-2份引发剂，搅拌20-30min备用；

14、③预加引发剂溶液：将1-2份引发剂和15份水搅拌溶解备用；

15、④将680-720份水、8-10份阴离子乳化剂加入反应釜中，开动搅拌，升温至81-83℃，加入预加引发剂溶液，1-3min后开始滴加核层预乳化液，滴加时间为0.5-1h，滴加完保温0.5-1h，然后开始滴加壳层预乳化液，滴加时间为2.5-3h，体系反应温度控制在81-83℃；

16、⑤滴加壳层预乳化液完毕后，在82-85℃温度下保温1-1.5h，得到反应产物i；

17、⑥反应产物i降温至78-80℃，进行第一步后消除：将0.8-1.2份氧化剂和0.8-1.2份还原剂分别用15份去离子水搅拌溶解，分别配制成溶液，然后分开同时滴加至反应产物i中，滴加时间为15-20min，滴加完毕后保温10-15min；降温至65-68℃，得到反应产物ii，进行第二步后消除：将0.7-1份氧化剂和0.4-0.7份还原剂分别用20份去离子水搅拌溶解，分别配制成溶液，然后分开同时滴加至反应产物ii中，滴加时间为20-30min，滴加完毕后保温10-15min，得到反应产物iii；

18、⑦将反应产物iii降温至45℃以下，加入5-9份ph中和剂将ph调至7-9，再依次加入0.05-0.15份消泡剂、6-8份防腐剂、2-10份二甲基硅氧烷，搅拌0.5-1h，然后出料，过滤，包装，得到用于软瓷罩面的丙烯酸乳液产品。

19、进一步的，步骤①中，常温下，将100-150份去离子水、1.5-2份阴离子乳化剂sr-10、0.5-1.5份非离子乳化剂lcn-118混合，搅拌溶解后，依次加入50-80份甲基丙烯酸甲酯、80-110份丙烯酸异辛酯、30-50份甲基丙烯酸正丁酯、2-5份甲基丙烯酸、3-12份功能性交联单体和0.3-0.6份引发剂kps，搅拌20-30min备用；

20、进一步的，步骤②中，常温下，将450-470份去离子水、5-8份阴离子乳化剂sr-10、2-5份非离子乳化剂lcn-118、3-10份阴离子乳化剂cops-2、2-6份阴离子乳化剂cops-3混合，搅拌溶解后，依次加入500-600份甲基丙烯酸甲酯、90-150份丙烯酸异辛酯、100-160份甲基丙烯酸正丁酯、10-15份甲基丙烯酸、11-25份功能性交联单体、1-5份磷酸酯功能单体和1.5-2份引发剂kps，搅拌20-30min备用。

21、所述用于软瓷罩面的丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

22、①核层预乳化液：常温下，将100-150份去离子水、1.5-2份阴离子乳化剂sr-10、0.5-1.5份非离子乳化剂lcn-118混合，搅拌溶解后，依次加入50-80份甲基丙烯酸甲酯、80-110份丙烯酸异辛酯、30-50份甲基丙烯酸正丁酯、2-5份甲基丙烯酸、3-12份功能性交联单体和0.3-0.6份引发剂kps，搅拌20-30min备用；

23、②壳层预乳化液：常温下，将450-470份去离子水、5-8份阴离子乳化剂sr-10、2-5份非离子乳化剂lcn-118、3-10份阴离子乳化剂cops-2、2-6份阴离子乳化剂cops-3混合，搅拌溶解后，依次加入500-600份甲基丙烯酸甲酯、90-150份丙烯酸异辛酯、100-160份甲基丙烯酸正丁酯、10-15份甲基丙烯酸、11-25份功能性交联单体、1-5份磷酸酯功能单体和1.5-2份引发剂kps，搅拌20-30min备用；

24、③预加引发剂溶液：将1-2份引发剂和15份水搅拌溶解备用；

25、④将680-720份水、8-10份阴离子乳化剂加入反应釜中，开动搅拌，升温至81-83℃，加入预加引发剂溶液，1-3min后开始滴加核层预乳化液，滴加时间为0.5-1h，滴加完保温0.5-1h，然后开始滴加壳层预乳化液，滴加时间为2.5-3h，体系反应温度控制在81-83℃；

26、⑤滴加壳层预乳化液完毕后，在82-85℃温度下保温1-1.5h，得到反应产物i；

27、⑥反应产物i降温至78-80℃，进行第一步后消除：将0.8-1.2份氧化剂和0.8-1.2份还原剂分别用15份去离子水搅拌溶解，分别配制成溶液，然后分开同时滴加至反应产物i中，滴加时间为15-20min，滴加完毕后保温10-15min；降温至65-68℃，得到反应产物ii，进行第二步后消除：将0.7-1份氧化剂和0.4-0.7份还原剂分别用20份去离子水搅拌溶解，分别配制成溶液，然后分开同时滴加至反应产物ii中，滴加时间为20-30min，滴加完毕后保温10-15min，得到反应产物iii；

28、⑦将反应产物iii降温至45℃以下，加入5-9份ph中和剂将ph调至7-9，再依次加入0.05-0.15份消泡剂、6-8份防腐剂、2-10份二甲基硅氧烷，搅拌0.5-1h，然后出料，过滤，包装，得到用于软瓷罩面的丙烯酸乳液产品。

29、本发明还提供上述制备方法制备得到的丙烯酸乳液在制备软瓷罩面漆中的应用，所述软瓷罩面漆由如下原料制得：85-90g权利要求8制得的用于软瓷罩面的丙烯酸乳液产品，8-12g水，3-4g成膜助剂，0.08-0.12g杀菌剂，0.01-0.03g消泡剂，0.4-0.6g防冻剂，0.2-0.4g增稠剂。

30、本发明的有益效果如下：

31、1、本发明制备的丙烯酸乳液为水性单组分丙烯酸乳液，合成时采用环保反应型的乳化剂，不含apeo，其具有优异的乳化能力，由于反应型乳化剂参与合成反应，残留的游离乳化剂较少，减少了乳化剂对乳液耐水性的影响，且合成的乳液具有较窄的粒径分布，成膜更致密，使得乳液耐水性更好。

32、2、软瓷作为外墙装饰材料需要具备优异的耐候性，而本发明合成需要的原材料均为丙烯酸脂类单体，并且引入多种硅氧烷助剂(a-171、a-174、211s),使得合成的乳液具有极佳的耐候性和保色性；本发明采用高效的特殊后消除工艺，极大的降低了乳液单体残留量，低气味，减少了对环境的污染，是一款绿色环保的产品。

33、3、本发明采用核壳工艺，设计合适的核壳比例及玻璃化温度差，内软外硬，在成膜的时候，乳胶粒外层不易变形，成膜致密平整。在核部分引入功能性交联单体gma等，合成过程中其自由基打开双键，与其它丙烯酸单体生成环氧环的线性聚合物，环氧环在酸的催化下与羧酸发生交联，同时引入硅烷偶联剂(a-171、a-174)，交联形成网状三维结构的聚合物，使得乳液具有优异的附着力和耐水性；而核壳层设计不一样的疏水结构，乳液成膜后与水的接触角较大，同时引入锁水基团(磷酸、羧酸)，使得产品在雨水冲刷时，滚动的水珠把吸附在产品表面上灰尘污泥颗粒一起带走，达到自清洁的效果。

34、4、后添加超高分子量的二甲基硅氧烷，不需开稀或预分散，可直接加入，易生产；此助剂与丙烯酸乳液具有优良的相容性，不易缩孔，不影响漆膜光泽和呼吸性，并有效地降低漆膜摩擦系数，增强漆膜的滑爽感，使得漆膜具有优异的耐磨性和抗划伤，解决了软瓷产品在生产过程中表面的纹理由于生产、包装及搬运时板材摩擦出现划痕的痛点。