核壳结构的木器漆乳液及其制备方法.pdf

本发明公开了一种核壳结构的木器漆乳液及其制备方法，制备方法包括如下步骤：（1）将乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂混合，获得核乳液；（2）将总重量3～7%所述的核乳液，与乳化剂水溶液和总重量20～30%的引发剂水溶液混合，升温，滴加剩余的核乳液和剩余的引发剂溶液，保温，获得核乳液预聚物；（3）将乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂搅拌，获得壳乳液；(4)将步骤（3）获得的壳乳液和引发剂水溶液，滴加到核乳液预聚物中，保温，降温，加入功能单体水溶液和中和剂，获得核壳结构的木器漆乳液。本发明采用可聚合表面活性剂作为唯一乳化剂，可以合成性能优良的乳液，用作水性木器漆，具有优良的硬度、耐水性、耐化学品性。

权利要求书
1.  核壳结构的木器漆乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂搅拌混合，获得核乳液；
（2）将总重量3～7%所述的核乳液，与乳化剂水溶液和总重量20～30%的引发剂水溶液混合，保温；
然后升温，滴加剩余的核乳液和剩余的引发剂水溶液，然后保温，获得核乳液预聚物；
（3）将乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂搅拌，获得壳乳液；
(4)将步骤（3）获得的壳乳液和引发剂水溶液，滴加到步骤（2）的核乳液预聚物中，然后保温；
    然后降温，加入功能单体水溶液和中和剂，获得所述的核壳结构的木器漆乳液。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，将重量浓度为2～3%的乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂叔十二烷基硫醇搅拌混合30～40min，获得核乳液，所述核乳液的玻璃化转变温度为80～100摄氏度；
组分的重量份数配比为：
乳化剂水溶液              45～55份
乙烯基单体               100份
分子量调节剂           0.1～0.3份。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，将总重量3～7%所述的核乳液，与重量浓度为2～3%的乳化剂水溶液和总重量20～30%的重量浓度为3～4%引发剂水溶液混合，70～80℃保温10～20分钟；
    然后升温至78～82℃时，滴加剩余的核乳液和剩余的重量浓度为3～4%引发剂水溶液，在1～2小时内滴完，然后在78～82℃保温1～2小时，获得核乳液预聚物；
组分的重量份数配比为：
核乳液                     150～160份
乳化剂水溶液             155～165份
引发剂水溶液               15～25份。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，将重量浓度为7～8%的乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂叔十二烷基硫醇搅拌，获得壳乳液，所述壳乳液的玻璃化转变温度为0～20摄氏度；
组分的重量份数配比为：
乳化剂水溶液                   100~110份
乙烯基单体                       200份
分子量调节剂                    0.6～0.8份。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，将步骤（3）获得的壳乳液和重量浓度为4～6%的引发剂水溶液，滴加到步骤（2）的核乳液预聚物中，在1～2小时内滴完，然后80～82℃内保温1～1.5小时；
    然后降温至30～40℃，加入重量浓度为6～8%的功能单体水溶液和中和剂，搅拌20～40分钟，获得所述的核壳结构的木器漆乳液。
组分的重量份数配比为：
壳乳液                                       300～350份
引发剂                                        14～16份
核乳液预聚物                                 300～350份
功能单体水溶液                                  1～2份
中和剂                                          3~5份。

6.  根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述乙烯基单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种以上；
    所述乳化剂选自烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵或苯乙烯磺酸钠中的一种以上；
    所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种以上；
所述中和剂选自重量浓度为8～12%的氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种以上；
所述功能单体选自己二酸二酰肼。
所述分子量调节剂选自十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇中的一种以上。

7.  根据权利要求1～6任一项所述方法制备的核壳结构的木器漆乳液。

说明书核壳结构的木器漆乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种木器漆乳液及其制备方法。
背景技术
国内对水性木器涂料的研发也已有多年，但是我国水性木器涂料在关键技术方面还存在局限，导致其漆膜在硬度、耐水性、稳定性等性能上与溶剂型涂料相比还有一定的差距。另外，由于水性木器涂料固体含量低加上水的表面张力大，施工控制较难，容易使漆膜产生流挂、丰满度差、缩孔、鱼眼等问题。聚丙烯酸酯乳液型木器涂料具有涂膜颜色浅、透明度高、耐化学品好，透气性和防水性好的优良特点，且其成本相对较低，成为了目前应用最多的水性木器涂料种类。但目前市场上的丙烯酸木器涂料仍存在交联密度不高，机械性能不理想的技术缺陷，在使用中，很容易出现划伤、撞伤、开裂、起泡、起皱甚至脱落。其根本原因是，丙烯酸酯乳液属于热塑性树脂，成膜温度高，低温涂膜较脆，且硬度差，特别是初期的抗粘性差，不适合制备高品质木器涂料。有人将聚氨酯水分散体和丙烯酸酯乳液混合使用，以提高性能，降低成本，但混合效果并不理想。近年来，人们发现采用核-壳乳液聚合方法或互穿网络技术可以改善乳液，提高涂料机械性能，这一技术成为了行业的技术研究热点。如专利200810041309.X水性木器漆用纳米聚丙烯酸酯乳液及其制备方法采用核壳结构及互穿网络设计使得漆膜的硬度达H以上，耐水性达240小时，但由于该专利采用阴-非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵不环保，在出口家具中受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核壳结构的木器漆乳液及其制备方法，以克服现有技术所存在的缺点和不足。
所述核壳结构的木器漆乳液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将重量浓度为2～3%的乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂叔十二烷基硫醇搅拌混合30～40min，获得核乳液，所述核乳液的玻璃化转变温度为80～100摄氏度；
组分的重量份数配比为：
乳化剂水溶液              45～55份
乙烯基单体               100份
分子量调节剂           0.1～0.3份
（2）将总重量3～7%所述的核乳液，与重量浓度为2～3%的乳化剂水溶液和总重量20～30%的重量浓度为3～4%引发剂水溶液混合，70～80℃保温10～20分钟；
    然后升温至78～82℃时，滴加剩余的核乳液和剩余的重量浓度为3～4%引发剂水溶液，在1～2小时内滴完，然后在78～82℃保温1～2小时，获得核乳液预聚物；
组分的重量份数配比为：
核乳液                     150～160份
乳化剂水溶液             155～165份
引发剂水溶液               15～25份
（3）将重量浓度为7～8%的乳化剂水溶液、乙烯基单体和分子量调节剂叔十二烷基硫醇搅拌混合30～40min，获得壳乳液，所述壳乳液的玻璃化转变温度为0～20摄氏度；
组分的重量份数配比为：
乳化剂水溶液                   100~110份
乙烯基单体                       200份
分子量调节剂                    0.6～0.8份
(4)将步骤（3）获得的壳乳液和重量浓度为4～6%的引发剂水溶液，滴加到步骤（2）的核乳液预聚物中，在1～2小时内滴完，然后80～82℃内保温1～1.5小时；
    然后降温至30～40℃，加入重量浓度为6～8%的功能单体水溶液和中和剂，搅拌20～40分钟，获得所述的核壳结构的木器漆乳液；
组分的重量份数配比为：
壳乳液                                       300～350份
引发剂                                        14～16份
核乳液预聚物                                 300～350份
功能单体水溶液                                  1～2份
中和剂                                  3~5份
所述乙烯基单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种以上；
    所述乳化剂为反应型乳化剂，选自烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵或苯乙烯磺酸钠中的一种以上；
    所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种以上；
    所述中和剂选自重量浓度为8～12%的氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种以上；
所述分子量调节剂选自十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇中的一种以上；
功能单体选自己二酸二酰肼。
本发明的有益效果：本发明采用可聚合表面活性剂作为唯一乳化剂，可以合成性能优良的乳液，用作水性木器漆，具有优良的硬度、耐水性、耐化学品性。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或厂商提供的条件进行。
实施例1
（1）在乳化釜中，将1.5g 乳化剂SR-10溶于50g去离子水中，然后依次加入58g乙烯基单体甲基丙烯酸甲酯、10g乙烯基单体丙烯酸丁酯、30g乙烯基单体苯乙烯、2g乙烯基单体甲基丙烯酸、0.2g分子量调节剂叔十二烷基硫醇，搅拌35min，获得151.7g的核乳液；
（2）将7.6g步骤（1）获得的核乳液加入到乳化剂的水溶液中（1.05g SR-10和160g去离子水），加入0.2g引发剂过硫酸钠（溶于5g去离子水中）水溶液，75℃保温15分钟；
（3）当反应釜温度到80℃时，开始滴加剩余的核乳液和0.5g引发剂过硫酸钠（溶于15g去离子水中）水溶液，在1.5小时内滴完；滴加完成后在82℃内保温1.5小时；
（4）在乳化釜中，将4.5g 乳化剂SR-10、3.5g乳化剂苯乙烯磺酸钠溶于100g去离子水中，然后69g乙烯基单体甲基丙烯酸甲酯、82g乙烯基单体丙烯酸丁酯、42g乙烯基单体苯乙烯、3.5g乙烯基单体甲基丙烯酸、3.5g双丙酮丙烯酰胺、0.8g分子量调节剂叔十二烷基硫醇，搅拌35min，获得308.8g壳乳液；
 (5)将步骤（4）的壳乳液和0.8g过硫酸钠（溶于15g去离子水中）水溶液滴加到步骤（3）中，在1.5小时内滴完，滴加完成后在82℃内保温1.5小时；
（6）反应釜开始降温至38℃，依次向反应釜中加入1.6g功能单体己二酸二酰肼（溶于20g去离子水中）、4g中和剂氨水，搅拌35分钟后过滤包装，获得核壳结构的木器漆乳液。
SR-10是日本艾迪科公司生产的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵产品。
实施例2
（1）在乳化釜中，将1.35g 乳化剂SR-10溶于50g去离子水中，然后依次加入54g乙烯基单体甲基丙烯酸甲酯、8g乙烯基单体丙烯酸丁酯、26g乙烯基单体苯乙烯、2g乙烯基单体甲基丙烯酸、0.2g分子量调节剂叔十二烷基硫醇，高速搅拌35min，获得141.55g的核乳液；
（2）将7.1g步骤（2）获得的核乳液加入到161.0g（1g SR-10和160g去离子水）乳化剂的水溶液中，加入0.2g引发剂过硫酸钠（溶于5g去离子水中）水溶液，75℃保温15分钟；
（3）当反应釜温度到80℃时，开始滴加剩余的核乳液和0.5g引发剂过硫酸钠（溶于15g去离子水中）水溶液，在1.5小时内滴完；滴加完成后在82℃内保温1.5小时；
（4）在乳化釜中，将4.6g 乳化剂SR-10、3.5g乳化剂苯乙烯磺酸钠溶于100g去离子水中，然后依次加入53g乙烯基单体甲基丙烯酸甲酯、90g乙烯基单体丙烯酸丁酯、44g乙烯基单体苯乙烯、3.8g乙烯基单体甲基丙烯酸、5g乙烯基单体双丙酮丙烯酰胺、7.2g乙烯基单体甲基丙烯酸缩水甘油酯、7g乙烯基单体甲基丙烯酸异冰片酯、0.8g分子量调节剂叔十二烷基硫醇，高速搅拌35min，获得318.9g壳乳液；
(5)将步骤（4）的壳乳液和0.9g过硫酸钠（溶于15g去离子水中）水溶液滴加到步骤（4）中，在1.5小时内滴完，滴加完成后在82℃内保温1.5小时；
（6）反应釜开始降温至38℃，依次向反应釜中加入2.3g功能单体己二酸二酰肼（溶于20g去离子水中）、4g中和剂氨水，搅拌35分钟后过滤包装，获得核壳结构的木器漆乳液。
在本发明的实施例中，SR-10是日本艾迪科公司生产的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵产品。其余是市售产品。
实施例3
水性木器漆的制备：在分散釜中加入160g合成的水性木器漆乳液，在搅拌下加入1g pH值调节剂AMP-95，将pH值调节到8-9，加入0.8g消泡剂BYK-093，0.4g增稠剂PU337, 1500 r/min分散15分钟，加入8g二乙二醇丁醚、8g二丙二醇丁醚，1000 r/min分散10分钟，再加入1.2g H140基材润湿剂、0.2g BYK-028，用水调节粘度，1000 r/min分散15分钟。
漆膜性能的测试：按照国标GB/T23999-2009进行测试。
表1实施例1-2的水性木器漆的各项性能测试结果
项目 实施例1 实施例2 涂膜外观 正常 正常 附着力 0级 0级 硬度 HB HB 耐水性 无异常 无异常 耐醇性 无异常 无异常 耐碱性 无异常 无异常
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。