本發(fā)明涉及聚丙烯酸酯乳液領域，尤其涉及一種金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液及其制備方法。
背景技術：
：丙烯酸系乳液因具有優(yōu)異的保光保色性、耐候性和力學性能而應用廣泛。20世紀六七十年代，乳液合成工藝取得了很大的進步，出現(xiàn)了許多新的合成技術。交聯(lián)乳液的出現(xiàn)使得乳液聚合體系能夠滿足工業(yè)涂料所需的各種性能，交聯(lián)乳液能通過化學或外加能量的方式使乳液內部官能團彼此發(fā)生化學反應而形成高度的三元網(wǎng)狀結構，從而使涂膜的耐水性、耐沾污性和硬度等力學性能較之非交聯(lián)型乳液得到很大提高。金屬離子交聯(lián)型高分子材料的特點是交聯(lián)密度大、透明性好、耐溶劑性及耐水性都比較好。經(jīng)金屬離子交聯(lián)劑交聯(lián)的膜，不僅具有化學抵抗性以及耐高溫性.而且成膜溫度也很低，有的在室溫下就可成膜。另外，該交聯(lián)劑無毒.有很大的發(fā)展前途。利用金屬離子與聚合物分子鏈上的一些官能基團反應來實現(xiàn)涂膜交聯(lián)，具有低成本、單組分包裝和室溫交聯(lián)的優(yōu)點；但金屬鹽類與乳液相容性較差，容易導致乳液破乳。所以也存在儲存穩(wěn)定性不佳的缺陷。技術實現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，該乳液的穩(wěn)定性好，形成的涂層強度高，耐水性好。本發(fā)明的另一目的在于提供該聚丙烯酸酯乳液的制備方法。本發(fā)明的目的采用以下技術方案實現(xiàn)：一種金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，所述金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液是由混合單體和金屬離子交聯(lián)劑經(jīng)乳液聚合反應得到的，所述混合單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸，所述金屬離子交聯(lián)劑為Zn2+，Al3+，Cr3+，Ca2+，Mg2+中的任意一種的化合物；所述金屬離子交聯(lián)劑、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸的質量比為1:100-200:50-100:10-20。優(yōu)選的，所述金屬離子交聯(lián)劑為氯化鋅或醋酸鋅。優(yōu)選的，所述金屬離子交聯(lián)劑、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:120-150:70-80:12-18。優(yōu)選的，所述乳液聚合反應的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十六烷基甜菜堿鈉、聚氧乙烯烷芳基酯中的一種，所述乳化劑的用量為混合單體質量的2-5％。優(yōu)選的，所述乳液聚合反應的引發(fā)劑為過硫酸鈉或過硫酸鉀，所述引發(fā)劑的用量為混合單體質量的1-4％。本發(fā)明還公開了上述金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液的制備方法，包括以下步驟：a.將甲基丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至60-100℃，攪拌，再加入乳化劑和引發(fā)劑，反應1-3小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應1-3小時，再加入金屬離子交聯(lián)劑，攪拌并反應2-4小時即得。優(yōu)選的，在步驟a中，所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十六烷基甜菜堿鈉、聚氧乙烯烷芳基酯中的一種，所述乳化劑的用量為混合單體質量的2-5％；所述引發(fā)劑為過硫酸鈉或過硫酸鉀，所述引發(fā)劑的用量為混合單體質量的1-4％。優(yōu)選的，所述金屬離子交聯(lián)劑、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:120-150:70-80:12-18。優(yōu)選的，在步驟b中，所述金屬離子交聯(lián)劑為氯化鋅或醋酸鋅。優(yōu)選的，乳液聚合反應中，溶液的pH值為8-9。相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，通過混合單體與金屬離子交聯(lián)劑在溶液中發(fā)生乳液聚合，使得羧基離子與金屬離子的鍵合，最初形成離子性質的絡合，進而由動力學因素引起離子絡合重排，形成熱力學上更穩(wěn)定的配位絡合物，從而使得得到的聚丙烯酸酯乳液更加穩(wěn)定。乳膠在成膜過程中隨著水分的揮發(fā)，乳膠粒子由于彼此的分離狀態(tài)變成密堆積態(tài)，從而融結成膜。在此期問乳膠粒子表層富集的羧基之間可通過反應而螯合交聯(lián)，使得原線型大分子的相對分子質量成倍增加，涂層的強度及耐水性都會提高。具體實施方式下面，結合具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：實施例1一種金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，其是經(jīng)下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至70℃后攪拌至均勻，再加入十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀，反應2小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應2小時，再加入氯化鋅，攪拌并反應3小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為9，氯化鋅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:120:80:15，十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀的質量分別為混合單體質量的3％和4％。實施例2一種金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，其是經(jīng)下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至90℃后攪拌至均勻，再加入烷基酚聚氧乙烯醚和過硫酸鈉，反應3小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應3小時，再加入醋酸鋅，攪拌并反應3小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為9，醋酸鋅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:150:70:18，烷基酚聚氧乙烯醚和過硫酸鈉的質量分別為混合單體質量的5％和2％。實施例3一種金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，其是經(jīng)下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至80℃后攪拌，再加入十六烷基甜菜堿鈉和過硫酸鉀，反應2小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，反應3小時，再加入氯化鋅，攪拌并反應2小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為8，氯化鋅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為1:140:75:16，十六烷基甜菜堿鈉和過硫酸鉀的質量分別為混合單體質量的3％和2％。對比例1一種聚丙烯酸酯乳液，其是經(jīng)下述步驟制得的：a.將丙烯酸甲酯加入到去離子水中，升溫至70℃后攪拌至均勻，再加入十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀，反應2小時，得到預乳化液；b.向預乳化液中加入丙烯酸異辛酯和丙烯酸，攪拌，反應2小時即得。上述反應中，控制溶液的pH為9，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸和的質量比為120:80:15，十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀的質量分別為混合單體質量的3％和4％。實驗例取實施例1-3及對比例1的聚丙烯酸酯乳液，攪拌均勻后，用玻璃棒涂抹于一定尺寸的玻璃板及白鐵片上，在室溫下完成涂料的干燥固化，然后進行下述測試，結果如表1所示：乳液穩(wěn)定性測定：肉眼觀察。硬度測定：用擺桿式漆膜硬度計測量漆膜的阻尼硬度。附著力測定：用FZ型漆膜附著力實驗儀測定漆膜在白鐵片上的附著力。耐水性能測定：將漆膜浸泡于水中一定時間后觀察涂膜的變化情況。1h內即發(fā)白，脫落者為C級；3h以上不發(fā)白，不脫落者為A級；在A、C之間的為B級。測試實施例1-3及對比例1的聚丙烯酸酯乳液的交聯(lián)度及成膜后的耐水性和強度，結果如表1所示：表1實施例1-3及對比例1的乳液及成膜后的性能測試乳液穩(wěn)定性附著力(級)耐水性硬度實施例1無凝膠，聚合穩(wěn)定1A0.68實施例2無凝膠，聚合穩(wěn)定1B0.65實施例3無凝膠，聚合穩(wěn)定1B0.64對比例1有少許凝膠2C0.59從表1可以看出，實施例1-3的乳液，其乳液穩(wěn)定性、成膜后的抗沖擊強度、附著力、耐水性和硬度這幾個指標均明顯高于對比例1，表明本發(fā)明的金屬離子交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液，穩(wěn)定性好，涂層強度高，耐水性好。對本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3