本發(fā)明涉及化工涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種松香/丙烯酸酯核-殼乳液及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國已經(jīng)成為汽車的生產(chǎn)和使用大國，使用的汽車鋼板也更多，需要使用大量的涂料對鋼板進行保護和美化。現(xiàn)如今市場使用的多為溶劑型涂料，在使用中的有機溶劑會危害人員的身體健康，而且隨著人們對環(huán)保、健康的愈發(fā)重視，水性涂料的研究也顯得更加重要和迫切。
CN102603998 B制備了一種高固含量環(huán)氧改性丙烯酸樹脂乳液，其采用雜化乳液聚合技術(shù)用環(huán)氧樹脂對丙烯酸酯改性，制備的乳液固含量很高，具有節(jié)約材料和運輸成本，降低涂料生產(chǎn)與使用的能耗的優(yōu)點。
CN102532404 B制備了高耐水性丙烯酸酯乳液，其采用核-殼聚合的工藝，在殼層聚合部分采用有機硅進行共聚改性，使得乳膠粒表面形成一種疏水性結(jié)構(gòu)，提高了最終成膜后的耐水性。
CN102702940 A制備了一種穩(wěn)定的、有優(yōu)異的抗石性和硬度的低溫干燥水性涂料。
但是上述專利都較單一解決某個問題，對于的涂料的綜合性能都沒有同時改善，尤其是現(xiàn)在的汽車涂漆仍存在脫落等問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)問題，提供一種光澤性好、耐水性好、附著力強和穩(wěn)定性高的松香/丙烯酸酯核-殼乳液及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種松香/丙烯酸酯核-殼乳液的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1、松香乳液制備：
將乳化劑A與適量的水混合均勻，得到乳化劑A溶液；
在乳化劑A溶液中加入松香，加熱并攪拌使其熔融，溫度控制在90～100℃，待完全熔融后，加快攪拌速度并向其內(nèi)滴加沸水，乳液轉(zhuǎn)相后，迅速加入剩余的水和少量的穩(wěn)定劑，待轉(zhuǎn)相完成后降低攪拌速度，然后快速冷卻至40℃以下，篩網(wǎng)過濾，得到松香乳液；
步驟S2、核-殼乳液聚合：
將乳化劑B與適量的水混合均勻，得到乳化劑B溶液；
在乳化劑B溶液中加入丙烯酸類單體，快速攪拌0.5～1h后得到殼單體預(yù)乳液；
將殼單體預(yù)乳液分成兩份，取其中一份，并在其內(nèi)加入適量的步驟S1所制備的松香乳液，得到松香-單體溶液；
另取適量的乳化劑B和水置于反應(yīng)容器中，加入剩余的殼單體預(yù)乳液和引發(fā)劑，在300～450rpm攪拌速度下攪拌使其反應(yīng)，然后滴加入松香-單體溶液和剩余的引發(fā)劑，溫度控制為75～80℃并隨時調(diào)節(jié)pH值在5～6之間，在1.5～3h內(nèi)滴加完畢；
于80～90℃繼續(xù)反應(yīng)0.5～2h，冷卻，篩網(wǎng)過濾，得到松香/丙烯酸酯核-殼乳液。
優(yōu)選的，步驟S1中，所述乳化劑A由陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉和非離子表面活性劑span80按質(zhì)量比1:2組成，其用量占松香乳液質(zhì)量的6～10％。
優(yōu)選的，步驟S1中，所述乳化劑A、松香及水的用量的質(zhì)量比為1～2:4:12～14。
優(yōu)選的，步驟S2中，所述乳化劑B由陰離子乳化劑和非離子乳化劑按質(zhì)量比1:2組成，其用量占松香/丙烯酸酯核-殼乳液質(zhì)量的3～5％，其中，所述陰離子乳化劑為十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或兩種，所述非離子乳化劑為OP-10。
優(yōu)選的，步驟S2中，所述丙烯酸類單體由軟單體、硬單體及功能性單體組成，三者的質(zhì)量比為1:1～1.5：0.5～0.8，其中軟單體為甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯中的一種或兩種，硬單體為甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯中的一種或兩種，功能性單體為丙烯酸。
優(yōu)選的，步驟S2中，所述松香乳液、丙烯酸類單體及水的用量的質(zhì)量比為1:3～4:4～6。
優(yōu)選的，步驟S2中，所述引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀和過硫酸銨中的一種或多種，其用量占丙烯酸類單體質(zhì)量的0.3～0.6％。
其中所述水優(yōu)選為去離子水。
同時本發(fā)明還提供一種松香/丙烯酸酯核-殼乳液，其通過以上所述的制備方法制得。
另外，本發(fā)明還提供上述制得的松香/丙烯酸酯核-殼乳液的應(yīng)用，其在涂料和油漆中進行應(yīng)用。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的松香/丙烯酸酯核-殼乳液的制備方法具有以下有益效果：
一、以松香為原料，制得的乳液更加光亮平滑；松香本身黏性很大，使用松香可以增加乳液的黏性，成膜的剝離強度；松香分子本身含有憎水基團，制備成核-殼乳液，可以在乳膠粒表面形成一層憎水的結(jié)構(gòu)，可以明顯改善乳液成膜的干燥性和耐水性；
二、制備得到的乳液兼具了水性丙烯酸酯乳液和松香本身的優(yōu)點，具有環(huán)保、光澤性好、耐水性能好、附著力強和穩(wěn)定性高的優(yōu)點。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
本松香/丙烯酸酯核-殼乳液的制備方法包括如下步驟：
步驟S1、松香乳液制備：
步驟S11、將乳化劑A(3.0g十二烷基硫酸鈉和6.0g span80)與10g水混合均勻，得到乳化劑A溶液；
步驟S12、在乳化劑A溶液中加入20g松香，加熱并攪拌使其熔融，溫度控制在95℃左右，攪拌速度保持在450rpm，待完全熔融后，此時將溫度控制在100℃左右，加快攪拌速度至800rpm并向其內(nèi)滴加沸水，乳液轉(zhuǎn)相后，迅速加入剩余的水和0.1g穩(wěn)定劑(聚乙烯醇)，待轉(zhuǎn)相完成后降低攪拌速度至200rpm，繼續(xù)攪拌5分鐘，然后快速冷卻至40℃以下，100目篩網(wǎng)過濾，得到松香乳液；
在步驟S1中，水的總用量為65g，在滴加沸水時，速度要慢，乳液轉(zhuǎn)相后，則迅速加入剩余的水。
步驟S2、核-殼乳液聚合：
步驟S21、室溫下，將乳化劑B(0.4g十二烷基硫酸鈉和0.8gOP-10)與25g水混合均勻，得到乳化劑B溶液；
步驟S22、在乳化劑B溶液中加入丙烯酸類單體(依次加入13g甲基丙烯酸甲酯、6g甲基丙烯酸丁酯、6.5g丙烯酸丁酯和4.5g丙烯酸)，快速攪拌0.5h后得到殼單體預(yù)乳液；
步驟S23、將殼單體預(yù)乳液平均分成兩份，取其中一份，并在其內(nèi)加入10g步驟S1所制備的松香乳液，得到松香-單體溶液；
步驟S24、另取適量的乳化劑B(0.6g十二烷基硫酸鈉和1.2gOP-10)和5g水置于反應(yīng)容器中，加入剩余的殼單體預(yù)乳液和引發(fā)劑，在350rpm攪拌速度下攪拌0.5h使其反應(yīng)，然后滴加入松香-單體溶液和剩余的引發(fā)劑，溫度控制為80℃并隨時用緩沖劑調(diào)節(jié)pH值在5～6之間，在2.5h內(nèi)滴加完畢；
其中所述引發(fā)劑為將1g過硫酸鉀溶解于5g去離子水中配制成溶液得到，并平均分成兩份，分兩次加入；所述緩沖劑為將1g NaHCO3溶解于5g去離子水中配制成溶液得到。
步驟S25、于85℃繼續(xù)反應(yīng)0.5h，冷卻至室溫，120目篩網(wǎng)過濾，得到松香/丙烯酸酯核-殼乳液。
在步驟S2中，制備所述殼單體預(yù)乳液時，乳化劑B的用量占其總用量的40％，水的用量占其總用量的60％，其中水的總用量包括兩次溶解乳化劑B所用的水、配制引發(fā)劑和緩沖劑所用的水。
實施例2
本松香/丙烯酸酯核-殼乳液的制備方法包括如下步驟：
步驟S1、松香乳液制備：
步驟S11、將乳化劑A(3.0g十二烷基硫酸鈉和6.0g span80)與10g水混合均勻，得到乳化劑A溶液；
步驟S12、在乳化劑A溶液中加入20g松香，加熱并攪拌使其熔融，溫度控制在95℃左右，攪拌速度保持在500rpm，待完全熔融后，此時將溫度控制在100℃左右，加快攪拌速度至800rpm并向其內(nèi)滴加沸水，乳液轉(zhuǎn)相后，迅速加入剩余的水和0.1g穩(wěn)定劑(聚乙烯醇)，待轉(zhuǎn)相完成后降低攪拌速度至200rpm，繼續(xù)攪拌5分鐘，然后快速冷卻至40℃以下，100目篩網(wǎng)過濾，得到松香乳液；
在步驟S1中，水的總用量為70g，在滴加沸水時，速度要慢，乳液轉(zhuǎn)相后，則迅速加入剩余的水。
步驟S2、核-殼乳液聚合：
步驟S21、室溫下，將乳化劑B(0.6g十二烷基苯磺酸鈉和1.2gOP-10)與36g水混合均勻，得到乳化劑B溶液；
步驟S22、在乳化劑B溶液中加入丙烯酸類單體(依次加入16g苯乙烯、6g甲基丙烯酸丁酯、6.5g丙烯酸丁酯和4.5g丙烯酸)，快速攪拌0.5h后得到殼單體預(yù)乳液；
步驟S23、將殼單體預(yù)乳液平均分成兩份，取其中一份，并在其內(nèi)加入10g步驟S1所制備的松香乳液，得到松香-單體溶液；
步驟S24、另取適量的乳化劑B(0.9g十二烷基硫酸鈉和1.8gOP-10)和14g水置于反應(yīng)容器中，加入剩余的殼單體預(yù)乳液和引發(fā)劑，在400rpm攪拌速度下攪拌0.5h使其反應(yīng)，然后滴加入松香-單體溶液和剩余的引發(fā)劑，溫度控制為80℃并隨時用緩沖劑調(diào)節(jié)pH值在5～6之間，在3h內(nèi)滴加完畢；
其中所述引發(fā)劑為將1.5g過硫酸鈉溶解于5g去離子水中配制成溶液得到，并平均分成兩份，分兩次加入；所述緩沖劑為將1.5g NaHCO3溶解于5g去離子水中配制成溶液得到。
步驟S25、于85℃繼續(xù)反應(yīng)1h，冷卻至室溫，120目篩網(wǎng)過濾，得到松香/丙烯酸酯核-殼乳液。
在步驟S2中，制備所述殼單體預(yù)乳液時，乳化劑B的用量占其總用量的40％，水的用量占其總用量的60％，其中水的總用量包括兩次溶解乳化劑B所用的水、配制引發(fā)劑和緩沖劑所用的水。
實施例3
本松香/丙烯酸酯核-殼乳液的制備方法包括如下步驟：
步驟S1、松香乳液制備：
步驟S11、將乳化劑A(3.0g十二烷基硫酸鈉和6.0g span80)與10g水混合均勻，得到乳化劑A溶液；
步驟S12、在乳化劑A溶液中加入20g松香，加熱并攪拌使其熔融，溫度控制在95℃左右，攪拌速度保持在500rpm，待完全熔融后，此時將溫度控制在100℃左右，加快攪拌速度至800rpm并向其內(nèi)滴加沸水，乳液轉(zhuǎn)相后，迅速加入剩余的水和0.1g穩(wěn)定劑(聚乙烯醇)，待轉(zhuǎn)相完成后降低攪拌速度至200rpm，繼續(xù)攪拌5分鐘，然后快速冷卻至40℃以下，100目篩網(wǎng)過濾，得到松香乳液；
在步驟S1中，水的總用量為70g，在滴加沸水時，速度要慢，乳液轉(zhuǎn)相后，則迅速加入剩余的水。
步驟S2、核-殼乳液聚合：
步驟S21、室溫下，將乳化劑B(0.6g十二烷基硫酸鈉和1.2gOP-10)與27g水混合均勻，得到乳化劑B溶液；
步驟S22、在乳化劑B溶液中加入丙烯酸類單體(依次加入7g苯乙烯、6.5g甲基丙烯酸甲酯、6g甲基丙烯酸丁酯、6.5g丙烯酸丁酯和4.5g丙烯酸)，快速攪拌0.5h后得到殼單體預(yù)乳液；
步驟S23、將殼單體預(yù)乳液平均分成兩份，取其中一份，并在其內(nèi)加入10g步驟S1所制備的松香乳液，得到松香-單體溶液；
步驟S24、另取適量的乳化劑B(0.9g十二烷基硫酸鈉和1.8gOP-10)和8g水置于反應(yīng)容器中，加入剩余的殼單體預(yù)乳液和引發(fā)劑，在400rpm攪拌速度下攪拌0.5h使其反應(yīng)，然后滴加入松香- 單體溶液和剩余的引發(fā)劑，溫度控制為80℃并隨時用緩沖劑調(diào)節(jié)pH值在5～6之間，在2.5h內(nèi)滴加完畢；
其中所述引發(fā)劑為將1.5g過硫酸鉀溶解于5g去離子水中配制成溶液得到，并平均分成兩份，分兩次加入；所述緩沖劑為將1.5g NaHCO3溶解于5g去離子水中配制成溶液得到。
步驟S25、于85℃繼續(xù)反應(yīng)1h，冷卻至室溫，120目篩網(wǎng)過濾，得到松香/丙烯酸酯核-殼乳液。
在步驟S2中，制備所述殼單體預(yù)乳液時，乳化劑B的用量占其總用量的40％，水的用量占其總用量的60％，其中水的總用量包括兩次溶解乳化劑B所用的水、配制引發(fā)劑和緩沖劑所用的水。
對實施例1-3制備的松香/丙烯酸酯核-殼乳液的性能進行測試，測試結(jié)果如下：
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的松香/丙烯酸酯核-殼乳液的制備方法具有以下有益效果：
一、以松香為原料，制得的乳液更加光亮平滑；松香本身黏性很大，使用松香可以增加乳液的黏性，成膜的剝離強度；松香分子本身含有憎水基團，制備成核-殼乳液，可以在乳膠粒表面形成一層憎水的結(jié)構(gòu)，可以明顯改善乳液成膜的干燥性和耐水性；
二、制備得到的乳液兼具了水性丙烯酸酯乳液和松香本身的優(yōu)點，具有環(huán)保、光澤性好、耐水性能好、附著力強和穩(wěn)定性高的優(yōu)點。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。