本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，且特別涉及一種聚丙烯酸酯乳液、其制備方法、涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的室外腔體涂料種類較多，主要包括水性類和油性類。

水性類主要包括：普通水性涂料、彈性涂料、真石漆、質(zhì)感涂料、水性花崗巖等。

油性類主要包括：普通油性涂料、氟碳漆、聚氨酯漆、地坪漆等。

上述的水性涂料和油性材料雖然在目前得以廣泛應(yīng)用。但是，水性類和油性類原料的選擇上比較傳統(tǒng)，普遍缺乏防火功效。并且，雖然一些涂料在火勢初期可起到降低火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖饔?，但一旦火勢旺盛就會失去作用，故一般用于防火要求較低的建筑物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種聚丙烯酸酯乳液，以具備較高的阻燃性能，適于作為涂料的原料。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種聚丙烯酸酯乳液的制備方法，以制備上述的聚丙烯酸酯乳液。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種涂料，以具備較好的阻燃性能和成膜效果。

本發(fā)明的第四目的在于提供一種涂料的制備方法，以制備上述的涂料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種聚丙烯酸酯乳液，具有以下結(jié)構(gòu)通式：

其中：n、m、p和q各自為大于0的正整數(shù)；

r¹代表-so2z¹、-so3z¹、-coz¹、-co2z¹、-po(oz¹)2；z¹為氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基；

r²代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、芳基、-c1～6烷基-雜環(huán)烷基、-c1～6烷基-芳基、-c1～6烷基-5～6元芳雜環(huán)或-nz²z³；z²和z³獨(dú)立的代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基。

一種聚丙烯酸酯乳液的制備方法，包括：

以r¹基丙烯酸甲酯單體、丙烯酸丁酯單體、丙烯酸單體和對r²甲基苯乙烯單體為底物，以蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物為乳化劑，以鈦酸酯為引發(fā)劑聚合制得；

其中，r¹代表-so2z¹、-so3z¹、-coz¹、-co2z¹、-po(oz¹)2；z¹為氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基；

r²代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、芳基、-c1～6烷基-雜環(huán)烷基、-c1～6烷基-芳基、-c1～6烷基-5～6元芳雜環(huán)或-nz²z³；z²和z³獨(dú)立的代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基。

一種涂料，包括：

一種涂料的制備方法，包括：

將30～35wt％的上述的聚丙烯酸酯乳液、10～20wt％的氯偏乳液、5～10wt％的氫化蓖麻油、1～3wt％的鄰苯二甲酸二辛脂、20～30wt％的陶瓷纖維、6～12wt％的異丙醇和3～5wt％的成膜助劑混合均勻；其中，成膜助劑選自丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一種。

本發(fā)明實(shí)施例的的有益效果是：

本聚丙烯酸酯乳液具有較高的阻燃性能，是一種優(yōu)良的涂料原料。

本聚丙烯酸酯乳液以r¹基丙烯酸甲酯單體、丙烯酸丁酯單體、丙烯酸單體和對r²甲基苯乙烯單體為底物，以蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物為乳化劑，以鈦酸酯為引發(fā)劑，通過聚合制得上述聚丙烯酸酯乳液。

本涂料具有較好地阻燃性能和成膜效果，同時具備較高的抗沖擊性能。是一種優(yōu)良的水性涂料。

本涂料的制備方法具有操作簡單和生產(chǎn)方便的特點(diǎn)，能夠快速的制備上述的涂料。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實(shí)施例的聚丙烯酸酯乳液、其制備方法、涂料及其制備方法進(jìn)行具體說明。

一種聚丙烯酸酯乳液，具有以下結(jié)構(gòu)通式：

其中：n、m、p和q各自為大于0的正整數(shù)；

r¹代表-so2z¹、-so3z¹、-coz¹、-co2z¹、-po(oz¹)2；z¹為氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基；

r²代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、芳基、-c1～6烷基-雜環(huán)烷基、-c1～6烷基-芳基、-c1～6烷基-5～6元芳雜環(huán)或-nz²z³；z²和z³獨(dú)立的代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基。

作為優(yōu)選，上式的化合物中：

r¹代表-so2z¹、-so3z¹；z¹為氫、c1～3烷基、環(huán)烷基；

r²代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、芳基、-c1～6烷基-芳基。

進(jìn)一步說明：

當(dāng)r¹為-so2z¹時，z¹優(yōu)選為氫、c1～3烷基；z¹更優(yōu)選為氫和甲基。

當(dāng)r¹為-so3z¹時，z¹優(yōu)選為氫、c1～3烷基；z¹更優(yōu)選為氫和甲基。

當(dāng)r²為c1～6烷基時，優(yōu)選為c1～3烷基；更優(yōu)選為c1烷基。

當(dāng)r²為環(huán)烷基時，優(yōu)選為3～5元環(huán)烷基；更優(yōu)選為3元環(huán)烷基。

當(dāng)r²為雜環(huán)烷基時，優(yōu)選氮雜環(huán)烷基；更優(yōu)選為哌啶-3-基。

當(dāng)r²為芳基時，優(yōu)選為苯基、鹵代苯基、c1～4烷基取代的苯基、取代基取代的稠雜環(huán)芳基；更優(yōu)選為苯基、對弗取代苯基、對甲基苯基、4-溴-2-氟-苯基、5～6元芳雜環(huán)、-c1～6烷基-環(huán)烷基。其中，-c1～6烷基-環(huán)烷基優(yōu)選為-c1～3烷基-c3～6環(huán)烷基，最優(yōu)選為-c1烷基-環(huán)丁基。

當(dāng)r²為-c1～6烷基-芳基時，優(yōu)選為c1～3烷基-苯基；更優(yōu)選為c1烷基-苯基。

承上述，本聚丙烯酸酯乳液具有較高的阻燃性能，是一種優(yōu)良的涂料原料。

一種聚丙烯酸酯乳液的制備方法，包括：

其通過以下反應(yīng)路線制得：以r¹基丙烯酸甲酯單體、丙烯酸丁酯單體、丙烯酸單體和對r²甲基苯乙烯單體為底物，以蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物為乳化劑，以鈦酸酯為引發(fā)劑聚合制得。

其中，r¹基丙烯酸甲酯單體的r¹代表-so2z¹、-so3z¹、-coz¹、-co2z¹、-po(oz¹)2；z¹為氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基。

對r²甲基苯乙烯單體的r²代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、芳基、-c1～6烷基-雜環(huán)烷基、-c1～6烷基-芳基、-c1～6烷基-5～6元芳雜環(huán)或-nz²z³；z²和z³獨(dú)立的代表氫、c1～6烷基、環(huán)烷基或雜環(huán)烷基。

具體地，將40～45重量份的r¹基丙烯酸甲酯、40～45重量份的丙烯酸丁酯、1～5重量份的丙烯酸、6～18重量份的對r2甲基苯乙烯、4～9重量份的蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物和100～120重量份的水混合均勻后，并加入3～5重量份的鈦酸酯。在20～25℃的溫度下聚合3～6h，制得聚丙烯酸酯乳液。

其中，蓖麻油聚氧乙烯醚類化合物選自el-30、el-40、hel-40和el-60中的至少一種?？梢岳斫?，蓖麻油聚氧乙烯醚類化合可以選自el-30、el-40、hel-40和el-60中的一種，也可以選自el-30、el-40、hel-40和el-60中的兩種的任意比例的混合物，還可以選自el-30、el-40、hel-40和el-60中的三種的任意比例的混合物，更可以選自el-30、el-40、hel-40和el-60的任意比例的混合物。

鈦酸酯選自鈦酸四異丙酯、四異丙基鈦酸酯、鈦酸乙酯、鈦酸四乙酯、四乙氧基鈦、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯和雙(乙酰丙酮基)乙氧基異丙氧基鈦酸酯中的至少一種?？梢岳斫?，鈦酸酯選自上述鈦酸酯中的一種或多種的任意比例的混合物。

承上述，通過本聚丙烯酸酯乳液的制備方法能夠快速制備聚丙烯酸酯乳液。該聚丙烯酸酯乳液具有較高阻燃性能和較好的成膜效果。是一種適于在涂料中應(yīng)用涂層材料。

一種涂料，包括：

可以理解，本涂料包括上述的原料。其中，聚丙烯酸酯乳液和氯偏乳液之間的協(xié)同作用，能夠提高涂料的阻燃性能和成膜效果。

氫化蓖麻油作為增硬劑和潤滑劑，能夠增加涂料的強(qiáng)度和滑性。

鄰苯二甲酸二辛脂作為塑化劑，能夠促進(jìn)聚丙烯酸酯乳液、氯偏乳液和陶瓷纖維之間發(fā)生穩(wěn)定的締合作用。

蒙脫石具有吸水性能和阻燃性能等特點(diǎn)。同時，能夠提高涂料的成膜后的整體強(qiáng)度，從而進(jìn)一步提高涂料的抗沖擊性能。作為優(yōu)選，蒙脫石以450～550目的粉末狀為宜。

保水劑具有無毒無害和反復(fù)釋水的特點(diǎn)。通過向涂料中添加保水劑，能夠進(jìn)一步促使涂料為水性涂料。通過蒙脫石和保水劑的協(xié)同作用，確保涂料具備較好的阻燃效果，適用于防火要求較高的場所。

異丙醇作為有機(jī)溶劑，能夠促使聚丙烯酸乳液和氯偏乳液之間的協(xié)同作用。

成膜助劑選自丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一種?？梢岳斫?，成膜助劑可以單獨(dú)選用丙二醇丁醚，也可以單獨(dú)選用丙二醇甲醚醋酸酯，還可以選用丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。成膜助劑能夠促使涂料的成膜。

進(jìn)一步優(yōu)化涂料的原料配比，涂料包括：31～34wt％的聚丙烯酸酯乳液、14～18wt％的氯偏乳液、7～8wt％的氫化蓖麻油、1～3wt％的鄰苯二甲酸二辛脂、24～26wt％的蒙脫石、6～7wt％的保水劑、8～12wt％的異丙醇和3～4wt％的成膜助劑。通過優(yōu)化原料配比，進(jìn)一步提高涂料的阻燃性能。

一種涂料的制備方法，包括：

備取原料：30～35wt％的聚丙烯酸酯乳液、10～20wt％的氯偏乳液、5～10wt％的氫化蓖麻油、1～3wt％的鄰苯二甲酸二辛脂、20～30wt％的蒙脫石、5～8wt％的保水劑、6～12wt％的異丙醇和3～5wt％的成膜助劑。其中，成膜助劑選自丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一種。

將上述原料混合均勻，即得涂料。

在本制備方法的優(yōu)選方案中，成膜助劑包括第一成膜助劑和第二成膜助劑。作為優(yōu)選，第一成膜劑和第二成膜劑的質(zhì)量比為1：1～2。

將30～35wt％的聚丙烯酸酯乳液、10～20wt％的氯偏乳液、5～10wt％氫化蓖麻油和1～3wt％的鄰苯二甲酸二辛脂和第一成膜助劑混合均勻，得到乳液體系。

將20～30wt％的蒙脫石、5～8wt％的保水劑、6～12wt％的異丙醇和第二成膜助劑加入到乳液體系并混合均勻，即得涂料。

承上述，本涂料具有阻燃性能和成膜效果。同時，在涂料原料中添加蒙脫石和保水劑，促使涂料具有保水或吸水的性能，進(jìn)一步提升了涂料的阻燃性能。

本涂料的制備方法具有操作簡單和生產(chǎn)方便的特點(diǎn)，能夠快速的制備上述的涂料。

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

聚丙烯酸酯乳液的制備：

實(shí)施例1

實(shí)施例1a

將40kg的黃?；┧峒柞?、40kg的丙烯酸丁酯、1kg的丙烯酸、6kg的對環(huán)丙基甲基苯乙烯、4kg的el-40和hel-40的混合物以及100kg的水混合均勻。之后，加入3kg的鈦酸四異丙酯并在20℃的溫度下聚合4h，制得聚丙烯酸酯乳液。

實(shí)施例1b

將r¹基丙烯酸甲酯替換為磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對哌啶-3-基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例1a。

實(shí)施例1c

將r¹基丙烯酸甲酯替換為環(huán)丙基-磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對甲基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例1a。

實(shí)施例1d

將r¹基丙烯酸甲酯替換為甲基-磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對甲基-苯基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例1a。

實(shí)施例2

實(shí)施例2a

將41.5kg的甲基磺酰基丙烯酸甲酯、41kg的丙烯酸丁酯、2.5kg的丙烯酸、10kg的對甲基甲基苯乙烯、6kg的el-60和105kg的水混合均勻。之后，加入4kg的鈦酸乙酯并在20℃的溫度下聚合5h，制得聚丙烯酸酯乳液。

實(shí)施例2b

將r¹基丙烯酸甲酯替換為乙基磺?；┧峒柞?；將對r2甲基苯乙烯替換為對環(huán)丙基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例2a。

實(shí)施例2c

將r¹基丙烯酸甲酯替換為甲基磺?；┧峒柞ィ粚2甲基苯乙烯替換為對哌啶-3-基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例2a。

實(shí)施例2d

將r¹基丙烯酸甲酯替換為磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對甲基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例2a。

實(shí)施例3

實(shí)施例3a

將43.5kg的甲酰基丙烯酸甲酯、44kg的丙烯酸丁酯、3.5kg的丙烯酸、14kg的對甲基-環(huán)丁基甲基苯乙烯、7kg的el-40和el-60的混合物以及115kg的水混合均勻。之后，加入5kg的異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯和雙(乙酰丙酮基)乙氧基異丙氧基鈦酸酯的混合物并在25℃的溫度下聚合4h，制得聚丙烯酸酯乳液。

實(shí)施例3b

將r¹基丙烯酸甲酯替換為甲基酯基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對甲基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例3a。

實(shí)施例3c

將r¹基丙烯酸甲酯替換為磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對環(huán)丙基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例3a。

實(shí)施例3d

將r¹基丙烯酸甲酯替換為甲?；┧峒柞ィ粚2甲基苯乙烯替換為對對甲基苯基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例3a。

實(shí)施例4

實(shí)施例4a

將40kg的甲基甲?；┧峒柞?、40kg的丙烯酸丁酯、1kg的丙烯酸、6kg的對甲基-苯基甲基苯乙烯、4kg的el-30和120kg的水混合均勻。之后，加入5kg的四乙氧基鈦并在25℃的溫度下聚合5h，制得聚丙烯酸酯乳液。

實(shí)施例4b

將對r2甲基苯乙烯替換為對環(huán)丙基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例4a。

實(shí)施例4c

將r¹基丙烯酸甲酯替換為磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對甲基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例4a。

實(shí)施例4d

將r¹基丙烯酸甲酯替換為甲基磺基丙烯酸甲酯；將對r2甲基苯乙烯替換為對對甲基苯基甲基苯乙烯，其它同實(shí)施例4a。

對比例1

將50kg的甲基磺?；┧峒柞?、50kg的丙烯酸丁酯、3kg的丙烯酸、20kg的對甲基甲基苯乙烯、10kg的el-60和105kg的水混合均勻。之后，加入5kg的鈦酸乙酯并在20℃的溫度下聚合5h，制得聚丙烯酸酯乳液。

涂料的制備：

實(shí)施例5

實(shí)施例5a

將30kg的實(shí)施例1a制備的聚丙烯酸酯乳液、10kg的氯偏乳液、5kg的氫化蓖麻油和1kg的鄰苯二甲酸二辛脂和1kg的丙二醇丁醚混合均勻，得到乳液體系。

將20kg的蒙脫石、5kg的保水劑、6kg的異丙醇和2kg的丙二醇丁醚加入到乳液體系并混合均勻，即得涂料。

實(shí)施例5b

將實(shí)施例1a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例1b制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例5a。

實(shí)施例5c

將實(shí)施例1a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例1c制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例5a。

實(shí)施例5d

將實(shí)施例1a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例1d制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例5a。

實(shí)施例6

實(shí)施例6a

將31.5kg的實(shí)施例2a制備的聚丙烯酸酯乳液、14kg的氯偏乳液、6.5kg的氫化蓖麻油和1.5kg的鄰苯二甲酸二辛脂和1.4kg的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物混合均勻，得到乳液體系。

將24kg的蒙脫石、6kg的保水劑、8kg的異丙醇和2.1kg的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物加入到乳液體系并混合均勻，即得涂料。

實(shí)施例6b

將實(shí)施例2a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例2b制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例6a。

實(shí)施例6c

將實(shí)施例2a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例2c制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例6a。

實(shí)施例6d

將實(shí)施例2a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例2d制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例6a。

實(shí)施例7

實(shí)施例7a

將33.5kg的實(shí)施例3a制備的聚丙烯酸酯乳液、16kg的氯偏乳液、8.5kg的氫化蓖麻油和2.5kg的鄰苯二甲酸二辛脂和1.5kg的丙二醇甲醚醋酸酯混合均勻，得到乳液體系。

將26kg的蒙脫石、7kg的保水劑、10kg的異丙醇和3kg的丙二醇甲醚醋酸酯加入到乳液體系并混合均勻，即得涂料。

實(shí)施例7b

將實(shí)施例3a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例3b制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例7a。

實(shí)施例7c

將實(shí)施例3a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例3c制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例7a。

實(shí)施例7d

將實(shí)施例3a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例3d制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例7a。

實(shí)施例8

實(shí)施例8a

將35kg的實(shí)施例4a制備的聚丙烯酸酯乳液、20kg的氯偏乳液、10kg的氫化蓖麻油和3kg的鄰苯二甲酸二辛脂和2.5kg的丙二醇丁醚混合均勻，得到乳液體系。

將30kg的蒙脫石、8kg的保水劑、12kg的異丙醇和2.5kg的丙二醇丁醚加入到乳液體系并混合均勻，即得涂料。

實(shí)施例8b

將實(shí)施例4a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例4b制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例8a。

實(shí)施例8c

將實(shí)施例4a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例4c制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例8a。

實(shí)施例8d

將實(shí)施例4a制備的聚丙烯酸酯乳液替換為實(shí)施例4d制備的聚丙烯酸酯乳液，其余同實(shí)施例8a。

對比例2

將25kg的對比例2制備的聚丙烯酸酯乳液、25kg的氯偏乳液、10kg的氫化蓖麻油和3kg的鄰苯二甲酸二辛脂和0.5kg的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物混合均勻，得到乳液體系。

將25kg的蒙脫石、8kg的保水劑、、5kg的異丙醇和0.5kg的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物加入到乳液體系并混合均勻，即得涂料。

將實(shí)施例5、實(shí)施例6、實(shí)施例7和實(shí)施例8制得的涂料分別與對比例2制得的涂料進(jìn)行性能參數(shù)檢測和對比，其結(jié)果見表1、表2、表3和表4。

表1實(shí)施例5制備的涂料的性能參數(shù)

表2實(shí)施例6制備的涂料的性能參數(shù)

表3實(shí)施例7制備的涂料的性能參數(shù)

表4實(shí)施例8制備的涂料的性能參數(shù)

從表1、表2、表3和表4可以看出，實(shí)施例5～8制備的涂料各項(xiàng)性能參數(shù)優(yōu)于對比例2制備的涂料，可以理解，是一種優(yōu)良的水性涂料。也進(jìn)一步可以看出，實(shí)施例1～4制備的聚丙烯酸酯乳液的阻燃性能和成膜效果優(yōu)于對比例1制備的聚丙烯酸酯乳液。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。