專利名稱：高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于高分子技術領域，涉及一種環氧基丙烯酸酯共聚物及其制備方法，尤其涉及一種高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物及其制備；本發明同時還涉及以該高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物作為成膜物在制備室內調濕涂料中的應用。
背景技術：
隨著科技的發展和人民生活水平的提高，涂料正在從單純的保護性、裝飾性作用朝著專業化、功能化及智能化方向發展。此外，室內環境的安全性、舒適性一直是人們所追求的目標，其中空氣的相對濕度是一個與人們生活生產密切相關的重要參數，當室內的相對濕度過高或過低時，都會影響到人類正常的生產生活，并且最適宜的相對濕度在40飛0%之間。目前，制備智能涂料的方法主要 是從聚合物膜、顏填料及制作工藝等方面入手。將改性丙烯酸酯乳液與多孔多層填料復合制備出一類既能起到保護裝飾作用又能夠自動調節室內濕度的新型調濕涂料。當環境濕度較高或涂層遇水時，涂層吸水，降低室內的相對濕度；當濕度低時，再將吸入的水釋放出來，提高室內的濕度，如此反復，調節空氣濕度。對于調濕涂料而言，吸水容量和吸水速度是衡量其調濕效果的兩個重要依據，因此單純的添加多孔無機礦物并不能制備得到高性能的調濕材料。讓成膜物也具有一定的吸水性，然后再與多孔填料復合，這樣制備得到的涂料不但具有無機礦物吸水快的特點，而且具有高分子材料吸水容量大的優點。為了增強成膜物的吸水性，提高成膜物中親水基團的含量是最有效的方法。中國專利CN201010298914.2公開了低分子量帶有羧基的聚丙烯酸酯丙烯酸酯的制備方法，是縮合反應將甲基丙烯酸縮水甘油酯，丙烯酸羥乙酯引入聚合物鏈中，而主要用于制備紫外光固化聚合物。而本發明是直接通過共聚反應將單體甲基丙烯酸縮水甘油酯和含羥基丙烯酸酯引入聚合物鏈中。中國專利CN200810187001.6公開了一種無皂核殼乳液型兩親聚合物樹脂，由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺等單體聚合而成。CN200810017742.X提供了一種具有親水性和親油性的兩親聚合物樹脂，由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺，己二酰肼等單體聚合而成。CN200810187002.0提供了一種乳液型兩親聚合物樹脂，由不飽和烴基酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺等單體聚合而成。CN200810187003.5提供了一種無皂乳液型兩親聚合物樹脂，由不飽和烴基酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺等單體聚合而成。CN201010233081.1提供了一種馬鈴薯接枝乳液，是由馬鈴薯淀粉、不飽和烴基酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺等單體接枝聚合而成。以上述各聚合物樹脂為涂料主要成膜物，結合各類無機高分子填料，制備的涂料集裝飾性、調濕性、通透性、保溫、防結露、耐水耐堿、抗菌等為一體，作為內墻調試涂料具有很好的應用前景。但是，這些聚合物樹脂的配方及制備工藝比較復雜，而且其成膜性、吸水性及熱穩定性不夠理想。利用含環氧基的單體丙烯酸酯中的活性基團，通過發生開環反應使丙烯酸酯線型分子鏈形成三維網狀結構對丙烯酸酯自交聯改性，不但可以提高乳液膜的親水性，而且制備得到的乳液膜和涂膜的附著力也會隨羥基含量的增大而提高。甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)環氧基及不飽和雙鍵都具有較高的反應活性，將其應用于對丙烯酸酯乳液的改性，可以提高涂料的耐候性和成膜性能。除此之外，利用無皂乳液聚合技術制得的乳膠粒子較“清潔”，己成為乳液聚合技術發展的一個新亮點，因而具有廣闊的應用前景。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物；
本發明的另一目的是提供一種上述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物的制備方
法;
本發明的目的之三，是以上述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物作為成膜物用于制備室內調濕涂料。(一)高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物
本發明的高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，是以丙烯酸酯為共聚單體，以不飽和烴基酸、羥基丙烯酸酯為吸水性功能單體，甲基丙烯酸縮水甘油酯為交聯單體，經過自交聯共聚反應而得。具體原料配比和制備工藝如下: 原料配比:以重量份計
甲基丙烯酸甲酯廣50份，丙烯酸丁酯f 50份，不飽和烴基酸f 30份，含羥基丙烯酸酯Γ30份，甲基丙烯酸縮水甘油酯1 30份，中和劑1 10份，引發劑1 10份，去離子水1 50份；
制備工藝:在反應器中加入去離子水、中和劑及5 20%的單體甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、不飽和烴基酸、含羥基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯，于2(T50°C下攪拌預乳化2(Tl00min;升溫至65、0°C，然后將剩余的單體及引發劑滴加到反應器中，攪拌下聚合反應f5h，得到藍相白色高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物乳液，用100目篩子過濾，包裝，既得無皂型高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物。為了進一步提高共聚物乳液的穩定性，原料中還包括由離子型乳化劑和非離子乳化劑復配而成的復合乳化劑f 10份；在制備工藝中，復合乳化劑與去離子水同時加入到反應器中。最終得到的共聚物為普通型高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物。所述復合乳化劑中，非離子型乳化劑為0P-10或Tween-20，離子型乳化劑為十二烷基硫酸鈉，且非離子型乳化劑與離子乳化劑的質量比為1:廣1:8。所述含羥基丙烯酸酯為甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸-β-羥丙酯中的一種；所述不飽和烴基酸采用甲基丙烯酸、丙烯酸、富馬酸中的至少一種；所述引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨；所述中和劑為碳酸氫鈉。(二)高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物的性能測試1、基本性能測試:從容器中取出少量乳液，將乳液涂刷在潔凈的玻璃板和鍍鋅鐵板上，按GB1727-92漆膜一般制備法制備檢測樣板，在GB9278-88中規定的標準條件下放置2d，測定膜性能。基本性能測試結果見表I ;共聚物漆膜的基本性能測試結果見表2。表1:乳液基本性能檢測
權利要求
1.高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，是由以下原料和工藝制備而成: 原料配比:以重量份計 甲基丙烯酸甲酯I 50份，丙烯酸丁酯I 50份，不飽和烴基酸I 30份，含羥基丙烯酸酯I 30份，甲基丙烯酸縮水甘油酯I 30份，中和劑I 10份，引發劑I 10份，去尚子水I 50份； 制備工藝:在反應器中加入去離子水、中和劑及5 20%的單體甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、不飽和烴基酸、含羥基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯，于20 50°C下攪拌預乳化20 IOOmin ;升溫至65 90°C，然后將剩余的單體及引發劑滴加到反應器中，攪拌下聚合反應I 5h，得到藍相白色高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物乳液，用100目篩子過濾，包裝，既得高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物。
2.如權利要求1所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，其特征在于:原料中還包括由離子型乳化劑和非離子乳化劑復配而成的復合乳化劑I 10份；在制備工藝中，復合乳化劑與去離子水同時加入到反應器中。
3.如權利要求2所述高吸 水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，其特征在于:所述復合乳化劑中，非離子型乳化劑為OP-10或Tween-20，離子型乳化劑為十二烷基硫酸鈉，且非離子型乳化劑與離子乳化劑的質量比為1:1 1:8。
4.如權利要求1 3所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，其特征在于:所述含羥基丙烯酸酯為甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸-羥丙酯中的一種。
5.如權利要求1 3所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，其特征在于:所述不飽和烴基酸為基丙烯酸、丙烯酸、富馬酸中的至少一種。
6.如權利要求1 3所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，其特征在于:所述引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
7.如權利要求1 3所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，其特征在于:所述中和劑為碳酸氫鈉。
8.如權利要求1所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物作為成膜物在制備室內調濕涂料中的應用。
9.如權利要求8所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物作為成膜物在制備室內調濕涂料中的應用，其特征在于:將高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物與無機多孔高分子填料復合，制得室內調濕涂料。
10.如權利要求8或9所述高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物作為成膜物在制備室內調濕涂料中的應用，其特征在于:按以下原料和工藝制備成室內調濕涂料: 原料配比:以重量份計 高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物乳液I 50份，膨潤土 0.1 30份、硅藻土·0.1 50份、蒙脫土 0.1 30份、滑石粉0.1 30份、碳酸鈣O 30份、高嶺土 O 30份、鈦白粉O 30份,去尚子水10 120份； 制備工藝:將膨潤土、硅藻土、蒙脫土、滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、鈦白粉及高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物乳液混合后用去離子水調勻，研磨至細度在80〖H 以下，再兌稀到用涂_6杯測量粘度為15 150s ;然后經過濾、檢驗、包裝，即得內墻調濕涂料。
全文摘要
本發明提供了一種調濕涂料用高吸水性自交聯環氧基丙烯酸酯共聚物，它是以丙烯酸酯為共聚單體，以不飽和烴基酸、羥基丙烯酸酯為吸水性功能單體，甲基丙烯酸縮水甘油酯為交聯單體，經過共聚反應得到共聚物乳液，該乳液具有高吸水性、很好的致密性和熱穩性。該共聚物乳液與無機多孔高分子填料復合制得的室內調濕涂料，具有良好的通透性、吸水性和調濕性，同時還可防止墻體因各種滲漏、凝結水而造成的涂膜脫落，使涂膜更加持久耐用，具有很好的應用前景。
文檔編號C09D133/12GK103172785SQ20131008756
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者王榮民, 王曉雯, 朱永峰, 何玉鳳, 吳戰民 申請人:西北師范大學