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作为水性涂料代表的丙烯酸酯类乳胶涂料已在建筑内、外墙涂料中得到了广泛的应用。而在高档木器涂料中不见其踪影,究其原因是不能满足高档木器涂料的低温成膜、高硬度、高光泽、透明度好、手感好、耐水性优异的性能要求。
为了获得满足高档木器漆要求的漆膜,对常规丙烯酸酯类乳液(粒径大、光泽低、热粘冷脆)进行功能改性势在必行。微乳液聚合、室温交联、粒子结构设计等技术和方法等都是可对常规纯丙、苯丙类乳液改性,使其获得性能提升的重要手段。本文从这三个方面同时着手,研究制备出性能优异的高固含量室温交联型苯丙微乳液。
乳胶粒粒子超细化,可以通过微乳液聚合实现,而采用常规微乳液聚合法制备的聚合物微乳液,乳化剂用量高、聚合物固含量低。通过采用改进的微乳液聚合法合成固含量大于45%、乳化剂用量1~2%(占总体系)的性能优异的苯丙微乳液。该方法中针对提高微乳液固含量、降低乳化剂用量的目的,一方面引入了部分反应型乳化剂,另一方面也引入了部分高效非反应型乳化剂,并且通过采用乳化剂复配方式,对乳化剂用量及配比进行了研究,筛选出合理的工艺配方。同时还采用了热引发剂和氧化还原引发剂体系搭配的方式进行乳液合成,从而有效提高反应体系的转化率,降低残余单体含量。同时也考察了反应条件,如搅拌速度、反应温度等对聚合反应的影响。
结合粒子设计方法,通过核壳乳液聚合工艺,在种子聚合过程中引入了功能性内交联单体乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA),而在壳层聚合过程中引入了能发生室温交联的功能性单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM),从而得到半-互穿聚合物网络结构的微乳液,考察了功能性单体的引入对聚合体系的影响。
将交联剂已二酸二酰肼加入苯丙微乳液后,形成单组分室温交联体系。成膜过程中,随着水分的挥发和交联反应的发生,胶膜全互穿聚合物网络结构开始形成,对室温交联反应的过程进行红外跟踪观察,并考察了功能性单体对涂膜性能的影响。
以本研究制备的苯丙微乳液作为基料,从配方设计和性能设计的基本理论出发,应用正交试验的方法,配制了作为透明面漆的单组分室温交联型苯丙木器涂料。将本研究制备的涂料性能与市场上同类型进口产品进行比较,发现涂层的主要性能指标均达到或超过国外同类产品的水平,且具有较好的价格优势,可成功应用于高档水性木器涂料等领域。