一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，采用表面經過特殊改性處理的含硅超細無機氧化物材料，在水相中吸附并分散穩定了油性單體，不需要傳統表面活性劑所形成單體膠束，聚合反應直接在這種吸附了大量單體的納米材料的表面發生，反應結束后，納米材料直接鍵合在所生成的高分子聚合物長鏈上，繼續在水相中分散并穩定住聚合物顆粒。本發明合成工藝制備的新型水性高分子聚合物材料兼具無機材料的耐候性能和有機聚合物的柔韌性能，使漆膜具有極低吸水率、超高耐候性能、綠色、環保、無APEO等突出特點，根據所采用的不同單體和功能單體的種類及比率，可以制備出高性能水性金屬防腐蝕涂層、混凝土防腐蝕涂層、高性能防水涂層、環保水性木器涂層等各種高性能環保產品。
【專利說明】一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于高性能高分子聚合物材料的合成領域，具體涉及一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝。
【背景技術】
[0002] 水性高分子聚合物，也就是常見的水性乳液是采用大量的表面活性劑的自由基聚合方法制備的，在這一過程中，表面活性劑將不溶于水的油性單體乳化成極細小的膠束，均勻地分散穩定在水相當中，適合的溫度條件滿足后，在引發劑的作用下，聚合反應就在這一個個細小的膠束內完成，生成的聚合物長鏈也被表面活性劑所形成的膠束包裹在里面，均勻穩定地分散在水相中，形成乳液。
[0003]這種傳統的乳液合成方法由于使用了大量的表面活性劑，致使乳液在成膜過程中,表面活性劑殘留在漆膜當中，使漆膜的吸水率增大,大大影響了漆膜的耐水、抗滲性能。因而，傳統方法制備的乳液很難在工業防腐、混凝土防腐等領域得到應用，目前僅僅用做抗滲、防腐蝕要求不高的建筑內外墻涂料領域。
[0004]另一方面，采用涂層來保護基材是常用的防護技術，如用環氧、聚氨酯、丙烯酸酯、硝化纖維等有機物形成的涂層進行金屬基材的防腐蝕防護就是常用的方法，近年來，隨著對環保要求的不斷提高，使用水性乳液來制備保護性涂層是一個極具前景的發展方向，但是當涂層長期暴露在戶外惡劣的自然環境下，高分子聚合物常常會出退化現象，陽光中紫外線的照射、腐蝕性雨水的沖刷和高溫冰凍的作用，使有機高分子聚合物發生粉化、降解、脫落等物理和化學變化，最終使其失去了對基材的保護能力。而在有些使用場合下，基材的保護還要求其外面的保護層具有阻止氣體、水分以及腐蝕性離子滲入的能力，比如在海工工程中，鋼筋混凝土結構的有些部分是浸泡在海水或淡水中的，保護型涂層就需要耐水、耐海水侵蝕。因而，傳統的乳液聚合物在這些方面就存在著嚴重的不足。
[0005]另一方面，無機材料在耐紫外線傷害、防水、耐腐蝕等方面展現了出色的性能，t匕如一些無機氧化物材料由于原子間鍵能大、結構致密，往往可以很好地抵御紫外線的損害，特別是一些含硅元素的材料還具有優異的憎水性能。但是無機材料往往存在剛性強，容易脆裂，柔韌性缺乏，不容易加工的問題，相反有機高分子材料則表現出良好的柔韌性和可塑性，如將有機和無機材料的優點結合起來制備一種類似合金的有機無機復合聚合物，使其既具備無機材料的耐候性能，又具有有機高分子材料的可塑性能，這種結合將是一種理想的解決方法。
[0006]本發明提供了一種用無機材料原位摻合方法制備超高耐候性能和具有超強防水、防腐蝕性能的水性有機無機復合高分子聚合物的方法，這種方法可以在高分子聚合物聚合過程中將表面經過特殊改性的無機材料聚合到高分子聚合物長鏈及支鏈上，如同“長”在有機物上面一樣，所合成的聚合物就像冶金領域的合金一樣，充分發揮了無機和有機材料的各自優勢，從根本上解決了長期在戶外使用的保護性涂層的防護能力和耐久性問題。
【發明內容】
[0007]針對已有技術的不足，本發明的發明目的是提供一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝。
[0008]本發明的發明目的是通過如下技術方案實現的:
[0009]一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，采用表面經過特殊改性處理的含硅超細無機氧化物材料，在水相中吸附并分散穩定了油性單體，不需要傳統表面活性劑所形成單體膠束，聚合反應直接在這種吸附了大量單體的納米材料的表面發生，反應結束后，納米材料直接鍵合在所生成的高分子聚合物長鏈上，繼續在水相中分散并穩定住聚合物顆粒，具體制備工藝如下:
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【權利要求】
1.一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，采用表面經過特殊改性處理的含硅超細無機氧化物材料，在水相中吸附并分散穩定了油性單體，不需要傳統表面活性劑所形成單體膠束，聚合反應直接在這種吸附了大量單體的納米材料的表面發生，反應結束后，納米材料直接鍵合在所生成的高分子聚合物長鏈上，繼續在水相中分散并穩定住聚合物顆粒，其特征在于:所述的具體的制備工藝如下:
2.根據權利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:所述組分三中的單體I為苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:所述組分五中的單體2為苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯、丙烯晴、丙烯酰胺等中的幾種。
4.根據權利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:所述組分六中的功能單體組為含磷酸酯基團、聚氨基甲酸酯基團或環氧基團的活性單體一種或數種。
5.根據權利要求1所述的一種使用納米材料代替乳化劑合成水性聚合物的制備工藝，其特征在于:制備方法包括以下步驟: (1)將水加入到反應釜中，升溫至90°C，依次加入組分二及組分三； (2)待溫度再次升至85°C時，加入組分四； (3)待溫度重新升至83°C時，分別同時滴加組分五及組分六，整個滴加時間控制在2小時以內； (4)滴加結束后，90°C保溫30分鐘后，慢慢加入組分七，繼續在85°C以上保溫I小時后，自然降溫至50°C時，過`濾出料，即得成品。
【文檔編號】C09D133/08GK103483486SQ201210196500
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月14日 優先權日:2012年6月14日
【發明者】李瑛
申請人:上海優漫新材料科技有限公司