系列改性丙烯酸乳液的合成及其在水性环保涂料中的应用

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国内传统溶剂型涂料VOC含量高，在生产和使用过程中大量有机溶剂挥发到大气中，污染环境，损害人类健康，而现有的水性涂料防腐性能差，不能满足使用要求，致使长期以来不能实现涂料的水性化和水性涂料的高性能化。丙烯酸乳液成本低，且具有良好的耐热性、耐候性、耐粘污性，在水性涂料中得到了广泛的应用。丙烯酸酯乳液作为主要成膜物质，是影响涂料性能的首要因素，对涂膜的硬度、柔韧性、耐候性、耐水性、成膜温度以及附着力等性能有很大的影响。普通的丙烯酸酯乳液中，树脂分子由于没有交联，乳液的成膜物存在致密性差、水蒸气和氧气透过率高、最低成膜温度偏高等缺点，尤其在用于防火涂料、防腐蚀涂料时，这些缺点更是被加倍放大。 针对上述问题，青岛科技大学、海洋化工研究院有限公司、山东乐化漆业股份有限公司、青岛宣威涂层材料有限公司的李少香教授等人，立足国际前沿，着眼涂料的发展方向即涂料的水性化、高性能化和功能化，围绕高性能水性涂料的研发，成功开发出成膜性能优异的系列丙烯酸酯杂化乳液合成技术，基于无皂核壳乳液聚合与改性理论，通过分子结构与乳胶粒子结构设计，成功合成出了高性能低voc环氧-改性丙烯酸酯杂化乳液、丙烯酸本体杂化乳液、醇酸-丙烯酸酯杂化乳液。通过丙烯酸单体优选、聚合工艺及参数等研究，以单体和去离子水为助溶剂，避免了有机溶剂的使用，实现了制备技术绿色化、产品绿色化，VOC含量低至10g/L以下，远远低于市场同类产品。通过化学改性，使系列改性丙烯酸杂化乳液成膜温度大大降低，攻克丙烯酸酯乳液涂料对施工温度要求高的技术难题，其中醇酸丙烯酸酯杂化乳液的成膜温度可低至8℃，远远低于丙烯酸酯乳液的18.5℃。通过异体杂化和本体杂化的改性方法，制备了高性能化的系列杂化乳液，突破了丙烯酸酯乳液耐水性差的技术难点，其中丙烯酸本体杂化乳液的涂膜浸泡24h后，吸水率不足1%。 集成系列改性丙烯酸杂化乳液、功能性复合颜填料体系开发、均匀设计和曲面拟合优化等技术，分别利用自制改性丙烯酸杂化乳液成膜物，开发一系列的水性涂料，包括水性防腐涂料、水性木器涂料、水性热反射涂料、水性防火涂料、水性阻尼涂料等等。所有产品均已成功地实现产业化，推广应用于海洋船舶、汽车装备、木器装饰、石化防腐、钢结构防火等领域。该项目突破传统水性涂料耐水性不足、综合性能差、VOC值高等技术难题，综合性能高于市售同类产品，可完全替代溶剂型涂料。 项目实施期间，形成系列核心专有技术，其中申请发明专利20余项，授权专利7项，发表学术论文50余篇，相关成果经过同行专家评审，达到了国际先进水平。项目的顺利实施，带动应用单位实现了产业转型升级，产生了较好的经济社会效益和环境安全效益，新增产值67700万元，减少有机溶剂使用量1.7万吨，促进了涂料行业的科技进步，带动相关行业的快速发展。

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