遮盖聚合物的制备及其在水性涂料中的应用

林晓丹1, 李德强2, 周盾白1, 阙鸿平2

( 1. 华南理工大学材料学院, 广州510641; 2. 广州正鸿化工有限公司, 510660)

0 引言

遮盖聚合物是20 世纪70 年代末由Rohm andHaas 公司率先开发的一种中空微球的水分散体。它是利用空气泡对光线的高散射力来提高涂层的遮盖效果。国内20 世纪80 年代初即开始研制。直到90 年代, 才有少量该类产品应用报道。荆春贵和孙大庆以热膨胀型中空微球作为有机消光填料, 丙烯酸树脂和聚氨酯树脂作为粘合剂, 再配以其它助剂制备出新型皮革消光补伤剂, 能够有效地遮盖皮革的伤残, 大幅提高成品革的等级率。李明和郑丽采用中空遮盖聚合物替代部分瓷土用于制备涂布纸, 他们发现涂布纸的白度、不透明度、光泽度、印刷光泽度和平滑度都得到明显提升, 用于生产涂布纸有较好效果。刘群华和曹振雷在低定量涂布纸不透明度的研究中, 发现配用遮盖聚合物有机颜料可以有效降低涂层的量, 但因这种有机颜料价格昂贵限制了其广泛使用。此外, 遮盖聚合物还用于水性油墨的配制, 用遮盖聚合物乳液配制的水性油墨印刷后能得到色彩鲜艳、丰满、遮盖力好的印刷效果。该油墨对棕色牛皮纸有极佳的遮盖性。遮盖聚合物的另一大用途是在水性涂料中部分替代钛白粉。叶庆峰等介绍了遮盖聚合物在涂料中的优点有: 节省成本、改善涂料的耐沾污性和耐擦洗性、提高涂料的户外保色性等。本文根据文献合成了遮盖聚合物INQU E830, 并对该遮盖聚合物配制的涂料性能作了简单的比较。

1 实验部分

1. 1 主要原料

甲基丙烯酸甲酯, 工业级, 进口产品; 甲基丙烯酸, 工业级, 上海高桥石化总厂; 丙烯酸乙酯, 工业级,上海高桥石化总厂; 甲基丙烯酸丁酯, 工业级, 进口;多烯基不饱和单体, 化学纯, 江苏昆山跃进试剂厂; 十二烷基苯磺酸钠, 化学纯, 上海凌峰化学试剂有限公司; 过硫酸钾, 分析纯, 广州化学试剂厂; 碳酸氢钠; 氨水等, 皆为市售实验试剂。

1. 2 合成工艺

遮盖聚合物的制备与文献介绍的相似, 分三步进行: 首先是种子的合成, 种子的T g 在0℃ 左右; 然后是核合成, 核的丙烯酸单体含量大于30%( 质量分数, 下同) ; 第三步是合成壳并用氨中和膨胀。控制壳的T g 在85℃ 以上。合成的遮盖聚合物INQUE830 性能如下:
外观乳白色液体

固含量/% 30 ± 0. 5

pH 7~ 8

黏度/ ( mPa•s) < 15

湿密度/ ( kg•L- 1) 1. 03

平均粒径/ um 0. 8

涂料配制: 工程乳胶漆、内墙有光漆、内墙高光漆的配方见表1~ 3。
工程乳胶漆配方

注: 颜填料: 435, 基料: 90 ( 50% 固含量) , 颜基比: 9. 67( INQUE830 未计入) ; * INQUE830 按7500 元/ t 计算, 下同。
内墙有光漆配方

1. 3 分析测试

采用德国LEO 公司的LEO 1530 VP 扫描电镜分析遮盖聚合物, 其他为常规涂料性能测试。

2 结果与讨论

2. 1 遮盖聚合物的扫描电子显微镜分析

图1 是一种遮盖聚合物的扫描电子显微镜照片。

从照片中可见聚合物颗粒基本均匀。但也可发现有少量细小的颗粒。这种细小颗粒是未能形成中空的原始粒子或是新形成的聚合物粒子。这种细小颗粒将降低遮盖聚合物的遮盖效果, 应尽量消除。图2 是图1 中A, B, C 三处的放大照片。它们显示了这种遮盖聚合物中的另一种缺陷。圆孔( A, C) 和塌陷( B) 。园孔是聚合反应选择性增长造成的, 而塌陷可能是微球的壁太薄所至。这种塌陷间接显示微球是中空的结构。