水性聚丙烯酸酯乳胶•生物基乳液聚合技术制备及应用

2021-12-03 11:10:09 namei 32

涂料工业:


一、水性聚丙烯酸酯乳胶生物基水性聚丙烯酸酯乳胶(低碳树脂)


据GlobalMarket Insights发布的最新报告显示,到2024年全球合成乳液及生物基乳胶聚合物市值达到400亿美元,生物基产业对于降低石油依赖,低碳排放,减少温室效应,推动涂料行业可持续发展有着不可忽视的贡献。


主要生产商包括:DSM、BASF、Dow 、HallStar、万华(Archsol 8171内墙生物基净味除醛乳胶)。陶氏百历摩生物基丙烯酸乳胶采用天然生物原料发酵产品聚合而成,制成的涂料性能可通过美国农业部USDA生物产品认证,同时具有低释放和净化甲醛的功能。


生物基聚丙烯酸酯乳胶采用特殊的乳液聚合技术、优化的共聚单体组分以及乳胶粒形貌设计,实现低成膜助剂用量与涂料冻融稳定性以及漆膜耐擦洗性能的完美平衡。


最大的难题:生物基丙烯酸酯类单体的供应及生物基碳含量的测试。


一、水性聚丙烯酸酯乳胶 乳液聚合技术制备无机/有机杂化材料


无机/有机杂化微球兼顾了无机材料和有机材料的双重性质,常见的有SiO2/PS、Fe3O4/PS等。无机材料的加入可以降低乳胶的黏度,提高乳胶粒子自身的模量,促使乳胶粒子功能化。

开发无机/有机杂化材料的关键技术在于制备出纳米或微米级别的无机粒子,再进行表面进行功能化,通过乳液接枝的方法在上面接枝一层聚合物制备出分散性能较好的稳定乳胶。可用于自清洁、自分层等各种功能涂层。

这种聚合技术已实现规模的工业生产,但目前存在的主要问题是粒子包裹的效率低,包裹的含量低以及产品的稳定性差等。


一、水性聚丙烯酸酯乳胶各向异性聚合物乳胶粒子(Janus粒子)


由于界面自由能的影响,普通方法制备出的聚合物微球均是球形或表面化学组成是均匀的(各向同性)。随研究深入,各向异性微球(通常称为Janus微球)拥有特殊的形态或化学组成,具有独特物理化学性质。非球形粒子在功能涂层(比如超亲水、超疏水、防结冰)方面具有天然的优势。

Janus粒子最简单制备可通过乳液聚合技术和相分离进行制备,先利用乳液聚合技术制备出多种成分的乳胶粒子,利用两种或多种成分之间的相分离来实现粒子结构的控制。

乳液聚合制备各种形貌粒子,实现乳胶粒子由球形——非球形(RBC粒子、树莓状粒子、树叶状粒子、雪糕筒状粒子)——再到球形的精准调控。


一、水性聚丙烯酸酯乳胶功能性的聚合物乳胶(抗菌、抗病毒、祛醛、调湿、释放负离子等)


人们对室内居住环境的要求已由简单的装饰要求转向在保证装饰效果的前提下,要注重环保性和健康功能性。安全性涉及VOC、重金属及气味等;健康功能性涉及调湿、触觉、抗菌、抗病毒、祛甲醛等功能。关键词:色浆厂家,色浆,色浆涂料,水性色浆,油漆色浆,乳胶漆色浆,通用色浆,UV色浆,双组分涂料色浆,工业漆涂料,集装箱涂料

功能性能乳胶通过乳液聚合制备进行制备,通过分子设计,引入各种功能单体(比如相变材料、抗菌材料、抗病毒材料、祛甲醛材料等),利用乳液聚合技术制备出带功能性的聚合物乳胶是可行的。


一、水性聚丙烯酸酯乳胶制备中空聚合物微球


中空微纳材料拥有很多特性,例如低密度、高比表面积、低热膨胀系数及折射指数,这使得它们能够被应用到广泛的领域中,例如催化载体、防反射表面涂层及可充电电池等。中空材料的空腔可以包覆敏感材料,例如医疗焚光标记物、场反应试剂等,同时也用于药物传输和生物医药成像领域。


种子乳液聚合法制备中空聚合物微球,大大提高调节其力学、光学、电学、化学及其它性质的能力。


一、水性聚丙烯酸酯乳胶一步法制备大粒径、窄分布、高固含量乳胶


大粒径聚合物乳胶在涂料、粘合剂、塑料增韧剂以及造纸方面都有着重要的应用背景。


1、扩径法,优势在于粒子尺寸控制精确、产品稳定性好,而缺点在于生产工艺繁杂、生产周期长、设备使用率低;


2、附聚法,优点在于生产效率高,而不足之处在于其产品粒径分布控制性差,且产品的稳定性差。


一步法制备大粒径、窄分布、高固含量乳胶技术是利用粒子聚并机理,采用控制聚并程度的方法来控制粒子的尺寸,达到了生产效率高,聚合周期短,产品稳定性好,且粒径控制性好的优点,是一种可以进行实际生产放大的应用型创新技术。

作者:华南理工大学/广州嘉宝莉地坪材料有限公司 

编辑:顾盛康

来源:第19届水性技术年会大会分享内容


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