发明内容
本发明的目的是提出一种用于可再分散乳胶粉的乳液及其制备方法和应用,以克服已有技术的缺陷。
本发明的用于可再分散乳胶粉的乳液的制备方法,包括以下步骤:
a)将0~100重量份乙烯基酯、0~100重量份(甲基)丙烯酸酯、0~100份重量(甲基)苯乙烯和0~2重量份分子量调节剂混合,制成混合单体,按重量计,总量为100份;
b)将80~100重量份混合单体加入0.2~2重量份反应性乳化剂、0.2~2重量份引发剂和35~100重量份水的水溶液中,获得混合液;
c)将0~20重量份混合单体加入2-10重量份聚乙烯醇、0.1~2重量份反应性乳化剂、0.1~2重量份引发剂和32~62重量份水的水溶液中,50℃~90℃、条件下反应10~40分钟,然后滴加步骤b)的混合液,2~5小时滴完,继续反应1~3小时,过滤,得到乳液,乳液重量固含量为40%~60%,平均粒径为100nm~400nm,pH值3~6;
所说的分子量调节剂为巯基乙酸乙酯或巯基乙酸丁酯中的至少一种;
所说的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种;
所说的乙烯基酯选自1至10个碳原子、非分支或分支型烷基羧酸的乙烯酯、叔碳酸乙烯酯;
所说的(甲基)丙烯酸酯选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8~C16烷基酯;
所说的反应性乳化剂选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚或乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种,可以采用市售产品;
所说的聚乙烯醇选自醇解度83~99摩尔%,分子量500~10000g/mol;
众所周知,普通型的乳化剂在乳液成膜后,因很难与聚合物本体相容,容易迁移到膜的表面或与基材相连的界面而使得膜的耐水性变差。普通型的乳化剂制备的乳液在冷冻后,乳胶粒表层的乳化剂容易遭到破坏而导致破乳。而本发明采用反应性表面活性剂作为乳化剂,这种乳化剂能以化学键的形式键和在聚合物链上,因此不会迁移至膜的表面或与基材相连的界面上而能够增强膜的耐水性。同时在冷冻实验中,由于反应性乳化剂键和在共聚物链上不会遭到破坏,因此能提高乳液的冻融稳定性。本发明的用于可再分散乳胶粉的乳液采用反应性表面活性剂作为乳化剂,与普通乳液相比,具有优异的冻融稳定性,成膜后具有高耐水性。
本发明的用于可再分散乳胶粉的乳液是一种能满足建筑混凝土、建筑砂浆用高性能、环保的产品。该产品在建筑混凝土和砂浆中使用,能明显提高建筑混凝土、砂浆的耐水性,可加工性。
具体实施方式
实施例中,如无特别说明,均为重量份。
实施例1
将98份乙酸乙烯酯、2份巯基乙酸乙酯混合制成混合单体,备用。
将80份混合单体加入到2份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(罗地亚公司的Rhodapex CL910)、0.2份过硫酸钾和100份去离子水的水溶液中,高速搅拌30分钟,备用。
将20份混合单体加入用74.3份去离子水溶解10份聚乙烯醇(分子量:500g/mol,醇解度:83摩尔%)、2份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(罗地亚公司的Rhodapex CL910)和2份过硫酸钾的水溶液中,升温至50℃,反应40分钟,然后滴加b)过程中的混合液5小时,继续反应3小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:40.1wt%,平均粒径102.5nm(使用Malven粒径仪测得),pH=3.11)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例2
100份叔碳酸乙烯酯、备用。
将100份叔碳酸乙烯酯加入到0.2份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(瑞士Clariant公司的Emulsogen APG2019)、2份过硫酸钠和33.6份去离子水的水溶液中,搅拌30分钟。备用。
2份聚乙烯醇(分子量:1000g/mol,醇解度:99摩尔%)、0.1份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(瑞士Clariant公司的EmulsogenAPG2019)、0.1份过硫酸钠和36份去离子水的水溶液中,升温至90℃,反应10分钟,然后滴加b)过程中的混合液2小时,继续反应1小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:60.1wt%,平均粒径398.7nm(使用Malven粒径仪测得),pH=5.92)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例3
将50份甲基丙烯酸甲酯、50份丙烯酸正丁酯混合制成混合单体,备用。
将90份混合单体加入到1份烯丙基聚氧乙烯醚(罗地亚公司的RhodasurfAAE-10)、1份过硫酸铵和50份去离子水的水溶液中,搅拌30分钟。备用。
将10份混合单体加入用59份去离子水溶解5份聚乙烯醇(分子量:10000g/mol,醇解度:88摩尔%)、1份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(罗地亚公司的Rhodapex CL910)和1份过硫酸铵的水溶液中,升温至70℃,反应20分钟,然后滴加b)过程中的混合液3小时,继续反应2小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:49.5wt%,平均粒径267nm(使用Malven粒径仪测得),pH=4.38)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例4
将80份苯乙烯、20份甲基苯乙烯混合制成混合单体,备用。
将85份混合单体加入到0.5份乙烯基聚氧乙烯醚(瑞士Clariant公司Emulsogen R208)、1.5份过硫酸铵和40份去离子水的水溶液中,搅拌30分钟。备用。
将15份混合单体加入用51.2份去离子水溶解7.5份聚乙烯醇(分子量:5000g/mol,醇解度:95摩尔%)、1.5份乙烯基聚氧乙烯醚(瑞士Clariant公司的Emulsogen R208)和0.5份过硫酸钾的水溶液中,升温至80℃,反应15分钟,然后滴加b)过程中的混合液4小时,继续反应1.5小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:54.86wt%,平均粒径323nm(使用Malven粒径仪测得),pH=4.56)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例5
将50份乙酸乙烯酯、30份丙烯酸-2-乙基己酯、19份苯乙烯和1份巯基乙酸乙酯混合制成混合单体,备用。
将95份混合单体加入到1份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(罗地亚公司的Rhodapex CL910)、1份烯丙基聚氧乙烯醚(罗地亚公司的RhodasurfAAE-10)、0.8份过硫酸钠和61.8份去离子水的水溶液中,搅拌30分钟。备用。
将5份混合单体加入用72份去离子水溶解4份聚乙烯醇(分子量:2500g/mol,醇解度:92摩尔%)、2份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(罗地亚公司的Rhodapex CL910)和0.7份过硫酸钠的水溶液中,升温至65℃,反应25分钟,然后滴加b)过程中的混合液3.5小时,继续反应1.5小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:45.21wt%,平均粒径138nm(使用Malven粒径仪测得),pH=3.65)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例6
将70份乙酸乙烯酯、26份甲基丙烯酸-2-羟丙酯、2.5份丙烯酸和1.5份巯基乙酸丁酯混合制成混合单体,备用。
将88份混合单体加入到0.6份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(瑞士Clariant公司的Emulsogen APG2019)、0.4份乙烯基聚氧乙烯醚(瑞士Clariant公司的Emulsogen R208)、1.2份过硫酸铵和61.5份去离子水的水溶液中,高速搅拌30分钟。备用。
将12份混合单体加入用58份去离子水溶解6份聚乙烯醇(分子量:7500g/mol,醇解度:85摩尔%)、1.5份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(罗地亚公司的Rhodapex CL910)和0.6份过硫酸钠的水溶液中,升温至55℃,反应22分钟,然后滴加b)过程中的混合液2.5小时,继续反应1.8小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:47.89wt%,平均粒径232nm(使用Malven粒径仪测得),pH=3.98)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例7
将60份苯乙烯、39.5份甲基丙烯酸-2-乙基己酯和05份巯基乙酸丁酯混合制成混合单体,备用。
将88份混合单体加入到1.2份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(瑞士Clariant公司的EmulsogenAPG2019)、1.8份过硫酸钾和70份去离子水的水溶液中,搅拌30分钟。备用。
将12份混合单体加入用86.9份去离子水溶解9份25wt%的聚乙烯醇(分子量:8000g/mol,醇解度:90摩尔%)0.8份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(瑞士Clariant公司的Emulsogen APG2019)和0.8份过硫酸钠的水溶液中,升温至55℃,反应15分钟,然后滴加b)过程中的混合液4小时,继续反应1.2小时。降温至25℃。经100目筛网过滤,得用于可再分散乳胶粉的乳液,固含量:42.15wt%,平均粒径289nm(使用Malven粒径仪测得),pH=4.28)(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例8
按GB/T 1733-93/甲法的方法检测涂膜耐水性
具体观察试板在去离子水中部分被去离子水浸润的情况。
样品 |
24小时 |
48小时 |
72小时 |
按CN1282705C的方法制备的乳液样品 |
无变化 |
变蓝 |
变白 |
实施例1 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例2 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例3 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例4 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例5 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例6 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例7 |
无变化 |
轻微变蓝 |
轻微变蓝 |
实施例9
冻融稳定性测定方法:
1)取一定量的样品2份,测定其粘度、固含量、pH值、粒径。
2)将样品分别放入-15℃的低温下冷冻12小时。
3)将样品取出后室温下放置12h恒温。
4)将恒温后的样品放入50℃的高温下储存12小时,取出后冷却至室温,观察样品有无凝聚、沉淀、粘度、颜色等变化。
5)如此往复进行七次。
6)取出样品,测试其固含量、pH值、粒径、粘度。
以下数据为测定冻融稳定性
样品 |
检测冻融稳定性后的状态 |
按CN1282705C的方法制备的乳液样品 |
凝聚 |
实施例1 |
无变化 |
实施例2 |
无变化 |
实施例3 |
无变化 |
实施例4 |
无变化 |
实施例5 |
无变化 |
实施例6 |
无变化 |
实施例7 |
无变化 |
从上述应用结果看:使用本发明的实施例1~7制备的用于可再分散乳胶粉的乳液,与比较例相比,冻融稳定性好,乳液成膜后的耐水性好。