CN101597355B - 一种水性室温交联丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水性室温交联丙烯酸乳液及其制备方法，水性室温交联丙烯酸乳液以重量百分比计，由以下成份组成：甲基丙烯酸甲酯10-40；苯乙烯0-40；甲基丙烯酸0-3；丙烯酸0.5-1.5；N-羟基丙烯酰胺0.5-2；甲基丙烯酸羟乙酯1-3；甲基丙烯酸丁酯1-23；乳化剂1-3；引发剂0.3-1；碳酸氢钠0.1-0.5；中和剂3-9；水30-60；抑制稳定剂0.1-1；交联剂0.05-2。聚合时，引入交联单体(改性单体)丙烯酸、甲基丙烯酸，N-羟基丙酰胺与共聚物进行羧基交联、羟基交联、酰胺基交联，使乳液的内聚强度，耐热性和耐老化性能明显提高，同时也提高了乳液的稳定性；使用了抑制稳定剂，保存期长。

Description

一种水性室温交联丙烯酸乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及高聚物乳液聚合技术领域，具体涉及一种单组分水性成膜物质及其制备方法。

背景技术

目前现有技术，现在市场上应用的成膜物质主要分为有机溶剂型、粉末型和水性的三大类，有机溶剂型主要是以纯苯、甲苯、二甲苯、溶剂汽油、酯、酮类作溶剂。这类溶剂型成膜物质使用了大量的有机溶剂，消耗了大量的不可再生的石油资源，成本高，易燃易爆，生产运输使用极不安全，还会引起严重的环境污染。但它具有干燥速度快，综合性能好，目前仍广泛使用。

粉末型成膜物质不含溶剂，没有挥发成分，百分之面成膜，不消耗宝贵的有机溶剂资源，不造成环境污染，但其使用需特殊的设备工艺，应用受到一定的限制。

水性成膜物质是目前大力开发的产品，这类成膜物质的重要特点以水为溶剂，不使用和水泵宝贵的石油资源，不污染环境，不引起火灾，安全、环保。

目前市场的水性成膜物质主要存在以下缺点：

1、产品综合性能与溶剂相比较差，尤其是耐磨、耐刮、耐水性能和光泽都存在一定差距。

2、产品加入交联剂硬度，耐磨、耐刮性能可改善，但是双组分，只能于应用时加入，据CN1405250，该专利加入交联剂的混合物，保持期为5天。

发明内容

本发明的目的是：提供一种水性室温交联丙烯酸乳液，它具有极佳的耐水性，耐化学品性、耐温性、产品保质期可达半年。

本发明是这样实现的：一种水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：以重量百分比计，由以下成份组成：

甲基丙烯酸甲酯    10-40    苯乙烯              0-40

甲基丙烯酸        0-3v     丙烯酸              0.5-1.5

N-羟基丙烯酰胺    0.5-2    甲基丙烯酸羟乙酯    1-3

甲基丙烯酸丁酯    1-23     乳化剂              1-3

引发剂            0.3-1    碳酸氢钠            0.1-0.5

中和剂            3-9      水                  30-60

抑制稳定剂        0.1-1    交联剂              0.05-2。

所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：所述甲基丙烯酯甲酯其用量中的一部分，可由苯乙烯取代或直接由苯乙烯取代。

所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂复配而成；阴离子乳化剂为十二烷基苯硫酸钠，十二烷基硫酸钠，十二烷基二苯醚二硫酸钠，乙氧基醇硫棋琥珀酸二钠中的一种或二种以上的混合物；非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氮乙烯醚的一种或二种的混合物；

阴离型乳化剂和非离子型乳化剂重量复配比为2∶1～1∶2。

所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化铵或过硫酸钾中，一种或二种以上组合物。。

所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：所述交联剂为甲基氮丙啶。

所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：所述中和剂为无机胺和有机胺的组合物，无机胺为氨水，有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺，它们之间的复配比为1∶0.2∶0.1～1∶0.5∶0.3。

所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：所述抑制稳定剂为十八烷基三甲基氮化铵。

一种水性室温交联丙烯酸乳液的制备方法，其特殊之处在于：包括如下步骤：

(一)称取配方中乳化剂总量0-30％的乳化剂和占水总重0～5％的水，置于预乳化釜中，搅拌；称取占单体总重0-30％的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯，缓慢加入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30～60min，备用；

(二)称取配方中占乳化剂总量80～100％的乳化剂和占水总重15～30％的水，单体总重量70～100％的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯，缓慢加入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30～60min，备用；

(三)在反应釜中，加入配方中占水总重量40-50％的水和配方量的碳酸氢钠，占引发剂总量30-40％的引发剂作为釜液，搅拌的同时升高反应温度至70-85℃；

(四)釜液搅拌30min后，加入步骤(一)预乳化好的种子单体，然后在70～85℃内保温至兰光出现。

(五)保温半小时后，将占引发剂总量40-50％的引发剂溶于占水量20-30％的水中，与步骤(二)准备好的预乳化单体分别置于高位槽中同时滴加，滴加时间为3-4h，然后70-85℃保温1小时，降温至35℃以下，用中和剂调PH值于7.5-8.5范围，把抑制稳定剂加入搅拌10-20分钟，然后把丙烯亚胺衍生物加入，得单组分室温交联聚合物，即水性室温交联乳液。

所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征之处在于，交联剂与丙烯酸乳液混合成单组份，保持期可达半年。

所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于：可作为涂料的主要成膜物质和印刷油墨的连结料。

本发明单组分室温交联水性丙烯酸乳液的技术指标如下：

外观：乳白色液体

PH值：7-8

固含量：49-51％

热烘稳定性：50℃7天粘度增加≤2秒(旋转粘度)

与已有技术相比，本发明具有以下特点：

乳化剂采用一种阴离子乳化剂和一种非离子乳化剂复配，阴离子乳化剂在碱性溶液中比较稳定，后面配胶时用碱增稠，能使乳液更加稳定；非离子乳化剂能改善乳液的冻融性能，且能调节聚合物的粒径和粒径分布。聚合时，这两种乳化剂分子会交替吸附在乳胶粒的表面，降低乳胶粒子须的电荷密度，使带负电荷的自由基更容易进入乳胶粒，在提高了乳液聚合速度的同时，也减低了总乳化剂的用量，尽量避免乳化剂对复膜胶性能的负面影响；

聚合时，引入交联单体(改性单体)丙烯酸、甲基丙烯酸，N-羟基丙酰胺与共聚物进行羧基交联、羟基交联、酰胺基交联，使乳液的内聚强度，耐热性和耐老化性能明显提高，同时也提高了乳液的稳定性；

在聚合的后阶段，本发明共聚的方式，在乳液粒子上形成一层半包覆的“硬壳”进一步提高了乳液强度。

更重要一点是，本发明使用了抑制稳定剂，它使水性乳液加入交联剂在贮存状态下常温中(25℃)保持稳定，保质期达6个月，使水性乳液的综合性能极大提高，应用过程也方便好用。

具体实施方式

以下以具体实例对本发明作进一步说明。

实施例一：

一种水性室温交联丙烯酸乳液，由以下成份组成：以重量百分比计。

甲基丙烯酸甲酯    40

甲基丙烯酸        3    丙烯酸              1.5

N-羟基丙烯酰胺    2    甲基丙烯酸羟乙酯    3

甲基丙烯酸丁酯    12   乳化剂              3

引发剂            1    碳酸氢钠            0.5

中和剂            3    水                  30

抑制稳定剂        1    交联剂              2

水性室温交联丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

(一)称取配方中乳化剂总量0-30％的乳化剂和占水总重0～5％的水，置于预乳化釜中，搅拌；称取占单体总重0-30％的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯，缓慢加入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30～60min，备用；

(二)称取配方中占乳化剂总量80～100％的乳化剂和占水总重15～30％的水，单体总重量70～100％的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯，缓慢加入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30～60min，备用；

(三)在反应釜中，加入配方中占水总重量40-50％的水和配方量的碳酸氢钠，占引发剂总量30-40％的引发剂作为釜液，搅拌的同时升高反应温度至70-85℃；

(四)釜液搅拌30min后，加入步骤(一)预乳化好的种子单体，然后在70～85℃内保温至兰光出现。

(五)保温半小时后，将占引发剂总量40-50％的引发剂溶于占水量20-30％的水中，与步骤(二)准备好的预乳化单体分别置于高位槽中同时滴加，滴加时间为3-4h，然后70-85℃保温1小时，降温至35℃以下，用中和剂调PH值于7.5-8.5范围，把抑制稳定剂加入搅拌10-20分钟，然后把丙烯亚胺衍生物加入，得单组分室温交联聚合物，即水性室温交联乳液。

实施例二：

甲基丙烯酸甲酯    10     苯乙烯            20

丙烯酸            0.5    N-羟基丙烯酰胺    0.5

甲基丙烯酸羟乙酯  1      甲基丙烯酸丁酯    1

乳化剂            1      引发剂            0.3

碳酸氢钠          0.1    中和剂            5.45

水        60    抑制稳定剂    0.1

交联剂    0.05

实施例三：

苯乙烯            40     丙烯酸              0.5

N-羟基丙烯酰胺    0.5    甲基丙烯酸羟乙酯    1

甲基丙烯酸丁酯    23     乳化剂              1

引发剂            0.75   碳酸氢钠            0.1

中和剂            3      水                  30

抑制稳定剂        0.1    交联剂              0.05。

实施例四：

甲基丙烯酸甲酯    10     苯乙烯              23

甲基丙烯酸        1      丙烯酸              0.6

N-羟基丙烯酰胺    0.5    甲基丙烯酸羟乙酯    2

甲基丙烯酸丁酯    1      乳化剂              2

引发剂            0.3    碳酸氢钠            0.2

中和剂            9      水                  60

抑制稳定剂        0.1    交联剂              0.3。

Claims (6)

1.一种水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于：以重量百分比计，由以下成份制成：

2.根据权利要求1所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于：所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂复配而成；阴离子乳化剂为十二烷基苯硫酸钠，十二烷基硫酸钠，中的一种或二种的混合物；非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚；

阴离型乳化剂和非离子型乳化剂重量复配比为2∶1～1∶2。

3.根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酰、过硫酸钾中，一种或二种的组合物。

4.根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于：所述交联剂为甲基氮丙啶。

5.根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于：所述中和剂为无机胺和有机胺的组合物，无机胺为氨水，有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺，它们之间的复配比为1∶0.2∶0.1～1∶0.5∶0.3。

6.根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于：所述交联剂与丙烯酸乳液混合成单组份。