CN102020744B

CN102020744B - 醋酸乙烯酯类无皂乳液、可再分散性胶粉及其制备方法

Info

Publication number: CN102020744B
Application number: CN2010105486588A
Authority: CN
Inventors: 丁蓓; 缪昌文; 杨冲; 唐文睿
Original assignee: Sobute New Materials Co Ltd; Jiangsu Research Institute of Building Science Co Ltd
Current assignee: Sobute New Materials Co Ltd
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: CN102020744A

Abstract

本发明涉及一种醋酸乙烯酯类无皂乳液、可再分散性胶粉及其制备方法。所述醋酸乙烯酯类无皂乳液由下列组分按质量比制备而成：保护胶体5-10％、碳酸氢钠0.1-0.5％、醋酸乙烯酯30-60％、叔碳酸乙烯酯5-30％、丙烯酸正丁酯5-30％、乳化剂0.5-5％、引发剂0.1-0.5％，余量为水。所述可再分散性胶粉，其下列组分按下述质量百分比混合后经喷雾干燥制备而成：醋酸乙烯酯类无皂乳液70-80％，保护胶体5-15％，抗结块剂5-15％，余量为水。本发明与现有乳胶粉相比，在改性砂浆的新拌性能以及力学性能、粘结性能方面均有显著提高。

Description

醋酸乙烯酯类无皂乳液、可再分散性胶粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种醋酸乙烯酯类无皂乳液、可再分散性胶粉及其制备方法。

背景技术

可再分散性乳胶粉是由聚合物乳液经过喷雾干燥而成的。可再分散性乳胶粉在水中分散后可以重新生成分散液，并且具有原聚合物乳液的性质。此聚合物粉末在与混凝土或水泥砂浆混合使用时，随着砂浆中水的消失而形成聚合物薄膜，这种薄膜在水泥的作用下形成一种稳定的体系，不会因为重新加水而成为乳液。可再分散性乳胶粉主要用于外墙外保温饰面系统(EIFS)粘结剂；瓷砖和建筑用胶黏剂；自流坪地坪；建筑腻子等领域。可再分散性乳胶粉能改善砂浆的多种性能，如：提高材料的粘结力、内聚力；降低材料的吸水性、降低材料的弹性模量；增强材料的抗折强度、抗冲性、耐磨性和耐久性；提高材料的施工性能。

目前，市场上主要有以下几种可再分散性乳胶粉：醋酸乙烯酯类均聚物乳胶粉，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉、醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯共聚物乳胶粉。这些类型的可再分散性乳胶粉均不同程度地存在，再分散性差，耐水性差和粘结强度相对比较低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有可再分散性乳胶粉再分散性差，耐水性差，粘结强度低和砂浆含气量过高的问题。

为解决上述技术问题，本发明首先提供一种用于制备可再分散性乳胶粉的醋酸乙烯酯类无皂乳液，该乳液由下列组分按质量比制备而成：

保护胶体5-10％、碳酸氢钠0.1-0.5％、醋酸乙烯酯30-60％、叔碳酸乙烯酯5-30％、丙烯酸正丁酯5-30％、乳化剂0.5-5％、引发剂0.1-0.5％，余量为水。

上述乳化剂为烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，烯丙氧基羟基磺酸钠或乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种，保证其总质量比例为0.5-5％；保护胶体为聚乙烯醇，乙二醛改性聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮和纤维素衍生物的至少一种，保证其总质量比例为5-10％；引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵的任意一种。

上述醋酸乙烯酯类无皂乳液的固含量为40-60％。

本发明所述醋酸乙烯酯类无皂乳液的制备方法步骤如下：

1)种子乳液的制备：先将保护胶体，碳酸氢钠，乳化剂加入到水中，搅拌并加热到70-80℃，并滴加10-20wt％的引发剂(指引发剂总量的10-20wt％)和5-15％wt的醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯以及丙烯酸正丁酯的混合单体(指混合单体总量的5-15％wt)，反应30-60min后形成蓝色透明的种子乳液。

2)无皂乳液的制备：种子乳液形成之后，在3-5小时内将剩余的混合单体与引发剂溶液滴加到步骤1)所得的种子乳液中，滴加结束后，在80-90℃保温1小时，降温到40-60℃，过滤出料。

本发明所述可再分散性乳胶粉由上述醋酸乙烯酯类无皂乳液、保护胶体和抗结块剂按下述质量百分比混合后经喷雾干燥制备而成：

醋酸乙烯酯类无皂乳液70-80％，保护胶体5-15％，抗结块剂5-15％，余量为水。

所说的保护胶体为聚乙烯醇，乙二醛改性聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮和纤维素衍生物的至少一种，其总质量比例为5-15％。

所说的抗结块剂为滑石粉，二氧化硅，碳酸钙，高岭土中的至少一种，其总质量比例为5-15％。

上述可再分散性乳胶粉的具体制备方法如下：

1、喷雾干燥乳液的制备：将醋酸乙烯酯类无皂乳液、保护胶体、抗结块剂、水配置成固含量为30-40％的喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液；

2、乳液的喷雾干燥：喷雾干燥器的喷雾干燥进风温度为180±10℃，出风温度为80±10℃，在此条件下，喷雾干燥乳液经过雾化器雾化成微小的液滴，并与热风进行快速的热交换，蒸发掉料液中的水分，即得到可再分散性乳胶粉。

本发明以醋酸乙烯酯无皂乳液作为喷雾干燥乳液的原液，其通过喷雾干燥制备的可再分散性乳胶粉与普通乳液相比具有显著优点。

常规乳液聚合中，由于乳化剂通常是以物理吸附方式附着在聚合物粒子表面，乳液受到高剪切力或高低温影响时乳化剂容易破乳分层，乳液稳定性差，同时乳液的性能也就影响到可再分散性乳胶粉胶粉的性能。反应型乳化剂可通过碳碳双键与单体发生共聚反应，通过化学键的作用键合到聚合物上。反应型乳化剂的使用，避免了常规乳化剂在成膜过程中乳化剂容易向膜表面迁移，从而提高成膜聚合物的耐水性和粘结性。由于反应型乳化剂的使用，极大降低可再分散性乳胶粉的含气量，提高砂浆的强度。功能性单体的使用，能极大地提高可再分散性乳胶粉的粘结强度与再分散能力。

通过醋酸乙烯酯类无皂乳液制备的可再分散性乳胶粉可以较好地解决上述问题。

现将本发明中可再分散乳胶粉与现有乳胶粉改性砂浆的新拌性能以及力学性能、粘结性能比较如下：

表1可再分散性乳胶粉改性砂浆新拌性能比较

表2可再分散性乳胶粉改性砂浆28天力学性能比较

表3可再分散性乳胶粉改性砂浆14天粘结性能比较

本发明所制备的醋酸乙烯酯类无皂乳液基于官能团选型理论，多种粘结基团协同作用，显著提高砂浆拉升粘结强度，在耐水、耐冻融等恶劣环境中改善尤为明显；基于分子构效关系，以硅氧烷憎水基团修饰聚合物分子链，有效改善可再分散乳胶粉的耐水、耐碱和耐老化性能；采用分子组装技术，合理组装醋酸乙烯酯链段和丙烯酸酯刚性链段，可以使砂浆折压比几乎相同的前提下，提高其抗压强度。通过此发明醋酸乙烯酯类无皂乳液制备的可再分散乳胶粉与现有乳胶粉相比，在改性砂浆的新拌性能以及力学性能、粘结性能方面均有显著提高。

具体实施方式

实施例1

(1)醋酸乙烯酯类类无皂乳液的制备

单体组成为醋酸乙烯酯，叔碳酸乙烯酯，丙烯酸正丁酯和丙烯酸甲酯，其组分配方如下：

首先将水、碳酸氢钠、保护胶体和乳化剂加入到聚合釜中，将搅拌转速调制60r/min，加热至80±2℃，搅拌1小时。向反应釜滴加15％由醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯以及丙烯酸甲酯组成的混合单体和20％过硫酸钾引发剂溶液，反应30分钟，最后形成蓝色透明的种子乳液。然后滴加剩余的混合单体与引发剂溶液，控制滴加速度，使反应温度控制在80±2℃，聚合反应时间为3小时，继续熟化1小时。降温至40℃，过滤出料，即得醋酸乙烯酯类无皂乳液。

(2)可再分散性乳胶粉的制备

喷雾干燥液的组成为：

喷雾干燥乳液的制备：将醋酸乙烯酯类无皂乳液、保护胶体、抗结块剂、水配置成固含量为40％的喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液；

乳液的喷雾干燥：喷雾干燥器的喷雾干燥进风温度为180±10℃，出风温度为80±10℃，在此条件下，喷雾干燥乳液经过雾化器雾化成微小的液滴，并与热风进行快速的热交换，蒸发掉料液中的水分，即得到可再分散性乳胶粉。抗结块剂后添加至可再分散性乳胶粉中。

实施例2：

(1)醋酸乙烯酯类类无皂乳液的制备

首先将水、碳酸氢钠、保护胶体和乳化剂加入到聚合釜中，将搅拌转速调制60r/min，加热至70±2℃，搅拌1小时。向反应釜滴加5％由醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯以及丙烯酸甲酯组成的混合单体和10％过硫酸钾引发剂溶液，反应1小时，最后形成蓝色透明的种子乳液。然后滴加剩余的混合单体与引发剂溶液，控制滴加速度，使反应温度控制在90±2℃，聚合反应时间为4小时，继续熟化1小时。降温至60℃，过滤出料，即得醋酸乙烯酯类无皂乳液。

(2)可再分散性乳胶粉的制备

喷雾干燥液的组成为：

喷雾干燥乳液的制备：将醋酸乙烯酯类无皂乳液、保护胶体、抗结块剂、水配置成固含量为30％的喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液；

实施例3：

(1)醋酸乙烯酯类类无皂乳液的制备

首先将水、碳酸氢钠、保护胶体和乳化剂加入到聚合釜中，将搅拌转速调制60r/min，加热至75±2℃，搅拌1小时。向反应釜滴加10％由醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯以及丙烯酸甲酯组成的混合单体和15％过硫酸钾引发剂溶液，反应45分钟，最后形成蓝色透明的种子乳液。然后滴加剩余的混合单体与引发剂溶液，控制滴加速度，使反应温度控制在85±2℃，聚合反应时间为5小时，继续熟化1小时。降温至50℃，过滤出料，即得醋酸乙烯酯类无皂乳液。

(2)可再分散性乳胶粉的制备

喷雾干燥液的组成为：

喷雾干燥乳液的制备：将醋酸乙烯酯类无皂乳液、保护胶体、抗结块剂、水配置成固含量为35％的喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液；

Claims

1.一种醋酸乙烯酯类无皂乳液，其特征在于由下列组分按质量比制备而成：

保护胶体5-10% 、碳酸氢钠 0.1-0.5%、醋酸乙烯酯30-60%、叔碳酸乙烯酯5-30% 、丙烯酸正丁酯 5-30%、乳化剂 0.5-5%、引发剂0.1-0.5%，余量为水；前述乳化剂为烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，烯丙氧基羟基磺酸钠或乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种。

2.如权利要求1所述的醋酸乙烯酯类无皂乳液，其特征在于乳液固含量为40-60%。

3.如权利要求1或2所述的醋酸乙烯酯类无皂乳液，其特征在于所述保护胶体为聚乙烯醇、乙二醛改性聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或纤维素衍生物中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的醋酸乙烯酯类无皂乳液，其特征在于所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵的任意一种。

5.权利要求1至4任意一项所述醋酸乙烯酯类无皂乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）种子乳液的制备：先将保护胶体，碳酸氢钠，乳化剂加入到水中，搅拌并加热到70-80℃，并滴加10-20wt%的引发剂和5-15wt%的醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯以及丙烯酸正丁酯的混合单体，反应30-60min后形成蓝色透明的种子乳液；

2）无皂乳液的制备：种子乳液形成之后，在3-5小时内将剩余的步骤1）所述混合单体与引发剂溶液滴加步骤1）所得的种子乳液中，滴加结束后，在80-90℃保温1小时，降温到40-60℃，过滤出料。

6.采用权利要求1至4任意一项所述醋酸乙烯酯类无皂乳液制备的可再分散性胶粉，其特征在于由下列组分按下述质量百分比混合后经喷雾干燥制备而成：

醋酸乙烯酯类无皂乳液70-80%，保护胶体5-15%，抗结块剂5-15%，余量为水。

7.如权利要求6所述可再分散性胶粉，其特征在于所说的保护胶体为聚乙烯醇，乙二醛改性聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮或纤维素衍生物中的至少一种，其总质量比例为5-15%。

8.如权利要求6所述可再分散性胶粉，其特征在于所说的抗结块剂为滑石粉、二氧化硅、碳酸钙或高岭土中的至少一种，其总质量比例为5-15%。

9.权利要求6到8任意一项所述可再分散性胶粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）喷雾干燥乳液的制备：将醋酸乙烯酯类无皂乳液、保护胶体、抗结块剂、水配置成固含量为30-40%的喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液；

2）乳液的喷雾干燥：喷雾干燥器的喷雾干燥进风温度为180±10℃，出风温度为80±10℃；在此条件下，喷雾干燥乳液经过雾化器雾化成微小的液滴，并与热风进行快速的热交换，蒸发掉料液中的水分，即得到可再分散性乳胶粉。