CN102030863A

CN102030863A - 一种分散助剂和采用该助剂制备苯丙类可再分散性乳胶粉的方法

Info

Publication number: CN102030863A
Application number: CN2010105506308A
Authority: CN
Inventors: 杨冲; 刘加平; 丁蓓; 唐文睿; 董小宁
Original assignee: Jiangsu Bote 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: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: CN102030863B

Abstract

本发明涉及一种分散助剂采用该助剂制备苯丙类可再分散性乳胶粉的方法。所述分散助剂由下列原料组分按照质量比配制而成：丙烯酸羟酯类或磺酸类物质30-45％，甲基丙烯酸5-15％，氢氧化钠水溶液5-10％，十二硫醇0.01-0.05％，过硫酸钠水溶液30-55％。采用前述分散助剂制备可再分散性乳胶粉的方法包括制备苯丙乳液、制备喷雾干燥液、将喷雾干燥液送入喷雾干燥器中经喷雾干燥等步骤。本发明操作工艺简单，且分散效果明显。使用该分散助剂制备苯丙类可再分散乳胶粉时能够有效地解决喷雾干燥过程中胶粉的粘结、结块问题，极大的降低了胶粉的粘壁现象，很好的提高了可再分散乳胶粉的产率。

Description

一种分散助剂和采用该助剂制备苯丙类可再分散性乳胶粉的方法

技术领域

本发明涉及一种分散助剂和采用该助剂制备苯丙类可再分散性乳胶粉的方法。

背景技术

可再分散性乳胶粉用于水泥砂浆体系能提高改性砂浆韧性、粘结性能和抗渗性能等。可再分散性乳胶粉的制备主要是原乳液经过喷雾干燥制备而得到。为了满足乳液的喷雾干燥要求(制备的乳胶粉在喷雾干燥过程中不聚集成大颗粒或块状)和可再分散性乳胶粉在水泥中的使用要求，乳液的玻璃化转变温度(Tg)一般设计在-50-50℃之间。如果Tg大于50℃，乳胶粉不能在室温下成膜，降低乳胶粉成膜增韧的效果，如果Tg太低，会导致乳胶粉在喷雾干燥过程中聚集成大颗粒或成块。目前，乳液的喷雾干燥几乎全是加入聚乙烯醇作为分散助剂，这种聚乙烯醇类分散助剂只适用于醋酸乙烯酯与乙烯的共聚乳液。聚乙烯醇用于苯丙乳液体系效果并不是很好。

中国专利CN101173021A公开一种可再分散性乳胶粉，这种可再分散性乳胶粉是通过核壳乳液与分散助剂复合使用，然后经过喷雾干燥而得到。该专利中并未提及乳液的玻璃化转变温度，其实该专利中制备的都是“软核硬壳”结构的核壳乳液，这种乳液外层高Tg能保护乳胶颗粒在喷雾干燥过程中(高温条件下)不发生变性粘连，内层的低Tg能够保证乳液成膜温度足够低而不影响乳胶粉的低温使用性能。

中国专利CN1109033A公开一种可再分散性乳胶粉，这种乳胶粉也是由核壳结构的乳液喷雾干燥而得，这种乳液具有碱不溶的聚合物核和碱溶性聚合物壳，核壳之间通过化学接枝使得核壳结构永久键接。这种核壳乳胶粉，不但具有良好的喷雾干燥性能而且在水泥砂浆改性方面具有极好的韧性，耐水性和弯曲性等物理性能。

目前，核壳乳液虽然能解决乳液最低成膜温度与乳液喷雾干燥性能之间的矛盾，但是核壳乳液聚合操作工艺复杂而且仅适用于可以形成核壳结构的乳液，对难以形成核壳结构的乳液并不适用。

发明内容

本发明的目的在于解决核壳乳液中的技术不足和聚乙烯醇类保护胶体不适用于丙烯酸类乳液的缺点，提供一种易于制备并适用于丙烯酸类乳液的分散助剂以及采用该助剂制备苯丙类可再分散性乳胶粉的方法。

本发明所述分散助剂，由下列原料组分按照质量比配制而成：

丙烯酸羟酯类或磺酸类物质30-45％，甲基丙烯酸5-15％，氢氧化钠水溶液5-10％，十二硫醇0.01-0.05％，过硫酸钠水溶液30-55％。

所述丙烯酸羟酯类物质选自丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯，磺酸羟酯类物质是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

上述氢氧化钠水溶液的质量浓度优选为20-40％，过硫酸钠水溶液的质量浓度优选为3-10％。

采用本发明所述分散助剂制备可再分散性乳胶粉的方法包括如下步骤：

1)采用如下组分按质量比制备苯丙乳液：

组分	质量百分比
		苯乙烯	10-20％
丙烯酸丁酯	30-50％
		甲基丙烯酸甲酯	5-10％
甲基丙烯酸	0.1-0.8％
		十二烷基磺酸钠	0.1-0.5％
烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)	0.2-0.6％
		过硫酸钠	0.1-1％
碳酸氢钠	0.5-2％
		水	余量

1.1预乳化单体：将占总用水量的30％水和烷基酚聚氧乙烯醚加入到反应器中，搅拌30-60min，并加热到45-60℃，并滴加苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合单体，直到单体滴加完毕，再搅拌20-50min，得到白色乳状液；

1.2种子乳液聚合：将剩余的水，碳酸氢钠和十二烷基磺酸钠，加入到反应器中，加热到80-100℃，滴加占预乳化单体总量15％的预乳化单体和占过硫酸钠水溶液总量10％的过硫酸钠水溶液，15-30min滴加完毕，保温15-50min即得到蓝色的种子乳液；

1.3苯丙乳液聚合：向种子乳液中滴加剩余的预乳化单体和过硫酸钠水溶液，分4-6h滴加完毕，滴加结束后降至室温加入消泡剂至看不到明显的气泡后出料，即制得苯丙乳液。

2)制备喷雾干燥液：采用如下组分按质量比混合搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液

分散助剂20-30％，苯丙乳液30-60％，抗结块剂5-15％，余量为水；

3)将步骤2)制得的喷雾干燥液送入喷雾干燥器中经喷雾干燥后即制得可再分散性乳胶粉。

上述步骤2)中所述的抗结块剂为滑石粉，二氧化硅，碳酸钙中任意一种，所制备的喷雾干燥液的固含量优选为20-40％。

上述步骤3)中喷雾干燥器的喷雾干燥进风温度为160±10℃，出风温度为90±10℃；进料速率2kg/h。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。

本发明的优点在于解决核壳乳液中的技术不足和聚乙烯醇类保护胶体不适用于丙烯酸类乳液的缺点，提供一种易于制备并适用于丙烯酸类乳液的分散助剂以及采用该助剂制备苯丙类可再分散性乳胶粉的方法。该方法操作工艺简单，且分散效果明显。使用该分散助剂制备苯丙类可再分散乳胶粉时能够有效地解决喷雾干燥过程中胶粉的粘结、结块问题，极大的降低了胶粉的粘壁现象，很好的提高了可再分散乳胶粉的产率。

具体实施方式

实施例1

(1)分散助剂I的制备

在四口瓶中加入丙烯酸羟乙酯30％，甲基丙烯酸15％，氢氧化钠水溶液(质量分数为20％)10％，十二硫醇0.01％，加热到80℃，并滴加过硫酸钠水溶液(质量分数为3.0％)44.99％，滴加2h，90℃保温1h。降温出料得到分散助剂I

实施例2

(2)分散助剂II的制备

在四口瓶中加入丙烯酸羟丙酯45％，甲基丙烯酸15％，氢氧化钠水溶液(质量分数为35％)9.95％，十二硫醇0.05％，加热到80℃，并滴加过硫酸钠水溶液(质量分数为5.0％)30％，滴加2h，90℃保温1h。降温出料得到分散助剂II

实施例3

(3)分散助剂III的制备

在四口瓶中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸34.97％，甲基丙烯酸5％，氢氧化钠水溶液(质量分数为40％)5％，十二硫醇0.03％，加热到80℃，并滴加过硫酸钠水溶液(质量分数为10.0％)55％，滴加2h，90℃保温1h。降温出料得到分散助剂III

实施例4

苯丙乳液聚合

苯丙乳液聚合的主要配方具体如下：

实施例4.1

表格1苯丙乳液聚合的配方1

组分	质量百分比
		苯乙烯	10％
丙烯酸丁酯	50％
		甲基丙烯酸甲酯	5％
甲基丙烯酸	0.1％

水	32.7％
		十二烷基磺酸钠	0.5％
烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)	0.2％
		过硫酸钠	1％
碳酸氢钠	0.5％

预乳化单体：将30％的水和烷基酚聚氧乙烯醚加入到三口瓶中，搅拌30min，并加热到45℃，并滴加苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合单体，直到单体滴加完毕，再搅拌20min，得到白色乳状液。

种子乳液聚合：将剩余的70％的水、碳酸氢钠和十二烷基磺酸钠，加入到三口瓶中，加热到80℃.滴加15％的预乳化单体和10％的过硫酸钠水溶液，15min滴加完毕，保温15min即得到蓝色的种子乳液。

苯丙乳液聚合：将剩余的预乳化单体和过硫酸钠水溶液，分4h滴加完毕，降至室温加入一定量消泡剂至看不到明显的气泡后出料。

苯丙乳液的喷雾干燥

①喷雾干燥液的制备：将20％分散助剂、60％苯丙乳液、5％抗结块剂和15％的水配置成固含量为20％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160±10℃，出风温度为90±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。进料速率2kg/h

实施例4.2

表格2苯丙乳液聚合的配方2

组分	质量百分比
		苯乙烯	16％
丙烯酸丁酯	30％
		甲基丙烯酸甲酯	6.5％
甲基丙烯酸	0.5％
		水	45％
十二烷基磺酸钠	0.3％

烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)	0.4％
		过硫酸钠	0.3％
碳酸氢钠	1％

预乳化单体：将30％的水和烷基酚聚氧乙烯醚加入到三口瓶中，搅拌45min，并加热到50℃，并滴加苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合单体，直到单体滴加完毕，再搅拌35min，得到白色乳状液。

种子乳液聚合：将剩余的70％的水、碳酸氢钠和十二烷基磺酸钠，加入到三口瓶中，加热到90℃.滴加15％的预乳化单体和10％的过硫酸钠水溶液，20min滴加完毕，保温30min即得到蓝色的种子乳液。

苯丙乳液聚合：将剩余的预乳化单体和过硫酸钠水溶液，分5h滴加完毕，反应结束加入雕白粉和叔丁基过氧化氢除去剩余单体，降至室温加入一定量消泡剂至看不到明显的气泡后出料。

苯丙乳液的喷雾干燥

①喷雾干燥液的制备：将40％分散助剂、30％苯丙乳液、15％抗结块剂以及15％的水配置成固含量为40％喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液

实施例4.3：

表格3苯丙乳液聚合的配方3

组分	质量百分比
		苯乙烯	20％
丙烯酸丁酯	40％
		甲基丙烯酸甲酯	10％
甲基丙烯酸	0.8％
		水	26.4％
十二烷基磺酸钠	0.1％
		烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)	0.6％

过硫酸钠	0.1％
		碳酸氢钠	2％

预乳化单体：将30％的水和烷基酚聚氧乙烯醚加入到三口瓶中，搅拌60min，并加热到60℃，并滴加苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合单体，直到单体滴加完毕，再搅拌50min，得到白色乳状液。

种子乳液聚合：将剩余的70％的水、碳酸氢钠和十二烷基磺酸钠，加入到三口瓶中，加热到100℃.滴加15％的预乳化单体和10％的过硫酸钠水溶液，30min滴加完毕，保温50min即得到蓝色的种子乳液。

苯丙乳液聚合：将剩余的预乳化单体和过硫酸钠水溶液，分6h滴加完毕，降至室温加入一定量消泡剂至看不到明显的气泡后出料。

苯丙乳液的喷雾干燥

①喷雾干燥液的制备：将30％的分散助剂、50％苯丙乳液、10％抗结块剂以及10％水配置成固含量为30％喷雾干燥液，搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液

上述苯丙乳液可采用现有的任何一种苯丙苯丙乳液体系，优选实施例4制备的苯丙乳液。

对比例

聚乙烯醇作为分散助剂用于喷雾干燥。

将聚乙烯醇水溶液与实施例四制备的苯丙乳液、抗结块剂和水配置成固含量为20-40％喷雾干燥液。设置喷雾干燥器进风温度为160±10℃和出风温度为90±10℃。进料速率2kg/h。

喷雾干燥试验结果

表格4不同分散助剂的喷雾干燥试验结果

乳液	分散助剂	粘壁现象	胶粉产率
				苯丙乳液	聚乙烯醇	严重	21％
苯丙乳液	分散助剂I	轻微粘壁	73％
				苯丙乳液	分散助剂II	轻微粘壁	76％
苯丙乳液	分散助剂III	轻微粘壁	80％

Claims

1.一种分散助剂，其特征在于由下列原料组分按照质量比配制而成：

2.如权利要求1所述的分散助剂，其特征在于所述丙烯酸羟酯类物质选自丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯，磺酸羟酯类物质是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

3.如权利要求1或2所述的分散助剂，其特征在于氢氧化钠水溶液的质量浓度为20-40％。

4.如权利要求1或2所述的分散助剂，其特征在于过硫酸钠水溶液的质量浓度为3-10％。

5.采用权利要求1至4任意一项所述分散助剂制备可再分散性乳胶粉的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)采用如下组分按质量比制备苯丙乳液：

组分质量百分比苯乙烯 10-20％丙烯酸丁酯 30-50％甲基丙烯酸甲酯 5-10％甲基丙烯酸 0.1-0.8％十二烷基磺酸钠 0.1-0.5％烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10) 0.2-0.6％过硫酸钠 0.1-1％碳酸氢钠 0.5-2％水余量

具体包括如下步骤：

2)制备喷雾干燥液：采用如下组分按质量比混合搅拌均匀后制成喷雾干燥乳液分散助剂20-30％，苯丙乳液30-60％，抗结块剂5-15％，余量为水；

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤2)中所述的抗结块剂为滑石粉，二氧化硅，碳酸钙中任意一种。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于步骤2)制备的喷雾干燥液的固含量为20-40％。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤3)中喷雾干燥器的喷雾干燥进风温度为160±10℃，出风温度为90±10℃；进料速率2kg/h。