CN102477119A

CN102477119A - 一种环保型涂料印花粘合剂的制备方法

Info

Publication number: CN102477119A
Application number: CN2010105707398A
Authority: CN
Inventors: 潘勇军; 陆必泰; 朱虹
Original assignee: Wuhan Textile University
Current assignee: Wuhan Textile University
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明涉及一种水性聚丙烯酸酯涂料粘合剂的制备方法，系由两种不饱和性硬单体、软单体及丙烯酸三种单体在一种非离子型乳化剂乳化作用下通过乳液共聚而成，属水性涂料制备工艺技术领域。本发明的内容是在反应器中，以半连续法方式加入一定量的水介质、乳化剂、引发剂、甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等在70-85℃进行聚合反应4-7小时。使用本发明合成具有高度贮存稳定性，其成膜性能良好，具有良好的光泽度。将其沉聚，也可制得一种具有透明优良弹性的材料。由于其合成过程中无对环境有污染的单体，降解过程也不会产生污染性的化合物，这将是一种具有优越环保性能的涂料，也可作为印花粘合剂及纺织上的浆料使用。该制备方法步骤简单、易于操作、便于推广，既有经济效益，又有社会效益。

Description

一种环保型涂料印花粘合剂的制备方法

一、技术领域：

本发明涉及一种聚丙烯酸酯水性涂料粘合剂制备方法及应用，特别是涉及一种涂料印花粘合剂制备方法。

二、技术背景：

随着人民生活水平的不断提高，人们对自身所处的环境要求也越来越高，环保法规日趋严格。进入90年代以来，世界涂料需求量以3％的速度递增，而涂料生产中所使用的有机溶剂，涂装成膜后挥发出大量的挥发性有机化合物(VOC)，且VOC在日光的作用下会发生如下的反应：VOC+NO₂+O₂+日光→O₃+CO₂+H₂O，生成的O₃在较低的浓度下就会对人体健康产生非常不利的影响。据报道，就污染大气的VO排放而言，1995年全世界向大气中排放占50％，涂料中溶剂占17.5％，约为350万吨，可见涂料已成为污染大气的第二大户。因此为了人类的健康安全，应大力发展水性、高固含量和粉末等绿色环保型涂料。目前进展最大的当属涂料水性化。在某些发达国家，水性涂料(包括水溶性和水分散性涂料)产量已达到涂料总产量的50％以上，全球每年水性涂料的需求量以大于10％的速度递增。

我国涂料工业已有80多年的历史，且已成为我国现代精细化工的重要领域之一。水性涂料是以水为溶剂或分散介质的涂料，由于以水代替了有机溶剂，它有利于环境保护和防止火灾，且改善操作环境和劳动条件。特别是在建筑涂料中，世界发达国家的水性涂料已有取代溶剂型涂料的趋势。

丙烯酸酯树脂涂料因其优异的光泽、硬度、丰满度，用途越来越广。近年来，随着对环保及能源的重视，水性涂料已成为涂料发展的一个重要方向。乳液涂料是水性涂料中最重要的一种，乳液涂料因对环境友好而逐渐代替溶剂涂料，但丙烯酸酯乳液聚合涂料在涂膜性能上还存在着光泽、耐水性、丰满度等方面不如同类溶剂型涂料。因为，小分子乳化剂会影响到乳液漆膜的附着力、耐水性和光泽度等，如何解决乳液聚合中的这些问题，使乳液聚合推广应用进一步扩大，是乳液聚合的关键问题。本发明采用一种水溶性的非离子型表面活性剂代替小分子乳化剂，对丙烯酸酯类单体进行乳液聚合的研究。

三、发明内容：

本发明是合成一种具有良好稳定性丙烯酸酯乳液，使用中显示出以下的优良性能：防腐、耐碱、耐水、成膜性好、保色性佳，无污染等，并且容易配成施工性良好的涂料，涂装工作环境好，使用安全。

本发明的目的是提供一种聚丙烯酸酯乳液的制备方法；

本发明提供的聚丙烯酸酯乳液用作涂料印花粘合剂的使用方案；

本发明所要解决的技术问题是，提供一种水性涂料及一种涂料印花粘合剂的制备方法，该涂料及粘合剂具有环保性、力学性能优良、并且制备方法简单、成本较低等优点。

发明原理是采用非离子型乳化剂，利用两种或两种以上丙烯酸酯类双键的可反应性，通过加入引发剂进行聚合，合成一种具有良好稳定性的聚合物乳液，用作涂料。

本发明为解决上述技术问题采用以下的技术方案：

1.一种硬单体和软单体乳液共聚制备的涂料，其特征在于所述材料采用一种非离子性表面活性剂作为乳化剂，将丙烯酸、硬单体及软单体进行乳液聚合而成，即先按丙烯酸∶软单体∶硬单体∶非离子性乳化剂∶水质量比＝1∶5∶5∶1∶23.3的比例进行乳化，得到一种均匀的混合物，取1/10量的乳液加入一定量去离子水及1/3量的引发剂，升温至65℃搅拌反应1小时，至反应釜内乳液变蓝并出现回流，至回流停止后将剩余的单体混合物滴加到反应体系中，每隔半小时加入剩余的引发剂，滴加完毕，继续反应0.5小时，将温度降低到40℃以下，加入NaH-CO₃水溶液调节pH值至7-7.5，过滤得到一种固含量为40％的乳液。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：聚丙烯酸酯的粘均分子量为3.1×10⁵，其质量百分含量为40％-60％。

3.本发明提供的硬单体和软单体共聚物弹性材料，不仅具有硬单体的透明性，也具有软单体的柔韧性，是一种可降解的环保型材料，而且能在许多方面进行性能改进，而用于更广的领域。此材料不仅力学性能优良，具有生物可降解性，环保性，而且制备方法简单、成本较低，具有原始创新性。

本发明首次将硬单体和软单体两种单体用非离子型表面活性剂制备环保型的共聚物涂料，经乳液性能及涂膜性能测试，其材料制备的膜材料具有良好的光泽度、耐水性、丰满度。红外光谱见附图说明。

四、附图说明：

图1，2是硬单体甲基丙烯酸甲酯和软单体丙烯酸丁酯的红外光谱；

图3是聚丙烯酸酯的红外光谱；

图4是聚丙烯酸酯广角X射线衍射的测试图：图5是聚丙烯酸酯的样品图。

五、具体的实施方式：

下面通过实验实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口瓶中，加入22.5克甲基丙烯酸甲酯，22.5克丙烯酸丁酯，0.45克丙烯酸，4.5克十二烷基苯磺酸钠和OP-10乳化剂(质量比为2∶1)和一定量的去离子水(总水量的2/3)，在40℃温度回流冷凝的情况下乳化90分钟。取其中1/3的预乳液于三口瓶中，加入剩余的去离子水和1/3的引发剂，搅拌、回流冷凝在80℃条件下进行制备，反应120分钟，直到乳液呈浅蓝色。将剩余的预乳化液在滴液漏斗中，缓缓滴入反应器，并补加剩余的引发剂，制备粘合剂，滴加完毕后，加入NaHCO₃水溶液调节pH值至7-7.5，保温60分钟取出。所得水性乳液的固含量为30％，乳胶粒径为0.12um，粘度为80mPa·S，剥离强度为470N/m，贮存稳定性＞半年；

实施例2在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口瓶中，加入22.5克甲基丙烯酸甲酯，22.5克丙烯酸丁酯，0.45克丙烯酸，4.5克非离子型乳化剂和一定量的去离子水(总水量的2/3)，在40℃温度回流冷凝的情况下乳化90分钟。取1/3预乳化液于三口瓶中，假如剩余的去离子水和1/3引发剂，搅拌、回流冷凝在80℃条件下进行制备，反应120分钟，将剩余的预乳化液在滴液漏斗中，缓缓滴入反应器，并补加剩余的引发剂，制备粘合剂，滴加完毕后，加入NaHCO₃水溶液调节pH值至7-7.5，保温60分钟取出。所得水性乳液的固含量为40％，乳胶粒径为0.10um，粘度为60mPa·S，剥离强度为460N/m，贮存稳定性＞半年；

实施例3在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口瓶中，加入17.5克甲基丙烯酸甲酯，5克苯乙烯，22.5克丙烯酸丁酯，0.45克丙烯酸，4.5克非离子型乳化剂和一定量的去离子水(总水量的2/3)，在40℃温度回流冷凝的情况下乳化90分钟。取1/3预乳化液于三口瓶中，假如剩余的去离子水和1/3引发剂，搅拌、回流冷凝在80℃条件下进行制备，反应120分钟，将剩余的预乳化液在滴液漏斗中，缓缓滴入反应器，并补加剩余的引发剂，制备粘合剂，滴加完毕后，加入NaHCO₃水溶液调节pH值至7-7.5，保温60分钟取出。所得水性乳液的固含量为40％，乳胶粒径为0.10um，粘度为60mPa·S，剥离强度为460N/m，贮存稳定性＞半年；

实施例4在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口瓶中，加入22.5克甲基丙烯酸丁酯，22.5克丙烯酸丁酯，0.45克丙烯酸，4.5克非离子型乳化剂和一定量的去离子水(总水量的2/3)，在40℃温度回流冷凝的情况下乳化90分钟。取1/3预乳化液于三口瓶中，假如剩余的去离子水和1/3引发剂，搅拌、回流冷凝在80℃条件下进行制备，反应120分钟，将剩余的预乳化液在滴液漏斗中，缓缓滴入反应器，并补加剩余的引发剂，制备粘合剂，滴加完毕后，加入NaHCO₃水溶液调节pH值至7-7.5，保温60分钟取出。所得水性乳液的固含量为40％，乳胶粒径为0.08um，粘度为60mPa·S，剥离强度为500N/m，贮存稳定性＞半年。

Claims

1.一种水性聚丙烯酸酯涂料粘合剂的制备方法，由含不饱和双键的硬单体、软单体及丙烯酸三种单体在一定的乳化剂乳化作用下通过自由基乳液聚合而成，所述的乳化剂是分子式为R(0CH₂CH₂)nOH的一种非离子型表面活性剂，其R为C_8-18的烷基、环氧烷基，n为10-20；硬单体为以下所述的A和B其中的一种或两种，软单体为以下所述的C；其引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

2.按照权利要求书中所述的水性聚丙烯酸酯涂料，其特征是所述的聚合物单体选自以下A或B和C中结构式所述的化合物的一种或两种。

其中式中R₁和R₂分别为-CH₃；-C₄H_7。

3.水性聚丙烯酸酯涂料粘合剂，其特征在于，包括去离子水，引发剂，混合单体，乳化剂和中和剂，混合单体包括硬单体、软单体、丙烯酸。混合单体包括混合单体一和混合单体二，混合单体一采用如下组分用量：

混合单体二采用如下组分用量：

乳化剂包括乳化剂一和乳化剂二，其中乳化剂为非离子型表面活性剂，乳化剂二采用如下组分用量：

4.本发明提供的聚丙烯酸酯类材料，可用于涂料印花粘合剂、装饰纸膜材料等用途。该聚丙烯酸酯涂料可用作涂料印花粘合剂，其印花处方为：

其印花工艺为：

印花→烘干(100℃)→焙烘(120℃，5分钟)→水洗→皂洗→水洗→烘干

综上所述，本试验合成的粘合剂是一种无甲醛、环保型多功能粘合剂，不仅可以用作印花粘合剂，而且还能当作纸张涂层剂使用。其合成过程中的工艺和设备简单，它的印花效果达到国家标准。