CN102504089A - 一种耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，包括制备丙烯酸丁酯种子乳液、在丙烯酸丁酯种子乳液中加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯壳单体混合液，在制备丙烯酸丁酯种子乳液时，加入聚乙烯醇作为乳液稳定剂；在制备壳层单体混合液时加入丙烯腈；然后将引发剂和壳层单体混合液加入丙烯酸丁酯种子乳液中，当壳层单体混合液剩余1/6时，同时滴加烯丙基磺酸钠，所制得的耐水丙烯酸酯核壳乳液稳定、性能优异，由于该乳液中含有磺酸钠基团和氰基，使得该乳液具有更好的耐水性和力学性能以及更强的附着力，不但可以应用于水性涂料，还可广泛应用于水泥、石膏等胶凝材料领域，扩大了丙烯酸酯核壳乳液的应用范围。

Description

一种耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及丙烯酸酯技术领域，特别是涉及一种耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法。
背景技术
丙烯酸酯乳液具有优异的性能，在水性涂料中有广泛的应用，在水泥、石膏中也有应用，但常规丙烯酸酯乳液存在如成膜温度高、胶膜硬度低、抗回粘性差、耐水性不好等缺点，不含或者含极性基团少，导致与水泥、石膏的附着力很小，防水增强效果较差，限制了其在水泥、石膏等胶凝材料中的应用。
核-壳乳液聚合制备出一种具有特殊异相结构的聚合物复合粒子，使乳胶粒的内侧与外侧分别富集不同的成分，从而赋予核与壳不同的功能。在原料组成相同的条件下，乳胶粒的核壳结构可以显著提高乳液的耐水性以及抗张强度、抗冲击强度、粘结强度等，得到性能优异的复合乳液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有丙烯酸酯乳液力学性能和防水效果较差的缺陷，提供一种耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，所制备的丙烯酸酯核壳乳液具有较好的力学性能以及稳定性，可广泛应用于水泥、石膏等胶凝材料领域。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，包括制备丙烯酸丁酯种子乳液、在丙烯酸丁酯种子乳液中加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的壳层单体混合液，在制备丙烯酸丁酯种子乳液时，加入聚乙烯醇作为乳液稳定剂；在制备壳层单体混合液时加入丙烯腈；然后将引发剂和壳层单体混合液加入丙烯酸丁酯种子乳液中，当壳层单体混合液剩余1/6时，同时滴加烯丙基磺酸钠。
在上述制备方法中，聚乙烯醇乳液稳定剂的加入量为单体总质量的0.1～0.3%，加入量优选为0.2%。丙烯腈的加入量为单体总质量的0.6～0.8%，优选为0.7%。烯丙基磺酸钠的加入量为单体总质量的0.5～2.5%，优选为0.5%。
详细的，前述耐水丙烯酸酯乳液的制备方法为：
（1）制备丙烯酸丁酯种子乳液：取60g水、0.45g过硫酸铵、4.2g乳化剂、0.4g碳酸氢钠、4g丙烯酸丁酯和0.2g聚乙烯醇，加入四口烧瓶中，在室温下以400rpm的转速搅拌10min，然后置于50℃恒温水浴中，10min后升温至70℃，待出现蓝色荧光10min后在30min内滴加26g丙烯酸丁酯，80℃保温1h，即得种子乳液，备用；
（2）在种子乳液中加入壳单体混合液：将种子乳液降温至70℃，然后将0.05g过硫酸铵溶于90g水中制成引发剂的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、30g丙烯酸丁酯和0.7g丙烯腈预乳化30min得壳单体混合液，将壳单体混合液和引发剂的水溶液在1h内分别从四口烧瓶的两端口滴加入种子乳液中，当核壳单体混合液还剩1/6时同时滴加0.5g烯丙基磺酸钠，10min内滴加完成，然后在80℃下保温2h后冷却至室温，过滤，即得耐水丙烯酸酯核壳乳液。
上述技术方案的机理：采用保护胶聚乙烯醇作为乳液稳定剂，提高乳液体系的稳定性；烯丙基磺酸钠可提高乳液的力学性能和附着力，丙烯腈可提高乳液的耐水性。但烯丙基磺酸钠的加入会使乳液体系变的不稳定，所以，加入聚乙烯醇作为乳液稳定剂，以提高乳液体系的稳定性，在聚乙烯醇的保护下，将稀丙基磺酸钠和丙烯腈在壳层特定阶段进行滴加，可制备出乳液稳定、力学性能优异的耐水丙烯酸酯核壳乳液。
与现有技术相比，本发明采用烯丙基磺酸钠和丙烯腈对丙烯酸酯乳液进行改性，并同时加入聚乙烯醇作为稳定剂，可制备乳液稳定、性能优异的乳液，由于该乳液中含有磺酸钠基团和氰基，使得该乳液具有更好的耐水性和力学性能以及更强的附着力，不但可以应用于水性涂料，还可广泛应用于水泥、石膏等胶凝材料领域，扩大了丙烯酸酯乳液的应用范围。
附图说明
图1是本发明耐水丙烯酸酯乳液的吸水率；
图2是本发明耐水丙烯酸酯乳液的力学性能（A为拉伸强度、B为断裂伸长率）；
图3是本发明耐水丙烯酸酯乳液的力学性能保持率（C为拉伸强度保持率、D为断裂伸长率保持率）。
具体实施方式
实施例1：（1）制备丙烯酸丁酯种子乳液：取60g水、0.45g过硫酸铵、4.2g乳化剂、0.4g碳酸氢钠、4g丙烯酸丁酯和0.2g聚乙烯醇，加入四口烧瓶中，在室温下以400rpm的转速搅拌10min，然后置于50℃恒温水浴中，10min后升温至70℃，待出现蓝色荧光10min后在30min内滴加26g丙烯酸丁酯，80℃保温1h，即得种子乳液，备用；
（2）在种子乳液中加入壳单体混合液：将种子乳液降温至70℃，然后将0.05g过硫酸铵溶于90g水中制成引发剂的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、30g丙烯酸丁酯和0.7g丙烯腈预乳化30min得壳单体混合液，将壳单体混合液和引发剂的水溶液在1h内分别从四口烧瓶的两端口滴加入种子乳液，当壳单体混合液还剩1/6时同时滴加烯丙基磺酸钠0.5g，10min内滴加完成，然后在80℃下保温2h后冷却至室温，过滤，即得耐水丙烯酸酯核壳乳液。
将制得的耐水丙烯酸酯核壳乳液在80℃真空干燥箱中进行制膜，将10mm×10mm，厚小于1mm的乳胶膜测吸水率；按GBT 1040.3中2型试样制膜，进行拉伸强度测试，并计算出拉伸强度保持率和断裂伸长率保持率。结果如图1、图2和图3所示，可以看出，该耐水丙烯酸酯核壳乳液具有很好的耐水性、力学性能和附着力。
实施例2：按照实施例1的方法制备耐水丙烯酸酯核壳乳液，聚乙烯醇、丙烯腈和烯丙基磺酸钠的加入量分别为0.1g、0.75g和1g。所得耐水丙烯酸酯乳液具有很好的耐水性、力学性能和附着力。
实施例3：按照实施例1的方法制备耐水丙烯酸酯核壳乳液，聚乙烯醇、丙烯腈和烯丙基磺酸钠的加入量分别为0.3g、0.65g和2g。所得耐水丙烯酸酯乳液具有很好的耐水性、力学性能和附着力。

Claims (8)

1.一种耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，包括制备丙烯酸丁酯种子乳液、在丙烯酸丁酯种子乳液中加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的壳层单体混合液，其特征在于：在制备丙烯酸丁酯种子乳液时，加入聚乙烯醇作为乳液稳定剂；在制备壳层单体混合液时加入丙烯腈；然后将引发剂和壳层单体混合液加入丙烯酸丁酯种子乳液中，当壳层单体混合液剩余1/6时，同时滴加烯丙基磺酸钠。
2.按照权利要求1所述耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，其特征在于：聚乙烯醇乳液稳定剂的加入量为单体总质量的0.1～0.3%。
3.按照权利要求2所述耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，其特征在于：聚乙烯醇乳液稳定剂的加入量为单体总质量的0.2%。
4.按照权利要求1所述耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，其特征在于：丙烯腈的加入量为单体总质量的0.6～0.8%。
5.按照权利要求4所述耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，其特征在于：丙烯腈的加入量为单体总质量的0.7%。
6.按照权利要求1所述耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，其特征在于：所述烯丙基磺酸钠的加入量为单体总质量的0.5%～2.5%。
7.按照权利要求6所述耐水丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，其特征在于：所述烯丙基磺酸钠的加入量为单体总质量的0.5%。
8.按照权利要求1所述耐水丙烯酸核壳乳液的制备方法，其特征在于：
（1）制备丙烯酸丁酯种子乳液：取60g水、0.45g过硫酸铵、4.2g乳化剂、0.4g碳酸氢钠、4g丙烯酸丁酯和0.2g聚乙烯醇，加入四口烧瓶中，在室温下以400rpm的转速搅拌10min，然后置于50℃恒温水浴中，10min后升温至70℃，待出现蓝色荧光10min后在30min内滴加26g丙烯酸丁酯，80℃保温1h，即得种子乳液，备用；
（2）在种子乳液中加入壳单体混合液：将种子乳液降温至70℃，然后将0.05g过硫酸铵溶于90g水中制成引发剂的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、30g丙烯酸丁酯和0.7g丙烯腈预乳化30min得壳单体混合液，将壳单体混合液和引发剂的水溶液在1h内分别从四口烧瓶的两端口滴加入种子乳液中，当核壳单体混合液还剩1/6时同时滴加0.5g烯丙基磺酸钠，10min内滴加完成，然后在80℃下保温2h后冷却至室温，过滤，即得耐水丙烯酸酯核壳乳液。
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