CN102516450A - 预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法。聚丙烯酸酯涂饰剂为热塑性,普遍存在“热粘冷脆”的缺陷。本发明取0.08~0.12份的混合乳化剂和13~16份的混合单体得到核层单体预乳液;取0.1~0.4份的混合乳化剂和13~18份的混合单体得到壳层单体预乳液;将0.7~1.0份的混合乳化剂、0.1~0.4份碳酸氢钠、混合单体、0.04~0.08份引发剂搅拌,待乳液泛蓝后分别滴加核层预乳液和0.05~0.08份的引发剂水溶液,然后同时滴加壳层预乳液和0.08~0.12份的引发剂水溶液,反应后过滤得产物。本发明有效地解决了传统聚丙烯酸酯皮革涂饰剂高温发粘、低温脆裂的缺陷,同时提高了涂层的耐水、耐溶剂性。
Description
技术领域
本发明涉及一种皮革涂饰剂的制备方法,具体涉及一种预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法。
背景技术
聚丙烯酸酯是目前广泛应用的一类皮革涂饰剂,具有成膜柔韧富有弹性,涂层耐光、耐老化、耐湿擦性能优异、成本低廉等优点;但是,线型结构的聚丙烯酸酯涂饰剂属于热塑性材料,对温度较为敏感,随着温度升高,涂层就逐渐变软而发粘,当温度降到一定程度,涂层就变得易脆裂,严重影响了其在特殊气候条件下的应用。目前市场上常见的聚丙烯酸酯皮革涂饰剂均在-10℃ ~ -15℃下就发生脆裂,因此研究开发适用于寒冷地区的改性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂迫在眉睫。
近年来,国内外有关聚丙烯酸酯的改性,主要是通过引入官能单体、纳米材料等与丙烯酸单体进行多元共聚、接枝共聚,或是外加交联剂,变线性结构为网状结构,从而提高涂膜的耐热耐寒性能。但是这两种方法都只是在分子结构上对聚丙烯酸酯进行改性,涂层“热粘冷脆”的缺陷虽有改善,但仍显不足。相关研究表明:在相同原料组成情况下,“核壳型”乳胶粒由于其核层、壳层之间可能存在接枝、共聚、交联、互穿、或者离子键合等作用,可以显著提高聚合物的耐热、耐水、耐候、抗污等性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服传统聚丙烯酸酯皮革涂饰剂“热粘冷脆”缺陷、提高耐水、耐溶剂性的预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法。
本发明所采用的技术方案是:
预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:
取0.08-0.12重量份的混合乳化剂,溶于4-6重量份的去离子水搅拌均匀后,加入13-16重量份的混合单体,乳化5-10min得到核层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1-3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0-2重量份和聚乙二醇0-1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯8-12重量份、甲基丙烯酸丁酯0-5重量份、甲基丙烯酸甲酯0-5重量份、丙烯酸甲酯0-5重量份、丙烯酸乙酯0-5重量份和多官能度丙烯酸酯类单体0.07-0.1重量份组成;
步骤二:
取0.1-0.4重量份的混合乳化剂,溶于6-8份的去离子水搅拌均匀后,加入13-18份的混合单体,乳化5-10min得到壳层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1-3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0-2重量份和聚乙二醇0-1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯8-12重量份、甲基丙烯酸丁酯0-5重量份、甲基丙烯酸甲酯 0-12重量份、丙烯酸甲酯0-5重量份、丙烯酸乙酯0-5重量份、有机硅烷偶联剂1-5重量份和羧酸类单体0.08-0.12重量份组成;
步骤三:
将三口烧瓶水浴加热至50-60℃,加入0.7-1.0重量份的混合乳化剂、0.1-0.4重量份碳酸氢钠和15-20重量份水的混合液,搅拌20min,分别加入5-10重量份混合单体和含0.04-0.08重量份引发剂的水溶液2-5重量份,升温到75-80℃,搅拌0.5h;待乳液泛蓝后分别滴加核层预乳液和含0.05-0.08重量份引发剂的水溶液6-10重量份,滴加2.5h,保温反应1h;然后同时滴加壳层预乳液和含0.08-0.12重量份引发剂的水溶液8-12重量份,滴加2h,升温到85-90℃,保温反应0.5h后,补加含0.01-0.04重量份引发剂的水溶液1-5重量份,继续保温反应1h;用氨水调节乳液pH=7左右,纱布过滤即得产物;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1-3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0-2重量份和聚乙二醇0-1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯2-6重量份、甲基丙烯酸丁酯0-3重量份、甲基丙烯酸甲酯0-3重量份、丙烯酸甲酯0-3重量份和丙烯酸乙酯0-3重量份。
步骤一和步骤二中的乳化过程均指在高剪切机下、转速为600~1000rpm/min的乳化。
步骤一中,混合单体中的多官能度丙烯酸酯类单体为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯或乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
步骤二中,混合单体中的有机硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
步骤二中,混合单体中的羧酸类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。
步骤三中,引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
本发明具有以下优点:
本发明采用结构设计的方法,通过预乳化核壳乳液聚合工艺制备出核壳型改性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂,通过在核层引入少量多官能度丙烯酸类单体,使其一部分参与核层聚合,另一部分参与壳层聚合,可有效地将核层与壳层链接;通过在壳层加入少量含羧酸类单体以提高乳胶粒的稳定性,通过引入少量有机硅烷偶联剂在壳层形成“Si-O-Si”可显著改善涂层的耐水性。此外,“软核硬壳”结构的设计,可使涂层遇热时,受到耐热性的硬壳保护,软而不粘,遇寒时,有耐寒的软心支撑,虽僵不脆。这种特殊结构的改性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂,不仅有效地解决了传统聚丙烯酸酯皮革涂饰剂高温发粘、低温脆裂的缺陷,同时提高了涂层的耐水、耐溶剂性,此外单体预乳化工艺的应用克服了传统丙烯酸酯乳液固含量与稳定性之间的矛盾。按照本发明所制备的改性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂固含量高达40%、成膜24h吸水率仅有7%,在丙酮中浸泡4h不弯曲变形,且涂膜在-30℃时仍完整、不发生脆裂。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明采用结构设计的方法,通过预乳化核壳乳液聚合工艺,以丙烯酸类单体为主要原料,引入少量功能性单体,制备具有“软核硬壳”结构的高固含量耐水、耐寒型改性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂。
实施例1:
预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法由以下步骤实现:
步骤一:
取0.08重量份的混合乳化剂,溶于4重量份的去离子水搅拌均匀后,加入13重量份的混合单体,在高剪切机下、转速为600rpm/min的条件下乳化5min得到核层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯8重量份和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.07重量份组成。
步骤二:
取0.1重量份的混合乳化剂,溶于6份的去离子水搅拌均匀后,加入13份的混合单体,在高剪切机下、转速为600rpm/min的条件下乳化5min得到得到壳层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯8重量份、乙烯基三甲氧基硅烷1重量份和丙烯酸0.08重量份组成。
步骤三:
将三口烧瓶水浴加热至50℃,加入0.7重量份的混合乳化剂、0.1重量份碳酸氢钠和15重量份水的混合液,搅拌20min,分别加入5重量份混合单体和含0.04重量份过硫酸铵的水溶液2重量份,升温到75℃,搅拌0.5h;待乳液泛蓝后分别滴加核层预乳液和含0.05重量份过硫酸铵的水溶液6重量份,滴加2.5h,保温反应1h;然后同时滴加壳层预乳液和含0.08重量份过硫酸铵的水溶液8重量份,滴加2h,升温到85℃,保温反应0.5h后,补加含0.01重量份过硫酸铵的水溶液1重量份,继续保温反应1h;用氨水调节乳液pH=7左右,纱布过滤即得产物;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯2重量份组成。
实施例2:
预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法由以下步骤实现:
步骤一:
取0.10重量份的混合乳化剂,溶于5重量份的去离子水搅拌均匀后,加入14.5重量份的混合单体,在高剪切机下、转速为800rpm/min的条件下乳化7min得到核层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠2重量份和烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯10重量份、甲基丙烯酸丁酯3重量份、甲基丙烯酸甲酯3重量份、丙烯酸甲酯3重量份、丙烯酸乙酯3重量份和乙二醇二甲基丙烯酸酯0.08重量份组成。
步骤二:
取0.25重量份的混合乳化剂,溶于7份的去离子水搅拌均匀后,加入16份的混合单体,在高剪切机下、转速为800rpm/min的条件下乳化7min得到壳层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠2重量份和烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐1重量份;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯10重量份、甲基丙烯酸丁酯3重量份、甲基丙烯酸甲酯 6重量份、丙烯酸甲酯3重量份、丙烯酸乙酯3重量份、乙烯基三乙氧基硅烷3重量份和丙烯酸0.1重量份组成。
步骤三:
将三口烧瓶水浴加热至55℃,加入0.85重量份的混合乳化剂、0.25重量份碳酸氢钠和17重量份水的混合液,搅拌20min,分别加入7重量份混合单体和含0.06重量份过硫酸钾的水溶液3.5重量份,升温到77℃,搅拌0.5h;待乳液泛蓝后分别滴加核层预乳液和含0.07重量份过硫酸钾的水溶液8重量份,滴加2.5h,保温反应1h;然后同时滴加壳层预乳液和含0.1重量份过硫酸钾的水溶液10重量份,滴加2h,升温到87℃,保温反应0.5h后,补加含0.02重量份过硫酸钾的水溶液3重量份,继续保温反应1h;用氨水调节乳液pH=7左右,纱布过滤即得产物;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠2重量份和烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯4重量份、甲基丙烯酸丁酯1.5重量份、甲基丙烯酸甲酯1.5重量份、丙烯酸甲酯1.5重量份和丙烯酸乙酯1.5重量份。
实施例3:
预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法由以下步骤实现:
步骤一:
取0.12重量份的混合乳化剂,溶于6重量份的去离子水搅拌均匀后,加入16重量份的混合单体,在高剪切机下、转速为1000rpm/min的条件下乳化10min得到核层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐2重量份和聚乙二醇1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯12重量份、甲基丙烯酸丁酯5重量份、甲基丙烯酸甲酯5重量份、丙烯酸甲酯5重量份、丙烯酸乙酯5重量份和乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯0.1重量份组成。
步骤二:
取0.4重量份的混合乳化剂,溶于8份的去离子水搅拌均匀后,加入18份的混合单体,在高剪切机下、转速为1000rpm/min的条件下乳化10min得到壳层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐2重量份和聚乙二醇1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯12重量份、甲基丙烯酸丁酯5重量份、甲基丙烯酸甲酯12重量份、丙烯酸甲酯5重量份、丙烯酸乙酯5重量份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5重量份和甲基丙烯酸0.12重量份组成。
步骤三:
将三口烧瓶水浴加热至60℃,加入1.0重量份的混合乳化剂、0.4重量份碳酸氢钠和20重量份水的混合液,搅拌20min,分别加入10重量份混合单体和含0.08重量份过硫酸钠的水溶液5重量份,升温到80℃,搅拌0.5h;待乳液泛蓝后分别滴加核层预乳液和含0.08重量份过硫酸钠的水溶液10重量份,滴加2.5h,保温反应1h;然后同时滴加壳层预乳液和含0.12重量份过硫酸钠的水溶液12重量份,滴加2h,升温到90℃,保温反应0.5h后,补加含0.04重量份过硫酸钠的水溶液5重量份,继续保温反应1h;用氨水调节乳液pH=7左右,纱布过滤即得产物;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐2重量份和聚乙二醇1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯6重量份、甲基丙烯酸丁酯3重量份、甲基丙烯酸甲酯3重量份、丙烯酸甲酯3重量份和丙烯酸乙酯3重量份。
Claims (6)
1.预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:
取0.08-0.12重量份的混合乳化剂,溶于4-6重量份的去离子水搅拌均匀后,加入13-16重量份的混合单体,乳化5-10min得到核层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1-3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0-2重量份和聚乙二醇0-1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯8-12重量份、甲基丙烯酸丁酯0-5重量份、甲基丙烯酸甲酯0-5重量份、丙烯酸甲酯0-5重量份、丙烯酸乙酯0-5重量份和多官能度丙烯酸酯类单体0.07-0.1重量份组成;
步骤二:
取0.1-0.4重量份的混合乳化剂,溶于6-8份的去离子水搅拌均匀后,加入13-18份的混合单体,乳化5-10min得到壳层单体预乳液;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1-3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0-2重量份和聚乙二醇0-1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯8-12重量份、甲基丙烯酸丁酯0-5重量份、甲基丙烯酸甲酯 0-12重量份、丙烯酸甲酯0-5重量份、丙烯酸乙酯0-5重量份、有机硅烷偶联剂1-5重量份和羧酸类单体0.08-0.12重量份组成;
步骤三:
将三口烧瓶水浴加热至50-60℃,加入0.7-1.0重量份的混合乳化剂、0.1-0.4重量份碳酸氢钠和15-20重量份水的混合液,搅拌20min,分别加入5-10重量份混合单体和含0.04-0.08重量份引发剂的水溶液2-5重量份,升温到75-80℃,搅拌0.5h;待乳液泛蓝后分别滴加核层预乳液和含0.05-0.08重量份引发剂的水溶液6-10重量份,滴加2.5h,保温反应1h;然后同时滴加壳层预乳液和含0.08-0.12重量份引发剂的水溶液8-12重量份,滴加2h,升温到85-90℃,保温反应0.5h后,补加含0.01-0.04重量份引发剂的水溶液1-5重量份,继续保温反应1h;用氨水调节乳液pH=7左右,纱布过滤即得产物;
其中的混合乳化剂由十二烷基硫酸钠1-3重量份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0-2重量份和聚乙二醇0-1重量份组成;
其中的混合单体由丙烯酸丁酯2-6重量份、甲基丙烯酸丁酯0-3重量份、甲基丙烯酸甲酯0-3重量份、丙烯酸甲酯0-3重量份和丙烯酸乙酯0-3重量份。
2.根据权利要求1所述的预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤一和步骤二中的乳化过程均指在高剪切机下、转速为600~1000rpm/min的乳化。
3.根据权利要求1所述的预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤一中,混合单体中的多官能度丙烯酸酯类单体为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯或乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤二中,混合单体中的有机硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤二中,混合单体中的羧酸类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。
6.根据权利要求1所述的预乳化核壳乳液聚合法制备高固含量耐水、耐寒型皮革涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤三中,引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
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