CN102675527A

CN102675527A - 一种水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法

Info

Publication number: CN102675527A
Application number: CN2012101572282A
Authority: CN
Inventors: 涂伟萍; 王爱丽; 胡剑青; 王�锋
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: CN102675527B

Abstract

本发明公开了一种水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将单体、乳化剂、引发剂加入到去离子水中，在40~50℃恒温条件下预乳化20~40min，得到预乳液；（2）对步骤（1）得到的预乳液进行超声乳化，得到细乳液；（3）将步骤（2）得到的细乳液倒入反应器中，在75~85℃下恒温反应6~7h得到水性长链丙烯酸酯类隔离剂。本发明中，利用丙烯酸长链烷基酯自身极强的疏水性而具备助乳化剂的功能，不添加其他助乳化剂。本发明制得的水性隔离剂无硅、不易迁移，而且稳定性好、转化率高、隔离效果优异。此外，本发明所述的水性隔离剂不仅原材料易得、制备工艺简单，而且VOC排放量极低，具备环保优势。

Description

一种水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法

技术领域

本发明涉及水性隔离剂，特别涉及一种水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的日渐提高，高VOC含量的溶剂型涂料已经越来越不能满足人类日常生活、生产的需要，涂料水性化已成为目前涂料发展的必然趋势。

隔离剂是生产压敏胶带、不干胶制品的关键材料之一，其性能好坏直接影响到压敏胶带、不干胶制品的质量和使用效果。水性隔离剂根据其主要成分可以分为：水性有机硅隔离剂、水性含氟隔离剂、水性长链丙烯酸酯类隔离剂。水性有机硅类隔离剂虽然具有优异的隔离性能，但其容易渗透到基材内部，因此需要在基材背面预先涂覆一层PE等材料以防止硅的迁移。水性含氟类隔离剂因其极高的成本，限制了其应用领域。相对而言，水性长链丙烯酸酯类隔离剂原材料易得，价格便宜、且具有良好的隔离效果。但是由于提供隔离性能的长链烷基酯具有强疏水作用，因此传统的乳液聚合无法得到性能优异的产品。

细乳液聚合是一种新型的聚合方法，1973年,Ugelstad等首次提出这一概念。细乳液聚合体系中,在乳化剂和助乳化剂的共同作用下,形成稳定的亚微米粒子(100～500nm),使单体液滴的表面积大大的增加,从而大部分的乳化剂都吸附到这些液滴的表面,致使没有足够的游离乳化剂形成胶束或稳定均相成核。此时液滴成为成核的主要场所。因此，将细乳液聚合应用到长链烷基酯类隔离剂的制备中，可以提高长链烷基酯参与反应的程度，大大提高产品性能。由于细乳液聚合理论起步较晚，并且受到制备条件的约束，其应用领域还没有被完全开发。本发明创新性的采用细乳液聚合方法制备水性长链烷基酯类隔离剂，不仅拓宽了细乳液聚合的应用范围，并且制备出了性能优异的水性长链烷基酯类隔离剂。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种用细乳液聚合制备长链丙烯酸酯类隔离剂的方法，得到的聚合物具有粒径小、储存稳定性高、转化率高等优点，同时较低的涂膜量便可起到良好的隔离效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按以下重量百分比称量原料：

单体 29.1%～47%；

乳化剂 0.3%～1.0%；

引发剂 0.3%～1.0%；

缓冲剂 0.3%～1.0%；

去离子水 50~70%；

其中单体包括含有长链烷基单体和含有短链烷基单体，长链烷基单体与短链烷基单体的重量之比为0.7～2.6；所述含有长链烷基的单体为至少含有一个可聚合自由基的长链丙烯酸或甲基丙烯酸单体；所述含有短链烷基的单体为烷基链少于12的单体或单体混合物；

（2）将单体、乳化剂、缓冲剂加入到去离子水中，在40~50℃恒温条件下预乳化30~40min，得到预乳液；

（3）对步骤（2）得到的预乳液进行超声乳化，得到细乳液；

（4）将步骤（3）得到的细乳液倒入反应器中，并加入引发剂，在75~85℃下恒温反应6~7h得到水性长链丙烯酸酯类隔离剂。

所述含有长链烷基单体为甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或者任意组合。

所述含有短链烷基的单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸中的一种或任意组合。

所述缓冲剂为碳酸氢钠。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾的一种或两种以上的混合物。

所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十六烷基硫酸钠。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

（1）本发明的制备方法原材料易得，工艺简单，操作方便，反应时间短、转化率可达98%，适用范围广泛。

（2）本发明制备的长链丙烯酸酯类隔离剂综合性能优异：形成的聚合物粒径小、稳定性高，可以一定的比例分散于水中，形成不同固含量的乳液分散体，可满足不同生产方式和生产要求，使用较少涂膜量便可以达到良好的隔离效果。

（3）本发明在制备长链丙烯酸酯类隔离剂的过程中不添加任何有机溶剂，为水性体系，无毒环保，且反应转化率高，具有低VOC排放的环保优势，对人体和环境的危害小。

（4）本发明在制备过程中不需要添加助乳化剂，同时细乳液的稳定作用很强。助乳化剂是影响细乳液稳定的重要因素，其作用机理为：强疏水的助乳化剂在单体液滴内产生渗透压，抑制了由液滴间Laplace压力导致的小液滴向大液滴扩散的速率，从而消除Ostwald陈化效应，赋予了细乳液足够的动力稳定性。实验表明，助乳化剂的亲水性越差，其对细乳液的稳定作用越强。在本发明中，提供隔离性能的丙烯酸长链烷基酯具有极强的疏水性，具备助乳化剂的作用，因此不添加其他助乳化剂也能获得很强的稳定性。

（5）本发明制备的长链丙烯酸酯类隔离剂不含硅，因而不存在硅的迁移问题，稳定性高。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）按以下重量百分比称量原料：去离子水50%、甲基丙烯酸月桂酯9.8%、丙烯酸异冰片酯9.8%、甲基丙烯酸甲酯8.2%、丙烯酸丁酯8.2%、丙烯腈5.9%、丙烯酸5.1%、十二烷基硫酸钠1%、碳酸氢钠1%、过硫酸铵0.5%、过硫酸钠0.5%；

（2）在烧杯中加入去离子水、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酸、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠，50℃条件下搅拌20min，制得预乳液A；

（3）将预乳液A置于超声细胞粉碎机中，冰水浴条件下乳化5min，制得细乳液B；

（4）将上述细乳液B倒入装有搅拌器、冷凝管、氮气通路、温度计的四口烧瓶中，升温至75℃后加入过硫酸铵和过硫酸钠，保温反应6h，得到长链丙烯酸酯类隔离剂。

测试本实施例制备的长链丙烯酸酯类隔离剂的隔离效果方法如下：将长链丙烯酸酯类隔离剂涂覆在基材上，涂膜厚度为30μm，然后置于120℃烘箱中，干燥固化2min。

本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的性能见表1。

实施例2

（1）按以下重量百分比称量原料：去离子水50%、甲基丙烯酸月桂酯9.8%、甲基丙烯酸十八烷基酯9.8%、甲基丙烯酸甲酯8.2%、丙烯酸丁酯8.2%、苯乙烯5.9%、丙烯酸5.1%、十二烷基磺酸钠1%、碳酸氢钠1%、过硫酸钠0.3%、过硫酸铵0.5%、过硫酸钾0.4%；

（2）在烧杯中加入去离子水、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠，50℃条件下搅拌30min，制得预乳液A；

（3）将预乳液A置于超声细胞粉碎机中，冰水浴条件下乳化5min，制得细乳液B;

（4）将上述细乳液B倒入装有搅拌器、冷凝管、氮气通路、温度计的四口烧瓶中，升温至80℃后加入过硫酸钠、过硫酸铵和过硫酸钾，保温反应6h，得到长链丙烯酸酯类隔离剂。

测试本实施例制备的长链丙烯酸酯类隔离剂的隔离效果方法如下：将长链丙烯酸酯类隔离剂涂覆在基材上，涂膜厚度为60μm，然后置于120℃烘箱中，干燥固化2min。

实施例3：

（1）按以下重量百分比称量原料：去离子水60%、甲基丙烯酸月桂酯11%、丙烯酸十八烷基酯12.5%、丙烯酸丁酯8.6%、苯乙烯5.9%、丙烯酸1.1%、十六烷基硫酸钠0.3%、碳酸氢钠0.3%、过硫酸铵0.3%；

（2）在烧杯中加入，去离子水、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、十六烷基硫酸钠、碳酸氢钠，在45℃条件下搅拌35min，制得预乳液A；

（4）将上述细乳液B倒入装有搅拌器、冷凝管、氮气通路、温度计的四口烧瓶中，升温至85℃后加入过硫酸铵，保温反应7h，得到长链丙烯酸酯类隔离剂。

本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的性能见表1。

实施例4：

（1）按以下重量百分比称量原料：去离子水60%、丙烯酸异冰片酯28.55%、丙烯酸甲酯6.1%、丙烯腈4.9%、十二烷基磺酸钠0.15%、碳酸氢钠0.7%、过硫酸铵0.7%；

（2）在烧杯中加入去离子水、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠，50℃条件下搅拌40min，制得预乳液A；

（4）将上述细乳液B倒入装有搅拌器、冷凝管、氮气通路、温度计的四口烧瓶中，升温至80℃后加入过硫酸铵，保温反应6h，得到长链丙烯酸酯类隔离剂。

本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的性能见表1。

实施例5：

（1）按以下重量百分比称量原料：去离子水70%、甲基丙烯酸月桂酯6%、丙烯酸异冰片酯6%、丙烯酸甲酯11.2%、丙烯腈5.9%、十六烷基硫酸钠0.3%、碳酸氢钠0.3%、过硫酸钾0.3%；

（2）在烧杯中加入去离子水、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、十六烷基硫酸钠、碳酸氢钠，50℃条件下搅拌35min，制得预乳液A；

（4）将上述细乳液B倒入装有搅拌器、冷凝管、氮气通路、温度计的四口烧瓶中，升温至80℃后加入过硫酸钾，保温反应6h，得到长链丙烯酸酯类隔离剂。

本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的性能见表1。

实施例6：

（1）按以下重量百分比称量原料：70%去离子水、11.1%甲基丙烯酸月桂酯、8.9%丙烯酸甲酯、5.9%丙烯腈、1.1%丙烯酸、1%十二烷基硫酸钠、1%碳酸氢钠、1%过硫酸铵；

（2）在烧杯中加入去离子水、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠，50℃条件下搅拌30min，制得预乳液A；

测试本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的隔离效果方法如下：将长链丙烯酸酯类隔离剂涂覆在基材上，涂膜厚度为90μm，然后置于120℃烘箱中，干燥固化2min。

本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的性能见表1。

实施例7：

（1）按以下重量百分比称量原料：去离子水70%、丙烯酸十八烷基酯11.1%、丙烯酸甲酯8.9%、丙烯腈5.9%、丙烯酸1.1%、十二烷基硫酸钠1%、碳酸氢钠1%、0.3%过硫酸铵；

（2）在烧杯中加入去离子水、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠，50℃条件下搅拌35min，制得预乳液A；

（2）将预乳液A置于超声细胞粉碎机中，冰水浴条件下乳化5min，制得细乳液B;

（3）将上述细乳液B倒入装有搅拌器、冷凝管、氮气通路、温度计的四口烧瓶中，升温至80℃后加入过硫酸铵，保温反应6h，得到长链丙烯酸酯类隔离剂。

测试本实施例制备的长链丙烯酸酯类隔离剂的隔离效果方法如下：将长链丙烯酸酯类隔离剂涂覆在基材上，涂膜厚度为120μm，然后置于120℃烘箱中，干燥固化2min。

本实施例制备的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的性能见表1。

表1所得长链烷基酯类隔离剂的各项性能参数

表1中各项性能参数的检测方法如下：

（1）乳液外观：目测；

（2）涂膜外观：目测；

（3）稳定性：50±2℃真空干燥测试；

（4）粒径：马尔文激光粒度仪测试；

（5）剥离强度：剥离强度机180°测试。

从上述测试表格可以看出，本发明实施例1-7制备的水性长链烷基酯隔离剂乳液外观乳白泛蓝光，稳定性高，粒径小；涂膜产品外观透明，剥离强度低，隔离效果显著。综上所述，本发明采用细乳液聚合工艺，制备出水性长链烷基酯类隔离剂乳液，产品综合性能优异，且聚合工艺先进，操作简单。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按以下重量百分比称量原料：

单体29.1%～47%；

乳化剂0.3%～1.0%；

引发剂0.3%～1.0%；

缓冲剂0.3%～1.0%；

去离子水50~70%；

2.根据权利要求1所述的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，其特征在于，所述含有长链烷基单体为甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或者任意组合。

3.根据权利要求1所述的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，其特征在于，所述含有短链烷基的单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸中的一种或任意组合。

4.根据权利要求1所述的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，其特征在于，所述缓冲剂为碳酸氢钠。

5.根据权利要求1所述的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的水性长链丙烯酸酯类隔离剂的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十六烷基硫酸钠。