CN102746463B - 一种接枝型丙烯酸乳液和可再分散乳胶粉及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种接枝型丙烯酸乳液和可再分散乳胶粉及制备方法，接枝型丙烯酸乳液由去离子水、乳化剂、C4-C12的丙烯酸烷基酯、C4-C12的甲基丙烯酸烷基酯、C4的不饱和酸单体、丙烯酰胺类功能性单体、引发剂、缓冲剂和接枝单体组合物通过乳液聚合的方式获得，将制得接枝型丙烯酸乳液，通过蠕动泵打入到离心喷雾干燥塔中，同时在进风管道处加入抗结块剂。控制进风温度180-200℃、出风温度80-100℃，即可得到丙烯酸可再分散乳胶粉。本发明的产品可不加保护胶体，就可直接喷雾干燥，明显改善产品的耐水性和稳定性，可应用到保温砂浆、自流平砂浆、瓷砖粘接剂、腻子等领域。

Description

一种接枝型丙烯酸乳液和可再分散乳胶粉及制备方法

技术领域

本发明涉及可再分散乳胶粉领域，尤其是一种接枝型丙烯酸乳液和可再分散乳胶粉及制备方法。

背景技术

在我国，目前外墙外保温系统主要有五种较成熟的形式，其中膨胀聚苯板抹灰外墙保温系统因施工方便、保温效果好且性价比优，在市场中占主导地位。在外墙外保温系统中必须使用到商品砂浆。该商品砂浆按供给形式分为单组分和双组分两类：(1)单组分砂浆，即通常意义上的干粉砂浆，是在工厂里预混合好的干粉状胶粘剂，在施工现场只需按使用说明加入一定比例的拌和用水，搅拌均匀即可使用；(2)双组分砂浆，是在工厂生产并包装好的液体胶粘剂，在施工现场加入一定比例的由厂商提供的干粉料或水泥，搅拌均匀后即可使用。在这两种形式的砂浆中，双组分砂浆在材料运输中涉及到固、液两个组分，材料复杂，一般需现场混合，现场计量，工序较复杂，控制难度相对较大，且影响环境卫生。而单组分砂浆在材料运输和拌和方面相对简便，配合比例也容易控制，受到现场施工人员的青睐。

可再分散乳胶粉是干粉砂浆里面一个不可缺少的重要功能性添加剂，它可以改善砂浆的性能，提高砂浆的强度，提高砂浆与各种基材的粘结强度，提高砂浆的柔性和可变形性、抗压强度，抗折强度、耐磨损性、韧性、粘接力和保水性能、可施工性。国内市场目前所用干粉砂浆使用的聚合物可再分散乳胶粉主要是聚醋酸乙烯-乙烯共聚物可再分散乳胶粉(EVA)，其在全球领域中占有领先的地位，并代表了可再分散乳胶粉特征的技术特性，它最重要的特点是能改善水泥砂浆与多种基材的粘结抗拉强度，尤其能经受环境温度的大幅度变化。但EVA可再分散乳胶粉在碱性条件下释放出乙酸盐基团，该基团与浆体内的Ca2+发生反应，生成有机盐(乙酸钙)和聚乙烯醇。乙酸钙是一种强吸湿性的盐，而聚乙烯醇是水溶性的，因此该产品耐水性、耐碱性差，并且与母体乳液还存在一定的性能差距。另外用于喷粉的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液需在高压下合成、以及乙烯单体的储存安全性要求高。由于这些缺陷，限制了EVA可再分散乳胶粉大范围的生产，其使用也受到了限制。

目前，丙烯酸酯，丙烯酸-苯乙烯类乳胶粉则处于研究开发当中，中国专利公开号CN101575399A，申请日为2009年11月11日，提出了一种丙烯酸可再分散乳胶粉的制备方法，通过采用核壳结构的方法合成丙烯酸乳液，加入保护胶，进行喷雾干燥，得到丙烯酸可再分散乳胶粉；中国专利公开号CN1903898A，申请日为2006年7月21日，公开了一种含硅氧烷水溶性乳液和可再分散性及制备方法，通过分别采用含硅氧烷水溶性乳液、分子链末端为巯基的部分水解聚乙烯醇做保护胶，制备了丙烯酸可再分散乳胶粉。但是这些技术在制备丙烯酸乳胶粉时，都需加保护胶保护丙烯酸乳液，才能顺利喷雾干燥，耐水性受到影响，稳定性比较差。

发明内容

为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种接枝型丙烯酸乳液和可再分散乳胶粉及制备方法。

本发明的技术方案是：一种接枝型丙烯酸乳液，其特征在于：各组分及其所占的质量份数为：

去离子水           120-130份；

乳化剂                    3-6份；

C4-C12的丙烯酸烷基酯      50-60份；

C4-C12的甲基丙烯酸烷基酯  40-45份；

C4的不饱和酸单体          2-4份；

丙烯酰胺类功能性单体      1-3份；

引发剂                    0.5-0.7份；

缓冲剂                    0.4-0.5份；

接枝单体组合物            13-19份。

在本发明一个较佳实施例中，所述的乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠盐和烷基醇聚醚型非离子，以质量份数比计，所述的乳化剂中十二烷基二苯醚二磺酸钠盐和烷基醇聚醚型非离子之间的配比为1-1.5∶1。

在本发明一个较佳实施例中，所述的C4-C12丙烯酸烷基酯是丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的任意一种或一种以上，所述的C4-C12甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯，所述的的C4不饱和酸单体是丙烯酸或甲基丙烯酸，所述的的丙烯酰胺类功能性单体是N-羟甲基丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫酸盐类引发剂，所述的缓冲剂为碳酸氢钠。

在本发明一个较佳实施例中，所述的接枝单体组合物为耐高剪切力单体，耐高温单体和具有减水功能的单体，所述的耐高剪切力单体是丙烯腈，所述的耐高温单体是对苯乙烯磺酸钠，所述的具有减水功能的单体是甲基丙烯磺酸钠，以质量份数比计，丙烯腈，对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯磺酸钠之间的配比为3-5∶5-7∶5-7。

在本发明一个较佳实施例中，所述的接枝型丙烯酸乳液的固含量为50-55％。

一种接枝型丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)预乳化液的制备：部分去离子水、乳化剂在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入C4-C12的丙烯酸烷基酯、C4-C12的甲基丙烯酸烷基酯、C4的不饱和酸单体、丙烯酰胺类功能性单体，加完后，继续搅拌即得预乳化液；

引发剂液的配制：部分去离子水、引发剂和缓冲剂，搅拌溶解，即得引发剂液；

(2)接枝单体组合物：称取丙烯腈，对苯乙烯磺酸钠，甲基丙烯磺酸钠；

接枝单体组合物聚合所需引发剂液：过硫酸铵，部分去离子水，搅拌溶解，即得引发剂液；

(3)聚合：将部分去离子水、5％的引发剂液、5％的预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度78-82℃，反应25-30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1-1.5小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5-2小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得接枝型丙烯酸乳液。

本发明还公开了一种可再分散乳胶粉，各组分及质量百分比如下：

接枝型丙烯酸乳液  88-92％；

抗结块剂          8-12％。

在本发明一个较佳实施例中，所述抗结块剂为1250目的重质碳酸钙、1250目的滑石粉中任意一种或一种以上。

本发明还公开了一种可再分散乳胶粉的制备方法，按质量百分比，将制得接枝型丙烯酸乳液，通过蠕动泵打入到离心喷雾干燥塔中，同时在进风管道处均匀加入抗结块剂。控制进风温度180-200℃、出风温度80-100℃，即可得到丙烯酸可再分散乳胶粉。

本发明与现有技术相比较，其突出特点和显著优点：

1、在丙烯酸乳液分子上接枝耐高剪切力单体丙烯腈、耐高温单体对苯乙烯磺酸钠，由此成功的使丙烯酸乳液在喷雾干燥中能耐高的离心力而不失去稳定性，以及能耐140℃至200℃的热风，而不成膜结块，干燥后的产品具有很好的流动性和可溶性；在丙烯酸乳液分子上还接枝一些具有减水功能的官能团单体甲基丙烯磺酸钠，使得丙烯酸乳液具有减水功能，从而使含有此可再分散乳胶粉的干粉砂浆在水灰比较小的情况下，仍具有很好的流动性以及粘结强度。通过这样的改性，该丙烯酸可再分散胶粉运用到保温干粉砂浆中，有着良好的性能指标。

2、本发明中，在制备接枝型丙烯酸可再分散乳胶粉时，可不加保护胶体，就可直接喷雾干燥，明显改善产品的耐水性和稳定性。

3、本发明制备的可再分散聚合物乳胶粉的固含量高(接近100％)，可降低输送、储存的难度，可使用纸质包装，降低包装成本，并且储存稳定好，储存期长，不会因水的冻结或挥发而变质，可广泛应用到保温砂浆、自流平砂浆、瓷砖粘接剂、腻子等领域。

具体实施方式

实施例一

(1)接枝型丙烯酸乳液的合成

预乳化液的配制：将30份去离子水、2份的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐，2份烷基醇聚醚型非离子在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入，1份N-羟甲基丙烯酰胺、2份丙烯酸、40份甲基丙烯酸甲酯，40份丙烯酸丁酯、10份丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30份去离子水，0.4份过硫酸铵，0.4份碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

接枝单体组合物：3份丙烯腈，5份对苯乙烯磺酸钠，5份甲基丙烯磺酸钠。

接枝单体组合物聚合所需引发剂液：0.2份过硫酸铵，20份去离子水，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将40份去离子水、1.545份引发剂液、6.7份预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度78℃，反应25分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得接枝型丙烯酸乳液。

(2)接枝型可再分散聚合物乳胶粉的制备

将88份喷雾乳液用蠕动泵打到高速运转的离心盘，同时在进风口加入12份1250目的滑石粉抗结块剂，进风口温度180℃，出风口温度80℃，即可得到流动性很好的接枝型丙烯酸可再分散乳胶粉。

实施例二

(1)接枝型丙烯酸乳液的合成

预乳化液的配制：将30份去离子水、3份的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐，2份烷基醇聚醚型非离子在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入，2份N-羟甲基丙烯酰胺、3份甲基丙烯酸、42份甲基丙烯酸甲酯，45份丙烯酸丁酯、10份丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30份去离子水，0.45份过硫酸铵，0.4份碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

接枝单体组合物：4份丙烯腈，6份对苯乙烯磺酸钠，5份甲基丙烯磺酸钠

接枝单体组合物聚合所需引发剂液：0.2份过硫酸铵，20份去离子水，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将40份去离子水、1.545份引发剂液、6.7份预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度80℃，反应27分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得接枝型丙烯酸乳液。

(2)接枝型可再分散聚合物乳胶粉的制备

将90份喷雾乳液用蠕动泵打到高速运转的离心盘，同时在进风口加入10份1250目的滑石粉抗结块剂，进风口温度190℃，出风口温度90℃，即可得到流动性很好的接枝型丙烯酸可再分散乳胶粉。

实施例三

(1)接枝型丙烯酸乳液的合成

预乳化液的配制：将30份去离子水、3份的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐，2份烷基醇聚醚型非离子在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入，3份N-羟甲基丙烯酰胺、4份甲基丙烯酸、45份甲基丙烯酸甲酯，45份丙烯酸丁酯、15份丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30份去离子水，0.5份过硫酸铵，0.5份碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

接枝单体组合物：5份丙烯腈，7份对苯乙烯磺酸钠，7份甲基丙烯磺酸钠

接枝单体组合物聚合所需引发剂液：0.2份过硫酸铵，20份去离子水，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将40份去离子水、1.545份引发剂液、6.7份预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度82℃，反应30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1.5小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温2小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得接枝型丙烯酸乳液。

(2)接枝型可再分散聚合物乳胶粉的制备

将92份喷雾乳液用蠕动泵打到高速运转的离心盘，同时在进风口加入8份1250目的滑石粉抗结块剂，进风口温度200℃，出风口温度100℃，即可得到流动性很好的接枝型丙烯酸可再分散乳胶粉。

将实施例1-3，按照下列配合比进行试验：水泥∶砂∶胶粉∶HPMC75000∶水＝350∶650∶20∶2∶175，按JG 149-2003膨胀聚苯板(EPS板)薄层外墙保温系统评价：

EPS板7天粘结强度

实施例	实施例1	实施例2	实施例3
				平均值强度(MPa)	0.127	0.119	0.210
破坏面％	85	75	90

EPS板7天干养+7天湿养粘结强度

实施例	实施例1	实施例2	实施例3
				平均值强度(MPa)	0.1214	0.1200	0.1731
破坏面％	65	60	79

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种接枝型丙烯酸乳液，其特征在于：各组分及其所占的质量份数为：

去离子水 120-130 份；

乳化剂 3-6 份；

C4-C12 的丙烯酸烷基酯 50-60 份；

C4-C12 的甲基丙烯酸烷基酯 40-45 份；

C4 的不饱和酸单体 2-4 份；

丙烯酰胺类功能性单体 1-3 份；

引发剂 0.5-0.7 份；

缓冲剂 0.4-0.5 份；

接枝单体组合物 13-19 份，

其中，所述的接枝单体组合物为耐高剪切力单体，耐高温单体和具有减水功能的单体，所述的耐高剪切力单体是丙烯腈，所述的耐高温单体是对苯乙烯磺酸钠，所述的具有减水功能的单体是甲基丙烯磺酸钠，以质量份数比计，丙烯腈，对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯磺酸钠之间的配比为3-5：5-7：5-7。

2.根据权利要求1 所述的一种接枝型丙烯酸乳液，其特征在于：所述的乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠盐和烷基醇聚醚型非离子，以质量份数比计，所述的乳化剂中十二烷基二苯醚二磺酸钠盐和烷基醇聚醚型非离子之间的配比1-1.5：1。

3.根据权利要求1 所述的一种接枝型丙烯酸乳液，其特征在于：所述的C4-C12 丙烯酸烷基酯是丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的任意一种或一种以上，所述的C4-C12 甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯，所述的C4 不饱和酸单体是丙烯酸或甲基丙烯酸，所述的丙烯酰胺类功能性单体是N- 羟甲基丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫酸盐类引发剂，所述的缓冲剂为碳酸氢钠。

4.根据权利要求1 所述的一种接枝型丙烯酸乳液，其特征在于：所述的接枝型丙烯酸乳液的固含量为50-55%。

5.根据权利要求1 所述的一种接枝型丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1) 预乳化液的制备：部分去离子水、乳化剂在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入C4-C12 的丙烯酸烷基酯、C4-C12 的甲基丙烯酸烷基酯、C4 的不饱和酸单体、丙烯酰胺类功能性单体，加完后，继续搅拌即得预乳化液；引发剂液的配制：部分去离子水、引发剂和缓冲剂，搅拌溶解，即得引发剂液；

(2) 接枝单体组合物：称取丙烯腈，对苯乙烯磺酸钠，甲基丙烯磺酸钠；

接枝单体组合物聚合所需引发剂液：过硫酸铵，部分去离子水，搅拌溶解，即得引发剂液；

(3) 聚合：将部分去离子水、5％的引发剂液、5％的预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度78-82℃，反应25-30 分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3 小时内滴完预乳化液，在3.5 小时内滴完引发剂液，滴完后保温1-1.5 小时，保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5-2 小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得接枝型丙烯酸乳液。

6.一种可再分散乳胶粉，其特征在于：各组分及质量份数比如下：

权利要求1所述的接枝型丙烯酸乳液 88-92 份；

抗结块剂 8-12 份。

7.根据权利要求6所述的一种可再分散乳胶粉，其特征在于：所述抗结块剂为1250 目的重质碳酸钙、1250 目的滑石粉中任意一种或一种以上。

8.根据权利要求6所述的一种可再分散乳胶粉的制备方法，其特征在于：按质量百分比，将制得接枝型丙烯酸乳液，通过蠕动泵打入到离心喷雾干燥塔中，同时在进风管道处均匀加入抗结块剂，控制进风温度180-200℃、出风温度80-100℃，即得到丙烯酸可再分散乳胶粉。