CN103059198A - 玻璃纤维浸涂用聚偏二氯乙烯共聚乳液及其制法、应用 - Google Patents
玻璃纤维浸涂用聚偏二氯乙烯共聚乳液及其制法、应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于玻璃纤维浸涂的聚偏二氯乙烯共聚乳液及其一次聚合制法和应用，该乳液由包括一定量偏二氯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈的混合单体及助剂、引发剂、含十二烷基磺酸钠和OP-10的乳化剂制得。所得PVDC共聚乳液无异味，成膜温度低(25℃)，稳定性好，在30℃、RH70%下放置24个月后无沉淀，阻燃性好，可用于浸涂玻璃纤维，且通过处理可达到食品级标准。用该PVDC共聚乳液浸涂的玻璃纤维阻燃性好、耐碱强度好，且为了提高乳液和玻璃纤维的结合能力，浸涂过程中相对苯丙乳液浸涂时的加热温度低，具有降低能耗的效果，满足建筑物增强用耐碱又阻燃的玻璃纤维的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维浸涂用乳液，尤其涉及一种玻璃纤维浸涂用聚偏二氯乙烯乳液及其制法和应用，属于高分子材料领域。
背景技术
目前，建筑物的外墙保温及其他墙体贴面为了增加强度、防止裂缝或龟裂的产生，广泛采用玻璃纤维网格布作为增强材料使用。为了延长网格布的使用寿命，需制得耐碱型玻璃纤维，其是在玻璃纤维坯布上涂覆一层乳液，该乳液层应具有耐碱功能。随着对外墙保温体系防火要求的提高，需要研制一种既耐碱又阻燃的玻璃纤维。
近年来，苯丙乳液浸渍玻璃纤维由于具有良好的耐碱性而在节能建筑上被广泛应用，但由于该乳液涂层不阻燃、异味重、成膜温度高、不耐水和成本高而使其应用受到了的限制。
聚偏二氯乙烯(PVDC)共聚乳液是通过共聚改善涂布性能及膜性能，其偏二氯乙烯组分含量越高、易结晶、阻隔性能好、耐水性好，但膜硬度就越高。当前已对聚偏二氯乙烯浸涂用共聚乳液进行了大量研究，如专利申请CN200910144212提到高阻隔塑料薄膜用水性偏二氯乙烯底胶的制备方法，是用包括偏二氯乙烯、丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺等可聚合功能单体的混合单体共聚制得，所得聚偏二氯乙烯底胶浸润性好、粘结力强，适合作高阻隔塑料薄膜涂布；专利申请CN200610155085公开了一种特种布上涂布专用水性PVDC胶乳及其制备方法，主要共聚混合单体包括偏二氯乙烯、含丙烯酸酯软单体的丙烯酸酯类单体、不饱和脂肪酸，通过提高偏二氯乙烯的含量，同时降低不饱和脂肪酸单体的含量来提高PVDC乳液的耐水性，同时具有一定的柔软性、耐热性；但上述PVDC共聚乳液涂均没提到有关阻燃性、耐碱性、成膜温度等性能的改进。因此，为了满足建筑物增强用耐碱又阻燃的玻璃纤维的使用要求，需开发一种阻燃性好、耐碱强度好、成膜温度低的PVDC共聚乳液。
发明内容
本发明提供一种聚偏二氯乙烯共聚乳液，具有无异味、阻燃性好、耐碱强度好、成膜温度低等特点，可用于浸涂建筑物增强用玻璃纤维使其既耐碱又阻燃。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种用于玻璃纤维浸涂的聚偏二氯乙烯共聚乳液，该共聚乳液按重量份计，由混合单体、助剂、引发剂和乳化剂制得：
混合单体占30-50份，所述混合单体包括占混合单体重量百分比65-75%的偏二氯乙烯、占混合单体重量百分比20-30%的丙烯酸丁酯和占混合单体重量百分比5-10%的丙烯腈；
助剂醋酸铵0.004-0.006份；
引发剂：叔丁基过氧化氢0.08份和甲醛合次硫酸氢钠0.08份，或过硫酸钾0.08份，或过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.4-0.6份和0.1-0.12份的OP-10，并添加去离子水或软水；
pH值调节剂适量。
作为优选，pH值调节剂为氢氧化钾或三乙胺。
作为优选，可添加滑石粉调节聚偏二氯乙烯共聚乳液的固含量。
本发明另外还公开了用于玻璃纤维浸涂的聚偏二氯乙烯共聚乳液的制备方法，通过一次聚合法制备，包括以下步骤：
1)材料的配制：
(1)引发剂溶液的配制：将叔丁基过氧化氢0.08份和甲醛合次硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成引发剂溶液，或过硫酸钾0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成过引发剂溶液，或过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成过引发剂溶液；
(2)乳化剂溶液的配制：将十二烷基磺酸钠0.4-0.6份和0.1-0.12份的OP-10加入去离子水中配成乳化剂溶液；
(3)混合单体溶液的配制：将占混合单体总量65-75%的偏二氯乙烯、占混合单体总量20-30%的丙烯酸丁酯、占混合单体总量5-10%的丙烯腈混合，搅拌，制得混合单体溶液。
2)将反应釜中加入底水，加入助剂醋酸铵0.004-0.006份、乳化剂十二烷基磺酸钠0.4-0.6份和0.1-0.12份的OP-10，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3)抽真空至-0.08MPa，泵入混合单体30-50份，冷分散0.5h，升温至47℃，泵入以上份数的配制好的引发剂，引发剂以8kg/24h的速度加入，反应温度为47-55℃，当压力降至0或-0.01MPa时，反应结束。
4)加入pH值调节剂三乙胺或氢氧化钾，调pH值至5-6，制得聚偏二氯乙烯共聚乳液。
本发明进一步公开了聚偏二氯乙烯共聚乳液的应用，用于浸涂玻璃纤维。
本发明更进一步公开了一种建筑物增强用玻璃纤维，该玻璃纤维用上述PVDC共聚乳液浸涂。
本发明由于采用了以上技术方案，可制得固含量为30-50%的聚偏二氯乙烯共聚乳液，所得聚偏二氯乙烯共聚乳液无异味，成膜温度低，稳定性好，阻燃性好，可用于浸涂玻璃纤维，且通过处理可达到食品级标准。用本发明的聚偏二氯乙烯共聚乳液浸涂的玻璃纤维阻燃性好、耐碱强度好，且在浸涂玻璃纤维的过程中降低能耗，满足建筑物增强用耐碱又阻燃的玻璃纤维的使用要求。
本发明所获得的PVDC共聚乳液，可以采用如下的评价方法：
按照上述测试方法，所测得的乳液的性能指标如下：
固含量（%）：30-50；
表面张力（mN/m）：≤42；
粘度（mPa·s）：≤20；
pH值：5-6；
密度（g/cm3）：≤1.25；
乳液稳定性好，在常温下放置24个月后不破乳，无沉淀。
共聚乳液的最低成膜温度为25℃，阻燃性满足UL94标准V-0等级，耐碱强度用耐碱强力保留率表征符合标准JG149-2003，径向大于82.5%，纬向大于87.4%。在用PVDC胶乳涂布玻璃纤维的过程中，为了提高胶乳和玻璃纤维的结合能力，加热处理温度为145℃，相对于苯丙乳液浸渍玻璃纤维时的加热处理温度170-175℃，加热温度降低，具有降低能耗的效果，成本低。
附图说明
图1是用于玻璃纤维浸涂的聚偏二氯乙烯共聚乳液的制备工艺方框图。
具体实施方式
通过下面的实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
聚偏二氯乙烯共聚乳液，共聚体系总重量为200kg，混合单体占60kg；
偏二氯乙烯42kg；
丙烯酸丁酯15kg；
丙烯腈3kg；
助剂醋酸铵8g；
引发剂：叔丁基过氧化氢160g和甲醛合次硫酸氢钠160g；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.8kg和200g的OP-10，并添加去离子水或软水；
pH值调节剂适量；
具体操作过程为：
1)原材料的配制：
(1)引发剂溶液的配制：先将引发剂按叔丁基过氧化氢160g/8kg水和甲醛合次硫酸氢钠160g/8kg水，或过硫酸钾160g/8kg水，或过硫酸氨160g/8kg水和亚硫酸氢钠160g/8kg水配成引发剂溶液；
(2)乳化剂溶液的配制：将十二烷基磺酸钠0.8kg和200g的OP-10加入去离子水中配成乳化剂溶液；
(3)混合单体溶液的配制：将42kg的偏二氯乙烯、15kg的丙烯酸丁酯、3kg的丙烯腈混合，搅拌，制得混合单体溶液。
2)将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量200kg计，加入助剂醋酸铵8g、乳化剂十二烷基磺酸钠0.8kg和200g的OP-10，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3)抽真空至-0.08MPa，泵入混合单体60kg，冷分散0.5h，升温至47℃，泵入以上份数的配制好的引发剂，引发剂以8kg/24h的速度加入，反应温度为47-55℃，当压力降至0或-0.01MPa时，反应结束。
4)加入pH值调节剂三乙胺，调pH值为5，根据需要加入适量滑石粉，制得固含量为30%的聚偏二氯乙烯共聚乳液。
采用实施例1制备得到的聚偏二氯乙烯共聚乳液浸涂玻璃纤维，进行性能检测，性能指标为：固含量（%）：30
表面张力（mN/m）：37
粘度（mPa·s）：10
pH值：5
密度（g/cm3）：1.23
成膜温度(℃)：25
实施例2
聚偏二氯乙烯共聚乳液，共聚体系总重量为200kg，混合单体占80kg；
偏二氯乙烯56kg；
丙烯酸丁酯20kg；
丙烯腈4kg；
助剂醋酸铵10g；
引发剂：过硫酸钾160g；
乳化剂：十二烷基磺酸钠1kg和220g的OP-10，并添加去离子水或软水；
pH值调节剂适量；
具体操作过程为：
1)引发剂溶液、乳化剂溶液和混合单体的配制同实施例1。
2)将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量200kg计，加入助剂醋酸铵10g、乳化剂十二烷基磺酸钠1kg和220g的OP-10，用氮气置换空气三次，抽真空。
3)抽真空至-0.08MPa，泵入混合单体80kg，冷分散0.5h，升温至47℃，泵入以上份数的配制好的引发剂，引发剂以8kg/24h的速度加入，反应温度为47-55℃，当压力降至0或-0.01MPa时，反应结束。
4)加入pH值调节剂三乙胺，调pH值为5，根据需要加入适量滑石粉，制得固含量为40%的聚偏二氯乙烯共聚乳液。
实施例3
聚偏二氯乙烯共聚乳液，共聚体系总重量为200kg，混合单体占100kg；
偏二氯乙烯70kg；
丙烯酸丁酯25kg；
丙烯腈5kg。
助剂醋酸铵12g；
引发剂：过硫酸铵160g和亚硫酸氢钠160g；
乳化剂：十二烷基磺酸钠1.2kg和240g的OP-10，并添加去离子水或软水；
pH值调节剂适量；
具体操作过程为：
1)引发剂溶液、乳化剂溶液和混合单体的配制同实施例1。
2)将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量200kg计，加入助剂醋酸铵12g、乳化剂十二烷基磺酸钠1.2kg和240g的OP-10，用氮气置换空气三次，抽真空。
3)抽真空至-0.08MPa，泵入混合单体80kg，冷分散0.5h，升温至47℃，泵入以上份数的配制好的引发剂，引发剂以8kg/24h的速度加入，反应温度为47-55℃，当压力降至0或-0.01MPa时，反应结束。
4)加入pH值调节剂氢氧化钾，调pH值为6，根据需要加入适量滑石粉，制得固含量为50%的聚偏二氯乙烯共聚乳液。
Claims (5)
1.一种用于玻璃纤维浸涂的聚偏二氯乙烯共聚乳液，其特征在于，该共聚乳液按重量份计由混合单体、助剂、引发剂和乳化剂制成：
混合单体占30-50份，所述混合单体包括占混合单体重量百分比65-75%的偏二氯乙烯、占混合单体重量百分比20-30%的丙烯酸丁酯和占混合单体重量百分比5-10%的丙烯腈；
助剂醋酸铵0.004-0.006份；
引发剂：叔丁基过氧化氢0.08份和甲醛合次硫酸氢钠0.08份，或过硫酸钾0.08份，或过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.4-0.6份和0.1-0.12份的OP-10，并添加去离子水或软水；
pH值调节剂适量。
2.如权利要求1的聚偏二氯乙烯共聚乳液，其特征在于，所述的pH值调节剂为氢氧化钾或三乙胺。
3.如权利要求1的聚偏二氯乙烯共聚乳液的制备方法，其特征在于，通过一次聚合法制备，包括以下步骤：
1)原材料的配制：
(1)引发剂溶液的配制：将叔丁基过氧化氢0.08份和甲醛合次硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成引发剂溶液，或过硫酸钾0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成引发剂溶液，或过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成过引发剂溶液；
(2)乳化剂溶液的配制：将十二烷基磺酸钠0.4-0.6份和0.1-0.12份的OP-10加入去离子水中配成乳化剂溶液；
(3)混合单体溶液的配制：将占混合单体总量65-75%的偏二氯乙烯、占混合单体总量20-30%的丙烯酸丁酯和占混合单体总量5-10%的丙烯腈混合，搅拌，制得混合单体溶液；
2)将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量100份计，加入助剂醋酸铵0.004-0.006份、乳化剂十二烷基磺酸钠0.4-0.6份和0.1-0.12份的OP-10，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空；
3)抽真空至-0.08MPa，泵入混合单体30-50份，冷分散0.5h，升温至47℃，泵入以上份数的配制好的引发剂，引发剂以8kg/24h的速度加入，反应温度为47-55℃，当压力降至0或-0.01MPa时，反应结束；
4)加入pH值调节剂三乙胺或氢氧化钾，调pH值至5-6，制得聚偏二氯乙烯共聚乳液。
4.如权利要求1的聚偏二氯乙烯共聚乳液的应用，其特征在于，用于浸涂玻璃纤维。
5.一种建筑物增强用玻璃纤维，其特征在于，该玻璃纤维是用所述PVDC乳液浸涂过的。
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