CN103665277B

CN103665277B - 一种耐水建筑乳液的制备方法

Info

Publication number: CN103665277B
Application number: CN201310675601.8A
Authority: CN
Inventors: 李维格; 刘钫; 张春福
Original assignee: SUZHOU BONA CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU BONA CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103665277A

Abstract

本发明公开了一种耐水建筑乳液的制备方法，包括的步骤为：将苯乙烯、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸（酯）、自增塑单体和乳化剂进行预乳化；配制引发剂溶液；向反应器中加入水，乳化剂，升温至75-80℃，快速加入20-50%聚合引发剂溶液；5～10分钟后滴加混合原料及聚合引发剂溶液，当混合原料滴加至70-90%时停止、加入硅烷偶联剂不饱和单体再继续滴加完毕，保温；滴加后处理引发剂溶液，保温；降温至40℃以下，调节PH=7-9，检测合格后出料。本发明通过同时引入反应性乳化剂、自增塑单体、硅烷偶联剂不饱和单体、甲基丙烯酰胺多种手段联用，开发出了储存稳定、价格经济及附着力、耐水性、颜填料承载力、耐老化性能优良的建筑乳液新品种。

Description

一种耐水建筑乳液的制备方法

技术领域

本发明属精细化工领域，尤其涉及一种耐水建筑乳液的制备方法。

背景技术

最近几十年建筑行业在我国得到了迅猛的发展，已经成为国民经济发展的重要支柱产业，国内聚丙烯酸酯乳液也随着建筑行业的发展而得到了快速发展。目前像广东巴德富、江苏日出、上海保立佳、北京东联、河北新光等十几家大型乳液企业已经占据国内的主要建筑乳液市场，每一家公司都开发并生产一系列性能优良的产品，每一家的生产规模都在几万吨至几十万吨等，生产品种有内外墙乳液（含真石漆乳液）、弹性乳液、防水乳液、外墙封闭乳液、彩瓦漆乳液、硅丙乳液等十几个到几十个品种，其中最主要的还是内外墙建筑乳液，其产量占到市场总量的50-80%。

内外墙建筑乳液是对苯乙烯和（或）多种丙烯酸酯的共聚物在水中形成的分散体的总称（以下简称苯丙乳液），但常规意义上的上述共聚物是油性物质、因此是不可能溶解于水的。因此，为了达到合成稳定的苯丙乳液，必须要通过两种途径：一是添加多种亲水性的乳化剂，这是形成稳定的乳液及绝对其它优良性能的关键原材料；二是各种参与共聚的亲水性原材料，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺等。

一种优良的内外墙乳液必须同时满足3方面的条件才能为生产厂家和市场接受：1、生产的操作性能简单，产品具有良好的储存稳定性及施工性能；2、该乳液配制成乳胶漆后应具有良好的附着力、良好的耐水性能、良好的颜填料承载力及优异的耐老化性能；3、价格经济。而上述几方面本来就是自相矛盾的，良好的储存稳定性、良好的附着力及良好的颜填料承载能力都需要乳液体系具有较多的亲水型及乳化剂含量，而乳化剂和丙烯酰胺等亲水型物质的增加又会大大降低乳液的耐水性能，采用性能优良的乳化剂又会使产品成本较贵。

目前市场上的产品解决此类问题的办法主要有以下几种：1、降低乳化剂的用量，造成颜填料的承载力差、乳胶漆储存不稳定及漆膜附着力、耐水性能更差；2、添加特种乳化剂及交联单体，这样会导致漆膜的成本增加；3、将原料配方中的硬单体苯乙烯等增加，从而提高漆膜的玻璃化温度，因为玻璃化温度越高、耐水性能越好，但高的玻璃化温度的乳液需要在配制乳胶漆时加入较多的成膜助剂才能成膜，大量的成膜助剂是处于游离状态的、最后还是通过阳光照射及雨水冲刷等多种途径进入周围环境，给周围的环境带来不可逆转的破坏作用。

发明内容

本发明正是为了克服上述不足，所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易于实现，联合多种手段的一种耐水建筑乳液的制备方法，该方法生成的耐水建筑乳液具有优良的附着力、耐水性、颜填料承载力和耐老化性能。

本发明的技术构思是这样的：针对目前市场上产品存在的缺点，通过同时引入反应性乳化剂、自增塑单体、硅烷偶联剂不饱和单体、甲基丙烯酰胺及提高聚合物的玻璃化温度多种手段联用，同时考虑到反应性乳化剂及甲基丙烯酰胺等的引入会导致价格的上升，控制价格经济的其关键特点在于自增塑单体的引入，建筑乳液中固含量是其关键指标、也是决定成本高低的根本，过去加入的成膜助剂不能作为固含量计算，因为其干燥后要挥发掉，而增塑单体可以全部或部分取代成膜助剂、又可以作为固含量计算，因而大大降低了乳液的成本。综合以上考虑，即开发出操作简单、储存稳定、价格经济及附着力、耐水性、颜填料承载力、耐老化性能优良的一种建筑乳液新品种。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种耐水建筑乳液的制备方法，它包括如下步骤：

（1）、原料的预乳化：将苯乙烯、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酰胺、自增塑单体加入第一容器中混合均匀备用，将第一乳化剂、去离子水加入第二容器中溶解均匀，在第二容器中边搅拌边加入第一容器中备用的混合原料，且在8～15分钟内加完，加入完毕后以100～200rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入第一恒压滴液漏斗中备用；

（2）、聚合引发剂溶液的配制：将聚合引发剂溶于一定量去离子水中在磁力搅拌器上以250～300rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入第二恒压滴液漏斗中备用；

（3）、后处理引发剂溶液的配制：将后处理引发剂溶于一定量去离子水中在磁力搅拌器上以250～300rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入第三恒压滴液漏斗中备用；

（4）、向反应容器中加入一定量的去离子水及第二乳化剂，边搅拌边升温至75-80℃，快速加入20-50%的步骤（2）中第二恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂的水溶液，并在5～10分钟后向反应容器中同时匀速滴加步骤（1）中第一恒压滴液漏斗中备用的混合原料及步骤（2）中的引发剂溶液；

（5）、当混合原料滴加至70-90%时、同时停止滴加混合原料及聚合引发剂溶液，在混合原料中加入硅烷偶联剂不饱和单体搅拌20-40分钟，再开始同时匀速滴加经过预乳化的混合原料及聚合引发剂溶液，整个滴加过程在3-4小时内、温度85±3℃；

（6）、滴加完毕，保温30～60分钟；

（7）、滴加步骤（3）中备用的后处理引发剂溶液，加入完毕后、于90±2℃保温1-2小时；

（8）、降温至40℃以下，先用碱液调节PH=7-9；

（9）、检测外观、固含量、PH合格后出料；

其中，所述的第一乳化剂和第二乳化剂均选自壬基酚聚环氧乙烷（EO=9）、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）、壬基酚聚环氧乙烷（EO=15）、壬基酚聚环氧乙烷（EO=9）（甲基）丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）（甲基）丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷（EO=15）（甲基）丙烯酸酯、AES、CO-436、A-102、A-103与COPS-1、COPS-2中的三种或三种以上，其所用总质量分别为混合原料总质量的2-8%；

其中，所述的壬基酚聚环氧乙烷（EO=9）（甲基）丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）（甲基）丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷（EO=15）（甲基）丙烯酸酯、COPS-1、COPS-2为反应性乳化剂，所述的第一乳化剂和第二乳化剂中至少一种为该反应性乳化剂，其用量为第一乳化剂和第二乳化剂总质量的20%-80%。

所述的（甲基）丙烯酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种，所述的（甲基）丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种。

所述的（甲基）丙烯酰胺为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的2种或3种。

所述甲基丙烯酰胺的用量为（甲基）丙烯酰胺总质量的20-60%。

所述的聚合引发剂和后处理引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种，其中聚合引发剂的用量为混合原料总质量的0.3-1.2%，后处理引发剂的用量为混合原料总质量的0.05-0.5%。

所述的有机硅烷单体为A-171、A-174、A-1706，其用量为混合原料总质量的0.1-5%。

所述的自增塑单体为醇酯十二丙烯酸酯、醇酯十二甲基丙烯酸酯中的一种，其用量为混合原料总质量的5-20%。

所述的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为硬单体，所述的丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯为软单体，所述的硬单体与软单体之间的质量比为：45-75:25-55,所述的（甲基）丙烯酸的用量为硬单体与软单体总质量的0.5-2.5%，（甲基）丙烯酰胺为软单体与硬单体总质量的0.5-5%。

所述的碱液为氨水，采用氨水调节体系的PH值为7-9，低于7会导致乳液体系储存不稳定。

有益效果：本发明所述的一种耐水建筑乳液的制备方法通过同时引入反应性乳化剂、自增塑单体、硅烷偶联剂不饱和单体、甲基丙烯酰胺及提高聚合物的玻璃化温度等多种手段联用，开发出了储存稳定、价格经济，具有优良附着力、耐水性、颜填料承载力、耐老化性能及环保性能的建筑乳液新品种；该制备方法操作简单，聚合工艺为分段聚合，得到的是具有核壳结构的建筑乳液。

具体实施方式

实施例1：

原料配方：单位（g）

A、丙烯酸丁酯：90、苯乙烯：110、甲基丙烯酸甲酯：25、醇酯十二丙烯酸酯：25、丙烯酸：3、丙烯酰胺：2、甲基丙烯酰胺：2；

B、去离子水：70、CO-436：1.5、壬基酚聚环氧乙烷（EO=9）:0.5、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）甲基丙烯酸酯：1.0；

C、去离子水：140、A-102:1.6、COPS-1：0.5、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）:1.5；

D、去离子水：50、过硫酸钠：1.2；

E、A-174：0.5；

F、去离子水：5；过硫酸铵：0.30；

G、氨水（17%）：4.5g；

工艺：

1、将A组的物料按顺序投入反应瓶中混合均匀、备用，为物料A；

2、将B组的物料按顺序投入反应瓶中混合均匀，然后在搅拌下将步骤1中备用的物料A加入，加入时间为10分钟，加入完毕后以200rpm的速度搅拌0.5小时至乳化完全，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用，为物料B；

3、将D组、F组物料混合，在磁力搅拌器上以250rpm的速度搅拌1小时，然后分别分批加入恒压滴液漏斗中备用，为物料D和物料F；

4、将C组物料依次加入反应瓶，搅拌80rpm，升温至77℃时快速加入40%的物料D，当温度为85℃时，同时开始滴加物料B、D；

5、当物料B滴加至剩余的25%时，同时停止滴加物料B、D，向物料B中加入E组物料，于100rpm搅拌33分钟，再开始滴加剩下的物料B、D，控制T＝85±3℃、t=3.5小时；5、滴完后保温40分钟、加入物料F，保温1小时（T＝89～91℃）；

6、降温至40℃，加入物料G调节PH值为8.4；

8、检测外观（乳白色细腻乳液、无杂质）、固含量（49.1%）、PH=8.4，合格，过滤、出料。

实施例2：

原料配方：单位（g）

A、丙烯酸丁酯：100、苯乙烯：100、甲基丙烯酸甲酯：25、醇酯十二丙烯酸酯：25、甲基丙烯酸：4.5、N-羟甲基丙烯酰胺：2、甲基丙烯酰胺：2；

B、去离子水：70、CO-436：1.5、壬基酚聚环氧乙烷（EO=9）：1、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）甲基丙烯酸酯：0.7；

C、水：140、CO-436：1.9、COPS-1：0.75、壬基酚聚环氧乙烷（EO=9）：1.5；

D、去离子水：50、过硫酸钠：1.2；

E、A-171：1.2；

F、去离子水：5；过硫酸铵：0.35；

G、氨水（17%）：5.7g；

工艺：

2、将B组的物料按顺序投入反应瓶中混合均匀，然后在搅拌下将步骤1中备用的物料A加入，加入时间为9分钟，加入完毕后以200rpm的速度搅拌0.5小时至乳化完全，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用，为物料B；

3、将D组、F组物料混合，在磁力搅拌器上以300rpm的速度搅拌0.5小时，然后分别分批加入恒压滴液漏斗中备用，为物料D和物料F；

4、将C组物料依次加入反应瓶，搅拌75rpm，升温至79℃时快速加入40%的物料D，当温度为85.5℃时，同时开始滴加物料B、D；

5、当物料B滴加至剩余的30%时，同时停止滴加物料B、D，向物料B中加入E组物料、于100rpm搅拌27分钟，再开始滴加剩下的物料B、D，控制T＝85±3℃、t=3.7小时；5、滴完后保温45分钟、加入物料F，保温1小时（T＝89～91℃）；

6、降温至40℃，加入物料G调节PH值为8.7；

8、检测外观（乳白色细腻乳液、无杂质）、固含量（48.4%）、PH=8.7，合格，过滤、出料。

实施例3：

原料配方：单位（g）

A、丙烯酸丁酯：85、苯乙烯：115、甲基丙烯酸甲酯：25、醇酯十二丙烯酸酯：32、丙烯酸：3、丙烯酰胺：2、甲基丙烯酰胺：1.5；

B、去离子水：70、CO-436：1.5、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）：1、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）甲基丙烯酸酯：0.9；

C、去离子水：140、A-102:1.9、COPS-2：0.75、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）:1.5、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）丙烯酸酯：1；

D、去离子水：50、过硫酸钠：1.5；

E、A-174：1.5；

F、去离子水：5；过硫酸铵：0.30；

G、氨水（17%）：4.5g；

工艺：

2、将B组的物料按顺序投入反应瓶中混合均匀，然后在搅拌下将步骤1中备用的物料A加入，加入时间为14分钟，加入完毕后以150rpm的速度搅拌0.5小时至乳化完全，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用，为物料B；

3、将D组、F组物料混合，在磁力搅拌器上以250rpm的速度搅拌0.5小时，然后分别分批加入恒压滴液漏斗中备用，为物料D和物料F；

2、将C组物料依次加入反应瓶，搅拌80rpm，升温至75℃时快速加入35%的物料D，当温度为85℃时，同时开始滴加物料B、D；

5、当物料B滴加至剩余的25%时，同时停止滴加物料B、D，向物料B中加入E组物料、于100rpm搅拌30分钟，再开始滴加剩下的物料B、D，控制T＝85±3℃、t=4小时；

5、滴完后保温56分钟、加入物料F，保温1小时（T＝89～91℃）；

6、降温至40℃，加入物料G调节PH值为8.7；

8、检测外观（乳白色细腻液体、无杂质）、固含量（48.9%）、PH=8.7，合格，过滤、出料。

Claims

1.一种耐水建筑乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、原料的预乳化：将苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸(酯)、(甲基)丙烯酰胺、自增塑单体加入第一容器中混合均匀备用，将第一乳化剂、去离子水加入第二容器中溶解均匀，在第二容器中边搅拌边加入第一容器中备用的混合原料，且在8～15分钟内加完，加入完毕后以100～200rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入第一恒压滴液漏斗中备用；

(2)、聚合引发剂溶液的配制：将聚合引发剂溶于去离子水中在磁力搅拌器上以250～300rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入第二恒压滴液漏斗中备用；

(3)、后处理引发剂溶液的配制：将后处理引发剂溶于去离子水中在磁力搅拌器上以250～300rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入第三恒压滴液漏斗中备用；

(4)、向反应容器中加入去离子水及第二乳化剂，边搅拌边升温至75-80℃，快速加入20-50％的步骤(2)中第二恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂溶液，并在5～10分钟后向反应容器中同时匀速滴加步骤(1)中第一恒压滴液漏斗中备用的混合原料及步骤(2)中的引发剂溶液；

(5)、当混合原料滴加至70-90％时，同时停止滴加混合原料及聚合引发剂溶液，在混合原料中加入硅烷偶联剂不饱和单体搅拌20-40分钟，再开始同时匀速滴加经过预乳化的混合原料及聚合引发剂溶液，整个滴加过程在3-4小时内、温度85±3℃；

(6)、滴加完毕，保温30～60分钟；

(7)、滴加步骤(3)中第三恒压滴液漏斗中备用的后处理引发剂溶液，加入完毕后、于90±2℃保温1-2小时；

(8)、降温至40℃以下，先用碱液调节pH＝7-9；

(9)、检测外观、固含量、pH合格后出料；

其中，所述的第一乳化剂和第二乳化剂均选自壬基酚聚环氧乙烷(EO＝9)、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝10)、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝15)、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝9)(甲基)丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝10)(甲基)丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝15)(甲基)丙烯酸酯、AES、CO-436、A-102、A-103与COPS-1、COPS-2中的三种或三种以上，其所用总质量分别为混合原料总质量的2-8％；

其中，所述的壬基酚聚环氧乙烷(EO＝9)(甲基)丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝10)(甲基)丙烯酸酯、壬基酚聚环氧乙烷(EO＝15)(甲基)丙烯酸酯、COPS-1、COPS-2为反应性乳化剂，所述的第一乳化剂和第二乳化剂中至少一种为该反应性乳化剂，其用量为第一乳化剂和第二乳化剂总质量的20％-80％；

其中，所述的(甲基)丙烯酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种，所述的(甲基)丙烯酸(酯)为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种；

所述的(甲基)丙烯酰胺为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的2种；

所述甲基丙烯酰胺的用量为(甲基)丙烯酰胺总质量的20-60％；

所述的硅烷偶联剂不饱和单体为A-171、A-174、A-1706，其用量为混合原料总质量的0.1-5％；

所述的自增塑单体为醇酯十二丙烯酸酯、醇酯十二甲基丙烯酸酯中的一种，其用量为混合原料总质量的5-20％。

2.根据权利要求1所述的耐水建筑乳液的制备方法，其特征在于：所述的聚合引发剂和后处理引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种，其中聚合引发剂的用量为混合原料总质量的0.3-1.2％，后处理引发剂的用量为混合原料总质量的0.05-0.5％。

3.根据权利要求1所述的耐水建筑乳液的制备方法，其特征在于：所述的碱液为氨水。