CN103709317B

CN103709317B - 一种耐碱乳液的制备方法

Info

Publication number: CN103709317B
Application number: CN201310676392.9A
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: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103709317A

Abstract

本发明公开了一种耐碱乳液的制备方法，包括的步骤为：将苯乙烯、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸酯和乳化剂预乳化；配制引发剂溶液；向反应容器中加入水、搅拌加入部分乳化剂，并升温至75-85℃、快速加入20-50%聚合引发剂水溶液；5～10分钟后向其中同时滴加预乳化的混合原料及引发剂溶液，时间3-4小时内、85±3℃；滴完保温30～60分钟；滴加后处理引发剂溶液，于90±2℃保温1-2小时；降温至40℃以下，调节pH=8-9.5，再加入非离子乳化剂水溶液、硅溶胶，检测合格后出料。本发明将非离子乳化剂和无机硅溶胶的有机-无机抗碱体系同时引入聚丙烯酸酯乳液，改善了乳液的耐碱性能及储存稳定性，提高了其应用涂层表面的耐水性能、粘结强度。

Description

一种耐碱乳液的制备方法

技术领域

本发明属精细化工领域，尤其涉及一种耐碱乳液的制备方法。

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。上世纪90年代国内建筑行业使用的乳液基本上是R&H、BASF、国民淀粉、联碳等国外大公司占据绝对市场，当时国内年产量几千吨的乳液厂都很少，各种小工厂数量众多、技术含量较低。随着最近几十年的发展，国内乳液的技术及管理水平达到了质的飞跃，现在国外公司在建筑乳液的市场基本上全军覆没，国内的众多小厂也已经倒闭80%以上，目前市场上逐渐形成了万吨级以上的十几家大型乳液企业。

聚丙烯酸酯乳液在建筑上的用途非常广泛，如内外墙涂料、外墙保温板的粘合、墙纸/瓷砖等的贴合、地下室防水、卫生间及楼顶的防水、游泳池的防水、各种桥梁及道路的施工、高铁的建设工程、各种城市的地铁及轻轨工程等等都离不开它们的应用，因此形成了品种众多的丰富产品。聚丙烯酸酯乳液除了起到各种内外面的装饰及粘合之外，更重要的是它们能够增加混凝土的强度、增加混凝土的耐水和防水性能、减少混凝土的养护时间、解决多种特殊场合的施工困难。

由于混凝土本身是无机粉料的混合物，它有两个特殊性：一是碱性较高、二是其水溶液含有多价金属离子，而聚丙烯酸酯乳液一般都不耐碱、不耐多价金属离子，因此当聚丙烯酸酯乳液用于直接与混凝土接触的场合时必须要有较好的耐受性。但目前市场上的耐碱类产品性能不足，不是价格较高、就是性能较差。因此，开发一种性能优良、价格经济的产品也是市场的需求。

发明内容

本发明正是为了提供耐碱乳液的新品种，所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易于实现，采用有机-无机复合体系生产耐碱乳液的制备方法。

本发明的技术构思是：经研究发现，三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷等多种非离子乳化剂能够使聚丙烯酸酯乳液对碱性具有良好的耐受性；硅溶胶的无机水溶液或分散体能够增强聚丙烯酸酯乳液对混凝土的相容性、附着力及粘结强度。本发明将三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷等非离子乳化剂和硅溶胶同时引入聚丙烯酸酯乳液体系，开发出有机-无机复合体系的具有优良耐碱性和施工性能的新品种，满足和完善市场的需求，为建筑用水性乳液类产品提供新型的耐碱乳液品种。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种耐碱乳液的制备方法，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）丙烯酰胺等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，边搅拌边加入第一容器中备用的混合原料，且在8～12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，边搅拌边升温至75-85℃，快速加入第二乳化剂、20-50%步骤（2）中第二恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂溶液，并在温度升至85±3℃时，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，整个滴加过程在3-4小时内、温度85±3℃；

（5）、滴加完毕，保温30～60分钟；

（6）、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；

（7）、降温至40℃以下，先用碱液调节pH=8-9.5，pH低于8会导致加入硅溶胶后乳液体系储存不稳定；

（8）、加入非离子乳化剂水溶液，搅拌20-30分钟；

（9）、加入硅溶胶，搅拌20-40分钟；

（10）、检测外观、固含量、pH合格后出料。

其中，所述的第一乳化剂为非离子乳化剂、CO-436、AES、A-103与COPS-1中的二种或多种，其所用总质量为混合单体总质量的2-7.5%；所述的第二乳化剂为分子量1000-2500的聚甲基丙烯酸钠或铵盐溶液及非离子乳化剂、CO-436、AES、A-103中的一种或几种，其用量为混合单体总质量的2-10%。

其中，所述的非离子乳化剂为含苯环非离子乳化剂，其EO=8-50，非离子乳化剂的用量为混合单体总质量的3-30%。

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、甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种。

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单体总质量的0.3-1.2%，后处理引发剂的用量为混合单体总质量的0.05-0.5%。

所述的含苯环非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚中的一种或几种，其中，烷基酚聚氧乙烯醚与三苯乙烯基苯酚的质量比为2-70:30-98。

所述的碱液为氨水。

步骤（1）中，第一乳化剂含有非离子乳化剂时，其与步骤（8）中非离子乳化剂的质量比为2～50:50～98。

硅溶胶的用量为体系总质量的5～40%。

有益效果：本发明所述的耐碱乳液的制备方法将三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷等非离子乳化剂和硅溶胶的有机-无机复合体系引入丙烯酸酯耐碱乳液聚合物体系，改善了乳液的耐碱性能及储存稳定性，提高了其应用涂层表面的耐水性能、粘结强度，价格经济、生产过程简单、易于应用；生产的乳液使用范围广泛，适用于混凝土砂浆用乳液、楼顶防水乳液、及新建筑墙体的外墙封底乳液。

具体实施方式

实施例1：耐碱封闭底漆用乳液

原料配方：单位（g）

A、水：19；聚甲基丙烯酸铵盐水溶液（分子量为2300、固含量为40%）：14.5；AES（乙氧基化烷基硫酸钠）：1.0；

B、去离子水：103；CO-436：14；壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）：2；丙烯酸丁酯：202；甲基丙烯酸甲酯：151；甲基丙烯酸：8；N-羟甲基丙烯酰胺：6；

C、去离子水：65；过硫酸铵：2.6；

D、去离子水：7；过硫酸铵：0.3；

E、氨水（质量浓度17%）：10.7

F、水：135；三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）：45；

G、硅溶胶（质量浓度30%）：225。

生产工艺：

（1）原料的预乳化：将B组物料中的原料丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺加入容器（A）中混合均匀备用，将CO-436、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）、去离子水加入容器（B）中溶解均匀，边搅拌边加入容器（A）中备用的混合原料，11分钟加完，然后以200rpm的速度搅拌1小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（2）、聚合引发剂溶液的配制：将C组中的引发剂过硫酸铵溶于去离子水中在磁力搅拌器上以300rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（3）、后处理引发剂溶液的配制：将D组中的引发剂过硫酸铵溶于去离子水中在磁力搅拌器上以300rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（4）、向2000ml四口烧瓶中加入A组中的去离子水，边搅拌边升温至80℃，快速加入聚甲基丙烯酸铵水溶液、AES、30%步骤（2）中恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂溶液，并温度升至86℃时，向反应容器中同时匀速滴加步骤（1）中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，控制温度86－88℃，滴加时间为165分钟；

（5）、滴加完毕，保温于87℃保温35分钟；

（6）、滴加步骤（3）中恒压滴液漏斗中备用的后处理引发剂溶液，加入完毕后，于89～91℃保温2小时；

（7）、降温至40℃以下，加入E组中的氨水调节pH=9.2；

（8）、加入F组中的三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）水溶液，搅拌30分钟；

（9）、加入G组中的硅溶胶，搅拌35分钟；

（10）、检测外观（乳白色细腻乳液、无杂质）、固含量（40.5%）、pH=9.2合格、出料。

实施例2：耐碱防水乳液

原料配方：单位（g）

A、去离子水：210；聚甲基丙烯酸铵盐水溶液（分子量为2300、固含量为40%）：14.5；AES：1.0；

B、去离子水：150；CO-436：22；壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）：4；壬基酚聚环氧乙烷（EO=40）：12；丙烯酸异辛酯：250，丙烯酸丁酯：100；苯乙烯：190；丙烯酸：12；

C、去离子水：120；过硫酸铵：3.7；

D、去离子水：10；过硫酸铵：0.4；

E、氨水（质量浓度17%）：18.2

F、水：120；三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）：55；

G、硅溶胶（质量浓度30%）：150。

生产工艺：

（1）原料的预乳化：将B组物料中的原料苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸加入容器（A）中混合均匀备用，将CO-436、壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）、壬基酚聚环氧乙烷（EO=40）、A-171、去离子水加入容器（B）中溶解均匀，边搅拌边加入容器（A）中备用的混合原料，10分钟加完，然后以200rpm的速度搅拌1小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（4）、向2000ml四口烧瓶中加入A组中的去离子水，边搅拌边升温至78℃，快速加入聚甲基丙烯酸铵盐水溶液、AES、35%步骤（2）中恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂溶液，并温度升至83℃时，向反应容器中同时匀速滴加步骤（1）中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，控制温度84－88℃，滴加时间为180分钟；

（5）、滴加完毕，保温于87℃保温35分钟；

（6）、滴加步骤（3）中恒压滴液漏斗中备用的后处理引发剂溶液，加入完毕后，于88～92℃保温2小时；

（7）、降温至40℃以下，加入E组中的氨水调节pH=9.5；

（8）、加入F组中的三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）水溶液，搅拌28分钟；

（9）、加入G组中的硅溶胶，搅拌37分钟；

（10）、检测外观（乳白色细腻乳液、无杂质）、固含量（46.7%）、pH=9.5，合格、出料。

实施例3：耐碱混凝土砂浆用乳液

原料配方：单位（g）

A、去离子水：100；聚甲基丙烯酸铵盐水溶液（分子量为1700、固含量为40%）：6；AES：2；三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=29）：3.5；

B、去离子水：110；CO-436：8；三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）：5；丙烯酸丁酯：105；甲基丙烯酸甲酯：130；甲基丙烯酸：4.5；丙烯酸异辛酯：20；

C、去离子水：50；过硫酸钾：2.5；

D、去离子水：10；过硫酸铵：0.15；

E、氨水（质量分数17%）：5.8

F、水：65；壬基酚聚环氧乙烷（EO=10）：10；三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）：18；

G、硅溶胶（质量浓度30%）：110。

生产工艺：

（1）原料的预乳化：将C组物料中的原料丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯加入容器（A）中混合均匀备用，将CO-436、三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）、去离子水加入容器（B）中溶解均匀，边搅拌边加入容器（A）中备用的混合原料，11分钟加完，加入完毕后以150rpm的速度搅拌1小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（2）、聚合引发剂溶液的配制：将C组中的引发剂过硫酸钾溶于去离子水中在磁力搅拌器上以300rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（3）、后处理引发剂溶液的配制：将D组中的引发剂过硫酸铵溶于去离子水中在磁力搅拌器上以250rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（4）、向1000ml四口烧瓶中加入A组中的去离子水，边搅拌边升温至80℃，快速加入聚甲基丙烯酸铵盐水溶液、AES、三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷、40%步骤（2）中恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂溶液，并温度升至84℃时，向反应容器中同时匀速滴加步骤（1）中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，控制温度86－88℃，滴加时间为172分钟；

（5）、滴加完毕，保温于86℃保温40分钟；

（6）、滴加步骤（3）中恒压滴液漏斗中备用的后处理引发剂溶液，加入完毕后，于89～91℃保温1小时；

（7）、降温至40℃以下，加入E组中的氨水调节pH=8.9；

（8）、加入F组中的NP-10和三苯乙烯基苯酚聚环氧乙烷（EO=40）水溶液，搅拌28分钟；

（9）、加入G组中的硅溶胶，搅拌32分钟；

（10）、检测外观（乳白色细腻乳液）、固含量（43.5%）、pH=8.9合格、出料。

Claims

1.一种耐碱乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、原料的预乳化：将选自苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺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，边搅拌边加入第一容器中备用的混合原料，且在8～12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，边搅拌边升温至75-85℃，快速加入第二乳化剂、20-50％步骤(2)中第二恒压滴液漏斗中备用的聚合引发剂溶液，并在温度升至85±3℃时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)中的聚合引发剂溶液，整个滴加过程在3-4小时内、温度85±3℃；

(5)、滴加完毕，保温30～60分钟；

(6)、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；

(7)、降温至40℃以下，用碱液调节pH＝8-9.5；

(8)、加入非离子乳化剂水溶液，搅拌20-30分钟；

(9)、加入硅溶胶，搅拌20-40分钟；

(10)、检测外观、固含量、pH合格后出料；

其中，所述的第一乳化剂为非离子乳化剂、CO-436、AES、A-103与COPS-1中的二种或多种，其所用总质量为混合单体总质量的2-7.5％；所述的第二乳化剂为分子量1000-2500的聚甲基丙烯酸钠或聚甲基丙烯酸铵盐溶液及非离子乳化剂、CO-436、AES、A-103中的一种或几种，其用量为混合单体总质量的2-10％；

其中，所述的非离子乳化剂为含苯环非离子乳化剂，其EO＝8-50，非离子乳化剂的用量为混合单体总质量的3-30％。

2.根据权利要求1所述的耐碱乳液的制备方法，其特征在于：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、丙烯酸丁酯或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、甲基丙烯酰胺中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的耐碱乳液的制备方法，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单体总质量的0.3-1.2％，后处理引发剂的用量为混合单体总质量的0.05-0.5％。

4.根据权利要求1所述的耐碱乳液的制备方法，其特征在于：所述的含苯环非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚中的一种或几种，其中，当为两种时，烷基酚聚氧乙烯醚与三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚的质量比为2-70:30-98。

5.根据权利要求1所述的耐碱乳液的制备方法，其特征在于：所述的碱液为氨水。

6.根据权利要求1所述的耐碱乳液的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，第一乳化剂含有非离子乳化剂时，其与步骤(8)中非离子乳化剂的质量比为2～50:50～98。

7.根据权利要求1中所述的一种耐碱乳液的制备方法，其特征在于：硅溶胶的用量为体系总质量的5～40％。