CN103709336A

CN103709336A - 一种核壳技术包覆草本精油乳液及其制备方法

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Publication number: CN103709336A
Application number: CN201210378256.7A
Authority: CN
Inventors: 陈安仁; 孙长胜
Original assignee: Shanghai Green Building Material Sresearch Center Co Ltd
Current assignee: Shanghai Green Building Material Sresearch Center Co Ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN103709336B

Abstract

本发明涉及一种草本精华健康涂料用乳液，特别是涉及一种用于涂料释放草本物质的核壳技术包覆草本精油乳液及其制备方法。本发明提供一种核壳技术包覆草本精油乳液，其原料包括核部原料和壳部原料，所述核部原料和壳部原料的重量比为1：0.2-0.4。本发明乳液具有明显核壳结构，粒径细而分布均一，乳液稳定，透气性好，具有良好的缓释作用，用该乳液制备成草本精华健康涂料后，涂膜综合性优异、防水、防腐、透气性好，能有效的祛除有害气体，抑制多种菌种的生长，持久释放负离子数。

Description

一种核壳技术包覆草本精油乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种草本精华健康涂料用乳液，特别是涉及一种用于涂料释放草本物质的核壳技术包覆草本精油乳液及其制备方法。

背景技术

随着“复合技术”在材料科学中的发展，八十年代科学家们提出了“粒子设计”的新概念。即从粒子层面，而非宏观的机械混合来复合，由此科学家们提出了一个“核壳聚合乳液”的新概念。所谓核壳，顾名思义就是指以聚合物A为核，外层包裹聚合物B的乳胶颗粒为壳的结构，其主要是通过由性质不同的两种或多种单体分子在一定条件下按阶段聚合使颗粒内部的内侧和外侧分别富集不同的成分，通过核和壳的不同组合，得到一系列不同形态的乳胶粒子从而可赋予核壳各不相同的功能。

核壳乳液的合成方法主要通过三种机理，包括接枝机理、互穿聚合物网络（IPN）机理和离子键合机理。

核壳乳液与一般乳液相比，区别仅在于乳胶粒的结构形态不同。核壳乳胶粒独特的结构形态大大改善了聚合物乳液的性能。即使在相同原料组成的情况下，具有核壳结构乳胶粒的聚合物乳液也往往比一般聚合物乳液具有更优异的性能，因此，从80年代以来，核壳乳液聚合一直受到人们的青睐，在核壳化工艺、乳胶粒形态测定、乳胶粒颗粒形态对聚合物性能的影响机理等方面取得许多进展。

而在目前的涂料技术中。用于环保型涂料即有竹炭涂料，负离子涂料，净味涂料，无添加涂料等其成膜物质为普通丙烯酸酯乳液，其透气性差，耐水性不好等缺陷，影响了上述涂料的特异功能，达不到预期效果。本发明采取一种核壳结构形式，具有透气、释放、杀菌、净化空气等功能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种核壳技术包覆草本精油乳液及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。

本发明第一方面提供一种核壳技术包覆草本精油乳液，其原料包括核部原料和壳部原料，所述核部原料和壳部原料的重量比为1：0.2-0.4，所述核部原料的组分包括以重量份计的如下组分：

表面活性剂1-3份；

引发剂0.2-0.3份；

核部软单体10-20份；

核部硬单体5-15份；

有机硅氧烷单体3-5份；

草本精油0.1-0.3份；

核部功能单体0.5-1.5份；

去离子水40-45份。

所述壳部原料的组分包括以重量份计的如下组分：

表面活性剂0.2-0.5份；

引发剂0.1-0.3份；

壳部软单体3-8份；

壳部硬单体5-10份；

有机硅氧烷单体1-2份；

壳部功能单体0.2-1.0份；

去离子水5-10份。

优选的，所述核部原料的组分包括以重量份计的如下组分：

表面活性剂1.5-2.5份；

引发剂0.2-0.3份；

核部软单体13-17份；

核部硬单体10-14份；

有机硅氧烷单体3.5-4.5份；

草本精油0.1-0.3份；

核部功能单体0.8-1.2份；

去离子水40-45份。

所述壳部原料的组分包括以重量份计的如下组分：

表面活性剂0.3-0.4份；

引发剂0.1-0.2份；

壳部软单体3.5-6份；

壳部硬单体8-10份；

有机硅氧烷单体1-2份；

壳部功能单体0.2-1.0份；

去离子水5.5-8.4份。

优选的，所述核部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上的组合；壳部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上的组合。

优选的，所述有机硅氧烷单体选自乙烯基三异丙氧基硅烷、r-甲基丙酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、八乙烯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷中的一种或两种以上的组合。

优选的，所述核部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酰胺中的两种以上的组合；壳部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酰胺中的两种以上的组合。

优选的，所述草本精油选自薰衣草（lavandula pedunculata）精油、茶树（Melaleucaalternifola）精油、紫薇（Lagerstroemia indica）精油、石竹（Dianthus chinensis）精油、尤加利（eucalyptus globulus）精油、凤梨（Ananas comosus）精油、仙人掌（Opuntia stricta）精油、芦荟（Aloe vera var.chinensis）精油、香茅（Mosla chinensis Maxim）精油、天竺葵（Pelargonium hortorum）精油、丁香（Syzygium aromaticum）精油中的一种或两种以上的组合。

所述各种草本精油均可通过市售途径获得。

优选的，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。

优选的，所述表面活性剂为磺基琥珀酸烷基醇醚酯钠盐、支链醇醚和含烯丙基烷氧基的聚醚硫酸盐的混合物。

优选的，所述核部硬单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种以上的组合；所述壳部硬单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种以上的组合。

本发明第二方面提供一种核壳技术包覆草本精油乳液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将所述核部原料中的26-30份去离子水、0.3-1份表面活性剂、0.07-0.1份引发剂、3-5份核部软单体、1-2份核部硬单体、0.1-0.5份核部功能单体、0.5-1份有机硅氧烷单体加入反应釜，在搅拌条件下升温至80-87℃反应，稳定反应10min-15min形成种子晶体；将剩余的核部原料中的去离子水、表面活性剂、引发剂、核部软单体、核部硬单体、核部功能单体、草本精油、有机硅氧烷单体制成核部预乳化液；将所得核部预乳化液滴加到反应釜内；滴完后引发接枝聚合在83-90℃下保温2-3小时；

（2）将所述壳部原料制成壳部预乳化液，将所得壳部预乳化液滴加至步骤1所得的料液中，所述壳部预乳化液与步骤1所得的料液的重量比为1：0.2-0.4，滴完后引发接枝聚合在83-90℃下保温2-3小时，再冷却至室温，然后调节pH至7-8，出料、过滤得草本核壳结构透气乳液。

优选的，所述步骤1中核部预乳化液的滴加温度为80-87℃，滴加时间为2-3小时。

优选的，所述步骤2中壳部预乳化液的滴加温度为80-87℃，滴加时间为2-3小时。

优选的，所述步骤2中调节pH值所使用的溶液选自AP-95，中和当量为330-360mgHCl/g。

所述AP-95具体指一种pH值调节剂，其型号为AP-95，由上海忠诚化工有限公司提供。

本发明第三方面提供一种核壳技术包覆草本精油乳液在涂料制备领域的应用。

本发明发明人采用有机硅改性丙烯酸酯，有机硅热稳定性大大优于一般的有机聚合物，在高温下仍有好的保光性；有机硅具有优良的的耐水，耐潮及耐候性。因为无亲水的极性基，但因其分子间距较大，所以湿气的透过率比有机树脂大；有机硅有较好的耐辐射性，它的耐辐射性能随硅原子上的取代基而异。

本发明发明人用有机硅与丙烯酸酯及草本精油以核壳结构形成接枝共聚成的乳液，不仅克服了成膜物质透气差，耐水性和热稳定不好等缺陷，并以核壳结构形式使草本精华缓慢释放出来。

本发明乳液具有明显核壳结构，粒径细而分布均一，乳液稳定，透气性好，具有良好的缓释作用，用该乳液制备成草本精华健康涂料后，涂膜综合性优异、防水、防腐、透气性好，能有效的祛除有害气体，抑制多种菌种的生长（优异的杀菌力），能持久释放负离子数（优异的负离子释放力），经配制的草本精华涂料，负离子释放量释放个数为450个/s*cm²，防霉级别为0级，有效改善室内环境的空气质量。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

各种原料和试剂均购自商业供应商，未经进一步纯化，除非另有说明。易受潮的原料和试剂均存放于全密封瓶中，并直接使用，均未经过特殊处理。

本发明的关键在于所采用的有机硅氧烷单体、交联单体、纯草本精油、将乳液粒子制成核壳结构。增大乳液的稳定性、耐水性、及突出的透气性，有效地释放草本精油物质。

实施例1

a．核部原料：

b、壳部原料：

将上述反应物配方a组分中的去离子水2/3，表面活性剂1/3，引发剂1/3，核部软单体1/4、核部硬单体1/6、核部功能单体1/4、有机硅氧烷单体1/6加反应釜中，在搅拌条件下升温至80-85℃反应，稳定10-15min后，形成种子纳米晶体乳液，然后滴加a组分中剩余部分所组成的预乳化液；滴加时间为3小时，反应温度为80-87℃，滴完后引发接枝聚合保温1小时，形成的乳液粒子为核层。然后继续滴加b组分混合后所制备的预乳化液，滴加时间为1.5-2小时，反应温度为80-87℃，形成壳层粒子，滴完后引发接枝共聚合保温2-3小时，即得到核壳结构草本透气状乳液。

实施例2

a．核部原料：

b、壳部原料：

实施例3

a．核部原料：

b、壳部原料：

实施例4

a．核部原料：

b、壳部原料：

实施例5

分别使用实施例1-4所制备的草本核壳结构透气乳液来制备草本精华健康涂料，

配方：

工艺过程：

取去离子水加入分散剂s-70s、分散剂2320、润湿剂、消泡剂315搅拌均匀，在搅拌条件下加入钛白粉、重质碳酸钙、高岭土、负离子粉剂、草本纳米粉剂、纳米胶粉高速分散30min-45min，进入研磨机上研磨，取样检测。当产品颗粒细度达到20μm左右时，停止研磨。加入草本核壳结构透气乳液（实施例1-4制备）、草本精油胶囊、防腐剂、杀菌剂、AP-95调节剂、成膜助剂、消泡剂518、增稠流平剂搅拌均匀，过滤，包装，即得草本精华健康涂料，性能检测如表1所示。

所述分散剂的型号为S-70S，由上海忠诚化工有限公司提供。

所述润湿剂的型号为EFS4070，由上海忠诚化工有限公司提供。

所述分散剂2320，由深圳海川有限公司提供。

所述消泡剂315，由深圳海川有限公司提供。

所述钛白粉996，由上海颜钛有限公司提供。

所述Ls-02超细纳米负离子粉，由上海六立纳米材料科技有限公司提供。

赛博亚纳米胶粉是一种提高涂料触变性、对比率、耐洗刷性、施工性和涂膜性能的一种物质，由余杭加诚非金属矿业有限公司提供。

所述消泡剂的型号为DF538，由上海忠诚化工有限公司提供。

所述流平剂的型号为lEV-202，由上海忠诚化工有限公司提供。

所述pH值调节剂的型号为AP-95，由上海忠诚化工有限公司提供。

所述杀菌剂的型号为515，由上海朝玲有限公司提供。

所述防霉剂的型号为A2W，由上海朝玲有限公司提供。

所述润湿剂的型号为EFS-4070中的一种，由上海忠诚化工有限公司提供有限公司提供。

所述复合成膜剂选自为丙二醇丁醚或十二碳酯醇中的一种或两种的混合物。

表1

GB/T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》

GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》

JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂料涂覆材料净化性能》I类

HG/T4109-2009《负离子功能涂料》

GB/T1741-2007《漆膜耐霉菌性测定法》

如表1所示，由本发明所提供的草本核壳结构透气乳液制备而得的草本精华健康涂料，经检测，具有负离子释放量大、防霉杀菌力强、无毒、无味，室内环境空气净化好，能有效促进人的健康。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种核壳技术包覆草本精油乳液，其原料包括核部原料和壳部原料，所述核部原料和壳部原料的重量比为1：0.2-0.4，所述核部原料的组分包括以重量份计的如下组分：

表面活性剂1-3份；

引发剂0.2-0.3份；

核部软单体10-20份；

核部硬单体5-15份；

有机硅氧烷单体3-5份；

草本精油0.1-0.3份；

核部功能单体0.5-1.5份；

去离子水40-45份。

所述壳部原料的组分包括以重量份计的如下组分：

表面活性剂0.2-0.5份；

引发剂0.1-0.3份；

壳部软单体3-8份；

壳部硬单体5-10份；

有机硅氧烷单体1-2份；

壳部功能单体0.2-1.0份；

去离子水5-10份。

2.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述核部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上的组合；壳部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上的组合。

3.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述有机硅氧烷单体选自乙烯基三异丙氧基硅烷、r-甲基丙酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、八乙烯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷中的一种或两种以上的组合。

4.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述核部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酰胺中的两种以上的组合；壳部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酰胺中的两种以上的组合。

5.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述纯草本精油选自薰衣草精油、茶树精油、紫薇精油、石竹精油、尤加利精油、凤梨精油、仙人掌精油、芦荟精油、香茅精油、天竺葵精油、丁香精油中的一种或两种以上的组合。

6.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。

7.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述表面活性剂为磺基琥珀酸烷基醇醚酯钠盐、支链醇醚和含烯丙基烷氧基的聚醚硫酸盐的混合物。

8.如权利要求1所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液，其特征在于，所述核部硬单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种以上的组合；所述壳部硬单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种以上的组合。

9.如权利要求1-8任一所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液的制备方法，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤1中核部预乳化液的滴加温度为80-87℃，滴加时间为2-3小时。

11.如权利要求9所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤2中壳部预乳化液的滴加温度为80-87℃，滴加时间为2-3小时。

12.如权利要求1-8任一所述的一种核壳技术包覆草本精油乳液在涂料制备领域的应用。