CN103819605A - 一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法 - Google Patents

一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，包括：将乳化剂和去离子水混匀，在预定温度条件下，加入1/10-1/8的单体预乳液和1/3-1/2的引发剂溶液，反应，滴加剩余单体预乳液和引发剂，然后温度升高5-10℃，恒温60-120min，降温，即得防水丙烯酯乳液整理剂。本发明将丙烯酸酯聚合物与有机硅氧烷结合，不仅利用了丙烯酸酯的成膜性，还利用有机硅氧烷的低表面能以及耐热性对丙烯酸酯进行改性，改善了涂膜的硬度，提高致密性，提升丙烯酸酯薄膜的防水性能。

Description

一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法
技术领域
本发明属于防水整理剂的制备领域，特别涉及一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法。 
背景技术
由于纤维本身的多孔性，加上纤维与纤维之间的空隙，在纤维内部存在着许多“毛细管”，很容易被液体湿润。随着生产和生活水平的提高，人们对织物各种功能的要求越来越高，在一些特殊的生产部门和日常生活中，人对不同场合的织物就有了不同的要求，防水、防油织物就是其中的一种。为了达到拒水、拒油的目的，可以利用具有特殊分子结构的拒水、拒油整理剂施加在织物表面，改变纤维表面层的组成，并以物理、化学或物理化学的方式与纤维结合，使织物不再被水或常用油类（如食用油、机油等）所润湿。 
研究发现，硅氧烷及含氟材料是自然界所有物质中表面能最低的两种材料，硅氧烷材料的表面能仅比含氟材料高10mN/m左右，由于Si-O键的键能高、键角大、Si-O-Si主链柔软，侧链基团对主链起屏蔽作用，这些链结构的特殊性赋予有机硅聚合物许多优异的性能,如极低的玻璃化转变温度、低表面能，具备优秀的耐热性、耐候性、耐化学药品性等，因而得到了广泛的重视，在含氟材料的使用受到环保问题的制约时，利用硅氧烷材料来制备超疏水膜日益受到人们的重视。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，本发明利用有机硅烷的低表面能及耐热性对丙烯酸酯进行改性，改善了涂料的硬度，提高了致密性，提升丙烯酸酯薄膜的防水性能。 
本发明的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，包括： 
（1）称取1/4～1/2乳化剂和去离子水混匀，搅拌条件下，将混合单体滴加入乳化剂中，继续搅拌，得到单体预乳液；其中按质量百分比，混合单体组分为丙烯酸丁酯30-55%，苯乙烯15-30%，乙基丙烯酸羟乙酯15-25%，乙基丙烯酸5-10%，N-羟甲基丙烯酸胺5-10%，八甲基环四硅氧烷5-10%，乙烯基三甲氧基硅烷5-10%； 
（2）将剩余乳化剂和去离子水混匀，在预定温度条件下，加入1/10-1/8的单体预乳液和1/3-1/2的引发剂溶液，反应时间为20-30min，滴加剩余单体预乳液和引发剂，然后将温度再升高5-10℃，恒温60-120min，降温，即得防水丙烯酯乳液整理剂； 
其中混合单体、乳化剂总用量、引发剂总用量的质量比为100：2～6：0.5～5。 
所述步骤（1）、（2）中乳化剂为l-3wt%司班80和1-3wt%吐温80。 
所述步骤（1）中继续搅拌时间为15-30min。 
所述步骤（2）中引发剂为过硫酸铵。 
所述步骤（2）中预定温度为72～76℃ 
所述步骤（1）、（2）乳化剂和去离子水混匀后的浓度为2～6wt%。 
所述步骤（2）中引发剂溶液浓度为0.5～5wt%。 
所述步骤（2）中剩余单体预乳液在2-3h滴加完毕。 
本发明中丙烯酸酯聚合物本身的成膜性好、网络结构疏松、有好的防水性、原料易得、制法简单、成本低等优点。由于丙烯酸酯乳液的的合成一般采用聚合反应，得到的产物多为线性高分子聚合物，涂膜的硬度低，不够致密，导致防水性能差。有机硅改性丙烯酸酯，利用有机硅键能高、键角大、具有较好的抗热和抗氧化等性能，通过接枝聚合等方式，将有机硅接入到丙烯酸酯聚合物的碳碳主链上，从而改善纯丙烯酸酯乳液的缺点，提高其防水性能及抗热强度等。如添加八甲基环四硅氧烷，与丙烯酸酯发生开环聚合，将有机硅成功接枝到碳碳主链上，并在后期补加乙烯基三甲氧基硅烷来增加有机硅的接入量，进一步提高乳液的性能。 
采用有机硅对丙烯酸酯进行改性，不仅可以显著地降低聚丙烯酸酯的表面张力、吸水率，而且可以大大提高其耐沾污性和耐高低温性。 
有益效果
本发明将丙烯酸酯聚合物与有机硅氧烷结合，不仅利于了丙烯酸酯的成膜性，还利用有机硅氧烷的低表面能以及耐热性对丙烯酸酯进行改性，改善了涂膜的硬度，提高致密性，提升丙烯酸酯薄膜的防水性能。 
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 
实施例1 
(l)单体预乳液的制备 
在烧杯A中准确称取100g的单体（丙烯酸丁酯30g，苯乙烯20g，乙基丙烯酸羟乙酯15g，乙基丙烯酸10g，N-羟甲基丙烯酸胺5g，八甲基环四硅氧烷10g，乙烯基三甲氧基硅烷10g），在烧瓶B中称取1/4乳化剂（2g司班80、1g吐温80）和50ml去离子水，搅拌均匀后，在剧烈的搅拌下，将烧杯A中的混合单体滴加到烧瓶B中，进行乳化，滴加结束后，继续搅拌15min，得单体预乳液； 
(2)称取剩余的乳化剂和50ml去离子水至四口烧瓶中，作为反应底液; 
(3)称取2g引发剂过硫酸铵，溶解于6ml去离子水中; 
(4)将温度设定为预定温度72℃，加入约十分之一的预乳化液和三分之一的引发剂溶液，进行反应，待反应出现蓝相，开始滴加剩余单体，在3个小时滴加完，最后补加剩余引发剂； 
(5)将温度升高10℃，恒温120min; 
(6)降温，得到有机硅改性丙烯酸防水乳液。 
上述合成的产品整理纯棉织物(聚硅氧烷接枝改性聚氨酯水分散体浓度30g/L)，测试拒水性能（测试方法参照AATCC22—2001）《排水：喷雾试验》测试并评级，拒油性能（测试方法参照AATCC118—2002《排油：耐烃试验》(FZ／T01067-1999)，接触角（采用10mL小型注射器分别将水和液体石蜡滴在待测试样上，采用JIC-1润湿角测量仪测量接触角。其结果如下表1。 
表1 
Figure BDA0000476021460000031
实施例2 
(l)单体预乳液的制备 
在烧杯A中准确称取100g的单体（丙烯酸丁酯45g，苯乙烯20g，乙基丙烯酸羟乙酯15g，乙基丙烯酸5g，N-羟甲基丙烯酸胺5g，八甲基环四硅氧烷5g，乙烯基三甲氧基硅烷 5g），在烧瓶B中称取1/4乳化剂（lg司班80、1g吐温80）和50ml去离子水，搅拌均匀后，在剧烈的搅拌下，将烧杯A中的混合单体滴加到烧瓶B中，进行乳化，滴加结束后，继续搅拌15min，得单体预乳液; 
(2)称取剩余的乳化剂和50ml去离子水至四口烧瓶中，作为反应底液; 
(3)称取1g引发剂过硫酸铵，溶解于4ml去离子水中; 
(4)将温度设定为预定温度74℃，加入约十分之一的预乳化液和三分之一的引发剂溶液，进行反应，待反应出现蓝相，开始滴加剩余单体，在3个小时滴加完，最后补加剩余引发剂; 
(5)将温度升高5℃，恒温60min; 
(6)降温，得到有机硅改性丙烯酸防水乳液。 
上述合成的产品整理纯棉织物(聚硅氧烷接枝改性聚氨酯水分散体浓度40g/L)，测试拒水性能（测试方法参照AATCC22—2001）《排水：喷雾试验》测试并评级，拒油性能（测试方法参照AATCC118—2002《排油：耐烃试验》(FZ／T01067-1999)，接触角（采用10mL小型注射器分别将水和液体石蜡滴在待测试样上，采用JIC-1润湿角测量仪测量接触角。其结果如下表2。 
表2 
Figure BDA0000476021460000041
实施例3 
(l)单体预乳液的制备 
在烧杯A中准确称取100g的单体（丙烯酸丁酯35g，苯乙烯30g，乙基丙烯酸羟乙酯15g，乙基丙烯酸5g，N-羟甲基丙烯酸胺5g，八甲基环四硅氧烷5g，乙烯基三甲氧基硅烷5g），并加入在烧瓶B中称取1/2乳化剂（2g司班80、2g吐温80）和50ml去离子水，搅拌均匀后，在剧烈的搅拌下，将烧杯A中的混合单体滴加到烧瓶B中，进行乳化，滴加结束后，继续搅拌30min，得单体预乳液; 
(2)称取剩余的乳化剂和50ml去离子水至四口烧瓶中，作为反应底液; 
(3)称取3g引发剂过硫酸铵，溶解于8ml去离子水中; 
(4)将温度设定为预定温度76℃，加入约十分之一的预乳化液和三分之一的引发剂溶液，进行反应，待反应出现蓝相，开始滴加剩余单体，在2个小时滴加完，最后补加剩余引发剂; 
(5)将温度升高5℃，恒温60min; 
(6)降温，得到有机硅改性丙烯酸防水乳液。 
上述合成的产品整理纯棉织物(聚硅氧烷接枝改性聚氨酯水分散体浓度30g/L)，测试拒水性能（测试方法参照AATCC22—2001）《排水：喷雾试验》测试并评级，拒油性能（测试方法参照AATCC118—2002《排油：耐烃试验》(FZ／T01067-1999)，接触角（采用10mL小型注射器分别将水和液体石蜡滴在待测试样上，采用JIC-1润湿角测量仪测量接触角。其结果如下表3。 
表3 
Figure BDA0000476021460000051
实施例4 
(l)单体预乳液的制备 
在烧杯A中准确称取100g的单体（丙烯酸丁酯30g，苯乙烯30g，乙基丙烯酸羟乙酯15g，乙基丙烯酸5g，N-羟甲基丙烯酸胺5g，八甲基环四硅氧烷10g，乙烯基三甲氧基硅烷5g），并加入在烧瓶B中称取1/4～1/2乳化剂（1g司班80、2g吐温80）和50ml去离子水，搅拌均匀后，在剧烈的搅拌下，将烧杯A中的混合单体滴加到烧瓶B中，进行乳化，滴加结束后，继续搅拌15～30min，得单体预乳液; 
(2)称取剩余的乳化剂和50ml去离子水至四口烧瓶中，作为反应底液; 
(3)称取4g引发剂过硫酸铵，溶解于10ml去离子水中； 
(4)将温度设定为预定温度75℃，加入约十分之一的预乳化液和三分之一的引发剂溶液，进行反应，待反应出现蓝相，开始滴加剩余单体，在2个小时滴加完，最后补加剩余引发剂； 
(5)将温度升高10℃，恒温120min； 
(6)降温，得到有机硅改性丙烯酸防水乳液。 
上述合成的产品整理纯棉织物(聚硅氧烷接枝改性聚氨酯水分散体浓度40g/L)，测试拒水性能（测试方法参照AATCC22—2001）《排水：喷雾试验》测试并评级，拒油性能（测试方法参照AATCC118—2002《排油：耐烃试验》(FZ／T01067-1999)，接触角（采用10mL小型注射器分别将水和液体石蜡滴在待测试样上，采用JIC-1润湿角测量仪测量接触角。其结果如下表4。 
表4 
Figure BDA0000476021460000061
。

Claims (8)

1.一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，包括：
（1）称取1/4～1/2乳化剂和去离子水混匀，搅拌条件下，将混合单体滴加入乳化剂中，继续搅拌，得到单体预乳液；其中按质量百分比，混合单体组分为丙烯酸丁酯30-55%，苯乙烯15-30%，乙基丙烯酸羟乙酯15-25%，乙基丙烯酸5-10%，N-羟甲基丙烯酸胺5-10%，八甲基环四硅氧烷5-10%，乙烯基三甲氧基硅烷5-10%；
（2）将剩余乳化剂和去离子水混匀，在预定温度条件下，加入1/10-1/8的单体预乳液和1/3-1/2的引发剂溶液，反应时间为20-30min，滴加剩余单体预乳液和引发剂，然后将温度再升高5-10℃，恒温60-120min，降温，即得防水丙烯酯乳液整理剂；
其中混合单体、乳化剂总用量、引发剂总用量的质量比为100：2～6：0.5～5。
2.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）、（2）中乳化剂为l-3wt%司班80和1-3%wt吐温80。
3.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中继续搅拌时间为15-30min。
4.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中引发剂为过硫酸铵。
5.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中预定温度为72-76℃。
6.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）、（2）乳化剂和去离子水混匀后的浓度为2-6wt%。
7.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中引发剂溶液浓度为0.5-5wt%。
8.根据权利要求1所述的一种防水丙烯酸酯乳液整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中剩余单体预乳液在2-3h滴加完毕。
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Patentee after: China (Xiamen) special materials Co., Ltd.

Address before: 201620 Shanghai Songjiang new town, North Renmin Road, No. 2999, No.

Patentee before: Donghua University

Patentee before: Huamao (Xiamen) Weaving & Dyeing Integration Co., Ltd.