CN103864976B - 一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺 - Google Patents

一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无纺布用自交联苯丙乳液及其制备方法，以苯乙烯和丙烯酸酯单体为主要单体，选用合适的自交联单体和功能性单体，通过半连续预乳化种子乳液聚合工艺制得无纺布用苯丙乳液。本发明通过控制乳液聚合工艺条件、单体种类和配比、乳化剂、引发剂、自交联单体、功能性单体，制得对无纺布材料具有优良的增强和固定作用的苯丙乳液，并且该乳液在使用过程中无有机溶剂挥发，绿色环保零VOC，因此有着良好的商业应用前景。

Description

一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺
[技术领域]
本发明涉及一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺。
[背景技术]
无纺布(又称“不织布”和“非织造布”)是一种不需要纺纱织布而形成的织物，其先由定向或随机的纤维构成的纤网结构，再采用机械、热粘或化学等方法加固而成的新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、价格低廉、可循环再用等特点，从而被广泛应用于医疗卫生(手术衣、防护服、口罩、尿片、美容用品、卫生巾等)、家庭装饰(墙布、台布、床单、床罩等)、服装衣饰(衬里、粘合衬、絮片、定型棉等)、工业(建筑基材、增强材料、抛光材料、过滤材料、绝缘材料等)领域。
全球无纺布消费量在1983年时仅为80万吨，而到2010年时增长到800多万吨，其中我国2010年产量高达260万吨，居世界之最。但是，我国无纺布技术与国外还有较大的差距，尤其是化学粘合法无纺布的技术最为落后。而通过化学方法加固的无纺布已经是无纺布制造技术的主流，因此无纺布用胶粘剂是无纺布技术的核心，决定了一个国家无纺布制造技术的先进程度。目前我国主要是从国外进口相关胶粘剂产品(主要是乳液型胶粘剂)，其售价极其高昂。因此，我国急需开发绿色环保的高性能无纺布专用乳液型胶粘剂。
[发明内容]
本发明的目的在于克服上述现有技术和产品的缺陷，提供一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，该苯丙乳液对各类无纺布材料优良的粘结、固着和增强作用，并且涂层的具有良好的柔韧性、强度、抗水性等性能，同时聚合制备工艺简单可行，生产成本比较低廉。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无纺布用自交联苯丙乳液，其特征在于由下列质量份的原料组分通过预乳化半连续种子乳液聚合工艺制得苯丙乳液：
在本发明中，所述的丙烯酸酯类硬单体为醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一种或任意组合。苯乙烯和硬单体主要是赋予涂层较高的内聚力、强度和硬度，使无纺布具有一定的强度和硬度。
在本发明中，所述的丙烯酸酯类软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯中的一种或任意组合。丙烯酸酯类软单体主要功能是赋予涂层的成膜性和粘合性，使无纺布具有一定的弹性、柔韧性和延展性。
在本发明中，所述的功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、马来酸酐、衣康酸中的一种或任意组合。功能性单体主要是提高无纺布的固着和增强作用。
在本发明中，所述的自交联单体为双丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或任意组合。通过引入自交联官能团，使得涂层发生一定程度的交联，提高无纺布的抗水性等性能。
在本发明中，功能性单体和自交联单体的复配使用可以使乳液成膜后形成立体网状交联结构，能使涂层和无纺布的抗张强度、耐水性、附着力、高回弹性等综合性能大大提高。
在本发明中，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或任意组合。
在本发明中，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、OP-10、TX-10、Tween-80、Span-80中的一种或任意组合。本发明主要选用阴离子与非离子乳化剂复配，因为这两者配伍使用可使两种乳化剂分子交替吸附在乳胶表面，可以降低同一胶粒上离子间的静电斥力及乳胶表面的电荷密度，不仅可提高乳液的稳定性，并且使由引发剂产生的自由基更易进入乳胶粒中，从而提高乳液聚合速度。同时，在乳液聚合过程中，阴离子乳化剂能够提高乳液的机械稳定性，而非离子乳化剂能够提高乳液的化学稳定性。
在本发明中，制备苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，包括以下步骤：
(1)首先用1/3～1/2去离子水完全溶解1/4～1/3的乳化剂，再依次加入混合单体，充分搅拌得到预乳液；
(2)将引发剂用1/8～1/6的去离子水完全溶解，制得引发剂水溶液；
(3)向反应设备中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、1/5～1/3的引发剂水溶液并充分搅拌分散，然后升温至75～85℃，再加入5～20％预乳液，反应15～40min以形成种子乳液，之后开始同时匀速缓慢滴入剩余预乳液和剩余引发剂水溶液，控制2～5h滴完，滴加完毕后升温80～90℃，并保温1～3h，然后降至室温并过滤出苯丙乳液。
本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果：
1、以苯乙烯、丙烯酸酯单体、自交联单体以及功能性单体，采用预乳化半连续种子乳液聚合工艺，通过控制乳液聚合工艺条件、单体、乳化剂、引发剂，制备得到无纺布材料用苯丙乳液，该苯丙乳液对各类无纺布材料优良的粘结、固着和增强作用，其涂层具有良好的柔韧性、强度、抗水性等性能，而且不含甲醛等挥发性有机物，绿色环保零VOC；
2、本发明的制备工艺简单，易于控制聚合体系，生产成本比较低廉，通过对乳液聚合反应工艺条件及原料的合理选择，使得苯丙乳液对各类无纺布材料具有优良的粘结、增强、固着等作用。
[具体实施方式]
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
【实施例1】
一种无纺布用自交联苯丙乳液的原料配方如下：
其中，乳液聚合工艺如下：
(1)首先用1/3去离子水完全溶解1/4的乳化剂，再依次加入混合单体，充分搅拌得到预乳液。
(2)将引发剂用1/7的去离子水完全溶解，制得引发剂水溶液。
(3)向反应设备中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、1/4的引发剂水溶液并充分搅拌分散，然后升温至80℃，再加入10％预乳液，反应30min以形成种子乳液，之后开始同时匀速缓慢滴入剩余预乳液和剩余引发剂水溶液，控制3h滴完；滴加完毕后升温85℃，并保温2h，然后降至室温并过滤出料即制得无纺布用乳液胶粘剂产品1。
【实施例2】
一种无纺布用自交联苯丙乳液的原料配方如下：
其中，乳液聚合工艺如下：
(1)首先用1/3去离子水完全溶解1/4的乳化剂，再依次加入混合单体，充分搅拌得到预乳液。
(2)将引发剂用1/7的去离子水完全溶解，制得引发剂水溶液。
(3)向反应设备中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、1/4的引发剂水溶液并充分搅拌分散，然后升温至80℃，再加入10％预乳液，反应30min以形成种子乳液，之后开始同时匀速缓慢滴入剩余预乳液和剩余引发剂水溶液，控制3h滴完；滴加完毕后升温85℃，并保温2h，然后降至室温并过滤出料即制得无纺布用乳液胶粘剂产品1。
【实施例3】
一种无纺布用自交联苯丙乳液的原料配方如下：
其中，乳液聚合工艺如下：
(1)首先用1/3去离子水完全溶解1/4乳化剂，再依次加入混合单体，充分搅拌得到预乳液。
(2)将引发剂用1/8去离子水完全溶解，制得引发剂水溶液。
(3)向反应设备中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、1/5引发剂水溶液并充分搅拌分散，然后升温至75℃，再加入5％预乳液，反应15min以形成种子乳液，之后开始同时匀速缓慢滴入剩余预乳液和剩余引发剂水溶液，控制2h滴完；滴加完毕后升温80℃，并保温1h，然后降至室温并过滤出料即制得无纺布用乳液胶粘剂产品3。
【实施例4】
一种无纺布用自交联苯丙乳液的原料配方如下：
其中，乳液聚合工艺如下：
(1)首先用1/2去离子水完全溶解1/3的乳化剂，再依次加入混合单体，充分搅拌得到预乳液。
(2)将引发剂用1/6的去离子水完全溶解，制得引发剂水溶液。
(3)向反应设备中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、1/3的引发剂水溶液并充分搅拌分散，然后升温至85℃，再加入20％预乳液，反应40min以形成种子乳液，之后开始同时匀速缓慢滴入剩余预乳液和剩余引发剂水溶液，控制5h滴完；滴加完毕后升温90℃，并保温3h，然后降至室温并过滤出料。即制得无纺布用乳液胶粘剂产品4。
如上所述，将产品1～4应用于无纺布纤维上并进行各种测试，结果如下表1所示。
表1无纺布用乳液胶粘剂成品测试结果
由表1可知，本发明的无纺布用苯丙乳液的拉伸轻度、弯曲强度、耐破强度等性能指标较好，即苯丙乳液对无纺布材料具有良好的增强、粘结、固着以及柔韧性等性能，并且绿色环保零污染。
上述参照实施例的目的在于对本发明进行详细描述，是说明性的而不是限定性的。对本领域技术人员来说，在不背离本发明的范围和总体构思的前提下，按照本发明的方法作出不同的修改和变化是显而易见的，应属本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，其特征在于该无纺布用自交联苯丙乳液由下列质量份的原料组分通过预乳化半连续种子乳液聚合工艺制得：
所述功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、马来酸酐、衣康酸中的一种或任意组合；
该预乳化半连续种子乳液聚合工艺包括以下步骤：
(1)首先用1/3～1/2去离子水完全溶解1/4～1/3的乳化剂，再依次加入混合单体，充分搅拌得到预乳液；
(2)将引发剂用1/8～1/6的去离子水完全溶解，制得引发剂水溶液；
(3)向反应设备中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、1/5～1/3的引发剂水溶液并充分搅拌分散，然后升温至75～85℃，再加入5～20％预乳液，反应15～40min以形成种子乳液，之后开始同时匀速缓慢滴入剩余预乳液和剩余引发剂水溶液，控制2～5h滴完，滴加完毕后升温80～90℃，并保温1～3h，然后降至室温并过滤出苯丙乳液。
2.根据权利要求1所述的一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，其特征在于：所述的丙烯酸酯类硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，其特征在于：所述的丙烯酸酯类软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，其特征在于：所述的自交联单体为双丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或任意组合。
6.根据权利要求1所述的一种无纺布用自交联苯丙乳液的预乳化半连续种子乳液聚合工艺，其特征在于：所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、OP-10、TX-10、Tween-80、Span-80中的一种或任意组合。
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