CN103897083A - 一种多领域用高性能环保乳胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多领域用高性能环保乳胶及其制备方法和应用,该环保乳胶主要有单体、复合表面活性剂、引发剂、缓冲剂、溶剂等经过先进的单体及表面活性剂搭配理念、合理的原材料组成和严谨的工艺使得体系中的残单量极低,从而达到低VOC、低气味儿、环保无毒,同时具有性能优良应用范围广的特点,可以实现与其它物质良好共参性从而达到理想设计理念,实现环保与性能双丰收,符合当今乃至日后很长一段时间对环保的高要求,可以与欧美、日本等对环保及性能有苛刻要求国家和地区的同类产品相媲美。

Description

一种多领域用高性能环保乳胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及胶粘剂原材料应用领域,具体为一种多领域用高性能环保乳胶及其制备方法和应用。
背景技术
以水替油是当今以及日后社会发展的永恒主题,尤其发达国家极为重视环保问题,许多高端品种的产品已经在要求极为苛刻的领域上得到了水性化应用的同时也实现了环保的高要求,这其中环保方面的体现就是极低VOC含量,无苯、甲苯、二甲苯、卤代烃、重金属等等。在我国环境问题也受到了越来越广泛的重视,相应的部分领域虽然也实现了水性化,但我们确不一定能达到完全环保无毒,我们的水性化是片面的、不全面的、不能持续稳定的,这其中就包括原材料诸如像乳胶、助剂中含有大量的VOC、苯、甲苯、二甲苯等,这就给环保水准打了大大的折扣。为解决上述问题本多领域用高性能环保乳胶经过先进的单体及表面活性剂搭配理念、构架理想的核壳聚合及反应型活性剂做保障,以完美的两套引发体系引擎整个聚合过程,合理的原材料组成和严谨的工艺使得体系中的残单量极低,从而达到低VOC、低气味儿、环保无毒,同时具有性能优良应用范围广的特点,可以实现与其它物质良好共参性从而达到理想设计理念,实现环保与性能双丰收,符合当今乃至日后很长一段时间对环保的高要求,可以与欧美、日本等对环保及性能有苛刻要求国家和地区的同类产品相媲美。对于我国,环境保护问题已引起极大重视,人们环保意识越来越强,传统的乳液聚合产品已经很难满足人们的高环保要求,本领域用高性能环保乳胶代替传统乳液聚合产品已成为大势所趋,预计今后在我国必将迅速发展,以谋利于各行各业,造福千万家!
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种多领域用高性能环保乳胶。
本发明的另一目的是提供所述一种多领域用高性能环保乳胶及其制备方法。
本发明的还一目的是提供所述多领域用高性能环保乳胶在不同领域如乳胶漆、防水涂料、胶粘剂中的应用。
首先,本发明提供了一种多领域用高性能环保乳胶,其pH在5.5-8.5,固含量为45.0%~60.0%,粘度在40-650mpa.s;其包括以下重量百分比的组分:
其包括以下重量百分比的组分:
Figure BDA0000472785700000021
优选的,所述单体为(1)分子式为C8H8的芳烃,并用于合成树脂和离子交换树脂及合成橡胶;(2)具有甜的醚味儿有机物,其分子是为C4H6O2;(3)由一个乙烯基和一个羧基组成的有机物或其取代基产物;(4)丙烯酸脂类中的一种或几种。
更优选的,所述单体各成分的重量百分比为:
有甜的醚味儿有机物(分子式为C4H6O2)为0-4.2%;
芳烃C8H8为0-27.2%;
由一个乙烯基和一个羧基组成的有机物或其取代基产物为0-5.9%;
丙烯酸脂类及其取代基酯类66.9-100%。
优选的,所述消泡剂包括矿物油及金属皂类、新型矿物油基化合物、硅类中的一种或多种。
优选的,所述缓冲剂为碱性物质或碱性物质的水溶液的一种或多种。
优选的,所述环保增塑剂为脂肪酸酯类、磷酸酯类或柠檬酸酯类中的一种或多种。
优选的,所述引发剂为过硫酸盐、过氧化物类、氧化一还原引发剂等中的一种或多种。
优选的,所述溶剂为水,包括所有类别的去离子水和自来水。
优选的,所述填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土中的一种或多种。
优选的,所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的一种或多种。
进一步地,本发明提供了上述多领域用高性能环保乳胶在多领域装中的应用。
更进一步地,本发明提供了上述多领域用高性能环保乳胶生产方法,其包括如下步骤:
a.在预分散罐中(转速30-70r/m),加入一定量溶剂、缓冲剂、表面活性剂,搅拌10-25min溶解后,再依次加入定量的单体,调整转速75-120r/m室温下搅拌30-45min,得到预混液;
b.用相应配比的水溶解配成引发剂溶液1,用相应配比的水溶解配成引发剂溶液2;
c.在反应釜中加入剩余溶剂及剩余表面活性剂,开动搅拌装置35-110r/m,,打开冷凝水升温至71-80℃,加入上述引发剂溶液的30-45%到反应釜中,搅拌5-10min,加入上述10-18%的预混液,反应15-30min;
d.加入剩余引发剂溶液的8-10%,滴加剩余的预混液,2.5-4h滴完,并保持一定时间间隔加入5-8%引发剂溶液,保持温度在80-90℃,保温反应0.25-0.55h,得到初级乳胶;
f.冷却初级乳胶至70-75℃,加缓冲剂调pH至5-6.5;
g.加入引发剂溶液2的35-45%,反应5-20min,降温至60-65℃,加入剩余引发剂溶液及其他的辅料,反应10-25min,用剩余缓冲剂调节pH到7.5-8.5;
h.过滤,出料。
优选的,步骤a中,所述一定量溶剂为全部溶剂的30-80%,所述一定表面活性剂为总表面活性剂的40-90%;
优选的,步骤b所述引发剂溶液1、2浓度分别为1:10和1:20(引发剂:溶剂水)。
优选的,步骤d所述一定间隔时间为20-40min。
本发明的有益效果如下:
本发明制备的环保乳胶具有极低VOC、低气味儿、环保无毒,同时具有性能优良应用范围广的特点,可以在乳胶漆、防水涂料、胶粘剂应用实现环保与性能双丰收,符合当今乃至日后很长一段时间对环保的高要求,可以与欧美、日本等对环保及性能有苛刻要求国家和地区的同类产品相媲美。在我国已经达到相应的国家标准如GB/T20623-2006建筑涂料用乳液、YCT188-2004高速卷烟胶等。
具体实施方式
下面结合具体实施方式详细介绍本发明。但本发明的保护方位并不局限于以下实例,应包含权利要求书中的全部内容。
所用单体为北京东方泛海化工芳烃、亚科力甲基丙烯酸、北京益利丙烯酸脂中的一种或几种。
所用消泡剂为圣诺普科的NXE中的一种或多种,
所用填料为蕉岭广福的800目轻质碳酸钙和1250目重质碳酸钙,蕉岭广福1250目高岭土、大冶800目硅灰石中的一种或多种;
所用缓冲剂为济南博美化工的氢氧化钠、无锡阳山氨水中的一种或多种
所用环保增塑剂为万图化工的脂肪酸酯类环保增塑剂壬二酸二辛酯
所用引发剂为临沂天科工贸的过硫酸铵、江阴龙申过硫酸钠、哈尔滨华丰双氧水中的一种或多种;
所用溶剂为哈尔滨大东方去离子水;
所用表面活性剂为江西斯莫化工阴离子表面活性剂和广州宏都的非离子型表面活性剂的一种或多种。
所用设备反应釜为河南天都3000L-8000L半自动反应设备,冷凝器为长春鼎力生产
本发明制备的多领域用高性能环保乳胶的各项性能及其效果如下:
1、环保乳胶与国家标准的相关问题
《GB/T20623-2006建筑涂料用乳液》及《YCT188-2004高速卷烟胶》指标已规定了国家标准如表1、表2所示。
表1高速卷烟胶技术指标
指标名称 技术要求
粘度/mPa.S 标准值(1±0.2)
PH 4-6.5
蒸发剩余物/% 标准值±0.2
粒径/μm ≤2
残存单体/% ≤0.5
稀释稳定性/% ≤5
最低成膜温度/℃ ≤15
重金属(以Pb计)mg/k g ≤10
砷(AS计)mg/k g ≤3
表2建筑涂料用乳液国家行业标准
Figure BDA0000472785700000051
以上标准要求要想将环保乳胶适用于高速卷烟胶以及环保涂料用乳液当中去就必须满足以上表格所规定的数值,乳胶自身的VOC含量必须小于此标准,经检测本发明环保乳胶VOC远远低于国家标准,具体数据如表3、表4所示。
表3高速卷烟胶及该发明环保乳胶技术指标
指标名称 技术要求 该环保乳胶
粘度/mPa.S 标准值(1±0.2) 150-650
PH 4-6.5 5.5-6.5
蒸发剩余物/% 标准值±0.2 45.0-65.0
粒径/μm ≤2 0.5-1.5
残存单体/% ≤0.5 0.05-0.4
稀释稳定性/% ≤5 1-4.5
最低成膜温度/℃ ≤15 10-15
重金属(以Pb计)mg/k g ≤10 0.05-0.15
砷(AS计)mg/k g ≤3 0.03-0.10
表4建筑涂料用乳液国家行业标准及环保乳胶检测数据
2、环保乳胶用于高速复合胶及转移胶粘接力问题
该发明的环保乳胶具有初粘结力、附着力极佳,柔性良好,能够适应高速机械;层压机上以80~200m/min速率进行50~75g/m2卡纸与铝箔复合,制得的纸卡纸张与铝箔粘接牢靠、挺括柔韧、光滑无皱、难以被剥离开来。
3、环保乳胶用于涂料生产问题
该环保乳胶适用于对环保程度要求较高的建筑涂料领域,只要不人为加入邻苯、甲苯、二甲苯等物质,该环保乳胶本身的VOC极低,为生产环保涂料提供了先决条件,整个体系环保程度提供了极为可靠的保障。
实施例1
Figure BDA0000472785700000071
a.在预分散罐中(转速30r/m),加入总去离子水的11.8%、0.1%缓冲剂、表面活性剂(阴1.2%、非0.8%),搅拌25min溶解后,再依次(芳烃、丙烯酸)加入全部的单体,调整转速110r/m室温下搅拌35min,得到预混液;
b.用0.15%过硫酸铵兑1.5%去离子水配成引发剂溶液1,用0.05%过硫酸钠兑1%去离子水和全部双氧水配成引发剂溶液2;
c.在反应釜中加入剩余去离子水及剩余表面活性剂,开动搅拌装置110r/m,打开冷凝水升温至76℃,加入上述引发剂溶液1的45%到反应釜中,搅拌5min,加入上述18%的预混液,反应20min;
d.加入剩余引发剂溶液1的10%,滴加剩余的预混液,这期间每间隔30min加入6%引发剂溶液1,3.5h滴完,滴完后加入全部剩余引发剂溶液1,保持温度在83℃,保温反应0.25h,得到初级乳胶;
f.冷却初级乳胶75℃,加缓冲剂0.2调pH至6.0;
g.加入引发剂溶液2的35%,反应15min,降温至65℃,加入剩余引发剂溶液2,反应20min,加入消泡剂、环保增塑剂、用剩余缓冲剂调节pH到8.5;
h.过滤,出料。
应用领域:防水涂料,遵循《GB/T20623-2006建筑涂料用乳液》
表5建筑涂料用乳液国家行业标准及该实施例检测数据
实施例2
Figure BDA0000472785700000082
a.在预分散罐中(转速30r/m),加入总去离子水的31.3%、0.02%缓冲剂、表面活性剂,搅拌40min溶解后,再依次(丙烯酸、丙烯酸酯)加入全部的单体,调整转速120r/m室温下搅拌40min,得到预混液;
b.用0.31%过硫酸铵兑3.5%去离子水配成引发剂溶液1,用0.25%过硫酸钠兑5%去离子水和全部双氧水配成引发剂溶液2;
c.在反应釜中加入剩余去离子水及剩余表面活性剂(阴2.0%、非1.0%),开动搅拌装置80r/m,打开冷凝水升温至80℃,加入上述引发剂溶液1的35%到反应釜中,搅拌10min,加入上述15%的预混液,反应15min;
d.加入剩余引发剂溶液1的15%,滴加剩余的预混液,这期间每间隔40min加入8%引发剂溶液1,3h滴完,滴完后加入全部剩余引发剂溶液1,,保持温度在85℃,保温反应0.5h,得到初级乳胶;
f.冷却初级乳胶75℃,加缓冲剂0.02调pH至6.0;
g.加入引发剂溶液2的45%,反应15min,降温至70℃,加入剩余引发剂溶液2,反应20min,加入消泡剂,用剩余缓冲剂调节pH到8.0(用作胶粘剂时调到6.5即可)。
应用领域:胶粘剂、涂料,执行《GB/T20623-2006建筑涂料用乳液》及《YCT188-2004高速卷烟胶》
表6高速卷烟胶及该发明环保乳胶技术指标
指标名称 技术要求 该环保乳胶
粘度/mPa.S 标准值(1±0.2) 166
PH 4-6.5 6.5
蒸发剩余物/% 标准值±0.2 46.2
粒径/μm ≤2 0.6
残存单体/% ≤0.5 0.05
稀释稳定性/% ≤5 2.6
最低成膜温度/℃ ≤15 14
重金属(以Pb计)mg/k g ≤10 0.06
砷(AS计)mg/k g ≤3 0.01
表7建筑涂料用乳液国家行业标准及环保乳胶检测数据
Figure BDA0000472785700000091
Figure BDA0000472785700000101
实施例3
Figure BDA0000472785700000102
a.在预分散罐中(转速30r/m),加入总去离子水的28.19%、0.03%缓冲剂、表面活性剂(阴:0.3%、非0.15%),搅拌35min溶解后,再依次(芳烃、丙烯酸、丙烯酸酯)加入全部的单体,调整转速90r/m室温下搅拌50min,得到预混液;
b.用0.10%过硫酸铵兑1.0%去离子水配成引发剂溶液1,用0.05%过硫酸钠兑1%去离子水和全部双氧水配成引发剂溶液2;
c.在反应釜中加入剩余去离子水及剩余表面活性剂,开动搅拌装置65r/m,,打开冷凝水升温至76℃,加入上述引发剂溶液1的45%到反应釜中,搅拌15min,加入上述17%的预混液,反应18min;
d.加入剩余引发剂溶液1的20%,滴加剩余的预混液,这期间每间隔20min加入7%引发剂溶液1,2.5h滴完,滴完后加入全部剩余引发剂溶液1,保持温度在88℃,保温反应0.45h,得到初级乳胶;
f.冷却初级乳胶75℃,加缓冲剂0.05%调pH至7.0;
g.加入引发剂溶液2的40%,反应20min,降温至76℃,加入剩余引发剂溶液2,反应20min,加入消泡剂、填料,用剩余缓冲剂调节pH到7.8;
h.过滤,出料。
应用领域:涂料,执行《GB/T20623-2006建筑涂料用乳液》
表8建筑涂料用乳液国家行业标准及环保乳胶检测数据
Figure BDA0000472785700000111
以上对本发明的描述是说明性的,而非限制性的,本专业技术人员理解,在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效,但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,其pH在5.5-8.5,固含量为45.0%~60.0%,粘度在40-650mpa.s;其包括以下重量百分比的组分: 
Figure DEST_PATH_FDA0000502076720000011
2.根据权利要求1的所述多领域用多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,所述单体为(1)分子式为C8H8的芳烃,并用于合成树脂和离子交换树脂及合成橡胶;(2)具有甜的醚味儿有机物,其分子是为C4H6O2;(3)由一个乙烯基和一个羧基组成的有机物或其取代基产物;(4)丙烯酸脂类中的一种或几种。 
3.根据权利要求2所述多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,所述单体各成分的重量百分比为: 
有甜的醚味儿有机物(分子式为C4H6O2)为0-4.2%; 
芳烃C8H8为0-27.2%; 
由一个乙烯基和一个羧基组成的有机物或其取代基产物为0-5.9%; 
丙烯酸脂类及其取代基酯类66.9-100%。 
4.根据权利要求1所述多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,所述缓冲剂为碱性物质或碱性物质水溶液的一种或多种。 
5.根据权利要求1所述多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,所述引发剂为过硫酸盐、过氧化物类、氧化一还原引发剂中的一种或多种。 
6.根据权利要求1所述多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,所述表 面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的一种或多种。 
7.根据权利要求1的所述多领域用高性能环保乳胶,其特征在于,所述消泡剂包括矿物油及金属皂类、新型矿物油基化合物、硅类中的一种或多种;所述环保增塑剂为脂肪酸酯类、磷酸酯类、聚酯类或柠檬酸酯类中的一种或多种;所述填料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、高岭土或白炭黑中的一种或多种;所述溶剂为水,包括所有类别的去离子水和自来水。 
8.一种制备权利要求1~7任意一项所述多领域用高性能环保乳胶的方法,其特征在于,包括如下步骤: 
a.在预分散罐中(转速30-70r/m),加入一定量溶剂、缓冲剂、表面活性剂,搅拌10-25min溶解后,再依次加入定量的单体,调整转速75-120r/m室温下搅拌30-45min,得到预混液; 
b.用相应配比的水溶解配成引发剂溶液1,用相应配比的水溶解配成引发剂溶液2; 
c.在反应釜中加入剩余溶剂及剩余表面活性剂,开动搅拌装置35-110r/m,,打开冷凝水升温至71-80℃,加入上述引发剂溶液1的30-45%到反应釜中,搅拌5-10min,加入上述10-18%的预混液,反应15-30min; 
d.加入剩余引发剂溶液1的8-10%,滴加剩余的预混液,2.5-4h滴完,并保持一定时间间隔加入5-8%引发剂溶液1,保持温度在80-90℃,保温反应0.25-0.55h,得到初级乳胶; 
e.冷却初级乳胶至70-75℃,加缓冲剂调pH至5-6.5; 
f.加入引发剂溶液2的35-45%,反应5-20min,降温至60-65℃,加入剩余引发剂溶液2及其他的辅料,反应10-25min,用剩余缓冲剂调节pH到7.5-8.5; 
g.过滤,出料。 
9.根据权利要求1~7任意一项所述多领域用高性能环保乳胶在乳胶漆、防水涂料、胶粘剂中的应用。 
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