CN104610487A - 一种叔醋乳液、其制备方法及可再分散乳胶粉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叔醋乳液、其制备方法及可再分散乳胶粉，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由50-80％的主单体组成，壳层单体由20-50％的主单体和2～10％的交联单体组成，主单体由30～60％的叔碳酸乙烯酯和40～70％的醋酸乙烯酯组成；该可再分散乳胶粉由以下成分组成：叔醋乳液100份、浓度为10～30％的聚乙烯醇溶液10～50份及无机抗结块剂2～8份。本发明的有益效果为：本发明将交联单体引入聚合物链，提高了叔醋乳液的耐水性，解决了可再分散性与耐水性之间的技术瓶颈。

Description

一种叔醋乳液、其制备方法及可再分散乳胶粉

技术领域

本发明涉及喷粉乳液生产技术领域，具体而言，涉及一种叔醋乳液、其制备方法及可再分散乳胶粉。

背景技术

目前，水泥材料的大规模生产和应用已有百余年历史，其特点是坚硬如石，有很强的抗压强度，易用水调和，生产水化产物，具有良好水硬性，耐久性能好，且使用方便，但它延伸性很低，抗渗透性差，易收缩开裂。为提高水泥材料的抗渗性、抗冻性和耐热性，减少或彻底杜绝水泥材料开裂问题。在水泥材料中添加可再分散于水中且以均聚物或共聚物为基础的聚合物粉末组合物已为人知。

近几年，欧洲和北美地区一直在水泥中添加可再分散乳胶粉来解决上述出现的问题，但是由于欧美市场的饱和导致可再分散乳胶粉需求增长较为缓慢，与之相反，随着我国建筑节能政策逐步实施及建筑干混砂浆的大力推广，可再分散乳胶粉在中国大陆的使用迅猛增长。

可再分散乳胶粉是聚合物乳液干燥得到的聚合物粉末，与水按一定比例混合后可再次形成稳定的、性质和原乳液基本相同的聚合物乳液。相对于液体乳液，可再分散乳胶粉在储存、运输、使用方面有着可观的经济优势。由于是粉状体，因此可与水泥、无机填料和化学助剂等按比例共混，制成的粉状半成品使用方便(使用时加水拌和即可)，目前已广泛用于瓷砖粘贴、外墙外保温体系、饰面砂浆、自流平地面找平层、防水砂浆、水泥基粉末涂料、修补砂浆及墙面批刮材料等领域。

目前，在制备可再分散乳胶粉的乳液中均需加入聚乙烯醇或改性后的聚乙烯醇，这种方法生产出的乳液使其在耐水方面较差，目前市场上多种用于可再分散乳胶粉的乳液在成膜后，其胶膜的吸水率及耐水性不是很理想，在低水泥掺量或者无水泥的体系中，耐水性表现较差，同样导致乳胶粉耐水性较差，严重制约了干粉涂料、低水泥掺量装饰砂浆、防水砂浆的发展，因此如何提高可再分散乳胶粉用乳液的耐水性是目前可再分散乳胶粉的难点。

发明内容

为解决现有技术中可再分散乳液中均需加入聚乙烯醇或改性后的聚乙烯醇，聚乙烯醇的存在，导致可再分散乳液的耐水性差，乳液喷粉后可再分散性差，严重制约了干粉涂料、低水泥掺量装饰砂浆、防水砂浆的发展等问题，本发明的目的在于提供一种叔醋乳液、其制备方法及可再分散乳胶粉。

为达到上述目的，本发明实施例中提供了一种叔醋乳液，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由50-80％的主单体组成，壳层单体由20-50％的主单体和2～10％的交联单体组成，

其中，主单体由30～60％的叔碳酸乙烯酯和40～70％的醋酸乙烯酯组成；保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水的质量百分比为：保护胶体2～12％、乳化剂1～4％、缓冲剂0.1～0.5％、引发剂0.2～0.6％、水100～120％，以上百分比均为占主单体总质量的质量百分比。

本发明与现有技术相比，通过在乳液中增加交联单体的成分，提高了乳液的耐水性和可分散性，克服了现有技术中叔醋乳液的耐水性差，乳液喷粉后可再分散性差，严重制约了干粉涂料、低水泥掺量装饰砂浆、防水砂浆的发展等问题，此外醋酸乙烯与叔碳酸乙烯酯竞聚率比较接近，非常容易形成无规共聚物，并且二者聚合条件比较简单，无需高压反应，因此在叔醋乳液基础开发高耐水性乳液及可再分散乳胶粉具有重要的工业价值和应用前景。

进一步的，交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基乙烯基酮、(甲基)丙烯醛、己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三异丙氧基硅烷中的一种或两种以上混合。本技术方案中，该交联单体的存在，为乳胶粒提供了更多的交联点，使聚乙烯醇接连到乳胶粒上，进而提高乳胶膜的耐水性，实用性强。

进一步的，保护胶体为醇解度88％且聚合度为500～1700的聚乙烯醇中的一种或两种以上混合。选用这类保护胶体，可以保证乳液粘度适 用，利于喷粉，为后期生产乳胶粉提供了便捷，提高了喷粉效率，实用性强。

进一步的，乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以混合比例为1:2-4混合组成；阴离子乳化剂为硫酸盐、磺酸盐、琥珀酸盐、苯磺酸盐、磷酸酯中的一种或两种以上混合；非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚、烷基酚醚、烷基聚氧乙烯醚、高分子乳化剂中的一种或两种以上混合。通过使用阴非离子复合乳化剂，使乳液更加稳定，与现有技术中仅使用阴离子乳化剂相比，稳定性及耐水性均较高，更具有实用性。

进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、月桂基过氧化物中的一种或两种以上混合。

进一步的，缓冲剂为碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上混合。缓冲剂主要用来提供适宜的酸碱环境，更加便于聚合，在聚合过程中调节pH。

本发明实施例中进一步提供了一种叔醋乳液的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S101、将保护胶体和水混合后，加热至90℃，使保护胶体溶解；

S102、将水、缓冲剂及90％的乳化剂加入至溶解后的保护胶体溶液中，搅拌升温至78-82℃后，加入5％的核层单体和20％的引发剂，搅拌反应30min后形成种子乳液；

S103、保持温度在78-82℃的条件下，向种子乳液中同时滴加剩余的核层单体和引发剂，滴完后继续保温0.5～1h后形成核层乳液；

S104、将剩余的乳化剂加入核层乳液中，搅拌30min后，向核层乳液中同时滴加壳层单体和引发剂，滴完后继续保温0.5～1h后，冷却至室温，过滤后得到叔醋乳液。

本技术方案中，该方法与现有技术相比，主要是采用直接聚合的方法，不需要预乳化，节省了聚合的时间，更加方便，提高了制备乳液的效率，此外通过本方法生产得出的乳液，耐水性更高，实用性更强。

进一步的，步骤S103中，控制核层单体和引发剂的滴加速度，并保 证核层单体和引发剂在2～3h内滴完；步骤S104中，控制壳层单体和引发剂的滴加速度，壳层单体在1～2h内滴完，引发剂的滴加时间比壳层单体的滴加时间长15～30min。

本发明实施例中还提供了一种可再分散乳胶粉，该乳胶粉由以下重量份数的成分组成：权利要求1中的叔醋乳液100份、浓度为10～30％的聚乙烯醇溶液10～50份及无机抗结块剂2～8份。

进一步的，无机抗结块剂为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、高岭土中的一种或两种以上混合，无机抗结块剂的细度大于800目。

本发明的有益效果为：本发明提供的可再分散乳胶粉用乳液，将功能性交联单体引入聚合物链，成膜时形成一定程度上三维网络，提高聚合物的耐水性，功能性交联单体为体系提供更多的交联点，使水溶性聚乙烯醇接枝到乳胶粒上，进而提高乳胶膜的耐水性，本发明乳液在保持可再分散性能的同时，提高了耐水性，解决了可再分散性与耐水性之间的技术瓶颈，显著提升乳胶粉在干粉涂料、干粉质感砂浆等领域应用应用性能。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1、本发明实施例所述的一种叔醋乳液，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由60％的主单体组成，壳层单体由40％的主单体和2％的交联单体组成，

其中，主单体由30％的叔碳酸乙烯酯和40％的醋酸乙烯酯组成；保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水的质量百分比为：保护胶体2％、乳化剂1％、缓冲剂0.1％、引发剂0.2％、水100％，以上百分比均为占主单体总质量的质量百分比。

进一步的，交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基乙烯基酮、(甲基)丙烯醛、己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三异丙氧基硅烷中的一 种或两种以上混合。进一步的，保护胶体为醇解度88％且聚合度为500的聚乙烯醇中的一种或两种以上混合。进一步的，乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以混合比例为1:2混合组成；阴离子乳化剂为硫酸盐、磺酸盐、琥珀酸盐、苯磺酸盐、磷酸酯中的一种或两种以上混合；非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚、烷基酚醚、烷基聚氧乙烯醚、高分子乳化剂中的一种或两种以上混合。进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、月桂基过氧化物中的一种或两种以上混合。进一步的，缓冲剂为碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上混合。

实施例2、本发明实施例所述的一种叔醋乳液，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由65％的主单体组成，壳层单体由35％的主单体和6％的交联单体组成，

其中，主单体由45％的叔碳酸乙烯酯和55％的醋酸乙烯酯组成；保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水的质量百分比为：保护胶体7％、乳化剂2.5％、缓冲剂0.3％、引发剂0.4％、水110％，以上百分比均为占主单体总质量的质量百分比。

进一步的，交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基乙烯基酮、(甲基)丙烯醛、己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三异丙氧基硅烷中的一种或两种以上混合。进一步的，保护胶体为醇解度88％且聚合度为1200的聚乙烯醇中的一种或两种以上混合。进一步的，乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以混合比例为1:3混合组成；阴离子乳化剂为硫酸盐、磺酸盐、琥珀酸盐、苯磺酸盐、磷酸酯中的一种或两种以上混合；非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚、烷基酚醚、烷基聚氧乙烯醚、高分子乳化剂中的一种或两种以上混合。进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、月桂基过氧化物中的一种或两种以上混合。进一步的，缓冲剂为碳酸氢 钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上混合。

实施例3、本发明实施例所述的一种叔醋乳液，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由80％的主单体组成，壳层单体由50％的主单体和10％的交联单体组成，

其中，主单体由60％的叔碳酸乙烯酯和70％的醋酸乙烯酯组成；保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水的质量百分比为：保护胶体12％、乳化剂4％、缓冲剂0.5％、引发剂0.6％、水120％，以上百分比均为占主单体总质量的质量百分比。

进一步的，交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基乙烯基酮、(甲基)丙烯醛、己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三异丙氧基硅烷中的一种或两种以上混合。进一步的，保护胶体为醇解度88％且聚合度为1700的聚乙烯醇中的一种或两种以上混合。进一步的，乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以混合比例为1:4混合组成；阴离子乳化剂为硫酸盐、磺酸盐、琥珀酸盐、苯磺酸盐、磷酸酯中的一种或两种以上混合；非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚、烷基酚醚、烷基聚氧乙烯醚、高分子乳化剂中的一种或两种以上混合。进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、月桂基过氧化物中的一种或两种以上混合。进一步的，缓冲剂为碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上混合。

对比实施例：本发明实施例提供了一种叔醋乳液，乳液中不包括交联单体，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由60％的主单体组成，壳层单体由40％的主单体组成，

其中，主单体由40％的叔碳酸乙烯酯和60％的醋酸乙烯酯组成；保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水的质量百分比为：保护胶体10％、乳化剂3％、缓冲剂0.4％、引发剂0.3％、水115％，以上百分比均 为占主单体总质量的质量百分比。

进一步的，保护胶体为醇解度88％且聚合度为500～1700的聚乙烯醇中的一种或两种以上混合。进一步的，乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以混合比例为1:2混合组成；阴离子乳化剂为硫酸盐、磺酸盐、琥珀酸盐、苯磺酸盐、磷酸酯中的一种或两种以上混合；非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚、烷基酚醚、烷基聚氧乙烯醚、高分子乳化剂中的一种或两种以上混合。进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、月桂基过氧化物中的一种或两种以上混合。进一步的，缓冲剂为碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上混合。

以上乳液成分均通过本发明提供的一种叔醋乳液的制备方法制取，该制备方法包括以下步骤：

S101、将保护胶体和水混合后，加热至90℃，使保护胶体溶解；

S102、将水、缓冲剂及90％的乳化剂加入至溶解后的保护胶体溶液中，搅拌升温至78-82℃后，加入5％的核层单体和20％的引发剂，搅拌反应30min后形成种子乳液；

S103、保持温度在78-82℃的条件下，向种子乳液中同时滴加剩余的核层单体和引发剂，滴完后继续保温0.5～1h后形成核层乳液；控制核层单体和引发剂的滴加速度，并保证核层单体和引发剂在2～3h内滴完；

S104、将剩余的乳化剂加入核层乳液中，搅拌30min后，向核层乳液中同时滴加壳层单体和引发剂，滴完后继续保温0.5～1h后，冷却至室温，过滤后得到叔醋乳液；控制壳层单体和引发剂的滴加速度，壳层单体在1～2h内滴完，引发剂的滴加时间比壳层单体的滴加时间长15～30min。

实施例4、将实施例1～3及对比实施例制备的叔醋乳液100份，加入20份20％浓度聚乙烯醇溶液；2.5份2000目碳酸钙和2.5份白炭黑，在旋转喷雾干燥时通过风送方式加入，获得胶粉过60目筛备用。旋转喷雾干燥条件为：进口温度180℃，出口温度为80℃。

采用马尔文激光粒度仪对所合成的乳液及乳胶粉的再分散液进行粒 径测试；采用旋转粘度计对所合成的乳液进行粘度测试；将所合成的乳液及制备乳胶粉制成一定厚度的膜进行吸水率的测试，测试数据如下表所示：

由上述实施例及所得到的数据表可得出，实施例1～3与对比实施例相比，无论是乳液还是乳胶粉的胶膜吸水率大幅度降低，耐水性得到显著的提高。本发明提供的可再分散乳胶粉用乳液，以叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯为主单体，通过加入不同类型的交联单体，在成膜时候形成三维网状结构，从而提高乳液成膜之后的耐水性。同时交联单体为乳胶粒提供更多的交联点，使聚乙烯醇接枝到乳胶粒上，进而提高乳胶膜的耐水性，从而使乳胶粉可以很好地满足干粉涂料、干粉质感砂浆等对耐水性的苛刻要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叔醋乳液，该乳液包括混合单体、保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水，其特征在于，混合单体划分为核层单体和壳层单体，核层单体由50-80％的主单体组成，壳层单体由20-50％的主单体和2～10％的交联单体组成，

其中，主单体由30～60％的叔碳酸乙烯酯和40～70％的醋酸乙烯酯组成；保护胶体、乳化剂、缓冲剂、引发剂及水的质量百分比为：保护胶体2～12％、乳化剂1～4％、缓冲剂0.1～0.5％、引发剂0.2～0.6％、水100～120％，以上百分比均为占主单体总质量的质量百分比。

2.根据权利要求1所述的叔醋乳液，其特征在于，交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基乙烯基酮、(甲基)丙烯醛、己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三异丙氧基硅烷中的一种或两种以上混合。

3.根据权利要求1所述的叔醋乳液，其特征在于，保护胶体为醇解度88％且聚合度为500～1700的聚乙烯醇中的一种或两种以上混合。

4.根据权利要求1所述的叔醋乳液，其特征在于，乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以混合比例为1:2-4混合组成；阴离子乳化剂为硫酸盐、磺酸盐、琥珀酸盐、苯磺酸盐、磷酸酯中的一种或两种以上混合；非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚、烷基酚醚、烷基聚氧乙烯醚、高分子乳化剂中的一种或两种以上混合。

5.根据权利要求1所述的叔醋乳液，其特征在于，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、月桂基过氧化物中的一种或两种以上混合。

6.根据权利要求1所述的叔醋乳液，其特征在于，缓冲剂为碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或两种以上混合。

7.一种权利要求1-5任一项所述叔醋乳液的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

S101、将保护胶体和水混合后，加热至90℃，使保护胶体溶解；

S102、将水、缓冲剂及90％的乳化剂加入至溶解后的保护胶体溶液中，搅拌升温至78-82℃后，加入5％的核层单体和20％的引发剂，搅拌反应30min后形成种子乳液；

S103、保持温度在78-82℃的条件下，向种子乳液中同时滴加剩余的核层单体和引发剂，滴完后继续保温0.5～1h后形成核层乳液；

S104、将剩余的乳化剂加入核层乳液中，搅拌30min后，向核层乳液中同时滴加壳层单体和引发剂，滴完后继续保温0.5～1h后，冷却至室温，过滤后得到叔醋乳液。

8.根据权利要求7所述的叔醋乳液的制备方法，其特征在于，步骤S103中，控制核层单体和引发剂的滴加速度，并保证核层单体和引发剂在2～3h内滴完；步骤S104中，控制壳层单体和引发剂的滴加速度，壳层单体在1～2h内滴完，引发剂的滴加时间比壳层单体的滴加时间长15～30min。

9.一种利用权利要求1所述叔醋乳液制备的可再分散乳胶粉，其特征在于，该乳胶粉由以下重量份数的成分组成：叔醋乳液100份、浓度为10～30％的聚乙烯醇溶液10～50份及无机抗结块剂2～8份。

10.根据权利要求9所述的可再分散乳胶粉，其特征在于，无机抗结块剂为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、高岭土中的一种或两种以上混合，无机抗结块剂的细度大于800目。