CN105273117A - 一种防闪锈的苯丙乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防闪锈的苯丙乳液，其特征在于：所述防闪锈的苯丙乳液包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、亲水单体、乳化剂及引发剂，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯5-20%；甲基丙烯酸异辛酯5-20%；苯乙烯5-20%；亲水单体1-5%；乳化剂1-5%；引发剂1-5%。本发明的防闪锈的苯丙乳液可防止施工时闪锈的产生。

Description

一种防闪锈的苯丙乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种苯丙乳液及其制备方法，具体说是一种防闪锈的苯丙乳液及其制备方法。

背景技术

水性苯丙乳液是目前应用十分广泛的建筑用涂料乳液，但是，在金属材料上进行涂装时，传统的水性苯丙乳液一直存在着闪锈的问题。

闪锈是涂料在干燥过程中，金属表面出现的锈蚀现象，闪锈的成因主要有两个。其一，水性苯丙乳液在配漆时，存在较多水分。而在漆膜成膜时，漆内的水分挥发较慢，且漆膜的粘度较大，导致漆膜表面张力也较大，无法浸润金属表面的微小孔洞。水份、氧气会在金属表面发生质子转移反应，造成了闪锈现象的发生。其二，因为金属表面原本存在一些锈斑，而在涂装前，这些锈斑未经彻底清除。在涂装过程中，由于锈斑自身表面张力较大，而使得污渍无法被漆膜完全浸润，所以产生闪锈现象。

闪锈的形成会造成漆膜与金属表面的粘合力大幅下降，甚至出现剥离的现象，导致漆膜的力学性能也随之大幅下降，并严重影响漆膜的整体外观。因此，如何开发一种防止闪锈形成的水性苯丙乳液，是目前苯丙乳液行业的一道重大技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可防止闪锈现象产生的苯丙乳液。

本发明的另一个发明目的在于提供一种工艺简单的制备上述苯丙乳液的方法。

本发明的发明目的是这样实现的：一种防闪锈的苯丙乳液，其特征在于：所述防闪锈的苯丙乳液包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、亲水单体、乳化剂及引发剂，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯5-20%；甲基丙烯酸异辛酯5-20%；苯乙烯5-20%；亲水单体1-5%；乳化剂1-5%；引发剂1-5%。

所述亲水单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、白藜芦醇、丙烯酰胺及甲基丙烯酸酰胺中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及聚乙二醇醚基双苯磺酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量30-50%、乳化剂总量1-3%，升温至釜内温度达到75-85℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量2-4%、水总量30-50%混合成均匀的溶液，并搅拌10-30分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的1-5%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到75-85℃，向反应器中加入1-5%单体溶液，加入10-30%引发剂溶液，10-50分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在230-250分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后6-10分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至85-90℃，保温1-2小时，降至65-70℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化30-50分钟，同时通人氮气，继续降温至45-50℃，并把pH调节至7-9，搅拌10-30分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

本发明具有以下优点：

1、本发明的防闪锈的苯丙乳液中，利用甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯及亲水单体的组合使用。上述单体组合后除了具有化学反应的协同效应外，其自身均具有小分子链结构，且分子链的柔性较强，并在化学反应过程中形成柔性较强的网状交联结构。因此在化学反应完成后，乳液自身的流动性较强，在配漆时乳液可迅速对其他粉料进行包裹，形成流动性较高的分散相，大大提高了粉料在乳液中的分散效率，并提高乳液在润湿性。此外，乳液自身的流动性较高，使乳液可对金属表面上的锈渍、细孔进行充分的浸润，并可防止漆膜与金属表面发生电极反应，有效避免涂料在干燥过程中出现闪锈现象。另外，亲水单体与水的相容性较强，使乳液具有较强的机械性能和钙稳定性。并且，上述苯丙乳液中无需加入重金属络合物等防闪锈助剂，彻底解决了乳液中重金属残留的问题。

2、本发明的防闪锈的苯丙乳液中，采用了阴离子乳化剂的复配乳化体系。上述复配体系可确保乳化剂在乳胶粒子周围形成双电层结构，使乳化剂和乳胶粒子之间只通过库仑力即可维持乳液体系的稳定性，从而避免了空间位阻效应对乳液体系平衡的影响。

3、本发明的防闪锈的苯丙乳液，采用密集滴定的方式制备，并添加后引发剂以使化学反应充分完成。密集滴定可使化学反应快速进行，在反应初期即可快速建立相对稳定的乳化体系，大幅降低乳胶粒子的粒径，并提高粒度分布的均匀性，有效提高乳液的分散性。而后引发剂的加入，可确保化学反应过程中游离的单体在乳化体系建立后充分反应，避免反应后期出现副反应和副产物。同时，后引发剂在反应体系中可提高乳液平均分子量的稳定性，改善乳液的润湿能力。

具体实施方式

本发明的防闪锈的苯丙乳液包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、亲水单体、乳化剂及引发剂，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯5-20%；甲基丙烯酸异辛酯5-20%；苯乙烯5-20%；亲水单体1-5%；乳化剂1-5%；引发剂1-5%。通过利用流动性较强的网状交联分子链，迅速对涂料中其他粉料进行包裹，并可充分浸润金属材质表面上的微孔、锈渍，提高乳液防闪锈性能。

本发明防闪锈的苯丙乳液的亲水单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、白藜芦醇、丙烯酰胺及甲基丙烯酸酰胺中的一种或上述成分以任意比例混合。上述亲水单体自身具有柔性分子链结构，并具备较强的反应活性。在化学反应时，上述单体可迅速与甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯发生交联聚合反应，并形成柔性较强的交联网状分子链结构，提高了乳液的流动性。

本发明防闪锈的苯丙乳液的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及聚乙二醇醚基双苯磺酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。上述组分的阴离子自身具有较大的极性，在反应体系中会分解成小分子链结构，并与亲水单体发生交联反应，形成细小而具备柔性的分子链结构。因而，乳液的粒径变得更小，其粒度的分布变得更均匀，提高了乳液分散的能力及其流动性。

本发明防闪锈的苯丙乳液的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。上述过硫酸盐作为乳液聚合中的引发剂，过硫酸盐受热后容易分解成自由基，并且自由基可在反应体系中与活泼双键产生自由基接枝、共聚、交联等反应，可有效减少乳液粒子富集、结团等现象，利于降低乳液粒子的平均粒径，提高乳液粒子的粒度分布的均匀性。

本发明防闪锈的苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量30-50%、乳化剂总量1-3%，升温至釜内温度达到75-85℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量2-4%、水总量30-50%混合成均匀的溶液，并搅拌10-30分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的1-5%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到75-85℃，向反应器中加入1-5%单体溶液，加入10-30%引发剂溶液，10-50分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在230-250分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后6-10分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至85-90℃，保温1-2小时，降至65-70℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化30-50分钟，同时通人氮气，继续降温至45-50℃，并把PH调节至7-9，搅拌10-30分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

根据闪锈测定（测试环境：常温常压下，分别在铁板、钢板、镀锌铁合金板上涂擦上述乳液或配制成漆，不添加防闪锈剂，静止放置至风干），上述乳液或漆在风干后未出现闪锈的锈斑。

下面结合表一对各个实施例进行详细说明，但并不因此把本发明限制在所述实施例范围内：

实施例1

本发明的防闪锈的苯丙乳液主要包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、硫酸铵，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯17%；甲基丙烯酸异辛酯10%；苯乙烯20%；丙烯酸1%；十二烷基苯磺酸钠1%；硫酸铵1%。

本发明防闪锈的苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量30%、乳化剂总量1%，升温至釜内温度达到75℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量2%、水总量50%混合成均匀的溶液，并搅拌10分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的1%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到75℃，向反应器中加入1%单体溶液，加入10%引发剂溶液，10分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在230分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后6分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至85℃，保温1小时，降至65℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化30分钟，同时通人氮气，继续降温至45℃，并把PH调节至7，搅拌10分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

根据闪锈测定（测试环境：常温常压下，分别在铁板、钢板、镀锌铁合金板上涂擦上述乳液或配制成漆，不添加防闪锈剂，静止放置至风干），上述乳液或漆在风干后未出现闪锈的锈斑。

实施例2

本发明的防闪锈的苯丙乳液主要包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、衣康酸、马来酸、白藜芦醇、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇醚基双苯磺酸钠、硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯20%；甲基丙烯酸异辛酯10%；苯乙烯5%；衣康酸1%；马来酸1%；白藜芦醇1%；丙烯酰胺1%；甲基丙烯酸酰胺1%；十二烷基苯磺酸钠2%；十二烷基硫酸钠2%；聚乙二醇醚基双苯磺酸钠1%；硫酸铵2%；过硫酸钾2%；过硫酸钠1%。

本发明防闪锈的苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量50%、乳化剂总量3%，升温至釜内温度达到85℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量4%、水总量30%混合成均匀的溶液，并搅拌30分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的5%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到85℃，向反应器中加入5%单体溶液，加入30%引发剂溶液，50分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在250分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后10分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至90℃，保温2小时，降至70℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化50分钟，同时通人氮气，继续降温至50℃，并把PH调节至9，搅拌30分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

根据闪锈测定（测试环境：常温常压下，分别在铁板、钢板、镀锌铁合金板上涂擦上述乳液或配制成漆，不添加防闪锈剂，静止放置至风干），上述乳液或漆在风干后未出现闪锈的锈斑。

实施例3

本发明的防闪锈的苯丙乳液主要包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇醚基双苯磺酸钠、过硫酸钾及过硫酸钠，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯5%；甲基丙烯酸异辛酯20%；苯乙烯18%；甲基丙烯酸1%；丙烯酰胺1%；十二烷基硫酸钠1%；聚乙二醇醚基双苯磺酸钠2%；过硫酸钾1%；过硫酸钠1%。

本发明防闪锈的苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量35%、乳化剂总量2%，升温至釜内温度达到78℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量3%、水总量45%混合成均匀的溶液，并搅拌15分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的3%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到78℃，向反应器中加入3%单体溶液，加入15%引发剂溶液，20分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在235分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后7分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至86℃，保温1.5小时，降至66℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化35分钟，同时通人氮气，继续降温至47℃，并把PH调节至7.5，搅拌15分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

根据闪锈测定（测试环境：常温常压下，分别在铁板、钢板、镀锌铁合金板上涂擦上述乳液或配制成漆，不添加防闪锈剂，静止放置至风干），上述乳液或漆在风干后未出现闪锈的锈斑。

实施例4

本发明的防闪锈的苯丙乳液主要包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、白藜芦醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇醚基双苯磺酸钠、过硫酸钾及过硫酸钠，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯17%；甲基丙烯酸异辛酯5%；苯乙烯17%；丙烯酸1%；甲基丙烯酸1%；衣康酸1%；白藜芦醇1%；十二烷基苯磺酸钠1%；十二烷基硫酸钠2%；聚乙二醇醚基双苯磺酸钠1%；过硫酸钾1%；过硫酸钠2%。

本发明防闪锈的苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量40%、乳化剂总量2%，升温至釜内温度达到80℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量3%、水总量40%混合成均匀的溶液，并搅拌20分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的3%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到80℃，向反应器中加入3%单体溶液，加入20%引发剂溶液，30分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在240分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后8分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至88℃，保温1.5小时，降至68℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化40分钟，同时通人氮气，继续降温至47℃，并把PH调节至8，搅拌20分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

根据闪锈测定（测试环境：常温常压下，分别在铁板、钢板、镀锌铁合金板上涂擦上述乳液或配制成漆，不添加防闪锈剂，静止放置至风干），上述乳液或漆在风干后未出现闪锈的锈斑。

实施例5

本发明的防闪锈的苯丙乳液主要包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯酸、马来酸、甲基丙烯酸酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇醚基双苯磺酸钠、硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯13%；甲基丙烯酸异辛酯13%；苯乙烯13%；丙烯酸2%；马来酸1%；甲基丙烯酸酰胺1%；十二烷基苯磺酸钠1%；十二烷基硫酸钠1%；聚乙二醇醚基双苯磺酸钠2%；硫酸铵1%；过硫酸钾1%；过硫酸钠1%。

本发明防闪锈的苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量35%、乳化剂总量3%，升温至釜内温度达到82℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量4%、水总量45%混合成均匀的溶液，并搅拌25分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的4%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到82℃，向反应器中加入4%单体溶液，加入25%引发剂溶液，45分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在245分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后9分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至88℃，保温2小时，降至68℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化45分钟，同时通人氮气，继续降温至49℃，并把PH调节至8.5，搅拌25分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。

根据闪锈测定（测试环境：常温常压下，分别在铁板、钢板、镀锌铁合金板上涂擦上述乳液或配制成漆，不添加防闪锈剂，静止放置至风干），上述乳液或漆在风干后未出现闪锈的锈斑。

表一（成分单位为质量百分比）

Claims (5)

1.一种防闪锈的苯丙乳液，其特征在于：所述防闪锈的苯丙乳液包括水、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯、亲水单体、乳化剂及引发剂，上述组分含量按质量百分比算分别为：水50%；甲基丙烯酸正丁酯5-20%；甲基丙烯酸异辛酯5-20%；苯乙烯5-20%；亲水单体1-5%；乳化剂1-5%；引发剂1-5%。

2.根据权利要求1所述防闪锈的苯丙乳液，其特征在于：所述亲水单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、白藜芦醇、丙烯酰胺及甲基丙烯酸酰胺中的一种或上述成分以任意比例混合。

3.根据权利要求1所述防闪锈的苯丙乳液，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及聚乙二醇醚基双苯磺酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。

4.根据权利要求1所述防闪锈的苯丙乳液，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。

5.一种如权利要求1所述防闪锈的苯丙乳液的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

a.底料液准备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入水总量30-50%、乳化剂总量1-3%，升温至釜内温度达到75-85℃；

b.单体溶液的制备：在常温常压下将苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、亲水单体、乳化剂总量2-4%、水总量30-50%混合成均匀的溶液，并搅拌10-30分钟备用；

c.引发剂溶液的制备：将引发剂总量的1-5%加入到水总量10%中，搅拌溶解；

d.后添加引发剂溶液的制备：将剩余引发剂加入到水总量的10%中，搅拌溶解；

e.当釜内温度达到75-85℃，向反应器中加入1-5%单体溶液，加入10-30%引发剂溶液，10-50分钟后，通过恒流泵同时向反应器内滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，滴加时间控制在230-250分钟，并使引发剂溶液滴加完毕后6-10分钟单体溶液加入完毕；

f.将温度升至85-90℃，保温1-2小时，降至65-70℃加入后添加引发剂溶液，继续熟化30-50分钟，同时通人氮气，继续降温至45-50℃，并把PH调节至7-9，搅拌10-30分钟，过滤出料，即得到防闪锈的苯丙乳液。