CN106146744A - 一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法 - Google Patents

一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及丙烯酸乳液制备技术领域，具体是涉及一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法。在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷以提高制备的丙烯酸乳液聚合稳定性，加入的乙烯基三异丙氧基硅烷，发生水解缩合，在形成的乳胶粒子表面形成一定的交联网络结构，形成了一层保护层，有效提高乳液的稳定性。同时，由于活性烷氧基硅烷发生水解生成的Si‑OH可以与基材上的‑OH等极性基团发生缩合反应，从而进一步提高了涂膜在基材表面的附着力。

Description

一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法
技术领域
本发明涉及丙烯酸乳液制备技术领域，具体是涉及一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法。
背景技术
丙烯酸乳液可广泛用于涂料行业应用中，然而在实际中，丙烯酸乳液在制备和贮存的过程中的稳定性不是很好，在制备的过程中，经常会出现结渣等现象，影响的产品的生产和后期处理，贮存中也经常出现乳液破乳、分层现象，严重影响产品质量，因此提高丙烯酸乳液在生产和贮存过程中的稳定性是一个至关重要的环节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，可避免聚合过程中结渣现象的出现，以及提高乳液的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，具体是在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷，加入的乙烯基三异丙氧基硅烷，发生水解缩合，在形成的乳胶粒子表面形成一定的交联网络结构，形成了一层保护层，有效提高乳液的稳定性。
具体的，丙烯酸乳液聚合制备方法为：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯25-30份、苯乙烯8-15份、丙烯酸0.2-1份、N-羟甲基丙烯酰胺0.2-1份、衣康酸0.2-1份、非离子乳化剂0.5-1.5份、过硫酸铵0.01-0.05份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入5-10wt％的预乳液和5-10wt％的引发剂，加热升温至70-85℃，反应20-40min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，3-4.5h内滴完；滴加过程中控制温度保持在75-90℃，滴完后保温0.5-1.5h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在75-90℃，滴完后保温0.5-1h；
F、降温及后处理：降温冷却50-60℃，用氨水中和至pH值为7～8，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
优选的，丙烯酸乳液聚合制备方法为：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯26-28份、苯乙烯10-12份、丙烯酸0.4-0.6份、N-羟甲基丙烯酰胺0.4-0.8份、衣康酸0.4-0.8份、非离子乳化剂0.8-1.2份、过硫酸铵0.02-0.04份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入5-10wt％的预乳液和5-10wt％的引发剂，加热升温至75-80℃，反应25-35min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，3-4.5h内滴完；滴加过程中控制温度保持在80-90℃，滴完后保温0.5-1.5h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在80-90℃，滴完后保温0.5-1h；
F、降温及后处理：降温冷却50-55℃，用氨水中和至pH值为7.5～8，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
本发明在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷，乙烯基三异丙氧基硅烷发生水解缩合，在形成的乳胶粒子表面形成一定的交联网络结构，形成了一层保护层，有效提高乳液的稳定性。同时，由于活性烷氧基硅烷(即乙烯基三异丙氧基硅烷)发生水解生成的Si-OH可以与基材上的-OH等极性基团发生缩合反应，从而进一步提高了涂膜在基材表面的附着力。
具体实施方式
以下将结合实施例，对本发明进行较为详细的说明。但是，实施例内容仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例1
一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷以提高制备的丙烯酸乳液聚合稳定性，具体制备方法如下：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯25份、苯乙烯15份、丙烯酸0.2份、N-羟甲基丙烯酰胺1份、衣康酸0.2份、非离子乳化剂1.5份、过硫酸铵0.01份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入10wt％的预乳液和5wt％的引发剂，加热升温至85℃，反应20min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，4.5h内滴完；滴加过程中控制温度保持在75℃，滴完后保温1.5h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在90℃，滴完后保温0.5h；
F、降温及后处理：降温冷却60℃，用氨水中和至pH值为7，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
实施例2
一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷以提高制备的丙烯酸乳液聚合稳定性，具体制备方法如下：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯30份、苯乙烯8份、丙烯酸1份、N-羟甲基丙烯酰胺0.2份、衣康酸1份、非离子乳化剂0.5份、过硫酸铵0.05份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入5wt％的预乳液和10wt％的引发剂，加热升温至70℃，反应40min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，3h内滴完；滴加过程中控制温度保持在90℃，滴完后保温0.5h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在75℃，滴完后保温1h；
F、降温及后处理：降温冷却50℃，用氨水中和至pH值为8，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
实施例3
一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷以提高制备的丙烯酸乳液聚合稳定性，具体制备方法如下：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯28份、苯乙烯12份、丙烯酸0.6份、N-羟甲基丙烯酰胺0.5份、衣康酸0.7份、非离子乳化剂1份、过硫酸铵0.02份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入7wt％的预乳液和8wt％的引发剂，加热升温至82℃，反应30min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，4h内滴完；滴加过程中控制温度保持在86℃，滴完后保温1h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在86℃，滴完后保温0.8h；
F、降温及后处理：降温冷却55℃，用氨水中和至pH值为7.5，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
对比实施例1
与实施例1之间的区别仅在于不添加乙烯基三异丙氧基硅烷，其他组分及制备方法完全相同。
对比实施例2
与实施例2之间的区别仅在于不添加乙烯基三异丙氧基硅烷，其他组分及制备方法完全相同。
对比实施例3
与实施例3之间的区别仅在于不添加乙烯基三异丙氧基硅烷，其他组分及制备方法完全相同。
离心稳定性测试
在10ml离心试管中量取8ml试样，放入离心机中，以3000r/min的速度连续旋转15min，取出试管，目视检测其是否分层，检测结果如下表所示：
实施例 检测结果 实施例 检测结果
实施例1 不分层 对比实施例1 分层
实施例2 不分层 对比实施例2 分层
实施例3 不分层 对比实施例3 分层
由上表可知，本发明的方法制备的消泡剂，离心稳定性明显高于对比例。

Claims (3)

1.一种提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，其特征在于：在乳液聚合过程中加入乙烯基三异丙氧基硅烷，乙烯基三异丙氧基硅烷发生水解缩合，在形成的乳胶粒子表面形成一定的交联网络结构，形成了一层保护层，有效提高乳液的稳定性。
2.如权利要求1所述的提高丙烯酸乳液聚合物稳定性的方法，其特征在于：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯25-30份、苯乙烯8-15份、丙烯酸0.2-1份、N-羟甲基丙烯酰胺0.2-1份、衣康酸0.2-1份、非离子乳化剂0.5-1.5份、过硫酸铵0.01-0.05份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入5-10wt％的预乳液和5-10wt％的引发剂，加热升温至70-85℃，反应20-40min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，3-4.5h内滴完；滴加过程中控制温度保持在75-90℃，滴完后保温0.5-1.5h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在75-90℃，滴完后保温0.5-1h；
F、降温及后处理：降温冷却50-60℃，用氨水中和至pH值为7～8，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
3.如权利要求2所述的提高丙烯酸乳液聚合稳定性的方法，其特征在于：
①、按重量份计，原料组成为：
丙烯酸丁酯26-28份、苯乙烯10-12份、丙烯酸0.4-0.6份、N-羟甲基丙烯酰胺0.4-0.8份、衣康酸0.4-0.8份、非离子乳化剂0.8-1.2份、过硫酸铵0.02-0.04份、乙烯基三异丙氧基硅烷0.1份、补足至100份的水；
②、反应步骤
A、引发剂的制备：将过硫酸铵与占总量5％的水混合，制成引发剂；
B、单体预乳化以制备预乳液：将丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸和非离子乳化剂依次混合后搅拌分散均匀，制成预乳液；
C、初加：在装有温度计、搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中加入5-10wt％的预乳液和5-10wt％的引发剂，加热升温至75-80℃，反应25-35min，制备种子乳液；
D、滴加：待乳液变蓝，开始滴加80wt％的预乳液和80wt％的引发剂，3-4.5h内滴完；滴加过程中控制温度保持在80-90℃，滴完后保温0.5-1.5h；
E、补加：滴加剩余量的预乳液和引发剂，同时加入乙烯基三异丙氧基硅烷，滴加过程中控制温度保持在80-90℃，滴完后保温0.5-1h；
F、降温及后处理：降温冷却50-55℃，用氨水中和至pH值为7.5～8，然后过滤出料，得到乳白略带蓝光的乳液。
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