CN106243286B - 一种超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂及其制备方法，其中超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，按重量百分比，它包括超支化聚硅烷核结构0.01wt%‑5wt%和丙烯酸酯壳结构95 wt%‑99.99wt%，其制备方法包括超支化聚硅烷核结构预乳液的制备，超支化聚硅烷核结构乳液的制备和超支化聚硅烷为核的核壳双层结构乳液的制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂及其制备方法，具体涉及一种超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂及其制备方法。
背景技术
水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂由于其环境友好、无毒、无VOC排放、分子量大、固含量高、价格低廉等优点，在越来越多的领域获得了广泛的应用，特别是在医用领域，作为纱布贴、止血贴、药贴等各种医用产品与人体粘贴的纽带，水性丙烯酸酯具有天然的优势。
但是，由于水性丙烯酸酯分子量大，分子链缠绕严重，分子链的运动能力十分微弱，作为纺织上浆剂使用时，其难透气、难防水的劣势阻碍了其向更高端应用迈进的步伐。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种超支化聚硅烷含量低，能大幅度提高胶粘剂透气性和防水性，成本低廉性能优异的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂及其制备方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，按重量百分比，它包括，
超支化聚硅烷核结构 0.01wt%-5wt%；
丙烯酸酯壳结构 95 wt%-99.99wt%；
所述超支化聚硅烷核结构的端基为乙烯基双键结构，分子量为5000-50000g/mol，支化度为40%-49%，分子结构重复基团为
；
所述丙烯酸酯壳结构为丙烯酸酯单体，其包括丙烯酸丁酯、2-丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯。
一种超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂的制备方法，它包括，
（1）超支化聚硅烷核结构预乳液的制备；
（2）超支化聚硅烷核结构乳液的制备；
（3）超支化聚硅烷为核的核壳双层结构乳液的制备；
其中，步骤（1）包括，
A、将去离子水、乳化剂加入预乳化釜中搅拌；
B、将超支化聚硅烷加入预乳化釜中，搅拌10-60min；
C、将丙烯酸酯硬单体加入预乳化釜中，搅拌10-60min；
其中，步骤（2）包括，
A、将去离子水、乳化剂加入反应釜中搅拌，开通冷凝回流装置，升温至78-80℃；
B、将引发剂Ⅰ加入反应釜中，升温至80-85℃；
C、将部分核结构预乳液加入反应釜中，反应15-45min；
D、将剩余核结构预乳液和引发剂Ⅱ同时加入反应釜中，加入时间2-4小时；
E、保温30-60min；
其中，步骤（3）包括，
A、将成壳所用软单体加入反应釜中，加入时间2-4小时；
B、将补充乳化剂加入反应釜中，加入时间2-4小时；
C、将引发剂Ⅲ加入反应釜中，加入时间2-4小时；
D、降温至50℃以下，加入氨水调节乳液pH至7-8；
所述步骤（3）中的步骤A、B和C同时进行，同时结束。
所述步骤（1）中的步骤C中的硬单体为玻璃化转变温度在0℃以上的单体，其包括丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟甲基丙烯酰胺。
所述步骤（1）中的核结构预乳液的单体浓度为60wt%-85wt%。
所述步骤（2）包括，
A、将去离子水、乳化剂加入反应釜中搅拌，开通冷凝回流装置，升温至78-80℃；
B、将引发剂Ⅰ加入反应釜中，升温至80-85℃；
C、将核结构预乳液和引发剂Ⅱ同时加入反应釜中，加入时间2-4小时；
D、保温30-60min。
所述步骤（2）中的引发剂Ⅰ占核结构预乳液总量的0.05wt%-0.5wt%，先加入的一部分核结构预乳液占核结构预乳液总量的3wt%-10wt%，引发剂Ⅱ占核结构预乳液总量的0.05wt%-0.5wt%。
所述步骤（3）中的步骤A中的成壳所用软单体为玻璃化转变温度在0℃以下的单体，其包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸烷基酯。
所述步骤（1）中核结构预乳液中所用单体总量与步骤（3）中壳结构单体总量的质量比为1:1-1:2。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明所用单体90%以上为常规丙烯酸酯类单体，成本低廉，超支化聚硅烷含量极低即可获得透气性能与防水性能优异的压敏胶，此上浆剂制备工艺简单，无环境污染，无毒副作用，可以作为纺织上浆广泛使用，超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂中的核结构为具有空间三维网络树形结构的超支化聚硅烷，其分子链长且间距大，分子链之间具有纳米级的空腔结构，能够有效提高胶粘剂的透气性能；壳结构中的丙烯酸酯分子链主要提供粘结性能，核结构中的含硅分子连段提供防水性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
称取35g去离子水、1g乳化剂SC-09加入预乳化釜中，开启搅拌装置，加入0.02g超支化聚硅烷，99.98g甲基丙烯酸甲酯，搅拌30分钟。反应釜中加入50g去离子水、1g乳化剂SC-09，开启冷凝回流装置，搅拌升温至80℃，将0.8g引发剂过硫酸铵溶解在20g水中，一次性加入反应釜中，升温至83℃，加入17g核结构预乳液，反应30分钟。将1g引发剂过硫酸铵溶解在45g水中，与剩余核结构预乳液同时滴加入反应釜中，滴加时间3小时，保温30分钟。
称取60g丙烯酸异辛酯，40g丙烯酸丁酯，称取1g乳化剂SC-09与丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯共混合；称取1g引发剂过硫酸铵溶解在50g水中；将上述称量物滴加入反应釜中，滴加时间3小时。升温至85℃，保温1小时。降温至45℃，加入氨水调节PH至7。
本实施例1制备的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂涂覆在PET膜上，测试接触角为113°。
实施例2
称取33g去离子水、1g乳化剂SC-09加入预乳化釜中，开启搅拌装置，加入0.06g超支化聚硅烷，99.94g甲基丙烯酸甲酯，搅拌30分钟。反应釜中加入50g去离子水、1g乳化剂SC-09，开启冷凝回流装置，搅拌升温至80℃，将0.8g引发剂过硫酸铵溶解在20g水中，一次性加入反应釜中，升温至83℃。将1g引发剂过硫酸铵溶解在47g水中，与核结构预乳液同时滴加入反应釜中，滴加时间3小时，保温30分钟。
称取50g丙烯酸异辛酯，50g丙烯酸丁酯，称取1g乳化剂SC-09与丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯共混合；称取1g引发剂过硫酸铵溶解在50g水中；将上述称量物滴加入反应釜中，滴加时间3小时。升温至85℃，保温1小时。降温至50℃，加入氨水调节PH至7。
本实施例2制备的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂涂覆在PET膜上，测试接触角为127°。
实施例3
称取38g去离子水、1g乳化剂CO-436加入预乳化釜中，开启搅拌装置，加入0.1g超支化聚硅烷，99.9g苯乙烯，搅拌30分钟。反应釜中加入40g去离子水、1g乳化剂CO-436，开启冷凝回流装置，搅拌升温至80℃，将0.8g引发剂过硫酸铵溶解在12g水中，一次性加入反应釜中，升温至82℃，加入20g核结构预乳液，反应30分钟。将1g引发剂过硫酸铵溶解在55g水中，与剩余核结构预乳液同时滴加入反应釜中，滴加时间3小时，保温30分钟。
称取60g丙烯酸异辛酯，40g丙烯酸丁酯，称取1g乳化剂CO-436与丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯共混合；称取1g引发剂过硫酸铵溶解在55g水中；将上述称量物滴加入反应釜中，滴加时间3小时。升温至85℃，保温1小时。降温至45℃，加入氨水调节PH至7。
本实施例3制备的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂涂覆在PET膜上，测试接触角为129°。
实施例4
称取33g去离子水、1g乳化剂SC-09加入预乳化釜中，开启搅拌装置，加入0.1g超支化聚硅烷，99.9g苯乙烯，搅拌30分钟。反应釜中加入50g去离子水、1g乳化剂SC-09，开启冷凝回流装置，搅拌升温至80℃，将0.8g引发剂过硫酸铵溶解在17g水中，一次性加入反应釜中，升温至83℃。将1g引发剂过硫酸铵溶解在50g水中，与核结构预乳液同时滴加入反应釜中，滴加时间3小时，保温30分钟。
称取50g丙烯酸异辛酯，50g丙烯酸丁酯，称取1g乳化剂SC-09与丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯共混合；称取1g引发剂过硫酸铵溶解在50g水中；将上述称量物滴加入反应釜中，滴加时间3小时。升温至85℃，保温1小时。降温至50℃，加入氨水调节PH至7。
本实施例4制备的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂涂覆在PET膜上，测试接触角为135°。
实施例5
称取34g去离子水、1.2g乳化剂CO-436加入预乳化釜中，开启搅拌装置，加入1g超支化聚硅烷，99g苯乙烯，搅拌30分钟。反应釜中加入40g去离子水、1g乳化剂CO-436，开启冷凝回流装置，搅拌升温至80℃，将0.8g引发剂过硫酸铵溶解在16g水中，一次性加入反应釜中，升温至82℃，加入20g核结构预乳液，反应30分钟。将1g引发剂过硫酸铵溶解在55g水中，与剩余核结构预乳液同时滴加入反应釜中，滴加时间3小时，保温30分钟。
称取60g丙烯酸异辛酯，40g丙烯酸丁酯，称取1g乳化剂CO-436与丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯共混合；称取1g引发剂过硫酸铵溶解在55g水中；将上述称量物滴加入反应釜中，滴加时间3小时。升温至85℃，保温1小时。降温至45℃，加入氨水调节PH至7。
本实施例5制备的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂涂覆在PET膜上，测试接触角为140°。
实施例6
称取33g去离子水、1g乳化剂CO-436加入预乳化釜中，开启搅拌装置，加入2g超支化聚硅烷，98g苯乙烯，搅拌30分钟。反应釜中加入50g去离子水、1g乳化剂CO-436，开启冷凝回流装置，搅拌升温至80℃，将0.8g引发剂过硫酸铵溶解在17g水中，一次性加入反应釜中，升温至83℃。将1g引发剂过硫酸铵溶解在50g水中，与核结构预乳液同时滴加入反应釜中，滴加时间3小时，保温30分钟。
称取50g丙烯酸异辛酯，50g丙烯酸丁酯，称取1g乳化剂CO-436与丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯共混合；称取1g引发剂过硫酸铵溶解在50g水中；将上述称量物滴加入反应釜中，滴加时间3小时。升温至85℃，保温1小时。降温至50℃，加入氨水调节PH至7。
本实施例6制备的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂涂覆在PET膜上，测试接触角为149°。
本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征在于：按重量百分比，它包括，
超支化聚硅烷核结构 0.01wt%-5wt%；
丙烯酸酯壳结构 95 wt%-99.99wt%；
所述超支化聚硅烷核结构的端基为乙烯基双键结构，分子量为5000-50000g/mol，支化度为40%-49%，分子结构重复基团为
所述丙烯酸酯壳结构为丙烯酸酯单体，其包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸 羟丙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正己酯；
其制备方法，它包括，
（1）超支化聚硅烷核结构预乳液的制备；
（2）超支化聚硅烷核结构乳液的制备；
（3）超支化聚硅烷为核的核壳双层结构乳液的制备；
其中，步骤（1）包括，
A、将去离子水、乳化剂加入预乳化釜中搅拌；
B、将超支化聚硅烷加入预乳化釜中，搅拌10-60min；
C、将丙烯酸酯硬单体加入预乳化釜中，搅拌10-60min；
其中，步骤（2）包括，
A、将去离子水、乳化剂加入反应釜中搅拌，开通冷凝回流装置，升温至78-80℃；
B、将引发剂Ⅰ加入反应釜中，升温至80-85℃；
C、将部分核结构预乳液加入反应釜中，反应15-45min；
D、将剩余核结构预乳液和引发剂Ⅱ同时加入反应釜中，加入时间2-4小时；
E、保温30-60min；
其中，步骤（3）包括，
A、将成壳所用软单体加入反应釜中，加入时间2-4小时；
B、将补充乳化剂加入反应釜中，加入时间2-4小时；
C、将引发剂Ⅲ加入反应釜中，加入时间2-4小时；
D、降温至50℃以下，加入氨水调节乳液pH至7-8；
所述步骤（3）中的步骤A、B和C同时进行，同时结束。
2.根据权利要求1所述的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征 在于：所述步骤（1）中的步骤C中的硬单体为玻璃化转变温度在0℃以上的单体，其包括丙烯 酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水 甘油酯、羟甲基丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征 在于：所述步骤（1）中的核结构预乳液的单体浓度为60wt%-85wt%。
4.根据权利要求1所述的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征在于：所述步骤（2）包括，
A、将去离子水、乳化剂加入反应釜中搅拌，开通冷凝回流装置，升温至78-80℃；
B、将引发剂Ⅰ加入反应釜中，升温至80-85℃；
C、将核结构预乳液和引发剂Ⅱ同时加入反应釜中，加入时间2-4小时；
D、保温30-60min。
5.根据权利要求1所述的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征 在于：所述步骤（2）中的引发剂Ⅰ占核结构预乳液总量的0.05wt%-0.5wt%，先加入的一部分 核结构预乳液占核结构预乳液总量的3wt%-10wt%，引发剂Ⅱ占核结构预乳液总量的 0.05wt%-0.5wt%。
6.根据权利要求1所述的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征 在于：所述步骤（3）中的步骤A中的成壳所用软单体为玻璃化转变温度在0℃以下的单体，其 包括丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正己酯。
7.根据权利要求1所述的超支化聚硅烷为核的水性丙烯酸酯核壳结构上浆剂，其特征 在于：所述步骤（1）中核结构预乳液中所用单体总量与步骤（3）中壳结构单体总量的质量比 为1:1-1:2。
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