CN106906663A - 一种用于土工格栅的苯丙乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于土工格栅的苯丙乳液及其制备方法，所述苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：将羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)苯乙烯单体、硅烷、硅溶胶、乳化剂和引发剂的混合物的水溶液进行自由基乳液聚合，60℃～90℃下反应时间为3～10小时，将反应产物用碱性物质调节至pH＝6～9，经过滤得到乳液。本发明方法制得的用于土工格栅的苯丙乳液，明显提高了土工格栅的定型性和强度，满足了土工格栅生产过程中的高性能、环保要求。

Description

一种用于土工格栅的苯丙乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种土工格栅用定型胶领域，具体涉及一种用于土工格栅的苯丙乳液及其制备方法。
背景技术
乳液在土工格栅中使用，起的主要作用是定型和增强。目前市场上根据原料组成不同主要有丁苯乳液、苯丙乳液、纯丙乳液等类型。
丁苯乳液，即通常所述SB胶乳，是合成乳液的一种，是以苯乙烯、丁二烯单体为主要原料合成的。苯丙乳液，即通常所述SA乳液，是以苯乙烯、丙烯酸或丙烯酸酯为主要原料合成的。纯丙乳液，是以苯乙烯、丙烯酸或丙烯酸酯为主要原料合成的。根据不同的土工格栅加工的要求，通过调整不同的单体组成，合成不同类型的乳液。使用后主要起到增强土木格栅的强度，防止土工格栅形变的作用。
中国专利CN105153565A公开了一种耐碱玻璃纤维网格布浸涂用高强度高韧性环氧树脂改性苯丙乳液及其制备方法，应用于土工格栅的生产中，对土工格栅也有一定的定型作用，但是强度提高不大，土木格栅偏软。
发明内容
本发明的目的是提种出一种用于土工格栅的苯丙乳液及其制备方法，以克服已有技术的缺陷。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明第一个方面是提供一种用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，所述苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：将羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)苯乙烯单体、硅烷、硅溶胶、乳化剂和引发剂的混合物的水溶液进行自由基乳液共聚，反应时间3～10小时，将反应产物用碱性物质调节至pH＝6～9，经过滤后，制得用于土工格栅的苯丙乳液。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，反应体系中各组分及重量份数如下：
进一步优选地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，反应体系中各组分及重量份数如下：
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的至少一种。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述(甲基)丙烯酸酯选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8～C16烷基酯中的至少一种。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述(甲基)丙烯酸酯优选丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述乳化剂选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚、乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述硅烷选自乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述碱性物质选自碱金属的氢氧化物；优选为氢氧化钠。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述硅溶胶选自粒径10～50纳米，重量固含量为25～35％的硅溶胶。
进一步优选地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述硅溶胶选自粒径20～40纳米，重量固含量为28～30％的硅溶胶。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，自由基聚合的反应温度为60℃～90℃。
进一步优选地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，自由基聚合的反应温度为75℃～85℃。
进一步地，在所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法中，所述反应时间为4～6小时，将反应产物用碱性物质调节至pH＝6～6.5。
本发明的第二个方面是提供一种采用上述方法制备的用于土工格栅的苯丙乳液。
进一步地，在所述的用于土工格栅的苯丙乳液中，苯丙乳液的重量固含量为20％～40％。
进一步地，在所述的用于土工格栅的苯丙乳液中，苯丙乳液的重量固含量为25％～30％。
本发明的第三个方面是提供一种所述用于土工格栅的苯丙乳液的应用，其用于土工格栅生产过程中的浸胶组合物中，该用于土工格栅的苯丙乳液中加入了硅烷和硅溶胶，与普通苯丙乳液相比，应用于土工格栅的生产中使土工格栅具有更好的定型性和强度。
本发明人发现在该用于土工格栅的苯丙乳液中加入少量硅烷和硅溶胶，出乎意料的，应用于土工格栅浸胶组合物中，土工格栅的强度有比较明显的提高。这可能由于硅溶胶的粒径较小，是一种纳米颗粒，具有小尺寸的效应，更易于与土工格栅纱线、乳化沥青的活性基团相结合，形成交联结构。同时硅烷具有一定的交联作用，能够强化沥青、土工格栅纱线相互之间的作用，在土工格栅浸胶组合物高温干燥过程趋向于热固性，表现为土工格栅的强度有明显的提高。外在表现为使用本发明的用于土工格栅的苯丙乳液能够明显的提高土工格栅的强度。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明用于土工格栅的苯丙乳液是一种能满足土工格栅生产的高性能、环保的产品。该产品在土工格栅的生产中使用，能明显提高土工格栅的定型性和强度；而且，该土工格栅用苯丙胶乳的制备方法简单、操作方便、生产成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1 用于土工格栅的苯丙乳液的制备：
在2000ml反应釜中加入0.5克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.5克过硫酸钾、152.2克蒸馏水，完全溶解成水溶液，进行搅拌加热，加热温度60℃，进行聚合反应；然后滴加入苯乙烯100克、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.2克混合单体，滴加时间6小时；再加入1克硅溶胶(粒径10纳米，重量固含量25％)，继续搅拌混合4小时，冷却至25℃，经100目筛网过滤，得到用于土工格栅的苯丙乳液，固含量39.9wt％，pH＝6.15(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例2 用于土工格栅的苯丙乳液的制备：
在2000ml反应釜中加入2克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、3克乙烯基聚氧乙烯醚、5克过硫酸钠、1287.5克蒸馏水，完全溶解成水溶液，进行搅拌加热，加热温度90℃，进行聚合反应；滴加入甲基苯乙烯100克、甲基丙烯酸5克、丙烯酸乙酯200克和乙烯基三异丙氧基硅烷2克混合单体，滴加时间2小时；再加入5克硅溶胶(粒径50纳米，重量固含量35％)，继续搅拌混合1小时；冷却至25℃，用12.5克40wt％氢氧化钠水溶液中和，经100目筛网过滤，得到用于土工格栅的苯丙乳液，固含量20.15wt％，pH＝8.98(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例3 用于土工格栅的苯丙乳液的制备：
在2000ml反应釜中加入3克烯丙基聚氧乙烯醚、2克过硫酸铵、1克衣康酸和489.8克蒸馏水，完全溶解成水溶液，进行搅拌加热，加热温度80℃，进行聚合反应；滴加入苯乙烯50克、甲基苯乙烯50克、丙烯酸2克、甲基丙烯酸正丁酯100克、乙烯基三异丙氧基硅烷0.5克、乙烯基三乙氧基硅烷0.5克混合单体，滴加时间4小时，再加入3克硅溶胶(粒径25纳米，重量固含量30％)，继续搅拌混合1小时，冷却至25℃，用10克30wt％氢氧化钠水溶液中和，经100目筛网过滤，得到用于土工格栅的苯丙乳液，固含量30.5wt％，pH＝8.09(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例4 用于土工格栅的苯丙乳液的制备：
在2000ml反应釜中加入1克烯丙基聚氧乙烯醚、1克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、2克过硫酸铵、1克过硫酸钠、1克富马酸、1克马来酸和288.14克蒸馏水，完全溶解成水溶液，进行搅拌加热，加热温度70℃，进行聚合反应；然后滴加入苯乙烯20克、甲基苯乙烯80克、丙烯酸-2-乙基己酯50克和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.8克混合单体，滴加时间3小时，再加入2克硅溶胶(粒径15纳米，重量固含量33％)，继续搅拌混合1小时，冷却至25℃，用10克20wt％氢氧化钠水溶液中和，经100目筛网过滤，得到用于土工格栅的苯丙乳液，固含量34.87wt％，pH＝7.56(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例5 用于土工格栅的苯丙乳液的制备：
在2000ml反应釜中加入4克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、2克过硫酸铵、1克富马酸和787.86克蒸馏水，完全溶解成水溶液，进行搅拌加热，加热温度75℃，进行聚合反应；然后滴加入苯乙烯100克、甲基丙烯酸甲酯150克、乙烯基三乙氧基硅烷1.5克和丙烯酸3克混合单体，滴加时间5小时；再加入4克硅溶胶(粒径40纳米，重量固含量28％)，继续搅拌混合1小时，冷却至25℃，用10克25wt％氢氧化钠水溶液中和，经100目筛网过滤，得到用于土工格栅的苯丙乳液，固含量24.95wt％，pH＝6.94(使用PHS-3C精密pH计测得)。
对比例：按CN105153565A的方法制备的苯丙乳液
用实施例1～5和对比例，按下述工艺进行操作：
A、将实施例1～5和对比例样品稀释成重量固含量20％，按苯丙乳液：乳化沥青(市售，重量固含量30％)＝2：5混合配制成浸胶液
B、将未浸胶的土工格栅单根纱线浸泡于各浸胶液中，根据浸泡时间2min，浸胶量在18％左右，使用吹风机将其吹干后，放置在150℃烘箱中烘10min。
C、观察浸胶后土工格栅纱线的手感软硬度，并检测浸胶后单根纱线强度变化。
判定标准：强度越大表明用于土工格栅的苯丙乳液的增强效果越好
强度/N
未浸胶 105
对比例 210
实施例1 255
实施例2 248
实施例3 260
实施例4 267
实施例5 246
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～5制备的用于土工格栅的苯丙乳液，与对比例相比，对土工格栅增强效果更好，能明显提高土工格栅的定型性和强度。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，所述苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：将羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)苯乙烯单体、硅烷、硅溶胶、乳化剂和引发剂的混合物的水溶液进行自由基乳液共聚，反应时间3～10小时，将反应产物用碱性物质调节至pH＝6～9，经过滤后，制得用于土工格栅的苯丙乳液。
2.根据权利要求1所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，反应体系中各组分及重量份数如下：
3.根据权利要求1或2所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的至少一种；所述(甲基)丙烯酸酯选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸C8～C16烷基酯中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，所述乳化剂选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚、乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种；所述硅烷选自乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种；所述碱性物质选自碱金属的氢氧化物。
6.根据权利要求1或2所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶选自粒径10～50纳米，重量固含量为25～35％的硅溶胶。
7.根据权利要求1或2所述用于土工格栅的苯丙乳液的制备方法，其特征在于，自由基聚合的反应温度为60℃～90℃。
8.一种如权利要求1～7任一项所述方法制备的用于土工格栅的苯丙乳液。
9.根据权利要求8所述的用于土工格栅的苯丙乳液，其特征在于，苯丙乳液的重量固含量为20％～40％。
10.一种如权利要求8或9所述用于土工格栅的苯丙乳液的应用，其特征在于，用于土工格栅生产过程中的浸胶组合物中。
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