CN107903367A - 一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法及产品 - Google Patents

一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法及产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，在通入氮气的条件下将市售的二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、二羟甲基丁酸在40~45℃下反应1h，再在65~70℃下加入用丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维反应2h，然后降温至40℃并调节反应液pH=8~9，反应30min~40min，再降至25℃，在搅拌下向反应液中逐滴加入去离子水，当去离子水加完之后在3000rpm高速搅拌30min即得自乳化型水性醋酸纤维乳液。本发明还提供了利用该方法制备的自乳化型水性醋酸纤维乳液。该制备工艺简单，制得的水性醋酸纤维乳液具有稳定性高、分散性好、成膜后柔韧性好、耐水性且无污染的优良性能。

Description

一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法及产品
技术领域
本发明涉及一种涂料成膜物的制备方法，具体涉及一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法及产品。
背景技术
醋酸纤维又名纤维素乙酸酯，属纤维素的酯类衍生物，是涂料的主要成膜物质，醋酸纤维漆具有干燥速度快，硬度高，可打磨、易修补、透水量大，适合大规模施工等优点，传统的醋酸纤维涂料为溶剂型VOC（挥发性有机化合物）含量很高，使用时造成污染带来公害。随着国家环保法规的不断确立以及人们环保意识的不断增强，溶剂型涂料使用越来越受到限制，无毒环保型涂料需求日益增加。
由于醋酸纤维不溶于水，目前，醋酸纤维涂料已处于限用状况，为使其走出困境，就必须对醋酸纤维进行水性化，以硝化纤维为研究对象，制备出性能优良的水性醋酸纤维涂料，使VOC含量低、无污染的水性醋酸纤维涂料生产早日实现。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供了一种制备自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法及产品，该方法制备的水性醋酸纤维乳液在保留了传统溶剂型涂料的大部分优点的基础上，具有稳定性高、分散性好，成膜后柔韧性好、附着力高、具有一定的丰满度、耐水性且无污染的优良性能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，包括以下步骤：
1）在氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、二羟甲基丁酸和六亚甲基二异氰酸酯加入反应器中，得反应体系；
其中，所加入的二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯以及二羟甲基丁酸的质量比为0.06:（0.9~1.319）:（0.5~0.746）；
2）将反应体系在40℃~45℃下恒温反应1h，然后升温至70℃，加入用丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液，恒温反应2h，其中，所加入的丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维与步骤1.1）中加入的六亚甲基二异氰酸酯的质量比（3.6~3.8）：（0.9~1.319）；
3）将反应液降温至40℃，调节反应液pH值=8~9，反应30min~40min，并降至室温，然后在搅拌下向反应液中逐滴加入去离子水，当去离子水加完之后在3000rpm再高速搅拌30min即得自乳化型水性醋酸纤维乳液；其中，水的加入量是按照每加入的（0.9~1.319）g六亚甲基二异氰酸酯来计算的，加入50mL水计算；
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过在醋酸纤维上引入了亲水基团制得自乳化型水性醋酸纤维乳液，该制备工艺简单，制得的水性醋酸纤维乳液克服了传统溶剂型醋酸纤维涂料对空气污染等缺点，同时具有稳定性高、贮存稳定性好、柔韧性好、附着力强、具有一定的丰满度、耐黄变、无污染等优良性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例1：
1）自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备：
1.1）在氮气保护下，将0.006g二月桂酸二丁基锡、1.21g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、0.586g二羟甲基丁酸（DMBA）加入装有搅拌器、回流冷凝管、通有氮气的四口烧瓶中，得反应体系。
1.2）将反应体系在40℃下恒温反应1h，然后升温至70℃，加入丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液3.8g，恒温反应2h，得反应液。
1.3）将反应液降温至40℃，加入三乙胺调节反应液的pH=8，反应30min后，降至室温，然后在300 rpm的搅拌速度下向反应液中加入50mL的去离子水，去离子水加完之后在3000rpm高速搅拌30min，使分散均匀，出料，即得自乳化型的水性醋酸纤维乳液。
实施例2：
1）自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备：
1.1）在氮气保护下，将0.006g二月桂酸二丁基锡、1.21g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、0.639g二羟甲基丁酸（DMBA）加入装有搅拌器、回流冷凝管、通有氮气的四口烧瓶中，得反应体系。
1.2）将反应体系在40℃下恒温反应1h，然后升温至65℃，加入丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液3.7g，恒温反应2h，得反应液。
1.3）将反应液降温至40℃，加入三乙胺调节反应液的pH=8，反应30min后，降至室温，然后在300 rpm的搅拌速度下向反应液中加入50mL的去离子水，去离子水加完之后高速搅拌30min，使分散均匀，出料，即得自乳化型的水性醋酸纤维乳液。
实施例3：
1）自乳化型醋酸纤维乳液的制备：
1.1）在氮气保护下，将0.693g二月桂酸二丁基锡、0.9g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、0.64g二羟甲基丁酸（DMBA）加入装有搅拌器、回流冷凝管、通有氮气的四口烧瓶中，得反应体系。
1.2）将反应体系在40℃下恒温反应1h，然后升温至70℃，加入丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液3.6g，恒温反应2h，得反应液。
1.3）将反应液降温至40℃，加入三乙胺调节反应液的pH=8，反应40min后，降至室温，然后在300 rpm的搅拌速度下向反应液中加入50mL的去离子水，去离子水加完之后在3000rpm高速搅拌30min，使分散均匀，出料，即得自乳化型的水性醋酸纤维乳液。
实施例4：
1）自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备：
1.1）在氮气保护下，将0.006g二月桂酸二丁基锡、1.27g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、0.746g二羟甲基丁酸（DMBA）加入装有搅拌器、回流冷凝管、通有氮气的四口烧瓶中，得反应体系。
1.2）将反应体系在40℃下恒温反应1h，然后升温至70℃，加入丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液3.6g，恒温反应2h，得反应液。
1.3）将反应液降温至40℃，加入三乙胺调节反应液的pH=9，反应40min后，降至室温，然后在300 rpm的搅拌速度下向反应液中加入50mL的去离子水，去离子水加完之后在3000rpm高速搅拌30min，使分散均匀，出料，即得自乳化型的水性醋酸纤维乳液。
实施例5：
1）自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备：
1.1）在氮气保护下，将0.006g二月桂酸二丁基锡、1.319g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、0.799g二羟甲基丁酸（DMBA）加入装有搅拌器、回流冷凝管、通有氮气的四口烧瓶中，得反应体系。
1.2）将反应体系在40℃下恒温反应1h，然后升温至70℃，加入丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液3.6g，恒温反应2h，得反应液。
1.3）将反应液降温至40℃，加入三乙胺调节反应液的pH=8，反应30min后，降至室温，然后在300 rpm的搅拌速度下向反应液中加入50mL的去离子水，去离子水加完之后在3000rpm高速搅拌30min，使分散均匀，出料，即得自乳化型的水性醋酸纤维乳液。
实施例6：
乳化型水性醋酸纤维乳液的性能测试与表征
以实施例1~5所制得的自乳化型水性醋酸纤维乳液为试验对象，按下述方法分别进行测试、表征，评价其综合性能。
1）贮存稳定性测试：
按照GB/11175-2002标准进行测定。
2）耐水性测试：
涂膜的制备：将制备的自乳化型水性醋酸纤维乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室温下放置60h，再放入干燥烘箱中在50℃下干燥24h后取出，待冷却至室温后将膜取下制得厚度为1mm的涂膜。
将涂膜剪裁成2cm×2cm的方块，称其质量记为W0，放在水中浸泡24h，取出后擦净表面液体，精确称取质量，记为W1，则采用如下公式计算涂膜在水中的吸水率，涂膜吸水率的计算公式如式（1）所示：
吸水率= （1）
3）粒度测试：
采用纳米粒度仪测定乳液粒径，测定温度为25℃。
涂料用水分散的醋酸纤维乳液性能测试结果如表1所示，表1为涂料用水分散的醋酸纤维乳液及涂膜性能测试结果：
表1
W2:W3 乳液外观 乳液稳定性/d 平均粒径/nm 涂膜吸水率/%
0.586:3.8 乳白色、泛蓝光 80（无沉淀） 76 12.5
0.639:3.7 乳白色、透明、泛蓝光 80（无沉淀） 75 8.2
0.693:3.6 乳白色、透明、泛蓝光 80（无沉淀） 73.5 8.3
0.746:3.6 乳白色、透明、泛蓝光 80（无沉淀） 73 9.6
0.799:3.6 乳白色、透明、泛蓝光 80（无沉淀） 73 12.9
W2为二羟甲基丁酸的质量，W3为醋酸纤维的质量
由表1可知，在制备自乳化型水性醋酸纤维乳液时，随着二羟甲基丁酸用量的增加，得到的水性醋酸纤维乳液的稳定性较好，且乳液的平均粒径先减小后增大的趋势，这是因为二羟甲基丁酸用量的增加，体系中羧酸盐亲水基团增加，增强了改性后的醋酸纤维分子的亲水性，提高了醋酸纤维分子的自乳化能力，使乳液离子更好的分散于水介质中，但是当（DMBA):(CA)的值大于0.746:3.6时，暴露于膜表面的亲水基团过多，又会引起膜性能降低，因此，综合考虑以上因素二羟甲基丁酸与醋酸纤维的质量比0.693:3.6时，制备出的水性醋酸纤维乳液性能最佳。

Claims (7)

1.一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、二羟甲基丁酸按质量比0.06：0.9~1.319：0.5~0.746加入反应器中，得反应体系；
2）将反应体系在40℃~45℃下恒温反应1h，然后升温至65~70℃，加入用有机溶剂溶解的醋酸纤维溶液，恒温反应2h；所加入的醋酸纤维与步骤1）中的六亚甲基二异氰酸酯的质量比为3.6~3.8：0.9~1.319；
3）将反应液降温至40℃，调节反应液pH值=8~9，反应30min~40min，降至室温，然后在搅拌下向反应体系中逐滴加入去离子水，当去离子水加完之后高速搅拌均匀，得自乳化型水性醋酸纤维乳液；所加入的水与步骤1）中的六亚甲基二异氰酸酯的质量比为50：0.9~1.319。
2.根据权利要求1所述的一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤1）~2）的反应体系在氮气保护下进行反应。
3.根据权利要求1所述的一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中用于溶解醋酸纤维素的有机溶剂包括丁酮、乙酸甲酯及其任意比混合物。
4.根据权利要求1所述的一种自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于：所述的步骤3）采用三乙胺调节反应液的pH值。
5.根据权利要求1所述的制备自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于：所述的步骤3）中逐滴加入去离子水后搅拌速度为3000rpm以上。
6.根据权利要求1所述的制备自乳化型水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于：所述的步骤3）中搅拌所用时间为30min。
7.根据权利要求1~6任一项所述方法制备的自乳化型水性醋酸纤维乳液。
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