CN109294481B - 一种人造草坪用丁苯胶乳及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人造草坪用丁苯胶乳及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将酸性硅溶胶、羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、丁二烯、(甲基)苯乙烯单体、硅烷、钛酸酯、分子量调节剂、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3～10小时，将反应产物用碱性物质调节pH＝6～9，经过滤得到丁苯胶乳。本发明所述的丁苯胶乳是一种能满足人造草坪背胶用高性能、环保的产品。采用上述方法制得的丁苯胶乳，按GB/T 20394‑2013作为人造草坪的背胶使用，具有更好的耐酸性和耐碱性。

Description

一种人造草坪用丁苯胶乳及制备方法
技术领域
本发明涉及人造草坪用粘结剂领域，尤其涉及一种人造草坪用丁苯胶乳及其制备方法。
背景技术
人造草的背衬需要涂覆胶黏剂以固定草纤维、稳定尺寸，并使人造草坪具有良好的铺平性、耐水性及基布抗撕裂性。在人造草坪的制造过程中，以前使用的背涂胶主要是溶剂型的，严重污染了环境，为此，水性的合成胶乳受到了重视，被使用的合成胶乳包括丁苯乳胶，羧基丁苯乳胶，全丙乳液，丁腈胶乳，醋丙胶乳及全丙胶乳，其中用量最大的是羧基丁苯胶乳和全丙胶乳。
中国专利CN 103374090 A公布的一种无皂聚合制备人造草坪背涂用羧基丁苯胶乳的方法，在人造草坪上使用弹性、硬挺度好、粘接强度和耐水性较好，但是耐酸性和耐碱性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提出一种人造草坪用丁苯胶乳及其制备方法，本发明的人造草坪用丁苯胶乳中加入特种酸性硅溶胶、硅烷和钛酸酯，与普通丁苯胶乳相比，作为人造草坪的背涂胶乳使用具有更好的耐酸性和耐碱性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种人造草坪用丁苯胶乳，其包括如下组分及其重量份数：
Figure BDA0001359397440000011
Figure BDA0001359397440000021
为了进一步优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：
优选地，所述酸性硅溶胶选自重量固含量20％～35％，pH＝2～4的酸性硅溶胶。
优选地，所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸或衣康酸中的至少一种。
优选地，所述(甲基)丙烯酸酯单体选自丙烯腈、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；更优选为丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯。
优选地，所述硅烷选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、V-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选地，所述钛酸酯选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、钛酸正丁酯中的至少一种。
优选地，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。
优选地，所述分子量调节剂选自正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中的至少一种。
优选地，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。
优选地，所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、二乙醇胺中的至少一种；更优选氢氧化钠，最优选重量含量为10％～40％的氢氧化钠水溶液。
优选地，该丁苯胶乳的重量固含量为40％～60％。
本发明提供一种上述人造草坪用丁苯胶乳的制备方法，其包括如下步骤：将酸性硅溶胶、羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、丁二烯、(甲基)苯乙烯单体、硅烷、钛酸酯、分子量调节剂、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pH＝6～9，经过滤得到所述丁苯胶乳；其中，所得的人造草坪用丁苯胶乳的重量固含量40％～60％，pH＝6～9。
优选地，所述自由基乳液共聚的反应温度为60℃～90℃。
本发明提供一种上述人造草坪用丁苯胶乳的应用，优选地，将该丁苯胶乳作为人造草坪背涂胶乳使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
现有技术表明在丁苯胶乳中加入酸性硅溶胶、钛酸酯对胶乳的耐酸性、耐碱性影响不大，但是本发明人发现在本发明所述的人造草坪用丁苯胶乳中加入少量的钛酸酯和酸性硅溶胶能够明显的提高人造草坪的耐酸性和耐碱性。这可能是由于在本发明的人造草坪用丁苯胶乳中，酸性硅溶胶作为种子存在，与外层聚合物形成核壳结构，同时加入的少量钛酸酯在成膜过程中具有一定的交联性，在干燥过程中，硅溶胶和钛酸酯起到一定的协同，强化与基布的粘接强度及其成膜强度。出乎意料的，能够明显的提高人造草坪用丁苯胶乳的耐酸性和耐碱性。
本发明的人造草坪用丁苯胶乳是一种能满足人造草坪用高性能、环保的产品。该产品作为人造草坪背涂胶乳使用，能明显提高人造草坪的耐酸性和耐碱性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
人造草坪用丁苯胶乳的制备：
2000ml加压反应釜先抽真空，真空度-0.095MPa，加入100克20wt％酸性硅溶胶(pH＝2.02)，0.1克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，0.1克过硫酸钾，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至60℃。同时在60℃条件下滴加1克丙烯酸，10克丁二烯，100克苯乙烯，0.2克正十二硫醇，0.2克异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，0.5克γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合单体；以及0.4克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.4克过硫酸钾，5.27克蒸馏水的混合水溶液。滴加时间6小时。滴加结束后继续在60℃保温4小时。冷却至25℃，用5克20wt％氢氧化钠水溶液中和。经100目筛网过滤，得到人造草坪用丁苯胶乳，固含量59.88wt％，pH＝6.10(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例2
人造草坪用丁苯胶乳的制备：
2000ml加压反应釜先抽真空，真空度-0.095MPa，加入100克35wt％酸性硅溶胶(pH＝3.95)，2克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，1克过硫酸钠，100克蒸馏水，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至90℃。同时在90℃条件下滴加5克甲基丙烯酸，50克丙烯酸正丁酯，50克甲基丙烯酸甲酯，200克丁二烯，100克甲基苯乙烯，2克叔十二硫醇，2克异丙基三油酸酰氧基钛酸酯，2克N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，3克γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合单体；以及3克烯丙基聚氧乙烯醚、4克过硫酸钠，523.5克蒸馏水的混合水溶液。滴加时间2小时。滴加结束后继续在90℃保温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，得到人造草坪用丁苯胶乳，固含量40.08wt％，pH＝8.93(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例3
人造草坪用丁苯胶乳的制备：
2000ml加压反应釜先抽真空，真空度-0.095MPa，加入0.5克乙烯基聚氧乙烯醚，0.5克过硫酸铵，150克蒸馏水，2克苯乙烯，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至80℃。同时在80℃条件下滴加3克甲基丙烯酸，100克丁二烯，98克苯乙烯，1克正十二硫醇，1克钛酸正丁酯，0.5克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，2克V-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合单体；以及2克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、2克过硫酸铵，58.5克蒸馏水的混合水溶液。滴加时间4小时。滴加结束后继续在80℃保温2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，得到人造草坪用丁苯胶乳，固含量50.18wt％，pH＝7.23(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例4
人造草坪用丁苯胶乳的制备：
2000ml加压反应釜先抽真空，真空度-0.095MPa，加入50克30wt％酸性硅溶胶(pH＝3.11)、0.2克烯丙基聚氧乙烯醚，0.3克过硫酸铵，2克马来酸，2克富马酸，100克蒸馏水，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至75℃。同时在75℃条件下滴加50克丙烯酸-2-乙基己酯，60克丁二烯，100克甲基苯乙烯，1.5克正丁硫醇，0.5克异丙基三油酸酰氧基钛酸酯，1克氨丙基三甲氧基硅烷，1克3-氨丙基三乙氧基硅烷的混合单体；以及1.8克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、1.5克过硫酸钠，123.31克蒸馏水的混合水溶液。滴加时间3小时。滴加结束后继续在75℃保温3小时。冷却至25℃，用40克10wt％氢氧化钠水溶液中和。经100目筛网过滤，得到人造草坪用丁苯胶乳，固含量45.18wt％，pH＝8.32(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例5
人造草坪用丁苯胶乳的制备：
2000ml加压反应釜先抽真空，真空度-0.095MPa，加入70克25wt％酸性硅溶胶(pH＝2.65)，1克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，0.2克过硫酸钾，1克富马酸，50克蒸馏水，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至85℃。同时在85℃条件下滴加1克丙烯酸，75克丙烯酸乙酯，40克丁二烯，100克苯乙烯，0.2克正十二硫醇，0.4克叔十二硫醇，1.5克双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，3克V-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，1克γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合单体；以及3克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.8克过硫酸钾，67.53克蒸馏水的混合水溶液。滴加时间5小时。滴加结束后继续在85℃保温2小时。冷却至25℃，用10克20％氢氧化钾水溶液中和。经100目筛网过滤，得到人造草坪用丁苯胶乳，固含量55.15wt％，pH＝7.53(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例6
按GB/T 20394-2013的方法检测人造草坪耐酸性和耐碱性。
对比例：按CN 103374090 A的方法制备的样品。
将对比例和实施例1～5作为人造草坪的背胶使用，按GB/T 20394-2013的方法检测人造草坪耐酸性和耐碱性。
Figure BDA0001359397440000061
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～5制备的人造草坪用丁苯胶乳，与对比例相比，耐酸性和耐碱性好。
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 (5)

1.一种人造草坪用丁苯胶乳，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：
Figure FDA0002408008840000011
所述酸性硅溶胶选自重量固含量20％～35％，pH＝2～4的酸性硅溶胶；
所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸或衣康酸中的至少一种；
所述硅烷选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
所述钛酸酯选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、钛酸正丁酯中的至少一种；
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；
所述分子量调节剂选自正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中的至少一种；
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；
所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、二乙醇胺中的至少一种；
所述(甲基)丙烯酸酯单体为丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯；
该丁苯胶乳的重量固含量为40％～60％。
2.一种如权利要求1所述的人造草坪用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将酸性硅溶胶、羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、丁二烯、(甲基)苯乙烯单体、硅烷、钛酸酯、分子量调节剂、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pH＝6～9，经过滤得到所述丁苯胶乳。
3.根据权利要求2所述的人造草坪用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，所述自由基乳液共聚的反应温度为60℃～90℃。
4.一种如权利要求1所述的人造草坪用丁苯胶乳的应用。
5.根据权利要求4所述的人造草坪用丁苯胶乳的应用，其特征在于，将该丁苯胶乳作为人造草坪背涂胶乳使用。
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