CN109705257B - 一种调湿丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丙烯酸乳液，尤其是一种内墙苯丙调湿乳液及其制备方法。本发明采用尿素、羟乙基尿素来改性丙烯酸乳液，不仅工艺简单并且具有很好的调节湿度功能，是一种调节湿度性能优异，又具有较高耐擦洗性能的内墙苯丙乳液。所述乳液由包括以下的原料制备而成：蒸馏水、阴离子乳化剂、非离子乳化剂、苯乙烯、丙烯酸烷基酯、不饱和烃基酸、丙烯酰胺、含羟基丙烯酸酯单体、保湿剂、交联单体、引发剂、氧化剂、还原剂。

Description

一种调湿丙烯酸乳液及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种丙烯酸乳液，尤其是一种内墙苯丙调湿乳液及其制备方法。

背景技术：

随着经济的发展，人们开始追求越来越好的居住环境，其中空气的相对湿度是一个与人们生活生产密切相关的重要参数，室内的相对湿度过高或过低，都会影响到人类正常的生产生活，并且最适宜的相对湿度在40～60％之间。调湿涂料对北方的干燥以及南方的潮湿均有很大的帮助，具有很好的应用前景。

目前，制备调湿涂料的方法主要是从聚合物膜、颜填料及制作工艺等方面入手，将改性丙烯酸酯乳液与多孔多层填料复合，制备出一类既能起到保护装饰作用又能够自动调节室内湿度的新型调湿涂料。当环境湿度较高或涂层遇水时，涂层吸水，降低室内的相对湿度；当湿度低时，再将吸入的水释放出来，提高室内的湿度，如此反复，调节空气湿度。

目前在用于调湿涂料的丙烯酸乳液制备方法的专利中，大部分是以含羟基、羧基、酰胺基类的亲水单体、纤维素、马铃薯淀粉等来接枝改性丙烯酸乳液，从而让丙烯酸乳液具有调节湿度的功能，这些方法要么成本较高，要么工艺复杂；而用尿素、羟乙基尿素来改性丙烯酸乳液不仅工艺简单并且具有很好的调节湿度功能，此外现有技术中尚未有关于尿素改性丙烯酸乳液来改变调湿性的报道，本发明就将使用尿素或者羟乙基尿素来改性丙烯酸乳液，弥补这一空缺，使其具有调湿功能。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种调湿丙烯酸乳液，是一种调节湿度性能优异，又具有较高耐擦洗性能的内墙苯丙乳液。

所述调湿丙烯酸乳液由包括以下重量份数的原料制备而成：蒸馏水71-122份、阴离子乳化剂1-2份、非离子乳化剂1-2份、苯乙烯30-70份、丙烯酸烷基酯40-80份、不饱和烃基酸1-3份、丙烯酰胺1-3份、含羟基丙烯酸酯单体1-3份、保湿剂10-50份、交联单体0.1-2份、引发剂0.5-0.8份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.1-0.5份；

所述保湿剂为尿素、羟乙基尿素中的至少一种；

优选地，所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠；

优选地，所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；

优选地，所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种；

优选地，所述不饱和烃基酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸酐中的至少一种；

优选地，所述含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种；

优选地，所述交联单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种；

优选地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种；

优选地，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢、双氧水中的至少一种；

优选地，所述还原剂为亚硫酸氢钠、维生素C、Bruggolite FF6/FF6M中的至少一种；

本发明的另外一个目的，在于提供一种合成工艺简单的方法来制备上述调湿丙烯酸乳液，所述制备方法包括以下步骤：

(1)乳化缸A

预乳化液的制备：在乳化缸A中加入蒸馏水30-50份，然后加入0.5-1份的阴离子乳化剂和1-2份的非离子乳化剂，开始搅拌，搅拌20-40min后，开始依次加入全部的苯乙烯、丙烯酸烷基酯、不饱和烃基酸、丙烯酰胺、含羟基丙烯酸酯单体、交联单体，以及0.3-0.5份引发剂，搅拌30-60min备用；

(2)乳化缸B

保湿剂水溶液的制备：在乳化缸B中加入10-20份蒸馏水，开启搅拌，然后加入全部的保湿剂，接着加入0.1-0.2份的引发剂搅拌均匀，备用；

(3)反应釜

在反应釜中加入30-50份的蒸馏水，剩余的阴离子乳化剂以及非离子乳化剂开始搅拌，并且升温；

初引的制备：用1-2份蒸馏水溶解剩下的引发剂，备用；

①种子乳液的制备：当反应釜温度升到70-90℃时，取乳化缸A中的1％—10％预乳化液加入反应釜，接着加入溶解好的初引，反应20-60min得到种子乳液；

②预乳化液滴加过程：待①完成后，开始滴加预乳化缸A中剩下的预乳化液，反应温度控制在80-90℃，在2-6h内滴完；

③保湿剂滴加过程：滴完后马上滴加乳化缸B中的保湿剂，在1-2h内滴完，滴完后保温1h；

④后消除过程：保温结束后，开始降温至70-80℃，同时分开滴加分别含全部氧化剂和还原剂的10％水溶液，滴加时间为15-75分钟，滴完保温10-30分钟，接着降温至50℃以下，用pH调节剂调节pH值为7.0-9.0，过滤完成；

优选地，所述pH调节剂为10％的烧碱溶液。

有益效果：

1、本发明提供的调湿丙烯酸乳液，采用尿素或者羟乙基尿素来改性苯丙乳液，在目前的现有技术中尚没有此类报道，开创了一种新的方法来制备调湿丙烯酸乳液；一方面这两种物质具有很高的吸水率，作为保湿剂使用能够起到很好的调节湿度的作用，使乳液吸水率达到120-190％；另一方面，尿素在乳液中可以起到交联的作用，提高分子量，从而提高耐擦洗性能。

同时，尿素也是一种很好的助溶剂，会增加乳化剂在水中的溶解度，这样会让乳液更加稳定，尿素本身也是乳液很好的抗冻融稳定剂，加上接枝到乳胶粒子的表面后，会形成水化层，从而进一步提高乳液的冻融稳定性，冻融按照GBT 9268-2008进行检测，通过5个循环，所以加入尿素进行改性苯丙乳液具有很大的优势。

2、本发明的调湿丙烯酸乳液采用交联单体搭配使用，能够进一步提高漆膜对基材的附着力，从而提升耐擦洗性能，也正好弥补调湿涂料由于过于亲水而带来的耐擦洗差的问题，按照耐擦洗次数按照国标GBT 9266-2009耐洗刷性测定方法测定，可以超过7000次；

3、本发明的调湿丙烯酸乳液用到了尿素，由于尿素显碱性，其对乳液的聚合体系有影响，会改变整个反应的体系，本合成工艺中，是将尿素水溶液在大部分的单体基本反应后再加入，这样就可以不改变乳液合成中的整个体系，也能具有很好的吸湿效果。

具体实施方式：

为了使本专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利，并不用于限定本发明。

以下将结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述说明。

实施例1：一种调湿丙烯酸乳液及其制备方法

一种调湿丙烯酸乳液，由包含以下重量份数的原料制备：蒸馏水91份、阴离子乳化剂2份、非离子乳化剂2份、苯乙烯40份、丙烯酸烷基酯50份、不饱和烃基酸2份、丙烯酰胺1份、含羟基丙烯酸酯单体2份、保湿剂30份、交联单体1份、引发剂0.5份、氧化剂0.3份、还原剂0.3份；

所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠；所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸丁酯；所述不饱和烃基酸为丙烯酸；所述含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯；所述保湿剂为尿素；所述交联单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述引发剂为过硫酸铵；所述氧化剂为叔丁基过氧化氢；所述还原剂为亚硫酸氢钠；

制备方法如下：

(1)乳化缸A

预乳化液的制备：在乳化缸A中加入蒸馏水40份，然后加入1份的阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠和2份的非离子乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚，然后开始搅拌，搅拌30min后，开始依次加入40份苯乙烯、50份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸、1份丙烯酰胺、2份丙烯酸羟乙酯、1份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.3份引发剂过硫酸铵，搅拌30min备用；

(2)乳化缸B

保湿剂水溶液的制备：在乳化缸B中加入10份蒸馏水，开启搅拌，然后加入30份的尿素，接着加入0.1份的引发剂过硫酸铵搅拌均匀，备用；

(3)反应釜

在反应釜中加入40份的蒸馏水，1份的阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠，开始搅拌，并且升温；

初引的制备：用1份蒸馏水溶解剩下的引发剂过硫酸铵，备用；

①种子乳液的制备：当反应釜温度升到80℃时，取乳化缸A中的5％预乳化液加入反应釜，接着加入溶解好的初引，反应30min得到种子乳液；

②预乳化液滴加过程：待①完成后，开始滴加预乳化缸A中剩下的预乳化液，反应温度控制在85℃，在3h内滴完；

③保湿剂滴加过程：滴完后马上滴加乳化缸B中的保湿剂，在1h内滴完，滴完后保温1h；

④后消除过程：保温结束后，开始降温至75℃，同时分开滴加分别含0.3份氧化剂叔丁基过氧化氢和含0.3份还原剂亚硫酸氢钠的10％水溶液，滴加时间为60分钟，滴完保温30分钟，接着降温至50℃以下，用10％的烧碱溶液调节pH值为7.0-9.0，过滤完成。

对比例：除不包含尿素外，其余原料以及制备方法同上述过程；

按照GBT 9756-2009合成树脂乳液内墙涂料标准进行检测，结果如下表所示：

实施例2：一种调湿丙烯酸乳液及其制备方法

一种调湿丙烯酸乳液，由包含以下重量份数的原料制备：蒸馏水122份、阴离子乳化剂2份、非离子乳化剂2份、苯乙烯70份、丙烯酸烷基酯80份、不饱和烃基酸3份、丙烯酰胺3份、含羟基丙烯酸酯单体3份、保湿剂50份、交联单体2份、引发剂0.8份、氧化剂0.5份、还原剂0.5份；

所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠；所述非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯；所述不饱和烃基酸为甲基丙烯酸；所述含羟基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯；所述保湿剂为羟乙基尿素；所述交联单体为乙烯基三乙氧基硅烷；所述引发剂为过硫酸钾；所述氧化剂为双氧水；所述还原剂维生素C；

制备方法如下：

(1)乳化缸A

预乳化液的制备：在乳化缸A中加入蒸馏水50份，然后加入1份的阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠和1份的非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚，然后开始搅拌，搅拌30min后，开始依次加入70份苯乙烯、80份丙烯酸异辛酯、3份甲基丙烯酸、3份丙烯酰胺、3份甲基丙烯酸羟乙酯、2份乙烯基三乙氧基硅烷、0.5份引发剂过硫酸钾，搅拌60min备用；

(2)乳化缸B

保湿剂水溶液的制备：在乳化缸B中加入20份蒸馏水，开启搅拌，然后加入50份的羟乙基尿素，接着加入0.1份的引发剂过硫酸钾搅拌均匀，备用；

(3)反应釜

在反应釜中加入50份的蒸馏水，1份的阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠以及1份的非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚，开始搅拌，并且升温；

初引的制备：用2份蒸馏水溶解剩下的引发剂过硫酸钾，备用；

①种子乳液的制备：当反应釜温度升到90℃时，取乳化缸A中的10％预乳化液加入反应釜，接着加入溶解好的初引，反应60min得到种子乳液；

②预乳化液滴加过程：待①完成后，开始滴加预乳化缸A中剩下的预乳化液，反应温度控制在90℃，在6h内滴完；

③保湿剂滴加过程：滴完后马上滴加乳化缸B中的保湿剂，在2h内滴完，滴完后保温1h；

④后消除过程：保温结束后，开始降温至80℃，同时分开滴加分别含0.5份氧化剂双氧水和0.5份还原剂维生素C的10％水溶液，滴加时间为75分钟，滴完保温30分钟，接着降温至50℃以下，用10％的烧碱溶液调节pH值为7.0-9.0，过滤完成。

对比例：除不包含羟乙基尿素外，其余原料以制备方法同上述过程；

按照GBT 9756-2009合成树脂乳液内墙涂料标准进行检测，结果如下表所示：

实施例3：一种调湿丙烯酸乳液及其制备方法

一种调湿丙烯酸乳液，由包含以下重量份数的原料制备：蒸馏水71份、阴离子乳化剂1份、非离子乳化剂1份、苯乙烯30份、丙烯酸烷基酯40份、不饱和烃基酸1份、丙烯酰胺1份、含羟基丙烯酸酯单体1份、保湿剂10份、交联单体0.1份、引发剂0.5份、氧化剂0.1份、还原剂0.1份；

所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠；所述非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸乙酯；所述不饱和烃基酸为衣康酸；所述含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟丙酯；所述保湿剂为尿素；所述交联单体为乙烯基三甲氧基硅烷；所述引发剂为过硫酸钠；所述氧化剂为双氧水；所述还原剂为Bruggolite FF6/FF6M；

制备方法如下：

(1)乳化缸A

预乳化液的制备：在乳化缸A中加入蒸馏水30份，然后加入0.5份的阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠和0.5份的非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，然后开始搅拌，搅拌30min后，开始依次加入30份苯乙烯、40丙烯酸乙酯、1份衣康酸、1份丙烯酰胺、1份丙烯酸羟丙酯、0.1份乙烯基三甲氧基硅烷、0.3份引发剂过硫酸钠，搅拌60min备用；

(2)乳化缸B

保湿剂水溶液的制备：在乳化缸B中加入10份蒸馏水，开启搅拌，然后加入10份的尿素，接着加入0.1份的引发剂过硫酸钠搅拌均匀，备用；

(3)反应釜

在反应釜中加入30份的蒸馏水，0.5份的阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠以及0.5份的非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，开始搅拌，并且升温；

初引的制备：用1份蒸馏水溶解剩下的引发剂过硫酸钠，备用；

①种子乳液的制备：当反应釜温度升到90℃时，取乳化缸A中的10％预乳化液加入反应釜，接着加入溶解好的初引，反应60min得到种子乳液；

②预乳化液滴加过程：待①完成后，开始滴加预乳化缸A中剩下的预乳化液，反应温度控制在90℃，在6h内滴完；

③保湿剂滴加过程：滴完后马上滴加乳化缸B中的保湿剂，在2h内滴完，滴完后保温1h；

④后消除过程：保温结束后，开始降温至80℃，同时分开滴加分别含0.1份氧化剂双氧水和0.1份还原剂Bruggolite FF6/FF6M的10％水溶液，滴加时间为75分钟，滴完保温30分钟，接着降温至50℃以下，用10％的烧碱溶液调节pH值为7.0-9.0，过滤完成。

对比例：除不包含尿素外，其余原料以制备方法同上述过程；

按照GBT 9756-2009合成树脂乳液内墙涂料标准进行检测，结果如下表所示：

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利构思的前提下，上述各实施方式还可以做出若干变形、组合和改进，这些都属于本专利的保护范围。因此，本专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (8)

1.一种调湿丙烯酸乳液，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：蒸馏水71-122份、阴离子乳化剂1-2份、非离子乳化剂1-2份、苯乙烯30-70份、丙烯酸烷基酯40-80份、不饱和烃基酸1-3份、丙烯酰胺1-3份、含羟基丙烯酸酯单体1-3份、保湿剂10-50份、交联单体0.1-2份、引发剂0.5-0.8份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.1-0.5份；

所述保湿剂为尿素、羟乙基尿素中的至少一种。

2.如权利要求1所述的一种调湿丙烯酸乳液，其特征在于，所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠；

所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种调湿丙烯酸乳液，其特征在于，所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种；

所述不饱和烃基酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸酐中的至少一种；

所述含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种；

所述交联单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种调湿丙烯酸乳液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种；所述氧化剂为叔丁基过氧化氢、双氧水中的至少一种；所述还原剂为亚硫酸氢钠、维生素C、Bruggolite FF6/FF6M中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种调湿丙烯酸乳液，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：蒸馏水122份、阴离子乳化剂2份、非离子乳化剂2份、苯乙烯70份、丙烯酸烷基酯80份、不饱和烃基酸3份、丙烯酰胺3份、含羟基丙烯酸酯单体3份、保湿剂50份、交联单体2份、引发剂0.8份、氧化剂0.5份、还原剂0.5份；

所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠；所述非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯；所述不饱和烃基酸为甲基丙烯酸；所述含羟基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯；所述保湿剂为羟乙基尿素；所述交联单体为乙烯基三乙氧基硅烷；所述引发剂为过硫酸钾；所述氧化剂为双氧水；所述还原剂为维生素C。

6.权利要求1-5任意一项所述调湿丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）乳化缸A

预乳化液的制备：在乳化缸A中加入蒸馏水30-50份，然后加入0.5-1份的阴离子乳化剂和1-2份的非离子乳化剂，搅拌20-40min后，依次加入全部的苯乙烯、丙烯酸烷基酯、不饱和烃基酸、丙烯酰胺、含羟基丙烯酸酯单体、交联单体，以及0.3-0.5份引发剂，搅拌30-60min备用；

（2）乳化缸B

保湿剂水溶液的制备：在乳化缸B中加入10-20份蒸馏水，开启搅拌，然后加入全部的保湿剂，接着加入0.1-0.2份的引发剂搅拌均匀，备用；

（3）反应釜

在反应釜中加入30-50份的蒸馏水，剩余的阴离子乳化剂以及非离子乳化剂开始搅拌，并且升温；

初引的制备：用1-2份蒸馏水溶解剩下的引发剂，备用；

①种子乳液的制备：当反应釜温度升到70-90℃时，取乳化缸A中的1%—10%预乳化液加入反应釜，接着加入溶解好的初引，反应20-60min得到种子乳液；

②预乳化液滴加过程：待①完成后，开始滴加预乳化缸A中剩下的预乳化液，反应温度控制在80-90℃，在2-6h内滴完；

③保湿剂滴加过程：滴完后马上滴加乳化缸B中的保湿剂，在1-2h内滴完，滴完后保温1h；

④后消除过程：保温结束后，开始降温至70-80℃，同时分开滴加分别含全部氧化剂和还原剂的10%水溶液，滴加时间为15-75分钟，滴完保温10-30分钟，接着降温至50℃以下，用pH调节剂调节pH值为7.0-9.0，过滤完成。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述pH调节剂为10%的烧碱溶液。

8.权利要求1-5任意一项所述调湿丙烯酸乳液作为内墙涂料中的应用。