CN110615874B - 一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法。制备所需原料:乳化用羟基类亲水小单体3.2‑5.5份、乳化用烷基类疏水小单体6.8‑15.0份、乳液引发剂a 0.15‑0.35份、链转移剂0.35‑0.56份、羟基类亲水小单体8.6‑15.5份、柔性小单体35‑46份、醚类聚合物18‑28份、引发剂b 3.5‑6.8份、烷基类疏水小单体230‑280份、丙烯酸酯类硬单体120‑160份、交联剂1.2‑3.5份、中和剂1.2‑2.6份、pH调节剂2.3‑4.5份、功能单体0.23‑0.46份,去离子水补充至1000份。本发明以羟基类强亲水单体和长烷基链疏水单体为原材料,经过分散预乳化、恒温聚合、变速搅拌、pH调节等工艺合成一种稳定性好、附着力强、防水效果优异持久的聚合物涂料,羟基的极性作用可以大大加强聚合物乳液的稳定性,强亲水作用强化附着力,交联剂网状结合显著提高的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑防水材料技术领域,具体是一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法。
背景技术
防水材料是建筑工程构造中不可或缺的一部分了,同时又广泛应用于水利工程和公路桥梁等领域。建筑物的使用耐久性与防水材料的质量优劣有着密切的关系。随着社会的快速发展和技术的不断创新,各种新型高效的防水材料开始出现。由于房地产房屋质量层次不齐,屋顶、厨房、卫生间、地下室等地方易出现裂缝,造成渗水、发霉、脱落现象。市场上已有的防水涂料虽然具有一定的延伸率和机械强度,但是涂膜表面易产生微小裂纹、针孔等缺陷,不能起到很好的防水效果,导致防水工程失效。传统工艺制备的乳液聚合物常温干燥成膜慢,流平性差,固函小粘度滴,常用乳化剂不环保,对乳液成膜的耐水性有很大影响本发明设计制备一种弹性非常好的的防水涂料,适合多种环境下高效持久的防水,不仅适合平面施工,对墙面补缝或整个墙壁反水效果都非常好,持久耐用不开裂不剥落。
专利CN201811434287.3公开了一种单组份聚合物防水涂料,该防水涂料由以下质量份数的原料组分混合而成:普通硅酸盐水泥60~80份、水洗河砂150~200份、重钙220~300份、乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉220~260份、丙烯酸酯共聚物胶粉220~260份、纤维素醚0.6~1.5份、减水剂0.1~0.8份、消泡剂0.8~1.5份。本发明具有包装简易,运输存储方便,特别适合长时间低温保存的突出特点,同时材料还具有施工方便快捷,与基层粘结强度高,断裂强度高和延展性好的特点。本发明防水涂料的拉伸强度≥2.5MPa,断裂伸长率≥108%,抗渗性(背水面)≥0.8MPa,远超过行业标准要求。
专利CN201610420050.4公开了一种聚合物防水涂料,涉及建筑材料保温技术领域,由以下质量的组分组成:铝粉15-20份,滑石粉5-9份,贝壳粉6-10份,云母粉3-6份,聚氯乙烯8-12份,聚醚二元醇4-6份,异氰酸酯2-3份,桐油0.5-2份,本发明通过以上技术方案,能够提升粘合度和密实度,提升产品的质量。
专利CN201580085066.8公开了一种多段水性乳液聚合物,包含以所述多段水性乳液聚合物的总干重计,88干重%至98干重%的第一聚合物核;和以所述多段水性乳液聚合物的总干重计,2干重%至12干重%的第二聚合物壳,其中所述第一聚合物核和所述第二聚合物壳各自独立地包含作为聚合单元的一种或多种烯属不饱和非离子单体,其中所述第二聚合物壳进一步包含作为聚合单元的以所述第二聚合物壳的总干重计,20干重%至60干重%的酸单体,其中作为聚合单元的所述酸单体以所述多段水性乳液聚合物的总干重计,为1.1干重%至4.2干重%。一种包含所述多段水性乳液聚合物的水性涂料组合物。
现有技术中的防水涂料,可能存在分子内结合力不强,稳定性不高,在使用过程中存在开裂等问题,亟需一种综合性能优异的涂料产品。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法。
本发明采用核壳乳液聚合方法,制备一种含有羟基烷基的支化长链高分子乳液涂料,其分子量大且分布范围窄,采用核壳乳液聚合方法,在乳化反应体系中,经过预乳化分散、恒温聚合、pH调节等一系列工艺,制得一种亲水羟基为核疏水烷基与柔性小单体为壳的致密稳定较粘稠乳液聚合物防水涂料。适量交联剂的轻度交联,网状结合作用进一步加强聚合物之间以及涂料与基质之间的结合力,使涂膜有很好的力学性能和弹性性能。乳化剂选用自制的复合乳化剂,保证了整个乳化体系稳定性的同时,有效控制了乳液粒径分布,合理控制聚合物分子量大小,保证了最终涂料很好的储存稳定性,通过添加适量的醚类聚合物增强防水性能的同时起到很好的消泡作用,保证涂膜光滑无缺陷,最终涂料低温柔性和弹性非常好。
本发明提供的技术方案如下:
一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,包括如下步骤:
1)制备乳化剂:将5-10份去离子水、3.2-5.5份乳化用羟基类亲水小单体、6.8-15.0份乳化用烷基类疏水小单体、0.15-0.35份乳液引发剂a、0.35-0.56份链转移剂直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在70-90℃下反应2-3个小时,再保温熟化1-1.5个小时,冷却后得到乳化剂;
所述的乳化用羟基类亲水小单体为丙烯醇、甲基丙烯醇、4-(乙烯氧基)-1-丁醇的一种或几种组成;优选为4-(乙烯氧基)-1-丁醇;
所述的乳化用烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚的一种或两种组成;优选为十八烷基乙烯基醚;
2)制备核单体水溶液:将8.6-15.5份羟基类亲水小单体、120-160份丙烯酸酯类硬单体、18-28份醚类聚合物,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将3.5-6.8份引发剂b、60-80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用;
所述羟基类亲水小单体丙烯醇、甲基丙烯醇、异戊烯醇、4-(乙烯氧基)-1-丁醇的一种或几种组成;优选为4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物;更优选为质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物;
所述的丙烯酸类硬单体为丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸双环戊二烯酯、丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的一种或几种组成;优选为丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物;更优选为质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物;
3)制备壳单体乳化液:将230-280份烷基类疏水小单体、35-46份柔性小单体、0.23-0.46份功能单体、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30-60min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液;
所述的烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚的一种或两种组成;优选为N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物;更优选为质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物;
4)在反应容器中加入300-450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.2-2.6份中和剂,搅拌均匀后,升温至60-65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40-60min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30-40min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入1.2-3.5份交联剂;
5)滴加完毕后,加入2.3-4.5份pH调节剂,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至65-70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1-3小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液。
具体的,所述的乳液引发剂a为过氧化十二酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种组成。优选为过氧化二碳酸二环己酯。
具体的,所述的链转移剂为次亚磷酸钠和甲基丙烯磺酸钠的一种或两种组成。优选为甲基丙烯磺酸钠。
具体的,所述的引发剂b为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁脒盐酸盐的一种或几种组成。优选为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物;更优选为质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物。
具体的,所述的交联剂为均苯二酐二甲基丙烯酸羟乙酯、二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯的一种或几种组成。优选为均苯二酐二甲基丙烯酸羟乙酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯的一种或两种组合物。
具体的,
所述的中和剂为30%溶度的氢氧化钠溶液、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、甲醇钠、乙醇钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺的一种或几种组成;优选为碳酸氢钠、三乙醇胺、乙醇胺的一种或几种组成。
所述pH调节剂为所述pH调节剂为二乙醇胺、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾中的一种或几种。优选为二乙醇胺、碳酸氢钠。
具体的,所述的柔性小单体为二胺基十二烷基苯、二胺基十八烷基苯的一种或两种组成。优选为二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的一种或两种组成;更优选为质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物。
具体的,所述的醚类聚合物为环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物。优选为质量比为2:5的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚。
具体的,所述的功能单体为氧化石墨烯。
本发明的另一目的在于提供利用上述方法制备的醚类改性羟基烷基聚合物乳液。
制备醚类改性羟基烷基聚合物乳液所需原料,以总质量份1000份计,包括以下质量份的组分:
乳化用羟基类亲水小单体 3.2-5.5份
乳化用烷基类疏水小单体 6.8-15.0份
乳液引发剂a 0.15-0.35份
链转移剂 0.35-0.56份
羟基类亲水小单体 8.6-15.5份
柔性小单体 35-46份
醚类聚合物 18-28份
引发剂b 3.5-6.8份
烷基类疏水小单体 230-280份
丙烯酸酯类硬单体 120-160份
交联剂 1.2-3.5份
中和剂 1.2-2.6份
pH调节剂 2.3-4.5份
功能单体 0.23-0.46份
余量为水。
本发明的有益效果:
本发明的防水涂料采用核壳乳液聚合的方法,合成一种带羟基的亲水聚合物与憎水烷基类聚合物之间紧密排列的分子量大且分布窄的高分子乳液聚合物,硬核软壳结构具有非常优异的成膜性能和适宜的玻璃化温度。本发明为聚合物分子内结合力强且均匀稳定分布的优异防水涂料。在乳化反应体系中,经过预乳化分散、恒温聚合、pH调节等一系列工艺制备一种分子量大、机械性能优异、附着力强的聚合物防水涂料,羟基分子内氢键加强聚合物的内结合力,强亲水作用加强与基质间的附着力,长的烷基链起到很好的疏水作用,柔性小单体和适量交联剂赋予涂膜很好的弹性,涂膜耐冲击能力和低温柔性非常好,一定冲击范围内可以很快恢复初始的形状,低温环境下不会开裂,硬核保证了涂膜适宜的玻璃化温度,自然温度下不会发粘,防水效果非常好。除此以外,还有如下效果:
1.本发明制备的硬核软壳结构聚合物乳液防水涂料,硬核软壳结构使涂膜不仅具有很好的弹性,而且还具有适宜的玻璃化温度,粘结力强弹性好,氧化石墨烯的功能特性赋予涂膜优异的力学性能和很好的成膜性能与耐久性。
2.本发明制备的核/壳结构乳液防水涂料,通过对疏水单体与亲水单体及多种单体组合的质量比的设计,保证了聚合物乳液的稳定性和涂膜与基质的强结合力,储存期内不会聚沉使用期内不会发生剥落。
3.本发明制备的核/壳结构乳液防水涂料,通过在壳疏水烷基单体中混合共聚适量柔性单体和轻度交联,增强了涂膜的柔性和弹性,本发明适用于各种环境和温度,可避免因长期热胀冷缩效应引起的表皮翘起发皱等缺陷持久保持优异的弹性。
4.本发明制备的核/壳结构乳液防水涂料,在整个制备工艺中根据聚合程度进行合理调整温度和搅拌速度,保证聚合物乳液的稳定性的同时,很好的控制了分子量的大小和尽量小的分布范围,最终涂料乳液具有很好的稳定性和优异防水效果。
5.本发明核壳乳液聚合物防水涂料中原料添加了适量的醚类聚合物,不仅提高了涂膜的防水效果还发挥了很好的消泡作用,使聚合物反应更充分、涂膜更光滑、涂膜防水效果更优异。
6.本发明核壳乳液聚合物防水涂料采用自制乳化剂,反应过程中乳化剂参与反应,很好的解决的破乳的难题,最终涂膜不用担心会发生泡水发白问题,具有很好的耐水性。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行进一步的阐述,下述说明仅为了解释本发明,并不对内容进行限定。
实例1
制备醚类改性羟基烷基聚合物乳所需原料,以总质量份1000计,包括以下质量份的组分:
丙烯醇:4.0份
N-十二烷基丙烯酰胺:14.0
过氧化叔戊酸叔丁酯:0.3份
次亚磷酸钠:0.45份
甲基丙烯醇:12.5份
N-十八烷基丙烯酰胺:260份
偶氮异丁氰基甲酰胺:5.2份
二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯:2.2份
乙醇胺:1.5份
二乙醇胺:2.5份
二胺基十二烷基苯:38份
甲基丙烯酸环己酯:138份
质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚:23份
氧化石墨烯:0.32份
余量为水。
制备方法如下:
1)制备乳化剂:将8份去离子水、4.0份丙烯醇、14.0份N-十二烷基丙烯酰胺、0.3份过氧化叔戊酸叔丁酯、0.45份次亚磷酸钠直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在75℃下反应2个小时,再保温熟化1.5个小时,冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液:将12.5份甲基丙烯醇、138份甲基丙烯酸环己酯、23份质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将5.2份偶氮异丁氰基甲酰胺、80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用。
3)制备壳单体乳化液:将260份N-十八烷基丙烯酰胺、38份二胺基十二烷基苯、0.32份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化45min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液。
4)在反应容器中加入450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.5份乙醇胺,搅拌均匀后,升温至65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入2.2份二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯。
5)滴加完毕后,加入2.5份二乙醇胺,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料。
实例2
制备醚类改性羟基烷基聚合物乳所需原料,以总质量份1000计,包括以下质量份的组分:
甲基丙烯醇:4.0份
N-十二烷基丙烯酰胺:14.0
过氧化叔戊酸叔丁酯:0.3份
次亚磷酸钠:0.45份
质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物:12.5份
质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物:260份
质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物:5.3份
乙二醇二甲基丙烯酸酯:2.2份
乙醇胺:1.5份
碳酸氢钠:2.5份
质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物:38份
甲基丙烯酸环己酯:138份
质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚:23份
氧化石墨烯:0.34份
余量为水。
制备方法如下:
1)制备乳化剂:将8份去离子水、4.0份甲基丙烯醇、14.0份N-十二烷基丙烯酰胺、0.3份过氧化叔戊酸叔丁酯、0.45份次亚磷酸钠直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在75℃下反应2个小时,再保温熟化1.5个小时,冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液:将12.5份质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物、138份甲基丙烯酸环己酯、23份质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将5.3份质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物、80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用。
3)制备壳单体乳化液:将260份质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、38份质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物、0.34份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化45min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液。
4)在反应容器中加入450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.5份乙醇胺,搅拌均匀后,升温至65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入2.2份乙二醇二甲基丙烯酸酯。
5)滴加完毕后,加入2.5份碳酸氢钠,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料。
实例3
制备醚类改性羟基烷基聚合物乳所需原料,以总质量份1000计,包括以下质量份的组分:
甲基丙烯醇:4.0份
十八烷基乙烯基醚:14.0
过氧化二碳酸二环己酯:0.3份
甲基丙烯磺酸钠:0.45份
质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物:12.5份
质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物:260份
质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物:5.3份
乙二醇二甲基丙烯酸酯:2.1份
乙醇胺:1.5份
碳酸氢钠:2.5份
质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物:38份
质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物:138份
质量比为2:5的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚:23份
氧化石墨烯:0.34份
余量为水。
制备方法如下:
1)制备乳化剂:将8份去离子水、4.0份甲基丙烯醇、14.0份十八烷基乙烯基醚、0.3份过氧化二碳酸二环己酯、0.45份甲基丙烯磺酸钠直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在75℃下反应2个小时,再保温熟化1.5个小时,冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液:将12.5份质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物、138份质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物、23份质量比为2:5的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将5.3份质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物、80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用。
3)制备壳单体乳化液:将260份质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、38份质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物、0.34份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化45min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液。
4)在反应容器中加入450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.5份乙醇胺,搅拌均匀后,升温至65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入2.1份乙二醇二甲基丙烯酸酯。
5)滴加完毕后,加入2.5份碳酸氢钠,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料。
实例4
一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液,由下述各组分聚合而成,原料总质量为1000份,各组分及工艺参数如下:
丙烯醇:4.5份
十八烷基乙烯基醚:14.5
过氧化二碳酸二环己酯:0.3份
甲基丙烯磺酸钠:0.45份
质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物:12.0份
N-十八烷基丙烯酰胺:259份
偶氮异丁氰基甲酰胺:5.2份
二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯:2.2份
乙醇胺:1.8份
碳酸氢钠:2.7份
二胺基十二烷基苯:38份
质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物:138份
质量比为2:3的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚:24份
氧化石墨烯:0.42份
余量为水。
制备方法如下:
1)制备乳化剂:将8份去离子水、4.5份丙烯醇、14.5份十八烷基乙烯基醚、0.3份过氧化二碳酸二环己酯、0.45份甲基丙烯磺酸钠直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在75℃下反应2个小时,再保温熟化1.5个小时,冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液:将12.0份质量比为1:1的4-(乙烯氧基)-1-丁醇和异戊烯醇的组合物、138份质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物、24份质量比为2:3的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将5.2份偶氮异丁氰基甲酰胺、80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用。
3)制备壳单体乳化液:将259份N-十八烷基丙烯酰胺、38份二胺基十二烷基苯、0.42份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化45min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液。
4)在反应容器中加入450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.8份乙醇胺,搅拌均匀后,升温至65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入2.2份二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯。
5)滴加完毕后,加入2.7份碳酸氢钠,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料。
实例5
制备醚类改性羟基烷基聚合物乳所需原料,以总质量份1000计,包括以下质量份的组分:
甲基丙烯醇:4.5份
N-十二烷基丙烯酰胺:14.5
过氧化二碳酸二环己酯:0.3份
次亚磷酸钠:0.45份
甲基丙烯醇:12.0份
质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物:259份
质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物:5.2份
二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯:2.0份
乙醇胺:1.8份
碳酸氢钠:2.7份
二胺基十二烷基苯:38份
质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物:138份
质量比为1:2的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚:24份
氧化石墨烯:0.38份
余量为水。
制备方法如下:
1)制备乳化剂:将8份去离子水、4.5份甲基丙烯醇、14.5份N-十二烷基丙烯酰胺、0.3份过氧化二碳酸二环己酯、0.45份次亚磷酸钠直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在75℃下反应2个小时,再保温熟化1.5个小时,冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液:将12.0份甲基丙烯醇、138份质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物、24份质量比为1:2的环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚醚,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将5.2份质量比为1:3的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合物、80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用。
3)制备壳单体乳化液:将259份质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、38份二胺基十二烷基苯、0.38份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化45min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液。
4)在反应容器中加入450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.8份乙醇胺,搅拌均匀后,升温至65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入2.0份二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯。
5)滴加完毕后,加入2.7份碳酸氢钠,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料。
实例6
一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液,由下述各组分聚合而成,原料总质量为1000份,各组分及工艺参数如下:
丙烯醇:4.5份
十八烷基乙烯基醚:14.5
过氧化叔戊酸叔丁酯:0.3份
甲基丙烯磺酸钠:0.45份
甲基丙烯醇:12.0份
质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物:259份
偶氮异丁氰基甲酰胺:5.3份
乙二醇二甲基丙烯酸酯:2.0份
乙醇胺:1.8份
二乙醇胺:2.7份
质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物:38份
甲基丙烯酸环己酯:138份
质量比为2:5的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚:24份
氧化石墨烯:0.4份
余量为水。
制备方法如下:
1)制备乳化剂:将8份去离子水、4.5份丙烯醇、14.5份十八烷基乙烯基醚、0.3份过氧化叔戊酸叔丁酯、0.45份甲基丙烯磺酸钠直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在75℃下反应2个小时,再保温熟化1.5个小时,冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液:将12.0份甲基丙烯醇、138份甲基丙烯酸环己酯、24份质量比为2:5的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将5.3份偶氮异丁氰基甲酰胺、80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用。
3)制备壳单体乳化液:将259份质量比为2:1的N-十八烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、38份质量比为1:2的二胺基十二烷基苯和二胺基十八烷基苯的组合物、0.4份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化45min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液。
4)在反应容器中加入450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.8份乙醇胺,搅拌均匀后,升温至65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入2.0份乙二醇二甲基丙烯酸酯。
5)滴加完毕后,加入2.7份二乙醇胺,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料。
各实例产品性能检测表
由上表可知,本发明的羟基烷基核壳乳液聚合物防水涂料比传统市场防水涂料的性能要优异一些,尤其在断裂延伸率和抗撕裂的弹性强度上表现效果好很多。结合实例3可以明显看出本发明的优异性能,不仅储存性能稳定,而且延伸率比传统防暑涂料提升很多,抗撕裂的弹性性能表现尤为突出,硬核保持自然环境温度下的适宜玻璃化温度不回粘,从钙离子稳定性可以明显看出,本聚合物络合钙离子能力很强,可有效一直水泥的水解提高水泥基强度,同时达到很好的防水效果。同时本乳液聚合物制备方法简便,生产过程和设备要求低,适合大量生产和大面积施工。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明保护的范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)制备乳化剂:将5-10份去离子水、3.2-5.5份乳化用羟基类亲水小单体、6.8-15.0份乳化用烷基类疏水小单体、0.15-0.35份乳液引发剂a、0.35-0.56份链转移剂直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中,搅拌均匀后,控制温度在70-90℃下反应2-3个小时,再保温熟化1-1.5个小时,冷却后得到乳化剂;
所述的乳化用羟基类亲水小单体为丙烯醇、甲基丙烯醇、4-(乙烯氧基)-1-丁醇的一种或几种组成;
所述的乳化用烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚的一种或两种组成;
2)制备核单体水溶液:将8.6-15.5份羟基类亲水小单体、120-160份丙烯酸酯类硬单体、18-28份醚类聚合物,配制成质量分数为50%的核单体水溶液;将3.5-6.8份引发剂b、60-80份去离子水,配成引发剂水溶液b,搅拌均匀备用;
所述羟基类亲水小单体为丙烯醇、甲基丙烯醇、异戊烯醇、4-(乙烯氧基)-1-丁醇的一种或几种组成;
所述的丙烯酸酯类硬单体为丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸双环戊二烯酯、丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯中的一种或几种组成;
醚类聚合物为环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物;
3)制备壳单体乳化液:将230-280份烷基类疏水小单体、35-46份柔性小单体、0.23-0.46份功能单体、1/3步骤(1)制备的乳化剂,在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30-60min,配制成质量分数为50%的壳单体预乳化液;
所述的烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚的一种或两种组成;
所述的柔性小单体为二胺基十二烷基苯、二胺基十八烷基苯的一种或两种组成;
所述的功能单体为氧化石墨烯;
4)在反应容器中加入300-450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.2-2.6份中和剂,搅拌均匀后,升温至60-65℃,一次性加入35%核单体水溶液和40%引发剂水溶液b,持续搅拌保温40-60min,得种子微乳液;将剩余65%核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中,滴加时间为90-120min,滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30-40 min,得到核层乳液;接着一次性投入剩余60%引发剂水溶液b,然后将壳单体预乳化液,缓慢滴加至核层乳液中,滴加时间为240-280min;当壳单体乳化液滴加60min后,一次性投入1.2-3.5份交联剂;
5)滴加完毕后,加入2.3-4.5份pH调节剂,调节溶液pH为9.0-9.5,补去离子水到溶液总质量1000份,升温至65-70℃,调至400-600rpm的转速下保温熟化1-3小时,然后自然冷却至室温,即得质量分数为50%的一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液。
2.根据权利要求1所述的醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的乳液引发剂a为过氧化十二酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种组成。
3.根据权利要求1所述的醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的链转移剂为次亚磷酸钠和甲基丙烯磺酸钠的一种或两种组成。
4.根据权利要求1所述的醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的引发剂b为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁脒盐酸盐的一种或几种组成。
5.根据权利要求1所述的醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的交联剂为均苯二酐二甲基丙烯酸羟乙酯、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的一种或几种组成。
6.根据权利要求1所述的醚类改性羟基烷基聚合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的中和剂为30%溶度的氢氧化钠溶液、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、甲醇钠、乙醇钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺的一种或几种组成;所述pH调节剂为二乙醇胺、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾中的一种或几种。
7.一种醚类改性羟基烷基聚合物乳液,其特征在于:采用权利要求1~6任一项所述的方法制备。
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