CN110698604A - 一种耐高温乳液聚合物的制备方法 - Google Patents

一种耐高温乳液聚合物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温乳液聚合物的制备方法。所需原料：乳化用羟基类亲水小单体2.4‑4.5份、乳化用烷基类疏水小单体8.5‑19.2份、乳液引发剂a 0.3‑0.55份、链转移剂0.4‑0.75份、磺酸基类亲水小单体4.2‑10.5份、醚类聚合物28‑43份、引发剂b 3.5‑8.4份、烷基类疏水小单体240‑320份、丙烯酸酯类硬单体130‑180份、交联剂4.6‑8.5份、中和剂1.2‑2.6份、pH调节剂2.3‑4.0份、功能单体0.46‑0.87份，去离子水补充至1000质量份。本方法利用磺酸基强亲水作用加强涂膜与基质间的附着力，交联剂网状结合作用又可以显著提高聚合物间的力学性能，以适当配比的磺酸基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调节等一系列工艺合成一种稳定性好、附着力大、耐高温、防水效果优异的高分子防水乳液聚合物。

Description

一种耐高温乳液聚合物的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及到建筑表面防水和附着涂料领域，具体是一种耐高温防水建材用乳液聚合物的制备方法。
背景技术
随着社会的进步科技的发展，防水乳液聚合物的品质也在不断的改进升级，近年来，出现了一些聚合物水泥基防水涂料，因其既具有合成高分子聚合物材料的高弹性、又有无机材料耐久性好的优点被广泛应用。但是，目前市场上的聚合物防水涂料的质量参差不齐，比如耐老化性能差、拉伸强度不够、低温柔性和断裂延伸率不好，容易老化开裂甚至剥落等问题正困扰着人们的日常生活。防水材料一本分为柔性防水材料和刚性防水材料，其中柔性防水材料耐老化、耐候性、耐水性差，不宜做背水面和潮湿基面的防水；刚性防水涂料不宜用作发生变性、位移部位的防水处理，目前的大多防水涂料聚合物主要缺点在耐水性差和耐候性差，因此防水涂料的升级首先需要突破这两点才能达到一个更高的平台。
专利CN200610015124.2公开了一种建筑防水涂料聚合物乳液制作工艺，将340公斤水中加入16公斤乳化剂，搅拌均匀后加入150公斤丙烯酸丁酯，150公斤苯乙烯，10公斤甲基丙烯酸甲脂，搅拌后加入10公斤丙烯腈，搅拌进行乳化，把混配好的乳化液136公斤投入到聚合反应釜中，加1.6公斤过硫酸铵，升温至70度，保温至物料呈现蓝色，温度升至80度以上，待温度开始下降时，滴加剩余混合乳化液、引发剂和单体、升温到95度，保温3个小时，抽真空除去未反应单体，水冷，加入氨水调pH值至8。本发明的优点：可作内外墙防水涂料，还可做为特种水泥制品的结合剂，提高水泥强度。
专利CN200910059315.2公开了一种聚合物水泥防水涂料用弹性苯丙乳液及其制备方法。配备的乳液成分为包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯、N-甲基丙烯酸甲酯、AMPS和N-羟甲基丙烯酰胺。与一般防水乳液不同，本乳液可以明显减少乳化剂及亲水单体的用量，提高聚合物乳液的稳定性，改善聚合物乳液的成膜性能和胶膜的韧性、强度及防水性能。
专利CN200910092846.1公开了一种用于耐低温聚合物水泥防水材料的丙烯酸系核壳聚合物乳液，该聚合物乳液由包括(1)和(2)的组分通过乳液聚合法制成，其中(1)为聚合物乳液的核层组分，包括至少以下两种单体：丙烯酸丁酯60-95重量份，和丙烯腈6-10重量份；(2)为聚合物乳液的壳层组分，包括至少以下两种单体：丙烯酸丁酯5-15重量份，和甲基丙烯酸甲酯5-15重量份。本发明还提供了丙烯酸系核壳聚合物乳液的制备方法。本发明的丙烯酸系核壳聚合物乳液具有较低的tg值，与水泥形成的聚合物水泥组合物具有较高的拉伸强度、抗冻融性、以及较佳的防水性和柔韧性。
现有技术所制备的防水涂料，存在成膜性能不高，附着力不强，机械性能一般，耐温性差等问题，即综合性能还有一定的提升空间，亟需一种综合性能均衡且更优异的防水涂料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温乳液聚合物的制备方法。
本发明采用核壳乳液聚合方法，制备一种含有磺酸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，制得一种亲水磺酸基为核疏水烷基为壳的致密稳定较粘稠乳液聚合物防水涂料。交联剂的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机械性能。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，达到非常好的防水效果。本发明的硬核软壳结构的聚合物高分子防暑涂料很好避免了柔性防水涂膜耐候性差，刚性涂膜断裂延伸率小的缺陷，制备一种性能优异的防水涂料。
一种耐高温乳液聚合物的制备方法，包括以下步骤：
1)制备乳化剂：将5-10份去离子水、2.4-4.5份乳化用羟基类亲水小单体、8.5-19.2份乳化用烷基类疏水小单体、0.3-0.55份乳液引发剂a、0.4-0.75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1.5-3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；优选为甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物；更优选为质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物；
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几种组成；优选为N-十二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1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物；
2)制备核单体水溶液：将4.2-10.5份磺酸基类亲水小单体、130-180份丙烯酸酯类硬单体，配制成核单体水溶液；将3.5-8.4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；
所述的磺酸基类亲水小单体为乙烯基磺酸钠、丙烯基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的一种或几种组成；优选为乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物；更优选为质量比为2:1的乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物；
3)制备壳单体乳化液：将240-320份烷基类疏水小单体、28-43份醚类聚合物、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，配制成壳单体预乳化液；
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4.6-8.5份交联剂、0.46-0.87份功能单体氧化石墨烯；
5)滴加完毕后，加入2.3-4.0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。
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。优选为过氧化十二酰。
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。优选为次亚磷酸钠。
具体的，所述的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几种组成。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。
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异丁氰基甲酰胺的组合物；更优选为质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物。
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、聚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聚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、碳酸钾、甲醇钠、二乙醇胺、三乙醇胺的一种或几种。
所述pH调节剂为甲醇钠、乙醇钠中的一种或两种。优选为甲醇钠。
具体的，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。优选为丙烯酸环戊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3:2的丙烯酸环戊酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物。
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2:3的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚。
本发明的另一目的在于提供利用上述方法制备的耐高温乳液聚合物。
制备耐高温乳液聚合物所需原料，以总质量份1000计，包括以下质量份的组分：
乳化用羟基类亲水小单体2.4-4.5份
乳化用烷基类疏水小单体8.5-19.2份
乳液引发剂a 0.3-0.55份
链转移剂0.4-0.75份
磺酸基类亲水小单体4.2-10.5份
醚类聚合物28-43份
引发剂b 3.5-8.4份
烷基类疏水小单体240-320份
丙烯酸酯类硬单体130-180份
交联剂4.6-8.5份
中和剂1.2-2.6份
pH调节剂2.3-4.0份
功能单体0.46-0.87份
余量为去离子水。
本发明的有益效果如下：
本发明所制备的防水涂料采用核壳乳液聚合的方法，合成一种亲水磺酸基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。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，磺酸基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，交联剂的网状结合作用增强核壳聚合物之间的网络互穿效应，增大聚合物分子量的桶是提高聚合物的之间的力学性能，硬核软壳结构结合交联剂的强化作用能适应多种复杂环境并达到很好的防水效果。除此以外，本发明还具有如下效果：
1.本发明制备的硬核软壳结构聚合物乳液防水涂料，不仅具有很好的低温柔性，而且还具有适宜的玻璃化温度，低温延伸率好，高温不回粘，结合功能性氧化石墨烯，使本发明的乳液聚合物具有更好的成膜性和性能优异耐高温的涂膜，适合多种复杂环境的防水要求。
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质量比的合理设计，保证了涂料与基质的强结合力，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，通过调价适量的交联剂来加强硬核与软壳的协同作用，大大提升涂膜的力学性能，增强了涂膜的低温柔性和延伸率，针对低温环境以及长期受冻的环境依旧保持很好的防水性能，不会开裂；高温环境下依旧具有很好的弹性不会回黏，具有很好的耐温特性。
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，选用羟基类亲水小单体作乳化剂用亲水小单体自制乳化剂，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，同时协同增强亲水基的极性加强涂料的粘结轻度，最终涂料乳液具有很好的稳定性和粘结强度，防水效果优异。
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
下面结合具体实施例对本发明的进一步说明，本发明的内容完全不限于此。
实例1
制备耐高温防水建材用乳液聚合物所需原料，以总质量份数为1000计，包括以下质量份的组分：
质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物：3.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：15.5份
过氧化十二酰：0.4份
次亚磷酸钠：0.65份
甲基丙烯磺酸钠：6.5份
N-十二烷基丙烯酰胺：275份
偶氮二异庚腈：5.4份
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：6.5份
二乙醇胺：1.4份
甲醇钠：2.8份
丙烯酸双环戊二烯酯：152份
质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚：32份
氧化石墨烯：0.5份
余量为去离子水。
制备方法如下：
1)制备乳化剂：将8份去离子水、3.5份质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物、15.5份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、0.4份过氧化十二酰、0.65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85℃下反应1.5个小时，再保温熟化1个小时，冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液：将6.5份甲基丙烯磺酸钠、152份丙烯酸双环戊二烯酯，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将5.4份偶氮二异庚腈、60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275份N-十二烷基丙烯酰胺、32份质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30min，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350份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.4份二乙醇胺，搅拌均匀后，升温至60℃，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6.5份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.5份氧化石墨烯。
5)滴加完毕后，加入2.8份甲醇钠，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2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种耐高温防水建材用乳液聚合物。
实例2
制备耐高温防水建材用乳液聚合物所需原料，以总质量份数为1000计，包括以下质量份的组分：
质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物：3.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：15.5份
过氧化十二酰：0.4份
次亚磷酸钠：0.65份
质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物：
6.5份
质量比为1；1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：275份
偶氮二异庚腈：5.4份
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：6.5份
二乙醇胺：1.4份
甲醇钠：2.8份
丙烯酸双环戊二烯酯：152份
质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚：32份
氧化石墨烯：0.55份
余量为去离子水。
制备方法如下：
1)制备乳化剂：将8份去离子水、3.5份质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物、15.5份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、0.4份过氧化十二酰、0.65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85℃下反应1.5个小时，再保温熟化1个小时，冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液：将6.5份质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物、152份丙烯酸双环戊二烯酯，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将5.4份偶氮二异庚腈、60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275份质量比为1；1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、32份质量比为2:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30min，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350份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.4份二乙醇胺，搅拌均匀后，升温至60℃，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6.5份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.55份氧化石墨烯。
5)滴加完毕后，加入2.8份甲醇钠，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2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种耐高温防水建材用乳液聚合物。
实例3
制备耐高温防水建材用乳液聚合物所需原料，以总质量份数为1000计，包括以下质量份的组分：
质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物：3.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：15.5份
过氧化十二酰：0.4份
次亚磷酸钠：0.65份
质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物：
6.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：275份
质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物：5.4份
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：6.5份
二乙醇胺：1.4份
甲醇钠：2.8份
丙烯酸双环戊二烯酯：152份
质量比为1:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚：32份
氧化石墨烯：0.55份
余量为去离子水。
制备方法如下：
1)制备乳化剂：将8份去离子水、3.5份质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物、15.5份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、0.4份过氧化十二酰、0.65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85℃下反应1.5个小时，再保温熟化1个小时，冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液：将6.5份质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物、152份丙烯酸双环戊二烯酯，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将5.4份质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物、60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275份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、32份质量比为1:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30min，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350份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.4份二乙醇胺，搅拌均匀后，升温至60℃，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6.5份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.55份氧化石墨烯。
5)滴加完毕后，加入2.8份甲醇钠，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2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种耐高温防水建材用乳液聚合物。
实例4
制备耐高温防水建材用乳液聚合物所需原料，以总质量份数为1000计，包括以下质量份的组分：
质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物：3.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：15.5份
过氧化十二酰：0.4份
次亚磷酸钠：0.65份
质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物：
6.0份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：272份
质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物：5.2份
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：6.7份
二乙醇胺：1.4份
甲醇钠：2.6份
丙烯酸双环戊二烯酯：155份
质量比为1:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚：33份
氧化石墨烯：0.6份
余量为去离子水。
制备方法如下：
1)制备乳化剂：将8份去离子水、3.5份质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物、15.5份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、0.4份过氧化十二酰、0.65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85℃下反应1.5个小时，再保温熟化1个小时，冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液：将6.0份质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物、155份丙烯酸双环戊二烯酯，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将5.2份质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物、60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272份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、33份质量比为1:1的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30min，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350份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.4份二乙醇胺，搅拌均匀后，升温至60℃，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6.7份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.6份氧化石墨烯。
5)滴加完毕后，加入2.6份甲醇钠，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2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种耐高温防水建材用乳液聚合物。
实例5
制备耐高温防水建材用乳液聚合物所需原料，以总质量份数为1000计，包括以下质量份的组分：
质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物：3.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：16.5份
过氧化十二酰：0.4份
次亚磷酸钠：0.65份
质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物：
6.0份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：271份
质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物：5.2份
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：6.7份
二乙醇胺：1.4份
甲醇钠：2.6份
质量比为3:2的丙烯酸环戊酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物：155份
质量比为2:3的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚：33份
氧化石墨烯：0.55份
余量为去离子水。
制备方法如下：
1)制备乳化剂：将8份去离子水、3.5份质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物、16.5份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、0.4份过氧化十二酰、0.65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85℃下反应1.5个小时，再保温熟化1个小时，冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液：将6.0份质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物、155份质量比为3:2的丙烯酸环戊酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将5.2份质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物、60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271份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、33份质量比为2:3的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30min，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350份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.4份二乙醇胺，搅拌均匀后，升温至60℃，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6.7份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.55份氧化石墨烯。
5)滴加完毕后，加入2.6份甲醇钠，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2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种耐高温防水建材用乳液聚合物。
实例6
制备耐高温防水建材用乳液聚合物所需原料，以总质量份数为1000计，包括以下质量份的组分：
质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物：3.5份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：16.5份
过氧化十二酰：0.4份
次亚磷酸钠：0.65份
质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物：
6.0份
质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物：271份
质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物：5.2份
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：6.7份
二乙醇胺：1.4份
甲醇钠：2.6份
质量比为3:2的丙烯酸环戊酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物：155份
质量比为2:3的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚：33份
氧化石墨烯：0.6份
余量为去离子水。
制备方法如下：
1)制备乳化剂：将8份去离子水、3.5份质量比为1:2的甲基丙烯醇和4-(乙烯氧基)-1-丁醇的组合物、16.5份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、0.4份过氧化十二酰、0.65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85℃下反应1.5个小时，再保温熟化1个小时，冷却后得到乳化剂。
2)制备核单体水溶液：将6.0份质量比为2:1的磺酸基类亲水单体乙烯基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的组合物、155份质量比为3:2的丙烯酸环戊酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将5.2份质量比为4：3的偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺的组合物、60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271份质量比为1:1的N-十二烷基丙烯酰胺和十八烷基乙烯基醚的组合物、33份质量比为2:3的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段聚醚、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30min，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350份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.4份二乙醇胺，搅拌均匀后，升温至60℃，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6.7份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.6份氧化石墨烯。
5)滴加完毕后，加入2.6份甲醇钠，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2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种耐高温防水建材用乳液聚合物。
各实例产品性能测试表
Figure BDA0002214845500000141
由上表可知，本发明的一种耐高温防水建材用乳液聚合物比传统市场防水涂料的性能要优异，适合现如今的市场需求和防水产品优化。针对市场上柔性防水涂料与刚性防水涂料的缺陷设计一种优异的硬核软壳高分子聚合物防水涂料。结合实例6可以明显看出本发明的优异性能，不仅性质稳定，而且延伸率比传统防暑涂料提升很多，低温柔性也很好，抗紫外线能力非常强，本乳液聚合物成膜后耐高温抗老化，防水效果非常好，同时硬核保持自然环境温度下有弹性不回粘，适用于多种低温环境下防水。同时制备方法简便，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 (10)

1.一种耐高温乳液聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备乳化剂：将5-10份去离子水、2.4-4.5份乳化用羟基类亲水小单体、8.5-19.2份乳化用烷基类疏水小单体、0.3-0.55份乳液引发剂a、0.4-0.75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1.5-3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几种组成；
2)制备核单体水溶液：将4.2-10.5份磺酸基类亲水小单体、130-180份丙烯酸酯类硬单体，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将3.5-8.4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；
所述的磺酸基类亲水小单体为乙烯基磺酸钠、丙烯基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的一种或几种组成；
3)制备壳单体乳化液：将240-320份烷基类疏水小单体、28-43份醚类聚合物、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；
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4.6-8.5份交联剂、0.46-0.87份功能单体氧化石墨烯；
5)滴加完毕后，加入2.3-4.0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。
2.根据权利要求1所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，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所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，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所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，其特征在于：所述的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几种组成。
5.根据权利要求1所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，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。
6.根据权利要求1所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，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、二(甲基丙烯酰氧乙基)均苯二酐酯、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。
7.根据权利要求1所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，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调节剂为甲醇钠、乙醇钠中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，其特征在于：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。
9.根据权利要求1所述的耐高温乳液聚合物的制备方法，其特征在于：所述的醚类聚合物为环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物。
10.一种耐高温乳液聚合物，其特征在于：采用权利要求1～9任一项所述的方法制成。
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