CN110903439A - 一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液及其制备方法，按重量份计,其组成为：5.0～12.0份聚醚胺衍生物、12.0～30.0份丙烯酸酯硬单体、4.0～15.0份丙烯酸酯软单体、4.0～8.0份丙烯酸缩水甘油酯、15.0～30.0份苯乙烯、1.5～4.0份交联单体、2.0～4.0份丙烯酸、0.1～0.4份过氧化苯甲酰、0.4～0.8份碳酸氢钠、2.5～8.0份中和剂、1.5～5.0份乳化剂、5.0～10.0份助溶剂、100.0～200.0份去离子水；其中，丙烯酸硬单体与丙烯酸软单体的质量之比为2.0～3.0:1；本发明制备的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液具有附着力好、柔韧性好、硬度高等特点。且其含有席夫碱结构，具有良好的杀菌与抗菌功能，制备成涂料时，无需外加杀菌剂。

Description

一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性苯丙乳液，尤其涉及到一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液及其制备方法，属于合成树脂技术领域。
背景技术
由苯乙烯与丙烯酸酯等单体共聚而得的乳液，称为苯乙烯-丙烯酸酯乳液，简称为苯丙乳液。苯丙乳液是乳液聚合中研究较多的体系，也是当今世界有重要工业应用价值的十大非交联型乳液之一。由于其较高的性价比，且具有无毒、无味、不燃、污染少、耐候性、耐沾污性、耐腐蚀性优良等特点，在胶粘剂、造纸施胶剂及涂料等领域应用广泛。
然而由于传统的苯丙乳液涂膜硬度、附着力、耐溶剂性、耐水性、柔韧性等各项性能表现不佳，在很大程度上限制了其使用范围，因此使用改性的方法使其获得更为优异的性能，是在发挥苯丙乳液优良特点的基础上进一步扩大其使用范围的重要突破口。近年来，对苯丙乳液进行改性的研究有了不错的成果，但是大多数经过改性的苯丙乳液无法兼具更多性能，存在较为明显的缺陷。
中国专利CN102585109A公开了一种苯丙乳液，含有以下重量份的原料：聚酰胺和/或改性聚酰胺0.5～50、混合单体80～110、水100～500、引发剂0.1～25。该苯丙乳液具有抗水效果好、熟化速度快、可提高纸张表面强度、可改善纸张印刷适性等特点。
中国专利CN103923271A公开了一种有机硅改性苯丙乳液，1）首先将去离子水、叔丁醇及异丙醇投入反应釜中搅拌混合均匀，加热至60～70℃，制得溶液a；2）将苯乙烯、丙烯酸异辛酯、硅酸乙酯、有机硅单体及阴离子开环聚合乳液溶入溶液a中，充分搅拌均匀，至温度达到80～90℃保温2小时，制得溶液b；3）将乙烯基硅油、二氧化硅气凝胶及二甲基甲酰胺投入溶液b中，搅拌均匀，搅拌30分钟，制得溶液c；4）将溶液c的温度控制在60～65℃，然后滴加过硫酸钾，在0.5小时内滴加结束，冷却至室温，制得溶液d；5）用氨水调解溶液d的pH值至中性，过来出料，制得苯丙乳液，提高了乳胶膜的交联度，从而使苯丙乳液的耐候性得到很大提高。
上述发明针对苯丙乳液的改性，其性能也有一定提高，但其柔韧性与硬度等性能差，且交联密度不够。
发明内容
为解决所述的技术问题，本发明加入能平衡硬度与柔韧性的聚醚胺衍生物，聚醚胺衍生物与苯丙乳液结构通过化学键相连，性能稳定；聚醚胺是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物，其特殊的分子结构赋予了聚醚胺优异的综合性能，其具有良好的柔韧性、耐冲击、硬度、缓蚀以及抗氧化等性能。
本发明的首要目的在于提供一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液。
本发明的另一目的在于提供一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备方法，所述制备方法具有工艺简便、易于控制、聚合体系稳定的特点。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：
本发明涉及一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，按重量份计,其组成为：5.0～12.0份聚醚胺衍生物、12.0～30.0份丙烯酸酯硬单体、4.0～15.0份丙烯酸酯软单体、4.0～8.0份丙烯酸缩水甘油酯、15.0～30.0份苯乙烯、1.5～4.0份交联单体、2.0～4.0份丙烯酸、0.1～0.4份过氧化苯甲酰、0.4～0.8份碳酸氢钠、2.5～8.0份中和剂、1.5～5.0份乳化剂、5.0～10.0份助溶剂、100.0～200.0份去离子水；其中，所述的丙烯酸硬单体与丙烯酸软单体的质量之比为2.0～3.0:1。
所述的丙烯酸酯硬单体为丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、2-丙基庚基丙烯酸酯的中一种或几种的组合。
所述的丙烯酸酯软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种或几种的组合。
所述的交联单体为丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种或几种的组合。
所述的乳化剂为OP-10。
所述的助溶剂为乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或者组合。
所述的聚醚胺衍生物由聚醚胺与柠檬醛通过反应制得，其制备步骤如下：
按配方量，在多功能反应釜中，加入聚醚胺和适量乙醇，升温至82～84℃搅拌均匀；另外按配方量称取柠檬醛、对苯二酚和乙醇加入到滴加罐中，搅拌均匀后缓慢滴加到反应釜中，然后加入少量冰醋酸作为催化剂，继续回流反应6.0～7.0h，反应完毕，除去对苯二酚，得到聚醚胺衍生物。
所述的聚醚胺为一官能的聚醚胺，其均分子量为600～1200。
所述的聚醚胺与柠檬醛物质的量之比为1:1。
所述的乙醇作为溶剂以及回流溶剂，起到溶解原料与保持反应体系温度稳定的作用。
所述的对苯二酚为阻聚剂，其添加量为柠檬醛质量的0.5%。
本发明提供的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、交联单体、过氧化苯甲酰、丙烯酸、助溶剂、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸硬单体、丙烯酸软单体搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
2)、将乳化剂、碳酸氢钠以及适量去离子水加入多功能反应釜中，开启搅拌加温，升温至80～82℃时，匀速加入1/4混合液Ⅰ，搅拌反应，直到出现蓝光为止；
3)、同时匀速滴加苯乙烯、剩余的3/4混合液Ⅰ，滴加时间3.5～4.5h，滴加过程中温度控制在82～84℃，滴加完毕后，升温至86～88℃，保温搅拌反应1.5～2.0h，然后开启冷却水开始降温，将温度降至45℃以下，用中和剂中和，高速分散均匀，过滤，加入去离子水，调至规定固含，即得到一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液。
本发明提供一种附着力好、柔韧性好、硬度高的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液。且其含有席夫碱结构，具有良好的杀菌与抗菌功能，制备成涂料时，无需外加杀菌剂。
具体实施方式
本发明结合以下实例对聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备做进一步描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，按重量份计,其组分为：10.0份聚醚胺衍生物、21.0份甲基丙烯酸甲酯、5.0份甲基丙烯酸丁酯、4.0份甲基丙烯酸异辛酯、6.0份丙烯酸缩水甘油酯、24.0份苯乙烯、2.2份丙烯酸羟丙酯、3.0份丙烯酸、0.3份过氧化苯甲酰、0.6份碳酸氢钠、6.0份三乙胺、3.5份OP-10、8.0份二乙二醇丁醚、160.0份去离子水。
本实施例中一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、丙烯酸羟丙酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸、二乙二醇丁醚、丙烯酸缩水甘油酯、份甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
2)、将OP-10、碳酸氢钠以及适量去离子水加入多功能反应釜中，开启搅拌加温，升温至80～82℃时，匀速加入1/4混合液Ⅰ，搅拌反应1.0h，溶液出现蓝光；
3)、同时匀速滴加苯乙烯、剩余的3/4混合液Ⅰ，滴加时间4.0h，滴加过程中温度控制在82～84℃，滴加完毕后，升温至86～88℃，保温搅拌反应1.5，然后开启冷却水开始降温，将温度降至42℃，用三乙胺中和，高速分散均匀，过滤，加入去离子水，调至规定固含，即得到一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，记为样品1。
实施例2
一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，按重量份计,其组分为：8.0份聚醚胺衍生物、25.0份甲基丙烯酸异冰片酯、10.0份甲基丙烯酸月桂醇酯、5.0份丙烯酸缩水甘油酯、22.0份苯乙烯、2.5份甲基丙烯酸羟乙酯、3.0份丙烯酸、0.3份过氧化苯甲酰、0.5份碳酸氢钠、5.0份氨水、2.5份OP-10、6.5份丙二醇甲醚醋酸酯、150.0份去离子水。
本实施例中一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、甲基丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸、丙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂醇酯搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
2)、将乳化剂、碳酸氢钠以及适量去离子水加入多功能反应釜中，开启搅拌加温，升温至80～82℃时，匀速加入1/4混合液Ⅰ，搅拌反应1.0h，出现蓝光；
3)、同时匀速滴加苯乙烯、剩余的3/4混合液Ⅰ，滴加时间3.5h，滴加过程中温度控制在82～84℃，滴加完毕后，升温至86～88℃，保温搅拌反应1.5h，然后开启冷却水开始降温，将温度降至43℃，用氨水中和，高速分散均匀，过滤，加入去离子水，调至规定固含，即得到一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，记为样品2。
实施例3
一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，按重量份计,其组分为：7.0份聚醚胺衍生物、8.0份丙烯腈、10.0份甲基丙烯酸甲酯、4.0份甲基丙烯酸丁酯、3.5份甲基丙烯酸异辛酯、5.5份丙烯酸缩水甘油酯、25.0份苯乙烯、2.0份丙烯酸羟丁酯、3.0份丙烯酸、0.2份过氧化苯甲酰、0.5份碳酸氢钠、6.2份三乙胺、3.0份OP-10、6.5份乙二醇单丁醚、140.0份去离子水。
本实施例中一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、丙烯酸羟丁酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸、乙二醇单丁醚、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
2)、将乳化剂、碳酸氢钠以及适量去离子水加入多功能反应釜中，开启搅拌加温，升温至80～82℃时，匀速加入1/4混合液Ⅰ，搅拌反应1.0h，出现蓝光；
3)、同时匀速滴加苯乙烯、剩余的3/4混合液Ⅰ，滴加时间3.5h，滴加过程中温度控制在82～84℃，滴加完毕后，升温至86～88℃，保温搅拌反应2.0h，然后开启冷却水开始降温，将温度降至44℃，用三乙胺中和，高速分散均匀，过滤，加入去离子水，调至规定固含，即得到一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，记为样品3。
性能指标测试：将上述实例中样品1、样品2、样品3与常规苯丙乳液4，按照表1的原料配方制备成涂料，对应的涂料样品分别记为涂料1、涂料2、涂料3、涂料4，并分别测试其性能。
表1：涂料配方
原料名称 规格 用量/%
水 去离子水 10
乳液 样品乳液 85.0
成膜助剂 醇酯十二 4.0
增稠剂 SN-612 0.3
消泡剂 NXZ 0.3
流平剂 BYK-346 0.2
润湿剂 Pe100 0.2
将配置好的涂料按照相关标准耐水性（GB/T1733-1993）、附着力（GB/T9286-1998）、柔韧性（GB/T1731-1993）、耐冲击性（GB/T1732-1993）、铅笔硬度（GB/T6739-1996）、耐酸性（（10%HCl）GB/T1763-1979）、耐碱性（（10%NaOH）GB/1763-1979）、耐人工老化（GB/T14522）等进行性能指标测试，测试结果如表2所示。
表2：涂层的性能技术指标
检测项目 涂料1 涂料2 涂料3 涂料4
耐水性 960h 920h 900h 240h
附着力 0级 0级 0级 2级
硬度 2H 2H 2H HB
耐人工老化性 800h 720h 700h 120h
耐碱性 900h 820h 800h 200h
耐酸性 840h 800h 780h 200h
柔韧性/mm 1 1 1 2.5
耐冲击性 通过 通过 通过 开裂
由表2可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3样品的耐水性、附着力、耐人工老化性、耐酸碱性、硬度、柔韧性等性能远远超过常规的苯丙乳液。
对本发明实施例对应配置好的涂料1、涂料2、涂料3、涂料4，按HG/T3950-2007《抗菌涂料》的标准测试其抗菌性能，其测试结果如表3所示。
表3 配置好的涂料抗菌性能测试结果
Figure 622692DEST_PATH_IMAGE001
由表3可以看出本发明实施例样品对于枯草杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌性能远远好于常规水性苯丙乳液。
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (12)

1.一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：按重量份计，其组成为：5.0～12.0份聚醚胺衍生物、12.0～30.0份丙烯酸酯硬单体、4.0～15.0份丙烯酸酯软单体、4.0～8.0份丙烯酸缩水甘油酯、15.0～30.0份苯乙烯、1.5～4.0份交联单体、2.0～4.0份丙烯酸、0.1～0.4份过氧化苯甲酰、0.4～0.8份碳酸氢钠、2.5～8.0份中和剂、1.5～5.0份乳化剂、5.0～10.0份助溶剂、100.0～200.0份去离子水；其中，所述的丙烯酸硬单体与丙烯酸软单体的质量之比为2.0～3.0:1。
2.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：所述的丙烯酸酯硬单体为丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、2-丙基庚基丙烯酸酯的中一种或几种的组合。
3.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：所述的丙烯酸酯软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种或几种的组合。
4.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：所述的交联单体为丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：所述的助溶剂为乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或者组合。
7.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，其制备工艺如下：
1)、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、交联单体、过氧化苯甲酰、丙烯酸、助溶剂、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸硬单体、丙烯酸软单体搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
2)、将乳化剂、碳酸氢钠以及适量去离子水加入多功能反应釜中，开启搅拌加温，升温至80～82℃时，匀速加入1/4混合液Ⅰ，搅拌反应，直到出现蓝光为止；
3)、同时匀速滴加苯乙烯、剩余的3/4混合液Ⅰ，滴加时间3.5～4.5h，滴加过程中温度控制在82～84℃，滴加完毕后，升温至86～88℃，保温搅拌反应1.5～2.0h，然后开启冷却水开始降温，将温度降至45℃以下，用中和剂中和，高速分散均匀，过滤，加入去离子水，调至规定固含，即得到一种聚醚胺衍生物改性苯丙乳液。
8.如权利要求1所述的聚醚胺衍生物改性苯丙乳液，其特征在于：所述的聚醚胺衍生物由聚醚胺与柠檬醛通过反应制得，其制备步骤如下：
按配方量，在多功能反应釜中，加入聚醚胺和适量乙醇，升温至82～84℃搅拌均匀；另外按配方量称取柠檬醛、对苯二酚和乙醇加入到滴加罐中，搅拌均匀后缓慢滴加到反应釜中，然后加入少量冰醋酸作为催化剂，继续回流反应6.0～7.0h，反应完毕，除去对苯二酚，得到聚醚胺衍生物。
9.如权利要求1或8所述的聚醚胺衍生物，其特征在于：所述的聚醚胺为一官能的聚醚胺，其均分子量为600～1200。
10.如权利要求1或8所述的聚醚胺衍生物，其特征在于：所述的聚醚胺与柠檬醛物质的量之比为1:1。
11.如权利要求1或8所述的聚醚胺衍生物，其特征在于：所述的乙醇作为溶剂以及回流溶剂，起到溶解原料与保持反应体系温度稳定的作用。
12.如权利要求1或8所述的聚醚胺衍生物，其特征在于：所述的对苯二酚为阻聚剂，其添加量为柠檬醛质量的0.5%。
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