CN111285953A - 一种丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丙烯酸乳液，包括以下重量份的原料：合成单体40‑60份；引发剂1‑4份；乳化剂2‑5份；分散介质50‑80份；其中，所述乳化剂包括大分子乳化剂与反应性乳化剂，所述分散介质包括30‑50份乙醇和20‑30份水。本发明还提供一种上述丙烯酸乳液的制备方法。本发明的丙烯酸乳液以乙醇为主要分散介质，采用大分子乳化剂与反应性乳化剂，丙烯酸乳液热存储稳定性能优异，可以很好的保持产品固含量，还可以极大加快干燥速度。

Description

一种丙烯酸乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料领域，尤其涉及一种涂料用乳液及其制备方法。

背景技术

目前在涂料化工领域，水性丙烯酸乳液应用越来越广泛，尤其在轻防腐乳胶漆领域已经成为一种普遍的环保、低VOC树脂原材料。但是丙烯酸乳液含水量较多，水的潜热大，其挥发速度受环境温度、湿度影响很大。为了提高这类乳胶漆的干燥速度，通常采取的办法是向乳胶漆中加入适量的低沸点水性溶剂，如乙醇、异丙醇等。但传统的乳液对乙醇等醇类溶剂的容忍度不高，醇溶剂的加入极易导致乳液破乳或后期乳胶漆存储稳定性不合格。

专利201110423428.3公开了一种耐乙醇稀释的室温自交联苯丙乳液制备方法，该方法通过引入了具有长链酯基的丙烯酸酯类单体使该乳液能直接加入乙醇稀释而不发生增稠、破乳等现象，但是该专利调配成乳胶漆后热存储稳定性存在问题。专利201910713800.0公开了一种丙烯酸乳液及其制备方法，该方法通过将碱溶性固体丙烯酸树脂作为保护胶体提高乳液稳定性，使得该乳液具有较高的乙醇稳定性，但该方法仅限于添加少量乙醇，且添加乙醇后稳定性有所下降。并且，通过以上方法获得的乳液在添加乙醇后会造成使用固含量降低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种丙烯酸乳液及其制备方法，该丙烯酸乳液以乙醇为主要分散介质，采用大分子乳化剂与反应性乳化剂，丙烯酸乳液热存储稳定性能优异，可以很好的保持产品固含量，还可以极大加快干燥速度。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种丙烯酸乳液，包括以下重量份的原料：

其中，所述乳化剂包括大分子乳化剂与反应性乳化剂，所述分散介质包括30-50份乙醇和20-30份水。

上述丙烯酸乳液中，优选的，所述大分子乳化剂包括分子量为2000-3000的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和/或分子量为4000-6000的聚丙烯酸钠；所述反应性乳化剂包括反应性乳化剂cops-1和/或反应性乳化剂DNS-86。所述大分子乳化剂占总乳化剂用量的50-90％(质量占比)。

本发明通过使用大分子乳化剂与反应性乳化剂结合的方法确保乳液的稳定及调配乳胶漆之后的稳定性。具体的，本发明选择特定的大分子乳化剂的亲油端可与乳胶粒内部的聚合物更牢固的结合，而反应性乳化剂可与单体一起参与反应，两者的共同作用使乳化剂不容易被乙醇从乳胶粒表面剥离下来，从而保持乳液的稳定性。

常规通过乳液聚合法得到的丙烯酸乳液通常对醇类溶剂尤其乙醇的容忍性比较差，乳液中的聚合物被乳化剂包裹成胶粒，加入乙醇溶剂能将乳化剂从乳胶粒表面剥离下来从而导致乳液稳定性变差或者破乳，部分乳液在乳化剂用量较大的情况下可适当提高对乙醇溶剂的容忍性，但都是属于合成为乳液后再添加乙醇溶剂进行稀释，同时也牺牲了乳液的稳定性。常规的乳液合成过程中也不能添加醇类溶剂，这样会导致乳液合成过程中直接破乳。本发明将乙醇在合成阶段加入，最终得到稳定的乳胶，可以避免后稀释造成的固含降低，同时乙醇的存在不对乳液的稳定性造成影响。

本发明在乳液合成阶段加入乙醇溶剂，为了避免乳液合成过程中直接破乳，本发明通过选择合适分子量的大分子乳化剂与特定种类的反应性乳化剂组合来确保乳液在乙醇/水体系中的稳定性。并且，上述大分子乳化剂与反应性乳化剂组合的效果与醇/水比例相关。本发明通过乳化剂的选择与复配、通过醇/水比例的优化，乳化剂可以稳定的与乳胶粒内部的聚合物更牢固的结合，使得在相应乙醇/水比例的分散介质中，乳化剂不容易被乙醇从乳胶粒表面剥离下来，乳液的稳定性更高。

上述丙烯酸乳液中，优选的，所述引发剂包括水性引发剂与油性引发剂，所述水性引发剂的重量份为0.5-2份，所述油性引发剂的重量份为0.5-2份。本发明采用水性引发剂与油性引发剂相结合的方法使得各类合成单体在乙醇与水的混合介质中充分反应，具体的，丙烯酸乳液采用水性引发剂在前期反应中起主要作用，后期油性引发剂可使溶解游离于乙醇的部分单体更好的反应完全，可提高原料转化率获得设计固含的产品同时降低残留单体气味，避免残留单体过多对乳胶漆漆膜性能影响。

上述丙烯酸乳液中，优选的，所述水性引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化氢中的一种或多种；所述油性引发剂包括过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。

上述丙烯酸乳液中，优选的，所述合成单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸和丙烯酸中的一种或多种。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乳化剂、50-70％的水、50-80％的乙醇投入反应釜中，搅拌升温至75-80℃，继续搅拌；

(2)将合成单体、油性引发剂及剩余的乙醇混合溶解得到溶液A；将水性引发剂、剩余的水混合溶解得到溶液B；上述油性引发剂与水性引发剂要分步溶解，以避免醇水混合后无法溶解油性引发剂，避免水在合成单体中分层；

(3)将溶液A与溶液B同时均匀滴加至反应釜中，滴加完毕后保温处理；

(4)冷却反应釜内乳液，出料即得到丙烯酸乳液。

上述制备方法中，优选的，将溶液A与溶液B同时均匀滴加至反应釜时控制滴加时间为2-3h。

上述制备方法中，优选的，所述保温处理时保持釜内温度为70-80℃，并保温3-4h。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的丙烯酸乳液采用乙醇为主要分散介质进行合成，避免了乳液使用前加乙醇稀释导致的固含降低，同时可以解决普通乳液加入乙醇而导致乳液破乳或稳定性变差的问题。

2、本发明的丙烯酸乳液以乙醇作为主要分散介质使得丙烯酸乳液获得相比于常规丙烯酸乳液具有更快的干燥速度。

3、本发明通过使用大分子乳化剂与反应性乳化剂结合的方法确保乳液的稳定及调配乳胶漆之后的稳定性，丙烯酸乳液的稳定性能优异。

4、本发明的丙烯酸乳液因为含有较多乙醇，可以明显降低乳液体系的冰点，可避免普通乳液在0℃以下结冰而导致的冻融稳定性变差的问题。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表1所示：

表1：实施例1中丙烯酸乳液的原料组成

上述丙烯酸乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)将乳化剂(包括大分子乳化剂和反应性乳化剂)、60％的水、80％的乙醇投入反应釜中，搅拌升温至75-80℃，继续搅拌；

(2)将合成单体、油性引发剂及剩余的乙醇混合溶解得到溶液A；

(3)将水性引发剂、剩余的水混合溶解得到溶液B；

(4)将溶液A与溶液B同时均匀滴加至反应釜中，2-3h滴加完毕，滴加完毕后80℃保温处理3-4h；

(5)冷却反应釜内乳液至30-40℃，出料即得到丙烯酸乳液。

实施例2：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表2所示：

表2：实施例2中丙烯酸乳液的原料组成

本实施例的制备方法与实施例1相同。

实施例3：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表3所示：

表3：实施例3中丙烯酸乳液的原料组成

本实施例的制备方法与实施例1相同。

实施例1-3所制得的以乙醇为主要分散介质的丙烯酸乳液性能如下表4所示。

表4：实施例1-3中丙烯酸乳液的性能

利用上述实施例1-3中丙烯酸乳液按照下表5中的配方调制乳胶漆进行性能测试，结果如下表6所示。

表5：乳胶漆的配方

表6：乳胶漆喷板性能

对比例1：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、乳化剂、水。具体组成如下表7所示：

表7：对比例1中丙烯酸乳液的原料组成

上述丙烯酸乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)将40％的乳化剂、60％的水投入反应釜中，搅拌升温至75-80℃，继续搅拌；

(2)将合成单体、水性引发剂及剩余的水及乳化剂混合分散成混合液A；

(3)将溶液A均匀滴加至反应釜中2-3h滴加完毕，滴加完毕后80℃保温处理3-4h；

(4)冷却反应釜内乳液至30-40℃，出料即得到对比例丙烯酸乳液。

对比例2：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表8所示：

表8：对比例2中丙烯酸乳液的原料组成

本对比例的制备方法与实施例1相同。

对比例3：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表9所示：

表9：对比例3中丙烯酸乳液的原料组成

本对比例的制备方法与实施例1相同。

对比例4：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表10所示：

表10：对比例4中丙烯酸乳液的原料组成

本对比例的制备方法与实施例1相同。

对比例5：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、油性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表11所示：

表11：对比例5中丙烯酸乳液的原料组成

本对比例的制备方法与实施例1相同。

对比例6：

一种丙烯酸乳液，包括以下原料：合成单体、水性引发剂、大分子乳化剂、反应性乳化剂、乙醇、水。具体组成如下表12所示：

表12：对比例6中丙烯酸乳液的原料组成

本对比例的制备方法与实施例1相似。

对比例1-6所制得的丙烯酸乳液性能如下表13所示(检测方法同表4)。

表13：对比例1-6中丙烯酸乳液的性能

利用上述对比例1-6中的丙烯酸乳液按照表5中的配方调制乳胶漆进行性能测试(检测方法同表6)，结果如下表14所示。

表14：乳胶漆喷板性能

Claims (9)

1.一种丙烯酸乳液，其特征在于，包括以下重量份的原料：

其中，所述乳化剂包括大分子乳化剂与反应性乳化剂，所述分散介质包括30-50份乙醇和20-30份水。

2.根据权利要求1所述的丙烯酸乳液，其特征在于，所述大分子乳化剂包括分子量为2000-3000的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和/或分子量为4000-6000的聚丙烯酸钠；所述反应性乳化剂包括反应性乳化剂cops-1和/或反应性乳化剂DNS-86。

3.根据权利要求2所述的丙烯酸乳液，其特征在于，所述大分子乳化剂占总乳化剂用量的50-90％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的丙烯酸乳液，其特征在于，所述引发剂包括水性引发剂与油性引发剂，所述水性引发剂的重量份为0.5-2份，所述油性引发剂的重量份为0.5-2份。

5.根据权利要求4所述的丙烯酸乳液，其特征在于，所述水性引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化氢中的一种或多种；所述油性引发剂包括过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的丙烯酸乳液，其特征在于，所述合成单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸和丙烯酸中的一种或多种。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将乳化剂、50-70％的水、50-80％的乙醇投入反应釜中，搅拌升温；

(2)将合成单体、油性引发剂及剩余的乙醇混合溶解得到溶液A；将水性引发剂、剩余的水混合溶解得到溶液B；

(3)将溶液A与溶液B同时均匀滴加至反应釜中，滴加完毕后保温处理；

(4)冷却反应釜内乳液，出料即得到丙烯酸乳液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将溶液A与溶液B同时均匀滴加至反应釜时控制滴加时间为2-3h。

9.根据权利要求7所述的丙烯酸乳液，其特征在于，所述保温处理时保持釜内温度为70-80℃，并保温3-4h。