CN111320719A - 一种高渗透性丙烯酸乳液 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高渗透性丙烯酸乳液，包括以下以重量份计的原料：主单体100份、副单体2‑8份、交联单体0.5‑5、离子型表面活性剂2‑4份、适量氨水、去离子水100‑200份、适量氧化剂、适量还原剂，所述主单体为丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类、乙烯基类单体或其混合物，所述副单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种。一种高渗透性丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：制取预乳化单体备用；制取第二单体混合液备用；预乳化单体在氧化剂的作用下反应，制得胶粒直径100纳米以下的预乳化液；向预乳化液中滴加第二单体混合液，继续进行聚合。本发明的高渗透性丙烯酸乳液具有较强的渗透性，并且具有较好的防腐性能。

Description

一种高渗透性丙烯酸乳液

技术领域

本发明涉及丙烯酸类的户外木材防腐涂料领域，尤其涉及一种高渗透性丙烯酸乳液。

背景技术

丙烯酸类的木材防腐涂料，多用于户外木器的防腐，为了达到较好的防腐效果，隔绝外部的微生物和水，通常需要涂料施工时具有很好的渗透性，成膜后具有较高的封闭性，由此，该类涂料的丙烯酸乳液中胶粒直径不能太大，乳液的交联程度较高，该类涂料的粘度要小，施工时涂料的固体含量也不能过低，形成的漆膜不能过厚，并且具有一定的硬度与抗刮伤性。目前市场上此类涂料，由于其乳液中胶粒直径较大、施工时粘度过高或者是固体含量过低，其存在渗透性低、封闭性差的问题。由于漆膜和木器的热膨胀系数、吸湿膨胀系数等差异都较大，所以长期在户外使用后，木器和漆膜经历多次的收缩和膨胀，漆膜容易开裂并从木器上脱落，使得漆膜失效，所以提高丙烯酸类的木材防腐涂料的渗透性，对于提高丙烯酸类的木材防腐涂料的使用寿命具有重要意义。

木器涂料的封闭性是指将木材管孔掩盖的性能，优异的封闭性表现为涂膜的优异的阻水性，有效防止水向基材内部的渗透，漆膜可以很好突出基材的质感、坚实。

木器涂料的渗透性是指涂料渗入木材内的性能，渗透性以涂料渗入木材的深度来定量检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提高丙烯酸类木材防腐涂料的渗透性以及成膜后的封闭性。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种高渗透性丙烯酸乳液，包括以下以重量份计的原料：主单体100份、副单体2-8份、交联单体0.5-5、离子型表面活性剂2-4份、适量氨水、去离子水100-200份、适量氧化剂、适量还原剂，所述主单体为丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类、乙烯基类单体或其混合物，所述副单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种。

一种如上述的高渗透性丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、取主单体30-70份、副单体0.5-5.5份、离子型表面活性剂1.5-3.5份、去离子水50-150份，混合均匀制成预乳化单体备用；取主单体30-70份、副单体1.5-5.5份、交联单体0.5-5、离子型表面活性剂0.5-1.5份、0.5-1.0份氧化剂混合均匀，制成第二单体混合液备用；

S2、取装有电动搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的三颈瓶，向三颈瓶中加入适量的预乳化单体，将三颈瓶置于恒温水浴环境中，水浴温度80-90摄氏度，加入部分氧化剂，搅拌3-5分钟，将其余预乳化单体装入滴液漏斗中，向三颈瓶滴加预乳化单体，同时搅拌，50-120分钟滴完预乳化单体，保温30-60分钟后制得预聚乳液；

S3、向所述预聚乳液中滴加所述第二单体混合液及还原剂溶液，搅拌，90-120分钟滴完第二单体混合液及还原剂溶液，停止搅拌，保温30-80分钟，冷却至30-40摄氏度，加入适量氨水调至酸碱值为7-8得高渗透性丙烯酸乳液产品。

本发明的步骤S2中，采用预乳化单体进行合成，预乳化将乳化剂不断的补加到体系中，有利于控制体系中的表面活性剂浓度和体系的各向同性，有利于控制胶束数量，从而有利于控制胶粒的粒径。采用本发明的方法，合成的预乳化液中的胶粒直径低于100纳米。如此，所述的预乳化液的渗透性非常高。但是作为木材防腐涂料，具有必须具有较好的封闭性才能隔绝微生物，保护户外使用的木器不发霉。所以本发明采用步骤S3对预乳化液进行进一步改性，在预乳化液的胶粒表面进行再次聚合，步骤S2采用的是氧化剂引发体系，步骤S3采用的是氧化-还原引发体系，步骤S3的反应更加温和，经过步骤S3反应之后，体系中的胶粒直径分布较广，存在100纳米以下和100纳米以上的胶粒，其中直径较小的胶粒，可以为乳液提供高渗透性，直径较高的胶粒可以提高乳液的粘度、漆膜的封闭性。因此，本发明的高渗透性丙烯酸乳液即能够起到防腐的作用，又具有较高的渗透性，在户外长期使用后也不易开裂或剥落。

另外，本发明中的副单体具有很强的亲水性，木材的亲水性也很强，木材在吸收涂料中的水分的同时，也会将这些亲水性的基团一并向木材内部吸收，因而能够增加涂料在木器上的渗透性。

在一些实施例中，所述主单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、叔丁酯基乙烯酯中的一种或几种的混合物；副单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种的混合物，所述副单体、主单体的重量比为(2-12):(100-150)。

在一些实施例中，所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或二者的混合物。离子型表面活性剂有助于很好地控制产品的粒径。

在一些实施例中，所述交联剂为双丙酮丙烯酰胺与己二西安肼，用量为0.5-5份。

在一些实施例中，氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠，过硫酸胺、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯其中的一种或几种的混合物，用量为0.1-2.5份。

在一些实施例中，所述还原剂为过焦亚硫酸钠、雕白粉、抗坏血酸、异抗坏血酸中的一种或几种的混合物，用量为0.1-1.5份。

在一些实施例中，所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺、己二酰肼。用量0.5-5份，双丙酮丙烯酰胺与己二酰肼的比例为1:(0.5-1)。

本发明的有益效果是：本发明的高渗透性丙烯酸乳液即能够起到防腐的作用，又具有较高的渗透性，在户外长期使用后也不易开裂或剥落，提高了涂料的寿命。

具体实施方式

以下对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出多种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

实施例一

取6份甲基丙烯酸丁酯、39份甲基丙烯酸甲酯混合均匀，作为主单体；取丙烯酰胺3份，作为副单体；十二烷基苯磺酸钠0.6份、十二烷基硫酸钠1.8、去离子水65份，混合均匀制成预乳化单体备用；取丙烯酸丁酯43份、甲基丙烯酸甲酯12份作为主单体、羟甲基丙烯酰胺1份、甲基丙烯酸3.5份作为副单体混合均匀，双丙酮丙烯酰胺作为交联单体1份，过硫酸钠0.6份作为氧化剂，去离子水35份；十二烷基苯磺酸钠0.7份制成第二单体混合液备用。

0.8份过硫酸钾用12份水溶解。

0.4份异抗坏血酸8份水溶解。

取装有电动搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的三颈瓶，向三颈瓶中加入去离子水45份，0.5份预乳化液，将三颈瓶置于恒温水浴环境中，升温并开动搅拌，水浴温度88摄氏度。将其余预乳化液装入滴液漏斗中。向三颈瓶中加入过硫酸钾溶液，搅拌5分钟后，滴加预乳化单体，开启中高速搅拌，120分钟滴完乳化单体，保温60分钟后制得预乳液；降温至63℃，向所述预乳液中滴加异抗坏血酸与所述第二单体混合液，低速搅拌，105分钟滴完第二单体混合液，滴加过程保持温度在62-68℃，低价完成后，继续保温80分钟，冷却至40摄氏度，加入适量氨水调至酸碱值为8，加入交联单体己二酰肼，得高渗透性丙烯酸乳液产品。

实施例二

取45份甲基丙烯酸甲酯，作为主单体；取丙烯酸3.6份、丙烯酰胺1份，作为副单体；十二烷基苯磺酸钠0.6份、十二烷基硫酸钠1.5、去离子水65份，混合均匀制成预乳化单体备用；取丙烯酸丁酯33份、甲基丙烯酸甲酯13.8份、丙烯酸异辛酯8.2作为主单体、甲基丙烯酸2.5份作为副单体混合均匀，双丙酮丙烯酰胺作为交联单体1份，过硫酸钠0.9份作为氧化剂，去离子水35份；十二烷基苯磺酸钠0.7份制成第二单体混合液备用。

0.7份过硫酸钾用12份水溶解。

0.55份异抗坏血酸8份水溶解。

取装有电动搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的三颈瓶，向三颈瓶中加入去离子水45份，0.5份预乳化液，将三颈瓶置于恒温水浴环境中，升温并开动搅拌，水浴温度88摄氏度。将其余预乳化液装入滴液漏斗中。向三颈瓶中加入过硫酸钾溶液，搅拌5分钟后，滴加预乳化单体，开启中高速搅拌，120分钟滴完乳化单体，保温60分钟后制得预乳液；降温至63℃，向所述预乳液中滴加异抗坏血酸与所述第二单体混合液，低速搅拌，105分钟滴完第二单体混合液，滴加过程保持温度在62-68℃，低价完成后，继续保温80分钟，冷却至40摄氏度，加入适量氨水调至酸碱值为8，加入交联单体己二酰肼0.7份，得高渗透性丙烯酸乳液产品。

实施例三

取4份苯乙烯、41份甲基丙烯酸甲酯混合均匀，作为主单体；取丙烯酸3份，作为副单体；十二烷基苯磺酸钠0.9份、十二烷基硫酸钠1.5、去离子水65份，混合均匀制成预乳化单体备用；取丙烯酸丁酯33份、甲基丙烯酸甲酯12.7份、丙烯酸异辛酯4.3份作为主单体、甲基丙烯酸3.6份作为副单体混合均匀，双丙酮丙烯酰胺作为交联单体1.6份，过硫酸钠0.8份作为氧化剂，去离子水35份；十二烷基苯磺酸钠0.7份制成第二单体混合液备用。

0.8份过硫酸钾用12份水溶解。

0.5份异抗坏血酸8份水溶解。

取装有电动搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的三颈瓶，向三颈瓶中加入去离子水45份，0.5份预乳化液，将三颈瓶置于恒温水浴环境中，升温并开动搅拌，水浴温度88摄氏度。将其余预乳化液装入滴液漏斗中。向三颈瓶中加入过硫酸钾溶液，搅拌5分钟后，滴加预乳化单体，开启中高速搅拌，120分钟滴完乳化单体，保温60分钟后制得预乳液；降温至63℃，向所述预乳液中滴加异抗坏血酸与所述第二单体混合液，低速搅拌，105分钟滴完第二单体混合液，滴加过程保持温度在62-68℃，低价完成后，继续保温80分钟，冷却至40摄氏度，加入适量氨水调至酸碱值为8，加入交联单体己二酰肼1.2份，得高渗透性丙烯酸乳液产品。

选取含水率7％的松木，表面打磨平整，涂刷上述三种防腐木涂料，施工两道，自然干燥7天后，进行性能测试，测试结果如下表：

从结果可以看出，三个实施例的渗透深度都较高，从涂抹硬度和涂膜的耐水性结构来看，三个实施例的封闭性都比较不错，可以用作木材防腐。

Claims (7)

1.一种高渗透性丙烯酸乳液，其特征在于，包括以下以重量份计的原料：主单体100份、副单体2-8份、交联单体0.5-5、离子型表面活性剂2-4份、适量氨水、去离子水100-200份、适量氧化剂、适量还原剂，所述主单体为丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类、乙烯基类单体或其混合物，所述副单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的高渗透性丙烯酸乳液，其特征在于：所述主单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、叔丁酯基乙烯酯中的一种或几种的混合物，副单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种的混合物，所述副单体、主单体的重量比为(2-12):(100-150)。

3.根据权利要求1所述的高渗透性丙烯酸乳液，其特征在于：所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或二者的混合物。

4.根据权利要求1所述的高渗透性丙烯酸乳液，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠，过硫酸胺、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯其中的一种或几种的混合物，用量为0.1-2.5份。

5.根据权利要求1所述的高渗透性丙烯酸乳液，其特征在于：所述还原剂为过焦亚硫酸钠、雕白粉、抗坏血酸、异抗坏血酸中的一种或几种的混合物，用量为0.1-1.5份。

6.根据权利要求1所述的高渗透性丙烯酸乳液，其特征在于：所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺、己二酰肼。用量0.5-5份，双丙酮丙烯酰胺与己二酰肼的比例为1:(0.5-1)。

7.一种如权利要求1所述的高渗透性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取主单体30-70份、副单体0.5-5.5份、离子型表面活性剂1.5-3.5份、去离子水50-150份，混合均匀制成预乳化单体备用；取主单体30-70份、副单体1.5-5.5份、交联单体0.5-5、离子型表面活性剂0.5-1.5份、0.5-1.0份氧化剂混合均匀，制成第二单体混合液备用；

S2、取装有电动搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的三颈瓶，向三颈瓶中加入适量的预乳化单体，将三颈瓶置于恒温水浴环境中，水浴温度80-90摄氏度，加入部分氧化剂，搅拌3-5分钟，将其余预乳化单体装入滴液漏斗中，向三颈瓶滴加预乳化单体，同时搅拌，50-120分钟滴完预乳化单体，保温30-60分钟后制得预聚乳液；

S3、向所述预聚乳液中滴加所述第二单体混合液及还原剂溶液，搅拌，90-120分钟滴完第二单体混合液及还原剂溶液，停止搅拌，保温30-80分钟，冷却至30-40摄氏度，加入适量氨水调至酸碱值为7-8得高渗透性丙烯酸乳液产品。