CN1114671C - 防尘与防水土流失专用胶乳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防尘与防水土流失专用制剂的成份及制备方法。它是一种特种结构的醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸酯胶乳，这种胶乳的特征在于核为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，乙烯具有长序列结构，壳为醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物。其制法是把乙烯含量50%-60%的固体EVA树脂，溶到聚合单体醋酸乙烯-丙烯酸酯混合物中，在高速搅拌下加入到含乳化剂的水中，进行溶液聚合，得到的胶乳具有良好的耐水性，用于防尘与防水土流失。

Description

防尘与防水土流失专用胶乳

本发明属聚合物胶乳类，具体说是具有特殊结构的醋酸乙烯—乙烯—丙烯酸酯胶乳。

聚合物胶乳不含有机溶剂，对环境不产生污染，其应用范围越来越广泛，可用于胶粘剂(如地毯衬背胶、聚合物砂浆胶)，涂料(内外墙涂料)，涂饰剂等传统领域。近年来，用于防尘与防水土流失专用胶乳得到人们的重视，把胶乳喷洒在道路护坡、堤岸护坡、山体斜坡、煤堆等物体上，形成无灰尘、防水、有弹性的坚硬表面或表层，达到防尘和防止水土流失的效果。

防尘与防水土流失专用胶乳形成的膜需要有较高强度和良好的耐水性，又要有较低的价格，所以以醋酸乙烯这种廉价单体为主要成份，为提高耐水性，还需使用乙烯和丙烯酸单体，制成醋酸乙烯—乙烯—丙烯酸酯多元共聚物胶乳，也可制成壳—核结构的胶乳，核为醋酸乙烯—乙烯共聚物(EVA)，壳为醋酸乙烯—丙烯酸酯共聚物，一般的合成方法得到的胶乳，乙烯在聚合物链中无规律分布，如果乙烯具有长序列结构，耐水性会大幅度提高。在壳—核结构胶乳中，若作为核的EVA胶乳中乙烯含量超过50％，就存在乙烯—乙烯连接的长序列结构，具有两个玻璃化转变温度。所以问题的关键是得到乙烯含量50％以上的EVA胶乳，以往的技术有三个方法，第一个方法是直接乳液聚合(U.S.3,534,009)，聚合时乙烯压力在20MPa左右，在工业上很难实现，所以市售的EVA胶乳乙烯含量都在15％以下，是在4MPa压力下合成的。第二个方法是把乙烯含量50％以上的固体EVA树脂溶到有机溶剂(如甲苯)中，高速搅拌下加到含乳化剂的水中，形成稳定的乳液，再蒸除溶剂(U.S.3,347,811)，这种方法避免了高压，但消耗一定的溶剂和大量的能量，提高了胶乳的成本。第三方法是把乙烯含量50％以上的EVA加到含乳化剂的水中，在高温高压高速搅拌下乳化(U.S.4,151,133；U.S.3,746,631)，也存在设备上的困难。

本发明的目的是在70℃左右和常压下，不加任何溶剂，合成核为EVA，壳为醋酸乙烯—丙烯酸酯共聚物的胶乳，在EVA中，乙烯具有长序列结构。

实现上述目的所采用的方法是把乙烯含量55％左右的固体EVA树脂溶到醋酸乙烯—丙烯酸酯单体混合物中，在高速搅拌下加入到含有乳化剂、胶体稳定剂、缓冲剂的水中，同时加入自由基引发剂，在70-80℃温度下高速搅拌进行乳液聚合，得到所需的胶乳。

本发明使用的EVA树脂为高醋酸乙烯含量的EVA树脂，以保证在单体中有较高的溶解度，又要具有乙烯—乙烯连接的长序列结构，乙烯含量在50-60％较为合适，我们使用三井—杜邦聚合物化学株式会社生产的EVAFLEX，牌号为40Y-W和45X，乙烯含量分别为59％和54％，均含有长序列的乙烯链节。醋酸乙烯单体和丙烯酸乙酯单体为工业品，所使用的丙烯酸包括(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基乙酯、(甲基)丙烯酸长链脂肪醇酯等，优先选用丙烯酸丁酯，为了增加胶乳的稳定性，有时加入少量的(甲基)丙烯酸。使用的乳化剂为非离子型和离子型的混合物，非离子型乳化剂有聚氧化乙烯芳基醚类(如OP)、聚氧化乙烯多元醇羧酯类(如吐温)、多元醇羧酸酯类(如斯盘)，优先选用OP类。使用的阴离子型乳化剂有烷基硫酸盐类(如十二烷基硫酸钠)、烷基苯磺酸盐(如十二烷基苯磺酸钠)等，优先选用于十二烷基硫酸钠。胶体保护剂选用聚乙烯醇(PVA)。乳液缓冲剂选用焦磷酸钠或醋酸钠。

本发明的基本配方为：

组分                                    百分用量(％)

EVA树脂                                    2～10

醋酸乙烯                                  15～35

丙烯酸酯                                   3～15

丙烯酸                                     0～2

非离子型乳化剂                             1～3

阴离子型乳化剂                             1～3

胶体保护剂                                 1～3

缓冲剂                                     0.1～0.4

引发剂                                     0.15～0.5

水                                         余量

本发明的合成工艺过程：首先把固体EVA树脂颗粒在搅拌下于60℃左右溶解到一定量的醋酸乙烯—丙烯酸酯(包括丙烯酸)中，制成EVA-单体溶液。在装有温度计、回流冷凝器、加料漏斗、高速搅拌器的反应器中加入去离子水、胶体保护剂，搅拌下加热到90℃溶解，温度降低到70℃时，加入乳化剂和缓冲剂，搅拌溶解。把上面制得的EVA-单体溶液在热的状态下缓慢加到反应器中，同时高速搅拌，搅拌速度4000～8000转/分，在加入EVA-单体溶液的同时，缓慢加入3％的引发剂水溶液，温度保持在70～80℃，大约2～4小时加完，然后在普通搅拌速度下反应1～3小时，加入少量阻聚剂，就得到所需的胶乳。

本发明与已知技术相比具有实质性差别，具有明显的实质性进步。本发明把固体树脂溶到聚合单体中，而不是溶到溶剂中制成溶液，高速搅拌下乳化并同时进行乳液聚合，这是一项制备共聚胶乳的全新技术，省能源，无污染。所得到的壳—核结构胶乳，核为EVA，壳为醋酸乙烯—丙烯酸酯共聚物，具有乙烯—乙烯连接的长序结构，这是一种新型的胶乳，耐水性更好，一般的聚合方法无法得到这种乙烯长序结构的胶乳。

实施例

所使用的合成配方为：

组分                      百分用量(％)              用量(g)

EVA树脂40Y+W                 5.2                     130

醋酸乙烯                     26.2                    655

丙烯酸丁酯                   3.2                     80

丙烯酸                       0.4                     10

乳化剂OP+10                  1.5                     37.5

十二烷基硫酸钠               0.2                     5

PVA                          3.0                     75

焦磷酸钠                     0.2                     5

过硫酸钾                     0.2                     5

去离子水                     60                      1500

合成具体过程：把130g牌号为40Y-W的EVA树脂在60℃下溶解到655g醋酸乙烯、80g丙烯酸丁酯和10g丙烯酸的混合单体中，形成EVA-单体溶液。在反应器中加入1340g去离子水、75gPVA(牌号为1788和1799的PVA各半)，在90℃下搅拌溶解，冷却到70℃，加入37.5gOP-10、5g十二烷基硫酸钠，5g焦磷酸钠，搅拌溶解。把上面配成的EVA-单体溶液在高速搅拌下缓慢滴加到反应器中，搅拌速度7000转/分，同时缓慢滴加3％过硫酸钾水溶液(5g过硫酸钾溶到160g去离子水中)，温度保持在75℃左右，2小时加完，再在80℃、以300转/分转速搅拌2小时，加入2.5g阻聚剂对苯二酚，得到所需胶乳。

这种胶乳外观为乳白色，固体含量38％，粘度1Pas，乳胶粒粒度0.8μ，胶乳干后制得的薄膜吸水率2.8％，用普通方法制备的醋酸乙烯—乙烯—丙烯酸丁醋共聚胶乳制得的薄膜吸水率为30％，说明本发明的胶乳耐水性优越，适合在防尘与防水土流失方面使用。

Claims (2)

1、一种用作土壤凝结剂的聚合物胶乳，其特征在于，按原料的总重量计，将2∽10％重量的乙烯含量为50∽60％的固体醋酸乙烯—乙烯共聚物树脂溶到15∽35％重量醋酸乙烯、3∽15％重量丙烯酸酯和0∽2％重量丙烯酸的单体混合物中，在高速搅拌下加入到含有1∽3％重量非离子型乳化剂、1∽3％重量阴离子型乳化剂、1∽3％重量胶体保护剂和0.1∽0.4％重量缓冲剂的水中，同时加入0.15∽0.5％重量浓度为3％的过硫酸钾自由基引发剂，在70∽80℃下高速搅拌进行乳液聚合，得到所需的胶乳，其为壳—核结构，核为醋酸乙烯—乙烯共聚物，壳为醋酸乙烯—丙烯酸酯共聚物。

2、权利要求1所述胶乳的制备方法：首先把固体醋酸乙烯—乙烯共聚物树脂颗粒在搅拌下于60℃左右溶解到一定量的醋酸乙烯、丙烯酸酯、丙烯酸的单体混合物中制成醋酸乙烯—乙烯单体溶液；在装有温度计、回流冷凝器、加料漏斗与高速搅拌器的反应器中加入去离子水、胶体保护剂，搅拌下加热到90℃溶解，温度降到70℃时，加入乳化剂和缓冲剂，搅拌溶解；把上面制得的醋酸乙烯—乙烯单体溶液在热的状态缓慢加到反应器中，同时以4000∽8000转/分高速搅拌，缓慢加入引发剂水溶液，温度保持在70∽80℃，大约2∽4小时加完，然后在普通速度搅拌下反应1∽3小时，加入少量阻聚剂，就得到所需的胶乳。