CN111574660A - 一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法及其制备的产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法及其制备的产品，涉及乳液制备的技术领域。一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：称取丙烯酸酯粘性单体、三乙二醇单甲醚、丙烯酸酯内聚单体、乳化剂和混合水，搅拌均匀，用微射流均质机均质细化处理，制得细化液；S2交联乳化：称取过硫酸铵、碳酸氢钠和溶解水，加入丙烯酸、己二酸二酰肼和双丙酮丙烯酰胺，制得引发液，将细化液滴加至引发液中，加热，制得乳化液；S3后处理：向乳化液中加入增稠剂和消泡剂，搅拌，制得交联丙烯酸酯乳液产品。交联丙烯酸酯乳液的制备方法具有便于提高产品施工性的优点；交联丙烯酸酯乳液产品具有施工性好的优点。

Description

一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法及其制备的产品
技术领域
本发明涉及丙烯酸酯乳液制备的技术领域，尤其是涉及一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法及其制备的产品。
背景技术
丙烯酸酯乳液因具有优良的附着性能在建筑涂料、装饰油漆等领域被广泛使用。丙烯酸乳液的主要成分是有机的丙烯酸酯类化合物和水，丙烯酸酯和水的相容性不佳从而影响丙烯酸乳液的稳定性。在丙烯酸乳液制备的过程中，为了提高丙烯酸酯乳液的稳定性和粘合力，通常会添加一定量的水溶性较好的丙烯酸。
申请公布号为CN106977647A的申请文件公开了一种丙烯酸乳液，丙烯酸乳液的配方由含A-103乳化剂的釜底料、乳化液、过硫酸铵引发剂、氨水PH值调节剂、消泡剂和功能性助剂组成，乳化液由以下质量的组分构成：水195-205kg、A-103乳化剂6.5-8.5kg、K12乳化剂6.5-8.5kg、丙烯酸丁酯355-365kg、丙烯酸13-17kg、甲基丙烯酸甲酯58-62kg、丙烯晴48-52kg、功能性单体1-3kg。该技术方案在丙烯酸乳液中加入水溶性好的丙烯酸，提高了丙烯酸乳液中各组分的相容性，提高了丙烯酸乳液的稳定性。
然而，该技术方案中丙烯酸用量较大，导致后续需要使用氨水来中和丙烯酸分子上的羧基基团，而氨水具有很强的刺激性气味，不便于工人施工，降低了产品的施工性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种便于提高产品施工性的交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其具有便于提高产品施工性的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种可以在一定程度上减少丙烯酸用量的交联丙烯酸酯乳液，其具有可以在一定程度上提高产品施工性的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1预处理：称取一定量的丙烯酸酯粘性单体、三乙二醇单甲醚、丙烯酸酯内聚单体、乳化剂和混合水，搅拌均匀，升温至75℃-80℃反应10min-30min，制得混合液，将混合液用微射流均质机均质细化处理，制得细化液；
S2交联乳化：称取一定量的过硫酸铵、碳酸氢钠和溶解水，以300转/分钟-500转/分钟的转速搅拌，升温至77℃-83℃，加入丙烯酸、己二酸二酰肼和双丙酮丙烯酰胺，制得引发液，用10min-15min将步骤S1制得的细化液滴加至引发液中，77℃-83℃搅拌乳化30min-40min，制得乳化液；
S3后处理：向乳化液中加入一定量的增稠剂和消泡剂，以400转/分钟-600转/分钟的转速搅拌10min-20min，制得交联丙烯酸酯乳液产品；
物料按如下重量份配比投料：丙烯酸酯粘性单体95-115份，丙烯酸酯内聚单体65-85份，过硫酸铵0.8-1.5份，碳酸氢钠0.6-1.2份，乳化剂7-12份，丙烯酸2-2.5份，三乙二醇单甲醚8-12份，己二酸二酰肼1-5份，双丙酮丙烯酰胺4-8份，混合水70-80份，溶解水30-40份，增稠剂3-5份，消泡剂2-4份。
通过采用上述技术方案，在交联丙烯酸酯乳液的制备过程中加入一定量亲水性的三乙二醇单甲醚，在交联丙烯酸酯乳液的制备过程三乙二醇单甲醚与部分丙烯酸酯粘性单体和丙烯酸酯内聚单体分子上的酯功能团发生酯交换反应生成同时具有一定亲水性和亲油性的酯化物，再通过微射流均质机均质细化处理制得稳定的细化液，提高了乳液中各组分的相容性，提高了乳液的稳定性，在一定程度上降低了丙烯酸的用量，避免了刺激性较强的氨水的使用，提高了乳液施工性。
优选的，物料按如下重量份配比投料：丙烯酸酯粘性单体100-110份，丙烯酸酯内聚单体70-80份，过硫酸铵1-1.2份，碳酸氢钠0.8-1份，乳化剂8.5-10.5份，丙烯酸2-2.5份，三乙二醇单甲醚8-12份，己二酸二酰肼2-4份，双丙酮丙烯酰胺5-7份，混合水70-80份，溶解水30-40份，增稠剂3-5份，消泡剂2-4份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，制备出稳定性更好的交联丙烯酸乳液，提高了产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述丙烯酸酯粘性单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯中的一种或多种；所述丙烯酸酯内聚单体为甲基丙烯酸甲酯。
通过采用上述技术方案，选用合适的丙烯酸酯粘性单体和丙烯酸酯内聚单体，提高交联丙烯酸乳液的粘附力和稳定性，提高乳液在被涂覆物品上的粘附力，延长产品耐久性，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述丙烯酸酯粘性单体为丙烯酸丁酯。
通过采用上述技术方案，选用丙烯酸丁酯作为丙烯酸酯粘性单体，有助于提高交联丙烯酸乳液的粘附力，提高乳液在被涂覆物品上的粘附力，延长产品耐久性，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
通过采用上述技术方案，选用十二烷基硫酸钠，在交联丙烯酸酯乳液的制备过程中，十二烷基硫酸钠易与交联丙烯酸酯乳液其它组分复配，有助于提高乳液的稳定性，延长产品保质期，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述步骤S1包括如下步骤：
S1A粘液制备：按设定的比例称取丙烯酸丁酯和三乙二醇单甲醚，以100转/分钟-200转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力降至-0.095Mpa至-0.08Mpa，升温至75℃-80℃反应15min-25min，制得丙烯酸酯粘液；
S1B聚合液制备：向步骤S1A制得的丙烯酸酯粘液中加入甲基丙烯酸甲酯，以300转/分钟-500转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力降至-0.06Mpa至-0.04Mpa，升温至75℃-80℃反应10min-20min，制得丙烯酸酯聚合液；
S1C预乳化：将步骤S1B制得的丙烯酸酯聚合液中加入乳化剂和混合水，以2000-4000转/分钟的转速搅拌10min-30min，制得混合液，将混合液用微射流均质机均质细化处理，制得细化液。
通过采用上述技术方案，先用丙烯酸丁酯与一部分三乙二醇单甲醚反应，再加入甲基丙烯酸甲酯与剩下的三乙二醇单甲醚反应，可以控制三乙二醇单甲醚对乳液中不同组分的改性比例，优化交联丙烯酸乳液的组分，提高产品稳定性，延长产品保质期，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述细化液的中位粒径为90nm-120nm。
通过采用上述技术方案，若乳胶粒子粒径太大，乳胶粒子容易沉降不利于乳胶粒悬浮在水中，且乳胶粒子过大会导致乳液本身的粘度降低，不利于乳胶粒子在水中均匀稳定的分散，对乳液产品的稳定性带来不利影响；若乳胶粒子粒径太小，会影响乳液中各组分的聚合效果，对乳液产品的稳定性带来不利影响；本发明通过微射流均质机均质细化处理制得粒径大小合适的细化液，从而更好地控制乳液中乳胶粒子的粒径，有利于提高交联丙烯酸乳液的稳定性，延长产品保质期，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种交联丙烯酸酯乳液，由上述的交联丙烯酸酯乳液的制备方法制得。
通过采用上述技术方案，使用本发明制备的交联丙烯酸酯乳液，有利于提高产品稳定性，在一定程度上减少丙烯酸用量，避免刺激性气味较强的氨水的使用，提高产品施工性和稳定性，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明通过在丙烯酸乳液中加入三乙二醇单甲醚，对交联丙烯酸酯乳液中的丙烯酸酯单体组分进行改性，改善乳液组分的亲水性，再通过微射流均质机均质细化处理制得粒径大小合适的细化液，提高乳液的稳定性，减少丙烯酸的用量，避免了刺激性较强的氨水的使用，提高了乳液的施工性；
2.本发明使用合适的丙烯酸酯粘性单体、丙烯酸酯内聚单体和乳化剂，有助于提高产品稳定性和附着力，延长产品保质期和耐久性，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值；
3.本发明先用丙烯酸丁酯与一部分三乙二醇单甲醚反应，再加入甲基丙烯酸甲酯与剩下的三乙二醇单甲醚反应，可以控制三乙二醇单甲醚对乳液中不同组分的改性比例，优化交联丙烯酸乳液的组分，提高产品稳定性，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
具体实施方式
实施例
以下对本发明作进一步详细说明。
本发明所涉及的原料均为市售，各原料的型号以及来源如表1所示。
表1各原料的型号以及来源
试剂名称 规格 厂家
丙烯酸丁酯 纯度≥99.5％ 湖南迈高新材料科技有限公司
三乙二醇单甲醚 纯度98％ 上海吉至生化科技有限公司
甲基丙烯酸甲酯 纯度99％ 上海金锦乐实业有限公司
十二烷基硫酸钠 优级纯 东明俱进化工有限公司
过硫酸铵 纯度98.5％ 山东菲尔新材料有限公司
碳酸氢钠 纯度99％ 河北言希化工有限公司
丙烯酸 纯度≥99％ 湖南迈高新材料科技有限公司
己二酸二酰肼 纯度98％ 上海源叶生物科技有限公司
双丙酮丙烯酰胺 纯度99％ 上海金锦乐实业有限公司
增稠剂 C-001 广东中联邦精细化工有限公司
消泡剂 DF-874 东莞市德丰消泡剂有限公司
实施例1：一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
S1预处理：预处理包括如下步骤：S1A粘液制备：称取55Kg丙烯酸丁酯和10Kg三乙二醇单甲醚，以150转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力降至-0.085Mpa，升温至78℃反应10min，制得丙烯酸酯粘液；S1B聚合液制备：向步骤S1A制得的丙烯酸酯粘液中加入75Kg甲基丙烯酸甲酯，以400转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力为-0.05Mpa，升温至78℃反应15min，制得丙烯酸酯聚合液；S1C预乳化：向步骤S1B制得的丙烯酸酯聚合液中加入9.5Kg的十二烷基硫酸钠和75Kg水，以3000转/分钟的转速搅拌20min，制得混合液，将混合液用微射流均质机均质细化处理，制得细化液，用纳米颗粒分析仪测试细化液的中位粒径D50＝108.3nm。
S2交联乳化：称取1.1Kg过硫酸铵、0.9Kg碳酸氢钠和35Kg溶解水，以400转/分钟的转速搅拌，升温至80℃，加入2.2Kg丙烯酸、3Kg己二酸二酰肼和6Kg双丙酮丙烯酰胺，制得引发液，用12min将步骤S1制得的细化液滴加至引发液中，80℃搅拌乳化35min，制得乳化液。
S3后处理：向乳化液中加入4Kg增稠剂和3Kg消泡剂，以500转/分钟的转速搅拌15min，制得交联丙烯酸酯乳液产品。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2先将丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯混合，再加入三乙二醇单甲醚中，以150转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力降至-0.085Mpa，升温至78℃反应10min，再加入9.5Kg的十二烷基硫酸钠和75Kg水，以3000转/分钟的转速搅拌20min，制得混合液，将混合液用微射流均质机均质细化处理，制得细化液，细化液的中位粒径D50＝106.8nm，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3的步骤S1A和S1B在常压下进行，其它均与实施例1保持一致。
实施例4-11
实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数不同。实施例4-11各原料的加量见表2，实施例4-11工艺参数见表3。
表2实施例4-11的各原料的加量
Figure BDA0002507875120000051
Figure BDA0002507875120000061
表3实施例4-11的步骤中的参数
Figure BDA0002507875120000062
Figure BDA0002507875120000071
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入三乙二醇单甲醚，对比例1制得的混合液不用微射流均质机均质细化处理，对比例1将步骤S1C制得的混合液滴加至引发液中，80℃搅拌乳化35min，制得乳化液，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与对比例1的区别在于，对比例2中丙烯酸用量从2.2Kg提高至10.8Kg，对比例2的步骤S3中加入氨水将乳液的pH值调节至7，其它均与对比例1保持一致。
性能检测
将实施例1-11和对比例1-2制备出的交联丙烯酸酯乳液产品送样进行稳定性测试，稳定性测试实验方法如下：取100mL样品移入带有刻度的250mL的量筒中，放入65℃烘箱中，每隔一小时观察并记录样品是否出现分层现象，记录样品出现分层现象的时间，样品出现分层的时间为样品耐热临界时间，样品耐热临界时间值越大，样品稳定性越好，试验结果如表4。
表4不同交联丙烯酸酯乳液产品性能测试结果对比表
Figure BDA0002507875120000072
Figure BDA0002507875120000081
对比例1在不加入三乙二醇单甲醚且混合液不用微射流均质机均质细化处理的条件下，制备出的产品耐热临界时间较短，热稳定性较差；对比例2在对比例1的基础上提高了丙烯酸的用量，且在步骤S3中用刺激性气味较强的氨水中和多余的丙烯酸，制备出的产品耐热临界时间显著延长，热稳定性得到了改善，但使用了具有强刺激性气味的氨水，给产品的施工性带来不利影响，不利于产品的市场推广。
对比实施例1和对比例1-2的实验结果，可以看出，在制备交联丙烯酸酯乳液的过程中加入一定量的三乙二醇单甲醚并对混合液使用微射流均质机均质细化处理，制得的产品耐热临界时间显著延长，且丙烯酸用量显著减少，避免了强刺激性气味的氨水的使用，改善了产品施工性。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2先将丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯混合，再加入三乙二醇单甲醚进行反应，导致产物耐热临界时间稍有缩短，稳定性降低，不利于产品市场推广；对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3步骤S1A和S1B在常压下下进行，导致产物耐热临界时间稍有缩短，稳定性降低，不利于产品市场推广。
相比于实施例1，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数有所不同。其中实施例8-11的原料重量配比为：丙烯酸丁酯100-110份，甲基丙烯酸甲酯70-80份，过硫酸铵1-1.2份，碳酸氢钠0.8-1份，十二烷基硫酸钠8.5-10.5份，丙烯酸2-2.5份，三乙二醇单甲醚8-12份，己二酸二酰肼2-4份，双丙酮丙烯酰胺5-7份，混合水70-80份，溶解水30-40份，增稠剂3-5份，消泡剂2-4份。实施例8-11制备出的交联丙烯酸酯乳液产品耐热临界时间较长，产品稳定性较好，产品市场竞争力强。实施例4-7的原料重量配比和实施例8-11有所不同，制备出的交联丙烯酸酯乳液产品耐热临界时间略有缩短，稳定性略有降低。因此，本发明较佳的原料重量配比为：丙烯酸丁酯100-110份，甲基丙烯酸甲酯70-80份，过硫酸铵1-1.2份，碳酸氢钠0.8-1份，十二烷基硫酸钠8.5-10.5份，丙烯酸2-2.5份，三乙二醇单甲醚8-12份，己二酸二酰肼2-4份，双丙酮丙烯酰胺5-7份，混合水70-80份，溶解水30-40份，增稠剂3-5份，消泡剂2-4份。
本发明颗粒较大的细化液用微射流均质机重复细化处理直至中位粒径为90nm-120nm为止。本发明使用的微射流均质机为JINSYSTECH公司生产的型号为JS-N50-138M的设备，本发明使用的纳米颗粒分析仪为HORIBA公司生产的型号为SZ-100V2的仪器。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1预处理：称取一定量的丙烯酸酯粘性单体、三乙二醇单甲醚、丙烯酸酯内聚单体、乳化剂和混合水，搅拌均匀，升温至75℃-80℃反应10min-30min，制得混合液，将混合液用微射流均质机均质细化处理，制得细化液；
S2交联乳化：称取一定量的过硫酸铵、碳酸氢钠和溶解水，以300转/分钟-500转/分钟的转速搅拌，升温至77℃-83℃，加入丙烯酸、己二酸二酰肼和双丙酮丙烯酰胺，制得引发液，用10min-15min将步骤S1制得的细化液滴加至引发液中，77℃-83℃搅拌乳化30min-40min，制得乳化液；
S3后处理：向乳化液中加入一定量的增稠剂和消泡剂，以400转/分钟-600转/分钟的转速搅拌10min-20min，制得交联丙烯酸酯乳液产品；
物料按如下重量份配比投料：丙烯酸酯粘性单体95-115份，丙烯酸酯内聚单体65-85份，过硫酸铵0.8-1.5份，碳酸氢钠0.6-1.2份，乳化剂7-12份，丙烯酸2-2.5份，三乙二醇单甲醚8-12份，己二酸二酰肼1-5份，双丙酮丙烯酰胺4-8份，混合水70-80份，溶解水30-40份，增稠剂3-5份，消泡剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，物料按如下重量份配比投料：丙烯酸酯粘性单体100-110份，丙烯酸酯内聚单体70-80份，过硫酸铵1-1.2份，碳酸氢钠0.8-1份，乳化剂8.5-10.5份，丙烯酸2-2.5份，三乙二醇单甲醚8-12份，己二酸二酰肼2-4份，双丙酮丙烯酰胺5-7份，混合水70-80份，溶解水30-40份，增稠剂3-5份，消泡剂2-4份。
3.根据权利要求2所述的一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯粘性单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯中的一种或多种；所述丙烯酸酯内聚单体为甲基丙烯酸甲酯。
4.根据权利要求3所述的一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯粘性单体为丙烯酸丁酯。
5.根据权利要求4所述的一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：
S1A粘液制备：按设定的比例称取丙烯酸丁酯和三乙二醇单甲醚，以100转/分钟-200转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力降至-0.095Mpa至-0.08Mpa，升温至75℃-80℃反应15min-25min，制得丙烯酸酯粘液；
S1B聚合液制备：向步骤S1A制得的丙烯酸酯粘液中加入甲基丙烯酸甲酯，以300转/分钟-500转/分钟的转速搅拌，抽真空使体系压力降至-0.06Mpa至-0.04Mpa，升温至75℃-80℃反应10min-20min，制得丙烯酸酯聚合液；
S1C预乳化：将步骤S1B制得的丙烯酸酯聚合液中加入乳化剂和混合水，以2000-4000转/分钟的转速搅拌10min-30min，制得混合液，将混合液用微射流均质机均质细化处理，制得细化液。
6.根据权利要求2所述的一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求5所述的一种交联丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述细化液的中位粒径为90nm-120nm。
8.一种交联丙烯酸酯乳液，其特征在于：由权利要求1-7任意一项所述的交联丙烯酸酯乳液的制备方法制得。
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