CN113444198B - 一种有机覆盖物水性定型固化剂及其制备方法与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及园林绿化材料的领域，尤其涉及一种有机覆盖物水性定型固化剂及其制备方法与应用方法。有机覆盖物水性定型固化剂的制备原料按重量百分比计，包括丙烯酸1‑3%、丙烯酸酯15‑20%、甲基丙烯酸酯5‑8%、叔碳酸乙烯酯10‑15%、苯乙烯10‑15%、乳化剂0.5‑1%、引发剂0.1‑0.4%、分子量调节剂0.01‑0.05%、缓冲剂0.05‑0.1%、去离子水45‑50%。本申请的有机覆盖物水性定型固化剂主要应用于有机覆盖物的施工，具有较高的耐黄变性及粘合强度，且耐水、耐酸碱性能优异。

Description

一种有机覆盖物水性定型固化剂及其制备方法与应用方法
技术领域
本申请涉及园林绿化材料的领域，更具体地说，它涉及一种有机覆盖物水性定型固化剂及其制备方法与应用方法。
背景技术
有机覆盖物作为木材循环利用的典范，是当代新型环保材料。有机覆盖物来源于美国，主要是通过将园林废弃物收集、破碎、筛选、杀菌、染色等步骤加工而成。
有机覆盖物用于铺设于园林植物和树木周围的土壤表面，具有保持水土、增加土壤肥力、抑制杂草、节约水资源等多种功效。有机覆盖物将园林废弃物的埋烧处理方式变为资源再利用，具有极高的经济价值和生态价值。有机覆盖物在生产使用时，离不开定型固化剂，定型固化剂能够将染色处理后的园林废弃物粘接起来，防止大风天气时，有机覆盖物被封风吹走，起到有效覆盖裸露土壤的作用。
当前的有机覆盖物所用定型固化剂多为水性多异氰酸酯，但是当前水性多异氰酸酯类定型固化剂的耐紫外线性能较差，容易出现黄变及龟裂，导致定型固化剂失效。因此亟需提供一种耐紫外性能较高的有机覆盖物水性定型固化剂。
发明内容
为了增强有机覆盖物固化剂的耐紫外性能，本申请提供一种有机覆盖物水性定型固化剂及其制备方法与应用方法。
第一方面，本申请提供一种有机覆盖物水性定型固化剂，采用如下的技术方案：
一种有机覆盖物水性定型固化剂，制备原料按重量百分比计，包括丙烯酸1-3％、丙烯酸酯15-20％、甲基丙烯酸酯5-8％、叔碳酸乙烯酯10-15％、苯乙烯10-15％、乳化剂0.5-1％、引发剂0.1-0.4％、分子量调节剂0.01-0.05％、缓冲剂0.05-0.1％、去离子水45-50％。
通过采用上述技术方案，在固化剂体系中添加特定重量百分比的叔碳酸乙烯酯和丙烯酸，能够对固化剂进行改性，形成较大的空间位阻效应，对固化剂基团起保护作用，提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性。
优选的，所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的混合物。
通过采用上述技术方案，使用丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯复配，进一步提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性。
优选的，所述丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为(1-3)：(2-4)：5。
通过采用上述技术方案，当丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为(1-3)：(2-4)：5时，制得的固化剂的耐黄变性能较强。
优选的，所述乳化剂为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的混合物。
通过采用上述技术方案，使用阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂复配，能够有效降低反应体系的表面张力，提高反应体系的相容性，进一步提高了固化剂的稳定性。
优选的，所述阴离子型乳化剂选自磺酸盐、硫酸酯盐中的一种，所述非离子型乳化剂选自脂肪酸聚氧乙烯酯、聚醚类乳化剂中的一种；更优选的，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠与脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物。
优选的，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
第二方面，本申请提供一种有机覆盖物水性定型固化剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种有机覆盖物水性定型固化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将丙烯酸、丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、苯乙烯和占乳化剂总重量2/3的乳化剂、占去离子水总重量2/3的去离子水在高位乳化釜中乳化60-90min制得乳化单体备用；
S2、向反应釜中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、全部分子量调节剂和缓冲剂，后升温至70-80℃；
S3、接着在氮气气氛下向S2步骤的反应釜中加入占S1制得的乳化单体总质量1/10的乳化单体，后滴加占引发剂总质量1/3的引发剂反应至反应液泛蓝；
S4、接着升温至80-85℃，后滴加剩余乳化单体和引发剂，滴加完毕后保温60-90min后抽真空，接着降温并加入pH调节剂调节pH至8-9.5，即制得有机覆盖物水性定型固化剂。
通过采用上述技术方案，通过在反应体系中添加叔碳酸乙烯酯和丙烯酸，提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性。
第三方面，本申请提供一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，采用如下的技术方案：
一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，应用于有机覆盖物的施工。
优选的，有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法包括如下施工步骤：将水和固化剂混合均匀，后加入有机覆盖物混合均匀制得的混合料，接着将混合料压平、自然固化即可。
优选的，有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法包括如下施工步骤：将水和固化剂混合均匀制得固化料，将固化料均匀喷到有机覆盖物表面，后自然固化即可。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请通过在固化剂体系中添加特定重量百分比的叔碳酸乙烯酯和丙烯酸，能够对固化剂进行改性，形成较大的空间位阻效应，对固化剂基团起保护作用，提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性；
2.本申请优选采用丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯进行复配，进一步提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，如无特殊说明，本申请所用原料来源见表1。
表1.本申请所用原料来源
原料 规格 来源
丙烯酸丁酯 型号：LA-9T 山东力昂新材料科技有限公司
丙烯酸异辛酯 型号：kpl-562056 山东开普勒生物科技有限公司
丙烯酸羟乙酯 型号：cy-251680 山东昌耀新材料有限公司
丙烯酸 CAS号：79-10-7 国药集团化学试剂有限公司
甲基丙烯酸酯 货号：A922678 郑州阿尔法化工有限公司
叔碳酸乙烯酯 型号：DADU 天津大都国际事业有限公司
苯乙烯 CAS号：100-42-5 济南铭威化工有限公司
十二烷基磺酸钠 型号：LA-F1 山东力昂新材料科技有限公司
十二烷基硫酸钠 型号：LA-8Q 山东力昂新材料科技有限公司
脂肪酸聚氧乙烯酯 型号：LAE-8 南通润丰石油化工有限公司
异构十三醇聚氧乙烯醚 型号：E-1310 南通九泽化工有限公司
硫酸铵 货号：01 山东光有生物科技有限公司
过硫酸钾 CAS号：7727-21-1 常州升益化工材料有限公司
十二烷基硫醇 型号：LA-7Q 山东力昂新材料科技有限公司
醋酸钠 CAS号：127-09-3 山东研邦新材料有限公司
碳酸氢钠 型号：TSQN-001 共创化工有限公司
实施例
实施例1
一种有机覆盖物水性定型固化剂，其制备方法包括如下制备步骤：
S1、将丙烯酸、丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、苯乙烯和占乳化剂总重量2/3的乳化剂、占去离子水总重量2/3的去离子水在高位乳化釜中乳化80min制得乳化单体备用；
S2、向反应釜中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、全部分子量调节剂和缓冲剂，后升温至75℃；
S3、接着在氮气气氛下向S2步骤的反应釜中加入占S1制得的乳化单体总质量1/10的乳化单体，后滴加占引发剂总质量1/3的引发剂反应至反应液泛蓝；
S4、接着升温至80℃，无回流后滴加剩余乳化单体和引发剂，8h内滴加完毕；滴加完毕后保温75min后抽真空，接着降温至60℃并加入pH调节剂调节pH至9，即制得有机覆盖物水性定型固化剂；
所用丙烯酸酯为丙烯酸丁酯；所用乳化剂为十二烷基磺酸钠；所用引发剂为硫酸铵；所用缓冲剂为醋酸钠；所用分子量调节剂为十二烷基硫醇；所用pH调节剂为氨水溶液，氨水溶液的浓度为30wt％。
实施例2-3
实施例2-3均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：水性定型固化剂的制备条件不同，具体见表2。
表2.实施例1-3水性定型固化剂制备条件
Figure BDA0003155037150000041
实施例4-10
实施例4-10均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：各原料的用量不同，具体见表3。
表3.实施例1、实施例4-10各原料用量
Figure BDA0003155037150000042
Figure BDA0003155037150000051
实施例11
实施例11以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的混合物，丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为1：1：1。
实施例12
实施例12以实施例11为基础，与实施例11的区别仅在于：所用丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为1：4：5。
实施例13
实施例13以实施例11为基础，与实施例11的区别仅在于：所用丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为3：2：5。
实施例14
实施例14以实施例11为基础，与实施例11的区别仅在于：所用丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为2：3：5。
实施例15
实施例15以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的异构十三醇聚氧乙烯醚代替十二烷基磺酸钠。
实施例16
实施例16以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用乳化剂为十二烷基磺酸钠与脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物，十二烷基磺酸钠与脂肪酸聚氧乙烯酯的重量比为1:1。
实施例17
实施例17以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用乳化剂为十二烷基磺酸钠与异构十三醇聚氧乙烯醚的混合物，十二烷基磺酸钠与异构十三醇聚氧乙烯醚的重量比为1:1。
对比例
对比例1
对比例1以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的甲基丙烯酸酯代替丙烯酸。
对比例2
对比例2以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的甲基丙烯酸酯代替叔碳酸乙烯酯。
对比例3
一种固化剂，型号为
Figure BDA0003155037150000062
HTBL-175S，购自凯茵化工。
应用例
应用例1
一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，包括如下施工步骤：将350g水性定型固化剂与80g水混合后搅拌2min，接着投入有机覆盖物混合均匀制得混合料，将混合料铺平后，在0.5MPa下压实使有机覆盖物的铺设厚度为3mm，接着自然固化48h即可；所用有机覆盖物为O系列木质覆盖物，来源于动向国际科技股份有限公司；所用水性定型固化剂来源于实施例1。
应用例2-17、对比应用例1-3
应用例2-17、对比应用例1-3均以应用例1为基础，与应用例1的区别仅在于：所用固化剂的来源不同，具体见表4。
表4.应用例2-17、对比应用例1-3所用固化剂来源
Figure BDA0003155037150000061
Figure BDA0003155037150000071
应用例18
一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，包括如下施工步骤：将350g水性定型固化剂与80g水混合后搅拌2min制得固化料，接着有机覆盖物铺设平整，后将固化料喷涂于有机覆盖物表面，在0.5MPa下压实使有机覆盖物的铺设厚度为3mm，接着自然固化48h即可；所用有机覆盖物为O系列木质覆盖物，来源于动向国际科技股份有限公司；所用水性定型固化剂来源于实施例1。
实施例19-34、对比例4-6
实施例19-34、对比例4-6均以实施例18为基础，与实施例18的区别仅在于：所用固化剂的来源不同，具体见表5。
表5.实施例19-34、对比例4-6所用固化剂来源
应用例 固化剂来源
应用例18 实施例1
应用例19 实施例2
应用例20 实施例3
应用例21 实施例4
应用例22 实施例5
应用例23 实施例6
应用例24 实施例7
应用例25 实施例8
应用例26 实施例9
应用例27 实施例10
应用例28 实施例11
应用例29 实施例12
应用例30 实施例13
应用例31 实施例14
应用例32 实施例15
应用例33 实施例16
应用例34 实施例17
对比应用例4 对比例1
对比应用例5 对比例2
对比应用例6 对比例3
性能检测试验
分别对应用例、对比应用例固化后的有机覆盖物进行如下性能测试。
耐黄变性测试：取应用例、对比应用例固化后的有机覆盖物剪切成40mm×80mm×3mm试件，每个应用例、对比应用例例均制备至少4个试件，接着分别将试件在水中浸泡0h、3d、在质量浓度为30wt％的盐酸溶液中浸泡3d、在质量浓度为30wt％的氢氧化钠溶液中浸泡3d，然后分别将试件在荧光紫外灯下连续照射168h，并测试照射前后试件色差ΔE，试验时荧光紫外灯的黑板温度为60℃、辐照度为0.68w/m2，测试结果见表6。
粘结强度测试：取应用例、对比应用例固化后的有机覆盖物剪切成40mm×80mm×3mm试件；将试件在切为40mm×40mm×3mm的两个拼接试件，接着在其中一个拼接试件的切面上涂覆30g固化剂，并将两个拼接试件的切面粘合至一起并夹紧放置30min；后将粘合的试件在拉力试验机上进行剪切试验，试件的纵轴与拉力方向相同，控制拉伸的速度为2mm/min，试件破坏后，记下试件破坏时的负荷f，试件的胶合面积s记为1.2mm2，粘合强度＝f/s，测试结果见表6。
表6.应用例、对比应用例的测试结果
Figure BDA0003155037150000081
耐低温测试：取应用例、对比应用例固化后的有机覆盖物剪切成40mm×80mm×3mm试件，将试件于-20℃的环境下放置3d，观察是否出现龟裂。
分析上述数据可知，本申请制得有机覆盖物水性定型固化剂的粘合强度较高，能够应用于有机覆盖物的固化，具有优异的耐水、耐酸碱耐黄变性能，且使用该水性定型固化剂固化后的有机覆盖物在-20℃下放置3d后未出现龟裂，具有优异的耐低温性能，且有机覆盖物定型固化剂不含有苯、甲醛等对人体有害的物质，不会释放有害气体，是一种环保型有机覆盖物水性定型固化剂。分析应用例1-10的数据可知，应用例1为应用例1-10中的最佳应用例。
分析应用例1与对比应用例1-3的数据可知，本申请制得的有机覆盖物水性定型固化剂的粘合强度较高、具有优异的耐水性及耐酸碱性，说明在固化剂体系中添加特定重量百分比的叔碳酸乙烯酯和丙烯酸，能够对固化剂进行改性，形成较大的空间位阻效应，对固化剂基团起保护作用，提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性。
分析应用例1、应用例8-9与应用例11的数据可知，当丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的混合物时，制得的有机覆盖物水性定型固化剂的粘合强度有所提高，紫外照射下松树皮的色差有所降低，说明使用丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯复配，进一步提高了固化剂的稳定性，降低了固化剂在紫外线照射下发生黄变的可能性。
分析应用例12-14与应用例11的数据可知，当丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为(1-3)：(2-4)：5时。制得的有机覆盖物水性定型固化剂的粘合强度进一步提高，紫外照射下松树皮的色差进一步降低，说明此时有机覆盖物水性定型固化剂的耐黄变性能较强。其中当丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为2：3：5时，有机覆盖物水性定型固化剂的粘合强度和耐黄变性能较强。
分析应用例16-17与应用例1、应用例15、应用例10的数据可知，当乳化剂为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的混合物时，制得的有机覆盖物水性定型固化剂的粘合强度提高，紫外照射下松树皮的色差降低，即有机覆盖物水性定型固化剂的耐紫外性能较强，发生黄变的可能性较低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种有机覆盖物水性定型固化剂，其特征在于，制备原料按重量百分比计，包括丙烯酸1-3%、丙烯酸酯15-20%、甲基丙烯酸酯5-8%、叔碳酸乙烯酯10-15%、苯乙烯10-15%、乳化剂0.5-1%、引发剂0.1-0.4%、分子量调节剂0.01-0.05%、缓冲剂0.05-0.1%、去离子水45-50%；
其中所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的混合物；且所述丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为（1-3）:（2-4）: 5。
2.根据权利要求1所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂，其特征在于：所述乳化剂为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂，其特征在于：所述阴离子型乳化剂选自磺酸盐、硫酸酯盐中的一种，所述非离子型乳化剂选自脂肪酸聚氧乙烯酯、聚醚类乳化剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂，其特征在于：所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
5.权利要求1-4任一项所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将丙烯酸、丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、苯乙烯和占乳化剂总重量2/3的乳化剂、占去离子水总重量2/3的去离子水在高位乳化釜中乳化60-90min制得乳化单体备用；
S2、向反应釜中加入剩余去离子水、剩余乳化剂、全部分子量调节剂和缓冲剂，后升温至70-80℃；
S3、接着在氮气气氛下向S2步骤的反应釜中加入占S1制得的乳化单体总质量1/10的乳化单体，后滴加占引发剂总质量1/3的引发剂反应至反应液泛蓝；
S4、接着升温至80-85℃，后滴加剩余乳化单体和引发剂，滴加完毕后保温60-90min后抽真空，接着降温并加入pH调节剂调节pH至8-9.5，即制得有机覆盖物水性定型固化剂。
6.权利要求1-4任一项所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，其特征在于：应用于有机覆盖物的施工。
7.根据权利要求6所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，其特征在于，包括如下施工步骤：将水和固化剂混合均匀，后加入有机覆盖物混合均匀制得的混合料，接着将混合料压平、自然固化即可。
8.根据权利要求6所述的一种有机覆盖物水性定型固化剂的应用方法，其特征在于，包括如下施工步骤：将水和固化剂混合均匀制得固化料，将固化料均匀喷到有机覆盖物表面，后自然固化即可。
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