CN113831447A - 一种高光强韧型丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑涂料用乳液领域，具体公开了一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，由包含以下重量份的原料制成：水10‑15份、甲基丙烯酸酯15‑25份、丙烯酸酯25‑30份、丙烯酸3‑5份、乳化剂4‑8份、过硫酸钾1‑2份、氨水20‑30份、增韧体5‑15份，所述氨水的质量分数为25%‑28%，所述增韧体包括复合溶胶，所述复合溶胶包括二氧化钛/二氧化硅复合溶胶、二氧化钛/纳米锆复合溶胶、二氧化硅/纳米锆复合溶胶中任意一种；其制备方法为：S1、初混；S2、一次反应；S3、二次反应；S4、过滤。本申请的高光强韧型丙烯酸酯乳液可用于提高丙烯酸酯乳液的光泽度和韧性；另外，本申请的制备方法具有应用广泛，操作简单的优点。
Description
技术领域
本申请涉及涂饰剂的领域，更具体地说，它涉及一种高光强韧型丙烯酸酯乳液及其制备方法。
背景技术
涂饰剂用于皮革表面美化、提高皮革的耐用性、修正皮革粒面缺陷。丙烯酸酯共聚物乳液是一种高分子聚合物的水分散体，是由丙烯酸酯类与其它乙烯基酯类单体进行乳液聚合的产物，具有优异的抗老化、易成膜、耐油、耐酸碱等性能，价格低廉，合成工艺简单，符合环保要求，常用于添加至涂饰剂中。
丙烯酸酯乳液的韧性对于丙烯酸酯乳液的应用尤为重要，若丙烯酸酯乳液的韧性不佳，则在低温环境下易发生脆裂，因此丙烯酸酯乳液的韧性有待提高。
发明内容
为了提高聚丙烯酸酯乳液的韧性，本申请提供一种高光强韧型丙烯酸酯乳液及其制备方法。
本申请提供的丙烯酸酯乳液采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，采用如下的技术方案：
一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，由包含以下重量份的原料制成：水10-15份、甲基丙烯酸酯15-25份、丙烯酸酯25-30份、丙烯酸3-5份、乳化剂4-8份、过硫酸钾1-2份、氨水20-30份、增韧体5-15份，所述氨水的质量分数为25%-28%，所述增韧体包括复合溶胶，所述复合溶胶包括二氧化钛/二氧化硅复合溶胶、二氧化钛/纳米锆复合溶胶、二氧化硅/纳米锆复合溶胶中任意一种。
通过采用上述技术方案，由于采用增韧体添加至丙烯酸酯乳液中，而增韧体中包括双组分的复合溶胶，双组分的复合溶胶能够增加丙烯酸酯乳液的韧性，同时对丙烯酸酯乳液进行润滑，降低丙烯酸酯乳液的粗糙度，从而提高丙烯酸酯的光泽度。
优选的，所述复合溶胶包含二氧化钛/二氧化硅/纳米锆复合溶胶、二氧化钛/二氧化硅/氧化锌复合溶胶或二氧化硅/纳米锆/氧化锌复合溶胶中任意一种。
通过采用上述技术方案，由于采用三组分的复合溶胶添加至增韧体中，相较于双组份的复合溶胶，三组分的复合溶胶具有更为优异的力学性能和韧性强度，能进一步提高丙烯酸酯的光泽度。
优选的，所述增韧体还包括硅烷偶联剂，所述复合溶胶经硅烷偶联剂接枝改性形成网状结构的增韧体。
通过采用上述技术方案，由于采用了硅烷偶联剂添加至增韧体中，硅烷偶联剂对复合溶胶的组分进行接枝改性，从而形成网状结构的增韧体，各组分之间形成良好的结合，从而进一步提高了丙烯酸酯乳液的韧性。
优选的，所述高光强韧型丙烯酸酯乳液还包括分散剂，所述分散剂包括聚乙二醇、三乙醇胺、六偏磷酸钠中任意一种。
通过采用上述技术方案，分散剂能够将增韧体分散于丙烯酸酯乳液的其余组分中，使增韧体与丙烯酸酯的其余组分形成良好的结合，形成均一稳定的丙烯酸酯乳液，从而提高丙烯酸酯乳液的韧性。
优选的，所述分散剂包括聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子量为600。
通过采用上述技术方案，聚乙二醇600能够较好的地降低丙烯酸酯乳液的表面张力，从而较好的将增韧体分散于丙烯酸酯乳液的其余组分中，进一步提高丙烯酸酯的韧性。
优选的，所述复合溶胶的固含量为10%-30%。
通过采用上述技术方案，在该范围下的溶胶具有良好的流动性，从而使丙烯酸酯乳液具有良好的流动性。
第二方面，本申请提供一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
S1、初混：按配方，将水和乳化剂在50-70℃下搅拌后，加入一半重量份的：丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和增韧体，继续搅拌40-60min，得乳浊液；
S2、一次反应：向步骤S1的乳浊液中加入1/4的引发剂，在70-80℃下搅拌10-20min后，得第一反应液；
S3、二次反应：将剩余的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和引发剂加入第一反应液中，升温至85-95℃，保温50-70min后，得第二反应液；
S4、过滤：将第二反应液降温处理后，加入氨水，过滤后取滤液，得高光强韧型丙烯酸酯乳液。
通过采用上述技术方案，步骤S1中先将水和乳化剂混合，加入部分丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和增韧体，形成乳浊液。步骤S2先加入少量引发剂，引发聚合反应的进行，使已加入的部分丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和增韧体发生反应。步骤S3再将剩下的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾、增韧体和引发剂加入，使反应完全进行。最后通过步骤S4，加入氨水、过滤，制备得到高光强韧型丙烯酸酯乳液。
优选的，步骤S4中所述降温处理的温度为40-50℃。
通过采用上述技术方案，在该温度范围下，氨水能够快速分散于第二反应液中，同时使第二反应液的温度不至于过高，便于过滤操作的进行。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用增韧体添加至丙烯酸酯乳液中，而增韧体中包括双组分的复合溶胶，双组分的复合溶胶能够增加丙烯酸酯乳液的韧性，同时对丙烯酸酯乳液进行润滑，降低丙烯酸酯乳液的粗糙度，从而提高丙烯酸酯的光泽度；
2、本申请中优选采用硅烷偶联剂添加至增韧体中，硅烷偶联剂对复合溶胶的组分进行接枝改性，从而形成网状结构的增韧体，各组分之间形成良好的结合，从而进一步提高了丙烯酸酯乳液的韧性；
3、本申请的方法，步骤S1中先将水和乳化剂混合，加入部分丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和增韧体，形成乳浊液；步骤S2先加入少量引发剂，引发聚合反应的进行，使已加入的部分丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和增韧体发生反应；步骤S3再将剩下的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾、增韧体和引发剂加入，使反应完全进行；最后通过步骤S4，加入氨水、过滤，制备得到高光强韧型丙烯酸酯乳液。
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。
表1 本申请实施方式的仪器
本申请实施例中，所用的药品见表2：
表2 本申请实施方式的药品
增韧体的制备例
制备例1：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
取5kg固含量为20%的二氧化钛溶胶和5kg固含量为20%的二氧化硅溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化钛/二氧化硅复合溶胶，即增韧体。
制备例2：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
取5kg固含量为20%的二氧化钛溶胶和5kg固含量为20%的纳米锆溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化钛/纳米锆复合溶胶，即增韧体。
制备例3：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
取5kg固含量为20%的二氧化硅溶胶和5kg固含量为20%的纳米锆溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化硅/纳米锆复合溶胶，即增韧体。
制备例4：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
取5kg固含量为20%的二氧化钛溶胶、5kg固含量为20%的二氧化硅溶胶和5kg纳米锆溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化钛/二氧化硅/纳米锆复合溶胶，即增韧体。
制备例5：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
取5kg固含量为20%的二氧化钛溶胶、5kg固含量为20%的二氧化硅溶胶和5kg固含量为20%的氧化锌溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化钛/二氧化硅/氧化锌复合溶胶，即增韧体。
制备例6：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
取5kg固含量为20%的二氧化硅溶胶、5kg固含量为20%的纳米锆溶胶和5kg固含量为20%的氧化锌溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化硅/纳米锆/氧化锌复合溶胶，即增韧体。
制备例7：本制备例的增韧体采用如下方法制得：
（1）取5kg固含量为20%的二氧化硅溶胶、5kg固含量为20%的纳米锆溶胶和5kg固含量为20%的氧化锌溶胶在50℃下以200r/min的转速混合搅拌20min后，得固含量为20%的二氧化硅/纳米锆/氧化锌复合溶胶；
（2）将步骤（1）的二氧化硅/纳米锆/氧化锌复合溶胶和8kg硅烷偶联剂在150r/min的转速下混合搅拌10min后，得网状结构的增韧体。
实施例
实施例1：一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法：
S1、初混：按配方，称取10kg水、15kg甲基丙烯酸酯、25kg丙烯酸酯、3kg丙烯酸、4kg乳化剂、1kg过硫酸钾、20kg质量分数为25%的氨水、5kg增韧体；将水和乳化剂在60℃下以150r/min的转速搅拌后，加入一半质量的：丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯和增韧体，继续以150r/min的转速搅拌50min，得乳浊液；
S2、一次反应：向步骤S1的乳浊液中加入1/4的过硫酸钾，在70℃下搅拌15min后，得第一反应液；
S3、二次反应：将剩余的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾加入第一反应液中，升温至90℃，保温60min后，得第二反应液；
S4、过滤：将第二反应液降温至40℃后，加入氨水，过滤后取滤液，得高光强韧型丙烯酸酯乳液。
实施例2：一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法：
S1、初混：按配方，称取12.5kg水、17.5kg甲基丙烯酸酯、27.5kg丙烯酸酯、4kg丙烯酸、6kg乳化剂、1.5kg过硫酸钾、25kg质量分数为25%的氨水、10kg增韧体；将水和乳化剂在60℃下以150r/min的转速搅拌后，加入一半质量的：丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯和增韧体，继续以150r/min的转速搅拌50min，得乳浊液；
S2、一次反应：向步骤S1的乳浊液中加入1/4的过硫酸钾，在70℃下搅拌15min后，得第一反应液；
S3、二次反应：将剩余的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾加入第一反应液中，升温至90℃，保温60min后，得第二反应液；
S4、过滤：将第二反应液降温至40℃后，加入氨水，过滤后取滤液，得高光强韧型丙烯酸酯乳液。
实施例3：一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法：
S1、初混：按配方，称取15kg水、25kg甲基丙烯酸酯、30kg丙烯酸酯、5kg丙烯酸、8kg乳化剂、2kg过硫酸钾、30kg质量分数为25%的氨水、15kg增韧体；将水和乳化剂在70℃下以150r/min的转速搅拌后，加入一半质量的：丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯和增韧体，继续以150r/min的转速搅拌50min，得乳浊液；
S2、一次反应：向步骤S1的乳浊液中加入1/4的过硫酸钾，在70℃下搅拌15min后，得第一反应液；
S3、二次反应：将剩余的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾加入第一反应液中，升温至90℃，保温60min后，得第二反应液；
S4、过滤：将第二反应液降温至40℃后，加入氨水，过滤后取滤液，得高光强韧型丙烯酸酯乳液。
实施例4：一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法：
S1、初混：按配方，称取10kg水、15kg甲基丙烯酸酯、25kg丙烯酸酯、3kg丙烯酸、4kg乳化剂、1kg过硫酸钾、20kg质量分数为25%的氨水、5kg增韧体和5kg聚乙二醇600作为分散剂；将水和乳化剂在60℃下以150r/min的转速搅拌后，加入一半质量的：丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体和聚乙二醇600，继续以150r/min的转速搅拌50min，得乳浊液；
S2、一次反应：向步骤S1的乳浊液中加入1/4的过硫酸钾，在70℃下搅拌15min后，得第一反应液；
S3、二次反应：将剩余的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和聚乙二醇600加入第一反应液中，升温至90℃，保温60min后，得第二反应液；
S4、过滤：将第二反应液降温至40℃后，加入氨水，过滤后取滤液，得高光强韧型丙烯酸酯乳液。
实施例5：本实施例与实施例4的不同之处在于：
本实施例采用聚乙二醇400代替实施例4中的聚乙二醇600。
实施例6：本实施例与实施例4的不同之处在于：
本实施例采用三乙醇胺代替实施例4中的聚乙二醇600。
实施例7：本实施例与实施例4的不同之处在于：
本实施例采用六偏磷酸钠代替实施例4中的聚乙二醇600。
实施例8-13：实施例8-13与实施例1的不同之处在于采用的增韧体不同，具体如表3所示：
表3 实施例1、实施例8-13中采用的增韧体
对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于：
本对比例中的增韧体仅包括二氧化钛溶胶。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于：
本对比例中的增韧体仅包括二氧化硅溶胶。
性能检测试验
1.涂膜的制备
按照GB/T 1727-92《漆膜一般制备法》，采用刷涂法在120.00mm×50.00mm×0.30mm的皮革上刷涂各实施例中的高光强韧型丙烯酸酯乳液，制备涂膜，自然风干48h，对高光强韧型丙烯酸酯乳液涂膜进行性能测试。
2.柔韧性检测方法
按GB/T 1731-1933《漆膜柔韧性测定法》用广州格达实验室仪器用品有限公司的BDG561型盒式圆柱弯曲试验仪测试柔韧性。
表4 性能检测表
将实施例1-3进行对比，实施例1-3的不同之处在于高光强韧型丙烯酸酯乳液原料的配比不同，实施例1和实施例2的柔韧性均为3级，优于实施例3因此实施例2的韧性最好，因此实施例2中原料的配比最佳。
将实施例4和实施例1进行对比，实施例4和实施例1的不同之处在于实施例4中添加了聚乙二醇600作为分散剂。由于实施例4的柔韧性较优，因此实施例4的韧性较好，说明聚乙二醇600的添加增加了增韧体在丙烯酸酯乳液中的分散性，提高了丙烯酸酯乳液的均一性。
将实施例5和实施例4进行对比，实施例5和实施例4的不同之处在于实施例5采用聚乙二醇400代替了实施例4中的聚乙二醇600。由于实施例4的柔韧性较优，因此实施例4的韧性较好，说明聚乙二醇600作为分散剂优于聚乙二醇400。
将实施例6和实施例4进行对比，实施例6和实施例4的不同之处在于实施例6采用三乙醇胺代替了实施例4中的聚乙二醇600。由于实施例4的柔韧性较优，因此实施例4的韧性较好，说明聚乙二醇600作为分散剂优于三乙醇胺。
将实施例7和实施例4进行对比，实施例7和实施例4的不同之处在于实施例7采用六偏磷酸钠代替了实施例4中的聚乙二醇600。由于实施例4的柔韧性较优，因此实施例4的韧性较好，说明聚乙二醇600作为分散剂优于六偏磷酸钠。
将实施例8和实施例1进行对比，实施例8和实施例1的不同之处在于采用的增韧体不同，实施例1采用制备例1的增韧体，实施例8采用制备例2的增韧体。制备例1和制备例2的增韧体的不同之处在于，制备例1的复合溶胶为二氧化钛/二氧化硅复合溶胶，制备例2的复合溶胶为二氧化钛/纳米锆复合溶胶。由于实施例1的柔韧性较优，因此实施例1的韧性较好，说明二氧化钛/二氧化硅复合溶胶优于二氧化钛/纳米锆复合溶胶。
将实施例9和实施例1进行对比，实施例9和实施例1的不同之处在于采用的增韧体不同，实施例1采用制备例1的增韧体，实施例9采用制备例3的增韧体。制备例1和制备例3的增韧体的不同之处在于，制备例1的复合溶胶为二氧化钛/二氧化硅复合溶胶，制备例3的复合溶胶为二氧化硅/纳米锆复合溶胶。由于实施例1的柔韧性较优，因此实施例1的韧性较好，说明二氧化钛/二氧化硅复合溶胶优于二氧化硅/纳米锆复合溶胶。
将实施例10和实施例1进行对比，实施例9和实施例1的不同之处在于采用的增韧体不同，实施例1采用制备例1的增韧体，实施例10采用制备例4的增韧体。制备例1和制备例4的增韧体的不同之处在于，制备例1的复合溶胶为二氧化钛/二氧化硅双组分复合溶胶，制备例4的复合溶胶为二氧化钛/二氧化硅/纳米锆三组分复合溶胶。由于实施例10的柔韧性较优，因此实施例10的韧性较好，说明二氧化钛/二氧化硅/纳米锆三组分复合溶胶优于二氧化硅/纳米锆复合溶胶。
将实施例10-12进行对比，实施例10-12的不同之处在于采用的增韧体不同，实施例10采用制备例4的增韧体，实施例11采用制备例5的增韧体，实施例12采用制备例6的增韧体。制备例4-6的增韧体的不同之处在于，制备例4的复合溶胶为二氧化钛/二氧化硅/纳米锆复合溶胶，制备例5的复合溶胶为二氧化钛/二氧化硅/氧化锌复合溶胶，制备例6的复合溶胶为二氧化硅/纳米锆/氧化锌复合溶胶。由于实施例10的柔韧性较优，因此实施例10的韧性较好，说明二氧化钛/二氧化硅/纳米锆复合溶胶最优。
将实施例13和实施例1进行对比，实施例13和实施例1的不同之处在于实施例13中添加了硅烷偶联剂。由于实施例13的柔韧性较优，因此实施例13的韧性较好，说明硅烷偶联剂的添加增大了丙烯酸酯乳液的韧性。
将实施例1、对比例1进行对比，对比例1与实施例1的不同之处在于对比例1中的增韧体仅包括二氧化钛溶胶。由于实施例1的柔韧性较优，因此实施例1的韧性较好，说明复合溶胶增大了丙烯酸酯乳液的韧性。
最后，将实施例1、对比例2进行对比，对比例2与实施例1的不同之处在于对比例1中的增韧体仅包括二氧化硅溶胶。由于实施例1的柔韧性较优，因此实施例1的韧性较好，同样说明复合溶胶增大了丙烯酸酯乳液的韧性。
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)
1.一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：
水10-15份；
甲基丙烯酸酯15-25份；
丙烯酸酯25-30份；
丙烯酸3-5份；
乳化剂4-8份；
过硫酸钾1-2份；
氨水20-30份；
增韧体5-15份，所述氨水的质量分数为25%-28%，所述增韧体包括复合溶胶，所述复合溶胶包括二氧化钛/二氧化硅复合溶胶、二氧化钛/纳米锆复合溶胶、二氧化硅/纳米锆复合溶胶中任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述复合溶胶包含二氧化钛/二氧化硅/纳米锆复合溶胶、二氧化钛/二氧化硅/氧化锌复合溶胶或二氧化硅/纳米锆/氧化锌复合溶胶中任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述增韧体还包括硅烷偶联剂，所述复合溶胶经硅烷偶联剂接枝改性形成网状结构的增韧体。
4.根据权利要求1所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述高光强韧型丙烯酸酯乳液还包括分散剂，所述分散剂包括聚乙二醇、三乙醇胺、六偏磷酸钠中任意一种。
5.根据权利要求3所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述分散剂包括聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子量为600。
6.根据权利要求3所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述复合溶胶的固含量为10%-30%。
7.根据权利要求1-6所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、初混：按配方，将水和乳化剂在50-70℃下搅拌后，加入一半重量份的：丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯和增韧体，继续搅拌40-60min，得乳浊液；
S2、一次反应：向步骤S1的乳浊液中加入1/4的过硫酸钾，在70-80℃下搅拌10-20min后，得第一反应液；
S3、二次反应：将剩余的丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、增韧体、过硫酸钾和引发剂加入第一反应液中，升温至85-95℃，保温50-70min后，得第二反应液；
S4、过滤：将第二反应液降温处理后，加入氨水，过滤后取滤液，得高光强韧型丙烯酸酯乳液。
8.根据权利要求7所述的一种高光强韧型丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述降温处理的温度为40-50℃。
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