CN114349894A - 硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及丙烯酸酯乳液技术领域，具体为一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液及应用，由以下重量份的组分制成：丙烯酸10～30份、丙烯酸乙酯200～300份、丙烯酸丁酯100～200份、丙烯酸异辛酯50～100份、甲基丙烯酸5～10份、甲基丙烯酸甲酯10～30份、N‑羟甲基丙烯酰胺1～3份、碳酸氢钠0.1‑1份、过硫酸铵3‑5份、叔丁基过氧化氢0.5‑1份、亚硫酸氢钠0.5‑1份、消泡剂0.1‑2份、防腐剂0.1‑2份、硫化助剂3‑10份、金属氧化物3‑24份、去离子水300‑500份。
Description
技术领域
本发明涉及丙烯酸酯乳液技术领域，特别是涉及一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液。
背景技术
丙烯酸酯乳液为乳白色或近透明黏稠液体。丙烯酸酯乳液是由纯丙烯酸酯类单体共聚而成的乳液，它是一种小粒径、多用途、性能卓著的乳液，适用于多种涂料配方，具有突出的耐水性和耐候性，特别是在高光和半光涂料中有优异的表现。
丙烯酸酯乳液有良好的耐水性、耐碱性和抗污性，对砖石、木材和钢材表面有良好的粘附力，它不仅可以配制平光、半光和高光乳胶漆，还可以配制高质量的地板、水泥彩瓦和网球场所用的涂饰涂料。
按产品的用途分类可分为：内墙用乳液、外墙用乳液、真石漆乳液、弹性乳液、液态花岗岩漆乳液、防水乳液、封闭乳液等。
目前，市场常见的丙烯酸酯乳液所制备的低玻璃化温度产品，存在玻璃化温度越低，拉伸强度越低、延伸率越大、表面粘性越大、耐沾污性差等问题。
因此，开发一种综合性能更加优异的低玻璃化温度水性丙烯酸酯乳液成为了本领域亟需解决的问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液及应用。
为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：
一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：10～30份
丙烯酸乙酯：200～300份
丙烯酸丁酯：100～200份
丙烯酸异辛酯：50～100份
甲基丙烯酸：0～10份
甲基丙烯酸甲酯：10～30份
N-羟甲基丙烯酰胺：0～3份
碳酸氢钠：0.1-1份
过硫酸铵：3-5份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5-1份
亚硫酸氢钠：0.5-1份
消泡剂：0.1-2份
防腐剂：0.1-2份
硫化助剂：3-10份
金属氧化物：3-24份
去离子水：300-500份；
其中，所述金属氧化物为氧化锌；硫化助剂为秋兰姆类。
本发明的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液的制备方法，具体包括：
步骤(1)：丙烯酸酯聚合物乳液的制备；
步骤(2)：加入金属氧化物、硫化助剂，进行无机有机交联反应，制备得到改性水性丙烯酸酯乳液。
其中，所述步骤(1)具体为：
11)将去离子水、碳酸氢钠放入反应瓶中，搅拌均匀，形成第一组分；
12)将丙烯酸、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、N-羟甲基丙烯酰胺放入滴加瓶中，搅拌均匀，形成第二组分；
13)对第一组分搅拌升温至82～84℃，加入5％的第二组分和10％的过硫酸铵，进行聚合反应；
14)当上述反应瓶中温度稳定后，同时滴加剩余的第二组分和90％的过硫酸铵，温度控制在82～84℃，滴加时间3h；
15)保温1h，温度为84～86℃，然后降温至60～65℃，加入叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠进行残余单体消除反应，搅拌0.5～1h后，降温至50℃以下；
16)向上述体系中加入消泡剂、防腐剂，即得丙烯酸酯聚合物乳液。
其中，所述步骤(2)具体为：
21)将去离子水、氨水、分散剂、金属氧化物加入至分散研磨机中，搅拌至金属氧化物完全分散或溶解，形成第三组分；
22)将去离子水、硫化助剂加入至分散研磨机中，搅拌至完全分散，形成第四组分；
23)：将第三组分和第四组分滴加至丙烯酸酯乳液中，搅拌均匀，降温至40℃以下，100目网过滤出料，即得改性水性丙烯酸酯乳液。
与现有技术相比，本发明的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液及应用至少具有以下有益效果：
(1)采用本发明的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液制备的产品，在常温下即可形成完整且均匀的皮膜。
(2)采用本发明的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液制备的产品，该乳液成膜后，膜的拉伸强度对比无添加乳液显著提高，相应的断裂伸长率下降。
(3)采用本发明的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液制备的产品，该乳液成膜后，主要表现在膜的柔弹性增加、膜表面粘性降低。
下面结合具体实施例对本发明硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液及应用作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：20份
丙烯酸乙酯：280份
丙烯酸丁酯：120份
丙烯酸异辛酯：80份
甲基丙烯酸甲酯：10份
N-羟甲基丙烯酰胺：3份
碳酸氢钠：0.5份
过硫酸铵：4份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5份
亚硫酸氢钠：0.5份
消泡剂：0.1份
防腐剂：0.1份
秋兰姆：3份
氧化锌：10份
去离子水：468份。
实施例2
一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：20份
丙烯酸乙酯：280份
丙烯酸丁酯：120份
丙烯酸异辛酯：80份
甲基丙烯酸：7份
甲基丙烯酸甲酯：10份
碳酸氢钠：0.5份
过硫酸铵：4份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5份
亚硫酸氢钠：0.5份
消泡剂：0.1份
防腐剂：0.1份
秋兰姆：3份
氧化锌：10份
去离子水：464份。
实施例3
一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：20份
丙烯酸乙酯：280份
丙烯酸丁酯：120份
丙烯酸异辛酯：80份
甲基丙烯酸：7份
甲基丙烯酸甲酯：10份
N-羟甲基丙烯酰胺：3份
碳酸氢钠：0.5份
过硫酸铵：4份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5份
亚硫酸氢钠：0.5份
消泡剂：0.1份
防腐剂：0.1份
秋兰姆：3份
氧化锌：10份
去离子水：461份。
实施例4
一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：20份
丙烯酸乙酯：280份
丙烯酸丁酯：120份
丙烯酸异辛酯：80份
甲基丙烯酸：7份
甲基丙烯酸甲酯：10份
N-羟甲基丙烯酰胺：3份
碳酸氢钠：0.5份
过硫酸铵：4份
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亚硫酸氢钠：0.5份
消泡剂：0.1份
防腐剂：0.1份
秋兰姆：1份
氧化锌：5份
去离子水：468份。
实施例5
一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：30份
丙烯酸乙酯：270份
丙烯酸丁酯：120份
丙烯酸异辛酯：80份
甲基丙烯酸：7份
甲基丙烯酸甲酯：10份
N-羟甲基丙烯酰胺：3份
碳酸氢钠：0.5份
过硫酸铵：4份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5份
亚硫酸氢钠：0.5份
消泡剂：0.1份
防腐剂：0.1份
秋兰姆：3份
氧化锌：10份
去离子水：461份。
实施例1-5的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液的制备方法，具体为：
(1)：丙烯酸酯聚合物乳液的制备
具体为：
11)将去离子水、碳酸氢钠放入反应瓶中，搅拌均匀，形成第一组分；
12)将丙烯酸、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、N-羟甲基丙烯酰胺放入滴加瓶1中，搅拌均匀，形成第二组分；
13)对第一组分搅拌升温至82～84℃，加入5％的第二组分和10％的过硫酸铵，进行聚合反应；
14)当上述反应瓶中温度稳定后，同时滴加剩余的第二组分和90％的过硫酸铵，温度控制在82～84℃，滴加时间3h；
15)保温1h，温度为84～86℃，然后降温至60～65℃，加入叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠进行残余单体消除反应，搅拌0.5～1h后，降温至50℃以下；
16)向上述体系中加入消泡剂、防腐剂，即得丙烯酸酯聚合物乳液。
(2)加入金属氧化合物、硫化助剂，进行无机有机交联反应，制备得到改性水性丙烯酸酯乳液。
具体为：
21)将去离子水、氨水、金属氧化物加入至分散机中，搅拌至金属氧化物完全分散或溶解，形成第三组分；
22)将去离子水、硫化助剂加入至分散机中，搅拌至完全分散，形成第四组分；
23)：将第三组分和第四组分滴加至丙烯酸酯乳液中，搅拌均匀，降温至40℃以下，100目网过滤出料，即得改性水性丙烯酸酯乳液。
为进一步说明本发明制备的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液的性能，以实施例3为例，构建如下对比例：
对比例1：一种丙烯酸酯乳液，去除秋兰姆和氧化锌，其他组分用量及制备过程与实施例3相同。
对比例2：一种丙烯酸酯乳液，去除秋兰姆，其他组分用量及制备过程与实施例3相同。
考察添加氧化锌和秋兰姆的乳液干膜的物理性能，判定其在水基丙烯酸酯乳液中的功能表现。
产品制作和测试流程如下：
常温制膜(常温干燥成膜，常温养护7天，制成纺锤测试膜片)→泡水试验(浸水48小时，取出后立即测试)。
实施例3与对比例1、对比例2制得的产品性能对比结果如下：
通过上述实验结果可以看出，采用本发明的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液制备的产品，拉伸强度显著提高，相应的断裂伸长率下降；可以用于常温干燥、对涂膜延伸率要求不是很高、但要求涂膜回弹性能好的场合。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，其特征在于，由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：10～30份
丙烯酸乙酯：200～300份
丙烯酸丁酯：100～200份
丙烯酸异辛酯：50～100份
甲基丙烯酸：0～10份
甲基丙烯酸甲酯：10～30份
N-羟甲基丙烯酰胺：0～3份
碳酸氢钠：0.1-1份
过硫酸铵：3-5份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5-1份
亚硫酸氢钠：0.5-1份
消泡剂：0.1-2份
防腐剂：0.1-2份
硫化助剂：3-10份
金属氧化物：3-24份
去离子水：300-500份；
其中，所述金属氧化物为氧化锌，硫化助剂为秋兰姆类。
2.根据权利要求1所述的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液，其特征在于：由以下重量份的组分制成：
丙烯酸：20份
丙烯酸乙酯：280份
丙烯酸丁酯：120份
丙烯酸异辛酯：80份
甲基丙烯酸：7份
甲基丙烯酸甲酯：10份
N-羟甲基丙烯酰胺：3份
碳酸氢钠：0.5份
过硫酸铵：4份
叔丁基过氧化氢TBHP：0.5份
亚硫酸氢钠：0.5份
消泡剂：0.1份
防腐剂：0.1份
硫化助剂：3份
金属氧化物：10份
去离子水：461份。
3.根据权利要求1或2所述的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括：
步骤(1)：丙烯酸酯聚合物乳液的制备；
步骤(2)：加入金属氧化物、硫化助剂，进行无机有机交联反应，制备得到改性水性丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求3所述的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：
11)将去离子水、碳酸氢钠放入反应瓶中，搅拌均匀，形成第一组分；
12)将丙烯酸、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、N-羟甲基丙烯酰胺放入滴加瓶中，搅拌均匀，形成第二组分；
13)对第一组分搅拌升温至82～84℃，加入5％的第二组分和10％的过硫酸铵，进行聚合反应；
14)当上述反应瓶中温度稳定后，同时滴加剩余的第二组分和90％的过硫酸铵，温度控制在82～84℃，滴加时间3h；
15)保温1h，温度为84～86℃，然后降温至60～65℃，加入叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠进行残余单体消除反应，搅拌0.5～1h后，降温至50℃以下；
16)向上述体系中加入消泡剂、防腐剂，即得丙烯酸酯聚合物乳液。
5.根据权利要求4所述的硫化助剂与金属氧化物改性水性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
21)将去离子水、氨水、分散剂、金属氧化物加入至分散研磨机中，搅拌至金属氧化物完全分散或溶解，形成第三组分；
22)将去离子水、硫化助剂加入至分散研磨机中，搅拌至完全分散，形成第四组分；
23)：将第三组分和第四组分滴加至丙烯酸酯乳液中，搅拌均匀，降温至40℃以下，100目网过滤出料，即得改性水性丙烯酸酯乳液。
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