CN115353580B - 高耐水耐碱vae乳液、制备方法及其应用和防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐水耐碱VAE乳液、制备方法及其应用和防水涂料，所述高耐水耐碱VAE乳液，由基础组分、乙烯基改性的聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐制备而成。本发明利用乙烯基改性聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐作为VAE的保护胶体，通过双键与VAE的交联产生了不易断裂，更为牢固的化学键。相比现有技术，含有本发明高耐水耐碱VAE乳液的防水涂料在改善耐水性的同时，耐碱性得到了极大的提高。
Description
技术领域
本发明属于防水涂料领域，涉及一种高耐水耐碱VAE乳液、制备方法及其应用和防水涂料。
背景技术
防水材料是建筑施工材料中重要组成之一，根据材质可分为沥青类防水材料、橡胶塑料类防水材料、水泥类防水材料和金属类防水材料。随着现代建筑要求的提升，现代防水的材料选择和施工工艺越来越规范，而以聚合物水泥防水涂料为代表的水性水泥基防水涂料由于施工简单，环保性好，可通过调节聚合物乳液与水泥的比例满足不同工程环境，近年来在防水材料中被广泛应用。
在防水涂料中，大多数的VAE乳液的耐水性能比较差，但它确有很好的耐碱性和水泥的适配性；丙烯酸乳液相比VAE乳液来说，防水性能较好，但其的耐碱性能和水泥的适配性略有不足。
常规的VAE乳液的保护胶体为聚乙烯醇，部分水解的聚乙烯醇通过自身上的乙酰基嫁接在VAE上，起到了稳定VAE粒子的作用。但是由于聚乙烯醇易溶于水，耐水性能较差，其乙酰基在碱性的环境下极容易被皂化掉，故VAE的耐水性略有不足。
CN103724513A公开了一种改性聚乙烯醇，其结构式如下：
其中R1为CnH2n+1，n＝0～18或苯基；R2为H或烷基；R3为Na或K；其中c为0.2～2％(mol)，d为3～15％(mol)，a/a+b＝97～99％(mol)。该乙烯基改性聚乙烯醇作为聚合助剂应用到乳液聚合中，克服了常规聚乙烯醇耐水性差、聚合体系不稳定等缺点，其耐水性明显提高；水溶性好、完全能够满足其作为聚合助剂的使用要求。CN1067154942A公开了一种聚乙烯醇以及包含其的水性乳液、粘接剂和乳液聚合用分散剂，其特定聚乙烯醇能够兼顾优异的流动性和覆膜耐水性的水性乳液和粘接剂。
然而现有的改性聚乙烯醇作为VAE类乳液的保护胶体可以改善VAE的耐水性，但保护交与VAE之间的化学键牢固性差，且耐碱性不强。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种高耐水耐碱VAE乳液、制备方法及其应用和防水涂料，利用乙烯基改性聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐作为VAE的保护胶体，通过双键与VAE的交联产生更为牢固的化学键，在提高防水涂料耐水性的同时，极大的改善了耐碱性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
高耐水耐碱VAE乳液，由基础组分、乙烯基改性的聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐制备而成。
优选地，所述乙烯基改性的聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐的质量比为1-5：1-3；进一步优选为2-4：1.2-2.8；更进一步优选为2.5-3.5：1.5-2.5；最优选为3：2。
在一些优选的实施例中高耐水耐碱VAE乳液，所述基础组分包括：醋酸乙烯、乙烯、叔丁基过氧化氢、还原剂FF6和氯化铁。
优选地，所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇1-5份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1-3份，醋酸乙烯70-85份，乙烯10-25份，叔丁基过氧化氢0.1-1份，还原剂FF6 0.1-1份，氯化铁0.0001-0.001份。
进一步优选地，所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇2-4份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1.2-2.8份，醋酸乙烯72-83份，乙烯12-24份，叔丁基过氧化氢0.2-0.9份，还原剂FF6 0.2-0.9份，氯化铁0.0002-0.0008份。
更进一步优选地，所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇2.5-3.5份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1.5-2.5份，醋酸乙烯75-80份，乙烯15-20份，叔丁基过氧化氢0.4-0.8份，还原剂FF6 0.3-0.8份，氯化铁0.0003-0.0007份。
最优选地，所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇3份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐2份，醋酸乙烯77份，乙烯18份，叔丁基过氧化氢0.6份，还原剂FF6 0.5份，氯化铁0.0005份。
本发明还提供了上述的高耐水耐碱VAE乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙烯基改性的聚乙烯醇、丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐、醋酸乙烯、叔丁基过氧化氢、还原剂FF6和氯化铁混合，通入乙烯和水，加热反应，得到VAE乳液；
S2、将步骤S1得到的VAE乳液，通入水和剩余配方量的叔丁基过氧化氢和还原剂FF6二次反应，得到所述高耐水耐碱VAE乳液。
优选地，步骤S1中所述加热反应的压强为60-90bar，温度低于100℃。
优选地，步骤S2中所述二次反应的压强为-0.5bar到常压，温度低于100℃。
优选地，步骤S1和S2中水的加入量为高耐水耐碱VAE乳液总质量的70％。
本发明还提供了上述高耐水耐碱VAE乳液在制备防水涂料中的应用。
本发明还提供了一种防水涂料，包括上述的高耐水耐碱VAE乳液。
优选地，所述的防水涂料，还包括水泥粉料。
进一步优选地，所述水泥粉料和高耐水耐碱VAE乳液的质量比为1-3:1，更进一步优选为1-1.5：1。
本发明的有益效果为：
本发明利用乙烯基改性聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐作为VAE的保护胶体，通过双键与VAE的交联产生了不易断裂，更为牢固的化学键。相比现有技术，含有本发明高耐水耐碱VAE乳液的防水涂料在改善耐水性的同时，耐碱性得到了极大的提高。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。其中，乙烯基改性的聚乙烯醇为可乐丽RS2117，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐为索尔维SIPOMER COPS 3，还原剂FF6为Bruggemann FF6。
实施例1
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇1份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1份，醋酸乙烯70份，乙烯10份，叔丁基过氧化氢0.1份，还原剂FF6 0.1份，氯化铁0.0001份。
实施例2
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇2份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1.2份，醋酸乙烯72份，乙烯12份，叔丁基过氧化氢0.2份，还原剂FF6 0.2份，氯化铁0.0002份。
实施例3
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇2.5份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1.5份，醋酸乙烯75份，乙烯15份，叔丁基过氧化氢0.4份，还原剂FF6 0.3份，氯化铁0.0003份。
实施例4
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇3份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐2份，醋酸乙烯77份，乙烯18份，叔丁基过氧化氢0.6份，还原剂FF6 0.5份，氯化铁0.0005份。
实施例5
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇3.5份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐2.5份，醋酸乙烯80份，乙烯20份，叔丁基过氧化氢0.8份，还原剂FF6 0.8份，氯化铁0.0007份。
实施例6
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇4份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐2.8份，醋酸乙烯83份，乙烯24份，叔丁基过氧化氢0.9份，还原剂FF6 0.9份，氯化铁0.0008份。
实施例7
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇5份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐3份，醋酸乙烯85份，乙烯25份，叔丁基过氧化氢1份，还原剂FF61份，氯化铁0.001份。
对比例1
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇1份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐5份，醋酸乙烯70份，乙烯10份，叔丁基过氧化氢0.1份，还原剂FF6 0.1份，氯化铁0.0001份。
对比例2
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇8份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1份，醋酸乙烯70份，乙烯10份，叔丁基过氧化氢0.1份，还原剂FF6 0.1份，氯化铁0.0001份。
对比例3
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇1份，醋酸乙烯70份，乙烯10份，叔丁基过氧化氢0.1份，还原剂FF6 0.1份，氯化铁0.0001份。
对比例4
所述高耐水耐碱VAE乳液，包含以下重量份的组分：丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1份，醋酸乙烯70份，乙烯10份，叔丁基过氧化氢0.1份，还原剂FF6 0.1份，氯化铁0.0001份。
上述实施例和对比例的高耐水耐碱VAE乳液，采用以下制备方法制备而成，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将乙烯基改性的聚乙烯醇、丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐、醋酸乙烯、叔丁基过氧化氢、还原剂FF6和氯化铁混合，通入乙烯和水，在压强为60-90bar，温度低于100℃的条件下加热反应，得到VAE乳液；
S2、将步骤S1得到的VAE乳液，通入水和剩余配方量的叔丁基过氧化氢和还原剂FF6，在压强为-0.5bar，温度低于100℃的条件下进行二次反应，得到所述高耐水耐碱VAE乳液；
具体地，步骤S1和S2中水的加入量为高耐水耐碱VAE乳液总质量的70％。
分别将实施例和对比例制备的高耐水耐碱VAE乳液和水泥粉料，按照质量比1:1.2进行混合分散，得到防水涂料。
按照GB/T23445-2009的方法，对防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率进行测试，其中，
拉伸强度下降率＝(无处理拉伸强度-碱处理或水处理拉伸强度)*100％/无处理拉伸强度；
断裂伸长率下降率＝(无处理断裂伸长率-碱处理或水处理断裂伸长率)*100％/无处理断裂伸长率。
结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明实施例1-7制备的防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率均符合GB/T23445-2009中的物理力学性能要求，且黏度满足施工要求，经碱性处理和水处理后，防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率均产生不同程度的下降，但仍符合要求。其中，实施例2-实施例6制备的防水涂料，其经碱处理和水处理后，拉伸强度下降率仅为5-29％，拉伸断裂伸长率下降率仅为6-37％，表现出较高耐水性和耐碱性，其中，实施例4制备的防水涂料，其碱处理和水处理后，拉伸强度下降率仅为5％、伸长断裂率下降率仅为6-13％，耐水性和耐碱性较佳。
通过对比例3可知，当仅用乙烯基改性的聚乙烯醇作为胶体保护剂时，制备的防水涂料其拉伸强度、断裂伸长率和黏度虽然符合GB/T23445-2009中的物理力学性能要求，但其在碱处理后，断裂伸长率下降明显，断裂伸长下降率高达50％，表明其耐碱性较差。通过对比例4可知，当仅利用丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐作为胶体保护剂时，不能有效的合成聚合物乳液，因此无法进行测试。
通过实施例1和对比例1、对比例2的单因素可知，当对比例1仅增加丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐的用量为5重量份时，其制备的防水涂料的黏度较低，且经碱处理和水处理后，断裂伸长率下降率51％、39％。当对比例2仅增加乙烯基改性的聚乙烯醇的用量为8重量份时，其制备的防水涂料的拉伸强度为3.1Mpa，断裂伸长率仅为34％，经碱性处理后，其拉伸强度下降率为61％。由上可知，在本发明要求保护的技术方案中，单一的增加丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐或乙烯基改性的聚乙烯醇对防水涂料的耐碱性无明显改善作用。
综上可知，本发明利用特点质量比的乙烯基改性聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐作为VAE的保护胶体，通过双键与VAE的交联产生了不易断裂，更为牢固的化学键。含有本发明高耐水耐碱VAE乳液的防水涂料在改善耐水性的同时，耐碱性得到了极大的提高，取得了预料不到的技术效果。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.高耐水耐碱VAE乳液，其特征在于，包含以下重量份的组分：乙烯基改性的聚乙烯醇1-5份，丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐1-3份，醋酸乙烯70-85份，乙烯10-25份，叔丁基过氧化氢0.1-1份，还原剂FF6 0.1-1份，氯化铁0.0001-0.001份；所述丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐为索尔维SIPOMER COPS 3，乙烯基改性的聚乙烯醇为可乐丽RS2117；
所述乙烯基改性的聚乙烯醇和丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐的质量比为2-4：1.2-2.8；
所述的高耐水耐碱VAE乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙烯基改性的聚乙烯醇、丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐、醋酸乙烯、叔丁基过氧化氢、还原剂FF6和氯化铁混合，通入乙烯和水，加热反应，得到VAE乳液；
S2、将步骤S1得到的VAE乳液，通入水和剩余配方量的叔丁基过氧化氢和还原剂FF6二次反应，得到所述高耐水耐碱VAE乳液。
2.权利要求1所述的高耐水耐碱VAE乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将乙烯基改性的聚乙烯醇、丙烯基羟基聚氧乙烯磷酸铵盐、醋酸乙烯、叔丁基过氧化氢、还原剂FF6和氯化铁混合，通入乙烯和水，加热反应，得到VAE乳液；
S2、将步骤S1得到的VAE乳液，通入水和剩余配方量的叔丁基过氧化氢和还原剂FF6二次反应，得到所述高耐水耐碱VAE乳液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述加热反应的压强为60-90bar，温度低于100℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述二次反应的压强为-0.5bar到常压，温度低于100℃。
5.权利要求1所述的高耐水耐碱VAE乳液或权利要求2-4任一项所述制备方法制备的高耐水耐碱VAE乳液在制备防水涂料中的应用。
6.一种防水涂料，其特征在于，包括权利要求1所述的高耐水耐碱VAE乳液或权利要求2-4任一项所述制备方法制备的高耐水耐碱VAE乳液。
7.根据权利要求6所述的防水涂料，其特征在于，还包括水泥粉料。
8.根据权利要求7所述的防水涂料，其特征在于，所述水泥粉料和高耐水耐碱VAE乳液的质量比为1-3：1。
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