CN117603408A - 一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及丙烯酸酯乳液的技术领域,公开了一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法,该丙烯酸酯乳液包括去离子水、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸类单体、硅功能单体、树枝状‑线性嵌段共聚物、反应型乳化剂、磷酸酯助剂、引发剂。通过羧酸基团和锂皂石发生电离,形成羧酸根离子,使同一主链上的羧酸根负离子发生相互斥力;在支链化单体的扩展过程中,进一步提升了多彩连续相体系的粘度。引入硅功能单体,形成稳定的三维网络结构;引入树枝状‑线性嵌段共聚物,使其聚合至高分子链中。引入磷酸酯助剂,使其与锂皂石溶液混合时,其支链扩展与乳液形成缔合,进一步增加多彩涂料体系的粘度。
Description
技术领域
本发明涉及丙烯酸酯乳液的技术领域,特别涉及一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法。
背景技术
水性多彩艺术涂料是近年来出现在建筑内外墙装饰领域的热门产品,因其装饰效果突出而正逐渐被市场了解和接受。水性多彩艺术涂料具有仿天然花岗石、壁纸等高端装饰材料的花纹和色彩的特性,也可以根据新旧建筑物的不同形状,以及依照客户的需求,提供花纹大小不一、色彩缤纷的花色图案,达到了装饰效果和功能性的完美统一。而且在施工上极易实现,使用一般的涂料喷枪工具,单枪喷涂,一次成型,极大地提高施工效率。因此,目前多彩涂料在建筑外墙领域应用最广、发展最快,并且多彩涂料具有许多其它饰面材料没有的优点,已然成为外墙饰面材料中最炙手可热的产品。
多彩涂料是由基础漆、保护胶、承载相三大部分组成,多彩漆先用锂皂石溶液(保护胶)和基础漆搅拌分散为均匀的造粒液,再加入连续相体系混合为成品多彩漆,在此过程中,常规乳液的粘度低往往需要添加增稠剂才能使连续相体系达到一定的承载力,以维持基础漆不沉降,但增稠剂的添加往往会导致多彩涂料的耐水白性能下降,同时存在多彩涂料后增稠的现象,极大地阻碍了多彩涂料的市场发展。多彩涂料中锂皂石溶液是与连续相体系直接混合接触,因此开发一款与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,无需额外增加增稠体系,既能达到增粘拥有承载力,在提升多彩涂料耐水性能、储存稳定性能的同时,还能够降低多彩涂料的助剂添加步骤,优化配漆流程,降低成本。
可见,如何开发一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,是目前水包水多彩涂料的一大难题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法,使丙烯酸酯乳液与锂皂石溶液具有很好的自增稠效果,并且保持多彩涂料优异的耐水白性能和储存稳定性。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其原料组成按重量份计算包括如下组分:95份~110份的去离子水、10份~20份的丙烯酸叔丁酯、25份~40份的丙烯酸异辛酯、6份~10份的苯乙烯、30份~48份的甲基丙烯酸甲酯、2份~5份的丙烯酸类单体、1份~3份的硅功能单体、0.3份~2.8份的树枝状-线性嵌段共聚物、1.2份~7.5份的反应型乳化剂、1份~3份的磷酸酯助剂、1.2份~4份的引发剂。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或多种。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述硅功能单体为乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸烯丙酯的硅聚物中的一种或多种。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述树枝状-线性嵌段共聚物为3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、3,4,5-三(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述反应型乳化剂由反应型阴离子乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成;所述反应型阴离子乳化剂为SR-10、SE-10N、JS-10中的一种或多种;所述反应型非离子乳化剂为ER-10、ER-20中的一种或多种。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述反应型非离子乳化剂与所述反应型阴离子乳化剂的质量比为1∶(0.5-1.5)。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述磷酸酯助剂为双键烷基聚氧乙烯磷酸酯、C16-18醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一种或多种。
所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其中,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
一种丙烯酸酯乳液的制备方法,包括如下步骤:
底料液A的制备:向聚合釜中加入去离子水、反应型乳化剂,加热聚合釜;
预乳化液B的制备:向预乳化罐中加入丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸类单体、硅功能单体、树枝状-线性嵌段共聚物、反应型乳化剂、磷酸酯助剂、去离子水,搅拌混合成均匀的预乳化液B;
引发剂溶液C的制备:向引发罐中加入引发剂、去离子水,制备成均匀的引发剂溶液C;
当聚合釜内温度达到80~90℃时,向釜内加入预乳化液B总重量的3~9%,引发剂溶液C总重量的15~30%,第一设定时间后,向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C;
滴加完毕后保温第二设定时间,过滤出料,制得所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液。
所述的丙烯酸乳液的制备方法,其中,所述过滤出料之前还包括对聚合釜进行降温,并向聚合釜内添加消泡剂和杀菌剂的步骤。
有益效果:
本发明提供了一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法,具有如下优点:
1、聚合物分子链上搭配羧酸类单体和支链化单体,锂皂石溶液属于碱性体系,当聚合物链上羧酸基团遇到碱性锂皂石溶液则发生电离,形成带有负电荷的羧酸根离子,使在同一主链上的羧酸根负离子发生相互的静电斥力,支链化刚性单体丙烯酸叔丁酯和柔性单体丙烯酸异辛酯,设计聚合物的玻璃化转变温度的同时,其支链不断向外扩展,链段的挠曲伸展增强了乳液体系的空间位阻,并且不同分子链段上的疏水基团之间由于憎水作用相似相容特性而发生聚集,使大分子链产品分子内和分子间的缔合,因此分子链段可移动空间降低,提升了多彩连续相体系的粘度。
2、硅功能单体的附加带入形成网络结构,使承载相乳液能在多彩涂料体系中保持三维网状结构,为基础漆彩点建立悬浮架构提供悬浮垫,不易沉降。
3、丙烯酸酯乳液中引入树枝状-线性嵌段共聚物,聚合至高分子链上不会发生迁移,避免了后添加游离增塑剂方式带来的多彩涂料耐水和后增稠的弊端,在羧基电离的作用下,该聚合物疏水支链的缔合作用开始由分子内逐渐转向分子间,定向与锂皂石溶液增稠,使多彩涂料达到理想的粘度。
4、磷酸酯助剂的引入,在其与碱性锂皂石溶液混合时,磷酸酯支链扩展与乳液形成缔合作用,叠加式增加多彩涂料体系的粘度,提升基础漆的悬浮性能。另外,磷酸酯助剂P=O链的特殊化学性质,具有很强的金属络合性,能与锂皂石溶液中游离的金属离子进行络合,稳定体系的电荷平衡,使多彩涂料体系的粘度稳定,储存不后增稠。
5、该丙烯酸酯乳液在制备过程中采用种子预乳化半连续滴加工艺,使聚合体系中的反应能充分、稳定地进行,凝胶率较低。以热水或水蒸气为加热媒介,来源便捷,可循环。乳液通过加热和搅拌即可制成,操作十分方便,加工成本低。
具体实施方式
本发明提供一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明的保护范围。
本发明提供一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其原料组成按重量份计算包括如下组分:95份~110份的去离子水、10份~20份的丙烯酸叔丁酯、25份~40份的丙烯酸异辛酯、6份~10份的苯乙烯、30份~48份的甲基丙烯酸甲酯、2份~5份的丙烯酸类单体、1份~3份的硅功能单体、0.3份~2.8份的树枝状-线性嵌段共聚物、1.2份~7.5份的反应型乳化剂、1份~3份的磷酸酯助剂、1.2份~4份的引发剂。
上述乳液中,丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯作为主体架构单体,丙烯酸异辛酯作为软单体,丙烯酸叔丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯作为硬单体,通过软单体和硬单体的复配,设计玻璃化转变温度为20~25℃,使多彩连续相拥有优异的刚性硬度的同时,还有着适宜的成膜温度。
此外,上述丙烯酸酯乳液利用聚合物链上的羧酸基团和碱性的锂皂石溶液发生电离后形成带有负电荷的羧酸根离子,使同一主链上的羧酸根负离子相互排斥,提升多彩涂料体系的粘度。同时,在支链化单体的向外扩展过程中,链段的挠曲伸展增加了乳液体系的空间位阻,不同分子链段上的疏水基团之间由于憎水作用而发生聚集,使大分子链产生分子内和分子间缔合,因此分子链段可移动空间降低,进一步提升了多彩连续相体系的粘度。再引入硅功能单体,形成稳定的三维网络结构,使基础漆不易沉降;引入树枝状-线性嵌段共聚物,使其聚合至高分子链中,避免游离带来的多彩涂料耐水和后增稠的问题。再通过引入磷酸酯助剂,使其与碱性锂皂石溶液混合时,其支链扩展与乳液形成缔合,进一步增加多彩涂料体系的粘度,改善基础漆的悬浮能力、储存稳定性。
具体的,所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或多种。丙烯酸的引入可增加乳液体系的粘度,改善流动性。甲基丙烯酸具有柔软性和弹性,可增加乳液聚合物的可塑性和延展性。马来酸酐与其它单体进行共聚反应,可以提高乳液体系的粘度和黏度,即可用于增加乳液的粘稠度,同时有助于控制涂层的厚度和流平性、
具体的,所述硅功能单体为乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸烯丙酯的硅聚物中的一种或多种。乙烯基三甲氧基硅烷具有反应活性,能够与聚合物中的活性基团发生硅烷化反应,形成交联网络解耦股,增加乳液的耐久性、耐化学性和机械强度等性能。甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷含有甲基丙烯酰基和硅烷基团,均为活性基团,同样可通过自由基聚合或离子聚合反应与其它单体共聚或交联,硅氧键的形成可增加高分子链的稳定性和致密性,提升乳液体系的储存稳定性。甲基丙烯酸烯丙酯的硅聚物同样能够通过引入硅氧键,改善乳液体系的悬浮性能和储存稳定性能,同时硅氧键的存在强化了聚合物分子链之间的交联结构,提高乳液体系的弹性和韧性。
具体的,所述树枝状-线性嵌段共聚物为3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、3,4,5-三(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯中的一种或多种。上述物质能够调节乳液的界面张力,使分散相和连续相之间的相互作用更加有效,并提高乳化稳定性,起到分散剂的作用,促进颗粒在乳液中分散,避免聚集,有助于乳液体系中的成分均匀分布。
具体的,所述反应型乳化剂由反应型阴离子乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成;所述反应型阴离子乳化剂为SR-10(艾迪科)、SE-10N(艾迪科)、JS-10(艾迪科)中的一种或多种。所述反应型非离子乳化剂为ER-10(艾迪科)、ER-20(艾迪科)中的一种或多种。上述反应型乳化剂在反应前期能形成胶束乳化单体,控制胶乳稳定的同时能够控制胶乳的粒径。此外,乳化剂含有反应活性的双键能参与反应,使反应型乳化剂能接枝至聚合物中,杜绝了常规助剂分子的游离状态,避免了因为游离引起的多彩涂料耐水和后增稠的问题,有利于多彩涂料达到理想的粘度。
具体的,所述反应型非离子乳化剂与所述反应型阴离子乳化剂的质量比为1∶(0.5-1.5)。不同类型的乳化剂具有不同的表面活性和胶束结构特点,通过上述限定的质量比,可促进胶束的形成和分散相的稳定,使乳液更加稳定,防止乳液发生相分离或析出。
具体的,所述磷酸酯助剂为双键烷基聚氧乙烯磷酸酯、C16-18醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一种或多种。上述物质可确保乳液体系中各组分均匀分散且不发生相分离;还可促进固体或液体颗粒在乳液中的分散和悬浮,防止颗粒重新聚集,有助于多彩涂料后续如颜料、填料等的均匀分布。
具体的,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。过硫酸盐为氧化剂,采用热分解引发剂法制备乳液,为弥补引发剂半衰期的缺陷,在保温阶段加入二段引发剂促进残余单体反应,易于聚合。当上述引发剂与热源接触时,过硫酸盐会分解产生自由基,从而引发乳液中单体的聚合反应,用于控制聚合速率和乳液固化度。
本发明还提供了一种丙烯酸酯乳液的制备方法,包括如下步骤:
一、底料液A的制备:向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入42份~47份去离子水、0.2份~1.6份反应型乳化剂,加热聚合釜,升温至聚合釜内温度达到80~90℃。
二、预乳化液B的制备:在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入10份~20份丙烯酸叔丁酯、25份~40份的丙烯酸异辛酯、6份~10份的苯乙烯、30份~48份的甲基丙烯酸甲酯、2份~5份的丙烯酸类单体、1份~3份的硅功能单体、0.3份~2.8份的树枝状-线性嵌段共聚物、1.0份~5.9份的反应型乳化剂、1份~3份的磷酸酯助剂、43份~48份去离子水,搅拌混合成均匀的预乳化液B后,继续搅拌30~50分钟备用。
三、引发剂溶液C的制备:在常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发罐中加入1.2份~4份引发剂、10份~15份去离子水,制备成均匀的引发剂溶液C。
四、当聚合釜内温度达到80~90℃时,向釜内加入预乳化液B总重量的3~9%,引发剂溶液C总重量的15~30%,10~30分钟后,通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C,滴加时间控制在180~240分钟。
五、滴加完毕后,控制聚合釜内温度维持在80~90℃,保温1~2小时。
六、控制聚合釜内温度下降至40~50℃,向聚合釜内添加消泡剂和杀菌剂,搅拌0.5~1小时;过滤出料,制得所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液。
该丙烯酸酯乳液在制备过程中采用种子预乳化半连续滴加工艺,使聚合体系中的反应能充分、稳定地进行,凝胶率较低。以热水或水蒸气为加热媒介,来源便捷,可循环。乳液通过加热和搅拌即可制成,操作十分方便,加工成本低。
为了进一步说明本发明提供的一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液及其制备方法,提供如下实施例。
实施例1
一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其原料组成按重量份计算包括如下组分:100份的去离子水、12份的丙烯酸叔丁酯、35份的丙烯酸异辛酯、7份的苯乙烯、37份的甲基丙烯酸甲酯、3份的丙烯酸类单体(丙烯酸)、1.5份的硅功能单体(甲基丙烯酸烯丙酯的硅聚物)、1.2份的树枝状-线性嵌段共聚物(3,4,5-三(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯)、3.6份的反应型乳化剂(由反应型非离子乳化剂和反应型阴离子乳化剂以质量比为1∶0.5复配而成;所述反应型阴离子乳化剂为SR-10;所述反应型非离子乳化剂为ER-10)、2份的磷酸酯助剂(C16-18醇聚氧乙烯醚磷酸酯)、3份的引发剂(过硫酸铵)。
一种丙烯酸酯乳液的制备方法,包括如下步骤:
一、底料液A的制备:向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入45份去离子水、0.7份反应型乳化剂,加热聚合釜,升温至聚合釜内温度达到85℃。
二、预乳化液B的制备:在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入12份的丙烯酸叔丁酯、35份的丙烯酸异辛酯、7份的苯乙烯、37份的甲基丙烯酸甲酯、3份的丙烯酸、1.5份的甲基丙烯酸烯丙酯的硅聚物、1.2份的3,4,5-三(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、2.9份的反应型乳化剂、2份的C16-18醇聚氧乙烯醚磷酸酯、44份去离子水,搅拌混合成均匀的预乳化液B后,继续搅拌30分钟备用。
三、引发剂溶液C的制备:在常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发罐中加入3份过硫酸铵、11份去离子水,制备成均匀的引发剂溶液C。
四、当聚合釜内温度达到85℃时,向釜内加入预乳化液B总重量的5%,引发剂溶液C总重量的18%,20分钟后,通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C,滴加时间控制在200分钟。
五、滴加完毕后,控制聚合釜内温度维持在85℃,保温1小时。
六、控制聚合釜内温度下降至45℃,向聚合釜内添加消泡剂和杀菌剂,搅拌1小时;过滤出料,制得所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液。
实施例2
一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其原料组成按重量份计算包括如下组分:105份的去离子水、18份的丙烯酸叔丁酯、30份的丙烯酸异辛酯、8份的苯乙烯、43份的甲基丙烯酸甲酯、5份的丙烯酸类单体(马来酸酐)、2.8份的硅功能单体(乙烯基三甲氧基硅烷)、2.5份的树枝状-线性嵌段共聚物(3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯)、5份的反应型乳化剂(由反应型非离子乳化剂和反应型阴离子乳化剂以质量比为1∶1.5复配而成;所述反应型阴离子乳化剂为SE-10N;所述反应型非离子乳化剂为ER-20)、1.5份的磷酸酯助剂(异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯)、3.5份的引发剂(过硫酸钾)。
一种丙烯酸酯乳液的制备方法,包括如下步骤:
一、底料液A的制备:向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入47份去离子水、1.5份反应型乳化剂,加热聚合釜,升温至聚合釜内温度达到87℃。
二、预乳化液B的制备:在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入18份的丙烯酸叔丁酯、30份的丙烯酸异辛酯、8份的苯乙烯、43份的甲基丙烯酸甲酯、5份的马来酸酐、2.8份的乙烯基三甲氧基硅烷、2.5份的3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、3.5份的反应型乳化剂、1.5份的异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯、48份去离子水,搅拌混合成均匀的预乳化液B后,继续搅拌40分钟备用。
三、引发剂溶液C的制备:在常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发罐中加入3.5份过硫酸钾、10份去离子水,制备成均匀的引发剂溶液C。
四、当聚合釜内温度达到87℃时,向釜内加入预乳化液B总重量的8%,引发剂溶液C总重量的25%,15分钟后,通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C,滴加时间控制在220分钟。
五、滴加完毕后,控制聚合釜内温度维持在87℃,保温1.5小时。
六、控制聚合釜内温度下降至50℃,向聚合釜内添加消泡剂和杀菌剂,搅拌1小时;过滤出料,制得所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液。
实施例3
一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其原料组成按重量份计算包括如下组分:110份的去离子水、10份的丙烯酸叔丁酯、26份的丙烯酸异辛酯、6份的苯乙烯、35份的甲基丙烯酸甲酯、2.5份的丙烯酸类单体(甲基丙烯酸)、1.2份的硅功能单体(甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、1份的树枝状-线性嵌段共聚物(3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯)、3.5份的反应型乳化剂(由反应型非离子乳化剂和反应型阴离子乳化剂以质量比为1∶1复配而成;所述反应型阴离子乳化剂为JS-10;所述反应型非离子乳化剂为ER-20)、1份的磷酸酯助剂(双键烷基聚氧乙烯磷酸酯)、2份的引发剂(过硫酸钠)。
一种丙烯酸酯乳液的制备方法,包括如下步骤:
一、底料液A的制备:向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入47份去离子水、0.8份反应型乳化剂,加热聚合釜,升温至聚合釜内温度达到82℃。
二、预乳化液B的制备:在常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入10份的丙烯酸叔丁酯、26份的丙烯酸异辛酯、6份的苯乙烯、35份的甲基丙烯酸甲酯、2.5份的甲基丙烯酸、1.2份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1份的3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、2.7份的反应型乳化剂、1份的双键烷基聚氧乙烯磷酸酯、48份去离子水,搅拌混合成均匀的预乳化液B后,继续搅拌50分钟备用。
三、引发剂溶液C的制备:在常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发罐中加入2份过硫酸钠、15份去离子水,制备成均匀的引发剂溶液C。
四、当聚合釜内温度达到80~90℃时,向釜内加入预乳化液B总重量的3%,引发剂溶液C总重量的16%,12分钟后,通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C,滴加时间控制在180分钟。
五、滴加完毕后,控制聚合釜内温度维持在82℃,保温1小时。
六、控制聚合釜内温度下降至42℃,向聚合釜内添加消泡剂和杀菌剂,搅拌0.5小时;过滤出料,制得所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液。
对比例1
对比例1的丙烯酸酯乳液的原料组成和实施例1的原料组成基本相同,不同之处在于对比例1的丙烯酸酯乳液中并未引入树枝状-线性嵌段共聚物。对比例1的制备方法与实施例1的制备方法相同。
对比例2
对比例2的丙烯酸酯乳液的原料组成和实施例1的原料组成基本相同,不同之处在于对比例2的丙烯酸酯乳液中并未引入磷酸酯助剂。对比例2的制备方法与实施例1的制备方法相同。
性能测试:根据HGT 4343-2012《水性多彩建筑涂料》的行业标准对实施例1-3和对比例1和对比例2制得的丙烯酸酯乳液进行如下项目的测试,结果如下表所示:
综上所述,本发明的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液利用聚合物链上的羧酸基团和碱性的锂皂石溶液发生电离后形成带有负电荷的羧酸根离子,使同一主链上的羧酸根负离子相互排斥,提升多彩涂料体系的粘度。同时,在支链化单体的向外扩展过程中,链段的挠曲伸展增加了乳液体系的空间位阻,不同分子链段上的疏水基团之间由于憎水作用而发生聚集,使大分子链产生分子内和分子间缔合,因此分子链段可移动空间降低,进一步提升了多彩连续相体系的粘度。再引入硅功能单体,形成稳定的三维网络结构,使基础漆不易沉降;引入树枝状-线性嵌段共聚物,使其聚合至高分子链中,避免游离带来的多彩涂料耐水和后增稠的问题。再通过引入磷酸酯助剂,使其与碱性锂皂石溶液混合时,其支链扩展与乳液形成缔合,进一步增加多彩涂料体系的粘度,改善基础漆的悬浮能力、储存稳定性。从上述测试结果可知,制得的水包水型多彩涂料,粘度达到施工要求,耐水白性能优异,储存稳定性佳。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,其原料组成按重量份计算包括如下组分:95份~110份的去离子水、10份~20份的丙烯酸叔丁酯、25份~40份的丙烯酸异辛酯、6份~10份的苯乙烯、30份~48份的甲基丙烯酸甲酯、2份~5份的丙烯酸类单体、1份~3份的硅功能单体、0.3份~2.8份的树枝状-线性嵌段共聚物、1.2份~7.5份的反应型乳化剂、1份~3份的磷酸酯助剂、1.2份~4份的引发剂。
2.根据权利要求1所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述硅功能单体为乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸烯丙酯的硅聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述树枝状-线性嵌段共聚物为3,5-二(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、3,4,5-三(十六烷氧基)苯甲酰氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述反应型乳化剂由反应型阴离子乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成;所述反应型阴离子乳化剂为SR-10、SE-10N、JS-10中的一种或多种;所述反应型非离子乳化剂为ER-10、ER-20中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述反应型非离子乳化剂与所述反应型阴离子乳化剂的质量比为1∶(0.5-1.5)。
7.根据权利要求1所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述磷酸酯助剂为双键烷基聚氧乙烯磷酸酯、C16-18醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
9.一种丙烯酸酯乳液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
底料液A的制备:向聚合釜中加入去离子水、反应型乳化剂,加热聚合釜;
预乳化液B的制备:向预乳化罐中加入丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸类单体、硅功能单体、树枝状-线性嵌段共聚物、反应型乳化剂、磷酸酯助剂、去离子水,搅拌混合成均匀的预乳化液B;
引发剂溶液C的制备:向引发罐中加入引发剂、去离子水,制备成均匀的引发剂溶液C;
当聚合釜内温度达到80~90℃时,向釜内加入预乳化液B总重量的3~9%,引发剂溶液C总重量的15~30%,第一设定时间后,向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C;
滴加完毕后保温第二设定时间,过滤出料,制得如权利要求1-8任一项所述的与锂皂石溶液定向增稠的丙烯酸酯乳液。
10.根据权利要求9所述的丙烯酸酯乳液的制备方法,其特征在于,所述过滤出料之前还包括对聚合釜进行降温,并向聚合釜内添加消泡剂和杀菌剂的步骤。
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