CN1382738A - 采用硅烷偶联剂改性的苯丙乳液及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了采用硅烷偶联剂改性的苯丙乳液及其制造方法和应用。使用复合乳化剂,将苯乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸进行乳液聚合;在一定温度下,滴加硅烷偶联剂,即制得硅烷偶联剂改性的苯丙乳液。特点是方法简便易行。对于热压发泡成型法生产一次性全降解植物纤维餐具的表面淋涂,使其具备优良的防水、防油性能。
Description
本发明涉及热压发泡成型法生产一次性全降解植物纤维餐具用防水、防油剂和它的生产方法及应用技术领域，尤其是采用硅烷偶联剂改性的苯丙乳液及其制造方法和应用。
目前市场上全降解的餐具有植物纤维类、纸质类等。纸质类餐具采用的是将防水、防油物质直接加入纸浆中压制而成。而植物纤维类降解餐具为中国所特有，其中热压发泡成型技术采用的原料为稻秸、麦秸等植物纤维以及淀粉、滑石粉等天然无机材料，所以在短期内可完全降解。该制造方法采用的是在热压发泡成型后对餐具表面淋涂防水、防油剂的工艺，对防水、防油的要求很高，必须满足食品卫生法规，性能优良、价格适中。普通的丙烯酸酯类防水、防油剂，干燥时在餐具上形成的涂层容易出现裂口，丧失防水、防油性能；在较高的温度下，涂层软且粘，热塑包装时产生严重的粘结，造成餐具不能使用。而有机硅、有机氟类防水、防油剂在餐具表面成膜不好，且多为国外产品，价格昂贵，造成产品成本过高，市场不能接受。
本发明的目的之一是提供一种采用硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，该乳液解决了热压发泡成型法生产一次性全降解植物纤维餐具防水、防油的问题。
本发明的目的之二是提供一种硅烷偶联剂改性的苯丙乳液的制造方法。该制造方法简单、产品制造成本低。
本发明的目的之三是提供硅烷偶联剂改性的苯丙乳液应用方法，应用于热压发泡成型法生产一次性全降解植物纤维餐具，解决了一次性全降解植物纤维餐具的防水、防油问题。
本发明的技术方案是这样完成的。
采用硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，其特征在于：先将水、聚甲基丙烯酸钠、过硫酸铵引发剂投入反应釜，升温至75-80℃，同时滴加复合乳化剂和过硫酸铵引发剂混合液、单体混合物，滴加完毕在80-90℃反应2小时；再滴加引发剂，保温反应1小时；降温，滴加硅烷偶联剂，保温1小时，用氨水调PH值为7.0-8.0，过滤即得硅烷偶联剂改性的苯丙乳液。制得的硅烷偶联剂改性苯丙乳液为白色蓝光乳液，其粘度在＜100mPa·S(25℃)。
上述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液的制造方法，是先将48-52％去离子水、1-5％聚甲基丙稀酸钠(均为占物料总量的重量百分比)和0.2-0.5％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)投入反应釜，升温至75-80℃，同时滴加30-35％单体混合物以及1-5％复合乳化剂、10-15％水(均为占物料总量的重量百分比)和0.2-0.5％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)的混合液，控制滴加速度以2-4小时滴完为宜，滴完后反应温度为80-95℃，反应2小时；再向反应釜滴加0.05-0.2％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)，用1.5％的水溶解(占物料总量的重量百分比)，保温反应1小时；其特征在于：它还包括下述步骤：降温至40℃-60℃，滴加3-10％硅烷偶联剂(占苯丙乳液总量的重量百分比)；保温反应1小时后，用氨水中和调至PH值为7.0-8.0，过滤，即得硅烷偶联剂改性的苯丙乳液。
上述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，应用在热压成型法生产的一次性全降解植物纤维餐具的表面淋涂，能防水、防油。
乳液聚合反应是在一定温度下进行的，温度过低，不发生聚合反应或反应不完全，游离单体含量高，若温度过高，则反应剧烈，难于控制，一般以75℃～95℃为宜。由于硅烷偶联剂的活性很高，滴加的温度以40℃～60℃为宜。
乳液聚合反应时间需4～6小时，滴加硅烷偶联剂的反应时间需2～3小时。
本发明所用聚甲基丙稀酸钠的制备方法：将甲基丙稀酸用5-10％的NaOH溶液中和，PH值约为7，然后升温至50-60℃，加入20％的过硫酸铵引发剂(用量为单体量的0.5-0.10％)，升温至80-85℃，滴加余下的引发剂，温度在80-90℃，反应1-3小时，即得聚甲基丙稀酸钠。
本发明所用的复合乳化剂为马来酸酐衍生物和烷基酚聚氧乙烯醚混合而成，其中马来酸酐衍生物市场上的商品名为OS乳化剂；烷基酚聚氧乙烯醚，结构式为
式中n为4～20的整数。烷基酚聚氧乙烯醚与OS乳化剂的重量百分比为1∶10-15。
本发明所用单体混合物由苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙稀酸甲酯、甲基丙稀酸组成，其组成摩尔比为：苯乙烯∶丁酯∶甲酯∶甲基丙稀酸＝1∶(0.7～1.5)∶(0.1～0.3)∶(0.05～0.15)。
本发明所用的硅烷偶联剂的结构式为RSiR′，式中R为CH3 CH2 CH2、CH3、CH2＝CH、ClCH2 CH2 CH2、H2 N(CH2)3、NH2CH2CH2 NHCH2CH2CH2，R′表示OCH3、OC2H5、OCH2 CH2CH2 OCH3。
上述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液：
RSiR′即是H2N(CH2)3 Si(OC2 H5)3、ClCH2CH2CH2Si(OCH2CH2)、H2 NCH2CH2 NH(CH2)3 Si(OCH3)3、H2 NCH2CH2NH(CH2)3 Si(OCH2CH3)3、CH3 Si(OCH3)3、
CH3SiOCH2CH3)3。
采用本发明所制得的硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，产品经检测机构测试，符合食品卫生法规、产品标准；经热压发泡成型法生产线批量使用，防水、防油性能优良，适应热压成型法工艺的要求。
本发明的方法简便易行，重复稳定性好，不产生三废，所有物料都可以充分利用，无环境污染。
热压发泡成型法生产一次性全降解植物纤维餐具同一次性纸质餐具对比，利用农作物秸杆、淀粉等资源可再生，保温隔热性能优良，使用本发明制得的防水、防油剂，提高了餐具的抗压强度，价格适中，使得热压发泡成型法制得的一次性全降解植物纤维餐具具有了极强的市场竞争力，对于消除白色污染，保护环境有着重要的意义。
实施例1
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中，先加入250克水、8.9克聚甲基丙稀酸钠、0.35％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)，升温至80℃，同时滴加复合乳化剂和过硫酸铵引发剂的混合液，即10.1克复合乳化剂、63.8克水、0.35％过硫酸铵引发剂的混合；以及单体，即60.0克苯乙烯、86.5克丙烯酸丁酯、10.0克甲基丙稀酸甲酯、3.7克甲基丙稀酸混合后加入滴液漏斗，控制滴加速度，滴完后在80℃-95℃反应2小时，再滴加1.7‰过硫酸铵引发剂，即0.27克过硫酸铵溶于7克水，保温反应1小时。然后温度降至40℃，滴加5.0克硅烷偶联剂
然后保温反应1小时，用氨水中和至PH值为7.0-8.0，过滤，即得硅烷偶联剂改性苯丙乳液。
实施例2
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中，先加入250克水、8.9克聚甲基丙稀酸钠、0.35％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)，升温至80℃，同时滴加复合乳化剂和0.1％过硫酸铵引发剂的混合液，即10.1克复合乳化剂、63.8克水、0.35％过硫酸铵引发剂的混合；以及单体，即60.0克苯乙烯、86.5克丙烯酸丁酯、10.0克甲基丙稀酸甲酯、3.7克甲基丙稀酸混合后加入滴液漏斗，控制滴加速度，滴完后在80℃-95℃反应2小时，再滴加0.17％过硫酸铵引发剂，即0.27克过硫酸铵溶于7克水，保温反应1小时。然后降温度降至40℃，滴加5.0克硅烷偶联剂CH2＝CHSi(OCH2 CH3)3，然后保温反应1小时，用氨水中和至PH值为7.0-8.0，过滤，即得硅烷偶联剂改性的苯丙乳液。
实施例3
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中，先加入250克水、8.9克聚甲基丙稀酸钠、0.35％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)，升温至80℃，同时滴加复合乳化剂和过硫酸铵引发剂的混合液，即10.1克复合乳化剂、63.8克水、3.5‰过硫酸铵引发剂的混合；以及单体，60.0克苯乙烯、86.5克丙烯酸丁酯、10.0克甲基丙稀酸甲酯、3.7克甲基丙稀酸混合后加入滴液漏斗，控制滴加速度，滴完后在80℃-95℃反应2小时；再滴加0.17％过硫酸铵引发剂(0.27克过硫酸铵溶于7克水)，保温反应1小时。然后降温度降至40℃，滴加5.0克硅烷偶联剂H2NCH2CH2CH2 Si(OCH2CH3)3，然后保温反应1小时，用氨水中和至PH值为7.0-8.0，过滤，即得硅烷偶联剂改性的苯丙乳液。
Claims (5)
1、采用硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，其特征在于：将水、聚甲基丙稀酸钠、过硫酸铵引发剂投入反应釜并升温，同时滴加复合乳化剂和过硫酸铵引发剂的混合液、单体混合物，保温反应；再滴加过硫酸铵引发剂，保温反应；降温并滴加硅烷偶联剂，保温反应，用氨水调PH值7.0-8.0，过滤而得到的硅烷偶联剂改性的苯丙乳液；制得的硅烷偶联剂改性苯丙乳液为白色蓝光乳液，其粘度在＜100mP·S(25℃)。
2、上述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液的制造方法，是先将48-52％去离子水、1-5％聚甲基丙稀酸钠(均为占物料总量的重量百分比)和0.2-0.5％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)投入反应釜，升温至75-80℃，同时滴加30-35％单体混合物(占物料总量的重量百分比)以及1-5％复合乳化剂、10-15％的水(占物料总量的重量百分比)和0.2-0.5％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)的混合液，控制滴加速度以2-4小时滴完为宜，滴完后反应温度为80-95℃，反应2小时；再向反应釜滴加0.05-0.2％过硫酸铵引发剂(占单体总量的重量百分比)，用1.5％的水溶解(占物料总量的重量百分比)保温反应1小时，得到苯丙乳液；其特征在于：然后降温至40℃-60℃，滴加3-10％硅烷偶联剂(占苯丙乳液总量的重量百分比)；保温反应1小时后，用氨水中和调至PH值为7.0-8.0，过滤，即得硅烷偶联剂改性的苯丙乳液。
3、如权利要求2所述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，其特征在于：硅烷偶联剂的结构式：RSiR′，其中R为CH3、CH2＝CH、CH3CH2、H2NCH2CH2NH(CH2)3、ClCH2CH2CH2、HSCH2CH2CH2、H2N(CH2)3、
R′为OCH3、OC2H5、OCH2CH2OCH3。
4、如权利要求3所述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，其特征在于：
RSiR′即是H2N(CH2)3 Si(OC2 H5)3、ClCH2CH2CH2Si(OCH2CH2)、H2 NCH2CH2 NH(CH2)3 Si(OCH3)3、H2 NCH2CH2NH(CH2)3 Si(OCH2CH3)3、CH3 Si(OCH3)3、
CH3SiOCH2CH3)3。
5、如权利要求1所述硅烷偶联剂改性的苯丙乳液，其特征在于：应用于热压发泡成型法生产的一次性全降解植物纤维餐具表面淋涂，能防水、防油。
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