聚硫橡胶乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及液态聚硫橡胶的水性化技术及增韧水性环氧树脂,即聚硫橡胶乳液制备方法及其应用。
背景技术
液体聚硫橡胶是最早合成的液态橡胶之一,因其综合性能优越,已广泛应用于造船、汽车、航空、电气、石油等工业部门,用作胶粘剂、密封剂、涂层、填隙材料等。特别地,由于其可以和某些树脂通过化学反应或共硫化生成共聚物,从而明显提高树脂的韧性和抗冲击能力,因此液体聚硫橡胶大量用于改性环氧树脂等。随着环保要求的不断提高,需要在材料的应用过程中尽量做到低污染甚至是无污染,因而环氧乳液型涂料及胶粘剂逐渐成为研究热点。而脆性大、抗冲强度低、耐水性及耐溶剂性差是其固有缺点,目前所用的液态聚硫橡胶的分子量为1000~7500,粘度为1.2~130Pa·S。已不能很好地用来改性水性环氧。
发明目的
本发明的目的在于提供一种高稳定的聚硫橡胶乳液的制备方法,得到的聚硫橡胶乳液粘度得到显著降低,与水性环氧树脂有极好的相容性和可操作性能,同时由于其不含VOC(volatile organic compound)还可以应用在食品、医药等领域作为密封胶或保护层,从而扩大了它的应用范围。
本发明的目的还在于提供所述方法制备的高稳定的聚硫橡胶乳液。
本发明的聚硫橡胶乳液的制备方法包括:
——向100份重量的分子量为1000~4000液态聚硫橡胶中加入4~10
份重量混合乳化剂、2~10份重量稳定剂,预乳化20~40分钟,温度为50~80℃;
——加入0~3份重量硅类消泡剂,再向其中滴加去离子水,并提高搅拌速度至800~28000转/分钟,乳化1-3小时;
所述混合乳化剂由聚乙二醇苯基醚(例如OP10~60)、失水山梨醇酸酯(例如Span20~85)、聚氧乙烯失水山梨醇酸酯(例如Tween20~85)、烷基苯磺酸钠按1~6∶1~6∶0~3∶0~3比例组成;
稳定剂为聚乙烯醇类,例如PVA1788、124、或1799;
硅类消泡剂例如AGITAN265、760。
去离子水的滴加速度最佳为1~3毫升/分钟。
所述乳化温度最好控制在60~75℃。
所述乳化时间最好是2~3小时。
本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1、与一般的液态聚硫橡胶相比,聚硫橡胶乳液的粘度、密度和极性得到显著降低,气味也随之减少,可操作性提高。
2、以水作为分散介质,使乳液体系不含有机溶剂,减少污染,从而使其应用范围得到进一步扩大,其应用领域除涵盖传统的行业,还可扩展到食品加工、印刷、纺织、医药等部门。
3、聚硫橡胶乳液改性水性环氧树脂,比用一般的液态聚硫橡胶改性具有更好的相容性,使得最终体系的综合性能得到明显改善。
具体实施方式
实施例1:
——向100份重量的分子量为1000~4000液态聚硫橡胶中加入4克混合乳化剂、2克PVA1788,预乳化20分钟,温度为60℃;
——加入1克AGITAN265,再向其中滴加去离子水,滴加速度为1毫升/分钟,并提高搅拌速度至1500转/分钟,乳化2小时;
所述混合乳化剂由OP10、Span20、Tween20、烷基苯磺酸钠按1∶1∶1∶1比例组成;
所得的乳液稳定性优,离心2500转/分钟,25分钟不分层。
表1是本例制备的聚硫橡胶乳液性能;
表1
项目 |
指标 |
测试方法 |
外观 |
乳白色 |
目测 |
固含量(%) |
40~50 |
120±2℃烘24小时 |
粘度(mPa·S) |
50~250 |
NDJ-1转子粘度计 |
密度(克/毫升) |
1.01~1.15 |
比重计法 |
乳液粒径(nm) |
5~250 |
SA-CP3粒度测定仪 |
冻融稳定性 |
良好 |
按GB9268-88测定 |
离心稳定性 |
不分层 |
2500转/分钟,0.5小时 |
乳液类型 |
O/W |
稀释法 |
PH值 |
6.5~7.5 |
PHS-25型PH计 |
贮存期 |
三个月以上 |
- |
与环氧乳液相容性 |
良好 |
- |
实施例2:
——向100份重量的分子量为1000~4000液态聚硫橡胶中加入5克混合乳化剂、5克PVA1799,预乳化25分钟,温度为65℃;
——加入1克AGITAN760,再向其中滴加去离子水,滴加速度为1.5毫升/分钟,并提高搅拌速度至1600转/分钟,乳化1.5小时;
所述混合乳化剂由OP10、Span60、Tween20、烷基苯磺酸钠按3∶3∶3∶1比例组成;
所得的乳液稳定性优,离心3000转/分钟,25分钟不分层。
表2是本例制备的聚硫橡胶乳液性能;
表2
项目 |
指标 |
测试方法 |
外观 |
乳白色 |
目测 |
固含量(%) |
40~50 |
120±2℃烘24小时 |
粘度(mPa·S) |
50~250 |
NDJ-1转子粘度计 |
密度(克/毫升) |
1.01~1.15 |
比重计法 |
乳液粒径(nm) |
5~250 |
SA-CP3粒度测定仪 |
冻融稳定性 |
良好 |
按GB9268-88测定 |
离心稳定性 |
不分层 |
3000转/分钟,0.5小时 |
乳液类型 |
O/W |
稀释法 |
PH值 |
6.5~7.5 |
PHS-25型PH计 |
贮存期 |
三个月以上 |
- |
与环氧乳液相容性 |
良好 |
- |
实施例3:
——向100份重量的分子量为1000~4000液态聚硫橡胶中加入6克混合乳化剂、4克PVA1788,预乳化30分钟,温度为70℃;
——加入1克AGITAN760,再向其中滴加去离子水,滴加速度为1.0毫升/分钟,并提高搅拌速度至1500转/分钟,乳化2.5小时;
所述混合乳化剂由OP10、Span60、Tween80、烷基苯磺酸钠按4∶3∶2∶1比例组成;
所得的乳液稳定性优,离心3000转/分钟,30分钟不分层。
表3是本例制备的聚硫橡胶乳液性能;
表3
项目 |
指标 |
测试方法 |
外观 |
乳白色 |
目测 |
固含量(%) |
40~50 |
120±2℃烘24小时 |
粘度(mPa·S) |
50~250 |
NDJ-1转子粘度计 |
密度(克/毫升) |
1.01~1.15 |
比重计法 |
乳液粒径(nm) |
5~250 |
SA-CP3粒度测定仪 |
冻融稳定性 |
良好 |
按GB9268-88测定 |
离心稳定性 |
不分层 |
3000转/分钟,0.5小时 |
乳液类型 |
O/W |
稀释法 |
PH值 |
6.5~7.5 |
PHS-25型PH计 |
贮存期 |
三个月以上 |
- |
与环氧乳液相容性 |
良好 |
- |
本例聚硫橡胶乳液应用于制备改性水性环氧树脂,性能如表4所示,
表4
项目 |
指标 |
测试方法 |
相容性 |
良好 |
- |
涂膜拉伸强度(Mpa) |
2~10 |
GB528-82 |
涂膜抗冲击性(cm) |
20~80 |
GB1732-79 |
附着力(级) |
1、2 |
GB1720-79 |
对比例:
——向100份重量的分子量为1000~4000液态聚硫橡胶中加入5克混合乳化剂、4克PVA124,预乳化20分钟,温度为75℃;
——加入1克AGITAN760,再向其中滴加去离子水,滴加速度为3.0毫升/分钟,并提高搅拌速度至1400转/分钟,乳化1.5小时;
所述混合乳化剂由OP10、Span20、Tween20、烷基苯磺酸钠按4∶4∶1∶1比例组成;
所得的乳液稳定性相对较差,离心2500转/分钟,25分钟分层。该对比例与本发明的方法在:乳化剂种类、稳定剂种类、乳化时间、乳化温度、水滴加速度都不同,制得的乳液性能较差。