專利名稱：一種改性全丙乳液及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全丙乳液，特別是一種由酰胺類功能單體與反應 性乳化劑參與反應的丙烯酸酯類乳液。
技術背景全丙乳液應用于水性光油、水性顏料、水性油墨、水性涂料，目前國內廣泛使用的全丙乳液，主要由單體、乳化劑、引發(fā)劑、PH調 節(jié)劑和水組成，常用單體中包括丙烯酸及其衍生物和甲基丙烯酸及其 衍生物?，F(xiàn)有的全丙乳液普遍存在耐洗擦性及顏填料承載能力等方面 的明顯不足。 發(fā)明內容本發(fā)明之目的在于提供一種改進的全丙乳液及其制備方法，其克 服現(xiàn)有技術上述之不足，增強了顏填料的分散效果、增色效果和展色 能力，提高了乳液的電解質穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性以及對顏填料的承載 能力。為實現(xiàn)上述之目的，本發(fā)明采取以下的技術方案本發(fā)明由單體、 乳化劑、引發(fā)劑、PH調節(jié)劑和水組成，其特征在于所述單體由功 能單體和混合單體組成，混合單體由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯組成，其重量百分比為23-25%、 18-23%;功能單體由丙烯酰胺、甲基 丙烯酰胺、乙烯基脲組成，其重量百分比分別為0. 5-2%、 0.01-1%、 0.01-1%;所述乳化劑由乙烯基磺酸鈉、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和烯 丙基羥丙基磺酸鈉組成，其重量百分比分別為0. 01-0. 3%、 0. 01-1%、 0. 01-0. 2%;所述引發(fā)劑重量百分比為0. 3-0. 8%; PH調節(jié)劑重量百分 比為0. 05-0. 2%;去離子水重量百分比為48-53%。本發(fā)明所述的引發(fā)劑為過硫酸鈉，PH調節(jié)劑為碳酸氫鈉。 本發(fā)明的改性全丙乳液是一種由酰胺類功能單體與乙烯基磺酸 鈉等乳化劑參與反應的丙烯酸酯類乳液，其制備方法包括以下步驟-(1) 按照原料配比，配制單體混合液待用；配制去離子水和引 發(fā)劑，攪拌成引發(fā)劑混合液待用；(2) 將按照原料配比配制好的乳化劑和PH調節(jié)劑混合攪拌至完全溶解成清澈透明液體，加入到一個裝有攪拌器、球形冷凝管、恒壓 滴液漏斗、溫度計、通有氮氣保護的四口瓶中，并用恒溫水浴或者油 浴加熱至設定的聚合反應溫度8(TC 9(TC;(3) 向四口瓶中滴加引發(fā)劑混合液和單體混合液，保溫反應時 間為1 2小時，冷卻1. 5 2. 5小時后至室溫，經人工自然放料或機 械自動出料，即得到改性全丙乳液。本發(fā)明采取上述技術方案具有以下的有益效果在本發(fā)明中，由 于采用了功能性單體中的酰胺基和脲基先與高極性無機底材表面所 吸附的水分子結合成氫鍵或形成共價鍵，而這些氫鍵或共價鍵是遠比 范德華引力要強得多的界面作用力，故乳液聚合物的耐洗擦性成倍增 加。同時，單體中的功能基團會置換顏填料表面吸附的水分子，使之 取得R基團朝外取向的表面改性而被很好的潤濕，促進基料分子插入 顏填料顆粒之間并把它們隔離，不僅使分散穩(wěn)定，而且降低顏填料與聚合物之間的結構化作用，從而提高對顏填料的承載能力，即可增加 顏填料的添加比例，降低生產成本。本發(fā)明中，由于采用的乳化劑替 代原有乳化劑加保護膠的乳化體系。乳化劑在聚合中以共價鍵的方式 結合到乳膠粒上，不再出現(xiàn)解吸，乳液粒子在凝聚過程中受到靜電斥 力和更大的空間阻礙作用，故乳液的穩(wěn)定性得以很大的改善，特別是 電解質穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性得到了大幅度的提高。同時，這部分乳化 劑在乳液成膜時不再發(fā)生遷移，故乳液膜的耐水性能得到相應的提高。所以，本發(fā)明耐水性、耐洗擦性和顏填料承載能力均較原有的乳 液有十分明顯的提高，并具有更突出的電解質穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性。 另外本發(fā)明還有以下優(yōu)點(1) 環(huán)保，本發(fā)明方法使用的分散介質是去離子水，不含有機 溶劑，更不涉及三苯問題。安全且價廉，對人體無害。(2) 安全，本發(fā)明方法使用的乳化劑是不含芳醚的乳化劑，不 含APE0成分，為清潔環(huán)保性。本發(fā)明方法使用的單體均不含甲醛或 甲醛衍生物，不會對人體健康和環(huán)境保護造成危害。(3) 工藝簡單，在本發(fā)明方法的工藝中，聚合反應完成后，乳 液出料后即可直接使用，既沒有復雜的中間聚合步驟，也沒有溶劑的 脫除過程。(4) 耐擦洗能力明顯改善，本發(fā)明方法因使用了酰胺類功能單 體與乳化劑，這類單體中的酰胺基和脲基與高極性無機底材表面的羥 基等極性基體形成氫鍵或共價鍵，這些氫鍵或共價鍵的加和強度遠高 于比范德華引力等傳統(tǒng)的界面作用力。另外，乳化劑在乳液成膜時不 再發(fā)生遷移。因此，乳液聚合物的耐擦洗次數(shù)顯著增加。(5) 顏填料承載能力顯著提高，本發(fā)明方法中的酰胺類功能單 體中的功能基團會置換顏填料表面吸附的水分子，使之取得R基團朝 外取向的表面改性而被很好的潤濕，促進基料分子插入顏填料顆粒之 間并把它們隔離，不僅使分散穩(wěn)定，而且降低顏填料與聚合物之間的 結構化作用，從而提高對顏填料的承載能力，即可增加顏填料的添加 比例，降低生產成本。(6) 電解質穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性等性能也有明顯提高，本發(fā)明 中由于采用的乳化劑與替代原有乳化劑加保護膠的乳化體系。乳化劑 在聚合中以共價鍵的方式結合到乳膠粒上，避免了物理吸附的可逆 性，乳液粒子的靜電保護和空間保護作用更強，保護作用的穩(wěn)定性也更高。因此，乳液的穩(wěn)定性得以很大的改善，特別是電解質穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性得到了大幅度的提高。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。 實施例將46. O克甲基丙烯酸甲酯，45. 0克丙烯酸丁酯，2. 0克甲基丙 烯酰胺、3. 0克丙烯酰胺、2. G克乙烯基脲混合成單體混合液待用。 將105克去離子水和0. 5克引發(fā)劑過硫酸鈉攪拌至完全溶解，成引發(fā) 劑混合液待用。將250ml四口瓶置于恒溫水浴中，四口瓶上組裝球形冷凝管、錨 式攪拌棒、溫度計、氮氣導管系列裝置。將0. 4克乙烯基磺酸鈉、1. 2 克甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0. 2克烯丙基羥丙基磺酸鈉、0. 2克pH調 節(jié)劑碳酸氫鈉混合攪拌至完全溶解成清澈透明液體，加入到四口瓶 中。將水浴溫度控制在80 85r:，通入氮氣與冷凝水，開動攪拌器。 在冷凝器上接一個恒壓滴液漏斗，將引發(fā)劑混合液加入到滴液漏斗 中，開始緩慢滴加到四口瓶中，10分鐘后開始滴加單體混合液，于 80 85"C恒溫反應4. 0小時，單體和引發(fā)劑滴加完畢。于85t:恒溫 反應2小時，冷卻至室溫，出料。按GB/T20623-2006的方法，實例的耐擦洗次數(shù)明顯提高。電解 質穩(wěn)定性表現(xiàn)在由乳液與電解質溶液比為5: l提高至2: 1，混合均 勻，靜置48h無破乳現(xiàn)象。凍融穩(wěn)定性經三個輪次循環(huán)實驗，每個輪 次樣品放在-18。C以下凍14-16小時，(23±2) 。C回化8-IO小時，樣 品無硬塊、凝聚等異?，F(xiàn)象，樣品密封后在(50±2) 'C恒溫干燥箱 中，兩周后取出，放在(23±2) T:下放置3h，打開容器，樣品無分 層、結皮、硬塊、絮凝等異常現(xiàn)象。
權利要求
1.一種改性全丙乳液，其由單體、乳化劑、引發(fā)劑、PH調節(jié)劑和水組成，其特征在于所述單體由功能單體和混合單體組成，混合單體由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯組成，其重量百分比為23-25％、18-23％；功能單體由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基脲組成，其重量百分比分別為0.5-2％、0.01-1％、0.01-1％；所述乳化劑由乙烯基磺酸鈉、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和烯丙基羥丙基磺酸鈉組成，其重量百分比分別為0.01-0.3％、0.01-1％、0.01-0.2％；所述引發(fā)劑重量百分比為0.3-0.8％；PH調節(jié)劑重量百分比為0.05-0.2％；去離子水重量百分比為48-53％。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種改性全丙乳液，其特征在于所述 的引發(fā)劑為過硫酸鈉，PH調節(jié)劑為碳酸氫鈉。
3. 權利要求1所述的一種改性全丙乳液的制備方法，其特征在 于其包括以下步驟(1) 按照原料配比，配制單體混合液待用；配制去離子水和引 發(fā)劑，攪拌成引發(fā)劑混合液待用；(2) 將按照原料配比配制好的乳化劑和PH調節(jié)劑混合攪拌至完 全溶解成清澈透明液體，加入到一個裝有攪拌器、球形冷凝管、恒壓 滴液漏斗、溫度計、通有氮氣保護的四口瓶中，并用恒溫水浴或者油 浴加熱至設定的聚合反應溫度8(TC 9(TC;(3) 向四口瓶中滴加引發(fā)劑混合液和單體混合液，保溫反應時 間為1 2小時，冷卻1. 5 2. 5小時后至室溫，經人工自然放料或機 械自動出料，即得到改性全丙乳液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性全丙乳液，其由單體、乳化劑、引發(fā)劑、pH調節(jié)劑和水組成，其制備方法是在四口瓶中加入乳化劑和pH調節(jié)劑，然后滴加引發(fā)劑混合液和單體混合液，保溫、冷卻后至室溫，即得到改性全丙乳液。在本發(fā)明中，由于采用了功能性單體中的酰胺基和脲基先與高極性無機底材表面所吸附的水分子結合成氫鍵或形成共價鍵，乳液聚合物的耐洗擦性成倍增加。同時，單體中的功能基團會置換顏填料表面吸附的水分子，使之取得R基團朝外取向的表面改性而被很好的潤濕，促進基料分子插入顏填料顆粒之間并把它們隔離，不僅使分散穩(wěn)定，而且降低顏填料與聚合物之間的結構化作用，從而提高對顏填料的承載能力，即可增加顏填料的添加比例，降低生產成本。
文檔編號C08F2/26GK101575400SQ20091006926
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月14日 優(yōu)先權日2009年6月14日
發(fā)明者曹光明, 王青林, 黃道明 申請人:河北日出化工有限公司