一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法。本发明专利技术合成含磷聚丙烯酸酯乳液，并通过巯基‑烯点击化学反应将双键功能化的凹凸棒土引入含磷聚丙烯酸酯乳液中，制备凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液。ATP/含磷聚丙烯酸酯复合乳液涂饰后革样的燃烧速率为0.016mm/s，极限氧指数为29.4％，最大烟密度为5.62％。与纯聚丙烯酸酯乳液涂饰后革样相比，ATP/含磷聚丙烯酸酯复合乳液涂饰后革样的燃烧速率和最大烟密度分别降低了80.49％和81.68％，极限氧指数提升了60.66％，阻燃性能得到显著提高。

Flame retardant polyacrylate emulsion and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液及其制备方法
本专利技术属于乳液制备
，具体涉及一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。
技术介绍
以丙烯酸或丙烯酸酯类为单体合成的聚丙烯酸酯乳液不仅来源广泛、成本低廉，而且具有良好的成膜性、力学性能、耐候性、环保性等优点，可以作为涂料、胶黏剂、弹性体、医用材料和建筑材料等，广泛应用于工业、农业、建筑和日常生活等领域。然而，聚丙烯酸酯遇火易燃烧，造成巨大的财产损失，威胁生命安全，使其在各个领域中的应用受到限制。因此，对于聚丙烯酸酯阻燃性能的研究具有十分重要的意义。目前对于聚丙烯酸酯乳液的阻燃改性主要是向其中引入一定量的阻燃剂，包括无机阻燃剂、有机卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂等。有机卤系阻燃剂在燃烧过程中释放大量有毒气体，严重污染大气环境，无机阻燃剂和有机磷系阻燃剂阻燃效果有待提高。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液及其制备方法，可改善聚丙烯酸酯乳液的阻燃性能，且无污染。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：(1)含磷聚丙烯酸酯乳液的制备将十二烷基磺酸钠、过硫酸钾和亚硫酸氢钠溶于水中，加入丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和2-羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯，升温至70-75℃；然后，调节温度为78-80℃，滴加混合单体、十二烷基磺酸钠水溶液和引发剂水溶液，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷，反应得到含磷聚丙烯酸酯乳液；其中，混合单体包括由丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和2-羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯；引发剂包括过硫酸钾和亚硫酸氢钠；(2)凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液的制备向含磷聚丙烯酸酯乳液中加入双键功能化凹凸棒土和安息香二甲醚，分散，紫外灯下照射反应得到凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液。优选的，步骤(1)中，在70-75℃反应的时间为0.5-1h。优选的，步骤(1)中，加入3-巯丙基三甲氧基硅烷后，在78-80℃保温反应2-2.5h，然后降温至50℃，保温反应1-1.5h。优选的，步骤(1)中，调节磷聚丙烯酸酯乳液pH至6.5-7.0。优选的，步骤(2)中，双键功能化凹凸棒土的用量为含磷聚丙烯酸酯乳液固含量的1.0-5.0％，含磷聚丙烯酸酯乳液的固含量为30％。优选的，步骤(2)中，紫外灯强度为300W·m-2，紫外灯照射时间为2-3h。优选的，步骤(2)中，双键功能化凹凸棒土的制备方法为：将凹凸棒土进行湿法球磨，干燥，然后分散在盐酸溶液中，50-70℃保温反应6-8h，过滤，洗涤至中性，干燥，得到酸化凹凸棒土；酸化凹凸棒土加入醇水溶液中分散，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅，在65-85℃反应4-5h，得到双键功能化凹凸棒土。优选的，盐酸溶液的浓度为1-3mol/L。优选的，步骤(1)中，酸化凹凸棒土与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅的质量比为(5-7)：(0.35-0.49)。采用所述的制备方法得到的阻燃型聚丙烯酸酯乳液。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术合成含磷聚丙烯酸酯乳液，并通过巯基-烯点击化学反应将双键功能化的凹凸棒土引入含磷聚丙烯酸酯乳液中，制备凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液。凹凸棒土具有比表面积大、稳定性高、环保性优异、成本低廉等特点，含有Mg、Si元素，在燃烧过程中，凹凸棒土经过高温煅烧在基体表面形成致密的无机氧化物隔离层，隔热的同时又可隔绝氧气的传输，且凹凸棒土结构中含有四种不同形式的水，可以起到稀释可燃性气体的作用；有机磷系阻燃剂燃烧时无毒无烟、阻燃效率高、无污染。且磷系阻燃剂在燃烧时受热分解，生成磷酸氧化物层，覆盖在材料的表面，阻止材料燃烧。另一方面，磷系阻燃剂受热生成一些自由基，阻止燃烧链反应的进行。同时燃烧时产生的非可燃性气体会稀释可燃性气体，达到阻燃效果。本专利技术以凹凸棒土和磷酸酯作为阻燃剂，利用两者的协同作用，同步提升聚丙烯酸酯乳液的阻燃性能，阻燃效率高，且无污染。本专利技术制备的凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液，涂饰后革样的燃烧速率为0.016mm/s，极限氧指数为29.4％，最大烟密度为5.62％。与纯聚丙烯酸酯乳液涂饰后革样相比，ATP/含磷聚丙烯酸酯复合乳液涂饰后革样的燃烧速率和最大烟密度分别降低了80.49％和81.68％，极限氧指数提升了60.66％，阻燃性能得到显著提高，且无污染。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：(1)含磷聚丙烯酸酯乳液的制备将0.879-0.894g十二烷基磺酸钠溶于90g水中，0.235-0.248g过硫酸钾和0.0335-0.0345g亚硫酸氢钠分别溶于10g水中，转移至500mL三口烧瓶中，然后向其中加入33.678-33.947g丙烯酸丁酯、4.299-4.342g丙烯酸乙酯、2.520-2.611g丙烯酸、0.842-0.878g丙烯酸异辛酯、0.849-0.888g丙烯酸羟乙酯和2.520-2.611g2-羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯，在300r/min下升温至70-75℃，并保温反应0.5-1h。然后，调节水浴温度为78-80℃，分别滴加由78.421-78.452g丙烯酸丁酯、9.802-9.947g丙烯酸乙酯、5.882-5.984g丙烯酸、1.962-1.973g丙烯酸异辛酯、1.965-1.990g丙烯酸羟乙酯和2.520-2.611g2-羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯形成的混合单体，由2.091-2.109g十二烷基磺酸钠和50g水形成的乳化剂水溶液，由0.745-0.762g过硫酸钾、0.1065-0.1077g亚硫酸氢钠和60g水形成的引发剂水溶液，滴加时间为2-2.5h。最后，加入6.933-7.025g3-巯丙基三甲氧基硅烷，保温反应2-2.5h。降温至50℃，保温反应1-1.5h。降温至40℃，采用10％碳酸钠溶液调节体系pH至6.5-7.0。(2)凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液的制备将100g含磷聚丙烯酸酯乳液转移至250mL烧杯中，并加入0.311-1.556g双键功能化凹凸棒土，0.0031-0.0155g的光引发剂安息香二甲醚，超声分散20min。然后，于10-15℃冰浴中紫外灯下照射2-2.5h。其中：双键功能化凹凸棒土的制备方法为：首先，将5-8g凹凸棒土分散于50mL蒸馏水中并在200-400r/min的转速下球磨5-6h，于60℃下干燥6h。然后，将7-10g球磨后的凹凸棒土分散在100mL的1-3mol/L盐酸溶液中，并转移至三口烧瓶，在300r/min的转速下于50-70℃保温反应6-8h，冷却至室温，抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液呈中性，于60℃下干燥2h。最后，将5-7g酸化凹凸棒土在100mL的醇水溶液中超声分散15min，并转移至三口烧瓶，在300r/min的转速下于65-85℃下加入0.35-0.49g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅，并保温反应4-5h，冷却至室温，用无水乙醇洗涤5min，6000r/min下离心，重复三次，于60℃下干燥5h。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)含磷聚丙烯酸酯乳液的制备将十二烷基磺酸钠、过硫酸钾和亚硫酸氢钠溶于水中，加入丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和2‑羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯，升温至70‑75℃；然后，调节温度为78‑80℃，滴加混合单体、十二烷基磺酸钠水溶液和引发剂水溶液，再加入3‑巯丙基三甲氧基硅烷，反应得到含磷聚丙烯酸酯乳液；其中，混合单体包括由丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和2‑羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯；引发剂包括过硫酸钾和亚硫酸氢钠；(2)凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液的制备向含磷聚丙烯酸酯乳液中加入双键功能化凹凸棒土和安息香二甲醚，分散，紫外灯下照射反应得到凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)含磷聚丙烯酸酯乳液的制备将十二烷基磺酸钠、过硫酸钾和亚硫酸氢钠溶于水中，加入丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和2-羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯，升温至70-75℃；然后，调节温度为78-80℃，滴加混合单体、十二烷基磺酸钠水溶液和引发剂水溶液，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷，反应得到含磷聚丙烯酸酯乳液；其中，混合单体包括由丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和2-羟乙基甲基丙烯酸酯双(二苯基磷)磷酸酯；引发剂包括过硫酸钾和亚硫酸氢钠；(2)凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液的制备向含磷聚丙烯酸酯乳液中加入双键功能化凹凸棒土和安息香二甲醚，分散，紫外灯下照射反应得到凹凸棒土/含磷聚丙烯酸酯复合乳液。2.根据权利要求1所述的阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在70-75℃反应的时间为0.5-1h。3.根据权利要求1所述的阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，加入3-巯丙基三甲氧基硅烷后，在78-80℃保温反应2-2.5h，然后降温至50℃，保温反应1-1.5h。4.根据权利要求1所述的阻燃型聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍艳，李欣倩，唐培，马建中，张文博，刘超，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61