一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法技术

本发明专利技术公开的一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法：用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂制备混合体Ⅰ，将混合体Ⅰ分散于去离子水中制备预乳液Ⅰ；用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、反应性乳化剂制备混合体Ⅱ，将混合体Ⅱ分散于去离子水中制备预乳液Ⅱ；将过硫酸铵溶解于去离子水中形成过硫酸铵水溶液；取含磷单体、去离子水和改性纳米Mg(OH)2加入到反应装置中，于热水浴条件下向反应装置内加入预乳液Ⅰ、预乳液Ⅱ和过硫酸铵水溶液，得到含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液。本发明专利技术的方法采用有机磷和Mg(OH)2协效作用赋予聚丙烯酸酯耐久、低烟、无毒和环保的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法
本专利技术属于有机/无机复合乳液制备方法
，具体涉及一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法。
技术介绍
聚丙烯酸酯乳液具有优异的抗老化、耐光性、耐腐蚀性、耐气候性及价格低廉的优点，广泛被用做涂料成膜剂、医用高分子、皮革涂饰材料等，然而聚丙烯酸酯也存在耐水性差及易燃的缺点。随着人们对高性能环境友好的绿色化工产品的呼声愈来愈高，聚丙烯酸酯乳液的改性受到了广泛的重视。一般对聚丙烯酸酯乳液改性的方法是：在乳液聚合过程中加入适量的功能单体来赋予其特殊的功能要求，如：加入阻燃单体可以提高聚丙烯酸酯的阻燃性能，使得聚丙烯酸酯可以被应用于对阻燃性能要求更高的领域，如：防火涂料、消防鞋等。因此，研究阻燃型聚丙烯酸酯涂层材料的合成和性能是十分必要的。目前主要通过添加阻燃剂来提高乳液的阻燃性能，现阶段阻燃剂主要分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三种。卤系阻燃剂是目前在材料阻燃领域应用最为广泛的一类阻燃剂，其具有添加添加量低、阻燃效率高、价格便宜的优点，但在燃烧时会产生卤化氢有毒腐蚀性气体。有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤及无卤的优点，符合阻燃剂的发展方向。无机阻燃剂如氢氧化镁、水滑石等可作为阻燃协效剂使用，其在阻燃过程中无有害物质产生，而且其分解的产物在阻燃的同时还能够吸收部分高分子材料燃烧所产生的有害气体和烟雾，还可阻止熔滴的产生。将聚丙烯酸酯与阻燃剂物理复配，虽然能产生阻燃的效果，但是阻燃剂与体系相容性差、易迁移、耐牢度低以及耐水性差，而采用含双键的含磷单体与改性的无机阻燃剂和含氟单体参与乳液聚合，就可以在一定程度上改善体系的相容性差、易迁移及耐牢度低的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法，改善了聚丙烯酸酯的易燃性，针对卤系阻燃剂释放有毒气体和发烟量大的缺点，采用有机磷和改性纳米Mg(OH)2协效作用赋予聚丙烯酸酯耐久、低烟、无毒和环保的阻燃性能。本专利技术所采用的技术方案是，一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂制备混合体Ⅰ，将混合体Ⅰ分散于去离子水中制备出预乳液Ⅰ，利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯及反应性乳化剂制备出混合体Ⅱ，将混合体Ⅱ分散于去离子水中制备预乳液Ⅱ；步骤2、称取过硫酸铵溶解于去离子水中，配制成过硫酸铵水溶液，并将过硫酸铵水溶液分成三份；步骤3、安装反应装置；先取含磷单体、去离子水和改性纳米Mg(OH)2超声分散后加入到反应装置中，然后将反应装置放置于热水浴中加热，之后向反应装置内加入预乳液Ⅰ、预乳液Ⅱ和过硫酸铵水溶液，经反应后，制备出含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液。本专利技术的特点还在于：步骤1中制备预乳液Ⅰ的方法，具体按照以下步骤实施：第一步、按质量比为15：14：(0.8～1.2)：(24～30)分别称取丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂和去离子水；反应性乳化剂采用的是烯丙基聚醚磷酸酯；第二步、将称取的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂混合均匀，形成混合体Ⅰ，将混合体Ⅰ分散于去离子水中，制备出预乳液Ⅰ；第三步、将制备出的预乳液Ⅰ分成如下两份：预乳液ⅠA、预乳液ⅠB，且预乳液ⅠA和预乳液ⅠB的体积比为1：3。步骤1中制备预乳液Ⅱ的方法，具体按照以下步骤实施：第一步、按质量比为15：22：4：(0.8～1.2)：(24～30)分别称取丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、反应性乳化剂和去离子水；反应性乳化剂采用的是烯丙基聚醚磷酸酯；第二步，将称取的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、反应性乳化剂混合均匀，形成混合体Ⅱ；第三步、将混合体Ⅱ分散于去离子中，得预乳液Ⅱ。步骤2具体按照以下步骤实施：步骤2.1、称取的过硫酸铵，将过硫酸铵作为引发剂，将称取的过硫酸铵溶解于去离子水中，配制成质量浓度为成0.01g/mL～0.02g/mL的过硫酸铵水溶液；过硫酸铵的质量为步骤1中制备出的混合体Ⅰ和混合体Ⅱ质量之和的0.8％～1.2％；步骤2.2、将步骤2.1得到的过硫酸铵水溶液分成三份，具体如下：过硫酸铵水溶液A、过硫酸铵水溶液B、过硫酸铵水溶液C，且过硫酸铵水溶液A、过硫酸铵水溶液B、过硫酸铵水溶液C的体积比为1：2：3。步骤3具体按照以下步骤实施：步骤3.1安装反应装置，具体方法如下：先将三口烧瓶固定于铁架台上，然后将搅拌器安装在三口烧瓶的一个瓶口内，而三口烧瓶其余的两个瓶口分别连接二口连接管、恒压漏斗，此处的恒压漏斗用于滴加预乳液，二口连接管分别连接冷凝管和恒压漏斗，此处的恒压漏斗用于滴加过硫酸铵水溶液，最后将三口烧瓶瓶身置于水浴加热装置中；按质量比为(2～4)：(0.1～0.5)：50分别称取含磷单体、去离子水、改性纳米Mg(OH)2；改性纳米Mg(OH)2质量为步骤1中制备出的混合体Ⅰ和混合体Ⅱ质量之和的0.2％～1.0％；步骤3.2、将步骤3.1中称取的含磷单体、去离子水和改性纳米Mg(OH)2超声分散后一起加入到三口烧瓶中，开启水浴加热装置开始水浴加热三口烧瓶内的混合物；步骤3.3、待水浴加热装置将三口烧瓶内的混合物加热至60℃～90℃时，将步骤1中的过硫酸铵水溶液A和预乳液ⅠA加入到三口烧瓶内与混合物反应，待反应进行25min～35min后，将过硫酸铵水溶液B和预乳液ⅠB滴加到三口烧瓶中继续反应，在滴加过程中控制滴加时间为90min～120min，待滴加完成后，于70℃～95℃热水浴条件下，将三口烧瓶内的反应体系保温85min～95min，之后再向三口烧瓶中滴加硫酸铵水溶液C和预乳液Ⅱ，在滴加过程中控制滴加时间为90min～120min，待滴加完成后，于70℃～95℃热水浴条件下，将三口烧瓶内的反应体系保温85min～95min，最终制备得到含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液。步骤3中的含磷单体采用的是甲基丙烯酸醚磷酸酯、丙烯酸醚磷酸酯、烯丙基醚羟基磷酸酯中的任意一种。步骤3中的改性纳米Mg(OH)2为采用KH-570对纳米Mg(OH)2进行改性处理后得到的纳米Mg(OH)2。改性纳米Mg(OH)2的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤a、按质量比为1：90～110分别称取纳米Mg(OH)2和去离子水，将称取的纳米Mg(OH)2超声分散于去离子水中，形成纳米Mg(OH)2分散液；步骤b、经步骤a得到纳米Mg(OH)2分散液后，取KH-570加入纳米Mg(OH)2分散液中，继续超声分散15min～25min，得到改性纳米Mg(OH)2分散液；KH-570的质量为纳米Mg(OH)2质量的4％～6％；步骤c、用去离子水对经步骤b得到的改性纳米Mg(OH)2分散液进行离心处理，并将离心处理后得到物质用去离子水洗涤，最后于70℃～90℃条件下干燥处理后，得到改性纳米Mg(OH)2。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法中，利用烯丙基聚醚磷酸酯作为反应性乳化剂，将过硫酸铵作为引发剂，将以去离子水作为溶剂，将含磷单体和氢氧化镁作为阻燃剂，将甲基丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂制备混合体Ⅰ，将混合体Ⅰ分散于去离子水中制备出预乳液Ⅰ，利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯及反应性乳化剂制备出混合体Ⅱ，将混合体Ⅱ分散于去离子水中制备预乳液Ⅱ；步骤2、称取过硫酸铵溶解于去离子水中，配制成过硫酸铵水溶液，并将过硫酸铵水溶液分成三份；步骤3、安装反应装置；先取含磷单体、去离子水和改性纳米Mg(OH)2加入到反应装置中，然后将反应装置放置于热水浴中加热，之后向反应装置内加入预乳液Ⅰ、预乳液Ⅱ和过硫酸铵水溶液，经反应后，制备出含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液。

【技术特征摘要】
1.一种含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂制备混合体Ⅰ，将混合体Ⅰ分散于去离子水中制备出预乳液Ⅰ，利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯及反应性乳化剂制备出混合体Ⅱ，将混合体Ⅱ分散于去离子水中制备预乳液Ⅱ；制备预乳液Ⅰ的方法，具体按照以下步骤实施：第一步、按质量比为15：14：(0.8～1.2)：(24～30)分别称取丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂和去离子水；反应性乳化剂采用的是烯丙基聚醚磷酸酯；第二步、将称取的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、反应性乳化剂混合均匀，形成混合体Ⅰ，将混合体Ⅰ溶解于去离子水中，制备出预乳液Ⅰ；第三步、将制备出的预乳液Ⅰ分成如下两份：预乳液ⅠA、预乳液ⅠB，且预乳液ⅠA和预乳液ⅠB的体积比为1：3；制备预乳液Ⅱ的方法，具体按照以下步骤实施：第一步、按质量比为15：22：4：(0.8～1.2)：(24～30)分别称取丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、反应性乳化剂和去离子水；反应性乳化剂采用的是烯丙基聚醚磷酸酯；第二步，将称取的丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、反应性乳化剂混合均匀，形成混合体Ⅱ；第三步、将混合体Ⅱ溶解于去离子中，得预乳液Ⅱ；步骤2、称取过硫酸铵溶解于去离子水中，配制成过硫酸铵水溶液，并将过硫酸铵水溶液分成三份，具体按照以下步骤实施：步骤2.1、称取的过硫酸铵，将过硫酸铵作为引发剂，将称取的过硫酸铵溶解于去离子水中，配制成质量浓度为0.01g/mL～0.02g/mL的过硫酸铵水溶液；过硫酸铵的质量为步骤1中制备出的混合体Ⅰ和混合体Ⅱ质量之和的0.8％～1.2％；步骤2.2、将步骤2.1得到的过硫酸铵水溶液分成三份，具体如下：过硫酸铵水溶液A、过硫酸铵水溶液B、过硫酸铵水溶液C，且过硫酸铵水溶液A、过硫酸铵水溶液B、过硫酸铵水溶液C的体积比为1：2：3；步骤3、安装反应装置；先取含磷单体、去离子水和改性纳米Mg(OH)2加入到反应装置中，然后将反应装置放置于热水浴中加热，之后向反应装置内加入预乳液Ⅰ、预乳液Ⅱ和过硫酸铵水溶液，经反应后，制备出含磷聚丙烯酸酯/纳米Mg(OH)2复合乳液，具体按照以下步骤实施：步骤3.1安装反应装置，具体方法如下：先将三口烧瓶固定于铁架台上，然后将搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建华，郝变芝，马建中，张乾刚，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61