一种丙烯酸酯聚合物乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种丙烯酸酯聚合物乳液及其制备方法，所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6‑1.8％、阴离子表面活性剂0.3‑1.2％、丙烯酸酯类单体10‑20％、甲基丙烯酸酯类单体10‑20％、功能性单体0.3‑3％、引发剂0.06‑0.6％，余量为水。本发明专利技术聚合乳液中，在乳化剂用量比较少时，乳胶粒的粒径较小，可以达到30‑80nm之间，乳液外观半透明泛蓝光，各方面性能优异。经过半连续种子乳液聚合制备而成的，其外观细腻且呈现蓝色荧光半透明的乳液，pH值为7±0.5，固含量为30±3％，乳液粒径在30‑80nm之间，涂膜的综合性能优良。

【技术实现步骤摘要】
(一)
本专利技术涉及两性表面活性剂甜菜碱以及阴离子的氨基酸类表面活性剂制备含氟交联丙烯酸酯纳米聚合物乳液的方法，该聚合物乳液可用于建筑隔热涂料、胶粘剂、防水剂、医药、农药以及皮革涂饰剂等领域。(二)
技术介绍
两性表面活性剂甜菜碱在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，分别呈现阳离子性和阴离子性，常与阴、阳离子和非离子表面活性剂并用，其配伍性能良好。无毒，刺激性小，易溶于水，对酸碱稳定，去污力强，具有优良的增稠性、柔软性、杀菌性、抗静电性、抗硬水性。氨基酸阴离子表面活性剂在水中解离后，生成亲水性阴离子。具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。此类表面活性剂不仅具有良好的表面性能，而且符合当前节约能源和保护环境的要求，也满足了人们对产品安全性和温和性不断提高的需求。丙烯酸酯乳液具有良好的抗老化性、耐光性、耐候性、耐腐蚀性以及价格低廉、粘接力强、合成工艺简单等优点。然而，国内以氨基酸类与甜菜碱类为乳化剂制备丙烯酸酯纳米聚合物乳液尚未见报道。本专利技术以氨基酸类与甜菜碱类为乳化剂成功制备丙烯酸酯纳米聚合物乳液，将更大的拓展丙烯酸酯乳液的应用领域。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种环保型表面活性剂制备含氟交联丙烯酸酯纳米聚合物乳液的方法，该纳米聚合物乳液的粒径约为30-80nm，乳液在80℃下成膜后表现出优良的性能。为了达到本专利技术目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术提供一种丙烯酸酯聚合物乳液，所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6-1.8％、阴离子表面活性剂0.3-1.2％、丙烯酸酯类单体10-20％、甲基丙烯酸酯类单体10-20％、功能性单体0.3-3％、引发剂0.06-0.6％，余量为水；所述两性表面活性剂为十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱、十六烷基磷酸酯甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基羟丙基磺基甜菜碱中的一种或两种以上任意比例的混合；所述阴离子表面活性剂为月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠和肉豆蔻酰肌氨酸钠中的一种或两种以上任意比例的混合；所述功能性单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种或者是它们的混合物；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。进一步，所述两性表面活性剂为下列之一：十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱、十六烷基磷酸酯甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱或十四烷基羟丙基磺基甜菜碱，优选十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱，结构式为：所述阴离子表面活性剂为下列之一：月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠或肉豆蔻酰肌氨酸钠，优选月桂酰谷氨酸钠，结构式为：进一步，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种，优选丙烯酸丁酯；所述甲基丙烯酸酯类单体为下列之一：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯或甲基丙烯酸异辛酯，优选甲基丙烯酸甲酯。进一步，所述功能性单体为下列之一：丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸六氟丁酯，优选甲基丙烯酸六氟丁酯。进一步，所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6-1.5％、阴离子表面活性剂0.3-0.9％、丙烯酸酯类单体10-20％、甲基丙烯酸酯类单体10-20％、功能性单体0.6-3％、引发剂0.06-0.3％，余量为水。进一步，所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6-1.2％、阴离子表面活性剂0.3-0.6％、丙烯酸酯类单体10-20％、甲基丙烯酸酯类单体10-20％、功能性单体1.5-3％、引发剂0.9-0.15％，余量为水。更进一步，所述乳液由如下质量配比的原料制成：十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱0.6％、月桂酰谷氨酸钠0.3％、丙烯酸丁酯15％、甲基丙烯酸甲酯15％、甲基丙烯酸六氟丁酯3％、过硫酸钾0.12％，余量为水。更进一步，所述乳液由如下质量配比的原料制成：十二烷基羟丙基磺基甜菜碱0.6％、月桂酰谷氨酸钠0.3％、丙烯酸乙酯10％、甲基丙烯酸乙酯10％、甲基丙烯酸六氟丁酯0.6％、过硫酸钾0.06％，余量为水。本专利技术还提供一种所述丙烯酸酯聚合物乳液的制备方法，所述方法为：先将配方量两性表面活性剂、阴离子表面活性剂和部分水混合，搅拌并水浴升温至75-85℃，分别在15min内滴加10-30％配方量的丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸酯类单体和功能性单体、10-30％配方量引发剂和部分水，滴加完毕后继续保温20-40min；然后于2.5-4.0h内滴加剩余配方量的引发剂、水、丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体和功能性单体，滴加完毕后，升温至90℃，继续保温30-45min；降温至40℃，过滤出料，取滤液即得丙烯酸酯聚合物乳液。其中制备关键在于表面活性剂、引发剂以及功能性单体的用量。进一步，所述丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸酯类单体和功能性单体首次加入量为配方量的10％，所述引发剂首次加入量为配方量的10％。本专利技术所述丙烯酸酯聚合物乳液可以应用于制备涂料。本专利技术的技术优势在于：1、两性表面活性剂甜菜碱与阴离子、阳离子、非离子表面活性剂均具有优良的配伍性能，在酸性及碱性条件下具有优良的稳定性，对皮肤刺激性低，生物降解性好，且具有良好抗静电性、耐硬水性和防锈性。2、氨基酸表面活性剂具有良好的生物降解性、安全性和抗菌能力等特性，符合当前节约能源和保护环境的要求。3、在本专利技术聚合乳液中，在乳化剂用量比较少时，乳胶粒的粒径较小，可以达到30-80nm之间，乳液外观半透明泛蓝光，各方面性能优异。经过半连续种子乳液聚合制备而成的，其外观细腻且呈现蓝色荧光半透明的乳液，pH值为7±0.5，固含量为30±3％，乳液粒径在30-80nm之间，涂膜的综合性能优良。(四)附图说明图1、实施例1制得的乳液烘干成膜后红外光谱图。图2：实施例1制得的乳液的平均粒径69.66nm。图3、实施例2制得的乳液的平均粒径53.99nm。图4：实施例2制得的乳液的烘干成膜后的热重图，a为氟改性聚丙烯酸酯乳液，b为未经氟改性的聚丙烯酸酯乳液。(五)具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口烧瓶中，加入0.6g的十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱和0.3g月桂酰谷氨酸钠和30.0g的去离子水，搅拌并水浴升温至80℃。分别在15min内滴加3.3g甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的混合单体和3.61g的过硫酸钾水溶液，滴加完毕后继续保温15min。然后将剩余的32.49g过硫酸钾水溶液和29.7g甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸六氟丁酯混合单体于3.0h内滴加到四口烧瓶中，滴加完毕后，升温至90℃，继续保温40min。降温至40℃，过滤出料后即制得丙烯酸酯纳米聚合物乳液99.82g。红外谱图见图1，平均粒径见图2。其中混合单体的组成为15g的丙烯酸丁酯、15g的甲基丙烯酸甲酯、3.0g甲基丙烯酸六氟丁酯；过硫酸钾水溶液为0.12g的过硫酸钾溶于35.98g的去离子水中。由图1的红外谱图可见，3352cm-1处是一个强而宽的特征吸收峰可能是因为酰胺中的N-H键与甲基丙烯酸羟丙酯中的-OH的出峰而重叠，2931cm-1和2873cm-1分别是甲基和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6‑1.8％、阴离子表面活性剂0.3‑1.2％、丙烯酸酯类单体10‑20％、甲基丙烯酸酯类单体10‑20％、功能性单体0.3‑3％、引发剂0.06‑0.6％，余量为水；所述两性表面活性剂为十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱、十六烷基磷酸酯甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基羟丙基磺基甜菜碱中的一种或两种以上任意比例的混合；所述阴离子表面活性剂为月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠和肉豆蔻酰肌氨酸钠中的一种或两种以上任意比例的混合；所述功能性单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种或者是它们的混合物；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6-1.8％、阴离子表面活性剂0.3-1.2％、丙烯酸酯类单体10-20％、甲基丙烯酸酯类单体10-20％、功能性单体0.3-3％、引发剂0.06-0.6％，余量为水；所述两性表面活性剂为十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱、十六烷基磷酸酯甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基羟丙基磺基甜菜碱中的一种或两种以上任意比例的混合；所述阴离子表面活性剂为月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠和肉豆蔻酰肌氨酸钠中的一种或两种以上任意比例的混合；所述功能性单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种或者是它们的混合物；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。2.如权利要求1所述丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于所述两性表面活性剂为下列之一：十四烷基二甲基羟丙基甜菜碱、十六烷基磷酸酯甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱或十四烷基羟丙基磺基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为下列之一：月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠或肉豆蔻酰肌氨酸钠。3.如权利要求1所述丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种；所述甲基丙烯酸酯类单体为下列之一：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯或甲基丙烯酸异辛酯。4.如权利要求1所述丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于所述功能性单体为甲基丙烯酸六氟丁酯。5.如权利要求1所述丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于所述乳液由如下质量配比的原料制成：两性表面活性剂0.6-1.5％、阴离子表面活性剂0.3-0.9％、丙烯酸酯类单体10-20％、甲基丙烯酸酯类单体10-20％、功能性单体0.6-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立军，许婷婷，章翠凤，鲍中斌，付正荣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33