一种羟基丙烯酸乳液的制备方法技术

一种羟基丙烯酸乳液的制备方法，属于材料制备领域，其特征在于包括如下步骤：（1）将乳化剂与全部单体搅拌混合得预乳液；（2）将剩余乳化剂、碳酸氢钠与去离子水放入四颈瓶，搅拌，回流，加热，乳化剂溶解后，加入预乳液和引发剂；（3）反应后分别滴加剩余预乳液和引发剂，降温冷却至室温，倒出乳液即完成羟基丙烯酸乳液的制备。通过采用半连续种子乳液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯作为共聚单体，制备了用于玻璃漆的羟基丙烯酸乳液，制备的羟基丙烯酸乳液的粘度度、分子量、稳定性好，且本发明专利技术所述的制备方法工艺简单，易于操作，适于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基丙烯酸乳液的制备方法
本专利技术属于材料制备领域，尤其涉及一种羟基丙烯酸乳液的制备方法。
技术介绍
传统上，玻璃的装饰是通过在熔铸玻璃的过程中添加颜料，或在玻璃铸成后用雕刻，磨砂等工艺达到艺术的效果，过程费时费工。随着涂料技术的发展，在玻璃表面直接涂装以增加产品性能或达到预期装饰效果的趋势日益增加。其中，水性玻璃漆相关的开发原理还可直接运用于其他如陶瓷、电镀件、冷铝材等材料，成为玻璃涂料中成长最快的领域。水性涂料中，水性聚氨酯涂料，固化速度好但成本过高；水性醇酸树脂涂料有干性较差，保光性不好等较多缺点；水性羟基丙烯酸涂料发展前景广阔。丙烯酸乳液具有成本低、耐候性好、光泽高、环保的特点，是涂料中发展最快、品种最多的环保型涂料。研究丙烯酸涂料的羟基值、玻璃化转变温度、固化速度等对基材的润湿、漆膜的强度、涂料的施工工艺、涂层的光泽饱和度等的影响，有利于扩大其应用领域，替代环境污染产品。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供一种羟基丙烯酸乳液的制备方法。本专利技术的技术方案为：一种羟基丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将质量分数20％的乳化剂与基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、过硫酸钾、氨基树脂、十二烷基硫醇全部单体搅拌混合得预乳液；（2）将剩余乳化剂、碳酸氢钠与去离子水放入四颈瓶，搅拌，回流，加热，乳化剂溶解后，加入质量分数20％的预乳液和质量分数50％的引发剂；（3）反应2-3h后，分别滴加剩余预乳液和引发剂，2h滴完，保温1h，加氨水调节pH值，降温冷却至室温，倒出乳液即完成羟基丙烯酸乳液的制备。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述乳化剂质量分数2.0％。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述引发剂质量分数0.7％。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的比值为0.77。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述乳液和引发剂的滴加速度为0.50mL/min。本专利技术的技术效果在于：本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，通过采用半连续种子乳液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(AC)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为共聚单体，制备了用于玻璃漆的羟基丙烯酸乳液，制备的羟基丙烯酸乳液的粘度度、分子量、稳定性好，且本专利技术所述的制备方法工艺简单，易于操作，适于推广应用。具体实施方式实施例1一种羟基丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将质量分数20％的乳化剂与基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(AC)、过硫酸钾(KPS)、氨基树脂、十二烷基硫醇全部单体搅拌混合得预乳液；（2）将剩余乳化剂、碳酸氢钠与去离子水放入四颈瓶，搅拌，回流，加热，乳化剂溶解后，加入质量分数20％的预乳液和质量分数50％的引发剂；（3）反应2-3h后，分别滴加剩余预乳液和引发剂，2h滴完，保温1h，加氨水调节pH值，降温冷却至室温，倒出乳液即完成羟基丙烯酸乳液的制备。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述乳化剂质量分数2.0％。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述引发剂质量分数0.7％。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的比值为0.77。本专利技术所述的羟基丙烯酸乳液的制备方法，所述乳液和引发剂的滴加速度为0.50mL/min。根据水性玻璃漆行业使用要求，水性玻璃漆必须足够柔韧提供附着帮助，同时需保持2H以上硬度以抗划痕划伤。固化前，漆膜的玻璃化转变温度在30-40℃，数均分子量分布在2-4万之间，可以提供使用的硬度和附着力。固化后，漆膜的附着力达到0级，硬度达到3H，物化性能要求常温15d无发白、无鼓泡、无脱落的耐水性，以及要求有好的耐酒精的性能。随着乳化剂的质量分数增加，分子量及分子量分布、玻璃化转变温度、羟基值变化不大，粘度有所增加，乳液胶粒粒径增大。通过粒度仪表征合成乳液，当乳化剂质量分数分别为1.5％、2.0％、2.5％时，乳液粒径体积平均径依次为0.5、0.62、2.09μm。随着乳化剂用量的增加，乳化剂分子形成的胶束数目增多，胶粒碰撞结合的几率增大，使胶粒粒度增大，乳胶粒粒度分布变宽。同时乳化剂质量分数增加，胶粒的碰撞也会导致乳液稳定性变差，易凝胶。随着引发剂质量分数的增加，丙烯酸树脂羟基值增加，玻璃化转变温度变化不明显，分子量和分子量分布变化不大。当引发剂浓度增加时，生成自由基数目增多，单体反应速率增加，自由基从水相向胶束中扩散的速度增加，生成乳胶数目增加，粘度增加。同时，使用亲水性离子型引发剂，由于在大分子链上带上了离子基团-SO4-，大分子链亲水性增强，起到类似助乳化剂作用，使得胶粒数目增加，体系粘度增加。过硫酸钾KPS属于无机过氧类引发剂，有效分解温度范围在60-80℃且引发剂活性很高。结合单体活性，在不同温度引发效率不同。丙烯酸类单体活性在聚合过程中，由于单体的竞聚率不同，活性大的单体先聚合，活性小的单体后聚合。温度在60-75℃时，聚合顺序：甲基丙烯酸甲酯大于丙烯酸大于苯乙烯大于丙烯酸丁酯。反应过程中，加热或降温需要缓慢进行，否则造成局部过热，引发剂分子来不及扩散出不能引发外面的单体聚合而迅速分解发生副反应，形成稳定分子，分子作为晶核，晶体慢慢长大，单体浓度大，而产生大量团聚，同时大量消耗引发剂，降低引发剂引发效率及聚合物转化率。最后得到产品颗粒大，乳液分散性不好。温度过高，分散相的稳定性降低，也会产生凝胶效应，发生团聚现象，乳液不稳定，而发生沉降。同时滴加单体及引发剂，使单体与引发剂的相对量几乎平衡，使单体聚合在稳定体系中进行，形成胶束均匀，避免局部浓度过大。当单体滴加过快时，局部浓度过大，局部聚合速率快，引发剂来不及分散出去就分解，消耗大量引发剂，使反应不充分。分散不均匀，胶粒不能均相成核，胶粒大，团聚成大分子沉降。随着丙烯酸羟乙酯质量分数的增加，羟基丙烯酸树脂的羟基值先增加，后略微降低。羟基值的变化主要是因为羟基丙烯酸羟乙酯在共聚时，在其质量分数小于10％时，不饱和双键聚合，端基上很少的羟基参与聚合，当丙烯酸羟乙酯质量分数大于10％时，羟基值大，很容易发生分子内缩聚，降低羟基值。这时，只能通过其他方式增加羟基值。从实验数据证实，当增加HEMA的质量分数，羟基值增加，HEMA从7.5％到11％羟基值增加很快，从11％到11.4％，羟基值增加缓慢趋势，从而找到最佳HEMA的质量分数。由于玻璃表面有羟基能与水性羟基丙烯酸乳液的羟基形成氢键或与羟基缩水聚合形成-Si-O-C-化学键稳定结构，使涂膜附着力好。丙烯酸羟乙酯单体属于硬单体，增加羟基值同时也增加涂膜的硬度。把羟基丙烯酸树脂涂在玻璃基材上，漆膜的附着力达到4级以上，硬度达到H级以上。对HEMA质量分数为10％的羟基丙烯酸树脂在玻璃上涂膜固化，漆膜耐酸碱盐和耐酒能力均到达玻璃漆的要求。采用乳液聚合工艺制备了用于玻璃漆的羟基丙烯酸树脂，在丙烯酸共聚体系中，通过引发剂、乳化剂质量分数，以及聚合条件，通过本专利技术所述的方法制备了粘度、分子量、乳液的稳定性较好的羟基丙烯酸乳液。增加HEMA的质量分数，乳液羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将质量分数20％的乳化剂与基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、过硫酸钾、氨基树脂、十二烷基硫醇全部单体搅拌混合得预乳液；（2）将剩余乳化剂、碳酸氢钠与去离子水放入四颈瓶，搅拌，回流，加热，乳化剂溶解后，加入质量分数20％的预乳液和质量分数50％的引发剂；（3）反应2‑3h后，分别滴加剩余预乳液和引发剂，2 h滴完，保温1 h，加氨水调节pH值，降温冷却至室温，倒出乳液即完成羟基丙烯酸乳液的制备。

【技术特征摘要】
1.一种羟基丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将质量分数20％的乳化剂与基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、过硫酸钾、氨基树脂、十二烷基硫醇全部单体搅拌混合得预乳液；（2）将剩余乳化剂、碳酸氢钠与去离子水放入四颈瓶，搅拌，回流，加热，乳化剂溶解后，加入质量分数20％的预乳液和质量分数50％的引发剂；（3）反应2-3h后，分别滴加剩余预乳液和引发剂，2h滴完，保温1h，加氨水调节pH值，降温冷却至...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝青，
申请(专利权)人：陕西环珂生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61