一种低氨自交联水性丙烯酸乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低氨自交联水性丙烯酸乳液，其包括去离子水、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酰胺功能单体、丙烯酸功能单体、乳化剂、引发剂、pH调节剂、氧化剂及还原剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水100份、丙烯酸烷基酯60‑90份、苯乙烯30‑60份、丙烯酰胺功能单体0.5‑2份、丙烯酸功能单体0.1‑3份、乳化剂1‑10份、引发剂0.3‑3份、pH调节剂0.01‑0.1份、氧化剂0.1‑0.5份、还原剂0.05‑0.2份。本发明专利技术的低氨自交联水性丙烯酸乳液氨气释出量少、具有优良的机械性能及粘结性能。

Low ammonia self crosslinking water-borne acrylic emulsion and preparation method thereof

The invention discloses a low ammonia self crosslinking water-based acrylic emulsion, which comprises deionized water, alkyl acrylate, styrene, acrylamide monomer, acrylic acid monomer, emulsifier, initiator, pH regulator, oxidant and reducing agent, the components according to the quality of a number respectively: Deionized water 100 60, alkyl acrylate styrene 30 90 copies, 60 copies, 0.5 acrylamide monomer 2, functional acrylic monomer 0.1 3 copies, 10 copies, 1 emulsifier initiator 0.3 3 copies, 0.1 copies, 0.01 pH regulator 0.1 0.5 oxidant and reducing agent 0.05 0.2. The low ammonia self crosslinkable water emulsion of acrylic acid has the advantages of small amount of ammonia releasing, good mechanical property and adhesive property.

【技术实现步骤摘要】
一种低氨自交联水性丙烯酸乳液及其制备方法
本专利技术涉及一种建筑涂料的加工领域，具体说是一种低氨自交联水性丙烯酸乳液及其制备方法。
技术介绍
丙烯酸乳液是建筑涂料乳液的一种，由于其具有优异的防水性能，因而被广泛应用于内墙涂料、外墙涂料及封闭型涂料中。目前的防水涂料是以乳液为基础，混有水泥和其他填料、颜料以及助剂制得，然而，传统的水泥防水涂料体系以双组分体系为主，而液料组份中所用的乳液多为含胺类功能单体的丙烯酸酯乳液。这种乳液与水泥等粉料混合后，所得的混合物多为强碱性，酰胺基团在强碱条件下会出现快速水解反应，并释放大量出对人体有害的氨气。所以，如何消除氨气的释出一直是水泥防水涂料领域的技术难题。现有的改进中虽然可通过制备不含酰胺基团功能单体的丙烯酸酯乳液以阻止氨气的释出，但此类乳液不但加工成本高，性能上无法达到含有胺类功能单体丙烯酸酯乳液的要求，并存在涂膜干膜泛白、机械性能差、粘结性低等缺陷，故此类不含酰胺基团的丙烯酸酯乳液始终未能在防水涂料中广泛使用。因此，如何制备一种既符合环保要求、又具备突出的机械性能、同时可有效降低加工成本的丙烯酸酯乳液，是当今水泥防水涂料发展的难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氨气释出量少、具有优良的机械性能及粘结性能的低氨自交联水性丙烯酸乳液。本专利技术的另一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种与水泥基粉料混合后具备良好和易性和缓凝性的低氨自交联水性丙烯酸乳液。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供一种反应稳定性强的制备上述低氨自交联水性丙烯酸乳液的方法。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：一种低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述低氨自交联水性丙烯酸乳液包括去离子水、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酰胺功能单体、丙烯酸功能单体、乳化剂、引发剂、pH调节剂、氧化剂及还原剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水100份、丙烯酸烷基酯60-90份、苯乙烯30-60份、丙烯酰胺功能单体0.5-2份、丙烯酸功能单体0.1-3份、乳化剂1-10份、引发剂0.3-3份、pH调节剂0.01-0.1份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.05-0.2份。所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或多种成分以任意比例混合。所述丙烯酸功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或多种成分以任意比例混合。所述乳化剂包括阴离子乳化剂和非离子乳化剂，阴离子乳化剂和非离子乳化剂的摩尔比为（1-4）：（4-1）。所述非离子乳化剂为脂肪醇乙氧化物、烷基乙氧化物的一种或两种成分以任意比例混合。所述阴离子乳化剂为C10-C20烷基硫酸盐、C10-C20烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸中的一种或多种成分以任意比例混合。所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钙、乙酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。所述氧化剂为过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或两种成分以任意比例混合。所述还原剂为L-抗环血酸、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。所述低氨自交联水性丙烯酸乳液的制备方法包括以下步骤：a）底料A液的制备：常温常压下状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入去离子水总质量的30-70%，乳化剂总质量的8-10%，pH调节剂总质量的30-50%，边搅拌边加热使反应器内温度升温至75-80℃；b）预乳化液B的制备：常温常压状态下，将总质量10-50%的去离子水、丙烯酸酯类单体、余量乳化剂、丙烯酸功能单体混合成均匀溶液，并搅拌10-30分钟备用；c）引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入总质量5-15%的去离子水中，搅拌至完全溶解；d）pH调节剂溶液D的制备：常温常压状态下，将pH调节剂总质量50-70%加入余量去离子水中，搅拌至完全溶解；e）使a步骤的反应器内温度保持80-85℃，边搅拌边向反应器中加入预乳化液B总质量的3-10%和引发剂溶液C总质量的40-50%，反应时间20-40分钟。f）通过恒流泵向e步骤中反应器滴加余量预乳化液B、余量引发剂溶液C和余量pH调节剂溶液D，滴加时间200-300分钟，并确保后添加引发剂溶液C与预乳化溶液B滴完的间隔时间不超过5-10分钟。g）保持反应器内温度在80-85℃，保温10-30分钟，降温到50-70℃，同时滴加氧化剂和还原剂，滴加时间为15-35分钟，保温10-30分钟，继续降温至35-45℃，调节pH值至7-9，过滤出料后即可得到所述低氨自交联水性丙烯酸乳液。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的低氨自交联水性丙烯酸乳液中，采用了丙烯酸烷基酯、苯乙烯和丙烯酰胺功能单体的混合体系。由于上述组分在化学反应体系中可直接相容，并在反应时形成稳定的丙烯酸分子链结构，所以反应体系中的胺基可稳固的连接在丙烯酸分子链上，从而减少其在碱性条件下的水解。在后续应用的过程中，乳液与水泥及其他粉料混合形成碱性环境后，可大幅减少乳液释放的氨气，有效降低涂料涂装后对人体以及周边空气环境的损害。2、本专利技术的低氨自交联水性丙烯酸乳液中，采用了有机功能单体和无机功能单体的组合体系。首先，胺基团稳定挂接在丙烯酸分子链上，其与水泥基粉料的交联反应不会受胺基团与丙烯酸分子链之间的化学键能影响。其次，胺基团以及不含胺基团在常温固化的过程相互接触，并且与水泥基粉料形成有机-无机互穿网络体系。聚合物分子以连续相的形式连接着无机基团，阻隔微细孔洞，形成致密的保护层，保证了乳液与粉料良好的相容性以及涂料成膜后的优异的防水效果、机械性能以及粘结强度。最后，这两种单体在固化反应时会产生相互接枝作用，提高乳液与水泥基粉料结合时的悬浮能力，减缓在干燥过程中粉料下沉的程度，从而提高了涂料干膜的均匀性。3、本专利技术的低氨自交联水性丙烯酸乳液中，采用了阴离子乳化剂与非离子乳化剂的复配乳化体系。上述复配乳化体系在乳液的乳化过程中使聚合物产生亲水和非亲水的反应型基团，从而大幅提高丙烯酸乳液中的有机基团和无机基团分布的均匀性。此外，亲水基团中的羟基和羧基能起到提高乳液与水泥基粉料相容性的作用，使乳液具有优异的润湿性能，改善了传统丙烯酸乳液缓凝时间短的问题。4、本专利技术的低氨自交联水性丙烯酸乳液，采用预乳化半连续分步滴加工艺进行制备。首先，利用预乳化液B和引发剂溶液C构成较稳定的反应环境，使后续的乳化反应能在较温和的环境下进行。其次，后续化学反应采用分步滴加法进行，有效延长了功能单体的反应时间，并保证其在反应体系中能充分反应，大幅减少了副反应及副产物的出现，并提高乳液单体交联的稳定性。具体实施方式本专利技术的低氨自交联水性丙烯酸乳液去离子水、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酰胺功能单体、丙烯酸功能单体、乳化剂、引发剂、pH调节剂、氧化剂及还原剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水100份、丙烯酸烷基酯60-90份、苯乙烯30-60份、丙烯酰胺功能单体0.5-2份、丙烯酸功能单体0.1-3份、乳化剂1-10份、引发剂0.3-3份、pH调节剂0.01-0.1份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.05-0.2份。通过利用有机功能单体和无机功能单体的组合体系的组合，并结合可直接相容的混合体系，减少胺基团在碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述低氨自交联水性丙烯酸乳液包括去离子水、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酰胺功能单体、丙烯酸功能单体、乳化剂、引发剂、pH调节剂、氧化剂及还原剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水100份、丙烯酸烷基酯60‑90份、苯乙烯30‑60份、丙烯酰胺功能单体0.5‑2份、丙烯酸功能单体0.1‑3份、乳化剂1‑10份、引发剂0.3‑3份、pH调节剂0.01‑0.1份、氧化剂0.1‑0.5份、还原剂0.05‑0.2份。

【技术特征摘要】
1.一种低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述低氨自交联水性丙烯酸乳液包括去离子水、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酰胺功能单体、丙烯酸功能单体、乳化剂、引发剂、pH调节剂、氧化剂及还原剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水100份、丙烯酸烷基酯60-90份、苯乙烯30-60份、丙烯酰胺功能单体0.5-2份、丙烯酸功能单体0.1-3份、乳化剂1-10份、引发剂0.3-3份、pH调节剂0.01-0.1份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.05-0.2份。2.根据权利要求1所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或多种成分以任意比例混合。3.根据权利要求1所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述丙烯酸功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或多种成分以任意比例混合。4.根据权利要求1所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述乳化剂包括阴离子乳化剂和非离子乳化剂，阴离子乳化剂和非离子乳化剂的摩尔比为（1-4）：（4-1）。5.根据权利要求4所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述非离子乳化剂为脂肪醇乙氧化物、烷基乙氧化物的一种或两种成分以任意比例混合。6.根据权利要求4所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述阴离子乳化剂为C10-C20烷基硫酸盐、C10-C20烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸中的一种或多种成分以任意比例混合。7.根据权利要求1所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。8.根据权利要求1所述低氨自交联水性丙烯酸乳液，其特征在于：所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钙、乙酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢颖麟，刘燕，罗云，邱敬农，
申请(专利权)人：上海巴德富实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31