一种用于制造可再分散乳胶粉的核壳聚合物乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制造可再分散乳胶粉的核壳聚合物乳液及其制备方法，该制备方法依次包括形成核的单体预乳化液的制备、形成壳的单体预乳化液的制备、制备核壳聚合物乳液三个步骤。本发明专利技术得到的核壳聚合物乳液具有优异的成膜耐水性和抗拉强度，可应用于涂料业、化学建筑材料和工业固体废弃物资源化利用等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚合物乳液，具体涉及一种用于制造可再分散乳胶粉的 核壳聚合物乳液及其制备方法。
技术介绍
目前，聚合物乳液在涂料业、化学建筑材料和工业固体废弃物资源化利 用中已经得到了广泛的应用，比如，人们发现在水泥基材料中加入聚合物乳 液可以明显的改善材料的某些特性，如提高抗渗性、抗冻性、耐热性、延伸 性、增强柔性和对非水泥基材料界面的粘结力等。同时，为了便于运输、节 约成本，人们又将聚合物乳液制成可再分散乳胶粉，此固体干粉溶于水中又 可以形成与原聚合物乳液性能相同的乳液，从而大大方便了聚合物乳液的应 用。因此，用于制造可再分散乳胶粉的聚合物乳液在近几年中得到了飞速发 展，为了提高乳胶粉在水中重新分散的再分散性能和稳定性，出现了核壳结 构的聚合物乳液，如中国专利技术专利申请CN101173021A公开了一种丙烯酸核 壳聚合物乳液，由形成该聚合物的核的单体组分和壳的单体组分通过乳液聚 合法制备获得，所述乳液可通过喷雾干燥法制备得到分散性良好的可再分散 乳胶粉。然而，上述丙烯酸核壳聚合物乳液的成膜耐水性较差、抗拉强度低，有 进一步提髙的余地。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有良好成膜耐水性和抗拉强度的核壳聚合 物乳液及其制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是 一种用于制造可再分 散乳胶粉的核壳聚合物乳液的制备方法，包括如下步骤(1)形成核的单体预乳化液的制备将乳化剂加入去离子水中，混合均 匀后，以质量计，加入15~30%的单体A、 10~40%的乙烯基酯、40~70%的(甲基)丙烯酸酯和1~5%的交联单体，搅拌分散后，得到核单体预乳化液；(2) 形成壳的单体预乳化液的制备将乳化剂加入去离子水中，混合均 匀后，以质量计，加入10~25%的单体A、 20~40%的乙烯基酯、40~60%的(甲 基)丙烯酸酯和1~5%的乙烯基三氧乙基硅烷，搅拌分散后，得到壳单体预乳 化液；(3) 制备核壳聚合物乳液先取步骤(l)得到的核单体预乳化液总质量的 8~25%，加入引发剂、乳化剂、pH值缓冲剂，在50 90'C下反应O.l-lh;然 后在l~2.5h内滴加剩余的核单体预乳化液，反应温度为50-90X:;再于1.5~3h 内滴加步骤(2)得到的壳单体预乳化液，保温反应0.5 2h，然后降温至40~50 'C，调节pH值为7-9，过滤出料，即可所述核壳聚合物乳液；步骤(3)中，以质量计，所述核单体预乳化液为30~60份，壳单体预乳化 液为40 70份，所述核壳聚合物乳液为IOO份 步骤(1)和(2)中，HC—COOF^II所述单体A的结构式为HC—CQOH ， Ri为C广d6的烷基； 所述乙烯基酯为醋酸乙烯酯或叔碳酸乙烯酯；所述(甲基)丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯和(甲基)丙烯酸Cs d6烷基酯中的 至少一种；所述交联单体选自羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、四甲基二乙烯基硅烷和 甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种；z(CH2CH20)mS03Na R2—N\所述乳化剂的结构式为 (CH2CH20)nS03Na,其中，R2为C8~Cl2的烷基；m和n相同或不同，为10 14的自然数；所述乳化剂的用量为各步 骤中单体总质量的0.2~1%。上文中，所述步骤(l)中的40~70%的(甲基)丙烯酸酯，是指总共的(甲基) 丙烯酸酯，例如当选自两种酯时，这两种酯的总和为40~70%。所述(甲基) 丙烯酸C8 d6烷基酯包括两种情况1)丙烯酸C8 d6烷基酯；2)甲基丙烯酸Cs d6垸基酯；所述C8 d6烷基是本领域技术人员公知的内容，例如，丙 烯酸Q d6垸基酯包括丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异辛酯等。上文中，步骤(3)中所述的核单体预乳化液总质量的8~25%,是以核单体 预乳化液为基础；例如每100份核壳聚合物乳液中，所述核单体预乳化液 为50份，取其中8~25%，即4 12.5份，作为打底液。上述技术方案中，所述乳化剂的制备方法如下(1) 在负压下，向反应釜中加入烷基胺，启动外循环，充氮气置换反应 釜中的空气后，调温至20C以下，然后抽真空，再将反应釜内物料加热到 130~140"后，加入环氧乙烷并进行循环反应，反应温度为170 180"C,反应 压力小于0.4MPa，加完后在170~180*0下保温反应至少20分钟，再降温冷 却到80 90X:;其中，垸基胺和环氧乙垸的摩尔比为1: 20-28;(2) 在步骤(l)得到的产物中加入等质量的水，然后加入亚硫酸氢钠，调 温至1201C，反应3h,再降至常温，即得到所述乳化剂其中，亚硫酸氢钠 和垸基胺的质量比为2~3: 1。上述技术方案中，所述步骤(1)和(2)中去离子水的量与单体总质量之比 为0.5~0.7: 1。上述技术方案中，所述步骤(3)中的引发剂为过硫酸铵，其用量为乳液总 质量的0.01~0.8%。这是现有技术；当然，所述引发剂还可以采用一些常规 引发剂，如过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、叔丁基过氧化氢等本领域技术 人员公知的引发剂。上述技术方案中，所述步骤(3)中的pH值缓冲剂为过碳酸钠、碳酸氢钠 或醋酸钠硫酸铵，其用量为乳液总质量的0.01~0.05%。本专利技术同时请求保护由上述制备方法得到的用于制造可再分散乳胶粉 的核壳聚合物乳液。上述技术方案中，所述聚合物乳液的固含量为40~60%。本专利技术的核壳聚合物乳液可以通过喷雾干燥法或其他公知技术制备得 到可再分散乳胶粉，本专利技术同时请求保护所述可再分散乳胶粉。由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1.本专利技术获得了新的核壳聚合物乳液，其成膜耐水性和抗拉强度明显 优于现有的丙烯酸系核壳聚合物乳液，具有预料不到的技术效果；试验证明， 按GB/T16777-1997检测涂膜的抗拉强度，本专利技术的抗拉强度平均值为 2.9MPa，而国内同类产品仅为1.7MPa左右按GB/T1733-93/甲法检测涂膜耐水性，浸泡72小时后，本专利技术的涂膜表面稍变白、摩擦无起粉、韧性好， 而国内同类产品的表面泛白，摩擦起粉，韧性差。2. 本专利技术采用自制的新乳化剂，其用量仅为各步骤中单体总质量的 0.5~1%，在实现乳液稳定的情况下大大降低了乳化剂的用量，从而提髙了乳 液的耐水性。3. 本专利技术在壳单体预乳化液中配合使用单体A和乙烯基三氧乙基硅烷， 提髙了乳液的抗拉强度。4. 本专利技术的制备方法简单、条件温和，适于推广应用。具体实施方式 下面结合实施例对本专利技术作进一步描述 实施例一一种用于制造可再分散乳胶粉的核壳聚合物乳液，制备方法如下(1) 形成核的单体预乳化液的制备以质量计，将0.2份乳化剂加入60 份去离子水中，混合均匀后，加入23份丁二酸正丁酯、30份醋酸乙烯、45 份丙烯酸正丁酯、2份甲基丙烯酸羟丙酯，髙速搅拌30分钟，得到核单体预 乳化液；(2) 形成壳的单体预乳化液的制备以质量计，将0.3份乳化剂加入60 份去离子水中，混合均匀后，以质量计，加入15份丁二酸正丁酯、25份醋 酸乙烯、40份丙烯酸正丁酯、17份丙烯酸乙酯、3份乙烯基三氧乙基硅烷混 合制成混合单体，搅拌分散后，得到壳单体预乳化液；(3) 制备核壳聚合物乳液先取步骤(l)得到的核单体预乳化液总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造可再分散乳胶粉的核壳聚合物乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：　（１）形成核的单体预乳化液的制备：将乳化剂加入去离子水中，混合均匀后，以质量计，加入１５～３０％的单体Ａ、１０～４０％的乙烯基酯、４０～７０％的（甲基） 丙烯酸酯和１～５％的交联单体，搅拌分散后，得到核单体预乳化液；　（２）形成壳的单体预乳化液的制备：将乳化剂加入去离子水中，混合均匀后，以质量计，加入１０～２５％的单体Ａ、２０～４０％的乙烯基酯、４０～６０％的（甲基）丙烯酸酯和１～５％ 的乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌分散后，得到壳单体预乳化液；　（３）制备核壳聚合物乳液：先取步骤（１）得到的核单体预乳化液总质量的８～２５％，加入引发剂、乳化剂、ｐＨ值缓冲剂，在５０～９０℃下反应０．１～１ｈ；然后在１～２．５ｈ内滴加剩余的 核单体预乳化液，反应温度为５０～９０℃；再于１．５～３ｈ内滴加步骤（２）得到的壳单体预乳化液，保温反应０．５～２ｈ，然后降温至４０～５０℃，调节ｐＨ值为７～９，过滤出料，即可所述核壳聚合物乳液；　步骤（３）中，以质量计，所述核单体预乳 化液为３０～６０份，壳单体预乳化液为４０～７０份，所述核壳聚合物乳液为１００份；　步骤（１）和（２）中，　所述单体Ａ的结构式为：Ｈ＊－ＣＯＯＨ，Ｒ↓［１］为Ｃ↓［１］～Ｃ↓［１６］的烷基；　所述乙烯基酯为醋酸乙烯酯或叔碳酸 乙烯酯；　所述（甲基）丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸－２－乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯和（甲基）丙烯酸Ｃ↓［８］～Ｃ↓［１６］烷基酯中的至少一种；　所述交联单体选自羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、四甲基二乙 烯基硅烷和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种；　所述乳化剂的结构式为：Ｒ↓［２］－＊＊＊，其中，Ｒ↓［２］为Ｃ↓［８］～Ｃ↓［１２］的烷基；ｍ和ｎ相同或不同，为１０～１４的自然数；所述乳化剂的用量为各步骤中单体总质量的０．２～１％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅雁，张太龙，
申请(专利权)人：苏州弗克新型建材有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]