一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉制造技术

本发明专利技术涉及一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉，其为核壳结构丁苯胶乳与胶体稳定剂的共干燥混合物，所述乳胶粉采用以下步骤制备而成：(1)制备种子胶乳；(2)制备核壳结构丁苯胶乳；(3)制备可再分散乳胶粉。本发明专利技术采用种子乳液聚合工艺，且制备过程中先加入玻璃化温度低的单体反应生成软核，然后再加入玻璃化温度高及具有极性功能单体继续聚合，得到硬的、亲水性好的壳层，所得胶乳粒径分布均匀，玻璃化温度适宜，低粘高固，制备的乳胶粉流动性好，储存时间长，再分散性能良好，适用于水泥砂浆和混凝土的改性，也可用作粉末涂料或其它建筑粘结剂。

A nuclear shell structure of styrene butadiene redispersible latex powder

The invention relates to a core-shell structure styrene butadiene redispersible emulsion powder, drying the mixture is core-shell structure styrene butadiene latex and colloidal stabilizer, the latex powder is prepared by the following steps: (1) preparation of seed latex; (2) the preparation of core-shell structure styrene butadiene rubber latex; (3) preparation of redispersible latex powder. The invention adopts the seed emulsion polymerization process, glass monomer low reaction temperature to generate soft core to join and in the preparation process, then add the high glass transition temperature and polar monomer polymerization function to get, hard, good hydrophilic shell, the latex particle size distribution, glass transition temperature appropriate, low viscosity and high solid emulsion powder preparation, good fluidity, long storage time, and good dispersion, suitable for modification of cement mortar and concrete, but also can be used as powder coating or other adhesive for building.

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉
本专利技术涉及一种可再分散乳胶粉，具体地说，涉及一种由核壳结构丁苯胶乳制备而成的可再分散乳胶粉。
技术介绍
可再分散乳胶粉，是指将含有聚合物组分的水性乳液或者溶液经喷雾干燥等工艺脱水粉化处理得到的聚合物粉末，加水后能重新分散在水中，生成稳定的水相再分散液，并具有与原聚合物乳液或者溶液相当的性能。将聚合物应用于水泥砂浆或混凝土核壳结构，可显著提高混合材料的粘结性、抗折强度和变形能力，提高其耐久性和抗侵蚀能力。通常用于水泥砂浆或混凝土核壳结构的聚合物是以聚合物乳液的形式掺入的，其固含量一般在40％-70％之间。但乳液或溶液态的聚合物包装、储存、运输的成本较高，还需防霉防冻。将其制成可再分散的乳胶粉，除解决上述问题之外，还能与水泥、骨料等进行干混，制成易于在施工现场应用的单组份产品，保证砂浆成分配比的准确。因而可再分散乳胶粉在建筑化学品市场得到了普遍应用。近年来随着建筑化学品行业VOC排放要求的日益严格，可再分散聚合物粉末开始应用于干混型干粉涂料、腻子抹灰和瓷砖粘结料等产品中，应用领域日趋广泛。可再分散聚合物乳胶粉的制备分为母体聚合物溶液或乳液制备和溶液或乳液脱水干燥两阶段。制备技术的关键是干燥时保持其成膜过程的可逆。众所周知，聚合物乳液失水干燥时会形成连续的膜，这也是它能改进普通砂浆应用性能的基础，这一过程一般是不可逆的。若要恢复聚合物粉末的再分散性，必须在喷雾干燥前，向分散液中加入保护胶体，使其包覆在乳胶粒表面，使得粒子表面在出口温度下仍保持玻璃态，防止聚合物粒子之间的不可逆聚结。或者对聚合物粒子进行适当核壳结构，增大其表层的玻璃化温度，减少粒子间不可逆聚结的倾向。自从1957年德国瓦克公司(Wacker-ChemieGmbh)首次生产出第一代醋酸乙烯型(PVAC)均聚物乳胶粉以来,可再分散乳胶粉的生产和应用已有近60年的历史了。目前应用较广泛的可再分散乳胶粉有多种类型,如醋酸乙烯酯-乙烯共聚物(VAE)乳胶粉、乙烯/氯乙烯/月桂酸乙烯酯三元共聚物乳胶粉、丙烯酸聚合物乳胶粉等,其中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)乳胶粉因其高性价比而在全球销售中占主导地位。此外由于丙烯酸单体的多样性及其聚合物结构的无限性,以及丙烯酸聚合物乳液的广泛适用性及其良好的耐候性等性能,基于丙烯酸聚合物乳液的可再分散丙烯酸聚合物乳胶粉也得到了深入的研究,其应用也日益广泛。但是,不论是哪种类型的可再分散乳胶粉,目前存在的一个共同缺点是它们的耐水性较差,其原因主要来自两个方面:一是喷雾干燥时为了保证聚合物乳胶粉具有良好的再分散性能,往往需要加入大量保护胶体,如聚乙烯醇(PVA)等,但保护胶体是一种水敏性的物质,它的加入会影响产品的耐水性；二是制备一种理想的可再分散聚合物乳胶粉往往要选择合适的亲水性单体参与共聚,因为亲水性单体可改善聚合物乳胶粉的再分散性。然而,大量水敏性单体的存在会降低其成膜后的耐水性。因此,乳胶粉的可再分散性与耐水性的矛盾是可再分散聚合物乳胶粉研究的重点。使可再分散聚合物乳胶粉具备疏水性的方法有两种:一是合成具有疏水性结构的聚合物母体乳液,然后将其干燥并使制得的可再分散聚合物乳胶粉保持与其母体聚合物相似的疏水性；二是制备一种可再分散的疏水性添加剂加入到可再分散聚合物乳胶粉中,形成具有疏水特性的、混合的可再分散粉末。丁苯胶乳由两种非极性单体共聚而得，分子结构具有较好的疏水性。用它核壳结构的水泥基材料粘结性好、弯曲强度高，收缩性能、断裂性能、减水性能、耐磨性优良。同时具有较好的防水能力、变形适应性和耐久性。与其他类聚合物水泥核壳结构剂相比，其原料成本较低，易于大规模自动化生产，具有较好的竞争优势。由丁苯胶乳制成的可再分散乳胶粉同样具有较强的竞争力。但是，由于丁苯聚合物的分子结构中含丁二烯柔性的不饱和结构单元，聚合物易产生冷流性，在干燥和储存过程中，乳胶粉极易发生不可逆聚结，影响生产和使用。因此，市售的可再分散乳胶粉极少以丁苯胶乳为原料。为防止高温干燥过程乳胶粒之间的粘结，可将乳胶粒设计为核层较软、壳层较硬的核壳结构。壳层玻璃化温度(Tg)较高，在出口温度下仍保持玻璃态，可作为隔离层。在丁苯乳液聚合过程中加入含羧基的亲水性单体，一方面可提高共聚乳液的稳定性，同时也提高了乳胶粉的再分散性能。制备再分散胶粉时，一般需在喷雾干燥之前向聚合物乳液中加碱，使羧基离子化，提高羧基在喷雾干燥时的稳定性并保证胶粉的再分散性能。但是含有羧基的乳液加碱中和时存在增稠现象，羧基含量越高，碱增稠程度就越大。为保证胶粉易于再分散，制备胶粉所用乳液往往含有大量羧基，碱增稠现象十分严重。这使得喷雾前料液的粘度过高，必须加水稀释，以免堵塞泵路和干燥器。加水虽降低了粘度，也同时降低了料液的固含量，增加了除水量，相应增加了能耗。同时水分作为一种增塑剂也影响到料液的玻璃化温度(Tg)，通常Tg随着含水量的增加而降低，直接影响喷粉效果。为克服丁苯胶乳分子结构的不足，制备出具有市场竞争力的可再分散丁苯乳胶粉，本专利技术通过降低羧基单体的用量，并优选其他功能单体参与共聚，采用种子乳液聚合的方法，先加入玻璃化温度低的单体参加聚合反应，形成软核，随后加入玻璃化温度高的单体和极性功能单体继续聚合，得到硬的、亲水性好的壳层。由此获得了综合性能优良的用于制备可再分散乳胶粉的核壳结构丁苯胶乳。以该胶乳为原料，添加适量保护胶体和隔离剂即可获得性能优异的可再分散乳胶粉。CN1105696C和TW509714B是德国瓦克公司申请的有关丁苯聚合物基可再分散乳胶粉专利，分别用作建筑胶黏剂及木材胶黏剂。所述乳胶粉是在一种或多种保护性胶体存在下，使苯乙烯与丁二烯进行无皂乳液聚合得到水性聚合物分散液，然后经喷雾干燥制得的。缺点是二者均需加入高达30％的保护性胶体，水分散体系粘度很高，喷雾干燥前需加大量水稀释，干燥能耗高，生产效率低。
技术实现思路
针对现有技术中以丁二烯和苯乙烯为主要共聚单体制备的可再分散乳胶粉所存在的分散体粘度高、成粉困难、乳胶粉再分散效果差的问题，本专利技术优选了适宜的极性共聚单体，降低了羧基单体的用量，采用种子乳液聚合的方法，先加入玻璃化温度低的单体参加聚合反应，形成软核，随后加入玻璃化温度高的单体和极性功能单体继续聚合，得到硬的、亲水性好的壳层,由此得到的丁苯胶乳粒径分布均匀、固含量高、粘度低，易于喷雾干燥成粉。干燥后的乳胶粉流动性好，储存时间长，再分散性能良好，适用于水泥砂浆和混凝土的改性，也可用做粉末涂料或其他建筑粘结剂。本专利技术所提供的技术方案为：一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉，其为核壳结构丁苯胶乳与胶体稳定剂的共干燥混合物，所述乳胶粉采用下述步骤制备而成：(1)制备种子胶乳向聚合釜中加入乳化剂溶液和碱溶液，开动搅拌，反应釜升温至85℃，滴加引发剂溶液，然后加入苯乙烯，加料过程中聚合釜温度控制在84-86℃，加料完毕后，保温30分钟，降温至35℃，用300目不锈钢网过滤出料，得种子胶乳；(2)制备核壳结构丁苯胶乳将衣康酸用去离子水溶解，得衣康酸水溶液；复配乳化剂中加入去离子水充分溶解，然后加入丙烯酰胺和丙烯腈，得丙烯酰胺/丙烯腈/乳化剂溶液；将去离子水、EDTA、碱以及步骤(1)所得种子胶乳加入聚合釜内，除去釜中的游离氧，开启搅拌，升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉，其为核壳结构丁苯胶乳与胶体稳定剂的共干燥混合物，其特征在于，所述乳胶粉采用下述步骤制备而成：(1)制备种子胶乳向聚合釜中加入复配乳化剂溶液和碱溶液，开动搅拌，反应釜升温至85℃，滴加引发剂溶液，然后加入苯乙烯，加料过程中聚合釜温度控制在84‑86℃，加料完毕后，保温30分钟，降温至35℃，用300目不锈钢网过滤出料，得种子胶乳；(2)制备核壳结构丁苯胶乳将衣康酸用去离子水溶解，得衣康酸水溶液；复配乳化剂中加入去离子水充分溶解，然后加入丙烯酰胺和丙烯腈，得丙烯酰胺/丙烯腈/乳化剂溶液；将去离子水、EDTA、碱以及步骤(1)所得种子胶乳加入聚合釜内，除去釜中的游离氧，开启搅拌，升温至85℃，然后连续滴加苯乙烯、丁二烯和过硫酸铵水溶液，加料过程中控制釜温在84‑86℃范围内，丁二烯、1/2‑2/3质量的苯乙烯在6小时内滴加完毕，然后开始滴加丙烯酰胺/丙烯腈/乳化剂溶液及衣康酸水溶液，同时继续滴加剩余的苯乙烯，滴加时间为2h，加料完毕，保温2h，降温至35℃，用300目不锈钢网过滤出料，得核壳结构丁苯胶乳；(3)制备可再分散乳胶粉向步骤(2)所得核壳结构丁苯胶乳中加入聚乙烯醇，混合均匀后喷雾干燥，即得可再分散乳胶粉。...

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉，其为核壳结构丁苯胶乳与胶体稳定剂的共干燥混合物，其特征在于，所述乳胶粉采用下述步骤制备而成：(1)制备种子胶乳向聚合釜中加入复配乳化剂溶液和碱溶液，开动搅拌，反应釜升温至85℃，滴加引发剂溶液，然后加入苯乙烯，加料过程中聚合釜温度控制在84-86℃，加料完毕后，保温30分钟，降温至35℃，用300目不锈钢网过滤出料，得种子胶乳；(2)制备核壳结构丁苯胶乳将衣康酸用去离子水溶解，得衣康酸水溶液；复配乳化剂中加入去离子水充分溶解，然后加入丙烯酰胺和丙烯腈，得丙烯酰胺/丙烯腈/乳化剂溶液；将去离子水、EDTA、碱以及步骤(1)所得种子胶乳加入聚合釜内，除去釜中的游离氧，开启搅拌，升温至85℃，然后连续滴加苯乙烯、丁二烯和过硫酸铵水溶液，加料过程中控制釜温在84-86℃范围内，丁二烯、1/2-2/3质量的苯乙烯在6小时内滴加完毕，然后开始滴加丙烯酰胺/丙烯腈/乳化剂溶液及衣康酸水溶液，同时继续滴加剩余的苯乙烯，滴加时间为2h，加料完毕，保温2h，降温至35℃，用300目不锈钢网过滤出料，得核壳结构丁苯胶乳；(3)制备可再分散乳胶粉向步骤(2)所得核壳结构丁苯胶乳中加入聚乙烯醇，混合均匀后喷雾干燥，即得可再分散乳胶粉。2.根据权利要求1所述的一种核壳结构丁苯可再分散乳胶粉，其特征在于，步骤(1)所述种子胶乳的聚合配方为：苯乙烯100质量份，复配乳化剂5-8质量份，过硫酸铵0.25-0.35质量份，氢氧化钾0.03质量份，去离子水220-230质量份。3.根据权利要求2所述的一种核壳结构丁苯可再分...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁思琦，
申请(专利权)人：鲁思琦，
类型：发明
国别省市：浙江,33