一种超疏水聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用，该聚丙烯酸酯乳液包括A、B两组分，各组分按重量份计：A组分包括混合单体30~46份，丙烯酸0.5~3.0份，乙烯基三乙氧基硅烷1~4份，功能性单体0.5~3.0份，水45~60份，复合乳化剂0.5~3.0份、水溶性引发剂0.1~1.0份，采用种子乳液聚合得到聚丙烯酸酯乳液；B组分包括改性纳米氧化锌1~4份，所述改性纳米氧化锌是利用硅烷类偶联剂对氧化锌表面进行化学改性。本发明专利技术的聚丙烯酸酯复合乳液，通过功能性单体及乙烯基三乙氧基硅烷单体、改性氧化锌提高复合乳液的疏水性能。使用该疏水聚丙烯酸酯乳液浸渍玻璃纤维过滤纸，干燥得到空气过滤纸的具有疏水性好、低克重、强度高的优点，并具有很好的透气性。

Super hydrophobic polyacrylate composite emulsion and preparation method and application thereof

The invention relates to a super hydrophobic polyacrylate composite emulsion for air filter paper and its preparation method and application. The polyacrylate emulsion comprises two components of A and B, and each component is determined by weight fraction: A components include mixed monomer 30~46 parts, acrylic acid 0.5~3.0 parts, vinyl triethoxy silane 1~4 parts, functional monomer 0.5~3.0 parts, water 45~60 parts, compound emulsifier 0.5~3.0 parts and water soluble parts. The 0.1~1.0 initiator was prepared by seeded emulsion polymerization, and the B component consisted of modified nano Zinc Oxide 1~4 parts. The modified nano Zinc Oxide was chemically modified with silane coupling agent on the surface of Zinc Oxide. The polyacrylate composite emulsion of the invention improves the hydrophobicity of the composite emulsion through functional monomers and vinyl triethoxy silane monomer and modified Zinc Oxide. The hydrophobic polyacrylate emulsion is used to impregnate glass fiber filter paper. The air filter paper has the advantages of good hydrophobicity, low weight and high strength, and has good air permeability.

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子合成领域，具体涉及一种超疏水空气过滤纸用聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法及其应用。
技术介绍
空气过滤纸是以玻璃纤维为主要原材料，采用湿法成型工艺加工成原纸，再经水性树脂浸渍池上浆工艺，后经高温烘干定型而成。玻璃纤维空气过滤纸广泛用于各种过滤器的过滤层，是过滤功能的重要组成部分。可用于过滤大气中尘埃和各种气溶胶粒子，在工业生产、空气压缩机压缩空气过滤、空调过滤、吸尘器、防毒面具等方面有广泛的应用。性能优良的空气过滤纸应具有较高的过滤精度、相对较低的过滤阻力和较高的纳污能力。玻纤空气过滤纸能够从气体中除去有害粉尘、烟雾、毒雾等，还能阻隔细菌，微生物和病毒，这对国防装备的改进，环境保护，人类的健康，机械设备的保养，精细加工产品及电子产品的保证是必不可少的，对国防建设和国民经济的发展具有重要的意义。目前常用的水乳型浸渍树脂主要包括醋丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液及其改性产品等。丙烯酸酯乳液具有优良的耐候性、成膜性和粘结性，在涂料、粘合剂等方面应用比较广泛，但同时存在缺陷，如疏水性、湿透性等缺点，丙烯酸酯浸渍空气过滤纸产品，在比较潮湿的环境中，空气过滤纸易吸水变软，强度变差，导致过滤效率下降，同时纸的寿命缩短，不能满足空气过滤纸的应用需求。将有机硅氧烷单体作为改性助剂直接加入丙烯酸酯乳液中改性，通过化学反应将有机硅氧烷引入到丙烯酸酯分子链上，使得极性相差很大的有机硅氧烷和丙烯酸酯聚合物分子间形成化学键，化学改性明显提高了两相之间的相容性，一定程度上控制了有机硅分子的表面迁移性。
技术实现思路
为了克服现有技术疏水性的不足，本专利技术的目的在于提供一种玻璃纤维空气过滤纸浸渍用的超疏水聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法，该聚丙烯酸酯复合乳液具有良好的耐水性，干燥后能够形成超疏水表面，经该聚丙烯酸酯复合乳液浸渍的玻璃纤维过滤纸，具有超疏水性能，良好的过滤效率，同时具有很好的透气性。本专利技术所涉及的具体技术方案如下：一种空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其包括以下按重量份计的各组分：混合单体30～46份，丙烯酸0.5～3.0份，乙烯基三乙氧基硅烷1.0～4.0份，功能性单体0.5～3.0份，水45～60份，复合乳化剂0.5～3.0份、水溶性引发剂0.1～1.0份。作为本专利技术优选的实施方式，所述混合单体选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯中的一种或两种以上。作为本专利技术优选的实施方式，所述功能性单体选自N-甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺的一种。作为本专利技术优选的实施方式，所述水溶性引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。作为本专利技术优选的实施方式，复合乳化剂为OP、OS、SDS、RP90中的任意两种以上的混合。作为本专利技术优选的实施方式，改性纳米纳米氧化锌，所用的硅烷类偶联剂为偶联剂KH570、KH550中一种。本专利技术还提供了一种如上所述的空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其包括以下步骤：a)将反应所需单体在单口烧瓶中混合混匀，放置备用；b)将复合乳化剂、蒸馏水加入反应器中，并加入部分混合均匀的单体，搅拌并升温，升温后加入水溶性引发剂总量的15％～50％引发单体反应，继续升温，待种子乳液无回流，滴加剩余的混合单体和水溶性引发剂，将功能性单体直接滴入到反应器中，反应结束后，保温1h后，降温至40℃及以下得到聚丙烯酸酯乳液。(c)将改性纳米氧化锌(0.5～-4份)在聚丙烯酸酯乳液反应结束后，加入到反应器中，并搅拌均匀。作为本专利技术优选的实施方式，所述步骤b)中种子乳液聚合的温度为60～70℃，时间为5～30min；种子乳液聚合完成后滴加剩余预乳液的温度为80～92℃，时间为2～5h。本专利技术还提供了上述聚丙烯酸酯乳液的应用：一种玻璃纤维空气过滤纸，其使用如上所述的聚丙烯酸酯复合乳液，与玻璃化转变温度为-20～0℃、粒径大于200nm的改性纯丙乳液按照一定比例在室温混合均匀，所制备聚丙烯酸酯共聚乳液所占比例为50％～80％，在玻璃纤维原纸上浸渍，通过220℃高温烘道干燥得到。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的聚丙烯酸酯复合乳液通过引入适量的硅烷单体，及功能性单体，与改性纳米氧化锌产生协同的相互增强作用，使得形成的乳胶膜具有较大的交联密度，制得的乳液粒子大小均一、形态规整、稳定性好，成膜后并且具有优良的耐碱性和疏水性。按本专利技术所制得的玻璃纤维空气过滤纸张强度高，疏水性能优良，并且采用的浸渍材料具有很好的透气性，对空气过滤纸的阻力性能指标影响也很小，提高了玻璃纤维空气过滤纸的强度和挺度，具有低克重、高挺度的市场竞争优势。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1将反应所需单体(苯乙烯130g、丙烯酸丁酯147g、丙烯酸7g、乙烯基三乙氧基硅烷8g)在单口烧瓶中混合混匀，放置备用；将复合乳化剂(OP2.3g、OS3.2g、SDS0.32g)、水330g加入反应器中，并加入部分混合均匀的单体27g，搅拌并升温，升温到60℃后加入9g水溶性引发剂(浓度为10％的过硫酸铵的水溶液)引发单体反应，继续升温到85℃，待种子乳液无回流，在3h内滴加剩余的单体和24g水溶性引发剂(浓度为10％的过硫酸铵的水溶液)，功能性单体N-甲基丙烯酰胺8g直接滴入到反应器中，反应结束后，再保温1h后，降温至40℃得到聚丙烯酸酯乳液。经KH550改性后纳米氧化锌6g，在聚丙烯酸酯乳液反应结束后，加入到反应器中，并搅拌均匀将聚合反应得到的聚丙烯酸酯复合乳液与玻璃化转变温度为-20℃的改性纯丙乳液以4:1的比例共混稀释，将玻璃纤维原纸浸渍其中，然后在220℃高温烘道内干燥，得到超疏水空气过滤纸。实施例2将反应所需单体(甲基丙烯酸甲酯138g、丙烯酸丁酯147g、丙烯酸7g、乙烯基三乙氧基硅烷17g)在单口烧瓶中混合混匀，放置备用；将复合乳化剂(RP902.9g、OS3.15g、SDS0.3g)、水340g加入反应器中，并加入部分混合均匀的单体27g，搅拌并升温，升温到66℃后加入10g水溶性引发剂(浓度为10％的过硫酸钾的水溶液)引发单体反应，继续升温到82℃，待种子乳液无回流，在3h内滴加剩余的单体和26g水溶性引发剂(浓度为10％的过硫酸钾的水溶液)，反应结束后，将9gN-羟乙基丙烯酰胺直接滴入到反应器中，再保温1h后，降温至40℃得到聚丙烯酸酯乳液。经KH570改性后纳米氧化锌15g，在聚丙烯酸酯乳液反应结束后，加入到反应器中，并搅拌均匀。将聚合得到的聚丙烯酸酯复合乳液与玻璃化温度为-10℃的改性纯丙乳液以7:3的比例共混稀释，将玻璃纤维原纸浸渍其中，然后在220℃烘道内干燥，得到超疏水空气过滤纸。实施例3将反应所需单体(苯乙烯136g、丙烯酸丁酯115g、丙烯酸乙酯20g、丙烯酸12g、乙烯基三乙氧基硅烷20g)在单口烧瓶中混合混匀，放置备用；将复合乳化剂(OP2.4g、OS3.5g、SDS0.3g)、水346g加入反应器中，并加入部分混合均匀的单体27g，搅拌并升温，升温到70℃后加入17g水溶性引发剂(浓度为10％的过硫酸铵的水溶液)引发单体反应，继续升温到9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：包括A、B两组分，按重量份计，A组分包括混合单体30~46份，丙烯酸0.5~3.0份，乙烯基三乙氧基硅烷1.0~4.0份，功能性单体0.5~3.0份，水45~60份，复合乳化剂0.5~3.0份、水溶性引发剂0.1~1.0份；B组分包括改性纳米氧化锌1~4份，所述改性纳米氧化锌是利用硅烷类偶联剂对氧化锌表面进行化学改性。

【技术特征摘要】
1.一种空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：包括A、B两组分，按重量份计，A组分包括混合单体30~46份，丙烯酸0.5~3.0份，乙烯基三乙氧基硅烷1.0~4.0份，功能性单体0.5~3.0份，水45~60份，复合乳化剂0.5~3.0份、水溶性引发剂0.1~1.0份；B组分包括改性纳米氧化锌1~4份，所述改性纳米氧化锌是利用硅烷类偶联剂对氧化锌表面进行化学改性。2.根据权利要求1所述的空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：所述混合单体选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：所述功能性单体选自N-甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺中的一种。4.根据权利要求1所述的空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：所述水溶性引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。5.根据权利要求1所述的空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：所述复合乳化剂为OP、OS、SDS、RP90中的任意两种及以上的混合。6.根据权利要求1所述的空气过滤纸用超疏水聚丙烯酸酯复合乳液，其特征在于：所述的改性纳米纳米氧化锌，所用的硅烷类偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周希，刘美红，王春鹏，金立维，程增会，
申请(专利权)人：中国林科院林产化工研究所南京科技开发总公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32