一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其是由包括甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、烷基羧酸、交联剂、引发剂以及乳化剂制成的水性丙烯酸乳液，水性丙烯酸乳液与醛助剂进行物理共混制成。本发明专利技术还公开可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂的制备方法。本发明专利技术乳液中引入具有内增塑的交联型功能单体，制得的乳液具有很好的成膜性，所成膜致密硬度高，可用于制备化学吸附降解甲醛的水性丙烯酸涂料并能满足人们对功能性涂料的要求。

A water-borne acrylic resin capable of adsorbing and degrading formaldehyde and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂及其制备方法
本专利技术涉及水性丙烯酸树脂领域，具体为一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂及其制备方法。
技术介绍
甲醛是一种易挥发的无色气体，有特殊的刺激气味，对人眼、鼻等都会产生强烈的刺激，已被国家卫生组织乃至国际卫生组织高度关注。国际癌症研究机构(IARC)将甲醛确定为1类致癌物；世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)将甲醛由2类致癌物质上升为1类致癌物质。针对甲醛对人体的诸多危害，目前很多文献提出了清除甲醛的方法。按照机理大致可分为三大类，一是物理吸附，主要依靠吸附剂将游离甲醛储存、固定，此方法操作简单、成本低，但是时间较长可能存在脱附的问题；二是催化氧化，将甲醛氧化成无害的CO2和H2O，此方法操作简单、效果较好，但是存在成本较高、条件苛刻等问题，所以并未被广泛采用；三是化学反应，利用甲醛上羰基或α-H的特性发生反应，从而除去游离甲醛，此方法去除甲醛效果最好、并且不存在二次排放，较易应用于纺织品和除醛喷洒剂等方面。但是由于某些除醛助剂添加之后会与涂料添加剂发生反应，影响涂料性能，所以需要通过对甲醛助剂进行筛选才能直接应用于涂料。
技术实现思路
本专利技术的目的针对以上所述各类降解甲醛方法中存在的不足，采用乳液共混的方法，提供一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其是较为稳定的功能性树脂，同时引入具有内增塑的交联型功能单体和除醛助剂，而且制得的复合乳液具有很好的成膜性和耐水性，所成膜致密硬度高，可用于制备化学吸附降解甲醛的水性丙烯酸涂料的制备并能满足人们对功能性涂料的要求。本专利技术的另一目的是提供所述可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂的制备方法。为达到上述目的，本专利技术是这样实现的：一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，由以下质量百分数的组分制成：其制备方法包括的步骤是：水性丙烯酸乳液与醛助剂进行物理共混。通过乳液共混的方式，使聚合物乳液中存在一些富含极性胺基官能团，使得其与甲醛发生不可逆的化学反应，从而可以达到降解甲醛的效果。优选的，所述除醛助剂的百分比含量为1～3％。所述甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯和/或甲基丙烯酸异辛酯中一种或者两种以上的组合。所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯和/或丙烯酸异辛酯中一种或者两种以上的组合。所述烷基羧酸为甲基丙烯酸和/或丙烯酸。所述交联剂为邻二乙烯基苯、间二乙烯基苯和/或对二乙烯基苯中一种或者两种以上的组合。所述除醛助剂为N-亚甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、丙烯酰胺、三聚氰胺、己二酸二酰肼(ADH)、2-咪唑烷酮(EU)、N-亚甲基丙烯酰胺、己二酸二酰肼(ADH)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、丙烯酰胺、三聚氰胺和/或己二酸二酰肼(ADH)中一种或者两种以上的组合。所述引发剂为过硫酸盐类引发剂过硫酸钾、过硫酸钠和/或过硫酸铵中一种或者两种以上的组合。所述乳化剂为十二烷基二苯醚磺酸二钠、十二烷基苯磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠等阴离子乳化剂中一种或者两种以上的组合。所述可降解甲醛的水性丙烯酸树脂的制备方法包括的步骤如下：(1)按上述配比称取甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、烷基羧酸、交联剂混合后制成混合单体；然后将将占引发剂质量40～50％的引发剂和占总乳化剂质量40～60％的乳化剂溶于占水总质量20～40％的水中制得第一溶液；(2)将占水总质量60～80％的水，占总乳化剂质量40～60％的乳化剂和占引发剂质量50～60％的引发剂加入到反应釜中，搅拌分散10～20分钟，待温度升至75～85℃，将5～15％质量的混合单体在15～30分钟滴入反应釜中，滴加完毕后保温15～30分钟，制得种子乳液；(3)在1.5～2小时内，将剩余的混合单体与第一溶液同时滴加到步骤(2)得到的种子乳液中，滴加完毕后在80～90℃条件下反应60～150分钟；紧接着将反应温度提高到85～95℃，保温1～5小时，然后降温至40～50℃，过滤即可制得纯的水性丙烯酸乳液；(4)将水性丙烯酸乳液与醛助剂通过进行物理共混，即制得化学吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂。其中，所述(4)步骤中，水性丙烯酸乳液与醛助剂通过进行物理共混的搅拌转速为40-150rpm，搅拌时间：10-50min。期间可以施加超声波处理，超声波的功率范围是100-300W。超声波处理使水性丙烯酸乳液与除醛助剂得到充分的混合，可以提高了热力学稳定性，清除甲醛的效果。优选的，水性丙烯酸乳液与醛助剂通过进行物理共混的搅拌转速为80-120rpm，搅拌时间：20-30min；超声波的功率范围是150-250W。所述混合单体制备的聚合物玻璃化温度Tg为-10～10℃。本专利技术采用半连续乳液聚合的方式制备，通过引入表面活性剂和除醛助剂，制备化学吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂。上述制备的功能性水性丙烯酸树脂中，通过筛选对人体无害且不会对乳液成膜性造成影响的除醛助剂，采用简单的乳液共混方式对丙烯酸乳液进行改性，以此改变了物理吸附和光催化降解的缺点，且在很大程度上简化了制备工艺，进而达到降解甲醛的目的。鉴于其良好的效果和简单的制备工艺，本专利技术制备的化学吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂将会被广泛应用于功能涂料，并且对功能涂料的发展有着重要的经济意义和社会意义。与现有技术相比，本专利技术具有如下突出效果：1)在本专利技术中，采用半连续乳液聚合法，反应过程易于控制，并且制得的水性丙烯酸树脂分子量高、粘度大，表现出很好的成膜性和耐水性；2)在本专利技术中，引入交联单体，得到的乳液在常温及低温下成膜性能都很好，同时聚合物的物理-化学性能、机械性能和粘接性都得到了很好的改善；3)本专利技术的树脂引入了除醛助剂，通过乳液共混的方式，使聚合物乳液中存在一些富含极性胺基官能团，使得其与甲醛发生不可逆的化学反应，从而可以达到降解甲醛的效果；在不改变水性丙烯酸树脂各方面性能的前提下，不仅可以大大简化其制备工艺，而且在一定程度上提高了其热力学稳定性，弥补了物理吸附和光催化降解甲醛的缺点，达到固定和/或清除甲醛的目的，并且可广泛应用于涂料工业的各个领域。附图说明图1为本专利技术可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂实施案例1的微观结构和功能化合物元素分布图；图2为本专利技术可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂实施案例1的降解甲醛的结果验证结果对照照片(其中，颜色越深代表除醛效果越差，左边是未加除醛助剂的效果图，左边图中说明无除醛效果，右边为本申请样品测试显示位无色，说明甲醛被完全降解出去)。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明，需要说明的是，实施例并不构成对本专利技术要求保护范围的限制。对本专利技术制备的可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂可用如下方法表征：乳液的粒径大小不一及分布采用AutosizerLo-c自动粒度仪测定；乳液聚合物的化学结构用FTIR测定；乳液玻璃化温度Tg用差示扫描量热仪(DSC)分析；最低成膜温度用最低成膜温度仪测定；乳液的乳胶粒子形态用透射电镜(TEM)分析；乳液的成膜情况用扫描电镜(SEM)和原子力学显微镜(AFM)分析。实施例1：一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其组分包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其特征在于，由以下质量百分数的组分制成：

【技术特征摘要】
1.一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其特征在于，由以下质量百分数的组分制成：其制备方法包括的步骤是：水性丙烯酸乳液与醛助剂进行物理共混。2.根据权利要求1所述的一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯和/或甲基丙烯酸异辛酯中一种或者两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯和/或丙烯酸异辛酯中一种或者两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述除醛助剂为N-亚甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、三聚氰胺、己二酸二酰肼、2-咪唑烷酮、N-亚甲基丙烯酰胺、己二酸二酰肼、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、2-咪唑烷酮、丙烯酰胺、三聚氰胺和己二酸二酰肼中一种或者两种以上的组合。5.根据权利要求1所述的一种可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂，其特征在于，十二烷基二苯醚磺酸二钠、十二烷基苯磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠中一种或者两种以上的组合。6.一种根据权利要求1-5任一所述的可吸附降解甲醛的水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，包括的步骤如下：(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞，胡峻峰，布珈玮，朵云霞，张赛刚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53