一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物及其制备方法，制备方法包括：将超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液用氨水中和至pH为8‑9，搅拌条件下滴加交联剂促进剂、交联剂1和/或交联剂2，然后加入填料浆，搅拌混合均匀；用增稠剂将乳液粘度增稠至2500‑3000cP，得到胶浆；搅拌条件下将热敏化剂、低温复合发泡剂先后加入胶浆中，再高速搅拌进行机械发泡；将机械发泡后的胶浆灌入模具，在烘箱中放置6～12h，进行破乳、发泡、交联以及固化成型；将固化成型后的泡沫聚合物压干除水，烘干后即为代替PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物。本发明专利技术在特定的工艺条件下破乳、发泡制孔、交联硫化同步进行，制得高亲水、高孔隙率、高强度的丙烯酸酯泡沫胶棉塑料。

Acrylate foam polymer instead of PVA collodion and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物及其制备方法
本专利技术涉及泡沫高分子材料的应用和清洁用品的制造领域，尤其涉及一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物及其制备方法。
技术介绍
由胞体以及连接胞体的互相穿插成网络结构的固体框架所组成的材料，以三维形式排列的多边胞体结构材料称为泡沫材料。泡沫塑料作为发泡材料的一种，是由大量气体微孔分散于聚合物中而形成的。一类具有孔结构的高分子复合材料，也可以称为以气体作为填料的复合塑料。胶棉拖把就是一种开孔泡沫塑料在民用卫生洁具领域的运用。目前已工业化的PVA胶棉的生产是采用淀粉工艺制备的，淀粉工艺制备PVA胶棉的泡孔形成过程如图1所示，淀粉在发泡过程中主要起成孔剂的作用。首先将淀粉加入到PVA溶液中，在酸性含有甲醛的反应介质中，随着缩醛反应的进行，淀粉颗粒吸水膨胀，粒径随着反应的进行逐渐变大，然后经水解，淀粉的苷键断裂，粒径开始变小至最终破裂消失，即在发泡体中淀粉颗粒所在的位置形成孔洞，固化成型后再将发泡体中残留的淀粉清洗掉，便形成了具有孔结构的PVA发泡材料，即PVA胶棉。虽然PVA胶棉材料具备很好的力学性，无毒无害可生物降解，机械强度卓越，耐溶剂和耐油脂性能优异等特点，但其传统的生产过程产生大量的高VOCs的工业废水，环保处理成本高、难度大。产业界根据现状，纷纷开发通过机械制孔或化学制孔的方法，来减少传统PVA胶棉材料生产工艺废水的产生。如，申请号为CN200910204306.8的中国专利文献公开了一种具植物性淀粉及竹碳粉的PVA发泡胶棉，包含：至少一具有贯通性隙孔结构的聚酯纤维基材，添加植物性淀粉及竹碳粉的PVA(聚乙烯醇)发泡材料，其中该PVA发泡材料对基材形成包结状态并经甲醛缩醛，其中制作过程中具有贯通性隙孔结构的聚酯纤维基材置入预定形状的容器内，再灌注添加甲醛及盐酸的PVA(聚乙烯醇)发泡样料，然后PVA发泡样料会与甲醛起缩醛反应，借以使PVA(聚乙烯醇)发泡材料对基材形成包结状态，待PVA发泡材料完全充满整个模具后，再进行加温发泡定型作业，盐酸则作为催化剂可以产生催化反应，以加速整个反应速度。又如，申请号为CN201510413319.1的中国专利文献公开了一种无淀粉PVA胶棉及其制备方法，所用原料及质量百分含量为：PVA∶水∶增稠剂∶活性剂∶盐酸∶甲醛＝9～15∶65～75∶0.1～0.5∶0.2～1.2∶5～10∶8～11，其制备方法包括以下步骤：(1)溶液的配制；(2)发泡；(3)固化成型；(4)后处理。上述两个专利文献公开的生产工艺较传统PVA胶棉材料生产工艺简单，在制备过程中少淀粉或无淀粉添加，虽然降低了企业的生产成本，及减少后期处理过程中污染水质的物质产生，但还是有大量含甲醛的酸性工业废水产生。虽然改变制孔办法可以改善高VOCs的排放问题，但因为聚乙烯醇含有大量的羟基，其耐水性差，除了酸性条件下缩醛的交联工艺，其他交联工艺很难使得胶棉性能达到要求。因而，要选用无废水的制备工艺，需要选择一种与传统胶棉完全不同的高分子材料及制备工艺。丙烯酸酯树脂在各个高分子材料运用领域得到广泛使用，特别是通过乳液聚合方法得到的丙烯酸酯水性胶乳，由于使用水做溶剂，属于环保型乳液。特别是丙烯酸酯低温乳液聚合物，其基础分子量大、力学性能优异，原料价格低廉，使用范围广泛，此类高分子交联后具耐热性、耐水性、耐溶剂性，耐磨、耐划性、耐老化等优良特点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，采用超低温乳液聚合的方法，制备出高性能热敏破乳丙烯酸酯活性环氧乳液，并设计多官能团巯基、金属离子等作为交联剂，采用机械、热敏破乳制孔或化学制孔的方法，在特定的工艺条件下破乳、发泡制孔、交联硫化同步进行，制得高亲水、高孔隙率、高强度的丙烯酸酯泡沫胶棉塑料。具体技术方案如下：一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，包括：(1)将超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液用氨水中和至pH为8-9，搅拌条件下滴加交联剂促进剂、交联剂1和/或交联剂2，然后加入填料浆，搅拌混合均匀；(2)用增稠剂将乳液粘度增稠至2500-3000cP，得到胶浆；(3)搅拌条件下将热敏化剂、低温复合发泡剂先后加入胶浆中，再高速搅拌进行机械发泡；(4)将机械发泡后的胶浆灌入模具，在烘箱中放置6～12h，进行破乳、发泡、交联以及固化成型；(5)将固化成型后的泡沫聚合物压干除水，烘干后即为代替PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物；所述的丙烯酸酯泡沫聚合物包含以下质量份的原料：所述超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液的含固量为40％；所述交联剂1和交联剂2不同时为0。热敏破乳是同步、快速地达到乳胶粒层面的胶凝，该方法制备的凝胶体孔隙率大，分布均匀。本专利技术利用热敏破乳使超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液快速破乳并达到乳胶粒层面的胶凝，制备丙烯酸酯多孔材料，并且通过机械制孔或添加化学发泡剂的方法，增加孔隙率及改变孔隙分布，同时通过同步交联的方法来固定孔隙，防止泡沫塌陷，增强材料的性能。热敏破乳是利用热敏性物质，在一定温度条件下触发热敏化剂的化学或物理变化来破坏乳液的双电层结构稳定性来达到破乳凝胶目的，较成熟的热敏化物质有以下几类：(1)锌胺络化物。胶乳工业较为常使用的热敏剂。一般都采用氯化锌与氨水络合而成。由于温度升高至50摄氏度以上时，锌铵络离子便分解出氨，以致最终生成锌离子，并与胶乳中羧酸阴离子形成不溶性皂，使胶乳失去稳定性，从而发生胶凝；(2)聚乙烯甲基醚。该品为非离子型聚合体，溶于冷水，在低温下起到非离子表面活性剂的作用，在高温时能使胶乳胶凝，并且在氧化锌存在下，其热敏效果显着；(3)聚醚聚甲醛缩二甲醇。为棕色粘稠液体，溶于冷水，水温高于50摄氏度时反而不溶解。热敏化温度较高，但在35摄氏度下，贮存稳定。一般配成15％的水溶液使用，升温后破坏乳胶粒双电层促使其凝胶；(4)聚丙二醇。无色且粘度低的液体，易溶于水，但不溶于热水。配成25％至50％的水溶液使用。胶乳中氨含量对其无影响，当胶乳pH值大于8.5时，应加一定量的氧化锌。此外，还有聚乙二醇、胰蛋白酶，也可用作胶乳热敏剂。并非任何乳液添加热敏化剂都能达到热敏破乳的目的。乳胶粒能够稳定地悬浮在水相是因为胶粒的双电层建立了静电力和扩散力之间的平衡，形成双电层后由于相同的乳胶粒具有相同的电荷，而相同的电荷相互排斥，所以乳胶粒能稳定地悬浮在水相中。ξ(zeta)电位越高，乳液就越稳定。热敏性乳液的制备是需要经过一定的双电层结构设计的(乳化剂选择、胶粒粒径分布、ξ电位范围的选择等)，迫使双电层结构能在热敏化剂性变时完全破坏，达到快速凝胶的目的。优选的，所述超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液包含以下质量份的原料：所述聚乙烯基甲醚的数均分子量为1500-3000；所述纳米氧化锌水分散液的含固量为40％。进一步地，所述超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液的制备方法包括：(1)在无氧条件下，将1，4-二(2-乙基己基)丁二酸酯磺酸钠盐、纳米氧化锌水分散液、部分配方量的碳酸氢钠、过硫酸铵、四甲基乙撑二胺以及部分配方量的丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯加入部分配方量的水中打底，升温至15-25℃进行聚合反应，并等待聚合物蓝光出现；(2)将除引发剂外的其他剩余原料加入部分配方量的水中，剪切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，其特征在于，包括：(1)将超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液用氨水中和至pH为8‑9，搅拌条件下滴加交联剂促进剂、交联剂1和/或交联剂2，然后加入填料浆，搅拌混合均匀；(2)用增稠剂将乳液粘度增稠至2500‑3000cP，得到胶浆；(3)搅拌条件下将热敏化剂、低温复合发泡剂先后加入胶浆中，再高速搅拌进行机械发泡；(4)将机械发泡后的胶浆灌入模具，在烘箱中放置6～12h，进行破乳、发泡、交联以及固化成型；(5)将固化成型后的泡沫聚合物压干除水，烘干后即为代替PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物；所述的丙烯酸酯泡沫聚合物包含以下质量份的原料：

【技术特征摘要】
1.一种替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，其特征在于，包括：(1)将超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液用氨水中和至pH为8-9，搅拌条件下滴加交联剂促进剂、交联剂1和/或交联剂2，然后加入填料浆，搅拌混合均匀；(2)用增稠剂将乳液粘度增稠至2500-3000cP，得到胶浆；(3)搅拌条件下将热敏化剂、低温复合发泡剂先后加入胶浆中，再高速搅拌进行机械发泡；(4)将机械发泡后的胶浆灌入模具，在烘箱中放置6～12h，进行破乳、发泡、交联以及固化成型；(5)将固化成型后的泡沫聚合物压干除水，烘干后即为代替PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物；所述的丙烯酸酯泡沫聚合物包含以下质量份的原料：所述超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液的含固量为40％；所述交联剂1和交联剂2不同时为0。2.根据权利要求1所述替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，其特征在于，所述超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液包含以下质量份的原料：3.根据权利要求2所述替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯基甲醚的数均分子量为1500-3000；所述纳米氧化锌水分散液的含固量为40％。4.根据权利要求2所述替代PVA胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物的制备方法，其特征在于，所述超低温聚合丙烯酸酯热敏乳液的制备方法包括：(1)在无氧条件下，将1，4-二(2-乙基己基)丁二酸酯磺酸钠盐、纳米氧化锌水分散液、部分配方量的碳酸氢钠、过硫酸铵、四甲基乙撑二胺以及部分配方量的丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯加入部分配方量的水中打底，升温至15-25℃进行聚合反应，并等待聚合物蓝光出现；(2)将除引发剂外的其他剩余原料加入部分配方量的水中，剪切乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：江永波，候宇坤，任华，潘毅，
申请(专利权)人：江苏锐康新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32