一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法技术

本发明专利技术提供一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法。该方法以带阳离子的强亲水单体和长烷基链疏水单体为原材料，经过分散预乳化、恒温聚合、变速搅拌、pH调节等一系列工艺合成一种高分子防水乳液聚合物，阳离子极强的极性作用可以大大加强聚合物的内结合力，强亲水作用强化涂膜与基质间的附着力，同时交联剂网状结合作用显著提高聚合物间的力学性能，结合功能单体氧化石墨烯的优异特性，制备出一种乳液稳定性好、涂膜附着力强、抗拉、防水效果优异持久的阳离子防水乳液聚合物。

Preparation method of cationic alkyl core shell emulsion polymer

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法
本专利技术属于建筑防水材料
，具体是一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法。
技术介绍
市场上的防水材料有两大类：一是聚氨酯类防水涂料，这类材料一般是由聚氨脂与煤焦油作为原材料制成，挥发的焦油气毒性大，且不容易清除，已经禁止使用了。市场上目前销售的聚氨脂防水涂料，是用沥青代替煤焦油作为原料。但在使用这种涂料时，一般采用含有甲苯、二甲苯等有机溶剂来稀释，因而也含有毒性；另一类为聚合物水泥基防水涂料。它由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，聚合物(树脂)的柔性与水泥的刚性结为一体，使得它在抗渗性与稳定性方面表现优异，聚合物水泥基已经成为防水涂料市场的主角。但高分子聚合物防水涂料的优点逐渐显现出来了，高分子水性乳液防水涂膜，具有优良的高弹性和绝佳的防水性能，无毒、无味、安全环保。涂膜耐水性、耐碱性、抗紫外线能力强，具有较高的断裂延伸率，拉伸强度和自动修复功能。本专利技术利用核壳乳液聚合技术制备一种防水性能优异的乳液聚合物防水涂料。专利CN200910041338.0公开了一种聚合物水泥防水涂料丙烯酸乳液，其配方中各成份占乳液总量的重量百份比为：苯乙烯10-20％、甲基丙烯酸甲酯1-10％、丙烯酸丁酯30-45％、甲基丙烯酸0.1-0.5％、二甲基丙烯酸乙二醇酯1-3％、乳化剂1-3％、过硫酸盐0.3-0.8％，其余为水。本专利技术与现有技术相比，具有更优良的化学稳定性与抗开裂性能。与水泥混合配置缓凝性好，现场施工方便。专利CN201611269703.X公开了一种聚合物乳液防水涂料及其制备方法，所述防水涂料由以下质量分数的原料组成，聚醋酸乙烯乙烯共聚乳液和聚丙烯酸酯乳液共40％～70％，水5％～10％，白炭黑15％～35％，重质碳酸钙5％～10％，颜填料5％～10％，增塑剂1％10％、分散剂0.1％0.5％、润湿剂0.1％0.5％、防冻剂0.1％2％、消泡剂0.1％2％，各原料质量分数之和为100％。本专利技术还包括聚合物乳液防水涂料的制备方法。本专利技术产品具有耐候性能优良、抗紫外性强、抗污性能强、稳定性能高，力学性能强度高；且施工方便，且经济、环保，具有在高原地区裸露环境下的抗紫外线、防水功能，是专门针对外墙、屋面设计的，能够明显提高复杂气候条件下的裸露面防水效果并延长防水材料的使用寿命，适用于各种气候条件下的裸露面及非裸露面的防水、防漏、防渗。专利CN201410566778.9公开了一种氟含量梯度分布的含氟聚丙烯酸酯核/壳乳液的制备方法。该法以阴、非离子表面活性剂为复合乳化剂，采用预乳化工艺，实施种子半连续乳液聚合，当核相预乳液加入量为40～85wt％时，开始向核相预乳液储罐中以一定速度滴加入壳相预乳液，保持饥饿态实施乳液聚合。本专利技术所制备含氟丙烯酸酯聚合物乳胶粒子的核、壳相间有一个过渡层，因此核、壳相结合性好，不易剥离。所获得乳液的乳胶膜不仅硬度高、成膜温度低，而且乳胶膜不会“发雾”，粘连性也大幅降低。本专利技术得到的含氟丙烯酸酯聚合物乳液不仅具有核壳结构，而且其氟含量呈梯度分布，涂膜拒水性好，可用于涂料、纺织品防水防油剂的聚合物组分。现有技术中的防水涂料在机械性能方面如附着力、抗拉等，以及在耐温特性上综合较优的产品上欠缺，亟需一种综合性能优异的产品。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的其制备方法。本专利技术采用核壳乳液聚合方法，制备一种含有阳离子和长烷基链的高分子乳液涂料，采用核壳乳液聚合方法，制备工程在乳化反应体系中，经过乳化反应、恒温聚合、变速搅拌、保温熟化、pH调节等一系列工艺，制得一种亲水阳离子为核疏水烷基链为壳的致密稳定较粘稠乳液聚合物防水涂料。交联剂的网状结合作用进一步加强聚合物之间以及涂料与基质之间的结合力，涂膜耐酸碱、耐高温有很好的力学性能和机械性能。核层预乳化液选用自制的复配乳化剂，有效控制了乳液粒径分布，合理控制聚合物分子量大小，保证了最终涂料很好的稳定性，最终的无皂聚合物涂料乳液施工方便，且很好的解决了破乳难题，耐水能力大大提升，防水效果大大增强。本专利技术提供的技术方案如下：一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法，包括以下操作步骤：1)制备乳化剂：将5-8份去离子水、3.2-6.5份乳化用阳离子类亲水小单体、6.8-16.5份乳化用烷基类疏水小单体、0.25-0.55份乳液引发剂a、0.45-0.75份链转移剂直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中，搅拌均匀后，控制温度在70-90℃下反应1.5-2.5个小时，再保温熟化1-1.5个小时，冷却后得到乳化剂；所述的乳化用亲水阳离子小单体为四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基硝酸铵的一种或几种组成；优选为四丁基醋酸膦和四乙基硝酸铵的组合物；更优选为质量比为1:1的四丁基醋酸膦和的四乙基硝酸铵组合物；2)制备核单体水溶液：将8.6-15.5份阳离子类亲水小单体、125-160份丙烯酸酯类硬单体、23-34份醚类聚合物，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将3.5-8.2份引发剂b、60-80份去离子水，配成引发剂水溶液b，搅拌均匀备用；所述的阳离子亲水单体为四丁基氢氧化膦、四丁基氟化膦、四丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基硝酸铵、四丙基硝酸铵、苄基三甲基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵的一种或几种组成；优选为四丁基氟化膦、四丁基氯化膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、苄基三甲基溴化铵的一种或几种组成；更优选为质量比为3:1的四丁基氟化膦和苄基三甲基溴化铵组合物；3)制备壳单体乳化液：将240-330份烷基类疏水小单体、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化40-60min，配制成质量分数为50％的壳单体预乳化液；4)在反应容器中加入300-450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.2-2.6份中和剂、0.23-0.63份功能单体，搅拌均匀后，升温至60-65℃，一次性加入25％核单体水溶液和40％引发剂水溶液b，持续搅拌保温40-60min，得种子微乳液；将剩余75％核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中，滴加时间为80-120min，滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30-40min，得到核层乳液；接着一次性投入剩余60％引发剂水溶液b，然后将壳单体预乳化液，缓慢滴加至核层乳液中，滴加时间为240-280min；当壳单体乳化液滴加60min后，一次性投入3.2-7.5份交联剂；所述的功能单体为氧化石墨烯；5)滴加完毕后，加入2.3-4.5份pH调节剂，调节溶液pH为9.0-9.5，补去离子水到溶液总质量1000份，升温至65-70℃，调至400-600rpm的转速下保温熟化1-2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种阳离子烷基核壳乳液聚合物。具体的，所述的乳化用烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：/n1)制备乳化剂：将5-8份去离子水、3.2-6.5份乳化用阳离子类亲水小单体、6.8-16.5份乳化用烷基类疏水小单体、0.25-0.55份乳液引发剂a、0.45-0.75份链转移剂直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中，搅拌均匀后，控制温度在70-90℃下反应1.5-2.5个小时，再保温熟化1-1.5个小时，冷却后得到乳化剂；/n所述的乳化用阳离子类亲水小单体为四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基硝酸铵的一种或几种组成；/n2)制备核单体水溶液：将8.6-15.5份阳离子类亲水小单体、125-160份丙烯酸酯类硬单体、23-34份醚类聚合物，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将3.5-8.2份引发剂b、60-80份去离子水，配成引发剂水溶液b，搅拌均匀备用；/n所述的阳离子亲水单体为四丁基氢氧化膦、四丁基氟化膦、四丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基硝酸铵、四丙基硝酸铵、苄基三甲基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵的一种或几种组成；/n3)制备壳单体乳化液：将240-330份烷基类疏水小单体、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化40-60min，配制成质量分数为50％的壳单体预乳化液；/n4)在反应容器中加入300-450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.2-2.6份中和剂、0.23-0.63份功能单体，搅拌均匀后，升温至60-65℃，一次性加入25％核单体水溶液和40％引发剂水溶液b，持续搅拌保温40-60min，得种子微乳液；将剩余75％核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中，滴加时间为80-120min，滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30-40min，得到核层乳液；接着一次性投入剩余60％引发剂水溶液b，然后将壳单体预乳化液，缓慢滴加至核层乳液中，滴加时间为240-280min；当壳单体乳化液滴加60min后，一次性投入3.2-7.5份交联剂；/n所述的功能单体为氧化石墨烯；/n5)滴加完毕后，加入2.3-4.5份pH调节剂，调节溶液pH为9.0-9.5，补去离子水到溶液总质量1000份，升温至65-70℃，调至400-600rpm的转速下保温熟化1-2小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种阳离子烷基核壳乳液聚合物。/n...

【技术特征摘要】
1.一种阳离子烷基核壳乳液聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
1)制备乳化剂：将5-8份去离子水、3.2-6.5份乳化用阳离子类亲水小单体、6.8-16.5份乳化用烷基类疏水小单体、0.25-0.55份乳液引发剂a、0.45-0.75份链转移剂直接加入到带有搅拌装置的三口烧瓶中，搅拌均匀后，控制温度在70-90℃下反应1.5-2.5个小时，再保温熟化1-1.5个小时，冷却后得到乳化剂；
所述的乳化用阳离子类亲水小单体为四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基硝酸铵的一种或几种组成；
2)制备核单体水溶液：将8.6-15.5份阳离子类亲水小单体、125-160份丙烯酸酯类硬单体、23-34份醚类聚合物，配制成质量分数为50％的核单体水溶液；将3.5-8.2份引发剂b、60-80份去离子水，配成引发剂水溶液b，搅拌均匀备用；
所述的阳离子亲水单体为四丁基氢氧化膦、四丁基氟化膦、四丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四甲基氟化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基硝酸铵、四丙基硝酸铵、苄基三甲基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵的一种或几种组成；
3)制备壳单体乳化液：将240-330份烷基类疏水小单体、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化40-60min，配制成质量分数为50％的壳单体预乳化液；
4)在反应容器中加入300-450份去离子水、剩余2/3份步骤(1)制备的乳化剂、1.2-2.6份中和剂、0.23-0.63份功能单体，搅拌均匀后，升温至60-65℃，一次性加入25％核单体水溶液和40％引发剂水溶液b，持续搅拌保温40-60min，得种子微乳液；将剩余75％核单体水溶液匀速滴加至种子微乳液中，滴加时间为80-120min，滴加结束后在800-1000rpm的转速下搅拌保温30-40min，得到核层乳液；接着一次性投入剩余60％引发剂水溶液b，然后将壳单体预乳化液，缓慢滴加至核层乳液中，滴加时间为240-280min；当壳单体乳化液滴加60min后，一次性投入3.2-7.5份交联剂；
所述的功能单体为氧化石墨烯；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎斌，刘衍东，贺行洋，苏英，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42