一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法。所需原料：乳化用酰胺类亲水小单体3.3‑5.5份、乳化用烷基类疏水小单体6.5‑15.0份、乳液引发剂a 0.12‑0.35份、链转移剂0.24‑0.56份、酰胺类亲水小单体8.3‑13.5份、柔性小单体35‑46份、醚类聚合物23‑32份、引发剂b 2.5‑6.0份、烷基类疏水小单体200‑280份、丙烯酸酯类硬单体100‑160份、交联剂2.6‑7.5份、中和剂1.2‑2.6份、pH调节剂2.3‑4.0份、功能单体0.64‑1.35份，去离子水补充到1000份。本发明专利技术以酰胺基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稳定性好、附着力强、抗拉、耐磨、防水优异的聚合物乳液，其中酰胺基分子加强聚合物的附着力，氧化石墨烯显著增强乳液成膜的抗拉强度、耐水性和耐磨性能。

Preparation method of graphene oxide reinforced waterproofing polymer emulsion

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法
本专利技术属于建筑防水材料
，涉及到建筑表面防水和附着涂料领域，具体是一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法。
技术介绍
防水材料是建筑工程构造中不可或缺的一部分了，同时又广泛应用于水利工程和公路桥梁等领域。建筑物的使用耐久性与防水材料的质量优劣有着密切的关系。随着社会的快速发展和技术的不断创新，各种新型高效的防水材料开始出现。但是目前市场上的防水涂料大多都存在一些缺陷达不到人们预期的理想防水要求，本专利技术针对低温环境设计制备一耐低温柔性非常好的的防水涂料，适合低温环境下高效持久的防水，不仅适合平面施工，对墙面补缝或整个墙壁反水效果都非常好，持久耐用不开裂不剥落。专利CN201811434287.3公开了本专利技术公开了一种单组份聚合物防水涂料，该防水涂料由以下质量份数的原料组分混合而成：普通硅酸盐水泥60～80份、水洗河砂150～200份、重钙220～300份、乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉220～260份、丙烯酸酯共聚物胶粉220～260份、纤维素醚0.6～1.5份、减水剂0.1～0.8份、消泡剂0.8～1.5份。本专利技术具有包装简易，运输存储方便，特别适合长时间低温保存的突出特点，同时材料还具有施工方便快捷，与基层粘结强度高，断裂强度高和延展性好的特点。本专利技术防水涂料的拉伸强度≥2.5MPa，断裂伸长率≥108％，抗渗性(背水面)≥0.8MPa，远超过行业标准要求。专利CN201610420050.4本专利技术公开了一种聚合物防水涂料，涉及建筑材料保温
，由以下质量的组分组成：铝粉15-20份，滑石粉5-9份，贝壳粉6-10份，云母粉3-6份，聚氯乙烯8-12份，聚醚二元醇4-6份，异氰酸酯2-3份，桐油0.5-2份，本专利技术通过以上技术方案，能够提升粘合度和密实度，提升产品的质量。专利CN201410579386.6本专利技术涉及一种水性防锈涂料合成方法，包括如下步骤：向四口瓶中加入复合乳化剂、去离子水、pH值缓冲剂，搅拌溶解均匀后，加入混合单体作为核层单体，加入引发剂，得到核聚合物乳液；在核聚合物乳液基础上，滴加混合均匀的剩余单体、引发剂、乳化剂，保温得到核壳聚合物乳液；降温并调节pH值，钢丝网过滤，出料；在高速分散缸中加入去离子水，分散剂、缓蚀剂、颜填料，分散搅拌均匀后用锥形磨研磨，制得浆料；在低速搅拌下将乳液加入浆料中，加人成膜助剂、增稠剂、pH值调节剂、消泡剂混合搅拌均匀，过滤出料，得到苯丙乳液水性防锈涂料。本专利技术方法简单、成本低廉、易控制，合成的水性防锈涂料附着力、耐腐蚀性、耐热性、防锈性能更加优异。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法。本专利技术采用核壳乳液聚合方法，制备一种含有酰胺烷基的支化长链高分子乳液涂料，其分子量大且分布范围窄，采用核壳乳液聚合方法，在乳化反应体系中，经过预乳化分散、恒温聚合、pH调节等一系列工艺，制得一种亲水酰胺基为核疏水烷基与柔性小单体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，使涂膜有很好的力学性能和机械性能。乳化剂选用自制的复合乳化剂，保证了整个乳化体系稳定性的同时，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储存稳定性，通过添加适量的醚类聚合物增强防水性能的同时起到很好的消泡作用，保证涂膜光滑无缺陷，最终涂料低温柔型性非常好，同时氧化石墨烯赋予涂膜优异的力学性能，保证了涂膜优异的性能和很好的耐久性。一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法，包括如下步骤：1)制备乳化剂：将5-8份去离子水、3.3-5.5份乳化用酰胺类亲水小单体、6.5-15.0份乳化用烷基类疏水小单体、0.12-0.35份乳液引发剂a、0.24-0.56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2-3个小时，再保温熟化1-2个小时，冷却后得到乳化剂；所述的乳化用酰胺类亲水小单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2-丙烯酰胺苯硼酸、4-乙烯苯甲酰胺、肉桂酰胺、(4-乙烯基苯)磺酰胺的一种或几种组成；优选为N，N-二甲基丙烯酰胺；所述的乳化用烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚其中的一种或几种组成；优选为十八烷基乙烯基醚；2)制备核单体水溶液：将8.3-13.5份酰胺类亲水小单体、100-160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2.5-6.0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；所述酰胺类亲水小单体为丙烯酰胺、4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2-丙烯酰胺苯硼酸、4-乙烯苯甲酰胺、肉桂酰胺、(4-乙烯基苯)磺酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺的一种或几种组成；优选为N，N-二甲基丙烯酰胺、4-乙烯苯甲酰胺和肉桂酰胺的一种或几种；更优选为质量比为3:1的4-乙烯苯甲酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺的组合物；所述的丙烯酸类硬单体为丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸双环戊二烯酯、丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的一种或几种组成；优选为丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物；更优选为质量比为2:1的丙烯酸双环戊二烯酯和丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的组合物；3)制备壳单体乳化液：将200-280份烷基类疏水小单体、35-46份柔性小单体、0.64-1.35份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30-60min，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，搅拌均匀后，升温至60-65℃，一次性加入30％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70％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2.6-7.5份交联剂；5)滴加完毕后，加入2.1-4.0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3-6小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液。具体的，所述的乳液引发剂a为过氧化十二酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种组成。优选为过氧化二碳酸二环己酯。具体的，所述的链转移剂为次亚磷酸钠和甲基丙烯磺酸钠的一种或两种组成。优选为次亚磷酸钠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)制备乳化剂：将5-8份去离子水、3.3-5.5份乳化用酰胺类亲水小单体、6.5-15.0份乳化用烷基类疏水小单体、0.12-0.35份乳液引发剂a、0.24-0.56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2-3个小时，再保温熟化1-2个小时，冷却后得到乳化剂；/n所述的乳化用酰胺类亲水小单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2-丙烯酰胺苯硼酸、4-乙烯苯甲酰胺、肉桂酰胺、(4-乙烯基苯)磺酰胺的一种或几种组成；/n所述的乳化用烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚其中的一种或几种组成；/n2)制备核单体水溶液：将8.3-13.5份酰胺类亲水小单体、100-160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2.5-6.0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所述酰胺类亲水小单体为4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2-丙烯酰胺苯硼酸、4-乙烯苯甲酰胺、肉桂酰胺、(4-乙烯基苯)磺酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺的一种或两种组成；/n所述的丙烯酸类硬单体为丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸双环戊二烯酯、丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的一种或几种组成；/n3)制备壳单体乳化液：将200-280份烷基类疏水小单体、35-46份柔性小单体、0.64-1.35份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30-60min，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，搅拌均匀后，升温至60-65℃，一次性加入30％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70％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2.6-7.5份交联剂；/n5)滴加完毕后，加入2.1-4.0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3-6小时，然后自然冷却至室温，即得质量分数为50％的一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯增强防水聚合物乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备乳化剂：将5-8份去离子水、3.3-5.5份乳化用酰胺类亲水小单体、6.5-15.0份乳化用烷基类疏水小单体、0.12-0.35份乳液引发剂a、0.24-0.56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2-3个小时，再保温熟化1-2个小时，冷却后得到乳化剂；
所述的乳化用酰胺类亲水小单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2-丙烯酰胺苯硼酸、4-乙烯苯甲酰胺、肉桂酰胺、(4-乙烯基苯)磺酰胺的一种或几种组成；
所述的乳化用烷基类疏水小单体为N-十八烷基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、十八烷基乙烯基醚其中的一种或几种组成；
2)制备核单体水溶液：将8.3-13.5份酰胺类亲水小单体、100-160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2.5-6.0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；
所述酰胺类亲水小单体为4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2-丙烯酰胺苯硼酸、4-乙烯苯甲酰胺、肉桂酰胺、(4-乙烯基苯)磺酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺的一种或两种组成；
所述的丙烯酸类硬单体为丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸双环戊二烯酯、丙烯酸双环戊二烯乙氧基酯的一种或几种组成；
3)制备壳单体乳化液：将200-280份烷基类疏水小单体、35-46份柔性小单体、0.64-1.35份氧化石墨烯、1/3步骤(1)制备的乳化剂，在1000-1200rpm的转速下搅拌分散乳化30-60min，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，搅拌均匀后，升温至60-65℃，一次性加入30％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70％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60m...

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