一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括：将单体与部分乳化剂，双丙酮丙烯酰胺和去离子水混匀，进行预乳化，得到预乳化液，然后再将碳酸氢钠、去离子水、剩余乳化剂进行恒温搅拌，分批加入预乳化液和引发剂水溶液，保温，然后降温，调pH，加入有机硅，搅拌溶解后停止加热，过滤，即得。本发明专利技术具有可显著降低合成过程中凝胶量产生的特点，制备的乳液单体转化率高，稳定性好，涂膜力学性能强，适用范围广，具有优异的应用前景。

Preparation method of Waterborne Acrylate Emulsion

【技术实现步骤摘要】
一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法
本专利技术属于水性聚合物乳液材料的制备领域，特别涉及一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法。
技术介绍
水性丙烯酸酯乳液不仅具有色泽浅、透明度高、保色保光性强、硬度高、柔韧性能优良及黏附力强等特点，而且具有耐候性、耐污染性及耐化学品性能优良的性能，更是由于其环境友好等多方面的优点而逐渐成为涂料发展的主流方向。由于水性丙烯酸酯的特殊性，现阶段生产制备过程中常采用种子乳液聚合的方法进行制备。在反应初期由于新键生成，反应体系大量放热，进一步加速了自由基的产生与反应进程。当反应温度超过一定限定值时，极易引起聚合物分子链支化、交联程度的增加，致使乳液中出现不溶颗粒，一方面造成物料的浪费，影响树脂质量，甚至导致合成过程中发生冲锅溢料的事故；另一方面也大大增加了对生产废物处理的难度和成本。李耀好在《水性丙烯酸乳液生产工艺及聚合反应过程的影响因素分析》一文中对种子乳液聚合过程中的影响因素进行了分析介绍，将乳液爆沸的主因归为温度因素的影响，一定程度上降低了乳液中粒径分布不均、凝胶析出的现象；彭辰晨在《乳化剂对丙烯酸乳液性能的影响》中通过对乳化剂的调控，将丙烯酸酯乳液凝胶率降至0.165％，但通过增加乳化剂的方法，会对乳液吸水性及储存稳定性产生不利影响；本专利技术从控制乳液聚合初期新键生成速率出发，通过对乳化剂、引发剂及预乳液比例的合理分配等方法对生产工艺进行调控，简便、高效的稳定反应体系，显著降低甚至消除凝胶产生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，克服现有技术中种子乳液聚合方法致使乳液中出现不溶颗粒，影响树脂质量，增大废物处理难度和成本的缺陷，该方法在种子液形成阶段，通过对乳化剂、引发剂及预乳液比例的合理分配等方法对生产工艺进行调控，稳定反应体系，降低甚至消除生产过程中凝胶的产生，对实际生产过程意义重大。本专利技术的一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括：(1)将单体丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，部分乳化剂，双丙酮丙烯酰胺和去离子水混匀，进行预乳化，得到预乳化液；其中部分乳化剂为单体总质量的1-7％；(2)将碳酸氢钠、去离子水、剩余乳化剂进行恒温搅拌，并加入质量分数为7-15％部分预乳化液和质量比45-55％引发剂水溶液，恒温搅拌，再滴加剩余的预乳化液和引发剂水溶液，保温，然后降温，调pH，加入有机硅，搅拌溶解后停止加热，过滤，即得。上述制备方法的优选方式如下：所述步骤(1)中丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸的质量比为40-45:24-22:33-30:3；双丙酮丙烯酰胺的质量为单体(丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，下同)总质量的1-4％；部分乳化剂为乳化剂总质量的70-90％。进一步，优选地，丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸的质量比为43:22:32:3；部分乳化剂为乳化剂总质量的90％。所述步骤(1)中乳化剂为占十二烷基硫酸钠总质量的70-90％、占聚氧乙烯辛基苯酚醚-10总质量的70-90％。所述步骤(1)中乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10；其中十二烷基硫酸钠为单体总质量的1-3％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10为单体总质量的2-4％。进一步，优选地，所述步骤(1)中十二烷基硫酸钠的质量为单体总质量的2.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10的质量为单体总质量的3.0％；双丙酮丙烯酰胺的质量为单体总质量的1.9％。所述步骤(1)中预乳化具体为先用高速分散均质机搅拌0.5-1min，再磁力搅拌20min。所述步骤(2)中引发剂为过硫酸钾；有机硅为聚有机硅氧烷。所述步骤(2)中碳酸氢钠的质量为单体总质量的3-7‰；引发剂总质量为单体总质量的0.5-1.5％；有机硅的质量为单体总质量的4-9％；加入的预乳化液与剩余预乳化液质量分数分别为7:93％、8:92％、9:89％、15:85％。进一步，优选地，所述步骤(2)中碳酸氢钠的质量为单体总质量的4.0‰；引发剂的质量为单体总质量的0.7％；有机硅的质量为单体总质量的6.0％。所述步骤(2)中部分预乳化液和引发剂水溶液一次性加入，剩余的预乳化液和引发剂水溶液分别2.5-3h滴完；其中部分引发剂水溶液为引发剂水溶液质量的45-55％；部分预乳化液为乳化液总质量的85-93％。所述步骤(2)中恒温搅拌温度均为80-84℃，搅拌转速为200-500rpm。进一步，优选地，所述步骤(2)中恒温搅拌温度为82℃。所述步骤(2)中保温时间为1-3h，降温至55±5℃左右。进一步，优选地，所述步骤(2)中保温时间为1.5h。所述步骤(2)中氨水调节pH值为8.0-9.0。所述步骤(2)中搅拌溶解时间为30-60min后停止加热。本专利技术提供一种所述方法制备的水性丙烯酸酯乳液。本专利技术提供一种所述的水性丙烯酸酯乳液的应用。有益效果(1)本专利技术采用预乳化半连续工艺基于种子液形成阶段对水性丙烯酸酯乳液生产工艺进行优化，本专利技术具有可显著稳定反应体系、降低生产过程中凝胶产生的特点。(2)本专利技术基于种子液调控的水性丙烯酸酯乳液生产工艺的优化方法，具有以下优良特性：①显著降低生产过程中凝胶的产生，稳定反应体系，如制备过程中，反应体系的凝胶率为0.07％。②分别在以下种情况下考察乳液的稳定性，均没有出现分层和破乳的现象：常温静置储存6个月以上；密闭放置于4℃冰箱中72h；在4000rpm的转速下离心30min；将乳液稀释至原来的200倍，以上说明工艺优化后所制备的乳液稳定性很好。③所制备的复合乳液干燥成膜后，形成的涂膜力学性能好，如拉伸强度可达9.02MPa、断裂延伸率可达1207％。④所制备的复合乳液应用范围广，分别涂覆在3种树脂漆板上，均具有优异的可剥性能，被附着面上无残胶。⑤所制备的复合乳液干燥成膜后涂膜温度适应性好，将涂膜分别置于-20℃冰箱冷冻室内92h与90℃鼓风干燥箱中92h，涂膜物理性能优异，可剥性能未受影响。附图说明图1本专利技术的工艺流程图；图2是实施案例2产物的稳定性图片，(常温静置储存6个月)；图3是实施案例3产物的温度适应性图片其中a:乳液涂膜干燥后置于90℃鼓风干燥箱中，静置92h；b:乳液涂膜干燥后置于-20℃冰箱冷冻室中，静置92h；图4是实施案例3产物的可剥性图片；其中a:油性聚氨酯板；b：油性环氧板；c:水性丙烯酸板。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。单体及乳化剂等添加剂的来自国药集团，化学纯。实施例1(1)取99.9g丙烯酸正丁酯、4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括：/n(1)将单体丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，部分乳化剂，双丙酮丙烯酰胺和去离子水混匀，进行预乳化，得到预乳化液；其中部分乳化剂为单体总质量的1-7％；/n(2)将碳酸氢钠、去离子水、剩余乳化剂进行恒温搅拌，并加入部分预乳化液和引发剂水溶液，恒温搅拌，再滴加剩余的预乳化液和引发剂水溶液，保温，然后降温，调pH，加入有机硅，搅拌溶解后停止加热，过滤，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括：
(1)将单体丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，部分乳化剂，双丙酮丙烯酰胺和去离子水混匀，进行预乳化，得到预乳化液；其中部分乳化剂为单体总质量的1-7％；
(2)将碳酸氢钠、去离子水、剩余乳化剂进行恒温搅拌，并加入部分预乳化液和引发剂水溶液，恒温搅拌，再滴加剩余的预乳化液和引发剂水溶液，保温，然后降温，调pH，加入有机硅，搅拌溶解后停止加热，过滤，即得。


2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸的质量比为40-45:24-22:33-30:3；双丙酮丙烯酰胺的质量为单体总质量的1-4％；部分乳化剂为乳化剂总质量的70-90％。


3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10；其中十二烷基硫酸钠为单体总质量的1-3％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10为单体总质量的2-4％。


4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中预乳化具体为先用高速分散均质机...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兴平，周欣艳，
申请(专利权)人：东华大学，周兴平，
类型：发明
国别省市：上海;31