一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法技术

本发明专利技术涉及丙烯酸乳液技术领域，具体为一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：a)将不饱和脂肪酸和环氧氯丙烷混合，碱性条件下进行反应，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯；b)制备丙烯酸树脂溶液；c)将丙烯酸树脂溶液和不饱和脂肪酸缩水甘油酯混合，并在催化剂作用下进行高温缩合反应，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂；d)将不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂、氨水、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯以及去离子水混合，在引发剂作用下进行乳液聚合，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液。本发明专利技术解决了目前丙烯酸乳液制备过程中需要添加成膜助剂，造成VOC排量增高的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法


[0001]本专利技术涉及丙烯酸乳液
，具体为一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法。

技术介绍

[0002]乳液性涂料按照基材的不同分为聚醋酸乙烯乳液和丙烯酸乳液两大类，但是不管哪种涂料都含有或多或少的VOC，VOC即挥发性有机化合物，对人体健康有巨大影响，当VOC达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，诱发呼吸道疾病和白血病，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。
[0003]目前，丙烯酸乳液在聚合过程中引入难以彻底清除的小分子有机化合物，包括未反应单体、由单体引入的有机杂质、由表面活性剂或引发剂分解产生的有机物。且因丙烯酸乳液自身结构特点，不加成膜助剂则存在漆膜发粘、耐沾污性能差的缺点，加入成膜助剂后，成膜助剂能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜的物质，而成膜助剂是一种易消失的增塑剂，加入成膜助剂后的乳胶漆绝对VOC含量较高。由此，丙烯酸乳液制备过程中使用的成膜助剂成为VOC的主要来源之一。
[0004]为实现“绿色发展”的战略目标，国家及地方不断出台各项环保政策，引导企业在生产过程中和用户在终端产品使用时降低VOC的排放。因此，开发一种制备过程中不使用成膜助剂的丙烯酸乳液，势必将进一步提升整个行业的环保水平。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，旨在解决目前丙烯酸乳液制备过程中需要添加成膜助剂，造成VOC排量增高的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0007]a)将不饱和脂肪酸和环氧氯丙烷混合，升温后在碱性条件下进行反应，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯；
[0008]b)将乙醇升温后向其中滴加(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯、偶氮二异丁腈和硫醇的混合溶液，反应后得到丙烯酸树脂溶液；
[0009]c)将所述丙烯酸树脂溶液和不饱和脂肪酸缩水甘油酯混合，并在催化剂作用下进行高温缩合反应，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂；
[0010]d)将所述不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂、氨水、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯以及去离子水混合，在引发剂作用下进行乳液聚合，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤a)具体为：
[0012]a1)开环酯化：将不饱和脂肪酸和环氧氯丙烷混合，并在搅拌状态下升温至50～55℃使其完全溶解后，向其中加入30％的氢氧化钠溶液后，在温度60～65℃下反应3～5h；
[0013]a2)脱水闭环：待开环酯化结束后，向其中滴加50％的氢氧化钠水溶液，滴加时间为3～5h；待滴加结束后，抽真空度至20～25kPa，升温至65～75℃，搅拌反应2～3.5h；
[0014]a3)脱环氧氯丙烷：待脱水闭环结束后，保持真空度至20～25kPa，升温至140～160℃，搅拌反应2～3.5h；
[0015]a4)萃取、水洗：待脱环氧氯丙烷结束后，降温并保持至70～85℃，向其中加入甲基异丁酮进行萃取，静置分液；取油脂层再加入水，搅拌，保持温度至70～85℃，5～7min后停止，静置分液，连续反复水洗3～4次，直至其水层pH为7～7.5；
[0016]a5)脱除溶剂：过滤水洗后的油脂，升温至140～160℃，抽真空度至20-25kpa抽除溶剂，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，步骤a)中各组分的用量按重量份数计为：不饱和脂肪酸40～65份、环氧氯丙烷30～40份、30％的氢氧化钠溶液0.5～1份、50％的氢氧化钠水溶液20～40份、甲基异丁酮170～230份、水100～150份；步骤a)中所述不饱和脂肪酸包括豆油酸、亚麻油酸、桐油酸、脱水蓖麻油酸中的一种或多种。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤b)具体为：将乙醇加热升温至70～80℃，向其中滴加(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯、偶氮二异丁腈与硫醇的混合溶液，滴加时间为2～5h，滴加完成后在70～80℃之间保温2～4h，得到丙烯酸树脂溶液。
[0019]本专利技术的进一步改进在于，步骤b)中各组分的用量按重量份数计为：乙醇30～50份、(甲基)丙烯酸15～30份、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯50～70份、偶氮二异丁腈3～7份、硫醇2～4份。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤c)具体为：
[0021]c1)将丙烯酸树脂溶液和不饱和脂肪酸的缩合甘油酯混合，并在搅拌状态下升温至75～85℃并保温；
[0022]c2)减压抽除溶剂乙醇，升温至95～110℃，加入0.2～0.5份催化剂，升温至115～130℃，反应3～6h，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂。
[0023]本专利技术的进一步改进在于，步骤c)中所述丙烯酸树脂溶液、不饱和脂肪酸的缩合甘油酯、催化剂的用量按重量份数计为：丙烯酸树脂溶液100～150份、改性不饱和脂肪酸的缩合甘油酯10～40份、催化剂0.2～0.5份；所述催化剂为三乙胺、三乙醇胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、三苯基膦和三苯基氯化磷中的一种或多种。
[0024]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤d)具体为：
[0025]d1)不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂中加入氨水搅拌均匀，pH调节在7～8之间后，加入去离子水并在搅拌状态下升温至75～85℃后保温，得到混合液A；
[0026]d2)将(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯与引发剂混合均匀得到混合液B；
[0027]d3)所述混合液A在搅拌保温情况下，向其中滴加混合液B，滴加时间为2～4h，滴加完成后在75～85℃之间保温2h，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液。
[0028]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤d)中各组分的用量按重量份数计为：不饱和
脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂8～16份、氨水1～7份、引发剂0.2～1.0份、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯50～80份、去离子水100～150份。
[0029]本专利技术的进一步改进在于，所述(甲基)丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯中的一种或多种；所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠。
[0030]在本专利技术中，(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯50～70份指的是可以加入50～70份(甲基)丙烯酸酯类单体和苯乙烯的混合物，也可只加入50～70份苯乙烯，也可只加入50～70份(甲基)丙烯酸酯类单体。在本专利技术中，术语“(甲基)丙烯酸酯”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将不饱和脂肪酸和环氧氯丙烷混合，升温后在碱性条件下进行反应，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯；b)将乙醇升温后向其中滴加(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯、偶氮二异丁腈和硫醇的混合溶液，反应后得到丙烯酸树脂溶液；c)将所述丙烯酸树脂溶液和不饱和脂肪酸缩水甘油酯混合，并在催化剂作用下进行高温缩合反应，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂；d)将所述不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂、氨水、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯以及去离子水混合，在引发剂作用下进行乳液聚合，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液。2.根据权利要求1所述的一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤a)具体为：a1)开环酯化：将不饱和脂肪酸和环氧氯丙烷混合，并在搅拌状态下升温至50～55℃使其完全溶解后，向其中加入30％的氢氧化钠溶液后，在温度60～65℃下反应3～5h；a2)脱水闭环：待开环酯化结束后，向其中滴加50％的氢氧化钠水溶液，滴加时间为3～5h；待滴加结束后，抽真空度至20～25kPa，升温至65～75℃，搅拌反应2～3.5h；a3)脱环氧氯丙烷：待脱水闭环结束后，保持真空度至20～25kPa，升温至140～160℃，搅拌反应2～3.5h；a4)萃取、水洗：待脱环氧氯丙烷结束后，降温并保持至70～85℃，向其中加入甲基异丁酮进行萃取，静置分液；取油脂层再加入水，搅拌，保持温度至70～85℃，5～7min后停止，静置分液，连续反复水洗3～4次，直至其水层pH为7～7.5；a5)脱除溶剂：过滤水洗后的油脂，升温至140～160℃，抽真空度至20-25kpa抽除溶剂，得到不饱和脂肪酸缩水甘油酯。3.根据权利要求2所述的一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，步骤a)中各组分的用量按重量份数计为：不饱和脂肪酸40～65份、环氧氯丙烷30～40份、30％的氢氧化钠溶液0.5～1份、50％的氢氧化钠水溶液20～40份、甲基异丁酮170～230份、水100～150份；步骤a)中所述不饱和脂肪酸包括豆油酸、亚麻油酸、桐油酸、脱水蓖麻油酸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种不饱和脂肪酸缩水甘油酯改性的无皂丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤b)具体为：将乙醇加热升温至70～80℃，向其中滴加(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯类单体和/或苯乙烯、偶氮二异丁腈与硫醇的混合溶液，滴加时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永全，田海长，田晓猛，郭延恒，李宁，
申请(专利权)人：衡水新光新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：