一种改性苯丙乳液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性苯丙乳液及其制备方法。具体地，本发明专利技术提供一种改性苯丙乳液，由丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、全氟聚醚甲基丙烯酸酯和碳量子点‑二氧化钛复合物在引发剂和乳化剂的作用下，进行聚合反应制备得到。通过加入全氟聚醚甲基丙烯酸酯，赋予乳液更好的成膜性；通过加入碳量子点‑二氧化钛复合物，与其他组分复合，增强了苯丙乳液的稳定性、耐腐蚀性和耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种改性苯丙乳液及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种改性苯丙乳液及其制备方法。
技术介绍
苯丙乳液是由丙烯酸酯单体与苯乙烯聚合而成，在金属层涂料、建材涂料、粘合剂等领域被普遍运用。然而苯丙乳液在抗氧化、扩张性、耐水性等方面尚不完善，很大程度限制了其运用范围。现有技术通常将其进行改性，例如采用有机氟改进，常用的含氟单体为三氟乙酸丙烯酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯或全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，在一定程度上提高了苯丙乳液的性能，但是仍然存在乳液稳定性、硬度、耐腐蚀性等性能不能满足要求等问题；另外由于含全氟烷基长链丙烯酸酯聚合物存在难以降解、易于生物积累等缺点，对环境造成不利影响，其使用也将受到限制。又例如采用纳米改性，将纳米粒子扩散在乳液中，充分发挥有机分子和无机分子的优势，但是纳米颗粒不能在苯丙乳液中均匀分散仍是主要问题。据报道，全氟聚醚没有生物积累性，可能原因是聚醚链中氧原子的介入，使全氟聚醚不具有全氟烷烃那样致密的氟外壳，小分子容易进入主链，易降解，对生物没有潜在的致畸、致癌等危害。现有技术关于全氟聚醚羧酸酯主要应用于织物整理剂领域，赋予织物较好的据水、据油性，在苯丙乳液或改善苯丙乳液稳定性及耐腐蚀性方面未见报道。碳量子点(CDs或CQDs)通常呈直径10nm以下的球状微粒，由无定形结构或纳米晶体结构的sp2/sp3碳团簇组成，其具有多种优异的光学性能，如光学吸收、光致发光、化学致发光和电化学致发光等，使其在生物、医学、化工、电子等领域具有巨大潜在应用价值。通常将CDs与TiO2复合制成CDs-TiO2光催化剂，一方面材料毒性低，克服了传统量子点毒性高的缺点；另一方面能有效抑制光生电子与空穴的再结合，增强对紫外光的吸收并且拓展对可见光甚至近红外光的吸收，从而提高材料的光催化活性；在苯丙乳液或改善苯丙乳液稳定性及耐腐蚀性方面亦未见报道。苯丙乳液的改性研究需持续进行。
技术实现思路
为解决上述问题的至少之一，本专利技术一方面提供一种改性苯丙乳液及其制备方法，得到具备优异性能的苯丙乳液，一方面使用全氟聚醚羧酸酯，通过与本专利技术的其他组分聚合，不但赋予乳液更好的成膜性，而且符合环保要求；另一方面使用的碳量子点-二氧化钛复合物具备类球状结构和特定尺寸，在乳液中能够均匀分散，通过多种官能团与其他组分的反应，形成强有力的化学键合，使得乳液涂层具有更致密的结构，增强了乳液的稳定性；本专利技术实现了纳米颗粒碳量子点-二氧化钛复合物与其他组分的复合，能够有效提高乳液的稳定性和耐腐蚀性。在其中一些实施方案中，本专利技术所述改性苯丙乳液由丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、全氟聚醚甲基丙烯酸酯和碳量子点-二氧化钛复合物在引发剂和乳化剂的作用下，进行聚合反应制备得到；所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；所述丙烯酰胺为N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述全氟聚醚甲基丙烯酸酯分子式为[CF(CF3)CF2O]n-CH2-O-COC(CH3)＝CH2；所述碳量子点-二氧化钛复合物是由分散的类球状碳颗粒组成、尺寸在10nm以下；所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐；所述乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯和吐温-20的组合。在其中一些实施方案中，本专利技术所述全氟聚醚甲基丙烯酸酯的重均分子量为1000-3000。本专利技术优选全氟聚醚甲基丙烯酸酯的重均分子量为1500-2000；本专利技术选择适宜分子量的全氟聚醚甲基丙烯酸酯，通过与本专利技术的其他单体聚合，赋予改性苯丙乳液更好的成膜性。优选地，本专利技术所述全氟聚醚甲基丙烯酸酯在改性苯丙乳液中的用量为10-15wt％。在其中一些实施方案中，本专利技术所述碳量子点可以采用已知的常规方法合成得到，例如电化学合成法、化学氧化法、燃烧法、水热合成法、溶剂热合成法、微波合成法等。优选地，本专利技术所述碳量子点是以碳源和水为原料，采用水热法制备；碳源可来自如果汁、牛奶、蛋清、维生素C、葡萄糖、蔗糖等。具体的制备方法为：将碳源与水混合，在100～250℃下反应4～10h，冷却，离心取上清液，得到含有碳量子点的溶液。本专利技术所述碳量子点-二氧化钛复合物可以以碳量子点(或含有碳量子点的溶液)和二氧化钛为原料，采用现有的常规方法复合得到。优选地，本专利技术所述碳量子点-二氧化钛复合物采用如下方法制备：将碳量子点(或含有碳量子点的溶液)、二氧化钛以及水充分混合后，充分干燥。本专利技术进一步优选所述充分混合包括：搅拌以及超声处理；所述搅拌和超声处理的程度和时间以确保碳量子点和二氧化钛在水中充分分散、混合、溶解即可。本专利技术进一步优选所述充分干燥包括：真空条件下、60～100℃干燥5～20h。本专利技术研究表明，由于本专利技术所述碳量子点-二氧化钛复合物具有独特的性能，例如表面富含羧基、羟基等官能团，无毒、生物相容性好、易于功能化修饰，具有独特的尺寸和形貌，尺寸在10nm以下，由分散的类球状碳颗粒组成；因此碳量子点-二氧化钛复合物通过多种官能团与其他组分反应，形成强有力的化学键合，使得乳液涂层具有更致密的结构，并能发挥碳量子点-二氧化钛复合物的刚性作用，从而增强了改性苯丙乳液的稳定性和耐磨性。与单纯使用二氧化钛相比，避免了团聚现象严重、稳定性差、易分层、易沉降等不良问题。另外，二氧化钛还能屏蔽紫外线，防止紫外线侵害，延长乳液使用寿命。优选地，所述碳量子点-二氧化钛复合物在改性苯丙乳液中的用量为2-6wt％；更优选地，本专利技术所述碳量子点-二氧化钛复合物在改性苯丙乳液中的用量为4-6wt％。碳量子点-二氧化钛复合物用量过低，改性苯丙乳液的耐磨性和耐腐蚀性不能得到显著提高；用量过高，无法有效与其他组分有力键合，不利于乳液的稳定性。最优选的，本专利技术所述乳化剂的质量配比为异构十三醇聚氧乙烯醚：失水山梨醇脂肪酸酯：吐温-20＝1：1：1；在该配比范围内，乳化效果好，聚合效果最高。现有技术中，乳化剂类型多种多样，包含但不限于，十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(K-12)、乙烯基磺酸钠(SVS)、烷基酰胺乙烯磺酸钠(DNS-86)、甲基烯丙羟丙磺酸钠(HPMAS)、烯丙氧基羟丙磺酸钠(HAPS)、十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)、异构十三醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酸聚醚磷酸酯等。常规乳化剂的乳化效果不好，乳液滴分散得不好，乳液滴较大，在聚合过程中极易破乳产生凝胶。本专利技术的乳化剂为三种乳化剂的组合，与现有技术相比，一方面具有较好的乳化效果，在聚合过程中形成的乳胶束粒径小，能够提高聚合速率，另一方面使本专利技术的改性苯丙乳液具有更好的稳定性。优选地，本专利技术所述的乳化剂在改性苯丙乳液中的用量为0.1-1.5wt％。本专利技术研究表明，乳化剂用量低时，达不到乳化效果，随着乳化剂用量增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性苯丙乳液，其特征在于，所述改性苯丙乳液由丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、全氟聚醚甲基丙烯酸酯和碳量子点-二氧化钛复合物在引发剂和乳化剂的作用下，进行聚合反应制备得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性苯丙乳液，其特征在于，所述改性苯丙乳液由丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、全氟聚醚甲基丙烯酸酯和碳量子点-二氧化钛复合物在引发剂和乳化剂的作用下，进行聚合反应制备得到。


2.根据权利要求1所述的改性苯丙乳液，其特征在于，
所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；
所述丙烯酰胺为N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；
所述全氟聚醚甲基丙烯酸酯分子式为[CF(CF3)CF2O]n-CH2-O-COC(CH3)＝CH2；
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐；
所述乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯和吐温-20的组合。


3.根据权利要求1或2所述的改性苯丙乳液，其特征在于，
所述全氟聚醚甲基丙烯酸酯的重均分子量为1000-3000。


4.根据权利要求1或2所述的改性苯丙乳液，其特征在于，
所述异构十三醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯和吐温-20，各组分质量之比为1：1：1。


5.根据权利要求1-4任意一项所述的改性苯丙乳液，其特征在于，
所述全氟聚醚甲基丙烯酸酯在改性苯丙乳液中的用量为10-15wt％；
所述碳量子点-二氧化钛复合物在改性苯丙乳液中的用量为4-6wt％；
所述乳化剂在改性苯丙乳液中的用量为0.3-0.9wt％。


6.根据权利要求1-4任意一项所述的改性苯丙乳液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊姗，
申请(专利权)人：南北兄弟药业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81