一种生物基乳液及其合成方法技术

本发明专利技术属于生物基技术领域，具体为一种生物基乳液及其合成方法。本发明专利技术采用两段法乳液聚合技术：（一）碱溶性聚合物的合成，聚合的成分包含单体（甲基）丙烯酸和酯类以及链转移剂；对产物进行碱中和；（二）聚合物的合成，聚合的成分包括苯乙烯类、（甲基）丙烯酸酯类和交联单体；生物基油脂原料在第一阶段碱中和步骤或第二段聚合阶段加入。生物基油脂原料选自大豆油、环氧大豆油、蓖麻油、环氧蓖麻油、氢化蓖麻油，椰子油等。本发明专利技术引入生物油脂的方法简洁高效，避免了传统机械分散方法的高能耗缺点，也避免了后期储存不稳定的缺陷。采用环氧化生物油脂，实现了环氧杂化丙烯酸树脂的简便途径，为二次固化树脂体系的设计提供了新的路径。径。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基乳液及其合成方法


[0001]本专利技术属于生物基
，具体涉及一种生物基乳液及其合成方法。

技术介绍

[0002]生物基资源及其终端产品的开发和使用，一方面减少了人们对石化能源的过度依赖，增辟了化学工业的原材料获取途径；另一方面，实现了终端产品的生物降解，降低了人类活动对环境的持续污染。特别地，随着国家对碳达峰和碳中和目标的从严管控，发展生物基技术是当下的研究重点。
[0003]水性或水基聚合物特别是乳液聚合物不含有机可挥发溶剂，减少了对环境和生态的有害影响，因而相关的商业产品和技术也日渐发展。国家对工业产品和民用消费品领域的“油改水”和减排要求也极大的促进了水性乳液聚合物的高速发展。进一步地，生物基可再生资源可用于化石原料资源的替代，从而减少温室气体的排放，并有助于全球经济的可持续性发展。
[0004]近些年来，研究者在此方向上开展了大量的研究开发工作。例如，中国专利CN112300343A陈述了一种生物基建筑内墙涂料的生物基丙烯酸酯乳液的合成方法，该方法通过生物发酵、化学降解或化学转化制备出的长链丙烯酸酯作为生物基单体，通过乳化剂乳化后，进行乳液聚合。中国专利CN107406557 A披露了利用天然衣康酸及其酯衍生物生产用于涂料配方的“绿色”乳液聚合物的方法。中国专利CN113214420A公开了一种植物油基聚丙烯酸酯阴离子乳液的制备方法。其要点在于一种天然可再生植物油基丙烯酸酯单体的合成和聚合。中国专利CN104530344A本专利技术公开了一种生物质来源聚氨酯纳米复合乳液及其制备方法，其特点是利用了生物质衍生多元醇。中国专利CN102492094A公开了一种醋酸乙烯玉米淀粉接枝共聚乳液。制备的醋酸乙烯玉米淀粉接枝共聚乳液流动性好、保质期长、无毒、无污染，绿色环保。中国专利CN103044628A，涉及一种生物质基聚合物乳液的制备方法，利用了蓖麻油基聚氨酯预聚物和腰果酚基乳化剂，所用生物基原材料进行了必要的预处理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种能耗低、环境友好、品质好的生物基乳液及其合成方法。
[0006]本专利技术通过高效的乳液聚合方式获得生物基乳液；无需对市售的生物基原料进行二次化学合成技术的改性，亦无需采用需要高强度机械或超声分散设备的细乳液聚合方式，生物基油脂资源的引入简单方便。
[0007]本专利技术提供的生物基乳液的合成方法，采用两段法乳液聚合技术；具体步骤如下：
[0008](一)第一段阶为碱溶性聚合物的合成；对产物进行碱中和；
[0009](二)第二阶段为聚合物的合成；聚合的成分为苯乙烯类、(甲基)丙烯酸酯类和交联单体的一种或多种组合的聚合；
[0010]生物基油脂原料在第一阶段碱中和步骤或第二段聚合阶段加入。
[0011]第一阶段碱溶性聚合物的合成，聚合物合成体系包含但不限于单体(甲基)丙烯酸和酯类以及链转移剂。所用(甲基)丙烯酸单体包括但不局限于丙烯酸、甲基丙烯酸、β
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(丙烯酰氧)丙酸，和其混合物所组成的集合；(甲基)丙烯酸酯类包括但不局限于(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯，和其混合物所组成的集合；链转移剂包括但不局限于卤素化合物比如四溴甲烷、烯丙基化合物、或硫醇比如巯基乙酸烷基酯、巯基链烷酸烷基酯、和C4～C22线性或支化的烷基硫醇，和其混合物所组成的集合。
[0012]第一阶段中，碱中和所用碱类，包括无机碱、有机碱；有机碱包括但不局限于乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺，和其混合物所组成的集合；无机碱包括但不局限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、及其类似物，和其混合物所组成的集合；优选为氨水或氢氧化钠及其组合。
[0013]第二阶段聚合物的合成，聚合成分包括但不限于苯乙烯类、(甲基)丙烯酸酯类和交联剂。
[0014]所述的苯乙烯类单体包括但不局限于苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲氧基苯乙烯、丁基苯乙烯或氯苯乙烯，和其混合物所组成的集合；所述(甲基)丙烯酸酯类单体，包括但不局限于丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异辛酯等，和其混合物所组成的集合。所述的交联单体指可与其他单体共聚的二或多烯键式不饱和单体，包括但不局限于二乙烯基苯、二醇二(甲基)丙烯酸酯和二醇三(甲基)丙烯酸酯，例如1,4
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丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,2
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乙二醇二甲基丙烯酸酯和1,6
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己二醇二甲基丙烯酸酯，三醇三(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、及其类似物，和其混合物所组成的集合。
[0015]所述生物基油脂原料，包括但不局限于大豆油、环氧大豆油、蓖麻油、环氧蓖麻油、氢化蓖麻油，椰子油及其衍生物的一种或多种组合，优选为环氧大豆油。
[0016]所述生物基油脂原料可以与第一段聚合物中和后产物制成预乳液后，采用连续法滴加至反应釜；也可以不乳化，一次性在碱中和步骤的前或后加入反应釜底；也可在第二段聚合阶段采用连续法滴加至反应釜。
[0017]本专利技术中，第二阶段中，所述丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体、交联单体可通过碱溶性聚合物溶液、表面活性剂或两者组合制成预乳液后，采用连续法滴加至反应釜；也可以不乳化，连续法滴加至反应釜进行聚合反应。
[0018]滴加速度可以选择全程进行全速滴加，也可采用规定时间内变速滴加方式；滴加方式优选为前1～60分钟，滴加速度为全速的1～99％；更优选为前1～15分钟，滴加速度为全速的1～50％。
[0019]如无特别说明，全速滴加指的是依照滴加物料总量除以滴加时间计算的滴加时间进行滴加的方式。相应的，变速滴加采用的百分比是基于上述全速滴加的计算。
[0020]本专利技术还提供一种水性树脂的组合物，其包含所述的生物基乳液。
[0021]本专利技术中，所有含有圆括号的短语表示包含括号内的内容或不包含括号内的内容的两种情形之一或两种情形皆有。举例而言，短语“(甲基)丙烯酸酯”指丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其混合物，以及本文中“(甲基)丙烯酸的”指丙烯酸的、甲基丙烯酸的或其混合物的。
[0022]如本文所述，术语“聚合物”包括树脂和共聚物。
[0023]如本文所述，“碱溶性聚合物”是可以通过添加水和氨或其他碱而溶解的一类聚合物。通常上，碱溶性聚合物被设计为具有约1,500至约20,000的重均分子量和大于约100且最多约250mg KOH/g树脂的酸值。可以通过如下方式来制备碱溶性聚合物：使用丙烯酸或甲基丙烯酸单体或其他可聚合酸官能单体来制成聚合物并且通过添加氨或其他碱的溶液来溶液化碱溶性树脂。在某些情形中，碱溶性聚合物可以为有机溶液中聚合的丙烯酸。在某些情形中，碱溶性聚合物可以为包含丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物的乳液，诸如丙烯酸乙酯
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丙烯酸共聚物乳液。在某些情形中，碱溶性聚合物以固体形式提供，并且可溶解于所述水和氨或其他碱，进一步可以与基础乳胶聚合物体系共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基乳液的合成方法，其特征在于，采用两段法乳液聚合技术，具体步骤如下：（一）第一段阶为碱溶性聚合物的合成；聚合的成分包含单体（甲基）丙烯酸和酯类以及链转移剂；第一段阶对产物进行碱中和；（二）第二阶段为聚合物的合成；聚合的成分包括苯乙烯类、（甲基）丙烯酸酯类和交联单体；生物基油脂原料在第一阶段碱中和步骤或第二段聚合阶段加入。2.根据权利要求1所述的生物基乳液的合成方法，其特征在于：所述的（甲基）丙烯酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、β
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(丙烯酰氧)丙酸中的一种或几种的混合物；所述的链转移剂选自四溴甲烷、烯丙基化合物、巯基乙酸烷基酯、巯基链烷酸烷基酯、C4~C22线性或支化的烷基硫醇中一种或几种的混合物；所述的（甲基）丙烯酸酯类选自（甲基）丙烯酸烷基酯、（甲基）丙烯酰胺、（甲基）丙烯腈、（甲基）丙烯酸羟基烷基酯中的一种或几种混合物；所述的交联单体指可与其他单体共聚的二或多烯键式不饱和单体，选自二乙烯基苯、二醇二（甲基）丙烯酸酯和二醇三（甲基）丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求2所述的生物基乳液的合成方法，其特征在于，碱中和所用碱类为无机碱或有机碱；所述有机碱选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺中的一种或几种的混合物；所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求3所述的生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤慧，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：