一种聚丙烯酸乳液增稠剂及其无皂乳液聚合方法技术

本发明专利技术属于化学合成技术领域，具体涉及一种聚丙烯酸乳液增稠剂及其无皂乳液聚合方法。本发明专利技术使用亲水性单体，非亲水性单体及混合可反应型乳化剂通过无皂乳液聚合，制备了聚丙烯酸乳液增稠剂，所得的液体聚丙烯酸乳液增稠剂无需去除溶剂和溶胀就可直接使用，十分方便，并且在反应过程中未使用传统的乳化剂，避免了残留乳化剂对环境造成污染，同时可避免对乳液聚合物的电性能、光学性质、表面性质及耐水性等产生影响，可以得到单一分散、表面洁净的胶乳粒子。乳粒子。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯酸乳液增稠剂及其无皂乳液聚合方法


[0001]本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种聚丙烯酸乳液增稠剂及其无皂乳液聚合方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，常用的增稠剂为粉末状高度交联的聚丙烯酸类聚合物，俗称卡波姆，其在去离子水中完全溶胀后，用碱性试剂进行中和，可使体系的粘度大幅度增高，实现显著的增稠效果，可广泛应用于化妆品、消毒洗手液等日化产品中。但粉状卡波姆相较于液体卡波姆，虽然配方中的高分子含量更高，增稠效率和肤感更胜一筹，但同时制备流程也更为复杂，尤其是聚合完成后需要脱溶剂再干燥成粉，使用时还需用去离子水进行溶胀，不是特别方便。
[0003]因此，开发一种液体聚丙烯酸乳液增稠剂，并且增稠效率达到粉状卡波姆性能的产品是市场迫切的。传统的乳液聚合中的乳化剂很难去除，容易造成环境污染，还会影响乳液聚合物的电性能、光学性质、表面性质及耐水性等。而无皂乳液聚合相对来说，具有巨大的优势。
[0004]无皂乳液聚合是指不含乳化剂或仅含少量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度CMC)的乳液聚合。通过无皂乳液聚合可以制备得到单一分散、表面洁净的胶乳粒子，克服产物中残留乳化剂带来的缺陷，具有传统乳液聚合无可比拟的优点。
[0005]实现无皂乳液聚合的方法主要有下述三种：
[0006](1)在聚合过程中，引入可离子化的引发剂，利用引发剂裂解碎片，使聚合物粒子表面带有一定的电荷。例如苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯的以过硫酸钾为引发剂可进行无皂乳液聚合，其中，引发剂浓度与极性单体的组成分率对乳液的稳定性具有极大的影响。
[0007](2)在聚合反应中，加入水溶性共聚单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠等，使聚合物乳胶粒的外表面形成水化层，而起到类似乳化剂的稳定作用。
[0008](3)采用具有反应活性的乳化剂，如十一烯酸羟乙基磺酸钠等，其参与共聚反应，生成具有表面活性齐聚物自由基、乳胶粒，直至最终聚合物。
[0009]虽然上述无皂乳液聚合具有可得到单一分散、表面洁净的胶乳粒子，克服产物中残留乳化剂带来的缺陷等优势，但仍然存在着乳液不够稳定性和固含量不够高等问题。针对聚丙烯酸乳液增稠剂的制备，要从增稠性和乳液稳定性两个方面考虑，仅靠上述三种方法很难获得乳液稳定和良好增稠效果的乳液型增稠剂。因此使用能提高乳液稳定性和增稠效果的新型反应性乳化剂，是至关重要的。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种通过无皂乳液聚合方法得到的乳胶粒子分散性较好、粒径大小较均一的聚丙烯酸乳液增稠剂及其无皂乳液聚合方法。
[0011]本专利技术通过以下技术方案得以实现：
[0012]一种聚丙烯酸乳液增稠剂，其由以下重量份配比的原料制备而成：30.0
‑
35.0份亲水性单体、65.0
‑
70.0份非亲水性单体、0.4
‑
0.6份引发剂、0.5
‑
0.8份交联剂、2.4
‑
6.0份混合可反应型乳化剂、220
‑
240份去离子水；所述混合可反应型乳化剂包括甲基丙烯酸酯类可反应型乳化剂和丙磺酸钠盐类可反应型乳化剂，所述甲基丙烯酸酯类可反应型乳化剂是二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯和/或十八烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯，所述丙磺酸钠盐类可反应型乳化剂是3
‑
烯丙氧基
‑2‑
羟基
‑1‑
丙磺酸钠盐和/或2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠盐；所述混合可反应型乳化剂均为制成混合可反应型乳化剂水溶液后投入使用，上述混合可反应型乳化剂的重量份指混合可反应型乳化剂水溶液中混合可反应型乳化剂的重量。
[0013]进一步的，所述亲水性单体是丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
[0014]进一步的，所述非亲水性单体是丙烯酸乙酯和/或丙烯酸丁酯。
[0015]进一步的，所述引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。
[0016]进一步的，所述交联剂是N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺或邻苯二甲酸二烯丙酯。
[0017]进一步的，所述甲基丙烯酸酯类可反应型乳化剂和丙磺酸钠盐类可反应型乳化剂质量比例为1：(0.4
‑
1.5)。
[0018]进一步的，所述混合可反应型乳化剂的水溶液中水含量为(20
‑
60)wt％。
[0019]本专利技术还提供了上述聚丙烯酸乳液增稠剂的无皂乳液聚合方法，该聚合方法依次包括以下步骤：
[0020](1)首先向反应釜中分别加入去离子水和亲水性单体、非亲水性单体、交联剂、混合可反应型乳化剂中各自的一部分；
[0021](2)开启电动搅拌，升温至60
‑
65℃后，将部分引发剂溶于去离子水中后加入上述反应釜中，在60
‑
65℃下充分反应(优选的反应时间为30min)，然后将体系温度升至80
‑
85℃；
[0022](3)将剩余的亲水性单体、非亲水性单体、交联剂、混合可反应型乳化剂混合均匀后，得溶液A，将剩余的引发剂溶于去离子水中，得到溶液B，然后在80
‑
85℃下，向上述反应釜中加溶液A和溶液B，滴加用时为2
‑
2.5个小时；
[0023](4)溶液A和溶液B均滴加完毕后，继续在80
‑
85℃下保温反应3
‑
5个小时，停止加热，待自然冷却后过滤，得到的乳白色乳液，即为聚丙烯酸乳液增稠剂。
[0024]进一步的，所述步骤(1)的操作为：首先向反应釜中分别加入去离子水总量的30％、亲水性单体总量的30％、非亲水性单体总量的30％、交联剂总量的30％以及混合可反应型乳化剂总量的30％。
[0025]进一步的，所述步骤(2)和步骤(3)中引发剂加入量的比例为3:7；
[0026]进一步的，所述步骤(1)、(2)和步骤(3)中去离子水加入量的比例为15:15:70。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的具有的优点和有益效果是：
[0028]本专利技术使用亲水性单体(如丙烯酸、甲基丙烯酸)，非亲水性单体(如丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯)及混合可反应型乳化剂(如二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、3
‑
烯丙氧基
‑1‑
羟基
‑1‑
丙磺酸钠盐)通过无皂乳液聚合，制备了聚丙烯酸乳液增稠剂。
[0029]二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯能与亲水性单体形成缔合增稠作用，能提高
增稠剂的增稠效果和抗盐能力，其丙烯酸酯结构与丙烯酸主链类似，特别适合制备丙烯酸系乳液增稠剂，3
‑
烯丙氧基
‑1‑
羟基
‑1‑
丙磺酸钠盐是一种高度亲水性的功能性单体，丙烯酸酯类单体反应时，可显著改善胶乳的溶解性能，提高抗水性和抗漂白性，减少结块倾向，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酸乳液增稠剂，其由以下重量份配比的原料制备而成：30.0
‑
35.0份亲水性单体、65.0
‑
70.0份非亲水性单体、0.4
‑
0.6份引发剂、0.5
‑
0.8份交联剂、2.4
‑
6.0份混合可反应型乳化剂、220
‑
240份去离子水；所述混合可反应型乳化剂包括甲基丙烯酸酯类可反应型乳化剂和丙磺酸钠盐类可反应型乳化剂，所述甲基丙烯酸酯类可反应型乳化剂是二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯和/或十八烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯，所述丙磺酸钠盐类可反应型乳化剂是3
‑
烯丙氧基
‑2‑
羟基
‑1‑
丙磺酸钠盐和/或2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠盐；所述混合可反应型乳化剂均为制成混合可反应型乳化剂水溶液后投入使用，上述混合可反应型乳化剂的重量份指混合可反应型乳化剂水溶液中混合可反应型乳化剂的重量。2.根据权利要求1所述聚丙烯酸乳液增稠剂，其特征在于，所述亲水性单体是丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述非亲水性单体是丙烯酸乙酯和/或丙烯酸丁酯。3.根据权利要求1所述聚丙烯酸乳液增稠剂，其特征在于，所述引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵；所述交联剂是N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺或邻苯二甲酸二烯丙酯。4.根据权利要求1所述聚丙烯酸乳液增稠剂，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯类可反应型乳化剂和丙磺酸钠盐类可反应型乳化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中喜，王安琪，肖磊，
申请(专利权)人：湖北新德晟材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：