專利名稱：一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一次性降解餐具技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液及其制備方法二、背景技術(shù)目前一次性餐具的是由比較廣泛，由此而帶來的“白色污染”環(huán)境造成的危害越來越嚴(yán)重，已引起世界各國(guó)的重視，很多國(guó)家已限制一次性泡沫塑料餐具。開發(fā)一次性全降解餐具已是當(dāng)務(wù)之急，淀粉、植物纖維素是可生物全降解材料，但由其制備的一次性餐具無防水、防油性能，需要在表面涂一層防水防油膜，為此研制開發(fā)出成本較低的、綜合性能優(yōu)異的適合于一次性全降解餐具表面涂層用的乳液涂膜有重要意義，中國(guó)目前沒有一次性全降解餐具表面涂層用水性丙烯酸酯乳液及其制備方法的有關(guān)專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為解決上述問題，提供一種一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液。
本發(fā)明目的還在于提供所述一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法；本發(fā)明是在丙烯酸酯乳液聚合過程中引入可交聯(lián)的基團(tuán)如氨基、乙酰乙氧基、酰胺基、烷基硅氧烷等，得到具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的涂膜，這種乳液涂膜特點(diǎn)是干燥迅速，硬度高，透明性好、耐水、耐油，并具有較好的低溫柔韌性和抗粘連性。
本發(fā)明采用種子乳液聚合工藝，選用具有特殊結(jié)構(gòu)的乳化劑體系，采用能自交聯(lián)的丙烯酸酯單體制備一次性全降解餐具表面涂層用水性丙烯酸酯乳液。
本發(fā)明一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液，其丙烯酸酯單體組成為——丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的20～40％；——甲基丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)為1～10，用量為單體總質(zhì)量的35～60％；——丙烯酸羥基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的1～3％；——烷基丙烯酸，烷基碳原子數(shù)1～5，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——其他丙烯酸酯功能單體，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——乙烯基芳香化合物，用量為單體總質(zhì)量的10～45％；所述的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯中的一種或兩種以上的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯中的一種或兩種以上的混合物；所述的丙烯酸羥基酯是丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、丙烯酸-6-羥基己酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯中的一種或兩種以上混合物；所述乙烯基芳香族化合物為苯乙烯、α-甲基苯乙烯其中一種或兩種混合物；所述的烷基丙烯酸單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或兩種混合；所述其他功能丙烯酸單體為甲基丙烯酸特丁胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N-羥甲基丙稀酰胺、N-羥甲基甲基丙稀酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、異二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上混合物；上述一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液分子量為103～105，玻璃化溫度0～75℃。
本發(fā)明可以采用直接引發(fā)劑，先制備種子乳液，再將單體混合后，采用連續(xù)滴加法在3～5個(gè)小時(shí)內(nèi)將單體混合液滴加到種子乳液中反應(yīng)，即可得到本發(fā)明的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液。
其具體步驟為(1)種子乳液制備在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液，混合液濃度5～20％，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，即得到種子乳液。
(2)一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備在75～95℃常壓下向種子乳液中緩慢加入丙烯酸單體混合液和剩余的引發(fā)劑溶液，3～5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫熟化0.5～2小時(shí)，待單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0％以上時(shí)，真空脫出未反應(yīng)單體，然后降溫，調(diào)節(jié)本品pH值為6～8，冷卻至室溫，過濾出料，制得一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液。
所述乳化劑為陰離子表面活性劑，其中陰離子表面活性劑具有較長(zhǎng)的憎水烷基鏈，乳化劑用量為單體總質(zhì)量的5.0％以下。其中陰離子表面活性劑有十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基二苯醚磺酸二鈉鹽(DSB)、乙氧基磺基琥珀酸二鈉(A-102)、乙烯基磺酸鈉等一種或幾種的混合物。
所述引發(fā)劑可以是過硫酸鹽，或氧化還原體系如亞硫酸氫鈉-過硫酸鉀、過氧化氫-氯化亞鐵、過硫酸鉀-氯化亞鐵等，用量為單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2％以下。
在乳液聚合過程中，采用單體饑餓加料方式，能保證乳液聚合穩(wěn)定性和有效控制乳液粒徑大小。本發(fā)明采用可交聯(lián)丙烯酸酯單體，在乳液成膜過程中，形成立體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物涂膜。因此本發(fā)明的丙烯酸乳液在一定溫度下能自交聯(lián)成膜，膜外觀光澤好、機(jī)械強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的防水、防油、耐熱性能。
對(duì)本發(fā)明制備的乳液性能可有如下方法表征涂膜力學(xué)性能采用Instron電子拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試；乳液玻璃化溫度用差示掃描熱量?jī)x(DSC)測(cè)定、最低成膜溫度用最低成膜溫度儀測(cè)定。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液，其丙烯酸酯單體組成為甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、含有的乙烯基烷氧基硅烷，其組分配方如表1
表1丙烯酸乳液配方

在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液(濃度5～20％)，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，再滴加剩下的單體和引發(fā)劑水溶液，3～5小時(shí)滴完，繼續(xù)保溫1.0小時(shí)，真空脫除未反應(yīng)的單體，冷卻降溫，調(diào)節(jié)pH值6～8，過濾出料，即得所需丙烯酸乳液。
制備出的丙烯酸乳液粘度600cps，pH＝7.0，固體含量50％。
實(shí)施例2，一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液，其丙烯酸酯單體組成為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸、甲基丙烯酸-3-羥基乙酯、甲基丙烯酰胺等，其組分配方如表2表2水性丙烯酸乳液配方

在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液(濃度5～20％)，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，再滴加剩下的單體和引發(fā)劑水溶液，3～5小時(shí)滴完，繼續(xù)保溫1.0小時(shí)，真空脫除未反應(yīng)的單體，冷卻降溫，調(diào)節(jié)pH值6～8，過濾出料，即得所需丙烯酸乳液。
制備出的丙烯酸乳液粘度600cps，pH＝7.0，固體含量50％。
實(shí)施例3，一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液，其丙烯酸酯單體組成為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酰胺等單體組分配方如表3表3水性丙烯酸乳液配方

在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液(濃度5～20％)，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，再滴加剩下的單體和引發(fā)劑水溶液，3～5小時(shí)滴完，繼續(xù)保溫1.0小時(shí)，真空脫除未反應(yīng)的單體，冷卻降溫，調(diào)節(jié)pH值6～8，過濾出料，即得所需丙烯酸乳液。
制備出的丙烯酸乳液粘度500cps，pH＝7.0，固體含量50％。
權(quán)利要求
1.一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液，其特征是其丙烯酸酯單體組成為——丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的20～40％；——甲基丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)為1～10，用量為單體總質(zhì)量的35～60％；——丙烯酸羥基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的1～3％；——烷基丙烯酸，烷基碳原子數(shù)1～5，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——其他丙烯酸酯功能單體，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——乙烯基芳香化合物，用量為單體總質(zhì)量的10～45％；所述的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、其中的一種或兩種以上的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯中的一種或兩種以上的混合物；所述的丙烯酸羥基酯是丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、丙烯酸-6-羥基己酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯中的一種或兩種以上混合物；所述乙烯基芳香族化合物為苯乙烯、α-甲基苯乙烯中的一種或兩種混合物；所述的烷基丙烯酸單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或兩種混合；所述其他功能丙烯酸單體為甲基丙烯酸特丁胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N-羥甲基丙稀酰胺、N-羥甲基甲基丙稀酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、異二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上混合物；上述丙烯酸酯微乳液分子量為103～105，玻璃化溫度0～75℃。
2.一種權(quán)利要求1所述的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于采用直接引發(fā)劑，先制備種子乳液，再將單體混合后，采用連續(xù)滴加法在3～5個(gè)小時(shí)內(nèi)將單體混合液滴加到種子乳液中反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)種子乳液制備在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液，混合液濃度5～20％，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，即得到種子乳液；(2)一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備在75～90℃常壓下向種子乳液中緩慢加入丙烯酸單體混合液和剩余的引發(fā)劑溶液，3～5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫熟化0.5～2小時(shí)，待單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0％以上時(shí)，真空脫出未反應(yīng)單體，然后降溫，調(diào)節(jié)本品pH值為6～8，冷卻至室溫，過濾出料，制得一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于所述乳化劑為陰離子表面活性劑，所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基二苯醚磺酸二鈉鹽、乙氧基磺基琥珀酸二鈉、乙烯基磺酸鈉其中一種或一種以上混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑是過硫酸鹽或氧化還原體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于所述的氧化還原體系是亞硫酸氫鈉—過硫酸銨、過氧化氫—氯化亞鐵、過硫酸鉀—氯化亞鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于所述的緩沖劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯乳液及其制備方法，解決了一次性全降解餐具表面涂層防水、防油、耐熱、無毒、無味、強(qiáng)度高、可生物降解等問題，本發(fā)明水性乳液固含量高、粘度低和穩(wěn)定性高，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，采用本發(fā)明的乳液施于餐具表面，可形成一層致密薄膜，該膜具有外觀光澤好，機(jī)械強(qiáng)度高具有優(yōu)良的防水、防油、耐熱性能好、無毒、無味、可生物降解、耐磨、抗粘連等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，且生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單、易于操作、便于推廣，既有經(jīng)濟(jì)效益，更有社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C08F4/00GK1760218SQ20051010421
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者李俊起, 郈秀菊, 王傳棟, 王勤, 劉陽 申請(qǐng)人:山東九發(fā)集團(tuán)公司