一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，該乳液由五個主要組分，經(jīng)過半連續(xù)種子乳液聚合制備而成的，五個主要組分中：(1)丙烯酸酯類單體占整個單體質(zhì)量的50-60%；(2)甲基丙烯酸酯類單體占整個單體質(zhì)量的40-50%；(3)環(huán)保型表面活性劑占整個單體質(zhì)量的1-5%；(4)水溶性過硫酸鹽引發(fā)劑占整個單體質(zhì)量的1-5%；(5)緩沖劑占整個單體質(zhì)量的1-5%。本發(fā)明制備的聚合物乳液在80℃下成膜后，有良好的成膜性和附著力。所得聚合物乳液具有粒徑小、乳化劑含量小、固含量高、更加環(huán)保的特性。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于，產(chǎn)品不僅更加環(huán)保，而且各方面性能都能滿足產(chǎn)品的需求，可以完全替代不環(huán)保的表面活性劑。
【專利說明】一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液及其制備方法，該聚合物乳液可用于涂料，造紙，紡織，膠黏劑和油墨等工業(yè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]丙烯酸酯聚合物乳液擁有良好的成膜性，附著力，抗老化性，耐光性，耐候性，耐腐蝕性及價格低廉，合成工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。廣泛的用作涂料成膜劑，紡織印染粘合劑，日用化工，化學(xué)電源，功能膜，醫(yī)用高分子，納米材料以及水處理等方面。在涂料，造紙，紡織，膠黏劑和油墨等工業(yè)領(lǐng)域用量更是與日俱增。
[0003]乳液聚合常用的乳化劑為十二烷基苯磺酸鹽陰離子表面活性劑，烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑或者是它們的混合物，但由于它們的生物降解性較差，對環(huán)境的污染較大。早在20世紀(jì)80年代，東北大西洋海洋環(huán)境保護(hù)公約(OSPAR)規(guī)定，優(yōu)先控制的化學(xué)物質(zhì)中就有壬基酚聚氧乙烯醚(NP/NPES)及其相關(guān)化合物。我國政府和環(huán)保部門對此也十分重視，如新的洗衣粉國家標(biāo)準(zhǔn)GB 13171-1997就提出禁止使用烷基酚。本發(fā)明使用了環(huán)保型乳化劑代替了烷基苯磺酸鹽和烷基酚聚氧乙烯醚表面活性劑，產(chǎn)品性能良好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，該納米乳液的粒徑為100-200nm，在80°C下成膜后，有良好的成膜性和附著力。本發(fā)明的另一個目的是提供上述的環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液的制備方法，
為了達(dá)到本發(fā)明第一個目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，該乳液由五個主要組分，經(jīng)過半連續(xù)種子乳液聚合制備而成的，pH值7.5±0.5，固含量45±5%，乳液粒徑100_200nm ;五個主要組分中:(I)丙烯酸酯類單體占整個單體質(zhì)量的50-60% ； (2)甲基丙烯酸酯類單體占整個單體質(zhì)量的40-50% ； (3)環(huán)保型表面活性劑占整個單體質(zhì)量的1-5% ; (4)水溶性過硫酸鹽引發(fā)劑占整個單體質(zhì)量的1-5% ; (5)緩沖劑占整個單體質(zhì)量的1_5%。
[0005]作為優(yōu)選，所述的丙烯酸酯類單體選自包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯中的一種或多種混合。
[0006]作為優(yōu)選，所述的甲基丙烯酸酯類單體選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯和甲基丙烯酸異辛酯中的一種或多種混合。
[0007]作為優(yōu)選，所述的乳化劑選自高級脂肪酸酯α-磺酸鹽，α-烯基磺酸鹽陰離子表面活性劑和烷基多糖苷非離子表面活性劑中的一種或多種混合。
[0008]作為優(yōu)選，所述的水溶性過硫酸鹽引發(fā)劑是水溶性過硫酸鉀，過硫酸銨或者是它們的混合物。
[0009]作為優(yōu)選，所述的緩沖劑是碳酸氫鈉，碳酸氫鉀或者是它們的混合物。
[0010]為了達(dá)到本發(fā)明第二個目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種制備所述的環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液的制備方法，該方法包括以下的步驟:
1)先將混合單體的10-30%制備成種子乳液，聚合反應(yīng)時間為20-40min；
2)然后采用半連續(xù)種子乳液聚合工藝，聚合溫度為75-85°C、聚合時間為2.5-4.0h ；
3)最后升溫至90°C，繼續(xù)保溫30-45min，降溫至40°C，用20%的氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾出料。
[0011]本發(fā)明利用環(huán)保表面活性劑取代常規(guī)的表面活性劑，使用水溶性的過硫酸鹽引發(fā)劑，采用乳液聚合方法來制備環(huán)保型丙烯酸酯納米聚合物乳液。制備的產(chǎn)品其外觀細(xì)膩并呈帶藍(lán)色熒光的半透明，pH值7.5 ±0.5，固含量45±5%，乳液粒徑100-20011111，該聚合物乳液在80°C下成膜后，有良好的成膜性和附著力。所得的聚合物乳液具有粒徑小、乳化劑含量小、固含量高、更加環(huán)保的特性。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于:
1、由于高級脂肪酸酯α-磺酸鹽，α-烯基磺酸鹽陰離子表面活性劑，烷基多糖苷非離子表面活性劑優(yōu)異的生物降解性能和環(huán)境保護(hù)效果，用它們代替常用的生物降解性能較差的烷基酚聚氧乙烯醚，烷基苯磺酸鹽表面活性劑，產(chǎn)品不僅更加環(huán)保，而且各方面性能都能滿足產(chǎn)品的需求，可以完全替代不環(huán)保的表面活性劑；
2、采用先進(jìn)的乳液聚合技術(shù)，通過調(diào)整工藝配方，可對產(chǎn)品的玻璃化溫度進(jìn)行有效控制，以滿足不同條件下對乳液性能的要求；
3、乳液聚合過程中，可方便的調(diào)節(jié)軟硬單體的比例和滴加速度、引發(fā)劑的用量及其滴加速度、乳化劑的用量以及反應(yīng)溫度等，來控制乳液的分子量和粒徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:按實(shí)施例1制得的聚合物乳液的平均粒徑圖。
[0014]圖2:按實(shí)施例1制得的聚合物乳液烘干成膜后膜的紅外圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
[0016]實(shí)施例1
在裝有攪拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口燒瓶中，加入0.12g脂肪酸甲酯α -磺酸鈉，0.24g烷基多苷1214，0.70g碳酸氫鈉和40.0Og的去離子水，攪拌并水浴升溫至80°C。分別在15min內(nèi)滴加10%的混合單體和10%的引發(fā)劑溶液，滴加完畢后繼續(xù)保溫15min。然后將剩余的引發(fā)劑乳液和混合單體于3.0h內(nèi)滴加到四口燒瓶中，滴加完畢后，升溫至90°C，繼續(xù)保溫40min。降溫至40°C，用氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾出料后即制得環(huán)保型聚合物乳液。其中混合單體的組成為20.0Og的丙烯酸丁酯、15.0Og的甲基丙烯酸甲酯；引發(fā)劑溶液的含量為0.70g的水溶性過硫酸鹽溶于10.0Og的去離子水中。
[0017]實(shí)施例2
在裝有攪拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口燒瓶中，加入0.24g脂肪酸甲酯α -磺酸鈉，0.48g烷基多苷1214，0.70g碳酸氫鈉和40.0Og的去離子水，攪拌并水浴升溫至80°C。分別在15min內(nèi)滴加10%的混合單體和10%的引發(fā)劑溶液，滴加完畢后繼續(xù)保溫15min。然后將剩余的引發(fā)劑乳液和混合單體于3.0h內(nèi)滴加到四口燒瓶中，滴加完畢后，升溫至90°C，繼續(xù)保溫40min。降溫至40°C，用氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾出料后即制得環(huán)保型聚合物乳液。其中混合單體的組成為20.0Og的丙烯酸丁酯、15.0Og的甲基丙烯酸甲酯；引發(fā)劑溶液的含量為0.70g的水溶性過硫酸鹽溶于10.0Og的去離子水中。
[0018]實(shí)施例3
在裝有攪拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口燒瓶中，加入0.24g脂肪酸甲酯α -磺酸鈉，0.48g烷基多苷1214，0.70g碳酸氫鈉和40.0Og的去離子水，攪拌并水浴升溫至80°C。分別在15min內(nèi)滴加10%的混合單體和10%的引發(fā)劑溶液，滴加完畢后繼續(xù)保溫15min。然后將剩余的引發(fā)劑乳液和混合單體于3.0h內(nèi)滴加到四口燒瓶中，滴加完畢后，升溫至90°C，繼續(xù)保溫40min。降溫至40°C，用氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾出料后即制得環(huán)保型聚合物乳液。其中混合單體的組成為17.50g的丙烯酸丁酯、17.50g的甲基丙烯酸甲酯；引發(fā)劑溶液的含量為0.70g的水溶性過硫酸鹽溶于10.0Og的去離子水中。
[0019]實(shí)施例4
在裝有攪拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口燒瓶中，加入0.24g脂肪酸甲酯α -磺酸鈉，0.48g烷基多苷1214，0.70g碳酸氫鈉和40.0Og的去離子水，攪拌并水浴升溫至80°C。分別在15min內(nèi)滴加10%的混合單體和10%的引發(fā)劑溶液，滴加完畢后繼續(xù)保溫15min。然后將剩余的引發(fā)劑乳液和混合單體于3.0h內(nèi)滴加到四口燒瓶中，滴加完畢后，升溫至90°C，繼續(xù)保溫40min。降溫至40°C，用氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾出料后即制得環(huán)保型聚合物乳液。其中混合單體的組成為20.0Og的丙烯酸丁酯、15.0Og的甲基丙烯酸甲酯；引發(fā)劑溶液的含量為0.35g的水溶性過硫酸鹽溶于10.0Og的去離子水中。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于:該乳液由五個主要組分，經(jīng)過半連續(xù)種子乳液聚合制備而成的，pH值7.5 ± 0.5，固含量45 ±5%，乳液粒徑100_200nm ;五個主要組分中:(1)丙烯酸酯類單體占整個單體質(zhì)量的50-60%; (2)甲基丙烯酸酯類單體占整個單體質(zhì)量的40-50% ; (3)環(huán)保型表面活性劑占整個單體質(zhì)量的1-5% ; (4)水溶性過硫酸鹽引發(fā)劑占整個單體質(zhì)量的1-5% ; (5)緩沖劑占整個單體質(zhì)量的1_5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于:丙烯酸酯類單體選自包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯中的一種或多種混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于:甲基丙烯酸酯類單體選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯和甲基丙烯酸異辛酯中的一種或多種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于:乳化劑選自高級脂肪酸酯α-磺酸鹽，α-烯基磺酸鹽陰離子表面活性劑和烷基多糖苷非離子表面活性劑中的一種或多種混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于:水溶性過硫酸鹽引發(fā)劑是水溶性過硫酸鉀，過硫酸銨或者是它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液，其特征在于:緩沖劑是碳酸氫鈉，碳酸氫鉀或者是它們的混合物。
7.一種制備權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的環(huán)保型丙烯酸酯聚合物乳液的制備方法，該方法包括以下的步驟: 1)先將混合單體的10-30%制備成種子乳液，聚合反應(yīng)時間為20-40min； 2)然后采用半連續(xù)種子乳液聚合工藝，聚合溫度為75-85°C、聚合時間為2.5-4.0h ； 3)最后升溫至90°C，繼續(xù)保溫30-45min，降溫至40°C，用20%的氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾出料。
【文檔編號】C08F2/30GK104130347SQ201410325296
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】陳立軍, 姜維, 李文 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)