一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備方法。水性防水丙烯酸酯乳液是核殼結(jié)構(gòu)，所述核由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分制成：40-60%苯乙烯、31-51%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0.1-2%甲基丙烯酸酯、0.1-2%丙烯酰胺；所述殼由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分制成：40-60%苯乙烯、30-50%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0.1-2%甲基丙烯酸酯、0.1-2%丙烯酰胺、1-8%的防水功能單體。該防水丙烯酸酯乳液粒徑為100-150nm，玻璃化溫度在0-40℃之間，乳液分子量為105-106；本發(fā)明在溫度為20-80℃下固化成膜，冷卻后形成具有高防水性、耐化學(xué)性的涂膜，可廣泛應(yīng)用于玻璃、金屬、建筑等水性熱固型涂料的主要成膜物質(zhì)及織物的防水整理劑。
【專利說(shuō)明】一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備方法。
[0002] 技術(shù)背景
[0003] 傳統(tǒng)的溶劑型涂料所使用的溶劑揮發(fā)后對(duì)環(huán)境有很大的污染，在施工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸 過程中存在易燃易爆的安全隱患，而水性涂料所用到的分散介質(zhì)為水，所以具有綠色、安 全、作用方便等特點(diǎn)，而且水性涂料漆膜具有更強(qiáng)的附著力、耐磨性能、干燥時(shí)間短、阻燃效 果好等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于溶劑型涂料，水性涂料無(wú)論從環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、安全性?？旖莘奖阈远季?有很大的優(yōu)勢(shì)。水性丙烯酸酯涂料發(fā)展較快，丙烯酸酯涂料由于具有原料來(lái)源豐富，成膜性 能良好，因此已經(jīng)廣泛應(yīng)用于涂料的成膜物質(zhì)。普通的丙烯酸酯乳液中，樹脂分子由于沒有 交聯(lián)，乳液的成膜物存在致密性差、水蒸氣和氧氣透過率高、最低成膜溫度偏高等缺點(diǎn)，尤 其在用于防腐蝕涂料時(shí)，這些缺點(diǎn)更是被加倍放大，難于達(dá)到對(duì)涂料的耐水性等要求。為了 提高乳液的性能，在其分子中引入了硅氧或氟碳等疏水性官能團(tuán)使得具有良好的疏水性、 防水性、防污性等。制備得到的漆膜的水接觸角通常是大于90度，水不能潤(rùn)濕其表面，只能 滑落。通過有機(jī)硅或有機(jī)氟疏水性單體的改性，能大大提高丙烯酸酯類聚合物乳液漆膜的 耐水性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備 方法。
[0005] 本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種水性防水丙烯酸酯乳液，是核殼結(jié)構(gòu)，所述核由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分制成： 40-60%苯乙烯、31-51%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0. 1-2%甲基丙烯酸酯、0. 1-2%丙烯 酰胺；所述殼由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分制成：40_60%苯乙烯、30-50%丙烯酸酯、1-5%的甲基 丙烯酸、0. 1-2%甲基丙烯酸酯、0. 1-2%丙烯酰胺、1-8%的防水功能單體。
[0006] 在上述水性防水丙烯酸酯乳液中，所述的防水功能單體優(yōu)選為 乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二異丙氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒或甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基硅油或全氟辛基乙基丙烯酸酯或2-(全氟辛基）乙基 甲基丙烯酸酯或N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯。
[0007] 在上述水性防水丙烯酸酯乳液中，所述的丙烯酸酯優(yōu)選為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙 酯、丙烯酸丁酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的任意一種或幾種的混合物。
[0008] 在上述水性防水丙烯酸酯乳液中，所述的甲基丙烯酸酯優(yōu)選為甲基丙烯酸羥乙 酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸羥丙酯。
[0009] 在上述水性防水丙烯酸酯乳液中，所述的丙烯酰胺優(yōu)選為N-羥甲基丙烯酰胺、 N-羥乙基丙烯酰胺或N，N' -亞甲基雙丙烯酰胺。
[0010] 一種水性防水丙烯酸酯乳液的制備方法，包括如下步驟和工藝條件： (1)核單體的預(yù)混合 將40-60%苯乙烯、31-51%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0. 1-2%甲基丙烯酸酯和 0. 1-2%丙烯酰胺在乳化劑的作用下均勻分散在水中，得到預(yù)乳化單體混合物。
[0011] (2)殼單體的預(yù)混合 將40-60%苯乙烯、30-50%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0. 1-2%甲基丙烯酸酯、0. 1-2% 丙烯酰胺和1-8%的防水功能單體在乳化劑的作用下均勻分散在水中，得到預(yù)乳化單體混 合物。
[0012] (3)聚合反應(yīng) 將緩沖劑和乳化劑加入到反應(yīng)介質(zhì)水中，在反應(yīng)容器中充分?jǐn)嚢璨⑸郎氐?0-KKTC， 待達(dá)到反應(yīng)溫度后，先用l_3h滴加核單體的預(yù)混合物和引發(fā)劑，恒溫反應(yīng)0. 5-2h后再用 l_3h滴加殼單體的預(yù)混合物和引發(fā)劑，滴加完后繼續(xù)恒溫反應(yīng)0. 5-2h，保溫完后終止反 應(yīng)。
[0013] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果： 經(jīng)過改性的丙烯酸酯乳液，加入的功能性防水單體使得聚合物鏈間產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從 而增加乳膠膜的硬度，耐水性和耐候性。利用加入的功能性防水單體具有表面能低，易于向 膜表面遷移的特性，改善膜表面的結(jié)構(gòu)性能，賦予涂膜表面憎水性和防水性。而且還可以起 到提高涂膜的光澤度、附著力、耐蝕性、耐熱性、耐污性、機(jī)械性能、耐老化性能等。所得水性 防水丙烯酸酯乳液的粒徑為100_150nm，玻璃化溫度在0-40°C之間，乳液分子量為105_106。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí) 施例表達(dá)的范圍之內(nèi)。
[0015] 實(shí)施例1 一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備： (1) 將〇. 5g的碳酸氫鈉、0. 5g的烷基酚聚氧乙烯醚、0.llg的十二烷基硫酸鈉加入到 40g的蒸餾水中充分?jǐn)嚢璨⒓訜岬?0°C，得到釜液； (2) 取7g蒸餾水，加入0. 4g的烷基酚聚氧乙烯醚、0. 08g的十二烷基硫酸鈉充分?jǐn)嚢杈?勻，稱取核單體：ll.〇g苯乙烯（55%)、8g丙烯酸丁酯（40%)、0. 3g甲基丙烯酸（1. 5%)、0. 3g 甲基丙烯酸羥乙酯（1. 5%)、0. 4gN-羥甲基丙烯酰胺（2%)并充分混合均勻，緩慢滴加到上述 含有乳化劑的水中預(yù)乳化，并攪拌〇. 5h得到穩(wěn)定的預(yù)乳化液； (3) 稱取0. 2g的引發(fā)劑過硫酸鉀溶解于10g的蒸餾水中； (4) 將步驟（2)與（3)各20%的質(zhì)量含量加入到（1)中經(jīng)過lh的反應(yīng)得到種子乳液； (5) 將步驟（2)和（3)剩余的量按2. 5h緩慢滴加到（4)中，滴加完成后保溫1. 5h; (6) 取7g蒸餾水，加入0. 04g的烷基酚聚氧乙烯醚、0. 08g的十二烷基硫酸鈉充分?jǐn)?拌均勻，稱取殼單體：9. 2g苯乙烯（46%)、9g丙烯酸丁酯（45%)、0. 4g甲基丙烯酸（2%)、0.lg 甲基丙烯酸羥乙酯（〇. 5%)、0.IgN-羥甲基丙烯酰胺（0. 5%)及1. 2g乙烯基三異丙氧基硅烷 (6%)并充分混合均勻，緩慢滴加到上述含有乳化劑的水中預(yù)乳化，并攪拌0. 5h得到穩(wěn)定的 預(yù)乳化液； (7) 稱取0. 2g的引發(fā)劑過硫酸銨溶解于lOg的蒸餾水中； (8) 將步驟（6)和（7)得到的液體按2. 5h緩慢滴加到（5)中，滴加完成后保溫1. 5h后 制備得到有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液； 實(shí)施例2 一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備： (1) 將0. 2g的碳酸氫鈉、0. 08g的烷基酚聚氧乙烯醚、0.llg的十二烷基硫酸鈉加入到 40g的蒸餾水中充分?jǐn)嚢璨⒓訜岬?0°C，得到釜液； (2) 取7g蒸餾水，加入0. 04g的烷基酚聚氧乙烯醚、0. 05g的十二烷基硫酸鈉充分?jǐn)?拌均勻，稱取核單體：l〇. 2g苯乙烯（51%)、8g丙烯酸乙酯（40%)、1. 0g的甲基丙烯酸（5%)、 〇. 4g甲基丙烯酸羥乙酯（2%)、0. 4gN-羥乙基丙烯酰胺（2%)并充分混合均勻，緩慢滴加到上 述含有乳化劑的水中預(yù)乳化，并攪拌〇. 5h得到穩(wěn)定的預(yù)乳化液； (3) 稱取0. 2g的引發(fā)劑過硫酸鉀溶解于10g的蒸餾水中； (4) 將步驟（2)與（3)各5%的質(zhì)量含量加入到（1)中經(jīng)過lh的反應(yīng)得到種子乳液； (5) 將步驟（2)和（3)剩余的量按2.Oh緩慢滴加到（4)中，滴加完成后保溫0. 5h; (6) 取7g蒸餾水，加入0. 04g的烷基酚聚氧乙烯醚、0. 08g的十二烷基硫酸鈉充分?jǐn)?拌均勻，稱取殼單體：9. 7g苯乙烯（48. 5%)、7. 5g丙烯酸丁酯（37. 5%)、0. 5g的甲基丙烯酸 (2. 5%)、0. 4g甲基丙烯酸羥乙酯（2%)、0. 4gN-羥乙基丙烯酰胺（2%)及1. 5g乙烯基硅油 (7. 5%)并充分混合均勻，緩慢滴加到上述含有乳化劑的水中預(yù)乳化，并攪拌0. 5h得到穩(wěn)定 的預(yù)乳化液； (7) 稱取0. 2g的引發(fā)劑過硫酸銨溶解于10g的蒸餾水中； (8) 將步驟（6)和（7)得到的液體按2.Oh緩慢滴加到（5)中，滴加完成后保溫0. 5h后 制備得到有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液； 實(shí)施例3 一種水性防水丙烯酸酯乳液及其制備： (1) 將0. 2g的碳酸鈉、0. 05g的烷基酚聚氧乙烯醚、0.llg的十二烷基硫酸鈉加入到40g 的蒸餾水中充分?jǐn)嚢璨⒓訜岬?0°C，得到釜液； (2) 取7g蒸餾水，加入0. 4g的烷基酚聚氧乙烯醚、0. 8g的十二烷基硫酸鈉充分?jǐn)嚢?均勻，稱取核單體：11. 5g苯乙烯（57. 5%)、7. 9g丙烯酸乙酯（39. 5%)、0. 25g甲基丙烯酸 (1. 25%)、0. 2g的甲基丙烯酸羥乙酯（1%)、0. 15gN-羥甲基丙烯酰胺（0. 75%)并充分混合均 勻，緩慢滴加到上述含有乳化劑的水中預(yù)乳化，并攪拌〇. 5h得到穩(wěn)定的預(yù)乳化液； (3) 稱取0. 2g的引發(fā)劑過硫酸鉀溶解于10g的蒸餾水中； (4) 將步驟（2)與（3)各10%的質(zhì)量含量加入到（1)中經(jīng)過0. 5h的反應(yīng)得到種子乳液； (5) 將步驟（2)和（3)剩余的量按3.Oh緩慢滴加到（4)中，滴加完成后保溫1.Oh; (6) 取7g蒸餾水，加入0. 04g的烷基酚聚氧乙烯醚、0. 08g的十二烷基硫酸鈉充分 攪拌均勻，稱取殼單體：11. 5g苯乙烯（57. 5%)、7g丙烯酸乙酯（35%)、0. 25g甲基丙烯酸 (1. 25%)、0. 2g的甲基丙烯酸羥乙酯（1%)、0. 15gN-羥甲基丙烯酰胺（0. 75%)及0. 9g全氟辛 基乙基丙烯酸酯（4. 5%)并充分混合均勻，緩慢滴加到上述含有乳化劑的水中預(yù)乳化，并攪 拌0. 5h得到穩(wěn)定的預(yù)乳化液； (7) 稱取0. 2g的引發(fā)劑過硫酸銨溶解于10g的蒸餾水中； (8)將步驟（6)和（7)得到的液體按3.Oh緩慢滴加到（5)中，滴加完成后保溫1.Oh后 制備得到有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液； 實(shí)施例4 防水乳液在織物上的應(yīng)用：通過以上三個(gè)實(shí)施例制備得到三種防水乳液，將其分別稀 釋至固含25%，分別用3cm*3cm的棉織物浸漬于以上乳液中，1分鐘后將其取出后放置于80 度烘箱內(nèi)烘干，制備得到防水織物，再測(cè)定其防水性能，通過接觸角測(cè)試儀測(cè)定水在其表面 的接觸角，通過浸漬于水中6小時(shí)后的吸水率。測(cè)定其分別得到的防水丙烯酸酯乳液性能 和防水織物性能如表1 : 表1防水乳液件能和防水織物件能

【權(quán)利要求】
1. 一種水性防水丙烯酸酯乳液，其特征在于是核殼結(jié)構(gòu)，所述核由如下重量百分?jǐn)?shù)的 組分制成：40-60%苯乙烯、31-51%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0. 1-2%甲基丙烯酸酯、 0. 1-2%丙烯酰胺；所述殼由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分制成：40-60%苯乙烯、30-50%丙烯酸酯、 1-5%的甲基丙烯酸、0. 1-2%甲基丙烯酸酯、0. 1-2%丙烯酰胺、1-8%的防水功能單體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性防水丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的防水功能單體為 乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二異丙氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒或甲基丙稀醜 氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基硅油或全氟辛基乙基丙烯酸酯或2-(全氟辛基）乙基甲基 丙烯酸酯或Ν-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性防水丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的丙烯酸酯為丙烯 酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的任意一種或 幾種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性防水丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的甲基丙烯酸酯為 甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、或甲基丙烯酸 羥丙酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性防水丙烯酸酯乳液，其特征在于所述的丙烯酰胺為Ν-羥 甲基丙烯酰胺、Ν-羥乙基丙烯酰胺或Ν，Ν' -亞甲基雙丙烯酰胺。
6. 權(quán)利要求1所述水性防水丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 核單體的預(yù)混合：將40-60%苯乙烯、31-51%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、 0. 1-2%甲基丙烯酸酯和0. 1-2%丙烯酰胺在乳化劑的作用下均勻分散在水中，得到預(yù)乳化 單體混合物； (2) 殼單體的預(yù)混合：將40-60%苯乙烯、30-50%丙烯酸酯、1-5%的甲基丙烯酸、0. 1-2% 甲基丙烯酸酯、〇. 1-2%丙烯酰胺和1-8%的防水功能單體在乳化劑的作用下均勻分散在水 中，得到預(yù)乳化單體混合物； (3) 聚合反應(yīng)：將緩沖劑和乳化劑加入到反應(yīng)介質(zhì)水中，在反應(yīng)容器中充分?jǐn)嚢璨⑸?溫到80-100°C，待達(dá)到反應(yīng)溫度后，先用l_3h滴加核單體的預(yù)混合物和引發(fā)劑，恒溫反應(yīng) 0. 5-2h后再用l-3h滴加殼單體的預(yù)混合物和引發(fā)劑，滴加完后繼續(xù)恒溫反應(yīng)0. 5-2h，保溫 完后終止反應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性防水丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于，所述引發(fā) 劑是過硫酸鉀或過硫酸鈉或過硫酸銨中的一種或幾種的混合物。
【文檔編號(hào)】C08F230/08GK104277172SQ201410509042
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】林璟 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)