一種環(huán)保交聯(lián)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)保型交聯(lián)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]交聯(lián)型丙烯酸酯聚合物乳液不但具有良好的成膜性、附著力、抗老化性、耐光性、耐候性、耐腐蝕性及價(jià)格低廉和合成工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且在乳液聚合時(shí)，由于引入可實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的官能團(tuán)，使其在成膜時(shí)產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，克服常規(guī)丙烯酸酯乳液涂膜抗粘連性、耐沾污性、耐溶劑性、耐熱性等性能不佳的弊端，因此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)域用量更是與日倶增。
[0003]交聯(lián)型丙烯酸酯聚合物乳液制備過(guò)程中，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(duì)環(huán)境的污染較大。因此該類(lèi)表面活性劑在交聯(lián)型丙烯酸酯聚合物乳液制備中的應(yīng)用受到了限制。采用綠色環(huán)保型表面活性劑代替常規(guī)的表面活性劑，是制備交聯(lián)型丙烯酸酯聚合乳液的新方法和新趨勢(shì)。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(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保交聯(lián)型丙烯酸酯聚合物乳液及其制備方法，該乳液的粒徑為50-100nm，在80°C下成膜后，有良好的成膜性和附著力。
[0005]為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種環(huán)保交聯(lián)型丙烯酸酯聚合物乳液，該乳液由以下六個(gè)主要組分，經(jīng)過(guò)半連續(xù)種子乳液聚合制備而成的，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30-50%，乳液粒徑50-100nm，該聚合物乳液在80°C下成膜后，有良好的成膜性和附著力；六個(gè)主要組分中:
1)丙烯酸酯類(lèi)單體占整個(gè)單體質(zhì)量的50-60%;丙烯酸酯類(lèi)單體選用丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯或者它們中的兩種以上的混合物；
2)甲基丙烯酸酯類(lèi)單體占整個(gè)單體質(zhì)量的40-50%;甲基丙烯酸酯類(lèi)單體選用甲基丙烯酸甲酯、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、甲基丙烯酸異辛酯或者它們中的兩種以上的混合物；
3)環(huán)保型表面活性劑占整個(gè)單體質(zhì)量的1-5%;所述的環(huán)保型表面活性劑選用氨基酸基陰離子表面活性劑，烷基多糖苷非離子表面活性劑或它們的混合物；
4)交聯(lián)型功能單體占整個(gè)單體質(zhì)量的1-10%;交聯(lián)型功能單體的是甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙酸羥乙酯、N-羥甲基丙烯酰胺、衣康酸單丁酯或它們中的兩種以上的混合物； 5)水溶性過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑占整個(gè)單體質(zhì)量的1-5%;
6)緩沖劑占整個(gè)單體質(zhì)量的1_5%。
[0006]作為優(yōu)選，該乳液由以下六個(gè)主要組分，經(jīng)過(guò)半連續(xù)種子乳液聚合制備而成的:
1)丙烯酸酯類(lèi)單體占整個(gè)單體質(zhì)量的52-58%；
2)甲基丙烯酸酯類(lèi)單體占整個(gè)單體質(zhì)量的42-48%；
3)環(huán)保型表面活性劑占整個(gè)單體質(zhì)量的2-4%；
4)交聯(lián)型功能單體占整個(gè)單體質(zhì)量的3-8%；
5)水溶性過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑占整個(gè)單體質(zhì)量的2-4%；
6)緩沖劑占整個(gè)單體質(zhì)量的2-4%。
[0007]作為優(yōu)選，所述的丙烯酸酯類(lèi)單體選用丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸酯類(lèi)單體選用甲基丙烯酸甲酯。
[0008]作為優(yōu)選，所述的水溶性過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑選用水溶性過(guò)硫酸鉀，過(guò)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]一種制備所述的環(huán)保交聯(lián)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(shí)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(shí)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(guò)濾出料。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于:
1、由于氨基酸基陰離子表面活性劑，烷基多糖苷非離子表面活性劑皆具有優(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。
[0012]2、交聯(lián)型功能單體的引入，使其在成膜時(shí)產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，克服常規(guī)丙烯酸酯乳液涂膜抗粘連性、耐沾污性、耐溶劑性、耐熱性等性能不佳的弊端，提高丙烯酸酯聚合物乳液的性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域；
3、采用先進(jìn)的乳液聚合技術(shù)，通過(guò)調(diào)整工藝配方，可對(duì)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(duì)乳液性能的要求；
4、乳液聚合過(guò)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(lái)控制乳液的分子量和粒徑。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1:按實(shí)施例1制得的聚合物乳液的平均粒徑。
[0014]圖2:按照實(shí)施例1制備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(duì)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0.50g肉豆蔻酰肌氨酸鈉，1.0Og烷基多苷，1.05g碳酸氫鈉和60.0Og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900C，繼續(xù)保溫40min。降溫至40°C，用氨水調(diào)節(jié)pH值，過(guò)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30.0Og的丙烯酸丁酯、22.50g的甲基丙烯酸甲酯、3.20g的甲基丙烯酸羥丙酯，引發(fā)劑溶液的含量為1.05g的水溶性過(guò)硫酸鉀溶于15.0Og的去離子水中。由圖1可知，聚合物乳液粒徑約為63.2nm，而且呈單峰分布；由圖2紅外光譜圖可見(jiàn)，2955cm1與2873 cm 1是甲基和亞甲基中的C-H的吸收峰，1726 cm 1是C=O的紅外振動(dòng)吸收峰，1447 cm 1是-C00-的吸收峰，1385 cm 1是亞甲基-CH2的紅外振動(dòng)吸收峰，1235 cm 1和1141 cm 1是C-O-C的吸收峰，1065 cm 1是C-O-C中的C-0的吸收峰，842 cm 1是C=O的紅外吸收峰。從光譜圖中可以看出，在1500-1700 cm1沒(méi)有出現(xiàn)C=C的吸收峰。紅外譜圖可以說(shuō)明所有單體都參與了聚合反應(yīng)，成功的制備出環(huán)保交聯(lián)型丙烯酸酯乳液。
[0017]實(shí)施例2
在裝有攪拌器、回流冷凝管、滴液漏