[發明專利]一種水性丙烯酸酯乳液的制備方法

有效

• 申請號: 202010127167.X
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111363082B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 周興平;周欣艷
• 申請（專利權）人: 東華大學;周興平
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F212/08;C08F220/14;C08F220/06;C08F220/58;C08F2/30;C08F2/26;C09D133/08
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋旭

本發明涉及一種水性丙烯酸酯乳液的制備方法，包括：將單體與部分乳化劑，雙丙酮丙烯酰胺和去離子水混勻，進行預乳化，得到預乳化液，然后再將碳酸氫鈉、去離子水、剩余乳化劑進行恒溫攪拌，分批加入預乳化液和引發劑水溶液，保溫，然后降溫，調pH，加入有機硅，攪拌溶解后停止加熱，過濾，即得。本發明具有可顯著降低合成過程中凝膠量產生的特點，制備的乳液單體轉化率高，穩定性好，涂膜力學性能強，適用范圍廣，具有優異的應用前景。

技術領域

本發明屬于水性聚合物乳液材料的制備領域，特別涉及一種水性丙烯酸酯乳液的制備方法。

背景技術

水性丙烯酸酯乳液不僅具有色澤淺、透明度高、保色保光性強、硬度高、柔韌性能優良及黏附力強等特點，而且具有耐候性、耐污染性及耐化學品性能優良的性能，更是由于其環境友好等多方面的優點而逐漸成為涂料發展的主流方向。

由于水性丙烯酸酯的特殊性，現階段生產制備過程中常采用種子乳液聚合的方法進行制備。在反應初期由于新鍵生成，反應體系大量放熱，進一步加速了自由基的產生與反應進程。當反應溫度超過一定限定值時，極易引起聚合物分子鏈支化、交聯程度的增加，致使乳液中出現不溶顆粒，一方面造成物料的浪費，影響樹脂質量，甚至導致合成過程中發生沖鍋溢料的事故；另一方面也大大增加了對生產廢物處理的難度和成本。李耀好在《水性丙烯酸乳液生產工藝及聚合反應過程的影響因素分析》一文中對種子乳液聚合過程中的影響因素進行了分析介紹，將乳液爆沸的主因歸為溫度因素的影響，一定程度上降低了乳液中粒徑分布不均、凝膠析出的現象；彭辰晨在《乳化劑對丙烯酸乳液性能的影響》中通過對乳化劑的調控，將丙烯酸酯乳液凝膠率降至0.165％，但通過增加乳化劑的方法，會對乳液吸水性及儲存穩定性產生不利影響；本發明從控制乳液聚合初期新鍵生成速率出發，通過對乳化劑、引發劑及預乳液比例的合理分配等方法對生產工藝進行調控，簡便、高效的穩定反應體系，顯著降低甚至消除凝膠產生。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種水性丙烯酸酯乳液的制備方法，克服現有技術中種子乳液聚合方法致使乳液中出現不溶顆粒，影響樹脂質量，增大廢物處理難度和成本的缺陷，該方法在種子液形成階段，通過對乳化劑、引發劑及預乳液比例的合理分配等方法對生產工藝進行調控，穩定反應體系，降低甚至消除生產過程中凝膠的產生，對實際生產過程意義重大。

本發明的一種水性丙烯酸酯乳液的制備方法，包括：

(1)將單體丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，部分乳化劑，雙丙酮丙烯酰胺和去離子水混勻，進行預乳化，得到預乳化液；其中部分乳化劑為單體總質量的1-7％；

(2)將碳酸氫鈉、去離子水、剩余乳化劑進行恒溫攪拌，并加入質量分數為7-15％部分預乳化液和質量比45-55％引發劑水溶液，恒溫攪拌，再滴加剩余的預乳化液和引發劑水溶液，保溫，然后降溫，調pH，加入有機硅，攪拌溶解后停止加熱，過濾，即得。

上述制備方法的優選方式如下：

所述步驟(1)中丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸的質量比為40-45:24-22:33-30:3；雙丙酮丙烯酰胺的質量為單體(丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，下同)總質量的1-4％；部分乳化劑為乳化劑總質量的70-90％。進一步，優選地，丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸的質量比為43:22:32:3；部分乳化劑為乳化劑總質量的90％。

所述步驟(1)中乳化劑為占十二烷基硫酸鈉總質量的70-90％、占聚氧乙烯辛基苯酚醚-10總質量的70-90％。

所述步驟(1)中乳化劑為十二烷基硫酸鈉和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10；其中十二烷基硫酸鈉為單體總質量的1-3％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10為單體總質量的2-4％。

進一步，優選地，所述步驟(1)中十二烷基硫酸鈉的質量為單體總質量的2.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10的質量為單體總質量的3.0％；雙丙酮丙烯酰胺的質量為單體總質量的1.9％。