专利名称：自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及印刷和涂料使用的自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液的制备。
随着对环境的日益重视，尤其是印刷和涂料行业，发展无毒无污染的水基乳液，以水为介质的聚合反应，用水代替有机溶剂越来越显得重要。常规乳液聚合反应是在水相中进行的，但是乳化剂的存在对乳液成膜后聚合物性能影响很大，吸水率高，力学性能低，而且乳化剂还会缓慢释放造成对环境的污染。采用不加乳化剂的自乳化乳液聚合方法，可以明显提高材料的耐水性、粘接强度以及其它理化性能，并消除对环境的污染。
本发明的目的是提供一种自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液及其制备方法，可获得固含量高、表面洁净、分散均匀，稳定性高的水乳液，无任何溶剂对环境造成污染。本发明的综合性能优于有皂水乳液，在印刷行业、高档室内外装饰和汽车等领域具有广阔的应用前景。本发明工艺步骤简单，易于操作控制。
本发明是以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、丙烯酸、自乳化共聚单体和引发剂，水为介质进行的聚合反应，制得高固含量丙烯酸酯水乳液。
本发明的组成及重量(份数)配比如下水70.0-100自乳化共聚单体1-4甲基丙烯酸甲酯30-70丙烯酸酯 30-60丙烯酸2-5引发剂0.1-0.6其中，甲基丙烯酸甲酯(MMA)；丙烯酸酯是丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)或甲基丙烯酸异丁酯(IBMA)；丙烯酸是丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MMA)；自乳化共聚单体是苯乙烯磺酸钠(NaSS)、甲基丙烯磺酸钠(NaMS)、甲基丙烯酸丙基磺酸钠酯(SPM)、甲基丙烯酸乙基磺酸钠酯(NaSEM)、3-烯丙氧基-2-羟基-丙磺酸钠(AHPS)、2-丙烯酰氧基丙酸(AOPA)或它们并用；引发剂是过硫酸钾(KPS)或过硫酸铵(APS)。
本发明优选的组成为引发剂为过硫酸钾，自乳化共聚单体为3-烯丙氧基-2-羟基-丙磺酸钠，单体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸。
本发明是在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口瓶中，加入计量的水介质、自乳化共聚单体、引发剂、丙烯酸和丙烯酸酯的混合物，在70℃-95℃反应6.5-10小时即可。具体地讲在反应器中加入计量的水、引发剂和自乳化共聚单体，再加入计量十分之一的丙烯酸和丙烯酸酯的单体混合物，在70℃聚合反应0.5-1小时，然后再加入剩余的单体混合物，聚合反应4-5小时。然后将水升温至80℃反应1-2小时，最后升温至95℃反应1-2小时，冷却至室温。
本发明的主要性能如下固含量50-60％乳胶粒粒径0.3-0.5μm表观粘度 0.025-0.030Pa·S储存稳定性＞一年剥离强度 380-420N/m成膜的拉伸强度 5-6MPa伸长率 800-900％本发明是一种固含量高、表面洁净、分散均匀，稳定性高的水乳液，综合性能优于有皂水乳液，对环境无污染。在印刷行业、高档室内外装饰和汽车等领域具有广阔的应用前景。本发明工艺步骤简单，易于操作控制。
本发明突出的实质性特点和显著效果可以从下述的实施例得以体现，但它们不是对本发明作任何限制。
实施例1．在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口烧瓶中，加入去离子水70ml及NaSS 2g，水浴加热到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 65g、BA 32g、AA 3g的混合单体少量，在70℃反应0.5小时后，再滴加剩余的单体混合物，聚合反应3.5小时。然后升温至80℃反应1.5小时，升温至95℃反应1.5小时，冷却至室温。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳胶粒径0.46μm，表观粘度0.028Pa·S，剥离强度400N/m，贮存稳定性＞一年，成膜的拉伸强度6.0MPa，伸长率850％。
实施例2．在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口烧瓶中，加入去离子水70ml及NaSS 2g，水浴加热到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 30g、EMA 20g、BA 48g、AA 2g的混合单体少量，在70℃反应0.5小时后，再滴加剩余的单体混合物，聚合反应3.5小时。然后升温至80℃反应1.5小时，升温至95℃反应1.5小时，冷却至室温。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳胶粒径0.50μm，表观粘度0.025Pa·S，剥离强度390N/m，贮存稳定性＞一年，成膜的拉伸强度5MPa，伸长率900％。
实施例3．在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口烧瓶中，加入去离子水70ml及NaMS 2g，水浴加热到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 35g、EMA20g、BA 43g、AA 2g的混合单体少量，在70℃聚合反应0.5小时后，再滴加剩余的单体混合物，聚合反应3.5小时。然后升温至80℃反应1.5小时，最后升温至95℃反应1.5小时，冷却至室温。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳胶粒径0.50μm，表观粘度0.030Pa·S，剥离强度390N/m，贮存稳定性＞一年，成膜的拉伸强度5.5MPa，伸长率800％。
实施例4．在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口烧瓶中，加入去离子水70ml及SPM 2g，水浴加热到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 32g、IBMA 20g、BA 46g、AA 2g的混合单体少量，在70℃聚合反应0.5小时后，滴加剩余的单体混合物，聚合反应3.5小时。升温至80℃反应1.5小时，最后升温至95℃反应1.5小时，冷却至室温。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳胶粒径0.50μm，表观粘度0.028Pa·S，剥离强度400N/m，贮存稳定性＞一年，成膜的拉伸强度5MPa，伸长率850％。
实施例5在500ml装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的三口烧瓶中，加入去离子水70ml及AHPS 2g，水浴加热到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 46g、BA 51g、AA 3g的混合单体少量，在70℃聚合反应0.5小时后，滴加剩余的单体混合物，聚合反应3.5小时。然后升温至80℃反应1.5小时，最后升温至95℃反应1.5小时，冷却至室温。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳胶粒径0.45μm，表观粘度0.028Pa·S，剥离强度410N/m，成膜的拉伸强度6.0MPa，伸长率800％。
权利要求
1．一类自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液，其特征在于它的组成及重量(份数)配比如下水 70.0-100自乳化共聚单体 1-4甲基丙烯酸甲酯 30-70丙烯酸酯 30-60丙烯酸 2-5引发剂 0.1-0.6其中，丙烯酸酯是丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸异丁酯；丙烯酸是丙烯酸或甲基丙烯酸；自乳化共聚单体是苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯酸丙基磺酸钠酯、甲基丙烯酸乙基磺酸钠酯、3-烯丙氧基-2-羟基-丙磺酸钠、2-丙烯酰氧基丙酸或它们并用；引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。
2.按照权利要求1中所述的自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液，其特征在于所述的组成为引发剂为过硫酸钾，自乳化共聚单体为3-烯丙氧基-2-羟基-丙磺酸钠，单体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸。
3.权利要求1中所述的自乳化高固含量丙烯酸酯水乳液的制备方法，其特征在于它包括下述步骤在反应器中加入计量的水、引发剂和自乳化共聚单体，再加入计量十分之一的丙烯酸和丙烯酸酯的单体混合物，在70℃聚合反应0.5-1小时，然后再加入剩余的单体混合物，聚合反应4-5小时。然后将水升温至80℃反应1-2小时，最后升温至95℃反应1-2小时，冷却至室温。
全文摘要
本发明涉及印刷和涂料使用的自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液的制备。它的组成及重量(份数)配比为:水70－100,甲基丙烯酸甲酯30－70,丙烯酸酯30－60,丙烯酸2－5,引发剂0.1－0.6。在引发剂和自乳化共聚单体的存在下,在70－95℃进行乳液聚合反应,所得自乳化水乳液固含量高、表面洁净、分散均匀和稳定性高,无溶剂对环境的任何污染。其综合性能优于常规的有皂水乳液,在印刷行业、高档室内外装饰和汽车等领域具有广阔的应用前景。
文档编号C08F2/12GK1322766SQ0112920
公开日2001年11月21日 申请日期2001年6月14日 优先权日2001年6月14日
发明者张邦华, 唐广粮, 宋谋道, 郭天瑛, 郝广杰, 张育英 申请人:南开大学