一种自阻燃型丙烯酸乳液及其制备方法

文档序号:10606023阅读:477来源:国知局
一种自阻燃型丙烯酸乳液及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的自阻燃型改性苯丙乳液,是利用反应型含卤阻燃型乙烯基单体,可与丙烯酸酯类单体发生乳液共聚合反应,通过化学键方式把阻燃基团固定在树脂分子结构上,不会解析脱落,合成后的丙烯酸乳液具有自阻燃性能,制备涂料时不需要另外添加其它阻燃剂就可起到持久阻燃性能;本发明还提供一种自阻燃型丙烯酸乳液的制备方法。本发明制得的自阻燃型丙烯酸乳液具有良好的附着力、耐水性,耐久性,制成的涂膜具有耐水性、耐碱性、耐擦洗性和持久自阻燃性能,广泛用于室内外木器、钢结构、建筑的阻燃涂料,既起到装饰作用,又起到保护作用。
【专利说明】
一种自阻燃型丙烯酸乳液及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水性丙烯酸乳液的制备方法,尤其涉及到一种自阻燃型丙烯酸乳 液的制备方法,属于水性合成树指技术领域。 技术背景
[0002] 随着丙烯酸酯类共聚物的研究发展与环保要求的日益提高,丙烯酸乳液被广泛用 于涂料成膜基体、纺织印染结合剂,并且应用于日用化工、化学电源、功能膜、医用高分子、 纳米材料、水处理等方面。
[0003] 中国专利号CN201310621088.4公开了一种丙烯酸乳液防锈涂料,以水为溶剂,无 毒害,对环境污染少,可以广泛生产并不断代替现有材料,便于贮存运输和施工涂装,安全 可靠。
[0004] 但水性丙烯酸树脂乳液涂料成膜后仍然存在阻燃性能差、不能有效防火等缺点。 中国专利号CN201510547845.7-种耐热阻燃改性丙烯酸乳液涂料,通过加入溴化环氧树 月旨、硼酚醛树脂提高涂料的阻燃性,此发明其耐热性和耐水性好,耐候性能优异,阻燃效果 好,与基材的附着力强,使用寿命长。但溴化环氧树脂虽然其粘结性能好,与丙烯酸树脂之 间没有化合键结合,只是简单将溴化环氧树脂分散于涂料中,存在分布不均匀等缺点,仍然 可以游离于成膜后的丙烯酸树脂表面,随着时间的推移阻燃性能会减弱。

【发明内容】

[0005] 为克服现有技术的缺点和不足,本发明的首要目的旨在提供一种自阻燃型丙烯酸 乳液。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种自阻燃型丙烯酸乳液的制备方法,所述制备方法 具有工艺简便、易于控制、聚合体系稳定、转化率高的特点。
[0007] 本发明加入了反应型含卤阻燃型乙烯基单体,可与丙烯酸酯类单体发生乳液共聚 合反应,合成含有阻燃型基团的丙烯酸乳液。此乳液不需要另加其它阻燃剂自身便可起阻 燃作用,而且由于阻燃型卤素基团与丙烯酸树脂通过化学键结合,不易解离,因此具有持久 阻燃性。
[0008] 本发明制备的自阻燃型丙烯酸乳液应用到涂料中,不需要额外添加其它阻燃剂即 可使涂料具有持久阻燃性。
[0009] 为了解决上面所述的技术问题,本发明采取以下技术方案:本发明涉及自阻燃型 丙烯酸乳液,按质量份数比,其组成为:硬单体15.0~25.0份、软单体20.0~30.0份、交联剂 单体1.5~5.0份、含卤阻燃型乙烯基单体5.0~10.0份、乳化剂1.5~3.0份、pH值缓冲剂1.0 ~2 ? 0份、引发剂0 ? 2~0 ? 5份、去离子水45 ? 0~55 ? 0份。
[0010] 其中,所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯;所述的软单体为丙烯酯丁酯、丙烯酸乙 酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酯甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种的组合。
[0011] 所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸盐、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、丙烯酰胺 基异丙基磺酸钠中的一种或几种的组合。
[0012] 所述的交联剂单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙 酯、甲基丙烯酸胺、丙烯腈中的一种或几种的组合。
[0013] 所述的含卤阻燃型乙烯基单体为溴苯乙烯、2,4_二溴苯乙烯、2,4,6_三溴苯乙烯, 氯苯乙烯,2,4_二氯苯乙烯,2,4,6_三氯苯乙烯,氟苯乙烯、2,4_二氟苯乙烯、2,4,6_三氟苯 乙烯中的一种或几种的组合。
[0014] 所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲 酰中的一种或几种的组合。
[0015] 所述的pH值缓冲液为碳酸氢钠溶液、氨水、氢氧化钠中的一种或几种的组合。
[0016] 本发明还提高一种自阻燃型丙烯酸乳液制备方法,其制备工艺包括以下步骤:
[0017] a、预乳液阶段:在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的四口反应容器 中,加入去离子水总量的60 %、全部乳化剂、15.0~20.0 %的混合单体和pH值缓冲液;在 1200~1300r/min高速搅拌下乳化,得到乳白色预乳化混合单体乳液;
[0018] b、种子乳液阶段:当温度升到在70°C时调低转速至800r/min,滴加20%引发剂溶 液在80 °C时引发反应,出现蓝光;
[0019] c、乳液聚合阶段:种子乳液制备完毕,至没有回流产生时,同时滴加剩余的混合单 体和引发剂溶液,温度保持在81~85°C,在2~3h内滴完;升温到90°C,保温0.5h,可适当补 加少量引发剂以使残余单体反应完全;调pH值至8~9,冷却到10~20°C出料,过滤得到固含 量为50 %左右的乳白色液体,即为自阻燃型丙烯酸乳液。
[0020] 其中,所述的混合单体为硬单体、软单体、交联剂单体、含卤阻燃型乙烯基单体的 混合物。
【具体实施方式】 实施例1
[0021] a、在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的四口反应容器中,加入去离子 水30.0份、丙烯酰胺基异丙基磺酸钠2.0份、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合单体10.0 份、2,4_二溴苯乙烯4.0份、氟苯乙烯2.0份、丙烯酸1.7份、丙烯酸羟乙酯2.0份、碳酸氢钠 溶液1.05份;升温,在1200~1300r/min高速搅拌下乳化,得到乳白色预乳化混合单体乳液; [0022] b、当温度升到在75°C时调低转速800r/min,滴加含过硫酸铵0.05份的水溶液,当 温度升到80°C时引发反应,出现蓝光;(注:引发剂预先配成5%水溶液)
[0023] c、当反应没有回流产生时,同时滴加剩余的混合单体35.0份和过硫酸铵溶液(含 过硫酸铵0.2份),温度保持在81~83 °C,在2.5~3h内滴完;升温到90 °C,保温0.5h,再补加 0.01份过硫酸铵使残余单体反应完全;调pH值至8~9,冷却到10°C出料,过滤得到固含量为 46.6 %的乳白色液体,即为自阻燃型丙烯酸乳液,记为样品1。 实施例2
[0024] a、在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的四口反应容器中,加入去离子 水22.0份、十二烷基苯磺酸钠3.0份、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯混合单体10.0份、2,4_ 二氟苯乙烯5.0份、丙烯酸1.8份、丙烯酸羟乙酯单体2.0份、30%氢氧化钠0.18份;升温, 在1200~1300r/min高速搅拌下乳化,得到乳白色预乳化混合单体乳液;
[0025] b、当温度升到在75°C时调低转速800r/min,滴加含过硫酸钾0.06份的水溶液,当 温度升到80°C时引发反应,出现蓝光;(注:引发剂预先配成5%水溶液)
[0026] c、当反应没有回流产生时,同时滴加剩余的混合单体26.0份和剩余的过硫酸钾溶 液(含过硫酸钾0.24份),温度保持81~83°C,在2.5~3h内滴完;升温到90°C,保温0.5h,再 补加0.01份过硫酸钾使残余单体反应完全;调pH值至8~9,冷却到15 °C出料,过滤得到固含 量约为47.5%的乳白色液体,即为自阻燃型丙烯酸乳液,记为样品2。 实施例3
[0027] a、在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的四口反应容器中,加入去离子 水28.0份、丙烯酰胺基异丙基磺酸钠1.5份、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯混合单体 20.0份、2,4,6-三溴苯乙烯10.0份、丙烯酸1.0份、甲基丙烯酸羟丙酯1.0份、30 %氨水 1.08份;升温,在1200~1300r/min高速搅拌下乳化,得到乳白色预乳化混合单体乳液; [0028] b、当温度升到在75°C时调低转速800r/min,滴加含过硫酸钠0.1份的水溶液,当温 度升到80°C时引发反应,出现蓝光;(注:引发剂预先配成5%水溶液)
[0029] c、当反应没有回流产生时,同时滴加剩余的混合单体26.0份和剩余的过硫酸钠溶 液(含〇. 4份过硫酸钠),温度保持在81~83 °C,在2.5~3h内滴完;升温到90 °C,保温0.5h,再 补加0.01份过硫酸钠使残余单体反应完全;调pH值至8~9,冷却到15°C出料,过滤得到固含 量约为42.5%的乳白色液体,即为自阻燃型丙烯酸乳液,记为样品3。
[0030]阻燃性能测试:将上述实施例中样品1、样品2、样品3与常规的丙烯酸乳液4,按照 表1的原料配方制备成阻燃涂料,对应的阻燃涂料样品分别记为涂料1、涂料2、涂料3、涂料 4。并分别测试阻燃性能与涂料中游离未反应阻燃单体含量。
[0031]表1:涂料配方

[0032] 将配置好的涂料按照GB12441-2005测试阻燃性能,测试结果如表2所示。
[0033]表2:涂层阻燃性能技术指标
[0033] 由表2可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3样品的阻燃性能合格,阻燃性 能远远超过常规的丙烯酸乳液。
[0034] 本发明的自阻燃型丙烯酸乳液制成的涂料,采用气相色谱法检测涂料样品中游离 阻燃单体的含量,测试结果如表3所示。
[0035]表3:游离阻燃单体含量

[0036]由表3看出,用本发明的自阻燃型丙烯酸乳液制成的涂料,由于阻燃基团是通过化 学键方式固定在树脂结构上,不易解析脱落,不需要额外添加其它阻燃剂即可使涂料具有 持久自阻燃剂性。
[0042]尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例,但对于本领域的普通技术人员,显 然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动,都应该包括在权利要求的范围之内。
【主权项】
1. 一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的自阻燃型丙烯酸乳液,是利用反应型 含卤阻燃型乙烯基单体,可与丙烯酸酯类单体发生乳液共聚合反应,通过化学键方式把阻 燃基团固定在树脂分子结构上,不会解析脱落,合成后的丙烯酸乳液具有自阻燃性能,制备 涂料时不需要另外添加其它阻燃剂就可起到持久阻燃性能; 所述的自阻燃型丙烯酸乳液,按质量份数比,其组成为:硬单体15.0~25.0份、软单体 20.0~30.0份、交联剂单体1.5~5.0份、含卤阻燃型乙烯基单体5.0~10.0份、乳化剂1.5~ 3 · 0份、pH值缓冲剂1 · 0~2 · 0份、引发剂0 · 2~0 · 5份、去离子水45 · 0~55 · 0份。2. 如权利要求1所述的一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的硬单体为甲基丙 烯酸甲酯;所述的软单体为丙烯酯丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酯甲酯、甲基丙烯 酸丁酯中的一种或几种的组合。3. 如权利要求1所述的一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的交联剂单体为丙 烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸胺、丙烯腈中的一种 或几种的组合。4. 如权利要求1所述的一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的含卤阻燃型乙烯 基单体为溴苯乙烯、2,4_二溴苯乙烯、2,4,6_三溴苯乙烯,氯苯乙烯,2,4_二氯苯乙烯,2,4, 6_三氯苯乙烯,氟苯乙烯、2,4_二氟苯乙烯、2,4,6_三氟苯乙烯中的一种或几种的组合。5. 如权利要求1所述的一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的乳化剂为十二烷 基苯磺酸盐、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、丙烯酰胺基异丙基磺酸钠中的一种或几种 的组合。6. 如权利要求1所述的一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的pH值缓冲液为碳 酸氢钠溶液、氨水、氢氧化钠中的一种或几种的组合。7. 如权利要求1所述的一种自阻燃型丙烯酸乳液,其特征在于:所述的引发剂为过硫酸 铵、过硫酸钾、过硫酸钠、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰中的一种或几种的组合。8. -种如权利要求1所述的自阻燃型丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于:所述的制备 方法,其制备工艺如下: a、 预乳液阶段:在配有调速搅拌器、回流管、滴液漏斗和温度计的四口反应容器中,加 入去离子水总量的60 %、全部乳化剂、15.0~20.0 %的混合单体和pH值缓冲液;在1200~ 1300r/min高速搅拌下乳化,得到乳白色预乳化混合单体乳液; b、 种子乳液阶段:当温度升到在70°C时调低转速至800r/min,滴加20%引发剂溶液在 80°C时引发反应,出现蓝光; c、 乳液聚合阶段:种子乳液制备完毕,至没有回流产生时,同时滴加剩余的混合单体和 引发剂溶液,温度保持在81~85°C,在2~3h内滴完;升温到90°C,保温0.5h,可适当补加少 量引发剂以使残余单体反应完全;调pH值至8~9,冷却到10~20°C出料,过滤得到固含量为 50 %左右的乳白色液体,即为自阻燃型丙烯酸乳液; 其中,所述的混合单体为硬单体、软单体、交联剂单体、含卤阻燃型乙烯基单体的混合 物。
【文档编号】C08F2/26GK105968255SQ201610506501
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】谢义鹏, 许钧强, 康伦国, 姚东生, 孙小光, 周利军
【申请人】合众(佛山)化工有限公司, 韶关市合众化工有限公司
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