专利名称：一种水性室温交联丙烯酸乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高聚物乳液聚合技术领域，具体涉及一种单组分水性成膜物 质及其制备方法。
背景技术：
目前现有技术，现在市场上应用的成膜物质主要分为有机溶剂型、粉末 型和水性的三大类，有机溶剂型主要是以纯苯、甲苯、二甲苯、溶剂汽油、 酯、酮类作溶剂。这类溶剂型成膜物质使用了大量的有机溶剂，消耗了大量 的不可再生的石油资源，成本高，易燃易爆，生产运输使用极不安全，还会 引起严重的环境污染。但它具有干燥速度快，综合性能好，目前仍广泛使用。 粉末型成膜物质不含溶剂，没有挥发成分，百分之面成膜，不消耗宝贵 的有机溶剂资源，不造成环境污染，但其使用需特殊的设备工艺，应用受到 一定的限制。
水性成膜物质是目前大力开发的产品，这类成膜物质的重要特点以水为 溶剂，不使用和水泵宝贵的石油资源，不污染环境，不引起火灾，安全、环 保。
目前市场的水性成膜物质主要存在以下缺点
1、 产品综合性能与溶剂相比较差，尤其是耐磨、耐刮、耐水性能和光泽 都存在一定差距。
2、 产品加入交联剂硬度，耐磨、耐刮性能可改善，但是双组分，只能于应用时加入，据CN1405250,该专利加入交联剂的混合物，保持期为5天。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性室温交联丙烯酸乳液，它具有极佳的耐 水性，耐化学品性、耐温性、产品保质期可达半年。
本发明是这样实现的 一种水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于 以重量百分比计，由以下成份组成
曱基丙烯酸甲酯10-40苯乙烯0-40
曱基丙烯酸0-3丙烯酸0. 5-1. 5
N-羟基丙烯酰胺0. 5-2曱基丙烯酸羟乙酯1-3
曱基丙烯酸丁酯1-23乳化剂l-3
引发剂0. 3-1碳酸氩钠0. 1-0. 5
中和剂3-9水30-60
抑制稳定剂0. 1-1交联剂0. 05-2。
所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于所述甲基丙烯酯曱 酯其用量中的一部分，可由苯乙烯取代或直接由苯乙烯取代。
所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于所述乳化剂由阴离 子乳化剂和非离子乳化剂复配而成；阴离子乳化剂为十二烷基苯硫酸钠，十 二烷基硫酸钠，十二烷基二苯醚二硫酸钠，乙氧基醇硫棋琥珀酸二钠中的一 种或二种以上的混合物；非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氮乙
烯醚的一种或二种的混合物；
阴离型乳化剂和非离子型乳化剂重量复配比为2: 1~1: 2。
所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于所述引发剂为过氧化苯曱酰、过氧化铵或过硫酸钾中， 一种或二种以上组合物。。
所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于所述交联剂为曱基氮 丙啶。
所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于所述中和剂为无机胺 和有机胺的组合物，无机胺为氨水，有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺，它们之间 的复配比为1: 0.2: 0.1~1: 0.5: 0.3。
所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于所述抑制稳定剂为十 八烷基三甲基氮化铵。
一种水性室温交联丙烯酸乳液的制备方法，其特殊之处在于包括如下
(一) 称取配方中乳化剂总量0-30°/。的乳化剂和占水总重0~5%的水，置 于预乳化釜中，搅拌；称取占单体总重0-30%的曱基丙烯酸曱酯、苯乙烯、曱 基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、曱基丙烯酸丁酯， 緩慢加入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30~60min,备用；
(二) 称取配方中占乳化剂总量80~ 100%的乳化剂和占水总重15 ~ 30%的 水，单体总重量70~100%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、曱基丙烯酸、丙烯酸、 N-羟基丙烯酰胺、曱基丙烯酸羟乙酯、曱基丙烯酸丁酯，緩慢加入预乳化釜 中进行预乳化，乳化时间30~60min，备用；
(三) 在反应釜中，加入配方中占水总重量40-50%的水和配方量的碳酸氢 钠，占引发剂总量30-40%的引发剂作为釜液，搅拌的同时升高反应温度至 70-85C;
(四) 釜液搅拌30min后，加入步骤(一)预乳化好的种子单体，然后在70 85"C内保温至兰光出现。
(五)保温半小时后，将占引发剂总量40-50%的引发剂溶于占水量 20-30%的水中，与步骤(二)准备好的预乳化单体分别置于高位槽中同时滴 加，滴加时间为3-4h,然后70-851C保温1小时，降温至35t)以下，用中和 剂调PH值于7. 5-8. 5范围，把抑制稳定剂加入搅拌10-20分钟，然后把丙烯 亚胺衍生物加入，得单组分室温交联聚合物，即水性室温交联乳液。
所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征之处在于，交联剂与丙烯酸乳液 混合成单组份，保持期可达半年。
所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特殊之处在于可作为涂料的主要成 膜物质和印刷油墨的连结料。
本发明单组分室温交联水性丙烯酸乳液的技术指标如下 外观乳白色液体 PH值7-8 固含量49-51%
热烘稳定性501C7天粘度增加< 2秒(旋转粘度) 与已有技术相比，本发明具有以下特点
乳化剂釆用 一种阴离子乳化剂和一种非离子乳化剂复配，阴离子乳化剂 在碱性溶液中比较稳定，后面配胶时用碱增稠，能使乳液更加稳定；非离乎 乳化剂能改善乳液的冻融性能，且能调节聚合物的粒径和粒径分布。聚合时， 这两种乳化剂分子会交替吸附在乳胶粒的表面，降低乳胶粒子须的电荷密 度，使带负电荷的自由基更容易进入乳胶粒，在提高了乳液聚合速度的同时， 也减低了总乳化剂的用量，尽量避免乳化剂对复膜胶性能的负面影响；聚合时，引入交联单体(改性单体)丙烯酸、甲基丙烯酸，N-羟基丙酰 胺与共聚物进行羧基交联、羟基交联、酰胺基交联，使乳液的内聚强度，耐 热性和耐老化性能明显提高，同时也提高了乳液的稳定性；
在聚合的后阶段，本发明共聚的方式，在乳液粒子上形成一层半包覆的 "硬壳"进一步提高了乳液强度。
更重要一点是，本发明使用了抑制稳定剂，它使水性乳液加入交联剂在 贮存状态下常温中(25'C)保持稳定，保质期达6个月，使水性乳液的综合
性能极大提高，应用过程也方便好用。
具体实施例方式
以下以具体实例对本发明作进一步说明。 实施例一
一种水性室温交联丙烯酸乳液，由以下成份組成以重量百分比计。 甲基丙烯酸曱酯 40
甲基丙烯酸 3 丙烯酸 1.5
N-羟基丙烯酰胺 2 甲基丙烯酸羟乙酯 3
甲基丙烯酸丁酯 12 乳化剂 3
引发剂 1 碳酸氢钠 0.5 中和剂3水 30
抑制稳定剂 1 交联剂 2
水性室温交联丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤 (一)称取 方中乳化剂总量0-30%的乳化剂和占水总重0~ 5%的水，置于 预乳化釜中，搅拌；称取占单体总重0-30%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、曱基丙烯酸羟乙酯、曱基丙烯酸丁酯， 緩慢加入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30~60min，备用；
(二) 称取配方中占乳化剂总量80~ 100%的乳化剂和占水总重15 ~ 30%的 水，单体总重量70~100%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、曱基丙烯酸、丙烯酸、 N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、曱基丙烯酸丁酯，緩慢加入预乳化釜 中进行预乳化，乳化时间30~60min,备用；
(三) 在反应釜中，加入配方中占水总重量40-50%的水和配方量的碳酸氢 钠，占引发剂总量30-40%的引发剂作为釜液，搅拌的同时升高反应温度至 70-85X:;
(四) 釜液搅拌30min后，加入步骤(一)预乳化好的种子单体，然后在 70 851C内保温至兰光出现。
(五)保温半小时后，将占引发剂总量40-50%的引发剂溶于占水量 20-30%的水中，与步骤(二)准备好的预乳化单体分别置于高位槽中同时滴 加，滴加时间为3-4h,然后70-851C保温1小时，降温至35X:以下，用中和 剂调PH值于7. 5-8. 5范围，把抑制稳定剂加入搅拌10-20分钟，然后把丙烯 亚胺衍生物加入，得单組分室温交联聚合物，即水性室温交联乳液。
实施例二
曱基丙烯酸曱酯 10 丙烯酸 0.5
曱基丙烯酸羟乙酯 1
乳化剂 碳酸氲钠
1
0. 1
苯乙烯 20
N-羟基丙烯酰胺 0. 5
曱基丙烯酸丁酯 1
引发剂 0.3
中和剂 5.45水 60 抑制稳定剂 0.1
交联剂 0. 05 实施例三
苯乙烯 40 丙烯酸 0.5
N-鞋基丙烯酰胺 0.5 曱基丙烯酸羟乙酯 1
甲基丙烯酸丁酯 23 乳化剂 1
引发剂 0.75 碳酸氢钠 0.1
中和剂 3 水 30
抑制稳定剂 0.1 交联剂 0.05。
实施例四
甲基丙烯酸甲酯 10 苯乙烯 23
甲基丙烯酸 1 丙烯酸 0.6
N-羟基丙烯酰胺 0.5 甲基丙烯酸羟乙酯 2
曱基丙烯酸丁酯 1 乳化剂 2
引发剂 0.3 碳酸氢钠 0.2
中和剂 9 水 60
抑制稳定剂 0.1 交联剂 0.3。
权利要求
1、一种水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于以重量百分比计，由以下成份组成甲基丙烯酸甲酯10-40 苯乙烯 0-40甲基丙烯酸0-3丙烯酸 0.5-1.5N-羟基丙烯酰胺0.5-2 甲基丙烯酸羟乙酯 1-3甲基丙烯酸丁酯1-23 乳化剂 1-3引发剂0.3-1 碳酸氢钠 0.1-0.5中和剂3-9水 30-60抑制稳定剂0.1-1 交联剂 0.05-2。
2、根据权利要求l所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于所述曱基丙烯酯曱酯其用量中的一部分，可由苯乙烯取代或直接由苯乙烯取代。
3、 根据权利要求1所述的水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于所述 乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂复配而成；阴离子乳化剂为十二烷基 笨琉酸钠，十二烷基硫酸钠，十二烷基二苯醚二硫酸钠，乙氧基醇硫棋琥珀 酸二钠中的一种或二种以上的混合物；非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚， 辛基酚聚氮乙烯醚的 一种或二种的混合物；阴离型乳化剂和非离子型乳化剂重量复配比为2: 1~1: 2。
4、 根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于所述引 发剂为过氧化苯甲酰、过氧化铵或过硫酸钾中， 一种或二种以上组合物。。
5、 根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于所述交 联剂为甲基氮丙啶。
6、 根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于所述中 和剂为无机胺和有机胺的组合物，无机胺为氨水，有机胺为一乙醇胺、二乙醇 胺，它们之间的复配比为l: 0.2: 0.1~1: 0.5: 0.3。
7、 根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于所述抑 制稳定剂为十八烷基三曱基氮化铵。
8、 一种如权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液的制备方法，其特征 在于包括如下步骤(一) 称取配方中乳化剂总量0-30%的乳化剂和占水总重0~5%的水，置 于预乳化釜中，搅拌；称取占单体总重0-30%的甲基丙烯酸曱酯、苯乙烯、甲 基丙烯酸、丙烯酸、N-羟基丙烯酰胺、甲基丙烯酸鞋乙酯、甲基丙烯酸丁酯， 緩'llia入预乳化釜中进行预乳化，乳化时间30~60min，备用；(二) 称取配方中占乳化剂总量80~ 100%的乳化剂和占水总重15 ~ 30%的 水，单体总重量70~100%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、 N-羟基丙烯酰胺、曱基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯，緩慢加入预乳化釜 中进行预乳化，乳化时间30~60min，备用；(三) 在反应釜中，加入配方中占水总重量40-50%的水和配方量的碳酸氬 钠，占引发剂总量30-40%的引发剂作为釜液，搅拌的同时升高反应温度至 70-85"C;(四) 釜液搅拌30min后，加入步骤(一)预乳化好的种子单体，然后在 70 ~ 85"C内保温至兰光出现。(五) 保温半小时后，将占引发剂总量40-50%的引发剂溶于占水量 20-30%的水中，与步骤(二)准备好的预乳化单体分别置于高位槽中同时滴加，滴加时间为3-4h,然后70-85"C保温1小时，降温至35"C以下，用中和 剂调PH值于7.5-8. 5范围，把抑制稳定剂加入搅拌10-20分钟，然后把丙烯 亚胺衍生物加入，得单組分室温交联聚合物，即水性室温交联乳液。
9、 根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于交联剂 与丙烯酸乳液混合成单組份，且保持期可达半年。
10、 根据权利要求1所述水性室温交联丙烯酸乳液，其特征在于可作 为涂料的主要成膜物质和印刷油墨的连结料。
全文摘要
一种水性室温交联丙烯酸乳液及其制备方法，水性室温交联丙烯酸乳液以重量百分比计，由以下成份组成甲基丙烯酸甲酯10-40；苯乙烯0-40；甲基丙烯酸0-3；丙烯酸0.5-1.5；N-羟基丙烯酰胺0.5-2；甲基丙烯酸羟乙酯1-3；甲基丙烯酸丁酯1-23；乳化剂1-3；引发剂0.3-1；碳酸氢钠0.1-0.5；中和剂3-9；水30-60；抑制稳定剂0.1-1；交联剂0.05-2。聚合时，引入交联单体(改性单体)丙烯酸、甲基丙烯酸，N-羟基丙酰胺与共聚物进行羧基交联、羟基交联、酰胺基交联，使乳液的内聚强度，耐热性和耐老化性能明显提高，同时也提高了乳液的稳定性；使用了抑制稳定剂，保存期长。
文档编号C09D125/14GK101597355SQ20091003980
公开日2009年12月9日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者彭文表 申请人:彭文表