专利名称：无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方法
技术领域：
本发明属于高分子化学领域，特别涉及一种无皂阳离子石蜡乳液人造板 防水剂的制备方法。
背景技术：
防水性是人造板的主要性能指标之一，国内人造板行业主要以固体石蜡 或熔化石蜡作为防水添加剂，其防水原理是一种阻隔纤维与纤维之间孔隙的 物理现象，这种现象能有效地改善人造板的防水性能，但同时也降低了纤维
与纤维之间的结合牢度。20世纪60年代后，随着人造板制造工艺的不断改 进。发达国家相继以乳化石蜡代替石蜡，不仅降低了耗蜡量，还提高了产品 的质量。近年来我国对乳化石蜡的研究工作进展迅速，有些产品技术指标己 经赶上或超过同类进口产品，但依然存在着乳化剂用量大，产品稳定性差， 人造板力学性能下降等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够大幅提高人 造板防水性能，且可减少石蜡乳化剂用量，提高石蜡乳液的稳定性，增加人 造板的物理强度的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
l)首先将与水可互溶的助溶剂、苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体 、丙烯酰胺及其衍生物和油溶性引发剂按(l-3): (1-2): (1-2): (1-1.6): (l誦3):
(0.08-0.1)的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至70-90°C，保温3-6 小时使反应器中的物质体系在25'C，含固量15%时的黏度升至160-200 mPa.s，然后加入去离子水，稀释到含固量为15%，即制得带有强阳离子电荷的无皂
苯丙聚合物，以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2)将高分子乳化剂A和石蜡按l-2: l的质量比加入反应器中，加热升 温至70-8(TC，搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含 固量为30%，继续保》显乳化5-30分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在 20-30MPa均质后，自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水 剂。
所述的与水可互溶的助溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰 胺或N, N—二甲基乙酰胺中的一种或一种以上任意比例的混合物混合。
所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸 己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸羟 乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或一种以上任意比例的混合物。
所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、甲基丙 烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基 二甲基苄基氯化铵、对-乙烯基节基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯 氯化苄季铵或二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或一种以上任意比例的混合 物。
所述的丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯 酰胺中的一种或一种以上任意比例的混合物。
所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰。 由于本发明制备过程不添加小分子乳化剂，乳液不易起泡，增加了乳液 的稳定性，同时消除了小分子乳化剂对防水效果的影响。该乳液采用了带有 强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物作为固体石蜡的高分子乳化剂，该高分子乳化剂不仅能使石蜡形成分布均匀的乳液，有效破乳后让石蜡小分子均匀留着 于人造板纤维孔隙中，达到防水的目的，同时高分子乳化剂具有较高的分子 量，本身拥有良好的疏水性能，且能与人造板中的纤维产生极强的氢键作用， 不仅提高了板材防水性，还可提高人造板的物理强度。
具体实施例方式
实施例l:
1)首先将N-甲基吡咯烷酮、丙酮、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸
甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酰 氧乙基二甲基节基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、羟甲基 丙烯酰胺和偶氮二异丁腈按1.3: 1,7: 2: 0.2: 0.5: 0.3: 0.4: 0.5: 0.7: 1:
1.5: 0.1的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至7(TC，保温6小时使反 应器中的物质体系在25'C，含固量15%时的黏度升至160mPa,s,然后加入去 离子水，稀释到含固量为15%，即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物， 以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2)将乳化剂A和石蜡按2: 1的质量比加入反应器中，加热升温至7(TC， 搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%， 继续保温乳化30分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在30MPa均质后， 自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
实施例2:
1)首先将N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N， N—二甲基乙酰胺 、苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸己酯、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、 对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和偶氮二异 庚腈按0,3: 0.7: 0.5: 1: 1: 0.5: 0.5: 0.8: 1: 1: 0.08的质量比加入到干燥
反应器中，加热升温至9(TC，保温3小时使反应器中的物质体系在25'C，含固量15%时的黏度升至200mPa，s，然后加入去离子水，稀释到含固量为15%， 即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物，以其作为固体石蜡的高分子乳 化剂A;
2)将乳化剂A和石蜡按1: 1的质量比加入反应器中，加热升温至72'C, 搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%, 继续保温乳化25分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在20MPa均质后， 自然冷却至室 显，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
实施例3:
1) 首先将N-甲基吡咯烷酮、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸二甲胺 基乙酯氯化苄季铵、羟甲基丙烯酰胺和过氧化二苯甲酰按2.5: 1.5: 2: 1.5: 1: 0.09的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至73°C，保温5小时使反 应器中的物质体系在25"C，含固量15%时的黏度升至180mPa.s，然后加入去 离子水，稀释到含固量为15%，即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物， 以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2) 将乳化剂A和石蜡按1.5:1的质量比加入反应器中,加热升温至76r， 搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，力怯离子水将体系稀释到含固量为30%， 继续保温乳化10分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在25MPa均质后， 自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
实施例4:
1)首先将丙酮、苯乙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、羟 甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁腈按l: 1.6: 1.3: 1.2: 2.8: 0.08的质量比加入到
干燥反应器中，加热升温至80°C，保温4.5小时使反应器中的物质体系在 25°C，含固量15%时的黏度升至190mPa,s，然后加入去离子水，稀释到含固 量为15%，即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物，以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2)将乳化剂A和石蜡按1.6:1的质量比加入反应器中，加热升温至79t:， 搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%, 继续保温乳化20分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在23MPa均质后， 自然冷却至室纟显，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
实施例5:
1)首先将N，N-二甲基甲酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸十八酯、二烯丙基
二甲基氯化铵、双丙酮丙烯酰胺和偶氮二异庚腈按2: 1.3: 1.8: 1.4: 1.7: 0.1
的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至85t:，保温3.5小时使反应器中 的物质体系在25"C，含固量15%时的黏度升至170mPa.s,然后加入去离子水， 稀释到含固量为15%，即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物，以其作 为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2 )将乳化剂A和石蜡按1.3:1的质量比加入反应器中，加热升温至75 °C ， 搅拌下熔融，待石蜡完全烙化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%， 继续保温乳化15分钟，制得石蜡预乳液B,将预乳液B在27MPa均质后， 自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
实施例6:
1) 首先将N， N—二甲基乙酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵、丙烯酰胺和偶过氧化二苯甲酰按1.3: l.h 1.6: 1: 3: 0.09的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至78°〇，保温4小 时使反应器中的物质体系在25'C，含固量15%时的黏度升至175mPa,s，然后 加入去离子水，稀释到含固量为15%，艮卩制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙 聚合物，以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2) 将乳化剂A和石蜡按l丄l的质量比加入反应器中，加热升温至8(TC，搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%， 继续保温乳化5分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在22MPa均质后，自 然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。 实施例7:
1) 首先将丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N， N—二甲基乙酰胺、苯乙烯、 丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯 化苄季铵、二烯丙基二甲基氯化铵、羟甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁腈按1.5: 0.7: 0.6: 1.8: 0.2: 0.4: 0.5: 0.5: 0.6: 1.3: 0.1的质量比加入到干燥反应器 中，加热升温至88t:，保温3.5小时使反应器中的物质体系在25'C，含固量 15%时的黏度升至185mPa,s，然后加入去离子水，稀释到含固量为15%，即 制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物，以其作为固体石蜡的高分子乳化 剂A;
2) 将乳化剂A和石蜡按1.8:1的质量比加入反应器中，加热升温至73'C， 搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%, 继续保温乳化23分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在26MPa均质后， 自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
实施例8:
1) 首先将N，N-二甲基乙酰胺、苯乙烯、甲基苯乙烯、对-乙烯基节基
三甲基氯化铵、双丙酮丙烯酰胺和过氧化二苯甲酰按1.7: 1.4: 1.7: 1.3: 1.5:
0.08的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至75°C，保温5.5小时使反应 器中的物质体系在25'C，含固量15%时的黏度升至165mPa,s，然后加入去离 子水，稀释到含固量为15%，即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物， 以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A;
2) 将乳化剂A和石蜡按1.4:1的质量比加入反应器中，加热升温至7rC，搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30%，
继续保温乳化28分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在29MPa均质后， 自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
权利要求
1、无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方法，其特征在于1)首先将与水可互溶的助溶剂、苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体、丙烯酰胺及其衍生物和油溶性引发剂按(1-3)∶(1-2)∶(1-2)∶(1-1.6)∶(1-3)∶(0.08-0.1)的质量比加入到干燥反应器中，加热升温至70-90℃，保温3-6小时使反应器中的物质体系在25℃，含固量15％时的黏度升至160-200mPa.s，然后加入去离子水，稀释到含固量为15％，即制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物，以其作为固体石蜡的高分子乳化剂A；2)将高分子乳化剂A和石蜡按1-2∶1的质量比加入反应器中，加热升温至70-80℃，搅拌下熔融，待石蜡完全熔化后，加去离子水将体系稀释到含固量为30％，继续保温乳化5-30分钟，制得石蜡预乳液B，将预乳液B在20-30MPa均质后，自然冷却至室温，即制得无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。
2、 根据权利要求1所述的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方 法，其特征在于所述的与水可互溶的助溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺或N， N—二甲基乙酰胺中的一种或一种以上任意比例的混合 物。
3、 根据权利要求1所述的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方 法，其特征在于所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、 甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、 丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或一种以上任意比例的混合物。
4、 根据权利要求1所述的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方法，其特征在于所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 (DMC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基节基氯化铵、对-乙烯基节基三甲基氯化铵、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵或二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或一种以上 任意比例的混合物。
5、 根据权利要求1所述的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方法，其特征在于所述的丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、 双丙酮丙烯酰胺中的一种或一种以上任意比例的混合物。
6、 根据权利要求1所述的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方 法，其特征在于所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过 氧化二苯甲酰。
全文摘要
本发明公开了一种无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂的制备方法，在与水可互溶的助溶剂作用下，将苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体、丙烯酰胺及其衍生物等乙烯基单体为共聚单体，通过无皂乳液聚合法制得带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物。以其作为固体石蜡的高分子乳化剂，将石蜡乳化分散，经高压均质，即制得具有良好稳定性的无皂阳离子石蜡乳液人造板防水剂。本发明解决了传统石蜡乳液中因添加小分子乳化剂而防水效果、稳定性差和乳液易起泡等缺点；该产品采用带有强阳离子电荷的无皂苯丙聚合物作为固体石蜡的高分子乳化剂，该高分子乳化剂能与人造板中的纤维产生极强的氢键作用，不仅提高了板材防水性，还可提高人造板的物理强度。
文档编号C10G73/40GK101649224SQ200910023758
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者钦 刘, 李刚辉, 李小瑞, 沈一丁, 王海花, 费贵强 申请人:陕西科技大学