专利名称：一种改性全丙乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种全丙乳液，特别是一种由酰胺类功能单体与反应 性乳化剂参与反应的丙烯酸酯类乳液。
技术背景全丙乳液应用于水性光油、水性颜料、水性油墨、水性涂料，目前国内广泛使用的全丙乳液，主要由单体、乳化剂、引发剂、PH调 节剂和水组成，常用单体中包括丙烯酸及其衍生物和甲基丙烯酸及其 衍生物。现有的全丙乳液普遍存在耐洗擦性及颜填料承载能力等方面 的明显不足。 发明内容本发明之目的在于提供一种改进的全丙乳液及其制备方法，其克 服现有技术上述之不足，增强了颜填料的分散效果、增色效果和展色 能力，提高了乳液的电解质稳定性、冻融稳定性以及对颜填料的承载 能力。为实现上述之目的，本发明采取以下的技术方案本发明由单体、 乳化剂、引发剂、PH调节剂和水组成，其特征在于所述单体由功 能单体和混合单体组成，混合单体由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯组成，其重量百分比为23-25%、 18-23%;功能单体由丙烯酰胺、甲基 丙烯酰胺、乙烯基脲组成，其重量百分比分别为0. 5-2%、 0.01-1%、 0.01-1%;所述乳化剂由乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和烯 丙基羟丙基磺酸钠组成，其重量百分比分别为0. 01-0. 3%、 0. 01-1%、 0. 01-0. 2%;所述引发剂重量百分比为0. 3-0. 8%; PH调节剂重量百分 比为0. 05-0. 2%;去离子水重量百分比为48-53%。本发明所述的引发剂为过硫酸钠，PH调节剂为碳酸氢钠。 本发明的改性全丙乳液是一种由酰胺类功能单体与乙烯基磺酸 钠等乳化剂参与反应的丙烯酸酯类乳液，其制备方法包括以下步骤-(1) 按照原料配比，配制单体混合液待用；配制去离子水和引 发剂，搅拌成引发剂混合液待用；(2) 将按照原料配比配制好的乳化剂和PH调节剂混合搅拌至完全溶解成清澈透明液体，加入到一个装有搅拌器、球形冷凝管、恒压 滴液漏斗、温度计、通有氮气保护的四口瓶中，并用恒温水浴或者油 浴加热至设定的聚合反应温度8(TC 9(TC;(3) 向四口瓶中滴加引发剂混合液和单体混合液，保温反应时 间为1 2小时，冷却1. 5 2. 5小时后至室温，经人工自然放料或机 械自动出料，即得到改性全丙乳液。本发明采取上述技术方案具有以下的有益效果在本发明中，由 于采用了功能性单体中的酰胺基和脲基先与高极性无机底材表面所 吸附的水分子结合成氢键或形成共价键，而这些氢键或共价键是远比 范德华引力要强得多的界面作用力，故乳液聚合物的耐洗擦性成倍增 加。同时，单体中的功能基团会置换颜填料表面吸附的水分子，使之 取得R基团朝外取向的表面改性而被很好的润湿，促进基料分子插入 颜填料颗粒之间并把它们隔离，不仅使分散稳定，而且降低颜填料与聚合物之间的结构化作用，从而提高对颜填料的承载能力，即可增加 颜填料的添加比例，降低生产成本。本发明中，由于采用的乳化剂替 代原有乳化剂加保护胶的乳化体系。乳化剂在聚合中以共价键的方式 结合到乳胶粒上，不再出现解吸，乳液粒子在凝聚过程中受到静电斥 力和更大的空间阻碍作用，故乳液的稳定性得以很大的改善，特别是 电解质稳定性和冻融稳定性得到了大幅度的提高。同时，这部分乳化 剂在乳液成膜时不再发生迁移，故乳液膜的耐水性能得到相应的提高。所以，本发明耐水性、耐洗擦性和颜填料承载能力均较原有的乳 液有十分明显的提高，并具有更突出的电解质稳定性和冻融稳定性。 另外本发明还有以下优点(1) 环保，本发明方法使用的分散介质是去离子水，不含有机 溶剂，更不涉及三苯问题。安全且价廉，对人体无害。(2) 安全，本发明方法使用的乳化剂是不含芳醚的乳化剂，不 含APE0成分，为清洁环保性。本发明方法使用的单体均不含甲醛或 甲醛衍生物，不会对人体健康和环境保护造成危害。(3) 工艺简单，在本发明方法的工艺中，聚合反应完成后，乳 液出料后即可直接使用，既没有复杂的中间聚合步骤，也没有溶剂的 脱除过程。(4) 耐擦洗能力明显改善，本发明方法因使用了酰胺类功能单 体与乳化剂，这类单体中的酰胺基和脲基与高极性无机底材表面的羟 基等极性基体形成氢键或共价键，这些氢键或共价键的加和强度远高 于比范德华引力等传统的界面作用力。另外，乳化剂在乳液成膜时不 再发生迁移。因此，乳液聚合物的耐擦洗次数显著增加。(5) 颜填料承载能力显著提高，本发明方法中的酰胺类功能单 体中的功能基团会置换颜填料表面吸附的水分子，使之取得R基团朝 外取向的表面改性而被很好的润湿，促进基料分子插入颜填料颗粒之 间并把它们隔离，不仅使分散稳定，而且降低颜填料与聚合物之间的 结构化作用，从而提高对颜填料的承载能力，即可增加颜填料的添加 比例，降低生产成本。(6) 电解质稳定性和冻融稳定性等性能也有明显提高，本发明 中由于采用的乳化剂与替代原有乳化剂加保护胶的乳化体系。乳化剂 在聚合中以共价键的方式结合到乳胶粒上，避免了物理吸附的可逆 性，乳液粒子的静电保护和空间保护作用更强，保护作用的稳定性也更高。因此，乳液的稳定性得以很大的改善，特别是电解质稳定性、冻融稳定性和贮存稳定性得到了大幅度的提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。 实施例将46. O克甲基丙烯酸甲酯，45. 0克丙烯酸丁酯，2. 0克甲基丙 烯酰胺、3. 0克丙烯酰胺、2. G克乙烯基脲混合成单体混合液待用。 将105克去离子水和0. 5克引发剂过硫酸钠搅拌至完全溶解，成引发 剂混合液待用。将250ml四口瓶置于恒温水浴中，四口瓶上组装球形冷凝管、锚 式搅拌棒、温度计、氮气导管系列装置。将0. 4克乙烯基磺酸钠、1. 2 克甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0. 2克烯丙基羟丙基磺酸钠、0. 2克pH调 节剂碳酸氢钠混合搅拌至完全溶解成清澈透明液体，加入到四口瓶 中。将水浴温度控制在80 85r:，通入氮气与冷凝水，开动搅拌器。 在冷凝器上接一个恒压滴液漏斗，将引发剂混合液加入到滴液漏斗 中，开始缓慢滴加到四口瓶中，10分钟后开始滴加单体混合液，于 80 85"C恒温反应4. 0小时，单体和引发剂滴加完毕。于85t:恒温 反应2小时，冷却至室温，出料。按GB/T20623-2006的方法，实例的耐擦洗次数明显提高。电解 质稳定性表现在由乳液与电解质溶液比为5: l提高至2: 1，混合均 匀，静置48h无破乳现象。冻融稳定性经三个轮次循环实验，每个轮 次样品放在-18。C以下冻14-16小时，(23±2) 。C回化8-IO小时，样 品无硬块、凝聚等异常现象，样品密封后在(50±2) 'C恒温干燥箱 中，两周后取出，放在(23±2) T:下放置3h，打开容器，样品无分 层、结皮、硬块、絮凝等异常现象。
权利要求
1.一种改性全丙乳液，其由单体、乳化剂、引发剂、PH调节剂和水组成，其特征在于所述单体由功能单体和混合单体组成，混合单体由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯组成，其重量百分比为23-25％、18-23％；功能单体由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基脲组成，其重量百分比分别为0.5-2％、0.01-1％、0.01-1％；所述乳化剂由乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和烯丙基羟丙基磺酸钠组成，其重量百分比分别为0.01-0.3％、0.01-1％、0.01-0.2％；所述引发剂重量百分比为0.3-0.8％；PH调节剂重量百分比为0.05-0.2％；去离子水重量百分比为48-53％。
2. 根据权利要求1所述的一种改性全丙乳液，其特征在于所述 的引发剂为过硫酸钠，PH调节剂为碳酸氢钠。
3. 权利要求1所述的一种改性全丙乳液的制备方法，其特征在 于其包括以下步骤(1) 按照原料配比，配制单体混合液待用；配制去离子水和引 发剂，搅拌成引发剂混合液待用；(2) 将按照原料配比配制好的乳化剂和PH调节剂混合搅拌至完 全溶解成清澈透明液体，加入到一个装有搅拌器、球形冷凝管、恒压 滴液漏斗、温度计、通有氮气保护的四口瓶中，并用恒温水浴或者油 浴加热至设定的聚合反应温度8(TC 9(TC;(3) 向四口瓶中滴加引发剂混合液和单体混合液，保温反应时 间为1 2小时，冷却1. 5 2. 5小时后至室温，经人工自然放料或机 械自动出料，即得到改性全丙乳液。
全文摘要
本发明公开了一种改性全丙乳液，其由单体、乳化剂、引发剂、pH调节剂和水组成，其制备方法是在四口瓶中加入乳化剂和pH调节剂，然后滴加引发剂混合液和单体混合液，保温、冷却后至室温，即得到改性全丙乳液。在本发明中，由于采用了功能性单体中的酰胺基和脲基先与高极性无机底材表面所吸附的水分子结合成氢键或形成共价键，乳液聚合物的耐洗擦性成倍增加。同时，单体中的功能基团会置换颜填料表面吸附的水分子，使之取得R基团朝外取向的表面改性而被很好的润湿，促进基料分子插入颜填料颗粒之间并把它们隔离，不仅使分散稳定，而且降低颜填料与聚合物之间的结构化作用，从而提高对颜填料的承载能力，即可增加颜填料的添加比例，降低生产成本。
文档编号C08F2/26GK101575400SQ20091006926
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月14日 优先权日2009年6月14日
发明者曹光明, 王青林, 黄道明 申请人:河北日出化工有限公司