专利名称：一种纳米自增稠乳液的制作方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明包括纳米聚合体的制作，以及使用纳米聚合体进行乳液聚合的方法。本发明涉及一种高分子乳液，特别涉及一种采用层状矿物质蒙脱土为基本材料经单体插层获得插层分散液，再进一步聚合获得高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料即纳米聚合体。然后将此高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料的纳米聚合体加入到高分子乳液的预聚体中，再进行乳液聚合的方法。此方法制作的乳液具有自增稠性和低表面张力的优点，可广泛的应用于压敏胶粘合剂等领域。
背景技术：
高分子自增稠乳液的制作方法，通常是采用增加体系中水溶性单体如丙烯酸或甲基丙烯酸的用量，由于水溶性单体丙烯酸或甲基丙烯酸的玻璃化温度较高属于硬单体，制作出的乳液成膜后脆、硬，耐水性差，严重影响使用效果。所以高分子乳液在使用过程中一般采用二步法增稠，即分别制备高分子乳液和增稠剂，然后向高分子乳液中加入增稠剂，控制增稠剂的加入量就可以获得不同粘度的增稠乳液，从而满足使用要求。CN96105362. 3公布了利用粘土插层技术制作高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料的方法；CN97116466. 5公布了一种自增稠粘合剂的制备方法，但是其中亲水单体的用量大，仅适合于制作电极片。
发明内容
本发明的高分子乳液具有自增稠性，其核心在于使用蒙脱土为基本材料将单体插入到蒙脱土的准二维硅酸盐片层间，获得插层分散液，再进行原位聚合，获得高分子聚合物 /蒙脱土纳米复合材料即纳米聚合体。然后再将此纳米聚合体，加入到高分子乳液的预聚体中，进行乳液聚合的方法。所获得的乳液粒子表面分布有片状纳米材料，片状纳米材料表面吸附有乳液粒子中的亲水基团，使得片状纳米材料成为乳液粒子间的物理交联点，乳液粒子与片状纳米材料之间形成网络结构，从而获得纳米自增稠乳液。与通常的自增稠乳液相比较，亲水单体的用量明显减少，乳液成膜后的脆性降低，粘性和弹性增加，使用范围和应用领域扩大；与二步法增稠相比，提高了效率。其特点还在于将本发明的乳液涂布制作胶带时，由于乳液粒子表面分布有片状纳米材料，降低了乳液的表面张力，增加了乳液与基材之间的附着力，涂布顺畅，胶膜均勻，胶带的质量明显提升。本发明的乳液与高分子微球混合所制备的粘合剂还具有可剥离性和重复使用的性能。本发明包括纳米聚合体的制作，然后将纳米聚合体加入到乳液的预聚体中进行乳液聚合。其特点在于使用层状矿物质蒙脱土为基本材料，以单体为插层剂，利用化学力和机械研磨相结合的方法，使其中一部分插层单体吸附到层状矿物质蒙脱土的层间，获得插层分散液，经引发后单体在层间发生原位聚合，聚合过程中会在层间产生体积膨胀，使层状矿物质蒙脱土产生单层剥离，从而获得单层片具有纳米厚度的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料即纳米聚合体。然后将纳米聚合体加入到乳液的预聚体中，聚合后获得纳米自增稠乳液。其中纳米体系的组成为
水层状矿物质插层单体
85% -91% 3% -5% 6% -10%上述层状矿物质为150-400目的蒙脱土 ；上述插层单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N、N 二甲基丙烯酰胺、N、N 二乙基丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N, N-亚甲基双丙烯酰胺；丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、衣康酸、顺丁烯二酸。纳米自增稠乳液的制备过程包括以下步骤1.纳米体系的制作首先向85%-91%水中加入6-10%的插层单体，待完全溶解， 加入3-5%的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨2-M小时，最后放入聚合釜中加入适量的水溶性引发剂，在80-85°C聚合6-8小时，获得高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料的纳米聚合体。2.乳液的制作取30-50克纳米聚合体，加入到由50克水、100克单体、适量的乳化剂和引发剂组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克81-85°C的水中聚合6-8小时， 获得纳米自增稠乳液。
具体实施例方式以下通过实施例讲述本发明的详细过程，提供实施例的目的是为了理解方便起见，决不是限制本专利发明。[实施例1]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向91克水中顺序加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸和2克丙烯酸羟乙酯，待完全溶解，加入3克200目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨5小时，最后放入聚合釜中加入0. 3克过硫酸胺，在80-81°C的温度条件下聚合8小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取50克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、85克丙烯酸丁酯、10克甲基丙烯酸甲酯、1克丙烯酸、4克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基硫酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克81-83°C的水中聚合6小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例2]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向86克水中顺序加入4克丙烯酰胺、4克甲基丙烯酸和2克丙烯酸羟乙酯，待完全溶解，加入4克300目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨6小时后，最后放入聚合釜中加入0. 4克过硫酸胺，在83-85°C的温度条件下聚合6小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取50克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、65克丙烯酸丁酯、15克甲基丙烯酸甲酯、15克丙烯酸2-乙基己酯、1克丙烯酸、4克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基苯磺酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克81-83°C的水中聚合7小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例3]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向88克水中顺序加入3克N-羟甲基丙烯酰胺、2克丙烯酰胺和2克丙烯酸，待完全溶解，加入5克400目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨10小时，最后放入聚合釜中加入0. 4克过硫酸胺，在83-85°C的温度条件下聚合 5小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取50克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、55克丙烯酸丁酯、15克甲基丙烯酸甲酯、25克丙烯酸2-乙基己酯、1克丙烯酸、4克丙烯酸羟丙酯、1克十二烷基苯磺酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克83-85°C的水中聚合8小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例4]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向87克水中顺序加入1克异丙基丙烯酰胺、2克丙烯酰胺、3克甲基丙烯酸和2克丙烯酸羟乙酯，待完全溶解，加入5克300目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨12小时，最后放入聚合釜中加入0.4克过硫酸胺，在 82-84°C的温度条件下聚合6小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取40克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、55克丙烯酸丁酯、15克甲基丙烯酸甲酯、25克丙烯酸2-乙基己酯、1克丙烯酸、4克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基苯磺酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克83-85°C的水中聚合8小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例5]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向87克水中顺序加入3克甲基丙烯酸、3 克丙烯酸和2克丙烯酸羟乙酯，待完全溶解，加入5克100目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨M小时，最后放入聚合釜中加入0. 4克过硫酸胺，在81-83°C的温度条件下聚合6 小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取40克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、55克丙烯酸丁酯、10克甲基丙烯酸甲酯、25克丙烯酸2-乙基己酯、5克苯乙烯、5克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基苯磺酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克83-85°C的水中聚合8小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例6]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向90克水中顺序加入1克N，N-亚甲基双丙烯酰胺、3克丙烯酸和2克丙烯酸羟乙酯，待完全溶解，加入4克200目蒙脱土，搅拌均勻， 放入研磨机中研磨20小时，最后放入聚合釜中加入0. 4克过硫酸胺，在80-82°C的温度条件下聚合8小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取50克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、50克丙烯酸丁酯、15克甲基丙烯酸甲酯、30克丙烯酸2-乙基己酯、1克丙烯酸、4克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基硫酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克83-85°C的水中进行聚合8小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例7]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向86克水中顺序加入1克N、N 二甲基丙烯酰胺、2克丙烯酰胺、4克丙烯酸和2克丙烯酸羟乙酯，待完全溶解，加入5克150目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨M小时，最后放入聚合釜中加入0.4克过硫酸胺，在 80-8 rc的温度条件下聚合8小时，获得本发明纳米聚合体。
2.乳液的制作取30克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、65克丙烯酸丁酯、30克丙烯酸2-乙基己酯、1克丙烯酸、4克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基硫酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克83-85°C的水中进行聚合8小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例8]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向89克水中顺序加入1克双丙酮丙烯酰胺、2克丙烯酰胺和3克丙烯酸，待完全溶解，加入5克100目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨10小时，最后放入聚合釜中加入0.4克过硫酸胺，在80-81°C的温度条件下聚合8小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取30克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、25克丙烯酸丁酯、10克甲基丙烯酸甲酯、55克丙烯酸2-乙基己酯、5克苯乙烯、5克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基苯磺酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克80-85°C的水中聚合7小时，获得纳米自增稠乳液。[实施例9]1.纳米体系的制作首先在搅拌状态下向85克水中顺序加入4克N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2克丙烯酰胺和4克丙烯酸，待完全溶解，加入5克100目的蒙脱土，搅拌均勻，放入研磨机中研磨10小时，最后放入聚合釜中加入0. 4克过硫酸胺，在80-81°C的温度条件下聚合7小时，获得本发明纳米聚合体。2.乳液的制作取50克上述制作的纳米聚合体，加入到由50克水、25克丙烯酸丁酯、10克甲基丙烯酸甲酯、60克丙烯酸2-乙基己酯、5克丙烯酸羟乙酯、1克十二烷基苯磺酸钠、2克壬基酚聚氧乙烯醚和0. 3克过硫酸铵组成的乳液预聚体中，搅拌均勻后滴加到50克83-85°C的水中聚合8小时，获得纳米自增稠乳液。
权利要求
1.一种高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于它是通过在水溶性热聚合引发剂的存在下，使含有水、层状类矿物质蒙脱土、插层单体所组成的分散液发生聚合反应而制造的，其中包含85% -91%水、3% -5%层状类矿物质、3% -10%的插层单体。
2.权利要求1的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于，所述层状类矿物质为150目-400目的蒙脱土。
3.权利要求1所述的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于，所述插层单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、N、N 二甲基丙烯酰胺、 N、N 二乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-亚甲基双丙烯酰胺；丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、衣康酸、顺丁烯二酸。以上单体可以是一种也可以是二种或二种以上的混合物。
4.权利要求1所述的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料的分散液，其特征在于，所述分散液是通过如下步骤制造的(1)以任意次序混合所述部分水、所述插层单体和所述蒙脱土获得混合液。(2)通过分散装置对所述混合液进行分散，以在所述蒙脱土的层间结构中引入所述水、 所述插层单体，由此获得所述分散液。
5.权利要求4的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于，所述分散装置为研磨机，所述分散时间为2- 小时。
6.一种高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制造方法，其特征在于包含以下步骤(1)以任意次序混合所述部分水、所述蒙脱土和所述插层单体，获得混合液。(2)通过分散装置对所述混合液进行分散，以在所述蒙脱土的层间结构中引入所述水、 所述插层单体，获得分散液。(3)向所述分散液中加入所述水溶性热聚合引发剂，经加热引发使分散液发生聚合反应，此时被吸附在蒙脱土层间的插层单体也同时进行原位聚合，聚合过程中在蒙脱土层间发生体积膨胀，使蒙脱土产生单层剥离，从而获得单层片具有纳米厚度的高分子聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料。
7.权利要求6的一种高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制造方法，其特征在于，所述聚合条件为80-85°C下反应6-8小时。
8.—种纳米自增稠乳液，其特征在于，它是通过以权利要求1-7项的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料，加入到高分子乳液的预聚体中，然后，在81-85°C聚合6-8小时，获得纳米自增稠乳液。
9.权利要求8的一种纳米自增稠乳液，其特征在于，相对于30-50质量份高分子聚合物 /蒙脱土纳米复合材料，所述高分子乳液的预聚体用量为150-155质量份。
全文摘要
本发明涉及一种高分子乳液，特别涉及一种采用层状矿物质蒙脱土为基本材料经单体插层后利用化学力和机械研磨相结合的方法，使插层单体吸附到层状矿物质蒙脱土的层间，经引发后单体在层间发生原位聚合，并在聚合过程中发生体积膨胀产生单层剥离，从而获得单层片具有纳米厚度的高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料。然后，将此高分子聚合物/蒙脱土纳米复合材料加入到高分子乳液的预聚体中，再进行乳液聚合的方法。所制备的高分子乳液具有自增稠性和低表面张力的特点，增加了乳液与基材之间的附着力，涂覆顺畅，胶膜均匀。本发明的乳液与高分子微球混合后，制备的粘合剂具有可剥离性和重复使用的优点，可广泛应用于压敏胶粘合剂等领域。
文档编号C08K3/34GK102382240SQ201010266038
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者唐晓辉 申请人:北京市中粘元兴科技有限公司