一种抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶胶、功能单体、乳化剂及过硫酸盐，上述组分含量按质量份数算分别为：水：100份；甲基丙烯酸甲酯：20-40份；丙烯酸丁酯：0-20份；硅溶胶：10-40份；功能单体：2-10份；乳化剂：2-6份；过硫酸盐：1-5份。本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液既具有优异的抗粘连性，又具有优良的耐水白性。
【专利说明】一种抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液及其制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种丙烯酸酯乳液及其制备方法，具体说是一种抗粘连、耐水白的丙 烯酸酯乳液及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 丙烯酸乳液是目前水性油漆中常用的乳液，特别是在水性木器漆清漆的应用尤其 广泛。传统的丙烯酸酯乳液存在着抗粘连性和耐水白性相互矛盾的现象，其主要原因是丙 烯酸酯乳液受自身分子结构影响，其具有热黏冷脆的特性，因而在温度较高的环境下丙烯 酸酯乳液会出现发粘的情况。现有技术中为了解决这个问题，通常会采用提高聚合物粒子 表面硬度的方式来克服丙烯酸酯乳液高温发粘的缺陷。然而，随着聚合物粒子表面硬度提 高，分子链的刚性也随之增强，使漆膜的脆性增大。另外，由于分子链刚性增强，在光线照射 下分子链的耐光性较差，分子链上的基团容易出现迁移现象，极大降低了漆膜的耐水白性 能。抗粘连性和耐水白性对丙烯酸酯乳液来说是相互矛盾的性能，二者不能兼得。因此，如 何开发一种既具有优良抗粘连性，又具有良好的耐水白性的丙烯酸酯乳液，是目前丙烯酸 酯乳液行业的一道技术难题。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既具有优异的抗粘连性，又具 有优良的耐水白性的丙烯酸酯乳液。
[0007] 本发明的另一个发明目的在于提供一种工艺简单的制备上述抗粘连、耐水白的丙 烯酸酯乳液的方法。
[0008] 本发明的发明目的是这样实现的：一种抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在 于：所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶胶、功 能单体、乳化剂及过硫酸盐，上述组分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇份；甲基丙烯酸甲 酯：20-40份；丙烯酸丁酯：0-20份；硅溶胶：10-40份；功能单体：2-10份；乳化剂：2-6份； 过硫酸盐：1-5份。
[0009] 所述硅溶胶的二氧化硅含量为20%_40%。
[0010] 所述硅溶胶的硅粒子粒径为20-80纳米。
[0011] 所述功能单体为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物。
[0012] 所述乳化剂为十二烷基磺酸钠。
[0013] 所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或上述成分按任意比例 混合。
[0014] 所述制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至80-90°C，加入过硫酸盐和10-20%配比量的乳化剂并充分 搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在75-85°C并持续搅拌，反应时间15-35分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在80-85°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时 间为3-5小时； f :在e步骤滴加完成后升温至90-95°C，并保温1-3小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至60-70°C，并保温10-20分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至50-60°C，并保温10-20分 钟； i :把g步骤制得的混合物降温至40-50°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0015] 本发明具有以下优点： 1、本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液中加入了硅溶胶，硅溶胶溶液的水分在蒸 发时，硅溶胶胶粒因自身活性与聚集性发生脱水缩合反应，形成网状结构。并且硅溶胶胶粒 在发生反应时渗透至反应体系的大分子链结构中，使聚合物的粒子与粒子之间可以更快的 速度融合，能有效缩短涂膜的干燥时间、使涂膜具有优异的抗粘连性能。
[0016] 2、本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液中加入了功能单体，该功能单体采用 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物（即DAAM/ADH)。由于双丙酮丙烯酰胺和己二酸 二酰肼交联聚合物的分子链中具有较多活性基团，活性基团在反应体系中与甲基丙烯酸甲 酯或丙烯酸丁酯发生大量的交联反应，形成交联膜。因而，双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼 交联聚合物可大大提高丙烯酸酯乳液反应体系的交联密度和分子链基团连接的键能，使乳 液具有优良的耐水白性。
[0017] 3、本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液采用加温自反应法制备，整个反应在 40_95°C温度下进行，所以整个反应体系能在相对温和的环境下进行，保证了反应的稳定 性。同时整个反应均在反应釜内进行，并只需加热和搅拌即可制备，其加工工序十分简单， 大大降低了丙烯酸酯乳液的加工成本。
[0018]
【具体实施方式】
[0019] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、 硅溶胶、功能单体、乳化剂及过硫酸盐，上述组分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇份；甲 基丙烯酸甲酯：20-40份；丙烯酸丁酯：0-20份；硅溶胶：10-40份；功能单体：2-10份；乳化 剂：2-6份；过硫酸盐：1-5份。甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯加入水中，并以过硫酸盐作为 引发剂进行聚合反应，辅以乳化剂的乳化作用形成丙烯酸酯乳液。
[0020] 本发明的硅溶胶二氧化硅含量为20%-40%，而硅粒子粒径为20-80纳米。在整个化 学反应中，硅溶胶胶粒因自身活性与聚集性发生脱水缩合反应，形成网状结构，并且胶粒渗 透至反应体系的大分子链结构中，使聚合物的粒子与粒子之间可以更快的速度融合。
[0021] 本发明的功能单体采用双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物，由于双丙酮 丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物的分子链中具有较多活性基团，活性基团在反应体系 中与甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯发生大量的交联反应，形成交联膜。
[0022] 本发明的乳化剂采用十二烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠为阴离子表面活性剂，具 有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能。
[0023] 本发明的硫酸盐采用过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或上述成分按任意 比例混合作为引发剂。由于上述成分均为水性过硫酸盐，化学反应完成后可赋予乳液优良 的耐水性。
[0024] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至80_90°C，加入过硫酸盐和10-20%配比量的乳化剂并充分 搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在75-85°C并持续搅拌，反应时间15-35分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在80-85°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时 间为3-5小时； f :在e步骤滴加完成后升温至90-95°C，并保温1-3小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至60-70°C，并保温10-20分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至50-60°C，并保温10-20分 钟； i :把g步骤制得的混合物降温至40-50°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0025] 在g步骤和h步骤中加入的氧化还原剂，可采用过硫酸钾、亚硫酸氢钠等常用的氧 化剂和还原剂构成氧化还原体系。
[0026] 通过耐水白测试(样品涂膜充分干燥后，在10_50°C蒸馏水中浸泡样品1-5小时， 看漆膜是否起泡、脱落、褪色)，本发明的丙烯酸酯乳液为微泡至无泡、无脱落，不褪色。而通 过抗粘连性测试(样品涂膜充分干燥后，在样品上覆盖试纸，把样品放置于40-60°C环境下 2-6小时，然后取下试纸，看样品涂膜是否具有粘附力及取下试纸后涂膜是否有脱落)，本发 明的丙烯酸酯乳液为无粘附、无脱落。
[0027] 下面结合表一对各个实施例进行详细说明，但并不因此把本发明限制在所述实施 例范围内： 实施例1 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、硅溶胶、功能单体、 乳化剂及过硫酸铵，上述组分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇份；甲基丙烯酸甲酯：20 份；硅溶胶：10份；功能单体：2份；乳化剂：2份；过硫酸铵：1份。其中，硅溶胶中二氧化硅 含量为20%，硅溶胶的硅粒子粒径为20纳米。功能单体为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼 交联聚合物，乳化剂为十二烷基磺酸钠。把甲基丙烯酸甲酯加入水中，并以过硫酸铵作为引 发剂进行聚合反应，辅以乳化剂的乳化作用形成丙烯酸酯乳液。
[0028] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、功能单体和硅溶胶并充分搅拌至 均匀； c :把b步骤的混合物升温至80°C，加入过硫酸铵和10%配比量的乳化剂并充分搅拌至 均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在75°C并持续搅拌，反应时间15分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在80°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时间为 3小时； f :在e步骤滴加完成后升温至90°C，并保温1小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至60°C，并保温10分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至50°C，并保温10分钟； i :把g步骤制得的混合物降温至40°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0029] 经测试，本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液的耐水白测试（10°C蒸馏水，1 小时）为微泡、无脱落、不褪色；抗粘连性测试（40°C，2小时）为无粘附、无脱落。
[0030] 实施例2 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶 胶、功能单体、乳化剂、过硫酸钾及过硫酸钠，上述组分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇 份；甲基丙烯酸甲酯：25份；丙烯酸丁酯：5份；娃溶胶：18份；功能单体：4份；乳化剂：3 份；过硫酸钾：1份；过硫酸钠：1份。其中，硅溶胶中二氧化硅含量为25%，硅溶胶的硅粒子 粒径为40纳米。功能单体为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物，乳化剂为十二烷 基磺酸钠。把甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯加入水中，并以过硫酸钾及过硫酸钠混合物作 为引发剂进行聚合反应，辅以乳化剂的乳化作用形成丙烯酸酯乳液。
[0031] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至83°C，加入过硫酸钾及过硫酸钠混合物和13%配比量的乳 化剂并充分搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在78°C并持续搅拌，反应时间20分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在82°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时间为 3. 5小时； f :在e步骤滴加完成后升温至93°C，并保温1. 5小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至63°C，并保温12分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至52°C，并保温13分钟； i :把g步骤制得的混合物降温至43°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0032] 经测试，本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液的耐水白测试（20°C蒸馏水，2 小时）为无泡、无脱落、不褪色；抗粘连性测试（45°C，4小时）为无粘附、无脱落。
[0033] 实施例3 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶 胶、功能单体、乳化剂、过硫酸铵及过硫酸钠，上述组分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇 份；甲基丙烯酸甲酯：30份；丙烯酸丁酯：10份；娃溶胶：26份；功能单体：6份；乳化剂：4 份；过硫酸铵：1份；过硫酸钠：2份。其中，硅溶胶中二氧化硅含量为30%，硅溶胶的硅粒子 粒径为50纳米。功能单体为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物，乳化剂为十二烷 基磺酸钠。把甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯加入水中，并以过硫酸铵及过硫酸钠混合物作 为引发剂进行聚合反应，辅以乳化剂的乳化作用形成丙烯酸酯乳液。
[0034] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至86°C，加入过硫酸铵及过硫酸钠混合物和15%配比量的乳 化剂并充分搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在80°C并持续搅拌，反应时间25分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在83°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时间为 4小时； f :在e步骤滴加完成后升温至94°C，并保温2小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至65°C，并保温16分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至55°C，并保温15分钟； i :把g步骤制得的混合物降温至45°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0035] 经测试，本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液的耐水白测试（30°C蒸馏水，4 小时）为无泡、无脱落、不褪色；抗粘连性测试（50°C，5小时）为无粘附、无脱落。
[0036] 实施例4 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶 胶、功能单体、乳化剂、过硫酸铵及过硫酸钾，上述组分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇 份；甲基丙烯酸甲酯：35份；丙烯酸丁酯：15份；硅溶胶：34份；功能单体：8份；乳化剂：5 份；过硫酸铵：2份；过硫酸钾：2份。其中，硅溶胶中二氧化硅含量为35%，硅溶胶的硅粒子 粒径为65纳米。功能单体为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物，乳化剂为十二烷 基磺酸钠。把甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯加入水中，并以过硫酸铵及过硫酸钾混合物作 为引发剂进行聚合反应，辅以乳化剂的乳化作用形成丙烯酸酯乳液。
[0037] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至88°C，加入过硫酸铵及过硫酸钾混合物和18%配比量的乳 化剂并充分搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在83°C并持续搅拌，反应时间30分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在84°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时间为 4. 5小时； f :在e步骤滴加完成后升温至93°C，并保温2. 5小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至68°C，并保温18分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至57°C，并保温18分钟； i :把g步骤制得的混合物降温至48°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0038] 经测试，本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液的耐水白测试（40°C蒸馏水，5 小时）为无泡、无脱落、不褪色；抗粘连性测试（55°C，6小时）为无粘附、无脱落。
[0039] 实施例5 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶 胶、功能单体、乳化剂、过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠，上述组分含量按质量份数算分别 为：水：100份；甲基丙烯酸甲酯：40份；丙烯酸丁酯：20份；娃溶胶：40份；功能单体：10 份；乳化剂：6份；过硫酸铵：2份；过硫酸钾：1份；过硫酸钠：2份。其中，硅溶胶中二氧化 硅含量为40%，硅溶胶的硅粒子粒径为80纳米。功能单体为双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰 肼交联聚合物，乳化剂为十二烷基磺酸钠。把甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯加入水中，并以 过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠混合物作为引发剂进行聚合反应，辅以乳化剂的乳化作用 形成丙烯酸酯乳液。
[0040] 本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至90°C，加入过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠混合物和20% 配比量的乳化剂并充分搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在85°C并持续搅拌，反应时间35分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在85°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时间为 5小时； f :在e步骤滴加完成后升温至95°C，并保温3小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至70°C，并保温20分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至60°C，并保温20分钟； i :把g步骤制得的混合物降温至50°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
[0041] 经测试，本发明的抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液的耐水白测试（50°C蒸馏水，5 小时）为无泡、无脱落、不褪色；抗粘连性测试（60°C，6小时）为无粘附、无脱落。
【权利要求】
1. 一种抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯 乳液包括水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶胶、功能单体、乳化剂及过硫酸盐，上述组 分含量按质量份数算分别为：水：1〇〇份；甲基丙烯酸甲酯：20-40份；丙烯酸丁酯：0-20份； 硅溶胶：10-40份；功能单体：2-10份；乳化剂：2-6份；过硫酸盐：1-5份。
2. 根据权利要求1所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述硅溶胶的二 氧化硅含量为20%-40%。
3. 根据权利要求1所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述硅溶胶的硅 粒子粒径为20-80纳米。
4. 根据权利要求1所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述功能单体为 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼交联聚合物。
5. 根据权利要求1所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述乳化剂为 十-烧基横酸纳。
6. 根据权利要求1所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述过硫酸盐为 过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或上述成分按任意比例混合。
7. -种如权利要求1所述抗粘连、耐水白的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所 述制备方法包括以下步骤： a :按照上述配比称取原料备用； b :常温状态下在反应釜内加入水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能单体和硅溶胶并 充分搅拌至均匀； c :把b步骤的混合物升温至80-90°C，加入过硫酸盐和10-20%配比量的乳化剂并充分 搅拌至均匀； d :在c步骤中的混合物温度保持在75-85°C并持续搅拌，反应时间15-35分钟； e :把d步骤中得到的混合物保持在80-85°C，并滴加余下的乳化剂，持续搅拌，滴加时 间为3-5小时； f :在e步骤滴加完成后升温至90-95°C，并保温1-3小时； g :往f步骤中得到混合物中加入氧化还原剂，降温至60-70°C，并保温10-20分钟； h :往g步骤制得的混合物中再次加入氧化还原剂，降温至50-60°C，并保温10-20分 钟； i :把g步骤制得的混合物降温至40-50°C，过滤后即得丙烯酸酯乳液。
【文档编号】C08F222/38GK104194684SQ201410397819
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】曾庆乐, 杨文涛 申请人:佛山市顺德区巴德富实业有限公司