一种用于密封胶的水性丙烯酸乳液及其制备方法与流程

本发明涉及水性乳液技术领域，具体为一种用于密封胶的水性丙烯酸乳液及其制备方法。

背景技术：

密封胶通常以石化衍生物、天然橡胶或合成橡胶等干性或半干性粘稠物为基料，辅以填料、助剂等制备而成，被广泛应用于建筑、汽车、电子等零部件的密封，然而，目前密封胶仍以硅酮胶为主，占比达到60％，尤其以玻璃胶居多，其基料组成中聚乙烯醇缩甲醛即107胶含有较高的甲醛含量，随着人们环保意识的提高，环保法规对密封胶中有机挥发物(voc)含量的限制越来越严，低voc甚至零voc的密封胶产品日益受到市场青睐。

目前，低voc甚至零voc密封胶主要基于两个方向：其一，硅烷改性聚醚胶即ms胶，以柔性聚醚长链相连接的网络结构，这种体系不仅具有优良的耐候性、耐水性、耐老化和耐久性能，而且能有效地抑制和避免密封胶经长期使用后表面裂纹的产生。中国专利cn106634770a公开了一种透明型单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法，以有机硅改性聚醚为基料，引入硅烷偶联剂为交联体系制备出具有优异性能的ms胶，然而，其成本昂贵且制备工艺复杂，无法满足普适化应用。

另一发展方向为密封胶的水性化，日益人们的广泛关注。水性密封胶通常以水性聚合物为主体基料，包括苯丙乳液、纯丙乳液及硅丙乳液等，中国专利cn109468095a公开了一种强效防水的水性密封胶及其制备方法，通过丙烯酸共聚物乳液为主体基料，辅以聚丙烯腈纤维作为增强材料，制备出强效防水的水性密封胶，中国专利cn101967256a公开了一种环保型集装箱用水性密封胶，通过醋酸-乙烯共聚物乳液为基料，制备出一种低voc含量的环保型水性密封胶，虽然这些专利涉及了水性乳液作为密封胶方面的应用，然而，从主体树脂合成工艺方面，制备水性密封胶并未见报道。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种实现水性丙烯酸乳液玻璃化温度易调节，使不同结构、不同分子量的多种丙烯酸乳液与填料、助剂配伍，形成高性能水性密封胶的制备方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于密封胶的水性丙烯酸乳液，其原料按重量分比包括：乳化剂0.5-2份、碳酸氢钠0.05-0.3份、引发剂8-15份和去离子水40-60份、混合单体8-15份和中和剂0.2-0.8份，所述混合单体的原料按重量份比包括：丙烯酸酯单体10-20份、甲基丙烯酸酯单体20-30份、丙烯酸单体1-4份、含环氧基团的丙烯酸功能单体0.5-4份及马来酸二酯5-10份。

优选的，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或多种的组合，且甲基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种的组合。

优选的，所述丙烯酸单体为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或两种的组合，且含环氧基团的丙烯酸功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种的组合。

优选的，所述马来酸二酯为马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丙酯或马来酸二丁酯中的一种或多种的组合，且乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚op系列、adekareasoap的er-30等非离子型乳化剂、sr-10、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠阴离子型乳化剂中的一种或多种的组合。

优选的，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种或多种的组合，且中和剂为氨水、三乙胺或n，n-二甲基乙醇胺中的一种或多种的组合。

本发明还公开了一种用于密封胶的水性丙烯酸乳液的制备方法，具体包括以下步骤：

s1、混合单体的制备：首先以质量分数计，通过称量设备分别称取丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸酯单体、丙烯酸单体、含环氧基团的丙烯酸功能单体及马来酸二酯混合搅拌均匀制备混合单体备用；

s2、水性丙烯酸乳液的配制：以质量分数计，将乳化剂、碳酸氢钠、引发剂和去离子水加入到反应釜中，升温至75-85℃，然后在15-40分钟内滴加步骤s1制备好的混合单体，稳定5-20min，将剩余的混合单体和引发剂在3-4h内滴加完成，升温至80-85℃熟化1-2h，降温至40-60℃，之后加入中和剂中和，保温20-40min后降温出料得到水性丙烯酸乳液。

优选的，所述水性丙烯酸乳液的固含量为35-55％，且粘度为1000-5000cp，乳液粒径为90-250nm，玻璃化温度为-20-20℃。

优选的，所述水性丙烯酸乳液在密封胶领域的应用包括以下步骤：以质量分数计，将30-40份水性丙烯酸乳液、40-60份钙粉、6-10份钛白粉、0.05-3份分散剂、0.05-2份润湿剂和3-10份水加入到搅拌釜中，分散10-30分钟，过滤出料。

优选的，所述钙粉为400-1250目的重钙粉，且钛白粉为金红石型、锐钛型或板钛型中的一种或多种的组合。

优选的，所述分散剂为三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸四钾中的一种或多种的组合，且润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物tego系列或改性聚硅氧烷共聚体溶液byk系列中的一种或两种的组合。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于密封胶的水性丙烯酸乳液及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该用于密封胶的水性丙烯酸乳液及其制备方法，其原料按重量分比包括：乳化剂0.5-2份、碳酸氢钠0.05-0.3份、引发剂8-15份和去离子水40-60份、混合单体8-15份和中和剂0.2-0.8份，所述混合单体的原料按重量份比包括：丙烯酸酯单体10-20份、甲基丙烯酸酯单体20-30份、丙烯酸单体1-4份、含环氧基团的丙烯酸功能单体0.5-4份及马来酸二酯5-10份，可实现从合成工艺的角度，调整不同结构、不同分子量及不同玻璃化温度的水性丙烯酸乳液，制备出高性能水性密封胶，该水性丙烯酸乳液与颜填料、分散剂及补强剂混合制备的水性密封胶具有与基材高附着力、优越的柔韧性及优异的耐化学品性能。

(2)、该用于密封胶的水性丙烯酸乳液及其制备方法，具体包括以下步骤：s1、混合单体的制备：首先以质量分数计，通过称量设备分别称取丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸酯单体、丙烯酸单体、含环氧基团的丙烯酸功能单体及马来酸二酯混合搅拌均匀制备混合单体备用，s2、水性丙烯酸乳液的配制：以质量分数计，将乳化剂、碳酸氢钠、引发剂和去离子水加入到反应釜中，升温至75-85℃，然后在15-40分钟内滴加步骤s1制备好的混合单体，稳定5-20min，将剩余的混合单体和引发剂在3-4h内滴加完成，升温至80-85℃熟化1-2h，降温至40-60℃，之后加入中和剂中和，保温20-40min后降温出料得到水性丙烯酸乳液，可实现通过采用含环氧基团的功能性丙烯酸单体和马来酸二酯改性水性丙烯酸乳液，增强与基材表面的氢键作用，有效提升密封胶的附着力。

(3)、该用于密封胶的水性丙烯酸乳液及其制备方法，其在密封胶领域的应用包括以下步骤：以质量分数计，将30-40份水性丙烯酸乳液、40-60份钙粉、6-10份钛白粉、0.05-3份分散剂、0.05-2份润湿剂和3-10份水加入到搅拌釜中，分散10-30分钟，过滤出料，钙粉为400-1250目的重钙粉，且钛白粉为金红石型、锐钛型或板钛型中的一种或多种的组合，分散剂为三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸四钾中的一种或多种的组合，且润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物tego系列或改性聚硅氧烷共聚体溶液byk系列中的一种或两种的组合，可实现直接使用密封胶的水性丙烯酸乳液，来进行密封使用，本发明合成的密封胶的水性丙烯酸乳液具有柔韧性好、耐介质性能优异等性能。

附图说明

图1为本发明制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种用于密封胶的水性丙烯酸乳液的制备方法，具体包括以下实施例：

实施例1

s1、水性丙烯酸乳液的制备，各组分的原料类型及用量如表1：

表1：

制备工艺：以质量份数计，称取丙烯酸甲酯15份、甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸2份，甲基丙烯酸缩水甘油酯2份及马来酸二甲酯8份混合搅拌均匀制备混合单体备用；将0.75份op-9和0.75份sds的乳化剂、0.05份碳酸氢钠、10％的kps和45.6份去离子水加入到反应釜中，升温至80℃，在30分钟内滴加10％的混合单体，稳定15分钟，将剩余的混合单体和引发剂在3小时内滴加完成，升温至85℃熟化1小时，降温至60℃，加入0.6份中和剂中和，保温30分钟后降温出料得到水性丙烯酸乳液。

水性丙烯酸乳液的性能：固含量为53％；粘度为3500cp；乳液粒径为160nm；玻璃化温度为-10℃。

s2、水性丙烯酸乳液的配制：以质量份数计，水性密封胶的配制组成情况如表2：

表2：

制备工艺：以质量份数计，将水性丙烯酸乳液30份、50份600目钙粉、10份锐钛型钛白粉、0.2份三聚磷酸钠、0.2份tego245和9.6份水加入到搅拌釜中，分散20分钟，过滤出料。

水性密封胶性能：将水性密封胶灌胶、挤出，其性能如表3：

表3：

由表3可知，本发明的水性丙烯酸乳液及其在水性密封胶中的应用，具有附着力高、柔韧性好、表干时间快、适用期长及挤出性优异等性能，本发明的水性丙烯酸乳液首先是用含环氧基团的功能性丙烯酸单体及马来酸二酯等单体与常规丙烯酸类单体共聚反应，将环氧基及酯键引入到树脂主体结构中，制备出水性丙烯酸乳液，通过调节含环氧基团的功能性丙烯酸单体及马来酸二酯等单体用量，可以调控树脂附着力及玻璃化温度，最后中和乳化即可得到用于密封胶的高性能水性丙烯酸乳液，本发明具有节能、环保、成本低廉等优点。

实施例2

s1、水性丙烯酸乳液的制备，各组分的原料类型及用量如表4：

表4：

制备工艺：以质量份数计，称取丙烯酸丁酯20份、甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸3份，甲基丙烯酸缩水甘油酯4份及马来酸二甲酯10份混合搅拌均匀制备混合单体备用；将0.5份op-9和0.5份sr-10的乳化剂、0.1份碳酸氢钠、10％的过硫酸胺和40.8份去离子水加入到反应釜中，升温至80℃，在30分钟内滴加10％的混合单体，稳定15分钟，将剩余的混合单体和引发剂在3小时内滴加完成，升温至85℃熟化1小时，降温至60℃，加入0.6份中和剂中和，保温30分钟后降温出料得到水性丙烯酸乳液。

水性丙烯酸乳液的性能：固含量为55％；粘度为1200cp；乳液粒径为120nm；玻璃化温度为-20℃。

s2、水性丙烯酸乳液的配制：以质量份数计，水性密封胶的配制组成情况如表5：

表5：

制备工艺：以质量份数计，将水性丙烯酸乳液35份、52份800目钙粉、8份金红石型钛白粉、0.15份多聚磷酸钠、0.15份byk-346和4.7份水加入到搅拌釜中，分散20分钟，过滤出料。

水性密封胶性能：将水性密封胶灌胶、挤出，其性能如表6：

表6：

实施例3

s1、水性丙烯酸乳液的制备，各组分的原料类型及用量如表7：

表7：

制备工艺：以质量份数计，称取丙烯酸甲酯10份、丙烯酸丁酯10份、甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸3份，甲基丙烯酸缩水甘油酯4份及马来酸二丁酯10份混合搅拌均匀制备混合单体备用；将0.5份op-9和0.5份sr-10的乳化剂、0.1份碳酸氢钠、10％的过硫酸胺和40.8份去离子水加入到反应釜中，升温至80℃，在30分钟内滴加10％的混合单体，稳定15分钟，将剩余的混合单体和引发剂在3小时内滴加完成，升温至85℃熟化1小时，降温至60℃，加入0.6份中和剂中和，保温30分钟后降温出料得到水性丙烯酸乳液。

水性丙烯酸乳液的性能：固含量为54％；粘度为2400cp；乳液粒径为150nm；玻璃化温度为-15℃。

s2、水性丙烯酸乳液的配制：以质量份数计，水性密封胶的配制组成情况如表8：

表8：

制备工艺：以质量份数计，将水性丙烯酸乳液35份、52份800目钙粉、8份金红石型钛白粉、0.15份多聚磷酸钠、0.15份byk-346和4.7份水加入到搅拌釜中，分散20分钟，过滤出料。

水性密封胶性能：将水性密封胶灌胶、挤出，其性能如表9：

表9：

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何背离本发明的精神实质与原理所作的修饰、改变、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。