一种水性聚丙烯酸酯分散体的生产方法与流程

本发明涉及水性涂料，尤其涉及一种水性聚丙烯酸酯分散体的生产方法。

背景技术：

1、随着人们环境与健康意识的不断增强，水性木器涂料日益受到重视。现有水性木器涂料包括聚丙烯酸酯分散体、聚氨酯水分散体及聚氨酯丙烯酸分散体等树脂，其中聚丙烯酸酯分散体具有耐侯性好及成本低的优点，但存在热粘冷脆、耐磨剂和耐水性差等缺点，尤其是下雨天在雨水的浸泡下容易出现发白和起泡现象。

2、从多篇出版物和专利中得知基于聚丙烯酸酯分散体的分散体用于水可稀释的漆料(lacken)和涂料体系。ep-a947557描述了使用由疏水性水不混溶的不可皂化的溶剂和水混溶或水溶的不可皂化的溶剂组成的“特殊溶剂混合物”作为丙烯酸酯聚合中的助溶剂。

3、cn111363081a公开了一种罩面清漆用丙烯酸酯乳液，通过复配乳化剂，提高乳液成膜亲水性，得到了优异的耐沾污性能。但是该乳液本身的成膜温度很高，需要加入大量的成膜助剂才能成膜，在应用过程中释放了大量的voc。

4、cn109776715a公开了一种双组份丙烯酸罩面乳液，利用丙烯酸酯乳液和异氰酸酯固化剂进行交联提高漆膜的致密度，使罩面漆膜具有优异的耐水性。但是该罩面乳液的施工工艺苛刻，不耐储存，需要即时使用。

5、于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种水性聚丙烯酸酯分散体的生产方法，以期达到更具有实用价值的目的。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中提到的存在热粘冷脆、耐溶剂和耐水性差等缺点，尤其是下雨天在雨水的浸泡下容易出现发白和起泡的问题，本发明提供一种水性聚丙烯酸酯分散体的生产方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种水性聚丙烯酸酯分散体的生产方法，包括以下步骤：

4、s1、引发剂配置

5、将过硫酸铵、过氧化氢叔丁基、抗坏血酸和纯水按照质量比为1:1-3:1.1-2.2:3进行混合，加入滴加罐中，室温下25℃搅拌30分钟备用，此为引发剂；

6、s2、原料配置

7、再将甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、2-丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸正丁酯和纯水依次用磁力泵经管道输入专用预混合釜，室温下25℃搅拌60分钟，充分混合均匀配置原料备用；

8、s3、聚合反应

9、将定量表面活性剂、纯水用磁力泵经管道输入到聚合釜中，搅拌下打开夹套蒸汽阀门加热升温至60-70℃，加入定量引发剂和原料；

10、先升温至90±2℃、保温半小时，随后使用冷却水冷却降温至85±2℃，继续匀速滴加引发剂和原料，保持回流比为2-4，回流过程中使用冷凝器，滴加时间为4±1h；若反应过程中聚合失控，则向反应体系中紧急加入预先配置好的对苯二酚溶液，终止反应。

11、滴完后向预混合釜和滴加罐内各抽水清洗、将清洗水同时匀速滴加入聚合釜内，此步生成聚丙烯酸酯的共聚物水乳液。

12、反应过程中物料受热挥发的气体上升至反应釜顶部冷凝器，以常温循环水进行冷却，通过回流管回流至反应釜中，不凝气引入水喷淋装置。

13、s4、保温

14、使用蒸汽夹套加热升温至90±2℃、在搅拌下保温1h。

15、s5、后处理

16、然后开动冷却水冷却至85℃以下转入后处理釜，通过计量泵滴加适量氨水进入反应釜调ph，并加入适量的杀菌剂进行杀菌处理。

17、s6、检验、包装

18、指标检验(乳白色液体，固含量46±2％，ph值：7.0±1.0)及调整，自然降温到45℃以下过滤，在密闭灌装室自动灌装得到成品、打包入库。

19、所述表面活性剂由以下重量份的原材料制作而成：四氢呋喃25-35份、环氧乙烷10-30份、引发剂0.1-1份、改性碳纳米管10-25份、氧化氟化石墨烯12-20份。

20、引发剂为步骤s1中配置的引发剂。

21、所述表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

22、将四氢呋喃加入反应釜中，加入s1中制备的引发剂升温至65-75℃后，加入改性碳纳米管和氧化氟化石墨烯，再次升温至95-100℃，然后缓慢滴加环氧乙烷聚合反应，降温至55℃，真空脱气，得到所述表面活性剂。

23、所述改性碳纳米管为石墨化羟基化多壁碳纳米管，纯度>99.9％，内径:5-12nm，外径:30-50nm，长度:10-20μm。

24、所述氧化氟化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

25、室温下将氟化石墨粉溶解于去离子水中，搅拌35-45分钟，100-150w/cm2条件下超声处理50-60分钟；

26、加入氧化剂，搅拌3-5小时，并在30～60℃下恒温水浴30-45分钟后，得到氧化氟化石墨混合液；所述氧化剂为次氯酸、氯酸钾、过氧醋酸、过氧化环己酮中的一种或几种。

27、在氧化氟化石墨混合液中滴加双氧水，静置分层后，将上层产物在离心转速为2000-3000r/min下进行洗涤，直至溶液ph值为7，即得到氧化氟化石墨烯。

28、由于改性碳纳米管和氧化氟化石墨烯具有巨大的表面积和表面疏水性，对共存污染物尤其是有机污染物具有很强的吸附能力。

29、本工艺反应物料的加入采用底部给料方式，减少因液体进入釜体时与空气接触或者冲击液面而产生的气体。

30、过氧化氢叔丁基为水白色、非挥发性溶剂的溶液。

31、杀菌剂为1.5％的异噻唑啉酮和27.5-30％过氧化氢溶液，其余成分为水，进料时不会产生有机废气。

32、丙烯酸乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、2-丙烯酸异辛酯、丙烯酸正丁酯和氨水从罐区专用储罐用磁力泵通过管道输入到反应釜中。

33、过硫酸铵、抗坏血酸和丙烯酰胺均为晶体，不易起尘。桶装物料(甲基丙烯酸、丙烯酸和乙酸乙烯酯)抽入管道过程会有一定量的有机废气，项目拟在水性聚丙烯酸酯分散体液体物料加料间设1套引风装置，操作时加料间密闭负压设置，收集的废气引入水喷淋浮球塔装置，吸收液做为原料回用，尾气再引入甲类车间1#两级活性纤维吸附装置处理。生产装置密闭+冷凝器回流减少废气产生，聚合反应过程中不凝气通过尾气平衡管引至水喷淋浮球塔装置，吸收液做为原料回用。

34、水性聚丙烯酸酯分散体有效成分为高分子聚合物和水、不含挥发性vocs物料，因此灌装过程中无废气产生。

35、主要反应方程式：

36、

37、(甲基)丙烯酸+丙烯酸酯+丙烯酰胺+苯乙烯+过硫酸铵+

38、

39、(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯-丙烯酰胺-苯乙烯共聚物+氨水＝

40、

41、(甲基)丙烯酸氨盐-丙烯酸酯-丙烯酰胺-苯乙烯共聚物+水

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、1、本发明中四氢呋喃作为五元杂环醚类化合物，首先与改性碳纳米管和氧化氟化石墨烯中的羟基进行原位聚合，形成聚醚链；而后加入的环氧乙烷作为四氢呋喃开环聚合的活化剂，引发环醚开环，有助于缩短或消除诱导期，同时又作为最简单的环醚与改性碳纳米管和氧化氟化石墨烯中的羟基进行开环聚合，起到补充和协同效应；

44、2、本发明中的改性碳纳米管、氧化氟化石墨烯具有良好的阻隔、耐水性能，会减缓表面活性材料的流失，从而达到更好的耐磨耐久性；同时加入改性碳纳米管和氧化氟化石墨烯，能够弥补单一纳米材料性能不足问题，使得制成的的表面活性剂兼具纳米材料高附着力、高强度以及醚类化合物高表面活性的特点，可使得制成的水性聚丙烯酸酯分散体在涂膜性能检测时，具有优异的耐磨性、涂膜光泽度、耐水性、耐干热等性能。

45、3、本发明中通过功能性的氧化氟化石墨烯的负载有效地增强了聚丙烯酸酯分散体的各种性能，通过掺入功能性的氧化氟化石墨烯可以大大改善分散性和界面相互作用，该方法可构建柔性的相间结构，牢固的界面相互作用以及功能性的氧化氟化石墨烯在聚丙烯酸树脂材料中的良好分散性，可增强聚合物的性能，并在研究和工业领域得到应用。