一种不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液的制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液的制备方法。


背景技术：

2.阳离子型丙烯酸酯乳液在工业生产中本身就是一种功能性高分子材料，其应用价值非常广泛。阳离子型丙烯酸酯乳液在特殊行业应用源于其对正负电荷的平衡，这一明显的性能优势就远远大于以往常规的阴离子体系的丙烯酸酯乳液。
3.但是现有工艺制备出的阳离子型丙烯酸酯乳液的耐水性、抗回粘性、抗碱性较差，无法满足印刷纸品涂层阳离子体系的配伍性，其牢度较低；另外在纺织印染体系固色剂的用量也较大，增加了成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液的制备方法，旨在解决现有技术中的阳离子型丙烯酸酯乳液的耐水性、抗回粘性、抗碱性较差，无法满足印刷纸品涂层阳离子体系的配伍性，其牢度较低；另外在纺织印染体系固色剂的用量也较大，增加了成本的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的一种不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液的制备方法，不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液由如下重量份原料组成：去离子水58-62份，乳化剂k6011-3份，丙烯酸丁酯5-10份，甲基丙烯酸甲酯25-35份，阳离子单体0.2-0.5份，丙烯酰胺0.2-0.5份，硅烷偶联剂a1741-3份，引发剂0.1-0.3份，叔丁基过氧化氢0.1-0.2份，亚硫酸氢钠0.1-0.2份，氨水0.2-0.5份，消泡剂wba 0.05-0.1份，包括如下步骤：
6.按照上述重量份比例取原料备用；
7.向乳化釜中投入占总重量15-25份的去离子水、占乳化剂总量2/3的k601阳离子乳化剂，高速分散后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、阳离子单体、硅烷偶联剂a174、以及1/2引发剂，开动搅拌进行乳化得到预乳化液；
8.向聚合反应釜中投入占总重量25-35份的去离子水、占乳化剂总量1/3的k601阳离子乳化剂，开动搅拌并升温，当温度到达第一预设温度时，加入2％乳化液，之后加入剩下的1/2引发剂，于8℃保温30min后开始滴加预乳化液；
9.温度保持在86～88℃时，向聚合反应釜中滴加预乳化液，且在3～3.5小时内滴完，升温到87～88℃后继续保温反应；
10.待保温反应结束后，将聚合反应釜的温度下降到65～70℃，同时滴加叔丁基过氧化氢水溶液和亚硫酸氢钠水溶液1小时，滴完保温30min，降温至50℃缓慢加入氨水调节ph，将聚合反应釜内反应体系的ph值调为5～7，消泡剂wba分散15min后进行取样测试；
11.取样测试乳液的粘度为200～1000mpas、固含量为38～40％，外观观察为蓝透液体则为合格，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到成品。
12.其中，所述乳化剂k601为阳离子型表面活性剂。
13.其中，所述乳化剂k601为烷基三甲基铵盐型、二烷基二甲基铵盐型、烷基二甲基苄基铵盐型、吡啶铃盐型、烷基异喹啉铸盐型和苄索氯铵中的任意一种或者任意两种的组合。
14.其中，所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵dadmac、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵dmc中的任意一种或者任意两种的组合。
15.其中，所述叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠在使用时需各自按照1：10兑水配制成水溶液。
16.其中，所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐v50、偶氮二异丁腈aibn中的任意一种。
17.其中，所述引发剂使用时需用去离子水按照1：10兑水配制成溶液。
18.本发明的有益效果为：依据本发明的制备方法，制备出的不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液具有良好的耐水性、抗回粘性、优异的配伍性、抗碱性满足了印刷纸品涂层阳离子体系的配伍性，提供了良好的牢度；减少纺织印染体系固色剂的用量，很大幅度降低成本；可用于建筑墙皮翻新和阻燃涂层，不含有邻苯类增塑剂，对于环境友好，不含apeo并且纯水性化，生产便捷，具有良好的市场前景。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明的实施例1的步骤流程图。
21.图2是本发明的实施例2的步骤流程图。
22.图3是本发明的实施例3的步骤流程图。
具体实施方式
23.本发明提供了一种不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液的制备方法，不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液由如下重量份原料组成：去离子水58-62份，乳化剂k6011-3份，丙烯酸丁酯5-10份，甲基丙烯酸甲酯25-35份，阳离子单体0.2-0.5份，丙烯酰胺0.2-0.5份，硅烷偶联剂a1741-3份，引发剂0.1-0.3份，叔丁基过氧化氢0.1-0.2份，亚硫酸氢钠0.1-0.2份，氨水0.2-0.5份，消泡剂wba 0.05-0.1份，包括如下步骤：
24.按照上述重量份比例取原料备用；
25.向乳化釜中投入占总重量15-25份的去离子水、占乳化剂总量2/3的k601阳离子乳化剂，高速分散后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、阳离子单体、硅烷偶联剂a174、以及1/2引发剂，开动搅拌进行乳化得到预乳化液；
26.向聚合反应釜中投入占总重量25-35份的去离子水、占乳化剂总量1/3的k601阳离子乳化剂，开动搅拌并升温，当温度到达第一预设温度时，加入2％乳化液，之后加入剩下的1/2引发剂，于8℃保温30min后开始滴加预乳化液；
27.温度保持在86～88℃时，向聚合反应釜中滴加预乳化液，且在3～3.5小时内滴完，升温到87～88℃后继续保温反应；
28.待保温反应结束后，将聚合反应釜的温度下降到65～70℃，同时滴加叔丁基过氧化氢水溶液和亚硫酸氢钠水溶液1小时，滴完保温30min，降温至50℃缓慢加入氨水调节ph，将聚合反应釜内反应体系的ph值调为5～7，消泡剂wba分散15min后进行取样测试；
29.取样测试乳液的粘度为200～1000mpas、固含量为38～40％，外观观察为蓝透液体则为合格，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到成品。
30.所述乳化剂k601为阳离子型表面活性剂。
31.所述乳化剂k601为烷基三甲基铵盐型、二烷基二甲基铵盐型、烷基二甲基苄基铵盐型、吡啶铃盐型、烷基异喹啉铸盐型和苄索氯铵中的任意一种或者任意两种的组合。
32.所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵dadmac、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵dmc中的任意一种或者任意两种的组合。
33.所述叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠在使用时需各自按照1：10兑水配制成水溶液。
34.所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐v50、偶氮二异丁腈aibn中的任意一种。
35.所述引发剂使用时需用去离子水按照1：10兑水配制成溶液。
36.在高速分散后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、阳离子单体、硅烷偶联剂a174、以及1/2引发剂，开动搅拌进行乳化得到预乳化液的步骤中：
37.高速分散时间为30min，开动搅拌进行乳化的时间不低于30min。
38.在开动搅拌并升温，当温度到达第一预设温度时，加入2％乳化液，之后加入剩下的1/2引发剂的步骤中：
39.第一预设温度的时间为86℃，加入2％乳化液，2min后加入剩下的1/2引发剂。
40.在升温到87～88℃后继续保温反应的步骤中：
41.保温反应时间为1.5小时。
42.其中，所述乳化剂k601为阳离子乳化剂，厂家为南京科开新材料有限公司；
43.所述消泡剂wba为巴斯夫产品。
44.请参阅图1，实施例1：
45.去离子水60份，乳化剂k6011份，丙烯酸丁酯10份，甲基丙烯酸甲酯30份，阳离子单体0.5份，丙烯酰胺0.5份，硅烷偶联剂a1742份，引发剂0.3份，叔丁基过氧化氢0.1份，亚硫酸氢钠0.1份，氨水0.4份，消泡剂wba 0.1份。
46.具体地，制备方法如下：
47.s1：上述重量份比例取原料备用；
48.s2：向乳化釜中投入占总重量25份的去离子水、占乳化剂总量2/3的k601阳离子乳化剂，高速分散20min后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、阳离子单体、硅烷偶联剂a174、以及1/2引发剂，开动搅拌进行不低于30分钟的乳化得到预乳化液；
49.s3：向聚合反应釜中投入占总重量35份的去离子水、占乳化剂总量1/3的k601阳离子乳化剂，开动搅拌并升温，当温度到达86℃时，加入2％乳化液，2min后加入剩下的1/2引发剂，于8℃保温30min后开始滴加步骤二中制得的乳化液；
50.s4：温度保持在86～88℃时，向聚合反应釜中滴加预乳化液，且在3～3.5小时内滴完，升温到87～88℃后继续保温反应1.5小时；
51.s5：待保温反应结束后，将聚合反应釜的温度下降到65～70℃，同时滴加叔丁基过氧化氢水溶液和亚硫酸氢钠水溶液1h，滴完保温30min，降温至50℃缓慢加入氨水调节ph，
将聚合反应釜内反应体系的ph值调为5～7，消泡剂wba分散15min后进行取样测试；
52.s6：取样测试乳液的粘度(旋转粘度计3#30r)为300mpas、固含量为38.5％，外观观察为蓝透液体，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到成品。
53.请参阅图2，实施例2：
54.去离子水58份，乳化剂k6012份，丙烯酸丁酯5份，甲基丙烯酸甲酯31份，阳离子单体0.2份，丙烯酰胺0.3份，硅烷偶联剂a1742.6份，引发剂0.2份，叔丁基过氧化氢0.1份，亚硫酸氢钠0.1份，氨水0.4份，消泡剂wba 0.1份。
55.具体地，制备方法如下：
56.s1：上述重量份比例取原料备用；
57.s2：向乳化釜中投入占总重量23份的去离子水、占乳化剂总量2/3的k601阳离子乳化剂，高速分散20min后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、阳离子单体、硅烷偶联剂a174、以及1/2引发剂，开动搅拌进行不低于30分钟的乳化得到预乳化液；
58.s3：向聚合反应釜中投入占总重量35份的去离子水、占乳化剂总量1/3的k601阳离子乳化剂，开动搅拌并升温，当温度到达86℃时，加入2％乳化液，2min后加入剩下的1/2引发剂，于8℃保温30min后开始滴加步骤二中制得的乳化液；
59.s4：温度保持在86～88℃时，向聚合反应釜中滴加预乳化液，且在3～3.5小时内滴完，升温到87～88℃后继续保温反应1.5小时；
60.s5：待保温反应结束后，将聚合反应釜的温度下降到65～70℃，同时滴加叔丁基过氧化氢水溶液和亚硫酸氢钠水溶液1h，滴完保温30min，降温至50℃缓慢加入氨水调节ph，将聚合反应釜内反应体系的ph值调为5～7，消泡剂wba分散15min后进行取样测试；
61.s6：取样测试乳液的粘度(旋转粘度计3#30r)为550mpas、固含量为39.5％，外观观察为蓝透液体，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到成品。
62.请参阅图3，实施例3：
63.去离子水58份，乳化剂k6012份，丙烯酸丁酯6.8份，甲基丙烯酸甲酯31份，阳离子单体0.3份，丙烯酰胺0.2份，硅烷偶联剂a1741份，引发剂0.1份，叔丁基过氧化氢0.1份，亚硫酸氢钠0.1份，氨水0.3份，消泡剂wba 0.1份。
64.具体地，制备方法如下：
65.s1：上述重量份比例取原料备用；
66.s2：向乳化釜中投入占总重量23份的去离子水、占乳化剂总量2/3的k601阳离子乳化剂，高速分散20min后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、阳离子单体、硅烷偶联剂a174、以及1/2引发剂，开动搅拌进行不低于30分钟的乳化得到预乳化液；
67.s3：向聚合反应釜中投入占总重量35份的去离子水、占乳化剂总量1/3的k601阳离子乳化剂，开动搅拌并升温，当温度到达86℃时，加入2％乳化液，2min后加入剩下的1/2引发剂，于8℃保温30min后开始滴加步骤二中制得的乳化液；
68.s4：温度保持在86～88℃时，向聚合反应釜中滴加预乳化液，且在3～3.5小时内滴完，升温到87～88℃后继续保温反应1.5小时；
69.s5：待保温反应结束后，将聚合反应釜的温度下降到65～70℃，同时滴加叔丁基过氧化氢水溶液和亚硫酸氢钠水溶液1h，滴完保温30min，降温至50℃缓慢加入氨水调节ph，将聚合反应釜内反应体系的ph值调为5～7，消泡剂wba分散15min后进行取样测试；
70.s6：取样测试乳液的粘度(旋转粘度计3#30r)为450mpas、固含量为39.3％，外观观察为蓝透液体，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到成品。
71.实验结果如下表所示：
[0072][0073]
综上所述，依据本发明的制备方法，对阳离子型丙烯酸酯乳液进行改性，赋予其不成膜性更是满足一些特殊行业的要求，具体的功能性应用主要有以下几点：
[0074]
1、特殊的纸品印刷涂层以及作为造纸添加剂，赋予纸张良好的抗折性能、干湿强度以及提高纸张防水性。
[0075]
2、木器涂层和层板复合涂层，赋予木质表面良好的耐刮性以及和其他含有阳离子成分颜填料的复配稳定性。
[0076]
3、纺织阻燃涂层和皮革印染，以往的阴离子型丙烯酸酯乳液用于阻燃涂层或者阻燃胶作为主体乳液，在和阻燃剂复配过程中经常会出现死胶或者破乳的情况，阳离子型丙烯酸酯乳液恰好解决了这一痛点问题，在皮革印染中也可以减少阳离子固色剂的用量，很大程度节约了成本。
[0077]
4、建筑涂料行业，该阳离子型丙烯酸酯乳液可以后期增塑用于建筑墙体翻新，起到一定封闭作用，还可以用于和阳离子沥青混合用于道路及其他材料表面的涂覆。
[0078]
综上所述，依据本发明的制备方法，制备出的不成膜阳离子型丙烯酸酯乳液具有良好的耐水性、抗回粘性、优异的配伍性、抗碱性满足了印刷纸品涂层阳离子体系的配伍性，提供了良好的牢度；减少纺织印染体系固色剂的用量，很大幅度降低成本；可用于建筑墙皮翻新和阻燃涂层，不含有邻苯类增塑剂，对于环境友好，不含apeo并且纯水性化，生产便捷，具有良好的市场前景。
[0079]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。