一种苯丙乳液，其原料组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于苯丙乳液领域，特别涉及一种苯丙乳液，其原料组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.墙壁贴壁纸是近十年出现的一种装饰工艺，是将各种花纹和图案的壁纸，采用加热的方式，整齐规则的贴附在墙面上。经过贴壁纸后，不需要再做其他的处理，贴过壁纸的房间给人舒适、柔和和庄重的感觉，以其优异的性能和令人赏心悦目的外观而越来越受到消费者的青睐。
3.在壁纸与墙壁之间，通常需要进行一道介质处理，目的是对水泥基的墙体进行表面封闭，防止出现渗水，泛碱等现象，对壁纸造成不同程度的破坏，影响到美观的效果。目前市场上可作为粘贴介质的产品良莠不齐，部分有采用普通苯丙乳液作为壁纸粘贴介质，加入水进行刷涂，也有采用801胶水混搭乳液进行刷涂，这些产品在某种程度上对墙体的封闭效果不好，在墙体出现潮湿，渗水等情况时，不能很好地起到封闭效果，从而造成壁纸的破坏，例如，可能会导致壁纸出现脱落、泛碱和发花等问题。还有很多粘贴介质产品没有考虑到环保方面的问题，比如含有烷基酚聚氧乙烯醚类化合物(apeo)或含有过量的游离甲醛等，对环境和人都会造成不同程度的影响。
4.因此，本领域亟需研发一种对墙体封闭效果良好，可保证壁纸粘贴牢固，不易脱落、发花，且环保的壁纸用乳液；当墙体出现潮湿和渗水等现象时也依然能保持良好封闭效果。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服采用现有壁纸粘贴介质在某种程度上对墙体的封闭效果不好，在墙体出现潮湿和渗水等情况时，不能很好地起到封闭效果，从而造成壁纸出现破坏、脱落、泛碱和发花等缺陷，而提供一种苯丙乳液，其原料组合物及其制备方法和应用。本发明制得的可用于制备壁纸粘贴介质的苯丙乳液属于有一定柔韧度、固含量高、粒径极细的产品，可根据实际需求制备成软胶和硬胶，对水泥基材具有良好的附着力及封闭性，表现出良好的耐水和耐碱性能，耐水性能远高于市场在售乳液产品，并且voc的释放量较低，属于一种相对环保的苯丙乳液，具有极高的工业应用前景和推广价值。
6.本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
7.本发明提供一种苯丙乳液的原料组合物，其包括如下重量份数的各组分：30～50份丙烯酸酯软单体、40～60份硬单体、3～6份交联单体、1.5～2份乳化剂、0.3～0.6份引发剂、0.1～0.4份ph缓冲剂；
8.其中，所述硬单体包括丙烯酸酯硬单体、苯乙烯和功能性硬单体；所述功能性硬单体包括丙烯酸和丙烯腈；其中，所述交联单体包括环氧基单体和交联单体a，所述交联单体a为含氨基和/或羟基的单体。
9.一些实施例中，所述丙烯酸酯软单体可包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟乙酯中的一种或多种，较佳地为丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸异辛酯。
10.一些实施例中，所述丙烯酸酯硬单体可包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯和甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的一种或多种，较佳地为甲基丙烯酸甲酯。
11.研发过程中发现，当所述功能性硬单体不含有丙烯酸和丙烯腈中至少一种时，会导致粒径变粗，稳定性差，封闭效果降低。
12.一些实施例中，所述环氧基单体可包括甲基丙烯酸环氧丙酯。
13.一些实施例中，所述交联单体a可包括氨基苯甲酸、氨基羟基苯甲酸、氨基羧基苯胺和脂肪链二羟基酸中的一种或多种。
14.其中，所述氨基苯甲酸可包括3，5-二氨基苯甲酸。
15.其中，所述氨基羟基苯甲酸可包括3-氨基-4-羟基苯甲酸。
16.其中，所述脂肪链二羟基酸可包括2，2-二羟甲基丙酸。
17.一些实施例中，所述乳化剂可包括脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的任意一种或多种。
18.其中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐可包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵。
19.一些实施例中，所述乳化剂不包括烷基酚聚氧乙烯醚。
20.一些实施例中，所述引发剂可包括过硫酸盐和/或偶氮类引发剂。
21.其中，所述过硫酸盐可包括过硫酸铵。
22.一些实施例中，所述ph缓冲剂可包括碳酸氢钠和/或碳酸钠。
23.一些实施例中，所述丙烯酸酯硬单体的重量份数可为30～50份，较佳地为40～45份。
24.一些实施例中，所述苯乙烯的重量份数可为5～15份，较佳地为5～10份。
25.一些实施例中，所述功能性硬单体的重量份数可为5～12份，较佳地为9～10份。
26.一些实施例中，所述丙烯酸和所述丙烯腈的重量份数比可为1：(1～2.5)，较佳地为1：(1.5～2.3)。
27.一些实施例中，所述环氧基单体和所述交联剂a的摩尔比可为(1.5～3.5)：1，较佳地为(2～2.7)：1，例如2.3：1。
28.一些实施例中，所述丙烯酸酯软单体的重量份数较佳地为45～50份。
29.一些实施例中，所述交联单体的重量份数较佳地为3～4.3份。
30.一些实施例中，所述引发剂的重量份数较佳地为0.3～0.55份。
31.一些实施例中，所述ph缓冲剂的重量份数较佳地为0.1～0.2份。
32.一些实施例中，所述苯丙乳液的原料组合物中还可进一步包括溶剂。
33.其中，所述溶剂可为本领域常规使用的溶剂，较佳地为水，更佳地为去离子水。
34.其中，所述溶剂的重量份数可为本领域常规，较佳地为50～100份，更佳地为70～90份。
35.本发明还提供一种苯丙乳液的制备方法，其原料包括如上所述的苯丙乳液的原料组合物，制备方法包括如下步骤：
36.(1)所述乳化剂、所述ph缓冲剂和溶剂的混合物中依次加入所述丙烯酸酯软单体、所述硬单体和所述交联单体，混合，得预乳液；
37.(2)部分所述预乳液与部分所述引发剂混合反应，制得种子乳液；
38.(3)所述种子乳液、剩余部分所述预乳液和剩余部分所述引发剂经混合反应，即可。
39.步骤(1)中，研发过程中发现所述丙烯酸酯软单体、所述硬单体和所述交联单体需按照顺序依次加入，否则会导致乳化效果不理想，容易导致体系分层。
40.步骤(1)中，所述乳化剂、所述ph缓冲剂和溶剂的混合物的制备方法可为本领域常规，一般将所述乳化剂、所述ph缓冲剂和所述溶剂混合均匀，即可。
41.步骤(1)中，所述混合可按照本领域常规在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速可为本领域常规，较佳地为200～300rpm，更佳地为200～250rpm。
42.步骤(1)中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，一般可使体系充分乳化即可，较佳地为20～30min。
43.步骤(1)中，所述混合的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为25～30℃。
44.步骤(2)中，部分所述预乳液在使用前还可先与溶剂混合。
45.其中，部分所述预乳液和所述溶剂的重量份数比可为1：(2～4)，较佳地为1:(3～4)。
46.其中，所述混合可按照本领域常规在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速可为100～150rpm，较佳地为100～120rpm。
47.其中，所述混合的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为75～80℃，更佳地为78～80℃。
48.其中，所述混合是时间可为本领域该类操作常规的时间，一般使体系混合均匀即可。
49.步骤(2)中，所述混合反应的时间可为本领域该类操作常规的时间，一般可使体系充分乳化即可，较佳地为0.5～5h，更佳地为0.5～1h。
50.步骤(2)中，所述混合反应的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为75～80℃，更佳地为78℃。
51.步骤(3)中，所述混合反应的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为0.5～3h，更佳地为1h。
52.步骤(3)中，所述混合反应的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为85～88℃。
53.步骤(3)中，所述混合反应的操作后还可进一步包括降温、调节体系的ph值至7.5～8和过滤中任意一种或多种的操作。
54.其中，所述降温的条件和方法可为本领域常规，一般可为降温至40～50℃。
55.其中，调价体系的ph值至7.5～8的方法可为本领域常规，一般可采用氨水调节体系的ph值至7.5～8。
56.一些实施例中，步骤(2)中部分所述预乳液与步骤(3)中剩余部分所述预乳液的重量份数比可为1：(7～16)，较佳地为1:(9～14)。
57.一些实施例中，步骤(2)中部分所述引发剂和/或步骤(3)中剩余部分所述引发剂可按照本领域常规以引发剂溶液的方式添加。
58.其中，所述引发剂溶剂中的溶剂可为本领域常规使用的可将所述引发剂完全溶解的溶剂，较佳地为水，更佳地为去离子水。
59.其中，所述引发剂溶液中，所述引发剂占所述引发剂溶液的质量百分比可为10％～20％，较佳地为15％。
60.一些实施例中，步骤(2)中部分所述引发剂与步骤(3)中剩余部分所述引发剂的重量份数比可为1：(2～3)，较佳地为1：(2～2.6)。
61.本发明还提供一种苯丙乳液，其由如上所述的苯丙乳液的制备方法制得。
62.本发明还提供一种如上所述的苯丙乳液作为原料在制备壁纸粘贴介质、内墙涂料和外墙涂料中的应用。
63.本发明还提供一种壁纸粘贴介质，其包括如上所述的苯丙乳液。
64.一些实施例中，所述壁纸粘贴介质中还可进一步包括成膜助剂和/或增稠剂。
65.其中，所述成膜助剂占所述壁纸粘贴介质的质量百分比可为本领域常规，较佳地为3％～8％。
66.本发明所用试剂和原料均市售可得。
67.本发明的积极进步效果在于：本发明制得的可用于制备壁纸粘贴介质的苯丙乳液属于一种有一定柔韧度、固含量高、粒径极细的产品，可根据实际需求制备成软胶和硬胶；同时本发明制得的苯丙乳液在不使用烷基酚聚氧乙烯醚的条件下，对水泥基材依然具有良好的附着力及封闭性，表现出良好的耐水和耐碱性能，耐水性能远高于市场在售乳液产品，并且包括甲醛在内的voc的释放量较低，属于一种相对环保的苯丙乳液，具有极高的工业应用前景和推广价值。
具体实施方式
68.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
69.实施例1
70.本实施例提供一种耐水、耐碱性能良好的可作为壁纸粘贴介质的苯丙乳液，原料中各组分种类和重量份数见表1：
71.表1
[0072][0073]
苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：
[0074]
(1)按重量份，将0.3份引发剂溶解于1.7份的去离子水中，得到引发剂水溶液；将1.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵乳化剂和0.1份碳酸氢钠加入40份去离子水中，混合至完全溶解后，加入30份丙烯酸正丁酯和15份丙烯酸异辛酯，再加入40份甲基丙烯酸甲酯、10份苯乙烯、4份丙烯酸和6份丙烯腈，最后加入2份甲基丙烯酸环氧丙酯和0.9份的3，5-二氨基苯甲酸，在200rpm转速下搅拌30min后，得到预乳液；
[0075]
(2)称取15份步骤1所得预乳液，30份去离子水加入冷凝搅拌装置中，在100rpm转速下搅拌升温至78℃后，称取三分之一步骤1所得引发剂水溶液(其中，引发剂为0.1份)，在78℃下混合反应0.5h，得到蓝相种子乳液；
[0076]
(3)在2h内，向步骤2所得蓝相种子乳液中同时加入剩余部分步骤1所得预乳液和剩余部分步骤1所得引发剂水溶液(其中，引发剂为0.2份)，升温至85℃后反应1h，降温至40℃后用氨水调节ph至7.5，搅拌均匀后，过滤、出料，即得壁纸粘贴介质苯丙乳液。
[0077]
实施例2
[0078]
本实施例提供一种耐水、耐碱性能良好的可作为壁纸粘贴介质的苯丙乳液，原料中各组分种类和重量份数见表2：
[0079]
表2
[0080][0081]
苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：
[0082]
(1)按重量份，将0.55份引发剂溶解于3.1份的去离子水中，得到引发剂水溶液；将2份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠乳化剂和0.2份碳酸氢钠加入45份去离子水中混合至完全溶解后，加入40份丙烯酸正丁酯和5份丙烯酸异辛酯，再加入45份甲基丙烯酸甲酯、5份苯乙烯、3份丙烯酸和7份丙烯腈，最后加入3份甲基丙烯酸环氧丙酯和1.3份的3-氨基-4-羟基苯甲酸，在250rpm转速下搅拌30min后，得到预乳液；
[0083]
(2)称取10份步骤1所得预乳液，40份去离子水加入冷凝搅拌装置中，在120rpm转速下搅拌升温至80℃后，称取部分步骤1所得引发剂水溶液(其中，引发剂为0.15份)，在80℃下混合反应1h，得到蓝相种子乳液；
[0084]
(3)在3h内，向步骤2所得蓝相种子乳液中同时加入剩余部分步骤1所得预乳液和剩余部分步骤1所得引发剂水溶液(其中，引发剂为0.4份)，升温至88℃后反应1h，降温至50℃后用氨水调节ph至8，搅拌均匀后，过滤、出料，即得壁纸粘贴介质苯丙乳液。
[0085]
对比例1
[0086]
浙江新力化工有限公司生产的产品编号为xl200的苯丙乳液。
[0087]
对比例2
[0088]
提供一种苯丙乳液，按重量份计，包括如下原料：丙烯酸酯软单体52份、丙烯酸酯硬单体45份、交联单体2.9份、乳化剂1.5份、引发剂0.3份、ph缓冲剂0.1份、水71.7份。
[0089]
所述丙烯酸酯软单体为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯的混合物。所述丙烯酸酯硬
单体为甲基丙烯酸甲酯。所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺和二氨基苯甲酸的混合物，二者摩尔比为2：1。所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，所述引发剂为过硫酸铵，所述ph缓冲剂为碳酸氢钠。
[0090]
苯丙乳液制备方法，包括以下步骤：
[0091]
步骤一：按重量份，将引发剂溶解于1.7份的去离子水中，得到引发剂水溶液；将1.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵乳化剂和0.1份碳酸氢钠加入40份去离子水中，混合至完全溶解后，依次加入47份丙烯酸正丁酯、5份丙烯酸异辛酯、45份甲基丙烯酸甲酯、2.9份交联单体，在200rpm转速下搅拌30min后，得到预乳液；
[0092]
步骤二：称取17.6wt％步骤一所得预乳液，30份去离子水加入冷凝搅拌装置中，在转速下搅拌升温至78℃后，称取0.1份步骤一所得引发剂水溶液，在78℃下反应0.5h，得到蓝相种子乳液；
[0093]
步骤三：在2h内，向步骤二所得蓝相种子乳液中同时加入剩余的步骤一所得预乳液和0.2份引发剂水溶液，升温至85℃后反应1h，降温至40℃后用氨水调节ph至7.5，搅拌均匀后，过滤、出料，即得织物发泡涂层用纯丙乳液。
[0094]
对比例3
[0095]
本实施例提供一种耐水、耐碱性能良好的可作为壁纸粘贴介质的苯丙乳液，原料中各组分种类和重量份数见表3：
[0096]
表3
[0097][0098]
苯丙乳液的制备方法包括以下步骤：
[0099]
(1)按重量份，将0.5引发剂溶解于2.8份的去离子水中，得到引发剂水溶液；将2份
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠乳化剂和0.2份碳酸氢钠加入50份去离子水中混合至完全溶解后，加入13份丙烯酸正丁酯和24份丙烯酸异辛酯，再加入45份甲基丙烯酸甲酯、10份苯乙烯、2份丙烯酸和8份丙烯腈，最后加入4份甲基丙烯酸环氧丙酯和1.5份的2，2-二羟甲基丙酸，在300rpm转速下搅拌20min后，得到预乳液；
[0100]
(2)称取13份步骤1所得预乳液，40份去离子水加入冷凝搅拌装置中，在150rpm转速下搅拌升温至80℃后，称取部分步骤1所得引发剂水溶液(其中，引发剂为0.2份)，在80℃下混合反应1h，得到蓝相种子乳液；
[0101]
(3)在3h内，向步骤2所得蓝相种子乳液中同时加入剩余部分步骤1所得预乳液和剩余部分步骤1所得引发剂水溶液(其中，引发剂为0.3份)，升温至88℃后反应1h，降温至50℃后用氨水调节ph至8，搅拌均匀后，过滤、出料，即得壁纸粘贴介质苯丙乳液。
[0102]
效果实施例1
[0103]
外观颜色测试：将上述实施例1～2制得的苯丙乳液和对比例1中市售苯丙乳液进行外观颜色评价，结果表明，上述实施例1～2制得的苯丙乳液涂敷在墙上后均为乳白微蓝色，对比例1中市售产品涂敷在墙上后为乳白色或乳白色蓝相。
[0104]
耐水和耐碱性测试：将上述实施例1～3制得的苯丙乳液、对比例1中市售苯丙乳液、对比例2和对比例3中制得的产品涂抹在相同的水泥板上，涂抹厚度为0.2mm，常温放置24h，形成漆膜，将样品分别放于自来水和10％的氢氧化钠水溶液中，观察漆膜出现异常、泛滥和脱落时间，以48h为测试周期，结果见表4；其中，实施例1和实施例2中每组设置3个平行实验。
[0105]
表4
[0106][0107]
[0108]
综合上述实验结果可见：本发明制备得到的壁纸粘贴介质苯丙乳液，浸置水中48h涂膜无异常，仅轻微泛蓝；耐碱性实验中，7天也无异常，且其耐水和耐碱性能远高于市场在售苯丙乳液产品和对比例2～3制得的产品。
[0109]
最后，还需要说明的是，在本发明中术语“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。
[0110]
尽管上面已经通过本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开所要求保护的范围内。