[发明专利]高耐水性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐水性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

聚丙烯酸酯乳液是丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类与其它乙烯基酯类单体进行乳液聚合的产物。目前应用最多的是(甲基)丙烯酸酯类共聚物乳液、醋酸乙烯/(甲基)丙烯酸酯类共聚乳液、苯乙烯/(甲基)丙烯酸酯类共聚乳液。乳液聚合工艺一般有间歇乳液聚合、半连续乳液聚合、连续乳液聚合、预乳化工艺、种子乳液聚合等。由于丙烯酸酯类共聚乳液克服了油性共聚物易燃、易爆、有毒、严重污染环境的缺点，丙烯酸酯类共聚乳液被广泛用作建筑涂料的基料和胶粘剂，市场不断发展，用量与日俱增。

传统的聚丙烯酸酯类乳液主要是由丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类与其它乙烯基酯类单体进行乳液聚合的产物。仅靠这三类单体聚合而成的聚丙烯酸酯类乳液存在着许多问题，如：成膜性差、涂层强度低等，尤其是耐水性更无法与油性共聚物相比。为了赋予丙烯酸酯类乳液更加优良的性能，可以通过共聚或共混的方式引入少量功能性单体。常被引入的单体有(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺等。利用这些功能单体可以对传统的丙烯酸酯类乳液实施羟基、羧基、酰胺基等交联，以使丙烯酸酯类乳液具有优良的特殊性能，以满足应用的需要。另一方面，乳化剂及乳化体系对丙烯酸酯类乳液的聚合和性能影响很大。乳化剂的结构、临界胶束浓度(CMC)以及初始阶段乳化剂与单体的比例对乳液的粒度及其分布、粘度和成膜温度、聚合物稳定性以及涂膜的连续性、完整性、耐水性、附着力等有十分重要的影响。目前在丙烯酸酯类乳液聚合中，阴离子乳化剂、非离子乳化剂并用或使用由这两类乳化剂化学合成的复合乳化剂。

丙烯酸酯类乳液在国内外早已有研制和生产，但由于传统的聚丙烯酸酯类乳液制备方法，为了赋予丙烯酸酯类乳液更加优良的性能，通常在共聚配方引入少量功能性单体，形成交联结构，以改善聚丙烯酸酯类乳液的性能，然而(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺等功能单体都具有一定的亲水性，所以在耐水性方面无法取得大的改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高耐水性聚丙烯酸酯乳液的配方及其制备方法，本发明提高了聚丙烯酸酯乳液的耐水性能。

本发明技术方案：一种高耐水性聚丙烯酸酯乳液，由下列组分组成(重量份数)：

丙烯酸异辛酯      1～10

丙烯酸丁酯        15～40

甲基丙烯酸甲酯    10～45

甲基丙烯酸        3～5

环氧基功能单体    2～8

反应型乳化剂      0.5～2

非离子乳化剂OP    0.1～0.3

过硫酸铵          0.1～0.4

去离子水          50～100

其中，所述环氧基功能单体选自那些同时具有乙烯基和环氧基的单体，所述反应型乳化剂选自烯丙基醚类磺(硫)酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐或烯丙基苯磺酸盐其中之一。

所述环氧基功能单体选自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸双缩水甘油酯、甲基丙烯酸双缩水甘油酯其中之一。

上述高耐水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括下列步骤(以下均为重量份数)：

a.预乳化

将总量50～100份的去离子水中的60～80％，与0.5～2份的反应型乳化剂、1～10份的丙烯酸异辛酯、15～40份的丙烯酸丁酯、10～45份甲基丙烯酸甲酯、3～5份的甲基丙烯酸、2～8份的环氧基功能单体加入乳化釜中，开动高速搅拌，进行预乳化，时间控制在10～30分钟；

b.种子聚合

在反应釜中加入剩余的20～40％去离子水、0.1～0.3份的非离子乳化剂OP，在搅拌下开始加热，当温度达到60℃时，加入总量0.1～0.4份的引发剂过硫酸铵中的20～50％，过硫酸铵以水溶液的方式加入，当温度达到75℃时，快速滴加20～40％的预乳化液，并在75～85℃保温反应30分钟左右；

c.聚合反应

当种子聚合完成后，开始同时滴加剩余的预乳化液和过硫酸铵水溶液，反应温度控制在78～85℃，反应时间控制在5～8小时，反应完毕后升温至90～95℃、保温反应30～60分钟，降温，过滤出料，得到目标产物高耐水性聚丙烯酸酯乳液。