[发明专利]一种阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法，主要用于改性高速铁路CA砂浆，提高砂浆的流动度、抗冲击性以及冻融稳定性。

背景技术

阳离子丙烯酸酯乳液是指采用阳离子型表面活性剂或带阳离子电荷的丙烯酸酯单体制得的聚合物或共聚物乳液，其基本特征是乳胶粒表面或聚合物本身带正电荷。

高速铁路所用CA砂浆的主要成分是水泥、砂子、乳化沥青。为了保证施工的稳定性，因而大多数采用的乳化沥青都是阳离子性的乳化沥青，这样在水泥体系中具有很好的稳定性。阳离子乳化沥青与水泥等混合后，可具有适当的稳定性，既保证足够的可工作时间，也保证一天的早期强度要求。但是单纯的用乳化沥青改性CA砂浆，在砂浆的流动度、抗冲击性以及冻融稳定性方面有待于进一步提高。

现有的阳离子聚丙烯酸酯乳液通常应用于造纸和印染，在造纸中由于其带有正电荷基团，故与带负电荷的纤维素等有很强的结合力，因此用作纸张增强剂。在印染中用于染料的固色，能不同程度地提高其干、湿摩擦牢度，尤其是硫化染料。2000年10月《印染助剂》第17卷第5期“阳离子型聚丙烯酸酯乳液的合成与应用”，文献介绍了一种阳离子型聚丙烯酸酯乳液的合成，它采用丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、β-丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙基缩水甘油酯、改性单体、引发剂、还原剂、PH缓冲剂、丙烯酰胺等为原料，采用阳/非离子乳化剂体系，在合适的PH缓冲液中，用氧化-还原法，以不同的引发剂及活性单体进行乳液聚合。但是因为上述丙烯酸酯乳液仅采用的是阳离子乳化剂与非离子乳化剂的配合使用，阳离子乳化剂本身的乳化能力非常的弱，因而不能明显的提高砂浆的流动度；要想得到稳定的阳离子型丙烯酸酯乳液，即得到流动度好的丙烯酸酯乳液，就必须加入大量的阳离子乳化剂，但是大量的乳化剂又会大大影响到砂浆的早期强度。同样的道理含气量也是和乳化剂的种类和用量密切相关的，保证稳定的含气量才能有很好的冻融稳定性，但是加入了大量的乳化剂后，可以保证含气量的稳定，却不能保证体系的早期强度要求。因此，它不能在保证强度的前提下，提高CA砂浆的流动度、抗冲击性以及冻融稳定性。而且在其合成过程中是采用很早的单体直接滴加方法，很难做到乳化剂与单体按配方比例均匀滴加，要想在工业化生产中生产出批次稳定的乳液的难度相当大。

发明内容

本发明旨在提供一种阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法，其产品能改性高速铁路CA砂浆，提高砂浆的流动度、抗冲击性以及冻融稳定性。而其制备方法，适合于工业化生产、批次稳定。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种阳离子聚丙烯酸酯乳液，其特征在于：它以氢化松香、偶氮二异丁基脒盐酸盐、乳化剂、阳离子功能单体、双丙酮丙烯酰胺、二酰肼、丙烯酸及其酯类、苯乙烯以及水为原料，采用间隙式预乳化工艺乳液聚合方法合成；所述阳离子聚丙烯酸酯乳液含固量为45±1％、pH为3-5、粘度为100-500mp.s、粒径为190-220nm、玻璃化温度为-7℃；所述氢化松香质量百分含量为：1-3％、偶氮二异丁基脒盐酸盐质量百分含量为0.1-1％、乳化剂质量百分含量为0.5-3％、阳离子功能单体质量百分含量为1-4％、双丙酮丙烯酰胺质量百分含量为1.5-3％、二酰肼质量百分含量为0.5-1.5％、丙烯酸及其酯类质量百分含量为25-45％、苯乙烯质量百分含量为5-15％、水的质量百分含量为40-60％。

所述乳化剂是阳离子乳化剂和非离子乳化剂按质量比1.5-2.5∶1复配，所述阳离子乳化剂是十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或一种以上的混合物，所述非离子乳化剂是OP-10、OP-40、NP-10、NP-40、平平加O中的一种或一种以上的混合物。所述阳离子功能单体是甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或二种的混合物。所述二酰肼是己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、顺丁烯二酰肼、乙二酸二酰肼中的一种或一种以上的混合物。所述丙烯酸及其酯类是由丙烯酸类与酯类按质量比为1-3∶97-99的比例配合而成；所述丙烯酸类是丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或二种的混合物，所述酯类是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的一种或一种以上的混合物。

上述阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备方法，它包括以下步骤：

a)原料的准备：按比例量准备氢化松香、偶氮二异丁基脒盐酸盐、乳化剂、阳离子功能单体、双丙酮丙烯酰胺、二酰肼、丙烯酸及其酯类、苯乙烯以及水原料；