[发明专利]一种新型反应型乳化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型反应型乳化剂，具体涉及一种环氧丙烯酸酯类乳化剂及其制备方法。

背景技术

传统的乳液聚合因为加入的乳化剂残留在最终产物中，容易产生渗析、吸湿、泡沫等弊病，涂膜的透明度、耐水性、耐溶剂性、电绝缘性、粘附性等性能均会受到影响。因此，在乳液聚合中为了消除这些弊病，开发了无皂乳液聚合。无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加入乳化剂或仅加入微量乳化剂(小于临界胶束浓度CMC)的乳液聚合过程。与常规乳液聚合相比，无皂乳液聚合具有下列特点：(1)避免了由于乳化剂的加入而导致对产物的电性能、光学性能、表面性能、耐水性及成膜性等造成的不良影响；(2)在某些领域中不使用乳化剂，可降低产品成本、简化乳化剂的后处理工艺；(3)通过无皂乳液聚合制得的乳胶粒具有单分散性、表面“洁净”且粒径比常规乳液聚合的大，而且还可以制成具有表面化学能的功能颗粒；(4)无皂乳液聚合的稳定性通过电解质、离子型引发剂残基、亲水性或离子型共聚单体等在乳胶粒表面形成带电层而实现。

加入反应型乳化剂是实施无皂乳液聚合反应的一种比较有特色的方法，其特点是乳化剂分子中的双键与单体发生自由基共聚反应，可以键合在聚合物胶粒上，起内乳化的作用。反应型乳化剂由疏水基团、亲水基团和反应性基团组成，并对每一位置建议了多种不同的结构。常用的反应型乳化剂主要有马来酸酐型、苯乙烯型、甲基丙烯酸型、丙烯酰胺。

CN 101284846A报道了一种反应型磷酸酯类乳化剂的制备方法，开发出的乳化剂除了具有一般反应型乳化剂所具有的优点外，还具有防锈功能，但是该方法在合成过程中使用了丙酮为介质，在一定范围内会对环境造成污染。CN1796431A报道了一种聚氨酯型反应性乳化剂的制备方法，在该发明中使用二异氰酸酯作为中间体。CN 1189503A报道了一种反应型乳化剂及水聚合物的制备方法，该乳化剂由一环氧基和8～24个碳原子的一元羧酸与烯丙基醇反应，再与碱中和而得。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的提供了一种新型反应型乳化剂及其制备方法，所用原料来源广、便宜易得，合成方法简单，易于工业化生产。该反应型乳化剂主要适用于丙烯酸酯类聚合乳液、丙烯酸酯-苯乙烯类共聚乳液、丙烯酸酯-乙烯基化合物共聚乳液等的乳液聚合过程。其突出特点是，在聚合过程中，能够实现无皂乳液聚合；另外由于该乳化剂分子在两端均含有双键，因此，得到的聚合物乳胶膜在成膜过程中能够自交联，具有良好的耐水性、耐溶剂性和内聚强度。

本发明的技术方案如下所述：一种新型反应型乳化剂，其成分及重量百分比如为：

水性环氧丙烯酸酯    40～80％

水                  18～58％

水性助剂            0.2～1.5％

阻聚剂              0.01～0.5％。

所述的水性助剂为防腐剂或水胶保。

所述的阻聚剂为对苯二酚或对羟基苯甲醚。

所述水性环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤，

(1)改性环氧树脂的合成：在容器中加入聚醚和催化剂，混合均匀后，加热至75-85℃，滴加小分子环氧化合物，1-2小时滴加完毕，于80-140℃反应2-5小时；

(2)中间体环氧丙烯酸酯的合成：在步骤(1)中制得的改性环氧树脂中加入阻聚剂，混合均匀后，滴加催化剂及丙烯酸，约1-4小时滴加完毕，于70-110℃反应4-18小时；

(3)水性环氧丙烯酸酯的合成：将步骤(2)中制得的中间体环氧丙烯酸酯加入到装有冷凝装置的反应器中，搅拌，然后加入催化剂、阻聚剂、酸酐，于60-90℃反应60-100min，再加入亚硫酸氢钠，于55-80℃反应20-50min，降温至40-60℃加入PH调节剂，搅拌20-30min，出料，得到水性环氧丙烯酸酯。

所述小分子环氧化合物与聚醚的摩尔比为0.6-0.75∶0.05-0.25，催化剂的加入量为小分子环氧化合物和聚醚质量之和的0.1％-1％。

所述的聚醚选自分子量为400道尔顿的聚乙二醇、分子量为600道尔顿的聚乙二醇、分子量为600道尔顿的聚丙二醇、分子量为1000道尔顿的聚丙二醇、分子量为2000道尔顿的聚丙二醇任意一种。

所述的小分子环氧化合物为双环氧基聚醚型化合物。

所述催化剂为KOH、三乙胺、四甲基氯化铵、四丁基溴化铵、四乙基溴化铵、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二甲基苯胺中任意一种。