[发明专利]一种制造人造石用苯丙乳液、制备方法及其所制成的人造石

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造人造石的苯乙烯丙烯酸酯乳液及其制备方法和所制成的水性人造石，属于高分子化学、新材料领域。

背景技术

人造石是20世纪30年代首先在美国出现的新产品。人造石的制造方法很多，主要原料是粘合剂和填料等。粘合剂是决定人造石质量的最重要因素。从粘合剂角度看，人造大石可以分为无机人造石和有机高分子人造石两大类。

其中，有机人造石以其优越的性能，一直受到人们的追捧。当前人造石研究工作进展迅猛。它面临的一些问题，如有机高分子人造石的老化问题、耐腐蚀、阻燃问题及制造方法的污染问题等，以及产品成型后的VOC释放污染环境等问题，正在被科学界逐步研究解决。由于人造石的经济效益与社会效益可观，其发展前景必定十分广泛。

苯乙烯-丙烯酸酯乳液（苯丙乳液）附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好，被广泛用于建筑涂料。发明人考虑将其引入到人造石领域。

中国专利申请CN200610028501.6公开了一种建筑用苯乙烯-丙烯酸酯乳液的合成方法，主要解决目前用作外墙涂料的苯丙乳液耐候性差以及用作外墙涂料的同类产品耐玷污性不理想的问题。该发明通过采用以重量百分比计包括：(a)水40～55%，(b)苯乙烯18～30%，(c)(甲基)丙烯酸酯18～30%，(d)(甲基)丙烯酸0.5～4%；各组分混合后在引发剂和乳化剂的参与下，在70～85℃进行乳液聚合反应，制成苯乙烯-丙烯酸酯乳液。该苯丙乳液综合性能优良，配成的外墙涂料耐候性可达800小时以上，耐玷污性<6%。该种苯乙烯-丙烯酸酯微乳液成膜性、防污性、耐候性较好，但残余有机小分子较多，容易造成环境污染。

中国专利申请CN200910219760.0公开了一种苯乙烯-丙烯酸酯微乳液的制备方法。该发明提供了一种原料用量少、产品固含量高、利于工业化生产的苯乙烯-丙烯酸酯微乳液的制备方法。该发明采用如下技术方案，该发明的工艺步骤为：单体苯乙烯在加料前用8%的NaOH进行处理，目的是去除单体中的阻聚剂-对叔丁基邻苯二酚；将恒温水浴锅加热到65℃，然后加入乳化剂OP-10 10～34ml，助乳化剂DBS3.75～9.0ml，单体苯乙烯114ml，交联剂二乙烯基苯0.8～2.0ml，引发剂K₂S₂O₈0～25ml，反应温度控制在65～70℃，反应6～8h即得苯乙烯-丙烯酸酯微乳液。该种苯乙烯-丙烯酸酯微乳液与无机材料的附着力较好，但成本较高，且残余单体较多，容易造成环境污染，不适于用于人造石。

发明内容

为了解决人造石中存在大量有害VOC（volatile organic compounds），并且产品的收缩率大、阻燃性不高、耐热性差等问题，本发明提供一种制造人造石用苯乙烯-丙烯酸酯乳液，同时，提供该乳液的制备方法及采用该乳液生产的人造石，该种人造石具有优异的耐化学腐蚀、耐污染、耐热、耐水性和很好的硬度。

首先，本发明提供的一种制造人造石用苯乙烯-丙烯酸酯乳液含有如下配比（质量百分比）的各成分：

混合单体        52%-60%

乳化剂          0.5%-0.7%

引发剂          0.09%-0.25%

氧化剂          0.05%-0.20%

还原剂          0.05%-0.20%

水              余量

其中，混合单体为苯乙烯和丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种；优选混合单体是由90-110份的苯乙烯、20-40份的丙烯酸乙酯、20-40份的丙烯酸丁酯和90-100份的丙烯酸异辛酯组成；进一步优选混合单体是由100份的苯乙烯、30份的丙烯酸乙酯、30份的丙烯酸丁酯和95份的丙烯酸异辛酯组成。

乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸、十二烷基二苯醚二磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸铵、丁二酸磺酸钠中的至少一种；优选十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸、十二烷基二苯醚二磺酸钠中的至少一种。

引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种；优选为过硫酸铵。

氧化剂为双氧水、丁基过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的至少一种；优选为丁基过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的至少一种。