[发明专利]一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建材用丙烯酸酯乳液，具体为一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液及制备方法。

背景技术

水泥基建筑材料是指以水泥作为主要胶凝材料。这种建筑材料是将聚合物乳液、胶凝材料及添加剂合理配合，混合搅拌均匀后，经无机粉料的水化反应及有机乳液的交联固化复合而成。丙烯酸酯乳液为一种高分子聚合物的水分散体，为水泥基建筑材料提供优异的粘结性能，很好的变形性，抵抗水盐份的渗透性及冻融性、优异的耐久性。性能的改善程度取决于聚合物的性质、掺量与水泥的伍配性。

我们发现当丙烯酸酯乳液的Tg低于0℃，尤其低于-10℃时，乳液与水泥的伍配性较差。乳液最低成膜温度较低，在常温下乳液成膜时本身发粘，与水泥接触后，大量乳胶粒吸附在水泥颗粒表面，相互粘附且难以再分散，造成胶凝材料与乳液分散不充分，严重影响乳液性能的发挥。以水泥基作为主要胶凝材料的建筑涂料还需要乳液具有很高的钙离子稳定性。

低Tg均相结构的乳液难以与水泥具有良好的适应性，尤其乳液的Tg对于-10℃时，或水泥的用量很高，浆体黏度过高且分散不充分。虽然加入适量水可以降低浆体黏度，但是同时也降低了水灰比。提高乳化剂的用量，在一定程度上可以减少乳胶粒的粘附，提高与水泥的适应性，但是过多乳化剂的加入会造成大量气泡，并且很难消泡，影响乳液的后期应用性能。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液及制备方法，以克服现有低Tg乳液与水泥基材料适应性的问题。

本发明的思想在于：利用核壳结构的聚合工艺，制备出一种具有软核硬壳的乳胶粒，合成出一种Tg -30℃~5℃的丙烯酸酯乳液。核Tg为-50℃~-5℃，壳Tg为-5℃~20℃，硬壳的Tg相对较高，可以防止软核在水泥基材料分散过程中发生不可逆的粘附，同时硬壳结构的乳胶粒在拌和物中的润滑作用，可以显著降低水灰比，也就是毛细管定隙体积的减少聚合物乳液在环境条件下，凝聚聚盖在水泥凝胶体和骨料颗粒表面，并使水泥和骨科基本形成强有力的粘结，聚合物网络阻止混凝土微裂缝生长的能力等。由于这种Tg梯度变化的核壳结构还可以为水泥基建筑材料提供良好的柔性和刚性。另外本明发通过特殊设计的乳液聚合工艺，利用5%~30%壳比例包覆70%~95%核比例，关键技术得到所有乳胶粒均是完全的核壳结构的乳胶粒，完全的核壳结构参见说明书附图。本发明利用复合乳化体系的方法，引入了一定量的反应型乳化剂，针对性的提高了非离子乳化剂用量，降低阴离子乳化剂用量，使得乳液在水泥基体系中搅拌时不会引起较多的气泡，并且乳液具有很高的钙离子稳定性。

为达到以上目的，本发明采取以下步骤实现的：

一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液，其特征在于：

所述的一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液，乳胶粒子的结构为核壳结构，由低质量分数的壳层与高质量分数的核层组成，壳层与核层的质量比为5%～30%：70%～95%；

所述的一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液，核层的玻璃化温度为-50℃～-5℃，壳层的玻璃化温度为-5℃～20℃，乳液的为玻璃化温度为-30℃～5℃；

(1)   所述的一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液，固含量为30～60%；

(2)    所述的一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液，由0～50%甲基丙烯酸烷基酯、0～50%乙烯基芳香族化合物、40%～80%丙烯酸烷基酯、0.1%～6%烯基羧酸，通过乳液聚合方法得到，单体的总质量为100%；

所述的甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；

所述的丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；

所述的烯基羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸中的一种或其混合物；

所述的乙烯基芳香族化合物为苯乙烯或/和α-甲基苯乙烯。

一种水泥基建筑材料用低Tg丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a. 核预乳液的配制：将乳化剂溶于去离子水中，搅拌均匀，加入混合单体Ⅰ：甲基丙烯酸烷基酯、乙烯基芳香族化合物、丙烯酸烷基酯、烯基羧酸，搅拌10～40分钟，即得核预乳液；

核引发剂溶液的配制：将引发剂、碳酸氢钠加入去离子水中，搅拌使其溶解，即得核引发剂溶液；