[发明专利]非离子及酸性侧基改性的聚丙烯酸增稠剂及其制备方法

说明书

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚丙烯酸增稠剂，具体涉及一种非离子及酸性侧基改性的聚丙烯酸增稠剂及其制备方法。该方法包括以下步骤：原料准备、水相制备、油相制备、预乳液制备、反相乳液聚合、乳液转相。该方法改善了增稠剂的耐电解质和耐酸耐碱性能；多种特殊单体使得增稠剂分子不含有侧向酯基，不存在羟基与酯基之间的分子内氢键作用，有利于增稠剂的分子间缔合；避免了增稠剂分子的内缔合且其与丙烯酸的共聚性更好；强酸性侧基和以不饱和多元羧酸引入的“簇状”羧基结构有利于改善增稠剂的耐酸性，平衡增稠剂分子的吸水性和卷曲性。

技术领域

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚丙烯酸增稠剂，具体涉及一种非离子及酸性侧基改性的聚丙烯酸增稠剂及其制备方法。

背景技术

多年来，纺织品印花、水性涂料、水性树脂涂层等加工领域不可或缺的高分子增稠剂始终是人们关注的重点。然而，作为合成增稠剂最重要的一个门类，聚丙烯酸高分子增稠剂“用量大、耐酸耐碱性差、不耐盐”等问题却始终没有得到很好地解决。为解决这些问题，目前对聚丙烯酸增稠剂的改性方法主要有：引入非离子单体，适度引入非离子链节可改善增稠剂的耐电解质和吸水性能；提高亲水性，通过提高亲水性不仅可以提高增稠剂的增稠力，还可以提高耐电解质性能；引入长链疏水性单体，向增稠剂聚合物上引入疏水性长链可提高聚丙烯酸增稠剂的耐盐性；制备两性高聚物，这种物质具有反聚电解质溶液行为。尽管如此，以下相关技术问题仍没有得到很好的解决：增稠剂缔合结构创新，以有效抑制其分子内缔合并强化其分子间缔合作用；长链聚醚、长链烷基及聚醚交链的接入技术暨改性单体与丙烯酸单体的共聚技术；物理、化学性质差异较大的单体(如长链烷基单体与丙烯酸单体)之间反应的差异性也较大，需解决增稠剂分子亲水及疏水结构分布控制的技术方法；增稠剂结构创新暨阳离子基团(叔氨或季铵)的接入方法；强酸性基团及混合阴离子基团(磺酸基、羧酸基、一元羧酸、多元羧酸等)的选择、配比及其与增稠剂主要应用性能之间的关系等。

目前，聚丙烯酸增稠剂的制备方法包括以下几种：

1、长链烷基改性的聚丙烯酸耐盐增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、改性单体、辅助剂，其中：聚合单体为丙烯酸；改性单体为丙烯酸十八酯、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺；辅助剂为山梨糖醇酐油酸酯Span-80、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯Tween-80、十二硫醇、氨水、过硫酸钾等。

如张海玲、周向东、史亚鹏等所著“耐盐增稠剂的合成与性能”(《印染》2011年第23期)公开的长链烷基改性的聚丙烯酸耐盐增稠剂的制备方法，向聚丙烯酸增稠剂分子结构中，以丙烯酸十八酯引入长链烷基、以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺引入交联结构，合成了耐盐型聚丙烯酸增稠剂。

该方法制备出的耐盐型聚丙烯酸增稠剂对盐的黏度保留率为47.82％、抱水性为1.5cm/15min、PVI值为0.27，得色量、渗透率、色泽匀度、脱糊率等应用性能较好。然而，由于丙烯酸十八酯为强疏水性单体，以文献所述的制备技术与工艺很难使之有效地与强亲水性单体丙烯酸共聚，更谈不上控制其在增稠剂分子结构上的分布，导致增稠剂结构呈现多样化，综合性能欠佳；另外，通过丙烯酸十八酯引入的侧链烷基链节较长且缺乏分散性，可能导致增稠剂分子内缔合且其分子间的缔合结构具有一定缺陷；最后，增稠剂的侧链结构较为单调且较少，其分布也不均匀，因此不能充分地屏蔽增稠剂的“离子效应”。

2、长链烷基与中性及阳离子侧基改性的聚丙烯酸耐盐增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、改性单体、辅助剂，其中：聚合单体为丙烯酸；改性单体为丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺；辅助剂为Span 80、Tween 80、过硫酸铵、氢氧化钠等。