專利名稱：自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷和涂料使用的自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液的制備。
隨著對(duì)環(huán)境的日益重視，尤其是印刷和涂料行業(yè)，發(fā)展無(wú)毒無(wú)污染的水基乳液，以水為介質(zhì)的聚合反應(yīng)，用水代替有機(jī)溶劑越來(lái)越顯得重要。常規(guī)乳液聚合反應(yīng)是在水相中進(jìn)行的，但是乳化劑的存在對(duì)乳液成膜后聚合物性能影響很大，吸水率高，力學(xué)性能低，而且乳化劑還會(huì)緩慢釋放造成對(duì)環(huán)境的污染。采用不加乳化劑的自乳化乳液聚合方法，可以明顯提高材料的耐水性、粘接強(qiáng)度以及其它理化性能，并消除對(duì)環(huán)境的污染。
本發(fā)明的目的是提供一種自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液及其制備方法，可獲得固含量高、表面潔凈、分散均勻，穩(wěn)定性高的水乳液，無(wú)任何溶劑對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明的綜合性能優(yōu)于有皂水乳液，在印刷行業(yè)、高檔室內(nèi)外裝飾和汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明工藝步驟簡(jiǎn)單，易于操作控制。
本發(fā)明是以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、丙烯酸、自乳化共聚單體和引發(fā)劑，水為介質(zhì)進(jìn)行的聚合反應(yīng)，制得高固含量丙烯酸酯水乳液。
本發(fā)明的組成及重量(份數(shù))配比如下水70.0-100自乳化共聚單體1-4甲基丙烯酸甲酯30-70丙烯酸酯 30-60丙烯酸2-5引發(fā)劑0.1-0.6其中，甲基丙烯酸甲酯(MMA)；丙烯酸酯是丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)或甲基丙烯酸異丁酯(IBMA)；丙烯酸是丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MMA)；自乳化共聚單體是苯乙烯磺酸鈉(NaSS)、甲基丙烯磺酸鈉(NaMS)、甲基丙烯酸丙基磺酸鈉酯(SPM)、甲基丙烯酸乙基磺酸鈉酯(NaSEM)、3-烯丙氧基-2-羥基-丙磺酸鈉(AHPS)、2-丙烯酰氧基丙酸(AOPA)或它們并用；引發(fā)劑是過(guò)硫酸鉀(KPS)或過(guò)硫酸銨(APS)。
本發(fā)明優(yōu)選的組成為引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀，自乳化共聚單體為3-烯丙氧基-2-羥基-丙磺酸鈉，單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸。
本發(fā)明是在裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)獗Ｗo(hù)及加料裝置的三口瓶中，加入計(jì)量的水介質(zhì)、自乳化共聚單體、引發(fā)劑、丙烯酸和丙烯酸酯的混合物，在70℃-95℃反應(yīng)6.5-10小時(shí)即可。具體地講在反應(yīng)器中加入計(jì)量的水、引發(fā)劑和自乳化共聚單體，再加入計(jì)量十分之一的丙烯酸和丙烯酸酯的單體混合物，在70℃聚合反應(yīng)0.5-1小時(shí)，然后再加入剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)4-5小時(shí)。然后將水升溫至80℃反應(yīng)1-2小時(shí)，最后升溫至95℃反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻至室溫。
本發(fā)明的主要性能如下固含量50-60％乳膠粒粒徑0.3-0.5μm表觀粘度 0.025-0.030Pa·S儲(chǔ)存穩(wěn)定性＞一年剝離強(qiáng)度 380-420N/m成膜的拉伸強(qiáng)度 5-6MPa伸長(zhǎng)率 800-900％本發(fā)明是一種固含量高、表面潔凈、分散均勻，穩(wěn)定性高的水乳液，綜合性能優(yōu)于有皂水乳液，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。在印刷行業(yè)、高檔室內(nèi)外裝飾和汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明工藝步驟簡(jiǎn)單，易于操作控制。
本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著效果可以從下述的實(shí)施例得以體現(xiàn)，但它們不是對(duì)本發(fā)明作任何限制。
實(shí)施例1．在500ml裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)獗Ｗo(hù)及加料裝置的三口燒瓶中，加入去離子水70ml及NaSS 2g，水浴加熱到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 65g、BA 32g、AA 3g的混合單體少量，在70℃反應(yīng)0.5小時(shí)后，再滴加剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)3.5小時(shí)。然后升溫至80℃反應(yīng)1.5小時(shí)，升溫至95℃反應(yīng)1.5小時(shí)，冷卻至室溫。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳膠粒徑0.46μm，表觀粘度0.028Pa·S，剝離強(qiáng)度400N/m，貯存穩(wěn)定性＞一年，成膜的拉伸強(qiáng)度6.0MPa，伸長(zhǎng)率850％。
實(shí)施例2．在500ml裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)獗Ｗo(hù)及加料裝置的三口燒瓶中，加入去離子水70ml及NaSS 2g，水浴加熱到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 30g、EMA 20g、BA 48g、AA 2g的混合單體少量，在70℃反應(yīng)0.5小時(shí)后，再滴加剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)3.5小時(shí)。然后升溫至80℃反應(yīng)1.5小時(shí)，升溫至95℃反應(yīng)1.5小時(shí)，冷卻至室溫。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳膠粒徑0.50μm，表觀粘度0.025Pa·S，剝離強(qiáng)度390N/m，貯存穩(wěn)定性＞一年，成膜的拉伸強(qiáng)度5MPa，伸長(zhǎng)率900％。
實(shí)施例3．在500ml裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)獗Ｗo(hù)及加料裝置的三口燒瓶中，加入去離子水70ml及NaMS 2g，水浴加熱到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 35g、EMA20g、BA 43g、AA 2g的混合單體少量，在70℃聚合反應(yīng)0.5小時(shí)后，再滴加剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)3.5小時(shí)。然后升溫至80℃反應(yīng)1.5小時(shí)，最后升溫至95℃反應(yīng)1.5小時(shí)，冷卻至室溫。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳膠粒徑0.50μm，表觀粘度0.030Pa·S，剝離強(qiáng)度390N/m，貯存穩(wěn)定性＞一年，成膜的拉伸強(qiáng)度5.5MPa，伸長(zhǎng)率800％。
實(shí)施例4．在500ml裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)獗Ｗo(hù)及加料裝置的三口燒瓶中，加入去離子水70ml及SPM 2g，水浴加熱到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 32g、IBMA 20g、BA 46g、AA 2g的混合單體少量，在70℃聚合反應(yīng)0.5小時(shí)后，滴加剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)3.5小時(shí)。升溫至80℃反應(yīng)1.5小時(shí)，最后升溫至95℃反應(yīng)1.5小時(shí)，冷卻至室溫。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳膠粒徑0.50μm，表觀粘度0.028Pa·S，剝離強(qiáng)度400N/m，貯存穩(wěn)定性＞一年，成膜的拉伸強(qiáng)度5MPa，伸長(zhǎng)率850％。
實(shí)施例5在500ml裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)獗Ｗo(hù)及加料裝置的三口燒瓶中，加入去離子水70ml及AHPS 2g，水浴加熱到70℃。加入KPS 0.5g，然后加入MMA 46g、BA 51g、AA 3g的混合單體少量，在70℃聚合反應(yīng)0.5小時(shí)后，滴加剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)3.5小時(shí)。然后升溫至80℃反應(yīng)1.5小時(shí)，最后升溫至95℃反應(yīng)1.5小時(shí)，冷卻至室溫。所得自乳化水乳液的固含量60％，乳膠粒徑0.45μm，表觀粘度0.028Pa·S，剝離強(qiáng)度410N/m，成膜的拉伸強(qiáng)度6.0MPa，伸長(zhǎng)率800％。
權(quán)利要求
1．一類自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液，其特征在于它的組成及重量(份數(shù))配比如下水 70.0-100自乳化共聚單體 1-4甲基丙烯酸甲酯 30-70丙烯酸酯 30-60丙烯酸 2-5引發(fā)劑 0.1-0.6其中，丙烯酸酯是丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸異丁酯；丙烯酸是丙烯酸或甲基丙烯酸；自乳化共聚單體是苯乙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、甲基丙烯酸丙基磺酸鈉酯、甲基丙烯酸乙基磺酸鈉酯、3-烯丙氧基-2-羥基-丙磺酸鈉、2-丙烯酰氧基丙酸或它們并用；引發(fā)劑是過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨。
2.按照權(quán)利要求1中所述的自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液，其特征在于所述的組成為引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀，自乳化共聚單體為3-烯丙氧基-2-羥基-丙磺酸鈉，單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸。
3.權(quán)利要求1中所述的自乳化高固含量丙烯酸酯水乳液的制備方法，其特征在于它包括下述步驟在反應(yīng)器中加入計(jì)量的水、引發(fā)劑和自乳化共聚單體，再加入計(jì)量十分之一的丙烯酸和丙烯酸酯的單體混合物，在70℃聚合反應(yīng)0.5-1小時(shí)，然后再加入剩余的單體混合物，聚合反應(yīng)4-5小時(shí)。然后將水升溫至80℃反應(yīng)1-2小時(shí)，最后升溫至95℃反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及印刷和涂料使用的自乳化高固含量聚丙烯酸酯水乳液的制備。它的組成及重量(份數(shù))配比為:水70－100,甲基丙烯酸甲酯30－70,丙烯酸酯30－60,丙烯酸2－5,引發(fā)劑0.1－0.6。在引發(fā)劑和自乳化共聚單體的存在下,在70－95℃進(jìn)行乳液聚合反應(yīng),所得自乳化水乳液固含量高、表面潔凈、分散均勻和穩(wěn)定性高,無(wú)溶劑對(duì)環(huán)境的任何污染。其綜合性能優(yōu)于常規(guī)的有皂水乳液,在印刷行業(yè)、高檔室內(nèi)外裝飾和汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08F2/12GK1322766SQ0112920
公開(kāi)日2001年11月21日 申請(qǐng)日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者張邦華, 唐廣糧, 宋謀道, 郭天瑛, 郝廣杰, 張育英 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)