一種可再分散丙烯酸酯乳膠粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可再分散丙烯酸酯乳膠粉的制備方法，屬于可再分散乳膠粉制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將核單體與乳化劑、引發(fā)劑混合反應(yīng)制得核結(jié)構(gòu)乳液備用，再將殼單體與乳化劑、引發(fā)劑混合反應(yīng)制得殼結(jié)構(gòu)乳液，將殼結(jié)構(gòu)乳液與核結(jié)構(gòu)乳液按質(zhì)量比1:2混合進行乳液聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后熟化，將熟化物與膠體保護劑、抗結(jié)塊劑等混合后噴霧干燥即可制得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備步驟簡單，制備成本低；充分利用核結(jié)構(gòu)乳液、殼結(jié)構(gòu)乳液復(fù)合，加入膠體保護劑、抗結(jié)塊劑制得乳膠粉，針對性強；所得產(chǎn)品抗結(jié)塊性能好，粒徑均勻。
【專利說明】
一種可再分散丙烯酸酯乳膠粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可再分散丙烯酸酯乳膠粉的制備方法，屬于可再分散乳膠粉制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]可再分散乳膠粉產(chǎn)品為水溶性可再分散粉末，分為乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物等等，噴霧干燥后制成的粉體粘合劑，以聚乙烯醇作為保護膠體。這種粉體在與水接觸后可以很快再分散成乳液，由于可再分散乳膠粉具有高粘結(jié)能力和獨特的性能，如:抗水性，施工性及隔熱性等，因此它們的應(yīng)用范圍是極其廣泛的。可再分散乳膠粉也主要為聚醋酸乙烯類型，主要用于木工膠、墻面底漆和水泥系壁材等。但是由于PVAc膠粉的最低成膜溫度高、耐水性差、耐堿性差、穩(wěn)定性差等性能的局限，其使用受到較大的限制。隨著VAE(聚醋酸乙烯酯乳液)和VA/VeoVa(乙酸乙烯酯-支化羧酸乙烯基酯共聚物)等乳液的工業(yè)化成功，最低成膜溫度為(TC、具有較好耐水性和耐堿性的可再分散乳膠粉被開發(fā)出來，之后，其應(yīng)用在歐洲得到廣泛的推廣，使用的范圍也逐漸擴展到各種結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)建筑粘合劑、干混砂漿改性、墻體保溫及飾面系統(tǒng)、墻體抹平膠和密封灰膏、粉末涂料、建筑膩子的領(lǐng)域。但可再分散乳膠粉制備成本高，制備過程中乳液聚合時，需要加入低分子量乳化劑來維持乳液體系的穩(wěn)定性，但在噴霧干燥過程中，乳化劑分子容易從乳膠粒子表面脫除，乳膠粒子容易積聚轉(zhuǎn)而凝聚成膜，不能形成粒徑均勻的乳膠粉，且可再分散乳膠粉在儲存過程中顆粒容易粘在一起，易吸水粘結(jié)成塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對可再分散乳膠粉制備成本高，乳化劑分子容易從乳膠粒子表面脫除，乳膠粒子容易積聚轉(zhuǎn)而凝聚，粒徑不均勻，所得產(chǎn)物在儲存過程中顆粒容易粘在一起，易吸水粘結(jié)成塊的弊端，提供了一種將核單體與乳化劑、引發(fā)劑混合反應(yīng)制得核結(jié)構(gòu)乳液備用，再將殼單體與乳化劑、引發(fā)劑混合反應(yīng)制得殼結(jié)構(gòu)乳液，將殼結(jié)構(gòu)乳液與核結(jié)構(gòu)乳液按質(zhì)量比1:2混合進行乳液聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后熟化，將熟化物與膠體保護劑、抗結(jié)塊劑等混合后噴霧干燥即可制得可再分散丙烯酸酯乳膠粉的方法。本發(fā)明利用核結(jié)構(gòu)乳液、殼結(jié)構(gòu)乳液復(fù)合，加入膠體保護劑、抗結(jié)塊劑制得乳膠粉，有效解決了乳膠粒子容易積聚轉(zhuǎn)而凝聚，粒徑不均勻，易吸水粘結(jié)成塊問題，所得產(chǎn)品抗結(jié)塊性能好，粒徑均勻。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)分別選取100?150mL去離子水，4?7g碳酸氫鈉，I?3g十二燒基苯磺酸鈉，I?3g壬基酚聚氧乙烯醚，2?4g過硫酸鉀加入燒杯中，攪拌15?20min后得混合液；
(2)按重量份數(shù)計，分別選取100?120份甲基丙烯酸甲酯、40?50份苯乙烯、20?30份甲基丙烯酸、40?50份甲基丙烯酸羥丙酯、40?50份N-羥甲基丙烯酰胺和5?6份過硫酸鉀放入四口燒瓶中，將四口燒瓶放入水浴中，升溫至70?80°C，用滴液漏斗裝入總質(zhì)量60?80%上述混合液，向四口燒瓶中滴加90%混合液，控制滴加時間為I?2h，邊滴加邊攪拌，滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)20?25min，反應(yīng)結(jié)束后再加入剩余10%混合液，在80?85 °C下攪拌反應(yīng)40?60min，冷卻至室溫，出料，得核結(jié)構(gòu)乳液，備用；
(3)按重量份數(shù)計，分別選取80?100份丙烯酸丁酯、30?50份甲基丙烯酸、40?50份甲基丙烯酸羥丙酯、40?50份N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌混合均勻后，再分別向其中加入2?4份過硫酸鉀引發(fā)劑、I?2份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、I?3份十二烷基二苯醚磺酸二鈉和60?70份去離子水，在轉(zhuǎn)速200?400r/min、溫度70?80 °C下攪拌反應(yīng)30?40min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，出料，得殼結(jié)構(gòu)乳液；
(4)將步驟(2)備用核結(jié)構(gòu)乳液放入三口燒瓶中，向其中加入核結(jié)構(gòu)乳液質(zhì)量50%上述殼結(jié)構(gòu)乳液混合，再分別加入混合乳液總質(zhì)量3?4%過硫酸鉀引發(fā)劑、I?3%辛烷基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑、0.5?0.8%硫酸鋅熟化劑，在50?55 °C下進行核殼乳液聚合反應(yīng)I?2h，反應(yīng)結(jié)束后保溫靜置熟化10?12h，熟化后冷卻至室溫，得核殼乳液；
(5 )向上述核殼乳液中添加其質(zhì)量5?10%聚乙烯醇、I?3% 二氧化硅，在進風(fēng)溫度為140?180°C和進料流量為9.5?10.5mL/min下，進行噴霧干燥，即得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。
[0005]本發(fā)明的應(yīng)用方法:本發(fā)明制備可再分散丙烯酸酯乳膠粉遇水分散成再生乳液，再次成膜并干燥后，將膜片可耐水180?200h，取出直接測試膜片拉伸強度可達2?5MPa，斷裂伸長率為600?700%，將本發(fā)明制得的可再分散丙烯酸酯乳膠粉添加至涂料中，添加量為120?160g/kg，在180r/min下攪拌使其充分混合均勻，可有效提高涂料與基體的粘合力、耐水性和耐堿性。該乳膠粉抗結(jié)塊性能好，粒徑均勻，值得推廣與使用。
[0006]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備步驟簡單，制備成本低；
(2)充分利用核結(jié)構(gòu)乳液、殼結(jié)構(gòu)乳液復(fù)合，加入膠體保護劑、抗結(jié)塊劑制得乳膠粉，針對性強；
(3)所得產(chǎn)品分散成再生乳液并成膜干燥后，膜片可耐水180?200h。
【具體實施方式】
[0007]首先分別選取100?150mL去離子水，4?7g碳酸氫鈉，I?3g十二燒基苯磺酸鈉，I?3g壬基酚聚氧乙烯醚，2?4g過硫酸鉀加入燒杯中，攪拌15?20min后得混合液;按重量份數(shù)計，分別選取100?120份甲基丙烯酸甲酯、40?50份苯乙烯、20?30份甲基丙烯酸、40?50份甲基丙烯酸羥丙酯、40?50份N-羥甲基丙烯酰胺和5?6份過硫酸鉀放入四口燒瓶中，將四口燒瓶放入水浴中，升溫至70?80°C，用滴液漏斗裝入總質(zhì)量60?80%上述混合液，向四口燒瓶中滴加90%混合液，控制滴加時間為I?2h，邊滴加邊攪拌，滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)20?25min，反應(yīng)結(jié)束后再加入剩余10%混合液，在80?85°C下攪拌反應(yīng)40?60min，冷卻至室溫，出料，得核結(jié)構(gòu)乳液，備用;然后按重量份數(shù)計，分別選取80?100份丙烯酸丁酯、30?50份甲基丙烯酸、40?50份甲基丙烯酸羥丙酯、40?50份N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌混合均勻后，再分別向其中加入2?4份過硫酸鉀引發(fā)劑、I?2份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、I?3份十二烷基二苯醚磺酸二鈉和60?70份去離子水，在轉(zhuǎn)速200?400r/min、溫度70?80°C下攪拌反應(yīng)30?40min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，出料，得殼結(jié)構(gòu)乳液;將備用核結(jié)構(gòu)乳液放入三口燒瓶中，向其中加入核結(jié)構(gòu)乳液質(zhì)量50%上述殼結(jié)構(gòu)乳液混合，再分別加入混合乳液總質(zhì)量3?4%過硫酸鉀引發(fā)劑、I?3%辛烷基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑、0.5?0.8%硫酸鋅熟化劑，在50?55°C下進行核殼乳液聚合反應(yīng)I?2h，反應(yīng)結(jié)束后保溫靜置熟化10?12h，熟化后冷卻至室溫，得核殼乳液;最后向上述核殼乳液中添加其質(zhì)量5?10%聚乙烯醇、I?3% 二氧化硅，在進風(fēng)溫度為140?180°C和進料流量為9.5?10.5mL/min下，進行噴霧干燥，即得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。
[0008]實例I
首先分別選取10mL去離子水，4g碳酸氫鈉，Ig十二烷基苯磺酸鈉，Ig壬基酚聚氧乙烯醚，2g過硫酸鉀加入燒杯中，攪拌15min后得混合液;按重量份數(shù)計，分別選取100份甲基丙烯酸甲酯、40份苯乙烯、20份甲基丙烯酸、40份甲基丙烯酸羥丙酯、40份N-羥甲基丙烯酰胺和5份過硫酸鉀放入四口燒瓶中，將四口燒瓶放入水浴中，升溫至70°C，用滴液漏斗裝入總質(zhì)量60%上述混合液，向四口燒瓶中滴加90%混合液，控制滴加時間為lh，邊滴加邊攪拌，滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)20min，反應(yīng)結(jié)束后再加入剩余10%混合液，在80 °C下攪拌反應(yīng)40min，冷卻至室溫，出料，得核結(jié)構(gòu)乳液，備用;然后按重量份數(shù)計，分別選取80份丙烯酸丁酯、30份甲基丙烯酸、40份甲基丙烯酸羥丙酯、40份N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌混合均勻后，再分別向其中加入2份過硫酸鉀引發(fā)劑、I份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、I份十二烷基二苯醚磺酸二鈉和60份去離子水，在轉(zhuǎn)速200r/min、溫度70°C下攪拌反應(yīng)30min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，出料，得殼結(jié)構(gòu)乳液;將備用核結(jié)構(gòu)乳液放入三口燒瓶中，向其中加入核結(jié)構(gòu)乳液質(zhì)量50%上述殼結(jié)構(gòu)乳液混合，再分別加入混合乳液總質(zhì)量3%過硫酸鉀引發(fā)劑、1%辛烷基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑、0.5%硫酸鋅熟化劑，在50 0C下進行核殼乳液聚合反應(yīng)Ih，反應(yīng)結(jié)束后保溫靜置熟化1h，熟化后冷卻至室溫，得核殼乳液;最后向上述核殼乳液中添加其質(zhì)量5%聚乙烯醇、1%二氧化硅，在進風(fēng)溫度為140 0C和進料流量為9.5mL/min下，進行噴霧干燥，即得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。
[0009]本發(fā)明制備可再分散丙烯酸酯乳膠粉遇水分散成再生乳液，再次成膜并干燥后，將膜片可耐水180h，取出直接測試膜片拉伸強度可達2MPa，斷裂伸長率為600%，將本發(fā)明制得的可再分散丙烯酸酯乳膠粉添加至涂料中，添加量為120g/kg，在180r/min下攪拌使其充分混合均勻，可有效提高涂料與基體的粘合力、耐水性和耐堿性。該乳膠粉抗結(jié)塊性能好，粒徑均勻，值得推廣與使用。
[0010]實例2
首先分別選取125mL去離子水，6g碳酸氫鈉，2g十二烷基苯磺酸鈉，2g壬基酚聚氧乙烯醚，3g過硫酸鉀加入燒杯中，攪拌ISmin后得混合液;按重量份數(shù)計，分別選取110份甲基丙烯酸甲酯、45份苯乙烯、25份甲基丙烯酸、45份甲基丙烯酸羥丙酯、45份N-羥甲基丙烯酰胺和5.5份過硫酸鉀放入四口燒瓶中，將四口燒瓶放入水浴中，升溫至75°C，用滴液漏斗裝入總質(zhì)量70%上述混合液，向四口燒瓶中滴加90%混合液，控制滴加時間為1.5h，邊滴加邊攪拌，滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)23min，反應(yīng)結(jié)束后再加入剩余10%混合液，在83 °C下攪拌反應(yīng)50min，冷卻至室溫，出料，得核結(jié)構(gòu)乳液，備用;然后按重量份數(shù)計，分別選取90份丙烯酸丁酯、40份甲基丙烯酸、45份甲基丙烯酸羥丙酯、45份N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌混合均勻后，再分別向其中加入3份過硫酸鉀引發(fā)劑、2份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2份十二烷基二苯醚磺酸二鈉和65份去離子水，在轉(zhuǎn)速300r/min、溫度75 °C下攪拌反應(yīng)35min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，出料，得殼結(jié)構(gòu)乳液;將備用核結(jié)構(gòu)乳液放入三口燒瓶中，向其中加入核結(jié)構(gòu)乳液質(zhì)量50%上述殼結(jié)構(gòu)乳液混合，再分別加入混合乳液總質(zhì)量4%過硫酸鉀引發(fā)劑、2%辛烷基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑、0.6%硫酸鋅熟化劑，在53 °C下進行核殼乳液聚合反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后保溫靜置熟化llh，熟化后冷卻至室溫，得核殼乳液;最后向上述核殼乳液中添加其質(zhì)量7%聚乙烯醇、2%二氧化硅，在進風(fēng)溫度為160 °C和進料流量為1.0mL/min下，進行噴霧干燥，即得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。
[0011]本發(fā)明制備可再分散丙烯酸酯乳膠粉遇水分散成再生乳液，再次成膜并干燥后，將膜片可耐水190h，取出直接測試膜片拉伸強度可達3.5MPa，斷裂伸長率為650%，將本發(fā)明制得的可再分散丙烯酸酯乳膠粉添加至涂料中，添加量為140g/kg，在180r/min下攪拌使其充分混合均勻，可有效提高涂料與基體的粘合力、耐水性和耐堿性。該乳膠粉抗結(jié)塊性能好，粒徑均勻，值得推廣與使用。
[0012]實例3
首先分別選取150mL去離子水，7g碳酸氫鈉，3g十二燒基苯磺酸鈉，3g壬基酸聚氧乙稀醚，4g過硫酸鉀加入燒杯中，攪拌20min后得混合液;按重量份數(shù)計，分別選取120份甲基丙烯酸甲酯、50份苯乙烯、30份甲基丙烯酸、50份甲基丙烯酸羥丙酯、50份N-羥甲基丙烯酰胺和6份過硫酸鉀放入四口燒瓶中，將四口燒瓶放入水浴中，升溫至80°C，用滴液漏斗裝入總質(zhì)量80%上述混合液，向四口燒瓶中滴加90%混合液，控制滴加時間為2h，邊滴加邊攪拌，滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)25min，反應(yīng)結(jié)束后再加入剩余10%混合液，在85 °C下攪拌反應(yīng)60min，冷卻至室溫，出料，得核結(jié)構(gòu)乳液，備用;然后按重量份數(shù)計，分別選取100份丙烯酸丁酯、50份甲基丙烯酸、50份甲基丙烯酸羥丙酯、50份N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌混合均勻后，再分別向其中加入4份過硫酸鉀引發(fā)劑、2份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、3份十二烷基二苯醚磺酸二鈉和70份去離子水，在轉(zhuǎn)速400r/min、溫度80°C下攪拌反應(yīng)40min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，出料，得殼結(jié)構(gòu)乳液;將備用核結(jié)構(gòu)乳液放入三口燒瓶中，向其中加入核結(jié)構(gòu)乳液質(zhì)量50%上述殼結(jié)構(gòu)乳液混合，再分別加入混合乳液總質(zhì)量4%過硫酸鉀引發(fā)劑、3%辛烷基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑、0.8%硫酸鋅熟化劑，在55 0C下進行核殼乳液聚合反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后保溫靜置熟化12h，熟化后冷卻至室溫，得核殼乳液;最后向上述核殼乳液中添加其質(zhì)量10%聚乙烯醇、3%二氧化硅，在進風(fēng)溫度為180 0C和進料流量為10.5mL/min下，進行噴霧干燥，即得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。
[0013]本發(fā)明制備可再分散丙烯酸酯乳膠粉遇水分散成再生乳液，再次成膜并干燥后，將膜片可耐水200h，取出直接測試膜片拉伸強度可達5MPa，斷裂伸長率為700%，將本發(fā)明制得的可再分散丙烯酸酯乳膠粉添加至涂料中，添加量為160g/kg，在180r/min下攪拌使其充分混合均勻，可有效提高涂料與基體的粘合力、耐水性和耐堿性。該乳膠粉抗結(jié)塊性能好，粒徑均勻，值得推廣與使用。
【主權(quán)項】
1.一種可再分散丙烯酸酯乳膠粉的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)分別選取100?150mL去離子水，4?7g碳酸氫鈉，I?3g十二燒基苯磺酸鈉，I?3g壬基酚聚氧乙烯醚，2?4g過硫酸鉀加入燒杯中，攪拌15?20min后得混合液； (2)按重量份數(shù)計，分別選取100?120份甲基丙烯酸甲酯、40?50份苯乙烯、20?30份甲基丙烯酸、40?50份甲基丙烯酸羥丙酯、40?50份N-羥甲基丙烯酰胺和5?6份過硫酸鉀放入四口燒瓶中，將四口燒瓶放入水浴中，升溫至70?80°C，用滴液漏斗裝入總質(zhì)量60?80%上述混合液，向四口燒瓶中滴加90%混合液，控制滴加時間為I?2h，邊滴加邊攪拌，滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)20?25min，反應(yīng)結(jié)束后再加入剩余10%混合液，在80?85 °C下攪拌反應(yīng)40?60min，冷卻至室溫，出料，得核結(jié)構(gòu)乳液，備用； (3)按重量份數(shù)計，分別選取80?100份丙烯酸丁酯、30?50份甲基丙烯酸、40?50份甲基丙烯酸羥丙酯、40?50份N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌混合均勻后，再分別向其中加入2?4份過硫酸鉀引發(fā)劑、I?2份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、I?3份十二烷基二苯醚磺酸二鈉和60?70份去離子水，在轉(zhuǎn)速200?400r/min、溫度70?80 °C下攪拌反應(yīng)30?40min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，出料，得殼結(jié)構(gòu)乳液； (4)將步驟(2)備用核結(jié)構(gòu)乳液放入三口燒瓶中，向其中加入核結(jié)構(gòu)乳液質(zhì)量50%上述殼結(jié)構(gòu)乳液混合，再分別加入混合乳液總質(zhì)量3?4%過硫酸鉀引發(fā)劑、I?3%辛烷基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑、0.5?0.8%硫酸鋅熟化劑，在50?55 °C下進行核殼乳液聚合反應(yīng)I?2h，反應(yīng)結(jié)束后保溫靜置熟化10?12h，熟化后冷卻至室溫，得核殼乳液； (5)向上述核殼乳液中添加其質(zhì)量5?10%聚乙烯醇、I?3%二氧化硅，在進風(fēng)溫度為140?180°C和進料流量為9.5?10.5mL/min下，進行噴霧干燥，即得可再分散丙烯酸酯乳膠粉。
【文檔編號】C08L33/12GK105949373SQ201610470671
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月25日
【發(fā)明人】陳毅忠, 盛海豐, 王統(tǒng)軍
【申請人】陳毅忠