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CN109942736A - 一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法 - Google Patents

一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法 Download PDF

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CN109942736A
CN109942736A CN201910222700.8A CN201910222700A CN109942736A CN 109942736 A CN109942736 A CN 109942736A CN 201910222700 A CN201910222700 A CN 201910222700A CN 109942736 A CN109942736 A CN 109942736A
Authority
CN
China
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parts
emulsion
styrene
acrylic latex
composite
Prior art date
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Pending
Application number
CN201910222700.8A
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English (en)
Inventor
刘月涛
朱传聪
延晨政哲
高传慧
武玉民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
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Publication date
Application filed by Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,其由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯50~80份、丙烯酸丁酯20~40份、丙烯酸异辛酯15~35份、复合型乳化剂2~6份、复合型有机硅1~8份、缓冲试剂0.2~0.6份、过硫酸钾0.2~1.2份、异丙醇0.2~0.6份、去离子水100~200份。本发明通用复合型有机硅改性苯丙胶乳,可以弥补单一有机硅改性苯丙胶乳的不足,耐候性得到提高,并且本发明采用半连续核壳乳液聚合技术,可降低聚合过程中乳液的凝胶率,制备的胶乳可用于印花涂料。

Description

一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域,具体涉及一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
苯丙胶乳广泛用于油漆、涂料和粘合剂,因为它们具有特殊的性能,如良好的成膜性,光泽度和透明度以及整体的机械性能,但它们复杂的组分和结构也会引起一些问题。苯丙胶乳薄膜的机械性能是温度依赖性的,它们的耐水性和耐候性易受苯丙胶乳聚合中使用的乳化剂的高度影响。当具有这些缺点的胶乳与水泥混合并用作建筑物外墙的涂层时,这些缺点会带来一系列的问题。
当苯丙胶乳暴露在紫外线和环境条件下时,它们的质量会恶化并失去光泽保持性,有机硅改性苯丙胶乳的制备方法在国内已经达到了较好的水平,在许多领域都得到广泛的应用。在现有的有机硅改性苯丙胶乳的制备方法中,大部分都是使用单一的有机硅单体对苯丙胶乳的改性,胶乳的整体性能并不能得到全面的改善。另外,在众多乳液聚合技术中,核壳乳液聚合技术已广泛应用于苯丙乳液的聚合领域中,软核硬壳胶乳可用于印花涂料,表面光滑,但发明人发现:表面易受损,出现脱层的现象。
发明内容
为了克服上述问题,本发明提供了一种安全有效,绿色环保的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯50~80份、丙烯酸丁酯20~40份、丙烯酸异辛酯15~35份、复合型乳化剂2~6份、复合型有机硅1~8份、缓冲试剂0.2~0.6份、过硫酸钾0.2~1.2份、异丙醇0.2~0.6份、去离子水100~200份;
所述复合型有机硅由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
在一些实施例中,由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯50~65份、丙烯酸丁酯20~30份、丙烯酸异辛酯15~25份、复合型乳化剂2~4份、复合型有机硅1~4份、缓冲试剂0.2~0.4份、过硫酸钾0.2~0.6份、异丙醇0.2~0.4份、去离子水100~150份。
在一些实施例中,由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯65~80份、丙烯酸丁酯30~40份、丙烯酸异辛酯25~35份、复合型乳化剂4~6份、复合型有机硅4~8份、缓冲试剂0.4~0.6份、过硫酸钾0.6~1.2份、异丙醇0.4~0.6份、去离子水150~200份。
在一些实施例中,所述复合型乳化剂由非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂组成。
在一些实施例中,所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类、聚山梨酯类、烷基多糖苷类中的一种,所述非离子型乳化剂为腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种。
在一些实施例中,所述缓冲试剂由醋酸和醋酸钠组成。
本发明还提供了一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,包括:
将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、水、复合型乳化剂和异丙醇混合均匀,得到预乳液A;
将缓冲试剂溶于水中,得缓冲溶液B;
将过硫酸钾溶于水中,得引发剂水溶液C;
将苯乙烯、水、复合型乳化剂和异丙醇混合均匀,得到预乳液D;
将部分预乳液A和部分缓冲溶液混合,在惰性气体保护下,加热至75~85℃,加入部分引发剂水溶液,反应30~90min,制得乳液E;
继续向乳液E中滴加剩余的预乳液A和部分的引发剂水溶液C,在1~3小时内滴完,并保温1~2小时;
将部分的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在1~3小时内滴完,加入部分的引发剂水溶液,继续搅拌混合液30~90min,制得乳液F;
向乳液F滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在1~3小时内滴完,并保温1~2小时,制得乳液G;
将复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,反应一段时间后,补加引发剂水溶液,保温2~3小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
在一些实施例中,所述混合为在搅拌和/或超声条件下进行。
本发明还提供了上述的方法制备的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
本发明还提供了上述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳在制备油漆、印花涂料或粘合剂中的应用。
本发明的有益效果在于:
(1)通过复合型有机硅单体的改性苯丙胶乳,可以弥补单一有机硅改性苯丙胶乳过程中转化率偏低、凝胶率偏高等方面的不足。
(2)在聚合后期加入复合型有机硅,避免了在聚合过程中由于有机硅的交联作用出现大量凝胶。
(3)采用复合型乳化剂制备的胶乳比单独使用一种乳化剂制得的胶乳更为稳定。
(4)采用核壳半连续乳液聚合技术,可明显提高乳液聚合的转化率,并明显降低聚合过程中乳液的凝胶率。
(5)采用软核硬壳乳液聚合技术,制备的胶乳可用于印花涂料,表面光滑,软而细腻。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1是对比例1(a)、实施例1(b)和对比例2(c)制备胶乳的TEM图片;
图2是对比例1的粒径分布图;
图3是实施例1-5的粒径分布图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的,针对目前软核硬壳胶乳可用于印花涂料,表面光滑,但表面易受损,出现脱层的现象的问题。因此,本发明提出一种安全性能更高、分子量更大的同时兼具耐候性能和耐水性能的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,按照以下重量份的组分配制而成:
所述的复合型乳化剂是由质量比为1:3~3:1的非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂组成;所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类、聚山梨酯类、烷基多糖苷类中的一种,所述非离子型乳化剂为腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种;较佳的组分由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠复合而成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明还提供了一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将20~40重量份丙烯酸丁酯、15~35重量份丙烯酸异辛酯、50~100重量份去离子水、1~3重量份复合型乳化剂和0.2~0.6重量份异丙醇混合,在30000~60000Hz超声波作用下并搅拌20~50分钟,得到预乳液A。
(2)将0.2~0.6重量份缓冲试剂溶于5~10重量份去离子水中制得缓冲溶液B,将0.2~1.2重量份的过硫酸钾溶于10~20重量份的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将50~80重量份苯乙烯、50~100重量份去离子水、1~3重量份复合型乳化剂和0.1~0.3份异丙醇混合,并在30000~60000Hz超声波作用下搅拌20~50分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至40~60℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200~300r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至70~90℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液30~90min,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在1~3小时内滴完,并保温1~2小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在1~3小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液30~90min,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在1~3小时内滴完,并保温1~2小时,制得乳液G。
(8)将1~8重量份的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为0.8~1.2%的总引发剂水溶液,保温2~3小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
实施例1
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将30g丙烯酸丁酯、25g丙烯酸异辛酯、60g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将65g苯乙烯、70g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将2g的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
实施例2
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将28g丙烯酸丁酯、24g丙烯酸异辛酯、60g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将65g苯乙烯、60g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将3g的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
实施例3
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将25g丙烯酸丁酯、20g丙烯酸异辛酯、50g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将65g苯乙烯、60g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将4g的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
实施例4
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将28g丙烯酸丁酯、22g丙烯酸异辛酯、50g去离子水、2.5g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将70g苯乙烯、70g去离子水、2.5g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将5g的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
实施例5
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将34g丙烯酸丁酯、26g丙烯酸异辛酯、60g去离子水、2.5g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将70g苯乙烯、70g去离子水、2.5g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将6g的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
对比例1
一种核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将30g丙烯酸丁酯、25g丙烯酸异辛酯、60g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将65g苯乙烯、70g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到苯丙胶乳。
对比例2
一种复合型有机硅改性普通苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性普通苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将65g苯乙烯、30g丙烯酸丁酯、25g丙烯酸异辛酯、2g复合型有机硅、130g去离子水、4g复合型乳化剂和0.4g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,滴加1/3重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1.5小时,制得乳液D。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和引发剂水溶液C,在1小时内滴完,并保温2小时。降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性苯丙胶乳。
图1、2、3的测试结果表明,实施例1和对比例1中均采用核壳乳液聚合技术,相对于采用普通半连续乳液聚合的对比例2,其胶粒状态具有明显的核壳结构。在实施例1中有机硅改性的核壳苯丙乳液,相对于对比例1,可使胶乳粒径增大,并且随着有机硅含量的增加,胶乳粒径也相应的增大。
对比例3
单一有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
单一有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将30g丙烯酸丁酯、25g丙烯酸异辛酯、60g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将65g苯乙烯、70g去离子水、2g复合型乳化剂和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将2g的乙烯基三甲氧基硅烷缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到单一有机硅改性核壳苯丙胶乳。
对比例4
一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,包括以下组分:
所述复合乳化剂由质量比为1:2的十二烷基葡糖苷和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠组成。
所述复合型有机硅单体由质量比为1.7:1的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
所述缓冲试剂由质量比为1.4:1,浓度为0.2mol/L的醋酸和醋酸钠组成。
本发明的一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,由以下操作步骤进行:
(1)将30g丙烯酸丁酯、25g丙烯酸异辛酯、60g去离子水、2g十二烷基硫酸钠和0.2g异丙醇混合,在40000Hz超声波作用下并搅拌40分钟,得到预乳液A。
(2)将0.4g缓冲试剂溶于10g去离子水中制得缓冲溶液B,将0.7g的过硫酸钾溶于18g的去离子水中制得引发剂水溶液C。
(3)将65g苯乙烯、70g去离子水、2g十二烷基硫酸钠和0.2g异丙醇混合,并在40000Hz超声波作用下搅拌30分钟,得到预乳液D。
(4)将1/3重量份的预乳液A和1/2重量份的缓冲溶液转移到配备有机械搅拌桨和回流冷凝器的四口烧瓶中,将烧瓶放入加热至50℃的油浴锅内,向瓶中持续通入氮气,并以200r/min的速率搅拌混合液,继续升高温度至80℃,加入1/6重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液E。
(5)向乳液E中滴加剩余的预乳液A和1/3重量份的引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时。
(6)将1/2重量份的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在2小时内滴完,加入1/4重量份的引发剂水溶液,继续搅拌混合液1小时,制得乳液F。
(7)向乳液F中滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在2小时内滴完,并保温1小时,制得乳液G。
(8)将2g的复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,20分钟后,补加质量分数为1%的总引发剂水溶液,保温2小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
表1本发明实施例及对比例的多种性能检测表
测试结果表明:在一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳过程中,相对于,对比例1-4,实施例1表现出更低的凝胶率和更高的转化率。相对于对比例1,在实施例1中,由于有机硅单体的加入,可使胶乳膜的拉伸强度增大,并且断裂伸长率并不会下降。由于复合型乳化剂的使用,相对于使用HLB值较大的乳化剂的对比例4,实施例1制备的胶乳膜其水接触角也大幅度增加。实施例1中复合型有机硅改性效果相对于对比例3中采用单一有机硅改性效果有整体提升。实施例1-5制备的胶乳具有较高的稳定性,这可应用于印花涂料,相对于对比例4,并不易出现脱层的现象。
最后应该说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,其特征在于,由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯50~80份、丙烯酸丁酯20~40份、丙烯酸异辛酯15~35份、复合型乳化剂2~6份、复合型有机硅1~8份、缓冲试剂0.2~0.6份、过硫酸钾0.2~1.2份、异丙醇0.2~0.6份、去离子水100~200份;
所述复合型有机硅由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷组成。
2.如权利要求1所述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,其特征在于,由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯50~65份、丙烯酸丁酯20~30份、丙烯酸异辛酯15~25份、复合型乳化剂2~4份、复合型有机硅1~4份、缓冲试剂0.2~0.4份、过硫酸钾0.2~0.6份、异丙醇0.2~0.4份、去离子水100~150份。
3.如权利要求1所述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,其特征在于,由下列重量份的原料配制而成:苯乙烯65~80份、丙烯酸丁酯30~40份、丙烯酸异辛酯25~35份、复合型乳化剂4~6份、复合型有机硅4~8份、缓冲试剂0.4~0.6份、过硫酸钾0.6~1.2份、异丙醇0.4~0.6份、去离子水150~200份。
4.如权利要求1-3任一项所述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,其特征在于,所述复合型乳化剂由非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂组成。
5.如权利要求4所述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,其特征在于,所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类、聚山梨酯类、烷基多糖苷类中的一种,所述非离子型乳化剂为腰果酚聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种。
6.如权利要求1-3任一项所述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳,其特征在于,所述缓冲试剂由醋酸和醋酸钠组成。
7.一种复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳的制备方法,其特征在于,包括:
将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、水、复合型乳化剂和异丙醇混合均匀,得到预乳液A;
将缓冲试剂溶于水中,得缓冲溶液B;
将过硫酸钾溶于水中,得引发剂水溶液C;
将苯乙烯、水、复合型乳化剂和异丙醇混合均匀,得到预乳液D;
将部分预乳液A和部分缓冲溶液混合,在惰性气体保护下,加热至75~85℃,加入部分引发剂水溶液,反应30~90min,制得乳液E;
向乳液E中继续向乳液E中滴加剩余的预乳液A和部分的引发剂水溶液C,在1~3小时内滴完,并保温1~2小时;
将部分的预乳液D和剩余的缓冲溶液滴加到乳液E中,在1~3小时内滴完,加入部分的引发剂水溶液,继续搅拌混合液30~90min,制得乳液F;
向乳液F滴加剩余的预乳液D和引发剂水溶液C,在1~3小时内滴完,并保温1~2小时,制得乳液G;
将复合型有机硅单体缓慢滴加至乳液G中,反应一段时间后,补加引发剂水溶液,保温2~3小时,降至室温,并向乳液中滴加氨水,直到乳液PH为7-8,得到复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述混合为在搅拌和/或超声条件下进行。
9.权利要求7或8所述的方法制备的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳。
10.权利要求1-6、8任一项所述的复合型有机硅改性核壳苯丙胶乳在制备油漆、印花涂料或粘合剂中的应用。
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