一种醇酸-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法技术

本发明专利技术公开一种醇酸-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法，步骤如下：用乙烯基单体预乳液作为种子引发，然后加入醇酸树脂预乳液进行乳液聚合反应，用过硫酸铵和过氧化二苯甲酰进行双重引发，合成具有核壳结构的醇酸-丙烯酸酯杂化乳液，以醇酸树脂为核，以丙烯酸树脂为壳，醇酸树脂与乙烯基单体质量比为35～45:65～55，杂化乳液固含量为45%以上。本发明专利技术的杂化乳液中各组分的协同效应，成膜过程不需要成膜助剂或共溶剂，表干快；油性催干剂与醇酸树脂共同预乳化加入，提高了涂膜的实干性，所得杂化乳液具有醇酸树脂和丙烯酸树脂的优良性能,经济、环保，能广泛应用于工业涂料领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，步骤如下：用乙烯基单体预乳液作为种子引发，然后加入醇酸树脂预乳液进行乳液聚合反应，用过硫酸铵和过氧化二苯甲酰进行双重引发，合成具有核壳结构的醇酸-丙烯酸酯杂化乳液，以醇酸树脂为核，以丙烯酸树脂为壳，醇酸树脂与乙烯基单体质量比为35～45:65～55，杂化乳液固含量为45%以上。本专利技术的杂化乳液中各组分的协同效应，成膜过程不需要成膜助剂或共溶剂，表干快；油性催干剂与醇酸树脂共同预乳化加入，提高了涂膜的实干性，所得杂化乳液具有醇酸树脂和丙烯酸树脂的优良性能,经济、环保，能广泛应用于工业涂料领域。【专利说明】
本专利技术涉及一种乳液制备方法，特别是涉及，属于高分子化学及乳液聚合
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技术介绍
涂料及涂装行业所排出的挥发性有机化合物(V0C)，包括能引起大气层氧化容量和酸度变化(导致酸雨)，及产生光化学烟雾的碳氢化合物、有机卤化物、有机硫化物等。环保法规的日趋完善，环保意识的不断增强，将无毒、廉价的水引入涂料中，既能节省资源，降低成本，又可降低VOC的排放，这使得水性涂料得以迅猛发展。醇酸树脂具有氧化自交联、涂层丰满、装饰性好、易施工的特点，综合性能好，并以植物油——可再生资源为原料，具有可持续发展和“绿色”特性，在涂料行业占有举足轻重的地位，用量最大。我国醇酸树脂产量在120万吨/年以上，主要以200#汽油为溶剂，传统的醇酸树脂涂料含有40%以上的烃溶剂，生产、施工大约消耗100万吨/年以上的有机溶剂，既污染环境又浪费能源。根据《中国涂料行业“十二五”规划》关于涂料行业的发展方向:第一是清洁生产，第二是循环经济，第三是环境友好，第四是节能减排。醇酸树脂水性化则是醇酸树脂的主要发展趋势之一。单一的水溶性醇酸树脂或乳液性醇酸树脂虽然具有成膜性好、光泽高等优点，但其涂膜干燥慢，硬度低，现在大多用改性的方法来提高水性醇酸树脂的性能，其中以丙烯酸树脂改性的方式研究较多，可以将醇酸乳液的高光泽、渗透性及丙烯酸乳液的快干性、耐候性等优点相结合。`但现在公开的丙烯酸改性醇酸杂化乳液研究成果中，主要采用预乳化半连续滴加工艺合成，乳液体系中醇酸树脂所占比例较少，乳液固含量低，不仅成本高，成膜性也不理想，成膜过程需要加入常规的乳液成膜助剂。因此研究固含量高、醇酸树脂含量高、不用成膜助剂及干性快的杂化乳液，对水性醇酸树脂在工业涂料中的应用推广、降低涂料行业成本、减少VOC排放方面更有现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法制备的醇酸-丙烯酸酯杂化乳液具有成膜快，不需添加成膜助剂等优点。本专利技术所采用的技术解决方案是:，包括以下步骤:(I)醇酸树脂制备:以干性油与季戊四醇为原料制得含有不饱和双键的气干性醇酸树脂，油度在45~65%，酸值< 12mgK0H/g，黏度7~8s (在25°C以格式管测定)；(2)醇酸树脂预乳化:向步骤(1)制备的醇酸树脂中加入油性醇酸树脂催干剂、油性引发剂及乙烯基单体，搅拌混合均匀；然后加入去离子水、乳化剂及水性引发剂，在室温下经乳化机高速乳化，乳化过程中，容器浸在冰水中，保持恒定温度，得醇酸树脂预乳液，备用；(3)乙烯基单体预乳化:将乳化剂、乙烯基单体、去离子水混合均匀后，经乳化机高速分散10~20分钟，得到乙烯基单体预乳液，备用；(4)醇酸-丙烯酸酯杂化乳液制备:采用种子乳液聚合方法，在装有冷凝器、机械搅拌器、氮气通入管、分液漏斗及温度计的四口瓶中，先通入氮气清除空气，然后将NaHC03、去离子水、乳化剂加入四口瓶中，在搅拌下升温至70°C，加入乙烯基单体预乳液，保温5min后，加入水性引发剂，得到呈蓝光的种子乳液；接着升温至80°C，在保温下滴加入醇酸树脂预乳液，然后90°C保温Ih ;再降温至65°C，先加入叔丁基过氧化氢，保温20min，再加入甲醛合次硫酸氢钠，保温30in，进行单体消除反应；最后降温至30°C，用pH调节剂调节乳液pH值至7-8，过滤，包装。优选的，步骤(1)中所述气干性醇酸树脂的制备步骤如下:(101)醇解:将精制豆油与季戊四醇在220°C~240°C进行酯交换反应，至取样测定质量百分比浓度95%乙醇25°C容忍度为(3~5):1作为醇解终点；(102)酯化:步骤(101)完成后，继续加入苯二甲酸酐与二甲苯，在200°C保温lh，然后升温到215~220°C保温2h，测酸值、黏度，当酸值< 12mgK0H/g，并在25°C以格式管测定黏度为7~8s后，立即停止加热，开始降温，温度降至150°C，减压蒸出醇酸树脂中的二甲苯；再降温至60°C，抽出醇酸树脂，在氮气保护下加入醇酸树脂重量7~10%的疏水剂，搅拌稀释，过滤备用。上述精制豆油与季戊四醇的质量比优选为(3~4):1 ;苯二甲酸酐、二甲苯的加入量与季戊四醇的质量比优选 为(1.5~2): (0.2~0.3):1。步骤(102)中，所述疏水剂优选为十六烷、正癸烷、十六烷醇或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种组合。步骤(2)中:所述醇酸树脂、油性醇酸树脂催干剂、油性引发剂和乙烯基单体的质量比优选为(40~50): (2~3): (I~2): (45~55);去离子水、乳化剂和水性引发剂的添加量与乙烯基单体的质量比优选为(35~45): (2~3): (0.1~0.3): (45~55);步骤(3)中:所述乳化剂、乙烯基单体和去离子水的质量比优选为(0.5~0.8): (20~25): (15~20);步骤(4)中=NaHCO3、去离子水、乳化剂与乙烯基单体预乳液的质量比为(I~1.5): (150~200): (1.5~3): (35~45);水性引发剂加入量占乙烯基单体预乳液质量的0.3%~0.6% ;叔丁基过氧化氢、甲醛合次硫酸氢钠加入量分别占乙烯基单体总加入质量(即步骤(2)和(3)中添加的乙烯基单体总量)的0.4%~0.6%。上述乙烯基单体优选为丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸中的一种或几种组合。上述乳化剂优选为阴/非离子复配乳化剂，阴/非离子复配乳化剂中阴离子乳化剂与非离子乳化剂的质量比优选为1.5~2:1 ;所述阴离子乳化剂优选为烷基醇烷氧基化硫酸纳盐、烷基二苯酿二横酸盐、十二烷基硫酸纳、十二烷基苯横酸纳、十二烷基二苯酿二磺酸钠中的一种或几种组合，非离子乳化剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、壬基酚聚氧化乙烯基醚中的一种或几种组合。上述水性引发剂优选为过硫酸钾和/或过硫酸铵；油性引发剂优选为过氧化二苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。上述油性醇酸树脂催干剂优选为异辛酸钴(6%钴)、异辛酸锆(9%锆)、异辛酸锰(6%锰)、异辛酸钙(6%钙)及异辛酸稀土(8%稀土)中的一种或几种组合，油性醇酸树脂催干剂中金属占醇酸树脂的质量百分比优选为0.1~1%。上述pH调节剂优选为AMP-95，质量百分比浓度95%的2_氨基_2_甲基_1_丙醇水溶液。本专利技术的有益技术效果是:本专利技术采用种子乳液聚合法，合成具有核壳结构的醇酸-丙烯酸酯杂化乳液，固体含量达到45%以上，醇酸树脂与乙烯基单体的质量比为35~45:65~55，醇酸树脂所占比例高，成本低；将油性催干剂与醇酸树脂预乳化时共同加入，涂膜干性快，同时避免催干剂水解；杂化体中各组分的协本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种醇酸?丙烯酸酯杂化乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）醇酸树脂制备：以干性油与季戊四醇为原料制得含有不饱和双键的气干性醇酸树脂，油度在45～65%，酸值≤12mgKOH/g，黏度7～8s；（2）醇酸树脂预乳化：向步骤（1）制备的醇酸树脂中加入油性醇酸树脂催干剂、油性引发剂及乙烯基单体，搅拌混合均匀；然后加入去离子水、乳化剂及水性引发剂，在室温下经乳化机高速乳化，乳化过程中，容器浸在冰水中，保持恒定温度，得醇酸树脂预乳液，备用；（3）乙烯基单体预乳化：将乳化剂、乙烯基单体、去离子水混合均匀后，经乳化机高速分散10～20分钟，得到乙烯基单体预乳液，备用；（4）醇酸?丙烯酸酯杂化乳液制备：在装有冷凝器、机械搅拌器、氮气通入管、分液漏斗及温度计的四口瓶中，先通入氮气清除空气，然后将NaHCO3、去离子水、乳化剂加入四口瓶中，在搅拌下升温至70℃，加入乙烯基单体预乳液，保温5min后，加入水性引发剂，得到呈蓝光的种子乳液；接着升温至80℃，在保温下滴加入醇酸树脂预乳液，然后升温至90℃保温1h；再降温至65℃，先加入叔丁基过氧化氢，保温20min，再加入甲醛次硫酸氢钠，保温30in；最后降温至30℃，用pH调节剂调节乳液pH值至7?8，过滤，包装。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆安，姜显华，曹绪梅，刘洪海，李振华，
申请(专利权)人：青岛乐化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：