一種耐堿乳液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐堿乳液的制備方法，包括的步驟為：將苯乙烯、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸酯和乳化劑預(yù)乳化；配制引發(fā)劑溶液；向反應(yīng)容器中加入水、攪拌加入部分乳化劑，并升溫至75-85℃、快速加入20-50%聚合引發(fā)劑水溶液；5～10分鐘后向其中同時滴加預(yù)乳化的混合原料及引發(fā)劑溶液，時間3-4小時內(nèi)、85±3℃；滴完保溫30～60分鐘；滴加后處理引發(fā)劑溶液，于90±2℃保溫1-2小時；降溫至40℃以下，調(diào)節(jié)pH=8-9.5，再加入非離子乳化劑水溶液、硅溶膠，檢測合格后出料。本發(fā)明將非離子乳化劑和無機硅溶膠的有機-無機抗堿體系同時引入聚丙烯酸酯乳液，改善了乳液的耐堿性能及儲存穩(wěn)定性，提高了其應(yīng)用涂層表面的耐水性能、粘結(jié)強度。
【專利說明】一種耐堿乳液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬精細化工領(lǐng)域，尤其涉及一種耐堿乳液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]最近幾十年建筑行業(yè)在我國得到了迅猛的發(fā)展，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)聚丙烯酸酯乳液也隨著建筑行業(yè)的發(fā)展而得到了快速發(fā)展。上世紀90年代國內(nèi)建筑行業(yè)使用的乳液基本上是R&H、BASF、國民淀粉、聯(lián)碳等國外大公司占據(jù)絕對市場，當時國內(nèi)年產(chǎn)量幾千噸的乳液廠都很少，各種小工廠數(shù)量眾多、技術(shù)含量較低。隨著最近幾十年的發(fā)展，國內(nèi)乳液的技術(shù)及管理水平達到了質(zhì)的飛躍，現(xiàn)在國外公司在建筑乳液的市場基本上全軍覆沒，國內(nèi)的眾多小廠也已經(jīng)倒閉80%以上，目前市場上逐漸形成了萬噸級以上的十幾家大型乳液企業(yè)。
[0003]聚丙烯酸酯乳液在建筑上的用途非常廣泛，如內(nèi)外墻涂料、外墻保溫板的粘合、墻紙/瓷磚等的貼合、地下室防水、衛(wèi)生間及樓頂?shù)姆浪⒂斡境氐姆浪?、各種橋梁及道路的施工、高鐵的建設(shè)工程、各種城市的地鐵及輕軌工程等等都離不開它們的應(yīng)用，因此形成了品種眾多的豐富產(chǎn)品。聚丙烯酸酯乳液除了起到各種內(nèi)外面的裝飾及粘合之外，更重要的是它們能夠增加混凝土的強度、增加混凝土的耐水和防水性能、減少混凝土的養(yǎng)護時間、解決多種特殊場合的施工困難。
[0004]由于混凝土本身是無機粉料的混合物，它有兩個特殊性:一是堿性較高、二是其水溶液含有多價金屬離子，而 聚丙烯酸酯乳液一般都不耐堿、不耐多價金屬離子，因此當聚丙烯酸酯乳液用于直接與混凝土接觸的場合時必須要有較好的耐受性。但目前市場上的耐堿類產(chǎn)品性能不足，不是價格較高、就是性能較差。因此，開發(fā)一種性能優(yōu)良、價格經(jīng)濟的產(chǎn)品也是市場的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是為了提供耐堿乳液的新品種，所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、易于實現(xiàn)，采用有機-無機復(fù)合體系生產(chǎn)耐堿乳液的制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷等多種非離子乳化劑能夠使聚丙烯酸酯乳液對堿性具有良好的耐受性；硅溶膠的無機水溶液或分散體能夠增強聚丙烯酸酯乳液對混凝土的相容性、附著力及粘結(jié)強度。本發(fā)明將三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷等非離子乳化劑和硅溶膠同時引入聚丙烯酸酯乳液體系，開發(fā)出有機-無機復(fù)合體系的具有優(yōu)良耐堿性和施工性能的新品種，滿足和完善市場的需求，為建筑用水性乳液類產(chǎn)品提供新型的耐堿乳液品種。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種耐堿乳液的制備方法，它包括如下步驟:
[0009](I)、原料的預(yù)乳化:將苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺等單體加入第一容器中混合均勻備用，將第一乳化劑、去離子水加入第二容器中溶解均勻，邊攪拌邊加入第一容器中備用的混合原料，且在8~12分鐘內(nèi)加完，加入完畢后以100~200rpm的速度攪拌0.5~1小時,然后分批加入第一;恒壓滴液漏斗中備用；
[0010](2)、聚合引發(fā)劑溶液的配制:將聚合引發(fā)劑溶于一定量去離子水中在磁力攪拌器上以250~300rpm的速度攪拌0.5~1小時，然后分批加入第二恒壓滴液漏斗中備用；
[0011](3)、后處理引發(fā)劑溶液的配制:將后處理引發(fā)劑溶于一定量去離子水中在磁力攪拌器上以250~300rpm的速度攪拌0.5~1小時，然后分批加入第三恒壓滴液漏斗中備用；
[0012](4)、向反應(yīng)容器中加入一定量的去離子水，邊攪拌邊升溫至75_85°C，快速加入第二乳化劑、20-50%步驟(2)中第二恒壓滴液漏斗中備用的聚合引發(fā)劑溶液，并在溫度升至85±3°C時，向反應(yīng)容器中同時勻速滴加步驟(1)中第一恒壓滴液漏斗中備用的混合原料及步驟(2)中的引發(fā)劑溶液，整個滴加過程在3-4小時內(nèi)、溫度85±3°C ；
[0013](5)、滴加完畢，保溫30~60分鐘；
[0014](6)、滴加步驟(3)中第三恒壓滴液漏斗中備用的后處理引發(fā)劑溶液，加入完畢后，于90 ±2 °C保溫1-2小時；
[0015](7)、降溫至40°C以下，先用堿液調(diào)節(jié)pH=8_9.5，pH低于8會導(dǎo)致加入硅溶膠后乳液體系儲存不穩(wěn)定；
[0016](8)、加入非離子乳化劑水溶液，攪拌20-30分鐘；
[0017](9)、加入硅溶膠，攪拌20-40分鐘；
[0018](10 )、檢測外觀、固含量、pH合格后出料。
[0019]其中，所述的第一乳化劑為非離子乳化劑、CO-436、AES、A-103與C0PS-1中的二種或多種，其所用總質(zhì)量為混合單體總質(zhì)量的2-7.5%;所述的第二乳化劑為分子量1000-2500的聚甲基丙烯酸鈉或銨鹽溶液及非離子乳化劑、C0-436、AES、A-103中的一種或幾種，其用量為混合單體總質(zhì)量的2-10%。
[0020]其中，所述的非離子乳化劑為含苯環(huán)非離子乳化劑，其E0=8_50，非離子乳化劑的用量為混合單體總質(zhì)量的3-30%。
[0021]所述的(甲基)丙烯酸為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種，所述的(甲基)丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯中的一種或幾種；所述的(甲基)丙烯酰胺為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺中的一種或幾種。
[0022]所述的聚合引發(fā)劑和后處理引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種或幾種；其中聚合引發(fā)劑的用量為混合單體總質(zhì)量的0.3-1.2%，后處理引發(fā)劑的用量為混合單體總質(zhì)量的0.05-0.5%。
[0023]所述的含苯環(huán) 非離子乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種，其中，烷基酚聚氧乙烯醚與三苯乙烯基苯酚的質(zhì)量比為2-70:30-98。
[0024]所述的堿液為氨水。
[0025]步驟(1)中，第一乳化劑含有非離子乳化劑時，其與步驟(8)中非離子乳化劑的質(zhì)量比為2~50:50~98。
[0026]硅溶膠的用量為體系總質(zhì)量的5~40%。
[0027]有益效果:本發(fā)明所述的耐堿乳液的制備方法將三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷等非離子乳化劑和硅溶膠的有機-無機復(fù)合體系引入丙烯酸酯耐堿乳液聚合物體系，改善了乳液的耐堿性能及儲存穩(wěn)定性，提高了其應(yīng)用涂層表面的耐水性能、粘結(jié)強度，價格經(jīng)濟、生產(chǎn)過程簡單、易于應(yīng)用；生產(chǎn)的乳液使用范圍廣泛，適用于混凝土砂漿用乳液、樓頂防水乳液、及新建筑墻體的外墻封底乳液。
【具體實施方式】
[0028]實施例1:耐堿封閉底漆用乳液
[0029]原料配方:單位(g)
[0030]AdjC:19 ;聚甲基丙烯酸銨鹽水溶液(分子量為2300、固含量為40%): 14.5 ;AES (乙氧基化烷基硫酸納):I.0 ；
[0031]B、去離子水:103 ；C0-436:14 ;壬基酚聚環(huán)氧乙烷(EO=IO):2 ;丙烯酸丁酯:202 ；甲基丙烯酸甲酯:151 ;甲基丙烯酸:8 ;N-羥甲基丙烯酰胺:6 ；
[0032]C、去離子水:65 ;過硫酸銨:2.6 ；
[0033]D、去離子水:7 ;過硫酸銨:0.3 ；
[0034]E、氨水(質(zhì)量濃度17%):10.7
[0035]F、水:135 ;三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40):45 ；
[0036]G、硅溶膠(質(zhì)量濃度30%):225。
·[0037]生產(chǎn)工藝:
[0038](I)原料的預(yù)乳化:將B組物料中的原料丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺加入容器(A)中混合均勻備用，將C0-436、壬基酚聚環(huán)氧乙烷(E0=10)、去離子水加入容器(B)中溶解均勻，邊攪拌邊加入容器(A)中備用的混合原料，11分鐘加完，然后以200rpm的速度攪拌I小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0039](2)、聚合引發(fā)劑溶液的配制:將C組中的引發(fā)劑過硫酸銨溶于去離子水中在磁力攪拌器上以300rpm的速度攪拌0.5小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0040](3)、后處理引發(fā)劑溶液的配制:將D組中的引發(fā)劑過硫酸銨溶于去離子水中在磁力攪拌器上以300rpm的速度攪拌0.5小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0041](4)、向2000ml四口燒瓶中加入A組中的去離子水，邊攪拌邊升溫至80°C，快速加入聚甲基丙烯酸銨水溶液、AES、30%步驟(2)中恒壓滴液漏斗中備用的聚合引發(fā)劑溶液，并溫度升至86°C時，向反應(yīng)容器中同時勻速滴加步驟(1)中恒壓滴液漏斗中備用的混合原料及步驟(2)中的引發(fā)劑溶液，控制溫度86 - 88°C，滴加時間為165分鐘；
[0042](5 )、滴加完畢，保溫于87 V保溫35分鐘；
[0043](6)、滴加步驟(3)中恒壓滴液漏斗中備用的后處理引發(fā)劑溶液，加入完畢后，于89~91 °C保溫2小時；
[0044](7)、降溫至40°C以下，加入E組中的氨水調(diào)節(jié)pH=9.2 ;
[0045](8)、加入F組中的三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40)水溶液，攪拌30分鐘；
[0046](9)、加入G組中的硅溶膠，攪拌35分鐘；
[0047](10)、檢測外觀(乳白色細膩乳液、無雜質(zhì))、固含量(40.5%)、ρΗ=9.2合格、出料。
[0048]實施例2:耐堿防水乳液
[0049]原料配方:單位(g)
[0050]A、去尚子水:210 ;聚甲基丙烯酸銨鹽水溶液(分子量為2300、固含量為40%):14.5 ；AES:1.0 ；
[0051]B、去離子水:150 ；CO-436:22 ;壬基酚聚環(huán)氧乙烷(EO=IO):4 ;壬基酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40):12 ;丙烯酸異辛酯:250，丙烯酸丁酯:100 ;苯乙烯:190 ;丙烯酸:12 ；
[0052]C、去離子水:120 ;過硫酸銨:3.7 ；
[0053]D、去離子水:10 ;過硫酸銨:0.4 ；
[0054]E、氨水(質(zhì)量濃度17%):18.2
[0055]F、水:120 ;三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40):55 ；
[0056]G、硅溶膠(質(zhì)量濃度30%):150。
[0057]生產(chǎn)工藝:
[0058]( I)原料的預(yù)乳化:將B組物料中的原料苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸加入容器(A)中混合均勻備用，將C0-436、壬基酚聚環(huán)氧乙烷(E0=10)、壬基酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40)、A-171、去離子水加入容器(B)中溶解均勻，邊攪拌邊加入容器(A)中備用的混合原料，10分鐘加完，然后以200rpm的速度攪拌I小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0059](2)、聚合引發(fā) 劑溶液的配制:將C組中的引發(fā)劑過硫酸銨溶于去離子水中在磁力攪拌器上以300rpm的速度攪拌0.5小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0060](3)、后處理引發(fā)劑溶液的配制:將D組中的引發(fā)劑過硫酸銨溶于去離子水中在磁力攪拌器上以300rpm的速度攪拌0.5小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0061](4)、向2000ml四口燒瓶中加入A組中的去離子水，邊攪拌邊升溫至78°C，快速加入聚甲基丙烯酸銨鹽水溶液、AES、35%步驟(2)中恒壓滴液漏斗中備用的聚合引發(fā)劑溶液，并溫度升至83°C時，向反應(yīng)容器中同時勻速滴加步驟(1)中恒壓滴液漏斗中備用的混合原料及步驟(2)中的引發(fā)劑溶液，控制溫度84 - 88°C，滴加時間為180分鐘；
[0062](5)、滴加完畢，保溫于87°C保溫35分鐘；
[0063](6)、滴加步驟(3)中恒壓滴液漏斗中備用的后處理引發(fā)劑溶液，加入完畢后，于88~92°C保溫2小時；
[0064](7)、降溫至40°C以下,加入E組中的氨水調(diào)節(jié)pH=9.5 ；
[0065](8)、加入F組中的三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40)水溶液，攪拌28分鐘；
[0066](9)、加入G組中的硅溶膠，攪拌37分鐘；
[0067](10)、檢測外觀(乳白色細膩乳液、無雜質(zhì))、固含量(46.7%)、pH=9.5，合格、出料。
[0068]實施例3:耐堿混凝土砂漿用乳液
[0069]原料配方:單位(g)
[0070]A、去尚子水:100 ;聚甲基丙烯酸銨鹽水溶液(分子量為1700、固含量為40%):6 ；AES:2 ;三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=29):3.5 ；
[0071]B、去離子水:110 ；C0-436:8 ;三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40):5 ;丙烯酸丁酯:105 ;甲基丙烯酸甲酯:130 ;甲基丙烯酸:4.5 ;丙烯酸異辛酯:20 ；
[0072]C、去離子水:50 ;過硫酸鉀:2.5 ；
[0073]D、去離子水:10 ;過硫酸銨:0.15 ;
[0074]E、氨水(質(zhì)量分數(shù)17%):5.8
[0075]F、水:65 ;壬基酚聚環(huán)氧乙烷(EO=IO):10 ;三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40):18 ；
[0076]G、硅溶膠(質(zhì)量濃度30%):110。
[0077]生產(chǎn)工藝:
[0078](I)原料的預(yù)乳化:將C組物料中的原料丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯加入容器(A)中混合均勻備用，將C0-436、三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40)、去離子水加入容器(B)中溶解均勻，邊攪拌邊加入容器(A)中備用的混合原料，11分鐘加完，加入完畢后以150rpm的速度攪拌I小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0079](2)、聚合引發(fā)劑溶液的配制:將C組中的引發(fā)劑過硫酸鉀溶于去離子水中在磁力攪拌器上以300rpm的速度攪拌0.5小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0080](3)、后處理引發(fā)劑溶液的配制:將D組中的引發(fā)劑過硫酸銨溶于去離子水中在磁力攪拌器上以250rpm的速度攪拌0.5小時，然后分批加入恒壓滴液漏斗中備用；
[0081](4)、向1000ml四口燒瓶中加入A組中的去離子水，邊攪拌邊升溫至80°C，快速加入聚甲基丙烯酸銨鹽水溶液、AES、三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷、40%步驟(2)中恒壓滴液漏斗中備用的聚合引發(fā)劑溶液，并溫度升至84°C時，向反應(yīng)容器中同時勻速滴加步驟(1)中恒壓滴液漏斗中備用的混合原料及步驟(2)中的引發(fā)劑溶液，控制溫度86 - 88°C，滴加時間為172分鐘；
[0082](5 )、滴加完 畢，保溫于86 0C保溫40分鐘；
[0083](6)、滴加步驟(3)中恒壓滴液漏斗中備用的后處理引發(fā)劑溶液，加入完畢后，于89~91°C保溫I小時；
[0084](7)、降溫至40°C以下,加入E組中的氨水調(diào)節(jié)pH=8.9 ；
[0085](8)、加入F組中的NP-10和三苯乙烯基苯酚聚環(huán)氧乙烷(E0=40)水溶液，攪拌28分鐘；
[0086](9)、加入G組中的硅溶膠，攪拌32分鐘；
[0087](10)、檢測外觀(乳白色細膩乳液)、固含量(43.5%)、pH=8.9合格、出料。
【權(quán)利要求】
1.一種耐堿乳液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)、原料的預(yù)乳化:將苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺等單體加入第一容器中混合均勻備用，將第一乳化劑、去離子水加入第二容器中溶解均勻，邊攪拌邊加入第一容器中備用的混合原料，且在8~12分鐘內(nèi)加完，加入完畢后以100~200rpm的速度攪拌0.5~I小時，然后分批加入第一恒壓滴液漏斗中備用； (2)、聚合引發(fā)劑溶液的配制:將聚合引發(fā)劑溶于去離子水中在磁力攪拌器上以250~300rpm的速度攪拌0.5~I小時,然后分批加入第二恒壓滴液漏斗中備用； (3)、后處理引發(fā)劑溶液的配制:將后處理引發(fā)劑溶于去離子水中在磁力攪拌器上以250~300rpm的速度攪拌0.5~I小時，然后分批加入第三恒壓滴液漏斗中備用； (4)、向反應(yīng)容器中加入去離子水，邊攪拌邊升溫至75-85°C，快速加入第二乳化劑、20-50%步驟(2)中第二恒壓滴液漏斗中備用的聚合引發(fā)劑溶液，并在溫度升至85±3°C時向反應(yīng)容器中同時勻速滴加步驟(1)中第一恒壓滴液漏斗中備用的混合原料及步驟(2)中的引發(fā)劑溶液，整個滴加過程在3-4小時內(nèi)、溫度85 ± 3 °C ; (5)、滴加完畢，保溫30~60分鐘； (6)、滴加步驟(3)中第三恒壓滴液漏斗中備用的后處理引發(fā)劑溶液，加入完畢后，于90±2°C保溫1-2小時； (7)、降溫至40°C以下，先用堿液調(diào)節(jié)pH=8-9.5 ； (8)、加入非離子乳化劑水溶液，攪拌20-30分鐘； (9)、加入硅溶膠，攪拌20-40分鐘； (10)、檢測外觀、固含量、pH合格后出料； 其中，所述的第一乳化劑為非離子乳化劑、C0-436、AES、A-103與COPS-1中的二種或多種，其所用總質(zhì)量為混合單體總質(zhì)量的2-7.5% ;所述的第二乳化劑為分子量1000-2500的聚甲基丙烯酸鈉或銨鹽溶液及非離子乳化劑、C0-436、AES、A-103中的一種或幾種，其用量為混合單體總質(zhì)量的2-10% ； 其中，所述的非離子乳化劑為含苯環(huán)非離子乳化劑，其E0=8-50，非離子乳化劑的用量為混合單體總質(zhì)量的3-30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐堿乳液的制備方法，其特征在于:所述的(甲基)丙烯酸為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種，所述的(甲基)丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸異辛酯中的一種或幾種；所述的(甲基)丙烯酰胺為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐堿乳液的制備方法，其特征在于:所述的聚合引發(fā)劑和后處理引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種或幾種，其中聚合引發(fā)劑的用量為混合單體總質(zhì)量的0.3-1.2%，后處理引發(fā)劑的用量為混合單體總質(zhì)量的0.05-0.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐堿乳液的制備方法，其特征在于:所述的含苯環(huán)非離子乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種，其中，烷基酚聚氧乙烯醚與三苯乙烯基苯酚的質(zhì)量比為2-70:30-98。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐堿乳液的制備方法，其特征在于:所述的堿液為氨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐堿乳液的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，第一乳化劑含有非離子乳化劑時，其與步驟(8)中非離子乳化劑的質(zhì)量比為2~50:50~98。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種耐堿乳液的制備方法，其特征在于:硅溶膠的用量為體系總 質(zhì)量的5~40%。
【文檔編號】C08F220/14GK103709317SQ201310676392
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】李維格, 劉鈁, 張春福 申請人:蘇州博納化學科技有限公司