本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種速凝型丙烯酸膠乳及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)水性丙烯酸膠乳除了其環(huán)保性高的優(yōu)點外，還具有良好的附著力、耐水性和耐候性，因而其廣泛應(yīng)用于涂料行業(yè)、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)、建筑材料、粘合劑或密封劑等市場。因而，由于傳統(tǒng)水性丙烯酸膠乳卓越的附著力、良好的耐水性、耐候性以及更加可持續(xù)、環(huán)保的性能，使傳統(tǒng)水性丙烯酸膠乳正在逐漸取代傳統(tǒng)的油性產(chǎn)品。

2、然而受限于水分含量及其成膜機理，相比油性涂料或雙組份涂料，干燥時間大幅延長，工時成本與天氣等因素影響顯現(xiàn)，一直制約著傳統(tǒng)水性丙烯酸膠乳在不同領(lǐng)域中的發(fā)展、應(yīng)用。特別是玻璃化溫度低于5℃的柔性或粘彈類膠乳，其成膜速度受水分含量影響更為嚴(yán)重。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，有以下提高水性丙烯酸膠乳干燥速度的方法：通過增強乳液的固含量，從而使乳液顆粒之間的間距降低，表干臨界值降低，從而加快干燥速度，但是，固含量過高可能導(dǎo)致施工困難；還可以通過引入成膜助劑加速水分的蒸發(fā)和促進(jìn)樹脂顆粒間的相互滲透，從而加快干燥速度，但是，過多的成膜助劑可能會延長從表干到全干的時間，因為它們需要足夠的時間從體系中揮發(fā)。

4、由此，通過上述可知，在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，提高水性丙烯酸膠乳干燥速度的方法都有或多或少的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了縮短水性丙烯酸膠的干燥速度，本發(fā)明提供一種速凝型丙烯酸膠乳及其制備方法。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種速凝型丙烯酸膠乳，該速凝型丙烯酸膠乳的ph不低于9，且速凝型丙烯酸膠乳包括揮發(fā)性堿；其中，按照質(zhì)量份數(shù)計算，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料包括0～19.713份苯乙烯、0～18.144份甲基丙烯酸甲酯、27.215～33.67份丙烯酸烷基酯、1.623～3.116份功能單體、1.495～1.498份陽離子單體；速凝型丙烯酸膠乳包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一種；功能單體包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一種；陽離子單體包括n-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸n,n-二甲氨基乙酯中的至少一種；丙烯酸烷基酯包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯。

3、本發(fā)明通過恰當(dāng)?shù)呐浞?，通過將膠乳體系的ph維持在不低于9的范圍，使陽離子單體與含乙烯基的功能單體等發(fā)生共聚反應(yīng)。具體地，在保證ph在不低于9的前提下，陽離子單體中的雙鍵能夠發(fā)生自聚或與功能單體進(jìn)行鏈接，從而能夠?qū)㈥栯x子單體接枝于乳膠粒的表面。此外，在ph≥9時，陽離子單體中的活性n端的季銨化程度較低，因此能夠形成穩(wěn)定的乳液狀態(tài)，在密封保存下可穩(wěn)定儲存6個月以上。而當(dāng)本發(fā)明所提供的丙烯酸膠乳進(jìn)行施工成薄膜后，由于丙烯酸膠乳中的揮發(fā)性堿開始揮發(fā)，體系的ph將快速降至8.5以下，陽離子單體的活性n端的季銨化程度提升(陽離子電荷性增強)，會快速與周圍帶負(fù)電荷的羧基以及電負(fù)性較強的羥基異性相吸，使乳膠粒之間立即發(fā)生架橋凝聚效應(yīng)，實現(xiàn)加速破乳，降低膠乳成膜對含水量的要求，進(jìn)而使丙烯酸膠乳能夠?qū)崿F(xiàn)速凝的效果。

4、按照質(zhì)量比計算，所述丙烯酸-2-乙基己酯：所述丙烯酸正丁酯＝16～23.47：5.111～12.581。

5、優(yōu)選地，揮發(fā)性堿包括氨水。

6、優(yōu)選地，丙烯酸烷基酯包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一種。

7、優(yōu)選地，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料還包括乳化劑，乳化劑包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烯丙基羥丙基磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一種。

8、優(yōu)選地，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料還包括引發(fā)劑，引發(fā)劑包括過硫酸鈉、過硫酸鉀中的至少一種。

9、優(yōu)選地，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料還包括ph緩沖鹽，ph緩沖鹽包括碳酸氫鈉、碳酸鈉中的至少一種。引入ph緩沖鹽能夠避免預(yù)乳化液加入初期因底料液ph快速下降而導(dǎo)致的出渣問題。具體地，一方面，在制備速凝型丙烯酸膠乳時由于所用的過硫酸鹽類引發(fā)劑的引發(fā)速率較高，而此時僅有較少的乳化劑隨預(yù)乳化液被投入體系(底料液的乳化劑含量會影響成品的粒徑，底料液乳化劑用量過多會造成成品粒徑過小進(jìn)而導(dǎo)致成品膠乳在下游難以適配填料等問題)，容易出現(xiàn)保護(hù)不足的問題而產(chǎn)生凝膠。另一方面，由于反應(yīng)體系所用的乳化劑為陰離子型，在酸性環(huán)境時乳化劑的解離程度下降，會導(dǎo)致乳化劑的表面活性不足，對聚合物的保護(hù)(在工業(yè)上，大型攪拌反應(yīng)釜對體系的機械穩(wěn)定性有要求)下降。因而提前在底料液加入ph緩沖鹽類，可改善因初期反應(yīng)過快而出渣的問題。

10、優(yōu)選地，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料還包括氧化劑，氧化劑為叔丁基過氧化氫。

11、優(yōu)選地，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料還包括還原劑，還原劑包括亞硫酸氫鈉、bruggolite?ff6m中的至少一種。受單體競聚率影響，在合成階段的丙烯酸膠乳會有5000-10000ppm的殘余單體。因此需要通過后消除步驟將其降低至1000ppm以下才可滿足商業(yè)化要求(參考gb/t?20623-2006《建筑涂料用乳液》)。本發(fā)明通過引入還原劑與氧化劑，可在溫度降低后高效去除殘余單體，并減緩因長時間高溫導(dǎo)致聚合物出現(xiàn)降解的問題。

12、優(yōu)選地，制備速凝型丙烯酸膠乳的原料還包括ph調(diào)節(jié)劑，ph調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀。

13、本發(fā)明的另一個方面，提供一種制備上述速凝型丙烯酸膠乳的方法，該方法包括如下步驟：s1.分別配置底料液、預(yù)乳化液、第一引發(fā)反應(yīng)液、第二引發(fā)反應(yīng)液、第三引發(fā)反應(yīng)液，其中，按照質(zhì)量份數(shù)計算，底料液包括14.9～15.0份去離子水、0.017～0.079份乳化劑，0.05～0.1份ph緩沖鹽；預(yù)乳化液包括22.36～22.67份去離子水、0.807～1.875份乳化劑、0～19.713份苯乙烯、0～18.144份甲基丙烯酸甲酯、27.215～33.67份丙烯酸烷基酯、1.623～3.116份功能單體；將預(yù)乳化液分為第一部分預(yù)乳化液、第二部分預(yù)乳化液；s2.將底料液升溫至84～87℃，隨后依次加入第一部分預(yù)乳化液、0.5～2份第一引發(fā)反應(yīng)液，保溫84～92℃反應(yīng)10～20分鐘，滴入第二部分預(yù)乳化液以及3～5份第二引發(fā)反應(yīng)液，并控制總滴加時間為180～200分鐘保溫反應(yīng)84～87℃，得到反應(yīng)液a；s3.在反應(yīng)液a中加入0.25～1份質(zhì)量濃度為15～25％的乳化劑，隨后調(diào)節(jié)ph≥9后，滴入1.495～1.498份陽離子單體、第三引發(fā)反應(yīng)液，并控制總滴加時間為10～30分鐘保溫反應(yīng)84～87℃，隨后將反應(yīng)體系升溫至86～89℃，保溫反應(yīng)50～70分鐘后得到反應(yīng)液b；s4.將反應(yīng)液b降溫至65～78℃，分別加入氧化劑、還原劑，保溫反應(yīng)15～25分鐘，得到速凝型丙烯酸膠乳。

14、本發(fā)明通過上述制備方法，能夠提供滿足商業(yè)化要求的速凝型丙烯酸膠乳。具體地，通過先滴加預(yù)乳化液再滴加陽離子單體反應(yīng)能夠顯著降低所產(chǎn)生的凝膠和殘余單體含量，提高聚合過程以及速凝型丙烯酸膠乳的穩(wěn)定性，并兼顧二者對反應(yīng)環(huán)境的需求，降低生產(chǎn)破乳風(fēng)險。

15、優(yōu)選地，第一部分預(yù)乳化液：第二部分預(yù)乳化液＝1.5～5：95～98.5。

16、優(yōu)選地，按照質(zhì)量百分比計算，在第一引發(fā)液中，引發(fā)劑的濃度為4～6％；在第二引發(fā)液中，引發(fā)劑的濃度為2～4％；在第三引發(fā)液中，引發(fā)劑的濃度為5～6％。在本發(fā)明所提供的制備方法中，第一引發(fā)液用于初始引發(fā)，而第二引發(fā)液則是用于預(yù)乳化液滴加時乳膠粒的聚合，第三引發(fā)液則是用于陽離子單體滴加時接枝在乳膠粒的外圍。而不同的引發(fā)劑濃度，則會影響上述反應(yīng)的作用。其中，對于第一引發(fā)液而言，在該濃度范圍內(nèi)可避免引發(fā)液的短時、大量地投入進(jìn)而為底料液帶來過大的溫度降幅引起反應(yīng)異常；而第二引發(fā)液在該濃度范圍內(nèi)則可降低無機鹽對乳膠粒雙電層的沖擊，避免聚合過程出渣；由于滴加的是陽離子單體(ph≥9時電荷性接近非離子)且反應(yīng)時長較短，因此第三引發(fā)液在該濃度范圍則可使陽離子單體在恰當(dāng)時間下穩(wěn)定地接枝在乳膠粒的外圍。