一種羥基丙烯酸乳液的制備方法技術

一種羥基丙烯酸乳液的制備方法，屬于材料制備領域，其特征在于包括如下步驟：（1）將乳化劑與全部單體攪拌混合得預乳液；（2）將剩余乳化劑、碳酸氫鈉與去離子水放入四頸瓶，攪拌，回流，加熱，乳化劑溶解后，加入預乳液和引發劑；（3）反應后分別滴加剩余預乳液和引發劑，降溫冷卻至室溫，倒出乳液即完成羥基丙烯酸乳液的制備。通過采用半連續種子乳液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸羥乙酯作為共聚單體，制備了用于玻璃漆的羥基丙烯酸乳液，制備的羥基丙烯酸乳液的粘度度、分子量、穩定性好，且本發明專利技術所述的制備方法工藝簡單，易于操作，適于推廣應用。

【技術實現步驟摘要】
一種羥基丙烯酸乳液的制備方法
本專利技術屬于材料制備領域，尤其涉及一種羥基丙烯酸乳液的制備方法。
技術介紹
傳統上，玻璃的裝飾是通過在熔鑄玻璃的過程中添加顏料，或在玻璃鑄成后用雕刻，磨砂等工藝達到藝術的效果，過程費時費工。隨著涂料技術的發展，在玻璃表面直接涂裝以增加產品性能或達到預期裝飾效果的趨勢日益增加。其中，水性玻璃漆相關的開發原理還可直接運用于其他如陶瓷、電鍍件、冷鋁材等材料，成為玻璃涂料中成長最快的領域。水性涂料中，水性聚氨酯涂料，固化速度好但成本過高；水性醇酸樹脂涂料有干性較差，保光性不好等較多缺點；水性羥基丙烯酸涂料發展前景廣闊。丙烯酸乳液具有成本低、耐候性好、光澤高、環保的特點，是涂料中發展最快、品種最多的環保型涂料。研究丙烯酸涂料的羥基值、玻璃化轉變溫度、固化速度等對基材的潤濕、漆膜的強度、涂料的施工工藝、涂層的光澤飽和度等的影響，有利于擴大其應用領域，替代環境污染產品。
技術實現思路
本專利技術旨在解決上述問題，提供一種羥基丙烯酸乳液的制備方法。本專利技術的技術方案為：一種羥基丙烯酸乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將質量分數20％的乳化劑與基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、過硫酸鉀、氨基樹脂、十二烷基硫醇全部單體攪拌混合得預乳液；（2）將剩余乳化劑、碳酸氫鈉與去離子水放入四頸瓶，攪拌，回流，加熱，乳化劑溶解后，加入質量分數20％的預乳液和質量分數50％的引發劑；（3）反應2-3h后，分別滴加剩余預乳液和引發劑，2h滴完，保溫1h，加氨水調節pH值，降溫冷卻至室溫，倒出乳液即完成羥基丙烯酸乳液的制備。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述乳化劑質量分數2.0％。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述引發劑質量分數0.7％。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸甲酯的比值為0.77。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述乳液和引發劑的滴加速度為0.50mL/min。本專利技術的技術效果在于：本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，通過采用半連續種子乳液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(AC)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)作為共聚單體，制備了用于玻璃漆的羥基丙烯酸乳液，制備的羥基丙烯酸乳液的粘度度、分子量、穩定性好，且本專利技術所述的制備方法工藝簡單，易于操作，適于推廣應用。具體實施方式實施例1一種羥基丙烯酸乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將質量分數20％的乳化劑與基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(AC)、過硫酸鉀(KPS)、氨基樹脂、十二烷基硫醇全部單體攪拌混合得預乳液；（2）將剩余乳化劑、碳酸氫鈉與去離子水放入四頸瓶，攪拌，回流，加熱，乳化劑溶解后，加入質量分數20％的預乳液和質量分數50％的引發劑；（3）反應2-3h后，分別滴加剩余預乳液和引發劑，2h滴完，保溫1h，加氨水調節pH值，降溫冷卻至室溫，倒出乳液即完成羥基丙烯酸乳液的制備。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述乳化劑質量分數2.0％。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述引發劑質量分數0.7％。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸甲酯的比值為0.77。本專利技術所述的羥基丙烯酸乳液的制備方法，所述乳液和引發劑的滴加速度為0.50mL/min。根據水性玻璃漆行業使用要求，水性玻璃漆必須足夠柔韌提供附著幫助，同時需保持2H以上硬度以抗劃痕劃傷。固化前，漆膜的玻璃化轉變溫度在30-40℃，數均分子量分布在2-4萬之間，可以提供使用的硬度和附著力。固化后，漆膜的附著力達到0級，硬度達到3H，物化性能要求常溫15d無發白、無鼓泡、無脫落的耐水性，以及要求有好的耐酒精的性能。隨著乳化劑的質量分數增加，分子量及分子量分布、玻璃化轉變溫度、羥基值變化不大，粘度有所增加，乳液膠粒粒徑增大。通過粒度儀表征合成乳液，當乳化劑質量分數分別為1.5％、2.0％、2.5％時，乳液粒徑體積平均徑依次為0.5、0.62、2.09μm。隨著乳化劑用量的增加，乳化劑分子形成的膠束數目增多，膠粒碰撞結合的幾率增大，使膠粒粒度增大，乳膠粒粒度分布變寬。同時乳化劑質量分數增加，膠粒的碰撞也會導致乳液穩定性變差，易凝膠。隨著引發劑質量分數的增加，丙烯酸樹脂羥基值增加，玻璃化轉變溫度變化不明顯，分子量和分子量分布變化不大。當引發劑濃度增加時，生成自由基數目增多，單體反應速率增加，自由基從水相向膠束中擴散的速度增加，生成乳膠數目增加，粘度增加。同時，使用親水性離子型引發劑，由于在大分子鏈上帶上了離子基團-SO4-，大分子鏈親水性增強，起到類似助乳化劑作用，使得膠粒數目增加，體系粘度增加。過硫酸鉀KPS屬于無機過氧類引發劑，有效分解溫度范圍在60-80℃且引發劑活性很高。結合單體活性，在不同溫度引發效率不同。丙烯酸類單體活性在聚合過程中，由于單體的競聚率不同，活性大的單體先聚合，活性小的單體后聚合。溫度在60-75℃時，聚合順序：甲基丙烯酸甲酯大于丙烯酸大于苯乙烯大于丙烯酸丁酯。反應過程中，加熱或降溫需要緩慢進行，否則造成局部過熱，引發劑分子來不及擴散出不能引發外面的單體聚合而迅速分解發生副反應，形成穩定分子，分子作為晶核，晶體慢慢長大，單體濃度大，而產生大量團聚，同時大量消耗引發劑，降低引發劑引發效率及聚合物轉化率。最后得到產品顆粒大，乳液分散性不好。溫度過高，分散相的穩定性降低，也會產生凝膠效應，發生團聚現象，乳液不穩定，而發生沉降。同時滴加單體及引發劑，使單體與引發劑的相對量幾乎平衡，使單體聚合在穩定體系中進行，形成膠束均勻，避免局部濃度過大。當單體滴加過快時，局部濃度過大，局部聚合速率快，引發劑來不及分散出去就分解，消耗大量引發劑，使反應不充分。分散不均勻，膠粒不能均相成核，膠粒大，團聚成大分子沉降。隨著丙烯酸羥乙酯質量分數的增加，羥基丙烯酸樹脂的羥基值先增加，后略微降低。羥基值的變化主要是因為羥基丙烯酸羥乙酯在共聚時，在其質量分數小于10％時，不飽和雙鍵聚合，端基上很少的羥基參與聚合，當丙烯酸羥乙酯質量分數大于10％時，羥基值大，很容易發生分子內縮聚，降低羥基值。這時，只能通過其他方式增加羥基值。從實驗數據證實，當增加HEMA的質量分數，羥基值增加，HEMA從7.5％到11％羥基值增加很快，從11％到11.4％，羥基值增加緩慢趨勢，從而找到最佳HEMA的質量分數。由于玻璃表面有羥基能與水性羥基丙烯酸乳液的羥基形成氫鍵或與羥基縮水聚合形成-Si-O-C-化學鍵穩定結構，使涂膜附著力好。丙烯酸羥乙酯單體屬于硬單體，增加羥基值同時也增加涂膜的硬度。把羥基丙烯酸樹脂涂在玻璃基材上，漆膜的附著力達到4級以上，硬度達到H級以上。對HEMA質量分數為10％的羥基丙烯酸樹脂在玻璃上涂膜固化，漆膜耐酸堿鹽和耐酒能力均到達玻璃漆的要求。采用乳液聚合工藝制備了用于玻璃漆的羥基丙烯酸樹脂，在丙烯酸共聚體系中，通過引發劑、乳化劑質量分數，以及聚合條件，通過本專利技術所述的方法制備了粘度、分子量、乳液的穩定性較好的羥基丙烯酸乳液。增加HEMA的質量分數，乳液羥基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種羥基丙烯酸乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將質量分數20％的乳化劑與基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、過硫酸鉀、氨基樹脂、十二烷基硫醇全部單體攪拌混合得預乳液；（2）將剩余乳化劑、碳酸氫鈉與去離子水放入四頸瓶，攪拌，回流，加熱，乳化劑溶解后，加入質量分數20％的預乳液和質量分數50％的引發劑；（3）反應2?3h后，分別滴加剩余預乳液和引發劑，2?h滴完，保溫1?h，加氨水調節pH值，降溫冷卻至室溫，倒出乳液即完成羥基丙烯酸乳液的制備。

【技術特征摘要】
1.一種羥基丙烯酸乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將質量分數20％的乳化劑與基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、過硫酸鉀、氨基樹脂、十二烷基硫醇全部單體攪拌混合得預乳液；（2）將剩余乳化劑、碳酸氫鈉與去離子水放入四頸瓶，攪拌，回流，加熱，乳化劑溶解后，加入質量分數20％的預乳液和質量分數50％的引發劑；（3）反應2-3h后，分別滴加剩余預乳液和引發劑，2h滴完，保溫1h，加氨水調節pH值，降溫冷卻至...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝青，
申請(專利權)人：陜西環珂生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西,61