【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及丙烯酸乳液，具體涉及一種用于乳液聚合的高分子乳化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、水性丙烯酸乳液因具有優(yōu)良的防腐性、耐候性、耐水耐堿、成膜性、保色性，并且容易配成施工性良好的涂料，對環(huán)境無污染，使用安全等優(yōu)點，在膠粘劑和涂料行業(yè)得到廣泛應用。丙烯酸乳液制備過程，乳化劑是重要組成部分。乳化劑能使兩種或兩種以上互不相溶的組分的混合液體形成穩(wěn)定的乳狀液的一類物質，在乳化過程中，分散相以微滴形式分散在連續(xù)相中，乳化劑降低混合體系中各組分的界面張力，并在微滴表面形成較堅固的薄膜或由于乳化劑給出的電荷而在微滴表面形成雙電層，阻止微滴彼此聚集，而保持均勻的乳狀液。
2、反應型乳化劑是指在乳化劑分子上具有能夠與單體反應的不飽和雙鍵，在乳液聚合過程中，乳化劑吸附在聚合物粒子表面提供膠體穩(wěn)定作用，同時乳化劑分子上的雙鍵與單體發(fā)生共聚，將乳化劑分子化學錨接在粒子表面。近年來，無皂乳液聚合是新興的一種乳液聚合方法，即在反應過程中完全不加或者只加入很少量乳化劑的乳液聚合技術，所制備的乳液具有粒徑分布窄、成膜性好，耐擦洗和光澤度高等特點，因此越來越廣泛應用于制備涂料、粘合劑和復合材料等領域。
3、高固含量乳液具有設備利用率高、生產效率高、能耗低、運輸成本低和干燥快等優(yōu)點，但對生產工藝和控制的要求也很高。由于乳液固含量較高，容易出現黏度高、易產生凝膠進而降低散熱效率和產品流動性，因此一直是乳液生產的痛點和難點。為提高乳液制備和貯存穩(wěn)定性，通常需要加入大量乳化劑降低單體與水或乳膠粒與水之間的界面能，但表面活性劑的加入也
4、然而，目前在丙烯酸乳液聚合時通過加入少量反應型乳化劑進行無皂聚合時，難以兼顧高固含低粘度的問題，乳液粒徑分子量分布規(guī)整度不高，如何制備得到高固含、低粘度、乳膠粒分子量規(guī)整度高的丙烯酸乳液仍是要解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了解決上述問題而提供一種用于乳液聚合的高分子乳化劑及其制備方法和應用，本專利技術提供了一種改性的高分子乳化劑，用于乳液聚合時，可以制備得到高固含、低粘度、乳膠粒分子量規(guī)整度高的丙烯酸乳液。
2、本專利技術是將反應型乳化劑與修飾單體進行raft聚合得到可聚合高分子乳化劑，將乳化劑聚合到乳膠粒中，規(guī)避了游離乳化劑的存在對乳液性能帶來負面影響，可聚合高分子乳化劑參與丙烯酸乳液聚合，進一步利用raft聚合具有的良好控制性，提高乳膠粒分子量的規(guī)整度，降低乳膠粒分子量分布，乳液具有高固含的同時，降低乳液黏度。
3、本專利技術通過以下技術方案實現：
4、一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，所述高分子乳化劑是由反應型乳化劑與修飾單體通過raft聚合得到的可聚合高分子乳化劑，包括以下重量份的原料組分：0.1～5份反應型乳化劑，1～20份親水性單體，5～20份疏水性單體，0～2份交聯(lián)單體和/或功能單體，10～55份溶劑，0.1～5份可逆加成斷裂鏈轉移劑，0.01～5份引發(fā)劑。
5、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述高分子乳化劑包括以下重量份的原料組分：1～3份反應型乳化劑，2～10份親水性單體，10～20份疏水性單體，0～2份交聯(lián)單體和/或功能單體，20～55份溶劑，1～3份可逆加成斷裂鏈轉移劑，0.1～1份引發(fā)劑。
6、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述的反應型乳化劑包括烯丙氧基異構醇醚、烯丙氧基異構醇醚硫酸銨鹽、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、烯丙基烷基琥珀酸酯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一種或多種，具體結構式如下：
7、
8、烯丙氧基異構醇醚(硫酸銨鹽)烯丙氧基羥丙基磺酸鈉；
9、
10、上式中，m為1～30，優(yōu)選8-15；n為1～30，優(yōu)選10-15。
11、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述的可逆加成斷裂鏈轉移劑為二硫代或三硫代碳酸酯，包括2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、s,s’-二(α,α’-甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、3-苯甲巰基硫代羰基丙酸、4-氰基-4-[[(十二烷硫基)硫酮甲基]硫基]戊酸、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、2-氰基-2-丙基苯并二硫中的一種或多種；
12、具體結構式如下：
13、
14、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述親水性單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、衣康酸、富馬酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基磺酸、對苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種；
15、和/或，所述疏水性單體包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬酯基酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬酯基酯、甲基丙烯酸異冰片酯中的一種或多種。
16、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述的交聯(lián)單體包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、雙丙酮丙烯酰胺、2-乙酰乙酰氧乙基甲基丙烯酸酯中的一種或多種；
17、和/或，所述功能單體包括丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或多種。
18、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、丙二醇、丙二醇甲醚、乙酸乙酯、乙二醇丁醚和甲苯中的一種或多種。
19、一種用于乳液聚合的高分子乳化劑的制備方法，通過以下方法制備得到：
20、(1)按配方準備原料；
21、(2)將所述原料加入反應器中，攪拌混合，通入氮氣或氬氣，加熱升溫至50～90℃，反應5～12小時，降溫至30～60℃，加入中和劑調節(jié)ph＝5～9，將溶劑蒸出，即得到產物。
22、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，步驟(2)加熱升溫至65～85℃，反應5～10小時，降溫至40～50℃，加入中和劑調節(jié)ph＝7～8。
23、上述所述高分子乳化劑的應用，用于無皂丙烯酸乳液聚合，所述無皂丙烯酸乳液的原料包括水、引發(fā)劑、單體，還包括高分子乳化劑聚合物，所述無皂丙烯酸乳液通過含有高分子乳化劑聚合物、水和引發(fā)劑的混合物使單體進行乳液聚合而成；其中，所述高分子乳化劑聚合物是由反應型乳化劑與修飾單體通過raft聚合得到的可聚合高分子乳化劑。
24、作為本專利技術優(yōu)選的技術方案，所述無皂丙烯酸乳液中，單體包括以下重量份的組分：硬單體50-70份、軟單體45-60份、功能單體和/或交聯(lián)單體0-2份；
25、優(yōu)選地，單體包括以下重量份的組分：硬單體54-65份、軟單體46-57份、功能單體和/或交聯(lián)單體0-2份；
26、所述硬單體包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一種或多種，優(yōu)選為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述高分子乳化劑是由反應型乳化劑與修飾單體通過RAFT聚合得到的可聚合高分子乳化劑，
2.根據權利要求1所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，包括以下重量份的原料組分：1～3份反應型乳化劑，2～10份親水性單體，10～20份疏水性單體，0～2份交聯(lián)單體和/或功能單體，20～55份溶劑，1～3份可逆加成斷裂鏈轉移劑，0.1～1份引發(fā)劑。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述的反應型乳化劑包括烯丙氧基異構醇醚、烯丙氧基異構醇醚硫酸銨鹽、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、烯丙基烷基琥珀酸酯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述的可逆加成斷裂鏈轉移劑為二硫代或三硫代碳酸酯，包括2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、S,S’-二(α,α’-甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、3-苯甲巰基硫代羰基丙酸、4-氰基-4-[[(十二烷硫基)硫酮甲基]硫基]戊酸、4-氰基-4-(硫代
5.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述親水性單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、衣康酸、富馬酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基磺酸、對苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種；
6.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述的交聯(lián)單體包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、雙丙酮丙烯酰胺、2-乙酰乙酰氧乙基甲基丙烯酸酯中的一種或多種；
7.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、丙二醇、丙二醇甲醚、乙酸乙酯、乙二醇丁醚和甲苯中的一種或多種。
8.如權利要求1-7任意一項所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑的制備方法，其特征在于，通過以下方法制備得到：
9.根據權利要求8所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)加熱升溫至65～85℃，反應5～10小時，降溫至40～50℃，加入中和劑調節(jié)pH＝7～8。
10.如權利要求1-7任意一項所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑的應用，其特征在于，所述高分子乳化劑用于無皂丙烯酸乳液聚合。
...【技術特征摘要】
1.一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述高分子乳化劑是由反應型乳化劑與修飾單體通過raft聚合得到的可聚合高分子乳化劑，
2.根據權利要求1所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，包括以下重量份的原料組分：1～3份反應型乳化劑，2～10份親水性單體，10～20份疏水性單體，0～2份交聯(lián)單體和/或功能單體，20～55份溶劑，1～3份可逆加成斷裂鏈轉移劑，0.1～1份引發(fā)劑。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述的反應型乳化劑包括烯丙氧基異構醇醚、烯丙氧基異構醇醚硫酸銨鹽、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、烯丙基烷基琥珀酸酯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的一種用于乳液聚合的高分子乳化劑，其特征在于，所述的可逆加成斷裂鏈轉移劑為二硫代或三硫代碳酸酯，包括2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、s,s’-二(α,α’-甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、3-苯甲巰基硫代羰基丙酸、4-氰基-4-[[(十二烷硫基)硫酮甲基]硫基]戊酸、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、2-氰基-2-丙基苯并二硫中的一種或多種。
5.根據權利要求1或2所述的一...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張樹鵬，季永新，孫丹丹，張棚，
申請(專利權)人：上海保立佳新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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