一種耐水高光澤水性苯丙乳液及其製備方法
2023-07-29 18:10:46
專利名稱：一種耐水高光澤水性苯丙乳液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐水高光澤水性苯丙乳液及其製備方法，屬於高分子材料領域，主要應用於水性上光油。
背景技術：
上光油作為印刷紙品上的一種裝飾和保護性塗料而被廣泛應用，隨著人們對環境保護的意識逐漸增強，水性上光油因其環保、價廉、性能多元化越來越受到市場歡迎。而水性上光油在國外應用非常普遍，國內水性上光油生產廠家也在逐漸增多，但質量很不穩定，這直接導致了水性上光油原材料市場出現質量良莠不齊的現象，而作為高端水性上光油的主要成分之一的苯丙乳液原材料也大部分來自國外,如BASF公司等。中國專利CN101704913A公開了一種紙張底塗用苯丙乳液的製備方法，底塗後的 紙張強度明顯增強，掉毛掉粉現象減弱，但紙張的耐水性，光澤度沒有明顯改善。中國專利CN101704930A公開了一種紙張塗布面塗用苯丙乳液，可以一定程度上改善紙張的表面強度和光澤度。
發明內容
針對以上問題，本發明提供一種用於水性上光油的耐水高光澤苯丙乳液及其製備方法。苯丙乳液由於引入了苯乙烯鏈段，使其具有耐水性、光澤度及耐候性，但還存在塗層太硬的缺點，通過添加適量醋酸乙烯以及交聯單體，不僅提高了乳液的耐水，還可改善其附著力強度；選擇不同單體配比，使用複合乳化劑，通過種子反應、預乳化和連續滴加的方法製得水性苯丙乳液，表現出高光澤度和強耐水性。傳統的聚合方式是使用陰非離子複合乳化劑，乳化劑用量較大，且導致其帶到最終乳液中影響產品的耐水性、光澤度以及附著力。本發明在聚合過程中還添加了反應型乳化劑，它比傳統型乳化劑性能更優，不僅本身可起到乳化作用，還可參與聚合反應，以共價鍵的形式結合在高分子鏈上，更重要的是，反應型乳化劑用量也較少，在一定程度上可改善乳液的耐水性、光澤度及附著力。本發明提供一種耐水高光澤水性苯丙乳液，該乳液由含有下述重量比的原料配製成苯乙烯18-28%、丙烯酸酯類單體15-25%、醋酸乙烯酯0. 5-2%、甲基丙烯酸0. 5-1%,交聯單體1-6%、複合乳化劑0. 5-1. 5%、引發劑0. 2-1%、保護膠2-6%、緩衝劑0. 1-0. 5%,氨水0. 2-0. 4%、消泡劑0. 05-0. 2%、去離子水45-50% o所述丙烯酸酯類單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯的一種或任意組合；所述交聯單體為丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯、N-羥甲基丙烯醯胺的一種或任意組合；所述複合乳化劑由陰離子乳化劑、非離子乳化劑及反應性乳化劑復配而成，其中所述陰離子乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉的任意一種，佔乳化劑總量的20%，所述非離子乳化劑為0P-10、TX-10的任意一種，佔乳化劑總量的30%，所述反應性乳化劑為2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-I-磺酸鈉、烯丙基聚醚硫酸鈉一種或任意組合，佔乳化劑總量的50% ；所述引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨一種或任意組合；所述的保護膠為聚乙烯醇，其中聚合度為1700，醇解度為99% ；所述的緩衝劑為碳酸氫鈉；所述消泡劑為礦物油類或有機矽類化合物；所述的氨水為28%濃度的工業級氨水。本發明還提供一種上述耐水高光澤水性苯丙乳液的製備方法，其步驟如下
(I)將所有陰離子乳化劑、非離子乳化劑及反應型乳化劑混合成複合乳化劑。(2)將18-28%苯乙烯、15-25%丙烯酸酯類單體、0. 5-2%醋酸乙烯酯、0. 5-1%甲基丙烯酸、1-6%交聯單體以及復配乳化劑總量的70% -90%混合，攪拌0. 5-1小時，攪拌速度為200-300轉/分鐘，製得預乳化液A ；(3)部分預乳化液A(佔預乳化液A總量的5-10% )，剩餘全部復配乳化劑，部分引發劑(佔引發劑總量的5-15% )、全部緩衝劑、全部保護膠添加到部分去離子水(佔去離子水總量的75-90% )中，製得溶液B ；(4)將剩餘引發劑溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ;(5)將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在140-180轉/分鐘，升溫至80_85°C反應0. 5-1小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在75-82°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，3-4小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持80-85°C繼續反應1_2小時，降溫至40-60°C，加入0. 2-0. 4%氨水，最後添加0. 05-0. 2%的消泡劑，過濾出料。本發明的技術與現有技術相比，增加了醋酸乙烯以及交聯單體，對乳液的耐水、附著強度進一步加強，而使用陰、非及反應性乳化劑復配乳化劑，製作出的乳液穩定性更好，且由於反應性乳化劑直接與高分子鏈進行交聯，進一步提高耐水以及高澤度。本發明工藝簡單，操作條件容易控制，所得苯丙乳液稀釋穩定性，貯存穩定性，機械穩定性等穩定性能良好，成本低且適合工業化生產。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明的塗布用無底膠PVDC乳液及其製備方法作進一步說明。實施例一取十二烷基苯磺酸鈉0. 03kg、0P-100. 045kg、2_丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸0. 075kg放置於燒杯中，用玻璃棒攪拌0. 5小時至混合均勻,得0. 15kg複合乳化劑。將5. 4kg苯乙烯、7. 5kg丙烯酸乙酯、0. 15kg醋酸乙烯酯、0. 3kg甲基丙烯酸、0. 3kg丙烯酸羥丙酯以及0. 105kg複合乳化劑(佔複合乳化劑總量的70%)混合，開啟攪拌機，攪拌0. 5小時，攪拌速度為200轉/分鐘，製得13. 76kg預乳化液A ；取0. 69kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的5% )，剩餘的複合乳化劑，0. 0036kg過硫酸銨(佔引發劑總量的6% )、0. 06kg碳酸氫鈉、0. 9kg聚乙烯醇添加到13. 5kg去離子水(佔去離子水總量的90% )中，製得溶液B ;將剩餘過硫酸銨溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；
將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在160轉/分鐘，升溫至80°C反應0. 5小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在75°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，4小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持80°C繼續反應I. 8小時，降溫至58°C，加入0. 075kg氨水，最後添加0. 015kg的有機娃類消泡劑,過濾出料。實施例二取十二烷基硫酸鈉0. 14kg、TX-100. 21kg、2_丙烯醯胺基_2_甲基丙磺酸0. 35kg放置於燒杯中，開啟攪拌機，攪拌速度為120轉/分鐘，攪拌0. 6小時至混合均勻，得0. 7kg複合乳化劑。將IOkg苯乙烯、10. 5kg丙烯酸丁酯、0. 4kg醋酸乙烯酯、0. 4kg甲基丙烯酸、I. 75kg丙烯酸羥乙酯以及0. 525kg複合乳化劑(佔複合乳化劑總量的75%)混合，開啟攪拌機，攪拌0. 6小時，攪拌速度為220轉/分鐘，製得23. 58kg預乳化液A ；取I. 415kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的6% )，剩餘的複合乳化劑，0. 016kg 過硫酸鉀(佔引發劑總量的8% )、0. 2kg碳酸氫鈉、3kg聚乙烯醇添加到17. 04kg去離子水(佔去離子水總量的75% )中，製得溶液B ;將剩餘過硫酸鉀溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在150轉/分鐘，升溫至85°C反應0. 6小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在76°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，3. 6小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持85°C繼續反應1.6小時，降溫至551，加入0. Ikg氨水，最後添加0. 03kg的礦物油類消泡劑,過濾出料。實施例三取十二烷基苯磺酸鈉0. lkg、TX_100. 15kg、烯丙基聚醚硫酸鈉0. 25kg放置於容器中，開啟攪拌機，攪拌速度為120轉/分鐘，攪拌0. 6小時至混合均勻，得0. 5kg複合乳化劑。將25kg苯乙烯、16kg丙烯酸異辛酯、0. 5kg醋酸乙烯酯、0. 6kg甲基丙烯酸、6kgN-羥甲基丙烯醯胺以及0.4kg複合乳化劑(佔複合乳化劑總量的80% )混合，開啟攪拌機，攪拌0. 8小時，攪拌速度為240轉/分鐘，製得48. 5kg預乳化液A ；取3. 4kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的7% )，剩餘的複合乳化劑，0. 04kg過硫酸鉀(佔引發劑總量的5% )、0. 2kg碳酸氫鈉、4. 8kg聚乙烯醇添加到38. 8kg去離子水(佔去離子水總量的86% )中，製得溶液B ;將剩餘過硫酸鉀溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在140轉/分鐘，升溫至82°C反應0.8小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在78°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，4小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持82°C繼續反應I小時，降溫至48°C，加入0. 4kg氨水，最後添加0. 08kg的有機娃類消泡劑,過濾出料。實施例四取十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉各0. 058kg、0P_100. 12kg、TX_100. 054kg、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-I-磺酸鈉0. 29kg放置於燒杯中，開啟攪拌機，攪拌速度為150轉/分鐘，攪拌0. 8小時至混合均勻,得0. 58kg複合乳化劑。將15. 84kg苯乙烯、2. 96kg丙烯酸乙酯、IOkg丙烯酸丁酯、0. 864kg醋酸乙烯酯、0. 5kg甲基丙烯酸、0. 72kg丙烯酸輕丙酯、0. 72kg丙烯酸輕乙酯、0. 72kgN_輕甲基丙烯醯胺以及0. 49kg複合乳化劑(佔複合乳化劑總量的85% )混合，開啟攪拌機，攪拌0. 8小時，攪拌速度為250轉/分鐘，製得32. 82kg預乳化液A ；取2. 63kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的8% )，剩餘的複合乳化劑，0. 072kg過硫酸銨(佔引發劑總量的10% )、0. 216kg碳酸氫鈉、3. 744kg聚乙烯醇添加到26. 66kg去離子水(佔去離子水總量的78% )中，製得溶液B ;將剩餘過硫酸銨溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在160轉/分鐘，升溫至84°C反應I小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在77°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，3小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持84°C繼續反應2小時，降溫至50°C，加入0. 144kg氨水，最後添加0. 086kg的有機矽類消泡劑，過濾出料。
實施例五取十二烷基苯磺酸鈉0. 2kg、十二烷基硫酸鈉0. 016kg、0P-100. 324kg、2_丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸0. 2kg、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-I-磺酸鈉0. 3kg、烯丙基聚醚硫酸鈉0. 04kg放置於容器中，開啟攪拌機，攪拌速度為180轉/分鐘，攪拌I小時至混合均勻，得I. 08kg複合乳化劑。將28. 8kg苯乙烯、8kg丙烯酸乙酯、8kg丙烯酸丁酯、8kg丙烯酸異辛酯、I. 68kg醋酸乙烯酯、I. 08kg甲基丙烯酸、0. 12kg丙烯酸輕丙酯、Ikg丙烯酸輕乙酯、2kgN-輕甲基丙烯醯胺以及0. 95kg複合乳化劑(佔複合乳化劑總量的88% )混合，開啟攪拌機，攪拌I小時，攪拌速度為260轉/分鐘，製得59. 63kg預乳化液A ；取5. 37kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的9%)，剩餘的複合乳化劑，0. 162kg過硫酸銨(佔引發劑總量的15% )、0. 12kg碳酸氫鈉、4. 08kg聚乙烯醇添加到47. 89kg去離子水(佔去離子水總量的88% )中，製得溶液B ; 將剩餘過硫酸銨溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在180轉/分鐘，升溫至83°C反應0. 5小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在75°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，4小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持83°C繼續反應2小時，降溫至60°C，加入0. 36kg氨水，最後添加0. 18kg的礦物油類消泡劑,過濾出料。實施例六取十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉各0. 15kg、0P-100. 25kg、TX-100. 2kg、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸0. 2kg、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-I-磺酸鈉0. 3kg、烯丙基聚醚硫酸鈉0. 25kg放置於容器中，開啟攪拌機，攪拌速度為180轉/分鐘，攪拌I小時至混合均勻，得I. 5kg複合乳化劑。將42kg苯乙烯、11. 5kg丙烯酸丁酯、Ilkg丙烯酸異辛酯、2. 4kg醋酸乙烯酯、
0.75kg甲基丙烯酸、I. 55kg丙烯酸輕丙酯、Ikg丙烯酸輕乙酯以及I. 23kg複合乳化劑(佔複合乳化劑總量的82% )混合，開啟攪拌機，攪拌I小時，攪拌速度為280轉/分鐘，製得71. 43kg預乳化液A ;取7. 143kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的10% )，剩餘的複合乳化劑，0. 147kg過硫酸鉀(佔引發劑總量的14% )、0. 36kg碳酸氫鈉、3kg聚乙烯醇添加到60. 27kg去離子水(佔去離子水總量的82% )中，製得溶液B ;
將剩餘過硫酸鉀溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在150轉/分鐘，升溫至85°C反應0. 8小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在80°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，3. 5小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持85°C繼續反應I. 5小時，降溫至40°C，加入0. 3kg氨水，最後添加0. 09kg的礦物油類消泡劑,過濾出料。實施例七取十二烷基苯磺酸鈉0. 1kg、十二烷基硫酸鈉0. 5kg、0P-100. 9kg、2_丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸I. 5kg放置於燒杯中，開啟攪拌機，攪拌速度為200轉/分鐘，攪拌I. 2小時至混合均勻，得3kg複合乳化劑。將52kg苯乙烯、16kg丙烯酸丁酯、16kg丙烯酸異辛酯、4kg醋酸乙烯酯、Ikg甲基丙烯酸、5kg丙烯酸羥丙酯、3kg丙烯酸羥乙酯、2kgN-羥甲基丙烯醯胺以及2. 7kg複合乳化 劑(佔複合乳化劑總量的90% )混合，開啟攪拌機，攪拌I小時，攪拌速度為300轉/分鐘，製得101. 7kg預乳化液A ;取8. 136kg預乳化液A (佔預乳化液A總量的8% )，剩餘的複合乳化劑，0. 192kg過硫酸銨(佔引發劑總量的12% )、0. 6kg碳酸氫鈉、4. 6kg聚乙烯醇添加到72kg去離子水(佔去離子水總量的80% )中，製得溶液B ;將剩餘過硫酸銨溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C ；將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在140轉/分鐘，升溫至80°C反應0.6小時得到泛有藍光的乳白色液體。將溫度控制在82°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，3小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完。保持80°C繼續反應I小時，降溫至45°C，加入0. 8kg氨水，最後添加0. 4kg的有機娃類消泡劑,過濾出料。
權利要求
1.一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述的耐水高光澤水性苯丙乳液由含有下述重量含量的原料配製成苯乙烯18-28%、丙烯酸酯類單體15-25%、醋酸乙烯酯O.5-2%、甲基丙烯酸O. 5-1 %、交聯單體1-6%、複合乳化劑O. 5-1. 5%、引發劑O. 2_1%、保護膠2-6%、緩衝劑O. 1-0. 5%、氨水O. 2-0. 4%、消泡劑O. 05 O. 2%、去離子水45-50%。
2.如權利要求I所述的耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述丙烯酸酯類單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯的任意一種或任意組合。
3.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述交聯單體為丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯、N-羥甲基丙烯醯胺的任意一種或任意組合。
4.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述複合乳化劑由陰離子乳化劑、非離子乳化劑及反應性乳化劑復配而成。
5.如權利要求4所述的耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述陰離子乳化劑為十_■燒基苯橫酸納、十_■燒基硫酸納的任意一種，佔總乳化劑的20%,所述非尚子乳化劑為ΟΡ-ΙΟ、TX-10的任意一種，佔總乳化劑的30%，所述反應性乳化劑為2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-I-磺酸鈉、烯丙基聚醚硫酸鈉一種或任意組合，佔總乳化劑的50%。
6.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨的一種或任意組合。
7.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述的保護膠為聚乙烯醇，其中聚合度為1700，醇解度為99%。
8.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述的緩衝劑為碳酸氫鈉。
9.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述消泡劑為礦物油類或有機娃類化合物。
10.如權利要求I或2所述的任意一種耐水高光澤水性苯丙乳液，其特徵在於所述的氨水為28%濃度的工業級氨水。
11.如權利要求I所述的耐水高光澤水性苯丙乳液的製造方法，其特徵在於該方法包括如下步驟 (1)將所有陰離子乳化劑、非離子乳化劑及反應型乳化劑混合成複合乳化劑； (2)將18-28%苯乙烯、15-25%丙烯酸酯類單體、O.5_2%醋酸乙烯酯、O. 5_1%甲基丙烯酸、1-6%交聯單體以及復配乳化劑總量的70% -90%混合，攪拌O. 5-1小時，攪拌速度為200-300轉/分鐘，製得預乳化液A ； (3)取預乳化液A總量的5-10%(剩餘全部復配乳化劑)，引發劑總量的5-15%、全部緩衝劑、全部保護膠添加到離子水總量的75-90%中，製得溶液B ; (4)將剩餘引發劑溶解到剩餘去離子水中，製得溶液C; (5)將溶液B加入反應器中，攪拌速度控制在140-180轉/分鐘，升溫至80 85°C反應O. 5-1小時得到泛有藍光的乳白色液體，將溫度控制在75-82°C，開始滴加預乳化液A和溶液C，3-4小時內滴完，並控制預乳化液A先滴完，保持80 85°C繼續反應1_2小時，降溫至40-60°C，加入O. 2-0. 4%氨水，最後添加O. 05-0. 2%的消泡劑，過濾出料。
全文摘要
本發明涉及一種耐水高光澤水性苯丙乳液及其製備方法，該乳液由含有下述重量含量的原料製成苯乙烯18-28％、丙烯酸酯類單體15-25％、醋酸乙烯酯0.5-2％、甲基丙烯酸0.5-1％、交聯單體1-6％、複合乳化劑0.5-1.5％、引發劑0.2-1％、保護膠2-6％，緩衝劑0.1-0.5％、氨水0.2-0.4％、消泡劑0.05～0.2％、去離子水45-50％。用本乳液通過塗布工藝製得的塗布膜具有突出的高光澤度和強耐水性。
文檔編號C08F220/28GK102964502SQ20121045090
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者黃宏存, 邢青濤 申請人:海南必凱水性塗料有限公司