CN115477724A - 一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯酸酯乳液及其制备方法，具体涉及一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液及其制备方法，其特征在于，按重量计，包括以下原料：水100份，丙烯酸丁酯：30‑80份，丙烯酸异辛酯15‑60份，苯乙烯10‑30份，丙烯腈4‑8份，丙烯酸0‑3份，甲基丙烯酸1‑3份，丙烯酰胺0.4‑1份，甲基丙烯酰胺0‑2份，双丙酮丙烯酰胺0.2‑1份，己二酸二酰阱0.1‑0.5份，硅烷偶联剂0.1‑0.3份，乳化剂2‑5份，过硫酸盐0.1‑0.5份；所述弹性乳液既具有优异耐雨痕性能，又不会影响涂料储存和施工性。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烯酸酯乳液及其制备方法，具体涉及一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液及其制备方法。
背景技术
外墙弹性建筑涂料因具有良好的弹性，可以有效遮盖墙体因温度变化产生的裂纹而在建筑领域得到广泛的使用。然而，目前的外墙弹性涂料有一个明显的涂膜缺陷，涂膜经过雨水天气，干燥后会留下明显的雨痕，严重影响墙体美观。这种涂膜缺陷主要是由涂膜中的表面活性剂如润湿分散剂、乳化剂等迁移到涂膜表面导致的。
现有技术中为了提高外墙弹性涂料耐雨痕性能，主要通过以下两种方式来达到：一、减少润湿分散剂等的用量。但此方法会导致涂料的储存变差，减少涂料的保存时间，同时会导致施工性变差。二、选择合适的乳液，但目前市场上的弹性乳液既无法减少涂料中润湿分散剂等的用量，又不能阻止润湿分散剂和乳液中含有的乳化剂向涂膜表面的迁移，因此，如何开发一款既具有优异耐雨痕性能的乳液，又不会影响涂料储存和施工性的弹性乳液，是目前丙烯酸酯乳液行业的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液。
本发明的另一个目的在于提供一种工艺简单的制备上述具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液的方法。
本发明的发明目的是这样实现的：一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于，按重量计，包括以下原料：水100份，丙烯酸丁酯：30-80份，丙烯酸异辛酯15-60份，苯乙烯10-30份，丙烯腈4-8份，丙烯酸0-3份，甲基丙烯酸1-3份，丙烯酰胺0.4-1份，甲基丙烯酰胺0-2份，双丙酮丙烯酰胺0.2-1份，己二酸二酰阱0.1-0.5份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，乳化剂2-5份，过硫酸盐0.1-0.5份。
根据本发明的一个优选实施例，所述硅烷偶联剂为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)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
根据本发明的另一个优选实施例，所述乳化剂由反应型阴离子乳化剂、磷酸酯乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成，非离子乳化剂、磷酸酯乳化剂与反应型阴离子乳化剂的质量比为1:(0.5-1):(0.5-2)。
根据本发明的又一个优选实施例，所述反应型阴离子乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、烯丙氧基异构醇醚硫酸酯氨盐中的至少一种。
根据本发明的再一个优选实施例，所述磷酸酯乳化剂为烯丙基聚醚磷酸酯、烯丙基聚醚磷酸酯铵盐、直链烷基醇聚氧乙烯醚磷酸单酯中的至少一种。
根据本发明的另一个优选实施例，所述反应型非离子乳化剂为烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
根据本发明的又一个优选实施例，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或上述成分按任意比例混合。
根据本发明的另一个方面，所述制备方法包括以下步骤：
a.在反应釜内加入去离子45-55份、乳化剂0.2-1份，搅拌均匀并升温至釜内温度达到75-90℃；
b.常温下在预乳化缸中加入丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乳化剂1.2-4份、去离子水35-45份，充分搅拌搅拌30分钟，制备成均匀的预乳化液；
c.常温状态下在引发剂缸中加入引发剂0.1-0.5份，去离子水8-12份，搅拌至完全溶解备用；
d.当反应釜内温度达到75-93℃时，向釜内加入预乳化液B总量的2％-10％，引发剂溶液C总量的10％-30％，保温10-30分钟后，向反应釜内匀速滴加剩余的预乳化液和引发剂溶液，在滴加2-4小时时向预乳化缸中加入硅烷偶联剂，搅拌30min后继续滴加，滴加时间为3-6小时；
e.滴加完成后控制反应釜内温度处于75-93℃，保温1-2小时；
f.降温至65-75℃，向反应釜中加入氧化还原剂，保温10-30分钟；
g.降温至50℃以下，向反应釜中加入氨水调节pH至7，然后加入己二酸二酰阱，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液
本发明具有以下优点：
1、本发明所述乳液选用的阴离子乳化剂和非离子乳化剂都是反应型乳化剂，与传统弹性乳液相比，不会产生乳化剂向涂膜表面迁移而在涂膜表面形成雨痕的问题。传统弹性乳液使用的非反应型乳化剂未亲水性物质，极易随水分蒸发向涂膜表面迁移想成雨痕，是弹性涂料雨痕问题的主要来源之一。本发明所述乳液使用的反应型乳化剂含有能进行聚合反应的双键，在聚合反应中接枝到丙烯酸酯聚合物分子链上，这种强化学健的结合使具有亲水性质的乳化剂分子不会随水分蒸发发生迁移，从而从源头上解决雨痕问题。
2、本发明所述乳液选用的磷酸酯乳化剂，具有优异的润湿分散性能，可以明显减少涂料中润湿分散剂等亲水物质的使用，同时其含有能进行聚合反应的双键，在聚合反应中接枝到丙烯酸酯聚合物分子链上，因而不会随水分蒸发发生迁移，既能起到润湿分散的作用，又避免了因乳化剂迁移在涂膜表面产生的雨痕问题。
3、本发明所述乳液选用的室温自交联单体，在涂膜干燥过程中发生交联反应，并在涂膜内部和表面形成致密的网状结构，这种网状结构能有效的阻隔润湿分散剂等亲水物质向涂膜表面的迁移，避免了因乳化剂迁移在涂膜表面产生的雨痕问题。
4、本发明所述乳液在制备过程中加热方式为热水或水蒸气加热，在70-95℃下进行，加热媒介为热水或水蒸气，来源便捷可循环使用无污染，整个反应体系能在相对温和的环境下进行，保证了反应的稳定性和再现性。同时整个反应均在反应釜内进行，并只需加热和搅拌即可制备，加工工序简单，加工成本低。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
实施例1
一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，按重量计，包括以下原料：水100份，丙烯酸丁酯：65份，丙烯酸异辛酯25份，苯乙烯27份，丙烯腈6份，丙烯酸0.2份，甲基丙烯酸1.2份，丙烯酰胺0.5份，甲基丙烯酰胺0.6份，双丙酮丙烯酰胺0.2份，己二酸二酰阱0.1份，硅烷偶联剂0.1份，乳化剂2份，过硫酸盐0.2份。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷
所述乳化剂由反应型阴离子乳化剂、磷酸酯乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成，非离子乳化剂、磷酸酯乳化剂与反应型阴离子乳化剂的质量比为1:0.5:1。
所述反应型阴离子乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐。
所述磷酸酯乳化剂为烯丙基聚醚磷酸酯。
所述反应型非离子乳化剂为烯丙醇聚氧乙烯醚。
所述引发剂为过硫酸铵。
所述制备方法包括以下步骤：
a.在反应釜内加入去离子50份、乳化剂0.3份，搅拌均匀并升温至釜内温度达到84℃；
b.常温下在预乳化缸中加入丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乳化剂1.7份、去离子水40份，充分搅拌搅拌30分钟，制备成均匀的预乳化液；
c.常温状态下在引发剂缸中加入引发剂0.1-0.5份，去离子水10份，搅拌至完全溶解备用；
d.当反应釜内温度达到84℃时，向釜内加入预乳化液B总量的5％，引发剂溶液C总量的40％，保温20分钟后，向反应釜内匀速滴加剩余的预乳化液和引发剂溶液，在滴加2小时时向预乳化缸中加入硅烷偶联剂，搅拌30min后继续滴加，滴加时间为1小时；
e.滴加完成后控制反应釜内温度处于87-89℃，保温1.5小时；
f.降温至65-75℃，向反应釜中加入氧化还原剂，保温20分钟；
g.降温至50℃以下，向反应釜中加入氨水调节pH至7，然后加入己二酸二酰阱，搅拌0.5小时，过滤出料，即可得到具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液。
将本发明乳液配制成的有色乳胶漆，在板材上制膜后，于常温下养护12h，在样板上滴水，待水分自然蒸发后，涂膜上未出现水痕。
实施例2
一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，按重量计，包括以下原料：水100份，丙烯酸丁酯：72份，丙烯酸异辛酯19份，苯乙烯26份，丙烯腈6份，丙烯酸0.5份，甲基丙烯酸1份，丙烯酰胺0.2份，甲基丙烯酰胺0.6份，双丙酮丙烯酰胺0.2份，己二酸二酰阱0.1份，硅烷偶联剂0.1份，乳化剂3份，过硫酸盐0.2份。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷
所述乳化剂由反应型阴离子乳化剂、磷酸酯乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成，非离子乳化剂、磷酸酯乳化剂与反应型阴离子乳化剂的质量比为1:1:2。
所述反应型阴离子乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、烯丙氧基异构醇醚硫酸酯氨盐，两种乳化剂的重量比为1:1。
所述磷酸酯乳化剂为烯丙基聚醚磷酸酯。
所述反应型非离子乳化剂为异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，两种乳化剂的重量比为1:1。
所述引发剂为过硫酸铵。
所述制备方法包括以下步骤：
a.在反应釜内加入去离子50份、乳化剂0.7份，搅拌均匀并升温至釜内温度达到84℃；
b.常温下在预乳化缸中加入丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乳化剂2.3份、去离子水40份，充分搅拌搅拌30分钟，制备成均匀的预乳化液；
c.常温状态下在引发剂缸中加入引发剂0.2份，去离子水10份，搅拌至完全溶解备用；
d.当反应釜内温度达到84℃时，向釜内加入预乳化液B总量的4％，引发剂溶液C总量的45％，保温20分钟后，向反应釜内匀速滴加剩余的预乳化液和引发剂溶液，在滴加2.5小时时向预乳化缸中加入硅烷偶联剂，搅拌30min后继续滴加，滴加时间为1小时；
e.滴加完成后控制反应釜内温度处于87-89℃，保温1.5小时；
f.降温至65-75℃，向反应釜中加入氧化还原剂，保温20分钟；
g.降温至50℃以下，向反应釜中加入氨水调节pH至7，然后加入己二酸二酰阱，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液。
将本发明乳液配制成的有色乳胶漆，在板材上制膜后，于常温下养护12h，在样板上滴水，待水分自然蒸发后，涂膜上未出现水痕。
实施例3
一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，按重量计，包括以下原料：水100份，丙烯酸丁酯：50份，丙烯酸异辛酯38份，苯乙烯29份，丙烯腈7份，丙烯酸0.2份，甲基丙烯酸1.5份，丙烯酰胺0.2份，甲基丙烯酰胺1份，双丙酮丙烯酰胺0.3份，己二酸二酰阱0.15份，硅烷偶联剂0.1份，乳化剂3份，过硫酸盐0.2份。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
所述乳化剂由反应型阴离子乳化剂、磷酸酯乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成，非离子乳化剂、磷酸酯乳化剂与反应型阴离子乳化剂的质量比为1:0.5:1.4。
所述反应型阴离子乳化剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐，两种乳化剂的重量比为1:2。
所述磷酸酯乳化剂为烯丙基聚醚磷酸酯铵盐。
所述反应型非离子乳化剂为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚。
所述引发剂为过硫酸铵。
所述制备方法包括以下步骤：
a.在反应釜内加入去离子50份、乳化剂0.5份，搅拌均匀并升温至釜内温度达到86℃；
b.常温下在预乳化缸中加入丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乳化剂2.5份、去离子水40份，充分搅拌搅拌30分钟，制备成均匀的预乳化液；
c.常温状态下在引发剂缸中加入引发剂0.2份，去离子水10份，搅拌至完全溶解备用；
d.当反应釜内温度达到86℃时，向釜内加入预乳化液B总量的3％，引发剂溶液C总量的30％，保温20分钟后，向反应釜内匀速滴加剩余的预乳化液和引发剂溶液，在滴加2小时时向预乳化缸中加入硅烷偶联剂，搅拌30min后继续滴加，滴加时间为1.5小时；
e.滴加完成后控制反应釜内温度处于89-92℃，保温1小时；
f.降温至65-75℃，向反应釜中加入氧化还原剂，保温20分钟；
g.降温至50℃以下，向反应釜中加入氨水调节pH至7，然后加入己二酸二酰阱，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液。
将本发明乳液配制成的有色乳胶漆，在板材上制膜后，于常温下养护12h，在样板上滴水，待水分自然蒸发后，涂膜上未出现水痕。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (8)
1.一种具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于，按重量计，包括以下原料：水100份，丙烯酸丁酯：30-80份，丙烯酸异辛酯15-60份，苯乙烯10-30份，丙烯腈4-8份，丙烯酸0-3份，甲基丙烯酸1-3份，丙烯酰胺0.4-1份，甲基丙烯酰胺0-2份，双丙酮丙烯酰胺0.2-1份，己二酸二酰阱0.1-0.5份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，乳化剂2-5份，过硫酸盐0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于：所述硅烷偶联剂为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)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于：所述乳化剂由反应型阴离子乳化剂、磷酸酯乳化剂和反应型非离子乳化剂复配而成，非离子乳化剂、磷酸酯乳化剂与反应型阴离子乳化剂的质量比为1:(0.5-1):(0.5-2)。
4.根据权利要求2所述的具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于：所述反应型阴离子乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、烯丙氧基异构醇醚硫酸酯氨盐中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于：所述磷酸酯乳化剂为烯丙基聚醚磷酸酯、烯丙基聚醚磷酸酯铵盐、直链烷基醇聚氧乙烯醚磷酸单酯中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的具有优异优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于：所述反应型非离子乳化剂为烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述的具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
a.在反应釜内加入去离子45-55份、乳化剂0.2-1份，搅拌均匀并升温至釜内温度达到75-90℃；
b.常温下在预乳化缸中加入丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乳化剂1.2-4份、去离子水35-45份，充分搅拌搅拌30分钟，制备成均匀的预乳化液；
c.常温状态下在引发剂缸中加入引发剂0.1-0.5份，去离子水8-12份，搅拌至完全溶解备用；
d.当反应釜内温度达到75-93℃时，向釜内加入预乳化液B总量的2％-10％，引发剂溶液C总量的10％-30％，保温10-30分钟后，向反应釜内匀速滴加剩余的预乳化液和引发剂溶液，在滴加2-4小时时向预乳化缸中加入硅烷偶联剂，搅拌30min后继续滴加，滴加时间为3-6小时；
e.滴加完成后控制反应釜内温度处于75-93℃，保温1-2小时；
f.降温至65-75℃，向反应釜中加入氧化还原剂，保温10-30分钟；
g.降温至50℃以下，向反应釜中加入氨水调节pH至7，然后加入己二酸二酰阱，搅拌0.5-1小时，过滤出料，即可得到具有优异耐雨痕性能的外墙弹性乳液。
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