[发明专利]一种聚合物乳液及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种以常规软、硬单体为聚合单体，以丙烯酸长链烷基酯为疏水 改性单体，以可聚合有机硅乳化剂PMSC为乳化剂，以半连续式乳液共聚合成 的聚合物乳液及其制备方法。

背景技术

高性能聚合物乳液因为具有优良的成膜性、耐水性、耐候性、保色性和粘结 性，被广泛地应用于内外墙涂料、地板上光剂和纸张涂布胶粘剂等领域。但是使 用传统乳化剂进行乳液聚合时，聚合产物中残留的乳化剂会影响膜的耐水性。反 应性乳化剂用于聚合物乳液聚合的研究已有报道，但一般使用碳氢链可聚合乳化 剂，对含有机硅的可聚合乳化剂研究很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物乳液，本发明的另一目的是提 供上述聚合物乳液的制备方法，通过选择合适的可聚合有机硅乳化剂PMSC、丙 烯酸长链烷基酯与多元乳液共聚，制备出一种高性能的聚合物乳液，它可以提高 聚合物乳液的耐水性、耐候性和成膜性。

本发明的技术方案为：本发明以苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、 丙烯酸(AA)为乳液聚合主要单体；以可聚合有机硅乳化剂PMSC为体系的乳化 剂；以丙烯酸长链烷基酯为疏水改性单体；采用热分解引发剂为引发剂。反应过 程中，由于同时采用可聚合有机硅乳化剂PMSC、丙烯酸长链烷基酯与聚合物乳 液共聚，采用半连续乳液共聚，通过适当的预处理方法和适宜的加料方式，从而 使用少量的可聚合有机硅乳化剂PMSC、丙烯酸长链烷基酯而获得较显著的改性 效果。

本发明的具体技术方案为：一种聚合物乳液，其特征在于其原料组分及各组 分占原料总量的质量百分比如下：硬单体：20-33％，软单体：8-13％，丙烯酸： 2.1-2.7％，疏水功能单体：0-0.9％，引发剂：0.1-0.5％，缓冲剂：0.1-1％，可聚 合有机硅乳化剂PMSC：1.0-2.5％，去离子水：46.4％-68.7％。

优选所述的硬单体为苯乙烯或甲基丙烯酸烷基酯；甲基丙烯酸烷基酯至少为 甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙 烯酸戊酯、甲基丙烯酸正辛酯或甲基丙烯酸异辛酯中的一种。

优选所述的软单体为丙烯酸烷基酯。所述的丙烯酸烷基酯至少为丙烯酸甲 酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯或丙烯酸 异辛酯中的一种。

优选所述的疏水功能单体为丙烯酸长链烷基酯，其化学式为 CH₂＝CH-COOC_nH_2n+1，其中n为10-18。所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸 铵。所述的缓冲剂为碳酸氢钠或氨水。

优选所述的乳化剂为马来酸硅聚氧乙烯醚单酯羧酸盐(PMSC)，其化学式为

其中n为3-10。其作用是既起到乳化剂的作用又参与聚合反应，对产物进行 有机硅改性，提高耐水性和耐候性。

本发明还提供了上述聚合物乳液的方法，其具体步骤如下：1)先将 0.7％-2.0％可聚合有机硅乳化剂硅聚氧乙烯醚单酯羧酸盐PMSC与30％-50％去 离子水、20-33％硬单体、8-13％软单体、2.1-2.7％丙烯酸、0-0.9％疏水功能单 体混合，搅拌，温度控制20-30℃，调节pH6-8，得到均匀稳定的预乳化液A；

2)将0.3％-0.5％乳化剂PMSC、0.05％-0.35％引发剂和0.1-1％缓冲剂、 16.4％-18.7％去离子水加入到反应釜中，搅拌加热，加入1/5-1/3预乳化液A， 升温至70-80℃，滴加剩余的预乳化液A，控制滴加速度，2-3小时滴完，补加 0.05％-0.15％引发剂，控制温度80-90℃，保温反应1-2h，降温至20-40℃，调 节pH7-9，得到聚合物乳液。

对本发明制备的聚合物乳液的性能可用如下方法表征：乳液的粒径采用 MasterSizer2000型激光粒度仪测定；热分解温度采用STA449F3型热重分析仪 测定；聚合物结构用Avatar-360型FTIR红外光谱仪测定；耐水性用SL200B 型接触角仪测定。

有益效果：

1.与其他溶液聚合得到的聚合物相比，采用水为溶剂取代其他有机溶剂， 避免生产和应用过程中安全健康隐患，更加安全环保。