[发明专利]聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液及其乳液聚合制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种三元共聚物及其制备方法，确切地说是聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液及其乳液聚合制备方法。

二、背景技术

当前聚乙酸乙烯酯乳液使用量大，广泛应用于胶粘剂、涂料、建筑、织物加工、纸张加工等许多方面，如用于粘结多孔性纤维素材料、木材、纸制品等的胶水、乳胶涂料、水泥添加剂、织物整理剂等。但由于聚乙酸乙烯乳液采用聚乙烯醇为保护胶体，而聚乙烯醇自身带有大量的亲水基团羟基，聚乙酸乙烯酯在碱性条件下又易水解，使分子链上带上羟基或羧基，形成了聚乙酸乙烯酯乳液自身固有的缺陷，如耐水性、耐候性、耐碱性差等，限制了它的使用。

乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液(即VAE)在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软。同时乙烯作为共聚物的内增塑剂，使VAE聚合物具有内增塑性，增塑剂不会发生迁移，从而避免了聚合物性能老化。因此，与聚乙酸乙烯酯乳液相比，VAE乳液不仅对紫外线有很好的稳定性，而且具有较好的耐酸碱性，产品应用领域广泛。VAE乳液性能虽然优良，但其自身仍存在耐水性、耐溶剂性和耐酸性不理想，强度不高，塑性过大等缺陷，从而在较大程度上制约了VAE乳液在工业上的应用及其发展。

而叔碳酸乙烯酯是一种多支链一元饱和羧酸乙烯酯，其α碳原子上的烷基形成的空间位阻以及它的非极性，使其表现出优异的抗紫外线性能和极强的疏水性能，从而使其聚合物具有良好的耐候性、耐水性、耐碱性以及低表面张力等优点。当它与其他单体共聚时，可以充分展示其性能，从而改善其他单体在这方面的缺点，是一种优良的改性单体。

三、发明内容

本发明旨在提供一种低成本，耐候性、耐碱性、耐水解性好的聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液及其乳液聚合制备方法，所要解决的技术问题是通过实验确定三种单体之间投料比及反应条件从而得到耐候性、耐碱性、耐水解性好的聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液的特点在于：所述聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液是以叔碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯和乙烯为聚合单体，以复配聚乙烯醇为保护胶体，以辛基酚聚氧乙烯醚为乳化剂，在氧化还原引发剂的存在下经自由基乳液聚合反应得到的固含量为55.0-57.0％的共聚物乳液；

所述叔碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯和乙烯的质量比为6-9∶69-76∶18-22；

所述聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液的重均分子量(Mw)为122984-130000，分子量分布宽度(Mw/Mn)为5.295-6.000。

本发明聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液的固含量优选55.0％。

本发明聚叔碳酸乙烯酯-乙酸乙烯酯-乙烯乳液的乳液聚合制备方法，包括共聚物乳液的制备和后处理过程：

所述共聚物乳液的制备是将叔碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯和表面活性剂溶液加入密闭反应器中，在乙烯气氛、压强3.0-6.0MPa的条件下滴加氧化剂过氧化氢溶液，于75-85℃搅拌反应80-90分钟，然后将反应液置于闪蒸器中除去残余的乙烯，经过滤除去浮渣得到共聚物乳液；

所述表面活性剂溶液是将去离子水、复配聚乙烯醇、辛基酚聚氧乙烯醚和还原剂次硫酸锌甲醛混合得到的；

所述复配聚乙烯醇的添加量为聚合单体总质量的4.0-8.0％；所述复配聚乙烯醇是由聚乙烯醇05-88、聚乙烯醇14-98和聚乙烯醇17-88按照质量比30∶49∶45混合得到的；

所述辛基酚聚氧乙烯醚的添加量为聚合单体总质量的0.4-0.8％；

所述氧化剂过氧化氢溶液中过氧化氢的质量百分含量为1.2-2.0％；氧化剂过氧化氢和还原剂次硫酸锌甲醛的添加总量为聚合单体总质量的0.3-0.6％；其中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2；

所述后处理是向共聚物乳液中添加去离子水、过氧化苯甲酸叔丁酯、次硫酸锌甲醛和碳酸氢钠，使得共聚物乳液的固含量为55.0-57.0％，过氧化苯甲酸叔丁酯的添加量为每吨共聚物乳液0.2-0.3kg，次硫酸锌甲醛的添加量为每吨共聚物乳液0.25-0.3kg，碳酸氢钠的添加量为每吨共聚物乳液1.5kg，搅拌均匀即得成品。

所述氧化剂过氧化氢溶液中过氧化氢的质量百分含量优选1.8％。

所述表面活性剂溶液中去离子水、复配聚乙烯醇、辛基酚聚氧乙烯醚和还原剂次硫酸锌甲醛的质量比优选93∶6∶0.6∶0.4。