[发明专利]一种新型环保高分子聚合乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型环保高分子聚合乳液的制备方法，尤其还涉及一种新型环保高分子聚合乳液。

背景技术

随着经济的高速发展，城市化水平和人民生产水平的不断提高，各类功能性化学品逐渐进入了人们的生活中，这些功能性化学品不乏以聚合乳液的形式出现。传统乳液聚合的基本配方由单体、水、水溶性引发剂和水溶性乳化剂四组分构成。使用乳化剂进行乳液聚合，工艺控制过程要求严格，加大生产控制的难度，甚至有些成熟的小试产品无法适应生产条件的改变而难以向大生产转化；而一般乳液在合成时都需加入各种乳化剂使胶乳稳定，聚合结束后就吸附在胶粒表面，难用水洗净，乳化剂的使用一方面将增加产品的生产成本，另一方面由于使用后乳化剂将随乳液成膜干燥时水份的挥发向膜的表面迁移，对环境造成污染。此外使用乳化剂合成的乳液，其电性能、光学性能、表面性质、耐水性、产品的稳定性(耐化学品稳定性、机械稳定性、冷冻稳定性)等都会因乳化剂的使用而下降，影响产品的最终使用效果。

一般乳液会有最低成膜温度，当环境温度低于乳液成膜温度时乳液不易成膜，须向乳液中添加成膜助剂，改善乳液成膜机理，帮助成膜，常用的成膜助剂为醚醇类高聚物的强溶剂，如丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。而对于在冬季寒冷条件下使用的乳液还必须要加入防冻剂，防止低温下乳液中水分结冰，确保乳液性能不发生变化，常用的降低冰点的防冻剂有低碳醇类、二元醇及酰胺类等。虽然乳液成膜后成膜助剂和联冻剂都会挥发，不会影响涂膜的特性，但是挥发至空气中的成膜助剂和防冻剂都会给环境造成污染，对人体造成一定的毒副伤害。

乳液聚合中使用乳化剂使其在生产及某些应用领域受到了限制，可以考虑采用无皂聚合。所谓“无皂聚合”，只是在原始配方中不加乳化剂或只加临界胶束浓度以下的微量乳化剂，利用引发剂或极性单体，将极性或可电离的化学键接在聚合物上，使聚合产物本身就成为类似表面活性剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型环保高分子聚合乳液及其制备方法。

为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：

一种新型环保高分子聚合乳液，由下列组分按照重量百分比组成：天然高分子聚合物5-40％，单体50-90％，改性剂0.02-5％，引发剂0.2-0.5％，水余量。

所述天然高分子聚合物，可以是淀粉、淀粉衍生物、蛋白质、纤维素、甲壳素、壳聚糖等。

所述改性剂，可以是生物酶、盐酸、硫酸、次氯酸钠水溶液、双氧水和过硫酸铵中的一种或它们的组合。

所述接枝共聚单体，可以是烯类单体和一些羧酸类单体、酰胺类单体、羟基类单体、磺酸类单体等。

烯类单体是苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、丙烯腈；

羧酸类单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸以及马来酸；

丙烯酰胺类单体是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺等；

羟基类单体是甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯；

磺酸类单体是苯乙烯磺酸钠、丙烯酸乙酯磺酸钠、甲基丙烯酸乙酯磺酸钠、2-甲基烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺甲基丙烷磺酸钠。

所述的引发剂是氧化还原引发体系，氧化还原引发体系中包括水溶性过氧化合物和水溶性还原剂，其中水溶性过氧化合物是双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种，水溶性还原剂是Fe²⁺、Cu⁺、NaHSO₃、Na₂SO₃、Na₂S₃O₃中的一种。

所述水为去离子水。

一种新型环保高分子聚合乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将天然高分子聚合物用水分散，加入到装有机械搅拌的反应釜中，开动搅拌，升温至60-100℃，用改性剂处理为在乳液聚合时具有分散乳化作用的高分子改性化合物；

(2)将少量接枝共聚单体和引发剂加入到反应釜中，使共聚单体与高分子改性化合物接枝共聚形成聚合物胶粒(束)分散体系，温度50-95℃，时间15-30分钟；

(3)搅拌下自高位槽向反应釜中同时滴加混合单体和引发剂，保持温度在50-95℃之间，1-3小时滴完，反应30-60分钟；

(4)通冷水降温至50℃以下，过滤，得到产品。