[发明专利]一种胶乳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶乳的制备方法、以及由该制备方法得到的胶乳。

背景技术

合成胶乳是一类重要的高分子材料，在合成橡胶工业中占有重要地位。在发达国家，其产量一般占合成橡胶总产量的15-20%。目前，合成胶乳已被广泛应用于纸加工、纤维处理、塑料合成、涂料、粘合剂、建材等领域。随着科学技术的发展，其应用领域还在不断扩大，需求日益增加，但同时也对合成胶乳性能的提高和多功能化提出了新的要求。

目前，聚异戊二烯胶乳、低顺式聚丁二烯胶乳、顺丁橡胶胶乳的制备通常都是由其单体出发，经过乳化剂、引发剂在常温常压下的自由基乳液聚合反应制备得到。然而，采用自由基乳液聚合的方法得到的合成胶乳的固含量通常为20-30重量％。

CN101280033A公开了一种异戊二烯胶乳的制备方法，该方法包括将批量所用组分原料异戊二烯、α-烯烃和/或共轭二烯、乳化剂、催化剂、去离子水一次性全部加入反应釜内，并连续搅拌，同时加热升温至29-95℃聚合10-70小时。当转化率达到80-98%时，即可结束，之后进行后处理。后处理中，首先进行减压蒸馏、压力为0.08-0.09MPa，去除水以外的其他残余单体；减压蒸馏后，以300-400目网过滤设备进行过滤，去除大颗粒物；最后以膜过滤或过滤式离心分离脱水浓缩到要求固含量，然后灌装。研究发明，虽然该方法解决了异戊二烯胶乳性能低于天然胶乳而又高成本问题，但是其所合成胶乳的固含量低于50重量%。CN101323652B公开了一种聚异戊二烯橡胶乳液的制备方法，是以异戊二烯为单体，以阴离子乳化剂为乳化体系，采用氧化还原引发体系，在常压下经自由基乳液聚合得到稳定的聚异戊二烯橡胶乳液，但此法的缺点是要求异戊二烯单体的纯度要达到98%以上。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法得到的胶乳的固含量较低的缺陷，而提供一种能够提高固含量的胶乳的制备方法、以及由该方法制备得到的胶乳。

本发明提供了一种胶乳的制备方法，其中，该方法包括将胶液、主乳化剂、助乳化剂、pH调节剂和水进行混合乳化并脱除有机溶剂，再将脱除有机溶剂后的产物与膏化剂接触并脱除部分水；所述胶液为含有聚合物的有机溶液，所述主乳化剂为脂肪酸，所述助乳化剂为脂肪酸盐。

本发明的发明人发现，现有的合成胶乳通常是从单体出发，并通过自由基乳液聚合反应得到。其中，所采用的乳化剂通常为单一的乳化剂。在后续的除水浓缩过程中极易发生破乳、团聚等现象，从而导致聚合物粘连在一起而影响后续的使用。因此，为了提高胶乳的固含量，通常不能将乳液聚合产物中的水直接脱除，而应该首先使聚合物微粒附聚成较大的颗粒（在工业上主要采用调整聚合配方、添加附聚剂、搅拌、加压、冷冻等措施来实现），再采用离心等方法浓缩，工序较为复杂。而本发明提供的胶乳的制备方法直接从含有聚合物的胶液出发，以脂肪酸为主乳化剂、以脂肪酸盐为助乳化剂制备胶乳，能够得到固含量较高的胶乳，固含量通常可以达到60重量%以上。推测其原因，可能在于：在制备过程中，主乳化剂脂肪酸具有非常优异的乳化能力，但随着乳化过程的进行可能会逐渐失效，而本发明提供的助乳化剂脂肪酸盐能够不断转化为脂肪酸，从而将体系的乳化能力维持在相对稳定的水平，整个制备过程不易破乳，并能够直接将有机溶剂和水脱除而提高胶乳的固含量，制备过程简单。

根据本发明的一种优选实施方式，当所述胶乳的制备方法还包括将pH缓冲剂和胶体保护剂与胶液、主乳化剂、助乳化剂、pH调节剂和水一起进行混合乳化时，能够提高所述胶乳的固含量。推测其原因，可能在于：一方面，在乳化过程中，pH缓冲剂能够避免体系中的pH值发生显著的变化，从而为形成的胶乳颗粒提供了一个较为稳定的体系；另一方面，所述胶体保护剂能够在胶乳颗粒表面形成一层保护层，从而防止了胶乳颗粒的破损、粘连的发生。

根据本发明的另一种优选实施方式，当将胶液、主乳化剂、助乳化剂、pH调节剂和水进行混合乳化的方法为在20-40℃下、在60-100r/min的搅拌速率下，将胶液与主乳化剂混合均匀，得到混合产物；并在20-40℃下、在150-200r/min的搅拌速率下，将所述混合产物与助乳化剂、pH缓冲剂、pH调节剂、胶体保护剂和水接触30-60min时，能够得到更为稳定的乳化体系，并有利于后续的水的脱除，得到固含量更高的胶乳。

根据本发明的另一种优选实施方式，当所述脂肪酸选自油酸、亚油酸和牛油中的一种或多种，且所述脂肪酸盐为油酸钾和/或油酸钠时，两者能够起到更好的协同乳化作用，从而使得到固含量更高的胶乳。

本发明还提供了由上述方法制备得到的胶乳。