[发明专利]用于常温下氧化还原制备苯丙乳液的还原剂单体及其合成方法

说明书

本发明属于聚合物合成领域，具体公开了一种用于常温下氧化还原制备苯丙乳液的还原剂单体及其合成方法。以马来酸酐与二甲基乙醇胺为原料合成还原剂单体4‑(2‑(二甲基氨基)乙氧基)‑4‑氧丁‑2‑烯酸，合成原料便宜易得，合成条件简单，易于提纯。以合成的还原剂单体作为还原剂，过硫酸钾为氧化剂，水为分散介质，十二烷基硫酸钠为乳化剂，苯乙烯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯为共聚单体，通过自由基微乳液聚合，在室温下合成得到苯丙乳液，反应体系简单且稳定，反应条件温和，勿需控温，对环境的影响较小，能耗低，适合应用于工业化大规模生产。合成苯丙乳液单体转化率高，可以在常温下得到高分子量，具有支化结构的苯丙乳液。

技术领域

本发明属于聚合物合成领域，具体涉及一种用于常温下氧化还原制备苯丙乳液的还原剂单体及其合成方法。

背景技术

苯丙乳液是苯乙烯、丙烯酸酯类单体共聚的乳液，以其作为主要成膜物质所配制的苯丙乳液涂料无毒，无环境污染，有很好的耐候性、保色性、耐水性、耐碱性，因而在内外墙乳胶漆及其它水性涂料中得到了广泛应用。由于乳液聚合物特殊的合成原理及成膜机理，它的耐水性、光泽度及附着力与其它聚合方法获得的聚合物相比还有一定的差距。

传统的苯丙乳液主要由苯乙烯、丙烯酸丁酯和少量的丙烯酸共聚而成。仅靠三种单体聚合而成的苯丙乳液存在许多问题，如成膜性差，最低成膜温度高，涂层强度低，涂层耐水性、耐冲刷、耐光性等问题。为了赋予苯丙乳液更加优良的性能，可以通过共混或共聚将少量功能性单体引入以实现对苯丙乳液的改性。而将支化聚合物引入乳液聚合体系，可有效降低乳液黏度和吸水率。

乳液聚合是一种受多种因素影响的复杂聚合，其引发剂的选用对乳液聚合的很多方面都有影响，利用氧化还原引发乳液聚合，具有低温、聚合过程稳定且分子量高等优点。为此将氧化还原体系引入苯丙乳液具有实际意义。

现有的氧化还原引发制备苯丙乳液一般使用亚硫酸氢钠作为还原剂，过氧化物作为氧化剂，虽然通过降低生成自由基活化能可以在较低温度下产生活性自由基，从而引发聚合反应；但同时也导致了乳液的固含量略有降低。而将支化聚合物引入乳液聚合体系，可有效降低乳液黏度和吸水率，并且提高乳液固含量。为了解决乳液稳定性，常加入大量乳化剂，这样会导致乳液形成漆膜的耐水性变差。

发明内容

本发明公开了一种具有羧基基团、可聚合双键和叔胺基团的还原剂单体及合成方法，并将其与过硫酸盐形成氧化还原引发体系来引发乳液聚合在常温下得到支化的苯丙乳液。该单体制备方法简单，价格低廉，产物收率及纯度较高。

本发明还原剂单体的合成方法，按下述步骤进行：

将马来酸酐加入装有温度计的三口烧瓶中。加入氯仿，常温下搅拌溶解，待马来酸酐完全溶解后，再将二甲基乙醇胺溶解到氯仿中，一次性加入到反应瓶中。常温下反应4～8小时后得到白色悬浊液，结束反应。加入乙醚，摇匀，离心后取下层白色固体。再用乙醚洗涤，抽滤两次后，真空干燥至恒重得到白色粉末。

其中，马来酸酐与二甲基乙醇胺的物质的量比为1:0.5～2；

单体合成的反应温度为25℃，反应时间为4～8小时。

上述方法得到的还原剂单体的结构式为：

上述方法得到的还原剂单体与过硫酸盐形成氧化还原引发体系用于常温下氧化还原制备苯丙乳液，苯丙乳液的制备方法，按下述步骤进行：

在100mL的反应瓶中加入称量好的pH调节剂，乳化剂，还原剂单体和H₂O，搅拌3～4mins至完全溶解，然后加入苯乙烯，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，搅拌预乳化30mins左右，然后抽真空，在氩气氛围下加入过硫酸盐，置于恒温水浴锅进行自由基微乳液聚合反应，待反应结束后得到苯丙乳液。

其中，pH调节剂为NaHCO₃，其加入量为单体总质量的3％；