[发明专利]非离子侧链及侧基改性的聚丙烯酸增稠剂及其制备方法

说明书

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚丙烯酸增稠剂，公开了一种非离子侧链及侧基改性的聚丙烯酸增稠剂及其制备方法。该方法包括：原料准备、单体乳液制备、水相制备、油相制备、预乳液制备、反相乳液聚合和乳液转相。该方法在增稠剂分子的侧向引入羟基、混合长链烷基、聚醚等非离子链节和基团，改善增稠剂的耐电解质性能；将部分疏水性改性单体制备成多核乳液，使之与丙烯酸具有更好的共聚性能；将疏水性改性单体分别配置于油、水两相，控制其在增稠剂分子结构中“两端”的分布；特殊聚合单体的使得增稠剂分子所含酯基极少且被长链烷基“遮蔽”，其分子内氢键得到显著抑制，有利于增稠剂的分子间缔合作用。

技术领域

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚丙烯酸增稠剂，具体涉及一种非离子侧链及侧基改性的聚丙烯酸增稠剂及其制备方法。

背景技术

作为水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域不可或缺且用量最大的高分子增稠剂始终都是人们关注的重点。由于天然高分子增稠剂资源短缺且存在性能缺陷，因此合成高分子增稠剂的发展非常重要。然而，合成聚丙烯酸高分子增稠剂“用量大、耐碱差、不耐盐”等问题却始终没有得到很好地解决。为解决这些问题，目前对聚丙烯酸增稠剂的改性方法主要有：引入非离子单体，适度引入非离子链节可改善增稠剂耐电解质和吸水性能；提高亲水性，通过提高亲水性不仅可以提高增稠剂的增稠力，还可以提高耐电解质性能；引入长链疏水性单体，向增稠剂聚合物上引入疏水性长链可提高聚丙烯酸增稠剂的耐盐性；制备两性高聚物，这种物质具有反聚电解质溶液行为。尽管如此，以下相关技术问题仍没有得到很好的解决：增稠剂缔合结构创新，以有效抑制其分子内缔合并强化其分子间缔合作用；长链聚醚、长链烷基及聚醚交链的接入技术暨改性单体与丙烯酸单体的共聚技术；物理、化学性质差异较大的单体(如长链烷基单体与丙烯酸单体)之间反应的差异性也较大，需解决增稠剂分子亲水及疏水结构分布控制的技术方法；增稠剂结构创新暨阳离子基团(叔氨或季铵)的接入方法；强酸性基团及混合阴离子基团(磺酸基、羧酸基、一元羧酸、多元羧酸等)的选择、配比及其与增稠剂主要应用性能之间的关系等。

目前，聚丙烯酸增稠剂的制备方法包括以下几种：

1、长链烷基与中性侧基改性的聚丙烯酸耐盐增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、改性单体、辅助剂，其中：聚合单体为α-甲基丙烯酸；改性单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、邻苯二甲酸二烯丙酯；辅助剂为过硫酸钾、十二烷基硫酸钠、吐温60等。

如郭玉杰所著“疏水改性聚丙烯酸类增稠剂的合成”(《山东化工》2011年40卷第3期)公开的长链烷基与中性侧基改性的聚丙烯酸耐盐增稠剂的制备方法，向聚丙烯酸增稠剂分子结构中，以丙烯酸十八烷基酯引入长链烷基、以丙烯酸乙酯及丙烯酸丁酯引入中性侧基、以邻苯二甲酸二烯丙酯引入交联结构，合成了耐盐型聚丙烯酸增稠剂。

该方法制备出的耐盐型聚丙烯酸增稠剂增稠剂性能较好，并具有一定的耐盐性。然而，由于丙烯酸十八酯为强疏水性单体，以文献反映的制备技术与工艺很难使之有效地与强亲水性单体α-甲基丙烯酸共聚，更谈不上控制其在增稠剂分子结构上的分布，导致增稠剂结构呈现多样化，综合性能欠佳；另外，通过丙烯酸十八酯引入的侧链烷基链节较长且缺乏分散性，可能导致增稠剂分子内缔合且其分子间的缔合结构具有一定缺陷；同时，在由丙烯酸乙酯及丙烯酸丁酯向增稠剂分子上引入中性侧基的同时，也在其侧向引入了较多的酯基，导致其分子内缔合作用被加强；最后，由聚合主单体α-甲基丙烯酸向增稠剂分子侧向引入了大量的甲基，导致其对羧基的屏蔽作用过强，增稠能力下降。

2、长链烷基与中性及阳离子侧基改性的聚丙烯酸耐盐增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、改性单体、辅助剂，其中：聚合单体为丙烯酸；改性单体为丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺；辅助剂为Span 80、Tween 80、过硫酸铵、氢氧化钠等。