(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010051251.8
(22)申请日 2020.01.17
(71)申请人 日照广大建筑材料有限公司
地址 276817 山东省日照市东港区丹阳路
37号
(72)发明人 安吕 郭伟 程昌华 徐进伟
(51)Int.Cl.
C08F 218/08(2006.01)
C08F 220/18(2006.01)
C08F 2/26(2006.01)
C08F 2/30(2006.01)
C08F 2/44(2006.01)
C08K 9/06(2006.01)
C08K 9/02(2006.01)
C08K 3/04(2006.01)
C08L 31/04(2006.01)
C08L 33/08(2006.01) (54)发明名称
其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种高固含低粘度可再分散
醋丙乳胶粉及其制备方法，该乳胶粉产品是以主
单体、交联单体、阴离子乳化剂、非离子乳化剂、
引发剂、保护胶体、pH调节剂以及软水为原料制
成，表面张力低，耐水优异，抗黄变好，耐酸碱性
好，并且高固含量、低粘度在施工和成本方面有
很大的优势。本发明将该醋丙乳液与现在常用的
乳胶粉Vac/E搭配使用，制成一种新的可分散乳
胶粉产品，固含量高，低粘度，在施工和成本方面
有很大优势，改善耐候、耐水性，并有效提高产品
的抗冲击性。权利要求书1页 说明书11页CN 111234086 A 2020.06.05
C N 111234086
A
1.一种醋丙乳液，其特征在于，以重量份计，是由以下原料制成的：醋酸乙烯酯40～75份，丙烯酸-2-乙基己酯20～40份，交联单体2～15份，阴离子乳化剂0.1～1份，非离子乳化剂0.5～7.5份，引发剂0.5～1.5份，保护胶体5～10份，pH调节剂0.2～0.4份，软水80～140份；其中，所述交联单体选自乙烯基不饱和羧酸、乙烯基不饱和酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、月桂酸乙酯、叔碳酸乙烯酯中的任一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种醋丙乳液，其特征在于，所述乙烯基不饱和羧酸选自衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的任一种或几种；所述乙烯基不饱和酰胺选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺或甲基羟甲基丙烯酰胺中的任一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种醋丙乳液，其特征在于，所述阴离子乳化剂选自烷基酚硫酸盐、烷基酚琥珀酸盐或烷基酚磺酸盐中的任一种或几种；所述非离子乳化剂选自7～10EO 数的烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。
4.根据权利要求1所述的一种醋丙乳液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐，选自过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸铵的任一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种醋丙乳液，其特征在于，所述保护胶体选自聚乙烯醇、纤维素或淀粉中的任一种或几种。
6.权利要求1～5中任一项所述一种醋丙乳液的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）先向聚合釜中加入0.35～0.55倍配方量的软水、0.5～0.65倍配方量的阴离子乳化剂、0.5～0.65倍配方量的非离子乳化剂以及配方量的保护胶体、pH调节剂，升温至90℃，待保护胶体完全溶解，降温至80℃，保温备用；
（2）然后将配方量的引发剂利用剩余配方量的软水制成引发剂水溶液，接着向乳化釜中加入剩余配方量的阴离子乳化剂、阳离子乳化剂以及配方量的醋酸乙烯酯、丙烯酸-2-乙基己酯、交联单体、66%重量的所述引发剂水溶液，充分混合，得到混合液；
（3）最后向步骤（1）的聚合釜中加入剩余的引发剂水溶液，搅拌5分钟，接着滴加步骤
（2）的混合液，滴加时间为5～6小时，滴加结束后保温反应1.5小时，自然冷却至30℃，出料，即得所述的一种醋丙乳液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，引发剂水溶液的制备方法如下：将引发剂加入软水中，搅拌至完全溶解即可。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述醋酸乙烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯投料前先进行改性处理，具体方法是：先将醋酸乙烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯搅拌混匀，然后加入有机改性的掺杂石墨烯，搅拌混匀即可；有机改性的掺杂石墨烯的用量为醋酸乙烯酯重量的0.005～0.008倍，其是将氧化石墨烯经硅、磷共掺杂并还原得到掺杂石墨烯，然后以7-辛烯基三氯硅烷改性处理得到。 9.利用权利要求1～5中任一项所述醋丙乳液制备得到的一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉。
10.权利要求9所述一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉的制备方法，其特征在于，先将醋酸乙烯酯/乙烯共聚胶粉与上述醋丙乳液按照质量比7：3搅拌混匀，然后加入抗结块剂和保护胶体水溶液，搅拌混匀，喷雾干燥，即得所述的一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉。
权 利 要 求 书1/1页CN 111234086 A
一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种可再分散醋丙乳胶粉，具体涉及一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉及其制备方法。属于可再分散乳胶粉技术领域。
背景技术
[0002]据有关专家统计，2003年，可再分散乳胶粉全球产量19万吨，主要在欧洲和北美地区使用，中国市场的消费量不足5000吨。而2007年，中国可再分散乳胶粉市场消费量已达4～5万吨。2010年，国内可再分散乳胶粉的需求量已经达到10万吨。截止到2018年，据不完全统计，我国国内可再分散乳胶粉需求量达到60万吨。
[0003]可再分散乳胶粉是高分子聚合物乳液经喷雾干燥，从起初的2μm聚集在一起，形成了80～120μm的球形颗粒。因为这些颗粒表面被一种无机的抗硬结构的粉末包裹，所以我们得到了干的聚合物粉末。它们极易倒入和用袋装，储存于仓库中。当粉末与水、水泥或石膏为底材的砂浆混合时便可再分散，其中的基本粒子(2μm)，会重新形成与原来乳胶相当的状态，故称之谓可再分散乳胶粉。
[0004]目前国内外主流的可再分散胶粉是醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉(Vac/E)。但是根据Vac/E乳液本身的性能来看，虽然它能在砂浆中起到流平性好、柔韧性高、粘结性强、触变性及施工性都大大提高的作用，但是Vac/E乳液的耐候性、耐化学性及耐水性方面有很大不足而且Vac/E乳液的玻璃化温度的范围太小等原因也限制了它的适用范围。
发明内容
[0005]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007]一种醋丙乳液，以重量份计，是由以下原料制成的：醋酸乙烯酯40～75份，丙烯酸-2-乙基己酯20～40份，交联单体2～15份，阴离子乳化剂0.1～1份，非离子乳化剂0.5～7.5份，引发剂0.5～1.5份，
保护胶体5～10份，pH调节剂0.2～0.4份，软水80～140份；其中，所述交联单体选自乙烯基不饱和羧酸、乙烯基不饱和酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、月桂酸乙酯、叔碳酸乙烯酯中的任一种或几种。
[0008]优选的，所述乙烯基不饱和羧酸选自衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的任一种或几种；所述乙烯基不饱和酰胺选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺或甲基羟甲基丙烯酰胺中的任一种或几种。
[0009]优选的，所述阴离子乳化剂选自烷基酚硫酸盐、烷基酚琥珀酸盐或烷基酚磺酸盐中的任一种或几种；所述非离子乳化剂选自7～10EO数的烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0010]优选的，所述引发剂为过硫酸盐，选自过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸铵的任一种或几种。
[0011]优选的，所述保护胶体选自聚乙烯醇、纤维素或淀粉中的任一种或几种。[0012]优选的，所述pH调节剂为质量浓度25～28％浓氨水。
[0013]上述一种醋丙乳液的制备方法，具体步骤如下：
[0014](1)先向聚合釜中加入0.35～0.55倍配方量的软水、0.5～0.65倍配方量的阴离子乳化剂、0.5～0.65倍配方量的非离子乳化剂以及配方量的保护胶体、pH调节剂，升温至90℃，待保护胶体完全溶解，降温至80℃，保温备用；
[0015](2)然后将配方量的引发剂利用剩余配方量的软水制成引发剂水溶液，接着向乳化釜中加入剩余配方量的阴离子乳化剂、阳离子乳化剂以及配方量的醋酸乙烯酯、丙烯酸-2-乙基己酯、交联单体、66％重量的所述引发剂水溶液，充分混合，得到混合液；
[0016](3)最后向步骤(1)的聚合釜中加入剩余的引发剂水溶液，搅拌5分钟，接着滴加步骤(2)的混合液，滴加时间为5～6小时，滴加结束后保温反应1.5小时，自然冷却至30℃，出料，即得所述的一种醋丙乳液。
[0017]优选的，步骤(2)中，引发剂水溶液的制备方法如下：将引发剂加入软水中，搅拌至完全溶解即可。
[0018]优选的，步骤(2)中，所述醋酸乙烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯投料前先进行改性处理，具体方法是：先将醋酸乙烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯搅拌混匀，然后加入有机改性的掺杂石墨烯，搅拌混匀即可；有机改性的掺杂石墨烯的用量为醋酸乙烯酯重量的0.005～0.008倍，其是将氧化石墨烯经硅、磷共掺杂并还原得到掺杂石墨烯，然后以7-辛烯基三氯硅烷改性处理得到。
[0019]进一步优选的，掺杂石墨烯的制备方法如下：将纳米硅粉、焦磷酸加入氧化石墨烯分散液中，氦气气氛和超声波振荡条件下，480～500℃加热8～9小时，还原，后处理，即得所述的掺杂石墨烯；其中，纳米硅粉、焦磷酸与氧化石墨烯分散液中所含氧化石墨烯的摩尔比为0.01～0.02：0.04～0.05：
1，所述氧化石墨烯分散液是将氧化石墨烯加入8～10倍重量的水中，超声波振荡30～40分钟而得。
[0020]更进一步优选的，氧化石墨烯是采用改良的Hummers法制备得到；还原的具体方法是：加入水合肼，于60～80℃搅拌加热2～3小时，冷却至室温(25℃)即可；后处理的具体方法是：离心、洗涤至中性，真空干燥即得；其中，真空干燥的温度为60℃，干燥时间为24小时。[0021]进一步优选的，7-辛烯基三氯硅烷改性处理的具体方法是：将掺杂石墨烯加入体积比1：9的7-辛烯基三氯硅烷和甲苯的混合溶液中浸泡12小时，抽滤即得；掺杂石墨烯与7-辛烯基三氯硅烷的摩尔比为1：1.2～1.5。
[0022]利用上述醋丙乳液制备得到的一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉。[0023]上述一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉的制备方法，先将醋酸乙烯酯/乙烯共聚胶粉(Vac/E)与上述醋丙乳液按照质量比7：3搅拌混匀，然后加入抗结块剂和保护胶体水溶液，搅拌混匀，喷雾干燥，即得所述的一种高固含低粘度可再分散醋丙乳胶粉。[0024]优选的，所述抗结块剂和保护胶体水溶液的用量分别为醋酸乙烯酯/乙烯共聚胶粉重量的0.02～0.03倍、20～30倍。
[0025]优选的，所述抗结块剂选自硅藻土、硅酸铝、滑石粉、凹凸棒土或高岭土中的任一种或几种。
[0026]优选的，所述保护胶体水溶液是将保护胶体加入50～80倍重量的软水中，超声波
分散均匀而得。
[0027]进一步优选的，所述保护胶体选自聚乙烯醇、纤维素或淀粉中的任一种或几种。[0028]本发明的有益效果：
[0029]本发明以主单体、交联单体、阴离子乳化剂、非离子乳化剂、引发剂、保护胶体、pH 调节剂以及软水为原料制成一种醋丙乳液，该醋丙胶乳表面张力低，耐水优异，抗黄变好，耐酸碱性好，并且高固含量、低粘度在施工和成本方面有很大的优势。本发明将该醋丙乳液与现在常用的乳胶粉Vac/E搭配使用，制成一种新的可分散乳胶粉产品，固含量高，低粘度，在施工和成本方面有很大优势，改善耐候、耐水性，并有效提高产品的抗冲击性。
[0030]在醋丙乳液的制备过程中，先在聚合釜中将部分软水、部分阴离子乳化剂、部分非离子乳化剂、配方量的保护胶体和pH调节剂混合后保温备用；然后向乳化釜中加入剩余配方量的阴离子乳化剂、阳离子乳化剂以及配方量的醋酸乙烯酯、丙烯酸-2-乙基己酯、交联单体、部分引发剂水溶液充分混合制成混合液；最后向聚合釜中加入剩余的引发剂水溶液，稍微搅拌后滴加上述混合液，滴加完毕后保温反应得到产物。滴加时间非常关键，滴加时间过短，迅速反应会放出大量热，局部温度过高，导致体系温度难以控制，部分单体直接逸出，损失部分单体；滴加时间过长，在滴加的微观范围内部分反应充分，但是容易交联成网状，影响产品性能。
[0031]在醋酸乙烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯投料前还引入了有机改性掺杂石墨烯进行改性处理，一方面
进一步提高固含量，另一方面石墨烯独特的力学特性、电子效应和热性能有利于进一步改善乳液的各项性能。硅、磷的原子直径与碳有差异。硅倾向于形成正四面体结构，在石墨烯分子之间形成一定间隔，阻止石墨烯之间的团聚；磷同样倾向于形成正四面体结构，与硅的立体结构相嵌合，有助于提高掺杂的稳定性。但是石墨烯的溶解性差，很难在本发明的体系中均匀分散，申请人利用7-辛烯基三氯硅烷对其进行有机改性，在后续聚合反应过程中，其中的双键也会与主单体、交联单体等发生聚合，从根本上解决相容性问题，以保证产品性能。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
[0033]实施例1：
[0034]一种醋丙乳液，以重量份计，是由以下原料制成的：醋酸乙烯酯40份，丙烯酸-2-乙基己酯40份，交联单体2份，阴离子乳化剂1份，非离子乳化剂0.5份，引发剂1.5份，保护胶体5份，pH调节剂0.4份，软水80份；其中，所述交联单体为乙烯基不饱和羧酸。
[0035]乙烯基不饱和羧酸为丙烯酸；所述乙烯基不饱和酰胺为二甲基丙烯酰胺。[0036]所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠；所述非离子乳化剂为10EO数的十二醇聚氧乙烯醚。
[0037]所述引发剂为过硫酸铵。所述保护胶体为淀粉。所述pH调节剂为质量浓度25％浓氨水。
[0038]上述一种醋丙乳液的制备方法，具体步骤如下：
[0039](1)先向聚合釜中加入0.55倍配方量的软水、0.5倍配方量的阴离子乳化剂、0.65
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