一种稳定环保的丙烯颜料乳液及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种绘画水性材料，特别是一种丙烯颜料乳液及其制备方法。


背景技术：

2.丙烯颜料具备良好的耐久性，在绘画后可以长期保持绘画原有的色彩和表现力，但是现有的一些丙烯颜料在制造过程中采用了非apeo(烷基酚聚氧乙烯醚)乳化剂，此类乳化剂具有毒性、稳定性差且生物降解性差，影响人体健康同时严重破坏环境。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种稳定环保的丙烯颜料乳液及其制备方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种稳定环保的丙烯颜料乳液及其制备方法，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯15
‑
25份；丙烯酸丁酯15
‑
25份；叔碳酸乙烯酯5
‑
10份；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1
‑
5份；丙烯酸缩水甘油酯1
‑
5份；反应型乳化剂1
‑
5份；水性引发剂0.2
‑
0.4份；氧化还原剂0.1
‑
0.3份；环保防腐剂0.1
‑
0.5份；去离子水40
‑
60份。
5.所述反应型乳化剂为烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵。
6.所述水性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种任意比例混合。
7.所述氧化还原剂为叔丁基过氧化氢、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种或几种任意比例混合。
8.所述的防腐剂为2
‑
溴
‑2‑
硝基丙烷
‑
1,3
‑
二醇。
9.一种制备上述丙烯颜料乳液所述的方法，包括如下步骤：(1)、往乳化釜内加入50％重量份的去离子水，并开启搅拌，搅拌速度为100转/分。
10.(2)、往乳化釜内依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、反应型乳化剂，并预乳化30
‑
60分钟，记为预乳化液a部。
11.(3)、在反应釜内加入剩余的去离子水，开启搅拌，搅拌速度为100转/分，升温到80
‑
85℃，记为b部。
12.(4)、取出10％
‑
20％重量份的a部，一次性加入到反应釜的b部中，然后加入水性引发剂，继续搅拌聚合反应10
‑
30分钟，生成乳液种子，记为c部。
13.(5)、反应釜保持80
‑
95℃，搅拌速度保持100转/分，将a部剩余预乳化液恒速滴加到c部，滴加时间为4
‑
5小时，滴加完成后，继续搅拌保温1小时，让c部乳液充分反应。
14.(6)、反应釜温度降到70
‑
75℃并保持，搅拌速度调整为180转/分，恒速滴加氧化还原剂30
‑
60分种进行氧化还原剂后处理，去除乳液中未反应的残余单体。
15.(7)、将反应釜温度降温到35
‑
45℃，加入环保防腐剂，得到所需的丙烯颜料乳液。
16.本发明的有益效果是：本发明由丙烯酸丁酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯及有机硅高分子聚合而成，其外观通透，展色性好，尤其采用了反应型乳化剂烯丙氧基脂肪醇聚
氧乙烯醚硫酸铵，无毒无害，生物降解性好，增加了本发明稳定和环保特性。
具体实施方式
17.本实施例中，关于温度和压力没有特别强调的，均为常温常压。
18.一种稳定环保的丙烯颜料乳液，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯15
‑
25份；丙烯酸丁酯(c7h
12
o2)15
‑
25份；叔碳酸乙烯酯5
‑
10份；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1
‑
5份；丙烯酸缩水甘油酯(c6h8o3)1
‑
5份；反应型乳化剂1
‑
5份；水性引发剂0.2
‑
0.4份；氧化还原剂0.1
‑
0.3份；环保防腐剂0.1
‑
0.5份；去离子水40
‑
60份。
19.所述甲基丙烯酸甲酯化学式为c5h8o2，用作调节乳液成膜的软硬度。所述叔碳酸乙烯酯(美国瀚森公司生产vv10)，可使聚合物侧链上的酯基难以水解，可以显著提高乳液涂层的耐碱性所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为有机硅高分子，其分子式为c
10
h
20
o5si，作为硅烷偶联剂，提供乳液优异的粘合力和耐久性。所述反应型乳化剂为烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(日本adeka公司产sr20)，通过共价键的方式键合在乳胶粒的表面，这种强烈的健合使乳化剂分子在乳胶液存放使用时不会产生解吸，使乳液减少起泡，赋予乳液好的机械稳定性与化学稳定性，提高了漆膜的耐水性与附着力，无毒无害，生物降解性好。
20.所述水性引发剂选用过硫酸铵((nh4)2s2o8)、过硫酸钾(k2s2o8)、过硫酸钠(na2s2o8)中的一种或两种及以上任意比例混合物，用作单体乳液聚合的引发剂，价格便宜，所得乳液耐水性较好。所述氧化还原剂选用叔丁基过氧化氢、亚硫酸氢钠(nahso3)、焦亚硫酸钠(na2s2o5)中的一种或两种及以上任意比例混合物，提高了真石漆乳液储存的稳定性。所述环保防腐剂为2
‑
溴
‑2‑
硝基丙烷
‑
1,3
‑
二醇，分子式为c3h6brno4，能有效抑制革兰氏阳性菌和阴性菌、酵母菌、霉菌等。
21.上述丙烯颜料乳液的制备方法如下：(1)、往乳化釜内加入50％重量份的去离子水(如去离子水总重为40份，在本步中加入50％重量即20份)，并开启搅拌，搅拌速度为100转/分，搅拌时间为5分钟。
22.(2)、往乳化釜内依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、反应型乳化剂，并预乳化30
‑
60分钟，记为预乳化液a部。
23.(3)、在反应釜内加入剩余的去离子水(如去离子水总重为40份，在本步中剩余重量为20份)，开启搅拌，搅拌速度为100转/分，升温到80
‑
85℃，记为b部。
24.(4)、反应釜保持85
‑
90℃，搅拌速度为100转/分，取出10％
‑
20％重量份的a部，一次性加入到反应釜的b部中，然后加入水性引发剂，继续搅拌聚合反应10
‑
30分钟，生成乳液种子，记为c部。
25.(5)、反应釜保持80
‑
95℃，搅拌速度保持100转/分，将a部剩余预乳化液恒速滴加到c部，滴加时间为4
‑
5小时，滴加完成后，继续搅拌保温1小时，让c部乳液充分反应。
26.(6)、反应釜温度降到70
‑
75℃并保持，搅拌速度调整为180转/分，恒速滴加氧化还原剂30
‑
60分种进行氧化还原剂后处理，去除乳液中未反应的残余单体。
27.(7)、将反应釜温度降温到35
‑
45℃，加入环保防腐剂，得到所需的丙烯颜料乳液。
28.上述方法制作的丙烯颜料乳液性质稳定，绿色环保，具有生产周期短，中间有害产物少等优点。
29.实验组1：甲基丙烯酸甲酯15份、丙烯酸丁酯15份、叔碳酸乙烯酯5份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2份、丙烯酸缩水甘油酯1份，烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵1份、硫酸铵0.2份、叔丁基过氧化氢0.1份、2
‑
溴
‑2‑
硝基丙烷
‑
1,3
‑
二醇0.1份、去离子水56.4份。
30.制备方法：步骤(2)中，预乳化30分钟；步骤(3)中剩余去离子水是20份，升温至80℃；步骤(4)中，反应釜保持85℃，聚合反应10分钟，a部为3.8份(即10％重量份的a部)；步骤(5)中，反应釜升温并保持到80℃，恒速滴加4小时；步骤(6)中，反应釜温度维持80℃；步骤(7)中，将c部反应釜温度降到70℃；步骤(8)中，恒速滴加氧化还原剂30分钟；步骤(9)，将反应釜温度降到35℃并保持。
31.实验组2：甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸丁酯19份、叔碳酸乙烯酯8份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1份、丙烯酸缩水甘油酯3份，烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵3份、硫酸铵0.1份、过硫酸钠0.2份、亚硫酸氢钠0.1份、焦亚硫酸钠0.1份、2
‑
溴
‑2‑
硝基丙烷
‑
1,3
‑
二醇0.3份、去离子水54份。
32.制备方法：步骤(2)中，预乳化50分钟；步骤(3)中剩余去离子水是27份，升温至82℃；步骤(4)中，反应釜保持87℃，聚合反应20分钟，a部为7.65份(即15％重量份的a部)；步骤(5)中，反应釜升温并保持到90℃，恒速滴加4.5小时；步骤(6)中，反应釜温度维持84℃；步骤(7)中，将c部反应釜温度降到72℃；步骤(8)中，恒速滴加氧化还原剂50分钟；步骤(9)，将反应釜温度降到40℃并保持。
33.实验组3：甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯25份、叔碳酸乙烯酯10份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份、丙烯酸缩水甘油酯5份，烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵5份、硫酸铵0.1份、过硫酸钾0.1份、过硫酸钠0.2份、叔丁基过氧化氢0.1份、亚硫酸氢钠0.1份、焦亚硫酸钠0.1份、2
‑
溴
‑2‑
硝基丙烷
‑
1,3
‑
二醇0.5份、去离子水60份。
34.制备方法：步骤(2)中，预乳化60分钟；步骤(3)中剩余去离子水是30份，升温至85℃；步骤(4)中，反应釜保持90℃，聚合反应30分钟，a部为14份(即20％重量份的a部)；步骤(5)中，反应釜升温并保持到95℃，恒速滴加5小时；步骤(6)中，反应釜温度维持95℃；步骤(7)中，将c部反应釜温度降到75℃；步骤(8)中，恒速滴加氧化还原剂60分钟；步骤(9)，将反应釜温度降到45℃并保持。
35.以上三个实验组的测试结果见下表：
从以上表格数据可以看出，本发明由丙烯酸丁酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯及有机硅高分子聚合而成，其外观通透，展色性好，尤其采用了反应型乳化剂烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，增加了本发明稳定和环保特性，采用水性环保材料，其生产过程中不添加苯类物质(如苯、二甲苯、甲苯、二乙苯、邻苯二甲酸酯等)、卤代烃、烷基酚聚氧乙烯醚、异噻唑酮、有机重金属(锡、铜、铬、铅、汞、砷、钡、硒、锑等)，为良好的环保型，有利于消费者的健康，保护环境。
36.以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。