CN103059192A - 用于内、外墙涂料的pvdc胶乳及其制备方法和应用 - Google Patents

用于内、外墙涂料的pvdc胶乳及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯共聚胶乳及其制法和应用，该PVDC共聚胶乳由含一定量偏二氯乙烯、氯乙烯和丙烯酸酯的混合单体，助剂、引发剂、含十二烷基苯磺酸钠和OP-10或OP-4的乳化剂经一次聚合法制得。该PVDC胶乳使体系稳定，可在30℃、RH70%下放置24个月不破乳、无沉淀，使用时不被钙镁离子破坏；用其制得的内、外墙涂料具有环保、防水、防潮（防霉变）、阻燃性符合UL94标准V-0等级等特点。

Description

用于内、外墙涂料的PVDC胶乳及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种PVDC胶乳，具体涉及一种用于内、外墙涂料的PVDC胶乳及其制备方法、应用，属于高分子材料领域。
背景技术
目前，内墙建筑涂料以苯丙乳胶漆、醋丙乳胶漆等乳胶漆为主，外墙建筑涂料以纯丙及苯丙乳胶漆为主，还有水性和溶剂型有机硅改性丙烯酸涂料。配制内外墙涂料中所用的乳液，其油性乳液防水、耐污性好的，但不环保；水性乳液环保性好，但防水性差。
常用丙烯酸酯胶乳具有许多突出的优点，如优异的耐光性、耐候性、耐酸碱性和耐腐蚀性，在涂料、粘合剂等方面应用广泛，但由于丙烯酸酯胶乳有耐水性差及低温容易变脆等缺点。苯丙乳液是目前用得最多的外墙建筑涂料，这是因为苯丙乳胶漆耐水、耐碱、耐擦洗、附着力都有上好表现，制备工艺稳定，但其耐候性、耐玷污性和耐水性尚有不足。因此，通过改性改善胶乳的耐候性、耐沾污性和耐水性成为胶乳漆的主要研究方向，如专利申请CN03113547、CN99119980、CN02115172等均是通过引入硅氧烷基团改善胶乳涂层的耐水、耐候性、耐玷污性等。但这些聚合工艺复杂、成本高，且利用胶乳获得具有阻燃性的外墙涂料时，一般要通过加入阻燃剂制备。
聚偏二氯乙烯(PVDC)共聚胶乳因其分子结构而具有对氧和水(汽)的优异阻隔性，还具有耐油性、耐腐蚀性、保味性以及优异的防潮、防霉性，聚偏二氯乙烯(PVDC)共聚胶乳在涂布液和涂料方面已有大量应用，如专利申请CN201110119076利用聚偏二氯乙烯、丙烯酸、乙酰胺、丙烯酸甲酯等单体制备了水汽阻隔型聚偏二氯乙烯涂布薄膜；专利申请CN01115862利用偏二氯乙烯-氯乙烯共聚树脂制备了海水电解型无公害防污涂料；专利申请CN200710066723提到的水性聚偏二氯乙烯防锈底中聚偏二氯乙烯共聚乳液的单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯等；专利申请CN201080040196提到的水溶性防锈涂料组合物中聚偏二氯乙烯共聚物乳液含有氯乙烯、偏二氯乙烯单体及丙烯酸单体的水系乳液树脂，其固体成分含量为50-60%。而利用聚偏二氯乙烯(PVDC)共聚胶乳制备环保、防水、防潮（防霉变）、阻燃的内、外墙涂料的文献报道还比较少。
发明内容
本发明提供一种聚偏二氯乙烯共聚胶乳，尤其是用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯共聚胶乳，该共聚胶乳利用包含一定含量的偏二氯乙烯、氯乙烯、丙烯酸丁酯的混合单体及特定乳化剂制得，制得的PVDC胶乳用于内、外墙涂料具有环保、防水、防潮（防霉变）、阻燃等特点。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯共聚胶乳，该共聚乳液按重量份计，由混合单体、助剂、引发剂和乳化剂制得：
其中，混合单体占36份，混合单体包括占混合单体重量百分比35-40%的偏二氯乙烯、占混合单体重量百分比55-60%的氯乙烯和占混合单体重量百分比2-5%的丙烯酸丁酯；
助剂磷酸氢二钠（缓冲溶液）0.008-0.012份；
引发剂：过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份；
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠0.5-0.7份和0.08-0.12份的OP-10或OP-4；其中，十二烷基苯磺酸钠为配比为4：6的直链十二烷基苯磺酸钠与支链十二烷基苯磺酸钠；
pH值调节剂适量。
本发明还提供一种上述聚偏二氯乙烯共聚胶乳的制备方法，通过一次聚合法制备，具体步骤包括：
1)原材料的配制：
(1)引发剂溶液的配制：将过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成引发剂溶液；
(2)乳化剂溶液的配制：将十二烷基磺酸钠0.5-0.7份和0.08-0.12份的OP-10或OP-4加入去离子水中配成乳化剂溶液；
(3)混合单体的配制：将占混合单体总量35-40%的偏二氯乙烯、占混合单体总量55-60%的氯乙烯和占混合单体总量2-5%的丙烯酸丁酯混合，搅拌，制得混合单体。
2)将反应釜中加入底水，加入助剂磷酸氢二钠、乳化剂十二烷基磺酸钠和OP-10或OP-4、丙烯酸丁酯，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3)真空吸入或泵入偏二氯乙烯，再加入氯乙烯，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/24h速度加入引发剂，控制温度47-55℃，反应压力从最高点降至0.3MPa时，反应结束，回收剩余单体，加入pH调节剂三乙胺或氢氧化钾调节pH值2-3.5，得到PVDC共聚胶乳。
本发明进一步提供了一种PVDC胶乳的应用，用于内、外墙涂料。
本发明更进一步提供一种内、外墙涂料，该内、外墙涂料由上述PVDC胶乳制得。
本发明的技术方案中，混合单体包含一定量的偏二氯乙烯、氯乙烯和丙烯酸酯，并使用了直链十二烷基苯磺酸钠与支链十二烷基苯磺酸钠复配的十二烷基苯磺酸钠乳化剂，制得的PVDC胶乳体系稳定，可在常温下放置24个月不破乳、无沉淀，使用时不被钙镁离子破坏；可用于内、外墙涂料，制得的内、外墙涂料具有环保、防水、防潮（防霉变）、阻燃性符合UL94标准V-0等级等特点。
本发明所获得的PVDC胶乳，可以采用如下的评价方法：
Figure BDA00002653114200031
按照上述测试方法，所测得的乳液的性能指标如下：
固含量（%）：36；
表面张力（mN/m）：≤36；
粘度（mPa·s）：≤10；
pH值：2-3.5；
密度（g/cm3）：1.22。
附图说明
图1是用于内、外墙涂料的PVDC胶乳的制备工艺方框图。
具体实施方式
实施例1
用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯共聚胶乳，共聚体系总重量为200kg，混合单体占72kg；
偏二氯乙烯25.2kg；
氯乙烯43.2kg；
丙烯酸丁酯3.6kg；
助剂磷酸氢二钠16g；
引发剂：过硫酸铵160g和亚硫酸氢钠160g
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠1kg和160g的OP-10；其中，十二烷基苯磺酸钠为配比为400g的直链十二烷基苯磺酸钠与600g的支链十二烷基苯磺酸钠。
具体操作过程为：
1)原材料的配制：
(1)引发剂溶液的配制：将过硫酸铵160g和亚硫酸氢钠160g加入去离子水8kg份中进行搅拌混合制成引发剂溶液；
(2)乳化剂溶液的配制：将十二烷基磺酸钠1kg和160g的OP-10加入去离子水中配成乳化剂溶液；
(3)混合单体的配制：将偏二氯乙烯25.2kg、氯乙烯43.2kg和丙烯酸丁酯3.6kg混合，搅拌，制得混合单体。
2)将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量200kg计，加入助剂磷酸氢二钠、乳化剂十二烷基磺酸钠和OP-10、丙烯酸丁酯，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3)真空吸入或泵入偏二氯乙烯，再加入氯乙烯，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/24h速度加入引发剂，控制温度47-55℃，反应压力从最高点降至0.3MPa时，反应结束，回收剩余单体，加入pH调节剂三乙胺调节pH值2.4，得到固含量为36%的PVDC共聚胶乳。
制得的PVDC胶乳参数如下：
固含量（%）：36
表面张力（mN/m）：36
粘度（mPa·s）：10
pH值：2.4
密度（g/cm3）：1.22
实施例2
用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯共聚胶乳，共聚体系总重量为200kg，混合单体占72kg；
偏二氯乙烯27.36kg；
氯乙烯43.2kg；
丙烯酸丁酯1.44kg；
助剂磷酸氢二钠20g；
引发剂：过硫酸铵160g和亚硫酸氢钠160g
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠1.2kg和200g的OP-10；其中，十二烷基苯磺酸钠为配比为480g的直链十二烷基苯磺酸钠与720g的支链十二烷基苯磺酸钠。
具体操作过程为：
1)原材料的配制：混合单体、乳化剂和引发剂的配制如实施例1。
2)将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量200kg计，加入助剂磷酸氢二钠、乳化剂十二烷基磺酸钠和OP-10、丙烯酸丁酯，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3)真空吸入或泵入偏二氯乙烯，再加入氯乙烯，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/24h速度加入引发剂，控制温度47-55℃，反应压力从最高点降至0.3MPa时，反应结束，回收剩余单体，加入pH调节剂三乙胺调节pH值2.6，得到固含量为36%的PVDC共聚胶乳。
实施例3
用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯共聚胶乳，共聚体系总重量为200kg，混合单体占72kg；
偏二氯乙烯28.8kg；
氯乙烯39.6kg；
丙烯酸丁酯3.6kg；
助剂磷酸氢二钠24g；
引发剂：过硫酸铵160g和亚硫酸氢钠160g
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠1.4kg和240g的OP-4；其中，十二烷基苯磺酸钠为配比为560g的直链十二烷基苯磺酸钠与840g的支链十二烷基苯磺酸钠。
具体操作过程为：
1.原材料的配制：：混合单体、乳化剂和引发剂的配制如实施例1。
2.将反应釜中加入底水，以共聚体系总重量200kg计，加入助剂磷酸氢二钠、乳化剂十二烷基磺酸钠和OP-4、丙烯酸丁酯，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3.真空吸入或泵入偏二氯乙烯，再加入氯乙烯，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/24h速度加入引发剂，控制温度47-55℃，反应压力从最高点降至0.3MPa时，反应结束，回收剩余单体，加入pH调节剂氢氧化钾调节pH值3.0，得到固含量为36%的PVDC共聚胶乳。

Claims (4)

1.一种用于内、外墙涂料的聚偏二氯乙烯胶乳，其特征在于，按重量份计，该共聚乳液由混合单体、助剂、引发剂和乳化剂制得：
其中，混合单体占36份，混合单体包括占混合单体重量百分比35-40%的偏二氯乙烯、占混合单体重量百分比55-60%的氯乙烯和占混合单体重量百分比2-5%的丙烯酸丁酯；
助剂磷酸氢二钠0.008-0.012份；
引发剂：过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份；
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠0.5-0.7份和0.08-0.12份的OP-10或OP-4；其中，十二烷基苯磺酸钠为配比为4：6的直链十二烷基苯磺酸钠与支链十二烷基苯磺酸钠；
pH值调节剂适量。
2.如权利要求1所述的聚偏二氯乙烯共聚胶乳的制备方法，其特征在于，通过一次聚合法制备，包括以下步骤：
1)原材料的配制：
(1)引发剂溶液的配制：将过硫酸铵0.08份和亚硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成引发剂溶液；
(2)乳化剂溶液的配制：将十二烷基磺酸钠0.5-0.7份和0.08-0.12份的OP-10或OP4加入去离子水中配成乳化剂溶液；
(3)混合单体的配制：将占混合单体总量35-40%的偏二氯乙烯、占混合单体总量55-60%的氯乙烯、占混合单体总量2-5%的丙烯酸丁酯混合，搅拌，制得混合单体。
2)将反应釜中加入底水，加入助剂磷酸氢二钠、乳化剂十二烷基磺酸钠和OP-10或OP-4、丙烯酸丁酯，封釜，用氮气置换反应釜中的空气三次，抽真空。
3)真空吸入或泵入偏二氯乙烯，再加入氯乙烯，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/24h速度加入引发剂，控制温度47-55℃，反应压力从最高点降至0.3MPa时，反应结束，回收剩余单体，加入pH调节剂三乙胺或氢氧化钾调节pH值2-3.5，得到PVDC共聚胶乳。
3.一种如权利要求1制得的聚偏二氯乙烯共聚胶乳的应用，其特征在于，该PVDC胶乳用于内、外墙涂料。
4.一种内、外墙涂料，其特征在于，该内、外墙涂料由权利要求1所述的聚偏二氯乙烯共聚胶乳制得。
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