CN113493536B - 用于可再分散乳胶粉的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液 - Google Patents

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Abstract

本发明属于醋酸乙烯酯的共聚物技术领域，具体涉及一种用于可再分散乳胶粉的醋酸乙烯‑乙烯共聚乳液。所述醋酸乙烯‑乙烯共聚乳液，粒径≤0.5μm的胶粒的含量为15％‑20％，以体积百分比计。本发明的醋酸乙烯‑乙烯共聚乳液的稳定性好。

Description

用于可再分散乳胶粉的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液
技术领域
本发明属于醋酸乙烯酯的共聚物技术领域，具体涉及一种用于可再分散乳胶粉的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
背景技术
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液是以醋酸乙烯和乙烯为基本原料共聚而成的高分子乳液，英文简称为VAE乳液或EVA乳液。由于醋酸乙烯-乙烯共聚乳液具有优异的粘接性、永久的柔韧性、较好的耐酸碱性等性能，自1965年问世以来已广泛用于粘合剂、建筑材料、涂料、造纸、织物处理、烟草、包装等领域。尤其是，因其价格低廉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液近几年来发展极为迅速，市场需求量持续以15％-20％的速度增长(“共混改性醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的研究进展”，翟现明，山西建筑，2018年第44卷第10期，第93页左栏第1段第1-7行，公开日2018年4月30日)。
VAE可再分散乳胶粉是由VAE乳液经过特殊处理后通过喷雾干燥转化而成的可自由流动的乙烯-醋酸乙烯共聚物的白色粉末，很容易再乳化分散于水中还原成稳定的乳液，在保持VAE乳液原有特性的基础上，与水泥、石英砂等充分混合制成干混砂浆。随着国内干混砂浆的迅速发展，德国瓦克公司适时把VAE可再分散乳胶粉引入中国。
然而，目前作为可再分散乳胶粉基料的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的稳定性不好，限制了其在可再分散乳胶粉中的应用，从而进一步限制了VAE可再分散乳胶粉在干混砂浆中的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种稳定性好的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，粒径≤0.5μm的胶粒的含量为15％-20％，以体积百分比计。
发明人在研究过程中意外发现，粒径≤0.5μm的胶粒的含量为15％-20％(以体积百分比计)的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的稳定性好。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的固含量为58％-62％，以质量百分比计。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液25℃下的粘度为1000-1500mPa·s。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的平均粒径为0.8-1.3μm。
本发明的目的之二在于保护所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的制备方法，由包括单体、保护胶体、引发体系和水在内的原料制备而得，所述保护胶体为聚合度≤500、醇解度为86％-90％的聚乙烯醇。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，按照质量份，由包括单体54-98份、保护胶体4.6-5.4份、引发体系0.25-0.35份和水40-50份在内的原料制备而得。
进一步，所述单体包括醋酸乙烯和乙烯。
进一步，醋酸乙烯和乙烯的质量比为50-90:4-8。
进一步，所述引发体系包括氧化剂和还原剂。
进一步，所述氧化剂为油溶性氧化剂。
进一步，所述油溶性氧化剂为叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酸叔丁酯。
进一步，所述还原剂包括异抗坏血酸盐和/或抗坏血酸。
进一步，氧化剂和还原剂的质量比为0.15-0.2:0.1-0.15。
进一步，还包括pH调节剂。
进一步，所述pH调节剂包括醋酸盐或碳酸氢盐。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，按照质量份，由包括单体54-98份、保护胶体3.5-5份、引发体系0.25-0.35份、pH调节剂0.1-0.2份和水40-50份在内的原料制备而得。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的制备方法，包括以下步骤：
将占总量30％-35％的保护胶体和水混合使其完全溶解，然后加入占总量40％-50％的醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至2.0-3.0MPa，升温至60-70℃时加入引发体系溶液，待温度升至75-80℃，压力升至3.0-5.0MPa时，加入剩余的醋酸乙烯和剩余的保护胶体，控制反应釜温度为78-82℃，然后切断乙烯，保温20-40min，降温至50-60℃，脱泡、过滤、冷却，加入pH调节剂，搅拌均匀，出料。
发明人在研究过程中意外发现，将保护胶体按照本发明所述方式进行加料，制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的稳定性好。
进一步，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的制备方法，包括以下步骤：
A.原料准备
在槽a中加入0.15-0.2份氧化剂和3-5份水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0.1-0.15份还原剂和3-5份水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入0.8-1.2份保护胶体和8-10份水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；
将pH调节剂和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B.投料生产
在反应釜内加入3.8-4.2份保护胶体和18-24份水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；
釜底物料完全溶解后加入20-45份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力2.0-3.0MPa；
温度升至60-70℃时，泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到75-80℃，压力达到3.0-5.0MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均在120-150min内匀速加完，反应釜温度控制在78-82℃；
连续醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液于30-40min内匀速加完，槽b中剩余溶液比槽a中剩余溶液提前10min匀速滴加完，保温20-40min，降温到50-60℃，经脱泡、过滤、冷却，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料。
本发明的有益效果在于：
本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的稳定性好，其稀释稳定性≤1.6％。
本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的固含量高，用于生产可再分散乳胶粉时能有效降低能耗。
本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液能够减少后期分散剂的加入量。
本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液与水泥能很好地混合，所得胶粉分散性好。
本发明的制备方法反应平稳。
附图说明
图1为实施例1制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的粒径分布图；
图2为实施例2制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的粒径分布图；
图3为实施例3制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的粒径分布图；
图4为实施例4制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的粒径分布图。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，具体采用以下原料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备
在槽a中加入0.15份叔丁基过氧化氢和3份去离子水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0.15份异抗坏血酸钠和5份去离子水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入1.0份PVA0488和10份去离子水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；
在另一容器中将0.2份醋酸钠和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B投料生产
在反应釜内加入4.0份PVA0488和18份去离子水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；
釜底物料完全溶解后加入30份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力2.0MPa。温度升至65℃时，缓慢泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到80℃，压力达到4.0MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均在120min匀速加完；
反应釜温度控制在78-82℃，剩余醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液于30min匀速加完，槽b中剩余溶液比槽a中剩余溶液提前10min匀速滴加完，保温40min，降温到50-60℃，经脱泡、过滤、冷却至常温，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料。
实施例2
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，具体采用以下原料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备
在槽a中加入0.2份过氧化苯甲酸叔丁酯和4份去离子水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0.1份抗坏血酸和3份去离子水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入1.2份PVA0588和10份去离子水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；
在另一容器中将0.1份碳酸氢钠和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B.投料生产
在反应釜内加入3.8份PVA0588和24份去离子水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；
釜底物料完全溶解后加入45份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力2.5MPa。温度升至70℃时，缓慢泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到80℃，压力达到5.0MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均于130min匀速加完，反应釜温度控制在78-82℃；
剩余醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液在40min匀速滴加完，槽b中溶液比槽a中溶液提前10min匀速加完，保温40min，降温到50-60℃，经脱泡、过滤、冷却至常温，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料。
实施例3
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，具体采用以下原料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备
在槽a中加入0.18份叔丁基过氧化氢和3.5份去离子水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0.12份抗坏血酸和5份去离子水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入1.2份PVA0388和10份去离子水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；
在另一容器中0.15份醋酸钠和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B.投料生产
在反应釜内加入4.2份PVA0388和18份去离子水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；
釜底物料完全溶解后加入40份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力3.0MPa。温度升至65℃时，缓慢泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到77℃，压力达到4.5MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均于120min匀速加完，反应釜温度控制在78-82℃；
剩余醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液在35min匀速滴加完，槽b中溶液比槽a中溶液提前10min匀速加完，保温30min，降温到50-60℃，经脱泡、过滤、冷却至常温，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料。
实施例4
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，具体采用以下原料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备。
在槽a中加入0.16份过氧化苯甲酸叔丁酯和5份去离子水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0.12份异抗坏血酸钠和4份去离子水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入1.1份PVA0488和8份去离子水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；
将0.12份碳酸氢钠和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B.投料生产
在反应釜内加入3.9份PVA0488和22份去离子水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；
釜底物料完全溶解后加入20份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力2.0MPa。温度升至65℃时，缓慢泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到78℃，压力达到4.0MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均于140min匀速加完，反应釜温度控制在78～82℃；
连续醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液在40min匀速滴加完，槽b中溶液比槽a中溶液提前10min匀速加完，保温40min，降温到50～60℃，经脱泡、过滤、冷却至常温，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料。
性能检测
检测实施例1-4制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的外观、玻璃化转变温度、固含量、粘度(25℃)、稀释稳定性、平均粒径、粒径分布和残余醋酸乙烯含量，结果如表1和图1-4所示；
其中，外观的检测方法为：目视观察；
玻璃化转变温度采用差示扫描量热仪测试，具体为：用去离子水浸泡室温成膜的胶膜，24h后取出自然干燥，用差示扫描量热仪在N2气氛下以20℃/min的升温速率测定DSC曲线；
固含量的检测方法为：在已称重的称量瓶中准确称取2.0-3.0g乳液，放入恒温烘箱中干燥至恒重，温度为110-120℃，烘干后取出，冷却至室温，称重；然后按照固含量(％)＝恒温干燥后样品重/乳液重量×100计算固含量；
粘度的检测方法为：用NDJ型旋转粘度计，于25℃测定不同剪切速率下的表观粘度；
稀释稳定性的检测方法为：试样用蒸馏水稀释至不挥发物含量为3.0％wt，然后将水分散液置于100mL具塞量筒中，静置72h后，测出上层清液的体积以及底层沉淀部分的体积。稀释稳定性以底层沉淀在100mL稀释液中所占的体积分数表示，结果取整数，数字越小表示乳液的稀释稳定性越好；
平均粒径和粒径分布的检测方法为：采用MASTERSIZER 2000型激光粒度仪对乳液粒径及分布进行测试，并且通过分布图计算小粒子体积；
残余醋酸乙烯含量按照《GB/T 27573-2011乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液》中残余醋酸乙烯含量的检测方法进行检测。
表1性能检测结果
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
外观 白色乳液 白色乳液 白色乳液 白色乳液
玻璃化转变温度/℃ 17.5 18.0 16.8 19.0
固含量/％ 60.3 59.9 60.9 59.5
粘度(25℃)/mPa·s 1330 1175 1421 1208
稀释稳定性/％ 1.5 1.3 1.6 1.5
平均粒径/μm 1.052 1.211 1.003 0.922
残余醋酸乙烯含量/％ 0.11 0.15 0.18 0.15
由图1可知，实施例1制得的乳液中粒径≤0.5μm的胶粒的含量为19.08％(以体积百分比计)。
由图2可知，实施例2制得的乳液中粒径≤0.5μm的胶粒的含量为19.74％(以体积百分比计)。
由图3可知，实施例3制得的乳液中粒径≤0.5μm的胶粒的含量为19.26％(以体积百分比计)。
由图4可知，实施例4制得的乳液中粒径≤0.5μm的胶粒的含量为19.54％(以体积百分比计)。
由表1可知，实施例1-4制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的稀释稳定性≤1.6％。由此证明，本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的稳定性好。
将实施例1-4制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液喷雾干燥得到可再分散乳胶粉，再向该可再分散乳胶粉中加入水配制成质量含量为30％的溶液，并将其倒于培养皿中，室温(25℃)干燥，观察成膜情况。
经观察，实施例1-4制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液形成的可再分散乳胶粉再分散后均形成了一张完整、致密的半透明膜。由此证明，本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液形成的可再分散乳胶粉的分散性好。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其特征在于，粒径≤0 .5μm的胶粒的含量为15％-20％，以体积百分比计；所述乳液由包括单体、保护胶体、引发体系和水在内的原料制备而得，所述单体为醋酸乙烯和乙烯；其单体含量为54-98份，按质量份；所述保护胶体为聚合度≤500，醇解度为86％-90％的聚乙烯醇；包括以下步骤：
A .原料准备
在槽a中加入0 .15-0 .2份氧化剂和3-5份水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0 .1-0 .15份还原剂和3-5份水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入0 .8-1 .2份保护胶体和8-10份水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；将pH调节剂和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B .投料生产
在反应釜内加入3 .8-4 .2份保护胶体和18-24份水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；釜底物料完全溶解后加入20-45份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力2 .0-3 .0MPa；温度升至60-70℃时，泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到75-80℃，压力达到3 .0-5 .0MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均在120-150min内匀速加完，反应釜温度控制在78-82℃；连续醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液于30-40min内匀速加完，槽b中剩余溶液比槽a中剩余溶液提前10min匀速滴加完，保温20-40min，降温到50-60℃，经脱泡、过滤、冷却，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料；
所述氧化剂为叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酸叔丁酯；所述还原剂包括异抗坏血酸盐和/或抗坏血酸；醋酸乙烯和乙烯的质量比为50-90:4-8。
2.根据权利要求1所述的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其特征在于，固含量为58％-62％，以质量百分比计。
3.根据权利要求1或2所述的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其特征在于，25℃下的粘度为1000-1500mPa·s。
4.根据权利要求1或2所述的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其特征在于，平均粒径为0 .8-1.3μm。
5.根据权利要求3所述的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其特征在于，平均粒径为0 .8-1 .3μm。
6.权利要求1-5任一项所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的制备方法，其特征在于，由包括单体、保护胶体、引发体系和水在内的原料制备而得，所述保护胶体为聚合度≤500，醇解度为86％-90％的聚乙烯醇；所述单体为醋酸乙烯和乙烯；其单体含量为54-98份，按质量份；包括以下步骤：
A .原料准备
在槽a中加入0 .15-0 .2份氧化剂和3-5份水，搅拌溶解得引发剂溶液；
在槽b中加入0 .1-0 .15份还原剂和3-5份水，搅拌溶解得还原剂溶液；
在槽c中加入0 .8-1 .2份保护胶体和8-10份水，升温搅拌溶解得保护胶体滴加液；将pH调节剂和2份去离子水，配制pH调节剂溶液；
B .投料生产
在反应釜内加入3 .8-4 .2份保护胶体和18-24份水，启动搅拌，充分混合后升温，使其完全溶解；釜底物料完全溶解后加入20-45份醋酸乙烯，搅拌均匀后加入乙烯升压至设定压力2 .0-3 .0MPa；温度升至60-70℃时，泵入槽a和槽b中溶液，待反应釜内温度达到75-80℃，压力达到3 .0-5 .0MPa时，滴加剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液，剩余的醋酸乙烯和槽c中溶液均在120-150min内匀速加完，反应釜温度控制在78-82℃；连续醋酸乙烯和槽c中溶液加完后，切断乙烯，槽a中剩余溶液于30-40min内匀速加完，槽b中剩余溶液比槽a中剩余溶液提前10min匀速滴加完，保温20-40min，降温到50-60℃，经脱泡、过滤、冷却，加入pH调节剂溶液，搅拌均匀，出料；
所述氧化剂为叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酸叔丁酯；所述还原剂包括异抗坏血酸盐和/或抗坏血酸；醋酸乙烯和乙烯的质量比为50-90:4-8。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，氧化剂和还原剂的质量比为0 .15-0.2:0 .1-0 .15。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂包括醋酸盐或碳酸氢盐。
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