一種水性硝化纖維乳液的制備方法及硝化纖維薄膜的制作方法
【專利摘要】一種水性硝化纖維乳液的制備方法及硝化纖維薄膜，向反應器中加入丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、丁酮以及偶氮二異丁腈，于50-90℃進行自由基聚合反應2-3h；反應完后在氮氣保護下向其中加入二月桂酸二丁基錫和異佛爾酮二異氰酸酯，并于25-65℃恒溫反應1-2h，然后升溫至70-95℃，加入硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2-3h；隨后降溫，調節得到的反應體系的pH值至8-9，接著加入去離子水，分散均勻，即得水性硝化纖維乳液；利用該制備方法制備的水性硝化纖維乳液流延成膜得到的硝化纖維薄膜。本發明制備的水性硝化纖維乳液水分散性，貯存穩定性較好，且膜的柔韌性高，具有較強的附著力、耐水性、耐黃變性。
【專利說明】一種水性硝化纖維乳液的制備方法及硝化纖維薄膜
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種硝化纖維乳液的制備方法及硝化纖維薄膜，具體涉及一種水性硝化纖維乳液的制備方法及硝化纖維薄膜。
【背景技術】
[0002]硝化纖維學名纖維素硝酸酯，也稱硝化棉，是硝基涂料(硝基漆)的主要成膜物質。傳統的硝基涂料是溶劑型的。它具有干燥速率快，硬度高，可拋光、易修補、便于大規模施工等優勢，廣泛應用于家具和家居涂裝、交通工具修補漆、文具等領域。但是傳統硝基涂料70(:含量過高，既易造成大氣污染又會給施工人員造成嚴重的身體危害。近年來人們環保危機意識的不斷提高，國家環境監管力度不斷加大，傳統硝基涂料使用嚴重受限，針對這種此種情況，生產出無污染的水性硝基涂料，是拯救硝基類涂料的唯一途徑。、耐水性缺陷，嚴重限制了其使用范圍。
[0003]現有水性硝化纖維缺陷突出，表現為分散體系的穩定性差、殘余表面活性劑量過大進而影響產品應用性能(柔韌性差、附著力差、耐水性不足、豐滿度低及力學性能欠佳等
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種水性硝化纖維乳液的制備方法及硝化纖維薄膜，其制備的水性硝化纖維乳液水分散性，貯存穩定性較好，且膜的柔韌性高，具有較強的附著力、耐水性、耐黃變性。
[0005]為了達到上述目的，本發明水性硝化纖維乳液的制備方法，向反應器中加入丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、丁酮以及偶氮二異丁腈，于50-901:自由基聚合反應2-31！；反應完后在氮氣保護下向其中加入二月桂酸二丁基錫和異佛爾酮二異氰酸酯，并于25-651:恒溫反應1-21！，然后升溫至70-951，加入硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2-34 ；隨后降溫，調節得到的反應體系的邱值至8-9，接著加入去離子水，分散均勻，即得水性硝化纖維乳液；其中，丙烯酸羥乙酯和丙烯酸質量比為(1.0-5.0): (2.0-8.0)，丙烯酸羥乙酯和異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為(1.0-5.0): (0.5-4.5)；異佛爾酮二異氰酸酯與硝化纖維的丁酮溶液中硝化纖維的質量比為(0.5-4.5): (2.0-5.0)。
[0006]所述的丁酮與丙烯酸羥乙酯的質量比為(10-20): (1.0-5.0)。
[0007]所述的偶氮二異丁腈經過重結晶處理。
[0008]所述的丙烯酸羥乙酯與偶氮二異丁腈的質量比為(1.0-5.0): (0.5-2.5)。
[0009]所述的二月桂酸二丁基錫和異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為(0.1-1.0): (0.5-4.5)。
[0010]所述的二月桂酸二丁基錫是經過4八分子篩脫水處理的；邱值是采用氫氧化鈉調節得到的。
[0011]所述的調節得到的反應體系的邱值至8-9前，降溫至30-601。
[0012]所述的加入去離子水是在攪拌下進行的，且攪拌速度為800印！11。
[0013]所述的硝化纖維的丁酮溶液中硝化纖維與去離子水的比為(2.0-5.0) 8
[0014]一種利用所述的制備方法制備的水性硝化纖維乳液流延成膜得到的硝化纖維薄膜。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0016]本發明選擇的丙烯酸含有親水性的羧基，利用羥基的丙烯酸羥乙酯與丙烯酸共聚，制得含有羥基的丙烯酸酯，再通過異氰酸酯將其引入到硝化纖維的主鏈結構上，合成一種水性硝化纖維乳液，實現了將一定種類、數量親水基團引入到高分子中。由于丙烯酸類乳液具有優良的耐水性和耐候性，而且成膜性能優異又具有優異的物理和機械性能，因此，本發明以丙烯酸羥乙酯、丙烯酸為單體合成的水性硝化纖維乳液水分散性，貯存穩定性較好，且膜的柔韌性高，具有較強的附著力、耐水性、耐候性、耐黃變性。而且本發明合成工藝并不復雜，所需原料常見、價格低廉，制得的乳液制成的薄膜近乎透明、對抗紫外線能力強、不易變黃等特性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實施例3制得的硝化纖維薄膜的接觸角測量圖；
[0018]圖2為本發明實施例3制得的水性硝化纖維乳液的粒徑分布曲線。
【具體實施方式】
[0019]本發明水性硝化纖維乳液的制備方法，在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中加入丙烯酸羥乙酯1.0-5.08，丙烯酸2.0-8.08，丁酮10-20。加入0.5-2.58重結晶的偶氮二異丁腈作為引發劑，于50-901:下反應2-31！；反應完后在氮氣保護下，向其中加入4八分子篩脫水處理的二月桂酸二丁基錫0.1-1.08、異佛爾酮二異氰酸酯(1901)0.5-4.58，并于25-651:下恒溫反應1-211 ；然后升溫至70-951，加入含有2.0-5.08硝化纖維的硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2-31！；隨后降溫至30-601，加入氫氧化鈉節得到的反應體系的邱值至8-9，接著在800印111的攪拌速度下加入60此去離子水，保溫分散300111使均勻，出料即得水性硝化纖維乳液。
[0020]所制得的硝化纖維乳液，貯存穩定性好。將乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室溫下放置72匕再放入干燥烘箱中在401:下干燥2處后取出，待冷卻后將膜取下制得厚度約1皿的涂膜，得到硝化纖維。所成膜近乎透明，柔韌性顯著提高，同時耐黃變性增強。
[0021]實施例1:
[0022]硝化纖維乳液的合成:在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中加入丙烯酸羥乙酯1.08，丙烯酸8.08，丁酮108，加入1.28重結晶的偶氮二異丁腈作為引發劑，于601:下反應2.51！；氮氣保護下，反應完后在氮氣保護下，向其中加入4八分子篩脫水處理的二月桂酸二丁基錫0.68、異佛爾酮二異氰酸酯(1901)0.如，并于301:下恒溫反應化；然后升溫至851，加入含有5.08硝化纖維的硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2卜；隨后降溫至3000，加入氫氧化鈉中和至= 8?9，800印111的攪拌速度下加入去離子水600匕保溫分散30111111,出料即得水性硝化纖維乳液。
[0023]硝化纖維薄膜的制備:將乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室溫下放置72匕再放入干燥烘箱中在40°C下干燥24h后取出，待冷卻后將膜取下制得厚度約Imm的涂膜。
[0024]實施例2:
[0025]硝化纖維乳液的合成:在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中加入丙烯酸羥乙酯4.0g,丙烯酸2.0g, 丁酮15g，加入1.4g重結晶的偶氮二異丁腈作為引發劑，于70°C下反應2.5h ;氮氣保護下，反應完后在氮氣保護下，向其中加入4A分子篩脫水處理的二月桂酸二丁基錫0.7g、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi) 1.5g，并于65°C下恒溫反應Ih ;然后升溫至90°C，加入含有2.0g硝化纖維的硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2h ;隨后降溫至400C，加入氫氧化鈉中和至pH = 8?9，800rpm的攪拌速度下加入去離子水60mL，保溫分散30min，出料即得水性硝化纖維乳液。
[0026]硝化纖維薄膜的制備:將乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室溫下放置72h，再放入干燥烘箱中在40°C下干燥24h后取出，待冷卻后將膜取下制得厚度約Imm的涂膜，得到硝化纖維薄膜。
[0027]實施例3:
[0028]硝化纖維乳液的合成:在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中加入丙烯酸羥乙酯2.0g,丙烯酸7.0g, 丁酮18g，加入2.0g重結晶的偶氮二異丁腈作為引發劑，于90°C下反應2.5h ;氮氣保護下，反應完后在氮氣保護下，向其中加入4A分子篩脫水處理的二月桂酸二丁基錫0.8g、異佛爾酮二異氰酸酯(IH)I)2.5g，并于65°C下恒溫反應Ih ;然后升溫至90°C，加入含有4.0g硝化纖維的硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2h ;隨后降溫至600C，加入氫氧化鈉中和至pH = 8?9，800rpm的攪拌速度下加入去離子水60mL，保溫分散30min，出料即得水性硝化纖維乳液。
[0029]硝化纖維薄膜的制備:將乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室溫下放置72h，再放入干燥烘箱中在40°C下干燥24h后取出，待冷卻后將膜取下制得厚度約Imm的涂膜，得到硝化纖維薄膜。
[0030]實施例4:
[0031]硝化纖維乳液的合成:在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中加入丙烯酸羥乙酯5.0g,丙烯酸5.0g, 丁酮20g，加入0.5g重結晶的偶氮二異丁腈作為引發劑，于50°C下反應3h ;氮氣保護下，反應完后在氮氣保護下，向其中加入4A分子篩脫水處理的二月桂酸二丁基錫0.lg、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)0.5g，并于25°C下恒溫反應2h ;然后升溫至95 °C，加入含有3.0g硝化纖維的硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應3h ;隨后降溫至500C，加入氫氧化鈉中和至pH = 8?9，800rpm的攪拌速度下加入去離子水60mL，保溫分散30min，出料即得水性硝化纖維乳液。
[0032]硝化纖維薄膜的制備:將乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室溫下放置72h，再放入干燥烘箱中在40°C下干燥24h后取出，待冷卻后將膜取下制得厚度約Imm的涂膜，得到硝化纖維薄膜。
[0033]實施例5:
[0034]硝化纖維乳液的合成:在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中加入丙烯酸羥乙酯5.0g,丙烯酸5.0g, 丁酮20g，加入2.5g重結晶的偶氮二異丁腈作為引發劑，于90°C下反應2h;氮氣保護下，反應完后在氮氣保護下，向其中加入4A分子篩脫水處理的二月桂酸二丁基錫1.0g、異佛爾酮二異氰酸酯(ΙΗ)Ι)4.5g，并于60°C下恒溫反應1.5h ;然后升溫至70°C，加入含有3.0g硝化纖維的硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2.5h ;隨后降溫至500C，加入氫氧化鈉中和至pH = 8?9，800rpm的攪拌速度下加入去離子水60mL，保溫分散30min，出料即得水性硝化纖維乳液。
[0035]硝化纖維薄膜的制備:將乳液倒入聚四氟乙烯板中流延成膜，室溫下放置72h，再放入干燥烘箱中在40°C下干燥24h后取出，待冷卻后將膜取下制得厚度約Imm的涂膜，得到硝化纖維薄膜。
[0036]上述實施例1-5制得的硝化纖維薄膜在本院朝南房間窗臺自然暴曬3個月，沒發現膜的顏色變化有明顯變化。
[0037]上述實施例1-5制得的硝化纖維薄膜的接觸角均大于90°，有較好的耐水性，如圖1所示，實施例3中的接觸角為102.35°。
[0038]利用粒徑儀對上述實施例1-5制得的水性硝化纖維乳液進行分析，分析結果顯示只有一個峰值，即乳液的粒徑呈一元分散狀態；水性硝化纖維乳液平均粒徑大小在52nm左右，如圖2所示，實施例2中水性硝化纖維乳液粒徑大小分布很窄，PDI值為0.042，證明乳液的粒徑分布均勻。
【權利要求】
1.一種水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:向反應器中加入丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、丁酮以及偶氮二異丁腈，于50-90°C自由基聚合反應2-3h ;反應完后在氮氣保護下向其中加入二月桂酸二丁基錫和異佛爾酮二異氰酸酯，并于25-65?恒溫反應l_2h，然后升溫至70-95°C，加入硝化纖維的丁酮溶液，保溫反應2-3h ;隨后降溫，調節得到的反應體系的PH值至8-9，接著加入去離子水，分散均勻，即得水性硝化纖維乳液；其中，丙烯酸羥乙酯和丙烯酸質量比為(1.0-5.0): (2.0-8.0)，丙烯酸羥乙酯和異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為(1.0-5.0): (0.5-4.5);異佛爾酮二異氰酸酯與硝化纖維的丁酮溶液中硝化纖維的質量比為(0.5-4.5): (2.0-5.0)。
2.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的丁酮與丙烯酸羥乙酯的質量比為(10-20): (1.0-5.0) ο
3.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的偶氮二異丁腈經過重結晶處理。
4.根據權利要求3所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的丙烯酸羥乙酯與偶氮二異丁腈的質量比為(1.0-5.0): (0.5-2.5)。
5.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的二月桂酸二丁基錫和異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為(0.1-1.0): (0.5-4.5)。
6.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的二月桂酸二丁基錫是經過4A分子篩脫水處理的；pH值是采用氫氧化鈉調節得到的。
7.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的調節得到的反應體系的pH值至8-9前，降溫至30-60°C。
8.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的加入去離子水是在攪拌下進行的，且攪拌速度為800rpm。
9.根據權利要求1所述的水性硝化纖維乳液的制備方法，其特征在于:所述的硝化纖維的丁酮溶液中硝化纖維與去離子水的比為(2.0-5.0)g:60mL。
10.一種利用權利要求1?9中任意一項權利要求所述的制備方法制備的水性硝化纖維乳液流延成膜得到的硝化纖維薄膜。
【文檔編號】C08F220/06GK104479137SQ201410729117
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】蘇秀霞, 趙擎霄, 呂檬夷, 卜海艷 申請人:陜西科技大學