本發明屬于建筑防水技術領域，具體涉及一種低凝聚物防水乳液及其制備方法。
背景技術：
與純丙烯酸酯共聚物相比，苯乙烯與丙烯酸酯單體的共聚物具有更為優異的耐水性、耐堿性，而且其性價比較高，這就使得苯丙乳液被大量應用于建筑混凝土結構。苯丙乳液成膜后形成的柔性聚合物網絡能夠填補水泥在水化過程中形成的毛細孔，橋接微裂縫，提升整個混凝土結構的內聚力，其獨特的性能尤其適用于建筑防水領域。
傳統的苯丙乳液主要由苯乙烯、丙烯酸丁酯及少量功能單體共聚合而成，在反應過程中苯乙烯鏈段的α-H基團非常活潑，其用量較多時極易與丙烯酸酯單體發生爆聚，使聚合反應釜內壁及攪拌軸產生大量結構性凝膠，造成乳液產品的MFFT升高，乳膠膜的耐水性下降。更為嚴重的是，在生產過程中大量凝聚物的生成使原料利用率低，生產成本增高，同時也給反應釜的清洗帶來諸多不便，增加不必要的后期處理費用。因此，開發出一款苯丙防水乳液在聚合反應階段無凝聚物或具有較低的凝聚物生成，在經濟和技術方面都是十分必要的。
技術實現要素：
為解決現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種在聚合反應階段具有較低凝聚物生成的苯丙防水乳液及其制備方法。
本發明提供了一種低凝聚物防水乳液，該乳液包含以下質量百分數的組分：苯乙烯10-18％、甲基丙烯酸甲酯2-8％、丙烯酸正丁酯8-20％、丙烯酸-2-乙基己酯10-20％、有機酸0.5-1.5％、功能單體0.6-2％、乳化劑2-3％、pH緩沖劑0.2-0.4％、氧化還原引發劑0.4-0.8％，余量為去離子水。
進一步的，有機酸為丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一種。
進一步的，功能單體為丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的至少一種。
進一步的，乳化劑由陰離子乳化劑和非離子乳化劑按質量比1：2-5組成，其中，陰離子乳化劑為烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鹽、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的至少一種；非離子乳化劑為烷基聚氧乙烯醚、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一種。乳化劑為無APEO乳化劑，無甲醛、無氨味，不含增塑劑，環保性能優良，與水泥等粉料具有較好的相容性。
進一步的，pH緩沖劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉中的至少一種。
進一步的，氧化還原引發劑由0.2-0.4％的叔丁基過氧化氫和0.2-0.4％的L-抗壞血酸組成。使用氧化還原引發劑，綠色環保，反應溫度低，能夠顯著降低生產能耗。
本發明還提供了一種所述低凝聚物防水乳液的制備方法，該方法包括以下步驟：
(1)預乳化階段：室溫下將占總量80-90％的乳化劑、占總量30％的去離子水攪拌混合均勻，然后將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、有機酸、功能單體、占總量90％的氧化劑溶液的混合物慢慢滴入上述溶液中，同時開啟攪拌器進行攪拌，得到預乳化液；
(2)種子乳液制備階段：將緩沖劑、占總量30％的去離子水、剩余的乳化劑加入到反應釜中，攪拌升溫至60-65℃；將還原劑溶于剩余的去離子水中，得到還原劑溶液；然后在反應釜中加入5-10％步驟(1)中的預乳化液，待反應釜中溫度平穩，再加入占總量20％的還原劑溶液進行乳液聚合反應60min，得到種子乳液；
(3)滴加階段：保持反應釜內的溫度為60-65℃，向反應釜滴加步驟(1)中剩余的預乳化液，并同時滴加占總量70％的還原劑溶液；
(4)保溫階段：待預乳化單體滴加完成后，保持反應釜內的溫度為63-65℃，加入剩余的氧化劑溶液，在30min內滴加完剩余的還原劑溶液，滴完后繼續保溫反應30-60min；
(5)降溫階段：在保溫完成后，把反應釜內的溫度降至50-55℃，然后攪拌保溫10min，繼續降低反應釜內的溫度至40-45℃，過濾后即得低凝聚物防水乳液。
進一步的，步驟(1)中，同時開啟攪拌器，待滴加完成后繼續攪拌30min，得到預乳化液。
進一步的，步驟(3)中，滴加過程平穩、勻速進行，滴加時間控制在4-5h。
進一步的，步驟(5)中，經200目濾網過濾出料。
本發明的有益效果：本發明的防水乳液不含APEO，各組分科學搭配、協同作用，使得乳液的溫度適用范圍廣，涂膜與水泥、瀝青、聚氨酯等基面粘結強度高，耐水性、耐堿性、耐候性好，同時具有優異的回彈性，實用性強，推廣價值極高；本發明防水乳液的制備方法通過優化聚合反應階段乳化劑的配比及添加方式，使凝聚物生成量低(<20ppm)，極大地節約了物料成本和施工成本。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進行詳細地解釋說明。
實施例1
一種低凝聚物防水乳液，包含以下質量百分數的組分：苯乙烯15％、甲基丙烯酸甲酯5％、丙烯酸正丁酯10％、丙烯酸-2-乙基己酯20％、甲基丙烯酸1.5％、N-羥甲基丙烯酰胺0.2％、甲基丙烯酸縮水甘油酯0.5％、烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉0.5％、烷基聚氧乙烯醚0.5％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚1％、碳酸氫鈉0.4％、叔丁基過氧化氫0.2％、L-抗壞血酸0.2％、去離子水45％。
上述低凝聚物防水乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)預乳化階段：在室溫下將占總量80％的乳化劑、占總量30％的去離子水攪拌混合均勻，然后將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和占總量90％的叔丁基過氧化氫的混合物慢慢滴入上述溶液中，同時開啟攪拌器，待滴加完成后繼續攪拌30min，得到預乳化液；
(2)種子乳液制備階段：將碳酸氫鈉、占總量30％的去離子水、剩余的乳化劑加入到反應釜中，攪拌升溫至60℃，將L-抗壞血酸溶于剩余的去離子水中，得到L-抗壞血酸溶液，然后在反應釜中加入10％步驟(1)中的預乳化液，待反應釜中溫度平穩，再加入占總量20％的L-抗壞血酸溶液進行乳液聚合反應60min，得到種子乳液；
(3)滴加階段：保持反應釜內的溫度為60℃，向反應釜滴加步驟(1)中剩余的預乳化液，并同時滴加占總量70％的L-抗壞血酸溶液，所述滴加過程需要平穩、勻速進行，防止局部反應過熱，滴加時間控制在4h；
(4)保溫階段：待預乳化單體滴加完成后，保持反應釜內的溫度為63℃，加入剩余的叔丁基過氧化氫，在30min內滴加完剩余的L-抗壞血酸溶液，滴完后繼續保溫反應60min；
(5)降溫階段：在保溫完成后，把反應釜內的溫度降至50℃，然后攪拌保溫10min，繼續降低反應釜內的溫度至40℃，經200目濾網過濾出料，即得低凝聚物防水乳液。
本發明的防水乳液在合成過程中凝聚物的生成率為16ppm，根據《GB/T23445-2009聚合物水泥防水涂料》標準測定，本發明防水乳液的JSⅡ型涂膜拉伸強度為2.12MPa，斷裂伸長率為180％。
實施例2
一種低凝聚物防水乳液，包含以下質量百分數的組分：苯乙烯10％、甲基丙烯酸甲酯8％、丙烯酸正丁酯20％、丙烯酸-2-乙基己酯10％、丙烯酸0.3％、甲基丙烯酸1.2％、丙烯酰胺0.5％、甲基丙烯酸縮水甘油酯1.5％、烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉0.2％、烷基二苯醚二磺酸鹽0.4％、烷基聚氧乙烯醚1％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚1％、碳酸氫鈉0.3％、碳酸鈉0.1％、叔丁基過氧化氫0.25％、L-抗壞血酸0.25％、去離子水45％。
上述低凝聚物防水乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)預乳化階段：在室溫下將占總量90％的乳化劑、占總量30％的去離子水攪拌混合均勻，然后將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和占總量90％的叔丁基過氧化氫的混合物慢慢滴入上述溶液中，同時開啟攪拌器，待滴加完成后繼續攪拌30min，得到預乳化液；
(2)種子乳液制備階段：將碳酸氫鈉、碳酸鈉、占總量30％的去離子水、剩余占總量10％的乳化劑加入到反應釜中，攪拌升溫至60℃；將L-抗壞血酸溶于剩余的去離子水中，得到L-抗壞血酸溶液；然后在反應釜中加入10％步驟(1)中的預乳化液，待反應釜中溫度平穩，再加入占總量20％的L-抗壞血酸溶液進行乳液聚合反應60min，得到種子乳液；
(3)滴加階段：保持反應釜內的溫度為60℃，向反應釜滴加步驟(1)中剩余的預乳化液，并同時滴加占總量70％的L-抗壞血酸溶液；所述滴加過程需要平穩、勻速進行，防止局部反應過熱，滴加時間控制在4h左右；
(4)保溫階段：待預乳化單體滴加完成后，保持反應釜內的溫度為63℃，加入剩余的叔丁基過氧化氫，在30min內滴加完剩余的L-抗壞血酸溶液，滴完后繼續保溫反應60min；
(5)降溫階段：在保溫完成后，把反應釜內的溫度降至50℃，然后攪拌保溫10min，繼續降低反應釜內的溫度至40℃，經200目濾網過濾出料，即得低凝聚物防水乳液。
本發明的防水乳液在合成過程中凝聚物的生成率為12ppm，根據《GB/T23445-2009聚合物水泥防水涂料》標準測定，本發明防水乳液的JSⅡ型涂膜拉伸強度為2.43MPa，斷裂伸長率為165％。
實施例3
一種低凝聚物防水乳液，包含以下質量百分數的組分：苯乙烯18％、甲基丙烯酸甲酯2％、丙烯酸正丁酯15％、丙烯酸-2-乙基己酯15％、丙烯酸0.5％、甲基丙烯酸0.6％、丙烯酰胺1％、烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉0.25％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉0.25％、烷基聚氧乙烯醚1.5％、碳酸氫鈉0.1％、碳酸鈉0.2％、叔丁基過氧化氫0.3％、L-抗壞血酸0.3％、去離子水45％。
上述低凝聚物防水乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)預乳化階段：在室溫下將占總量80％的乳化劑、占總量30％的去離子水攪拌混合均勻，然后將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和占總量90％的叔丁基過氧化氫的混合物慢慢滴入上述溶液中，同時開啟攪拌器，待滴加完成后繼續攪拌30min，得到預乳化液；
(2)種子乳液制備階段：將碳酸氫鈉、占總量30％的去離子水、剩余占總量20％的乳化劑加入到反應釜中，攪拌升溫至62℃，將L-抗壞血酸溶于剩余的去離子水中，得到L-抗壞血酸溶液，然后在反應釜中加入5％步驟(1)中的預乳化液，待反應釜中溫度平穩，再加入占總量20％的L-抗壞血酸溶液進行乳液聚合反應60min，得到種子乳液；
(3)滴加階段：保持反應釜內的溫度為62℃，向反應釜滴加步驟(1)中剩余的預乳化液，并同時滴加占總量70％的L-抗壞血酸溶液，所述滴加過程需要平穩、勻速進行，防止局部反應過熱，滴加時間控制在5h；
(4)保溫階段：待預乳化單體滴加完成后，保持反應釜內的溫度為64℃，加入剩余的叔丁基過氧化氫，在30min內滴加完剩余的L-抗壞血酸溶液，滴完后繼續保溫反應60min；
(5)降溫階段：在保溫完成后，把反應釜內的溫度降至52℃，然后攪拌保溫10min，繼續降低反應釜內的溫度至42℃，經200目濾網過濾出料，即得低凝聚物防水乳液。
本發明的防水乳液在合成過程中凝聚物的生成率為18ppm，根據《GB/T23445-2009聚合物水泥防水涂料》標準測定，本發明防水乳液的JSⅡ型涂膜拉伸強度為2.15MPa，斷裂伸長率為190％。
實施例4
一種低凝聚物防水乳液，包含以下質量百分數的組分：苯乙烯12％、甲基丙烯酸甲酯8％、丙烯酸正丁酯8％、丙烯酸-2-乙基己酯20％、丙烯酸1％、甲基丙烯酸0.5％、丙烯酰胺0.3％、N-羥甲基丙烯酰胺0.3％、甲基丙烯酸縮水甘油酯1％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉0.5％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚2.5％、碳酸氫鈉0.1％、碳酸鈉0.1％、叔丁基過氧化氫0.35％、L-抗壞血酸0.35％、去離子水45％。
上述低凝聚物防水乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)預乳化階段：在室溫下將占總量90％的乳化劑、占總量30％的去離子水攪拌混合均勻，然后將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和占總量90％的叔丁基過氧化氫的混合物慢慢滴入上述溶液中，同時開啟攪拌器，待滴加完成后繼續攪拌30min，得到預乳化液；
(2)種子乳液制備階段：將碳酸氫鈉、占總量30％的去離子水、剩余占總量10％的乳化劑加入到反應釜中，攪拌升溫至64℃；將L-抗壞血酸溶于剩余的去離子水中，得到L-抗壞血酸溶液；然后在反應釜中加入5％步驟(1)中的預乳化液，待反應釜中溫度平穩，再加入占總量20％的L-抗壞血酸溶液進行乳液聚合反應60min，得到種子乳液；
(3)滴加階段：保持反應釜內的溫度為64℃，向反應釜滴加步驟(1)中剩余的預乳化液，并同時滴加占總量70％的L-抗壞血酸溶液，所述滴加過程需要平穩、勻速進行，防止局部反應過熱，滴加時間控制在5h；
(4)保溫階段：待預乳化單體滴加完成后，保持反應釜內的溫度為64℃，加入剩余的叔丁基過氧化氫，在30min內滴加完剩余的L-抗壞血酸溶液，滴完后繼續保溫反應60min；
(5)降溫階段：在保溫完成后，把反應釜內的溫度降至54℃，然后攪拌保溫10min，繼續降低反應釜內的溫度至44℃，經200目濾網過濾出料，即得低凝聚物防水乳液。
本發明的防水乳液在合成過程中凝聚物的生成率為5ppm，根據《GB/T23445-2009聚合物水泥防水涂料》標準測定，本發明防水乳液的JSⅡ型涂膜拉伸強度為2.63MPa，斷裂伸長率為147％。
實施例5
一種低凝聚物防水乳液，包含以下質量百分數的組分：苯乙烯15％、甲基丙烯酸甲酯5％、丙烯酸正丁酯18％、丙烯酸-2-乙基己酯12％、丙烯酸0.5％、N-羥甲基丙烯酰胺0.8％、甲基丙烯酸縮水甘油酯0.6％、烷基二苯醚二磺酸鹽0.2％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉0.2％、烷基聚氧乙烯醚0.8％、烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚0.8％、碳酸鈉0.3％、叔丁基過氧化氫0.4％、L-抗壞血酸0.4％、去離子水45％。
上述低凝聚物防水乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)預乳化階段：在室溫下將占總量80％的乳化劑、占總量30％的去離子水攪拌混合均勻，然后將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和占總量90％的叔丁基過氧化氫的混合物慢慢滴入上述溶液中，同時開啟攪拌器，待滴加完成后繼續攪拌30min，得到預乳化液；
(2)種子乳液制備階段：將碳酸氫鈉、占總量30％的去離子水、剩余占總量20％的乳化劑加入到反應釜中，攪拌升溫至65℃，將L-抗壞血酸溶于剩余的去離子水中，得到L-抗壞血酸溶液，然后在反應釜中加入10％步驟(1)中的預乳化液，待反應釜中溫度平穩，再加入占總量20％的L-抗壞血酸溶液進行乳液聚合反應60min，得到種子乳液；
(3)滴加階段：保持反應釜內的溫度為65℃，向反應釜滴加步驟(1)中剩余的預乳化液，并同時滴加占總量70％的L-抗壞血酸溶液，所述滴加過程需要平穩、勻速進行，防止局部反應過熱，滴加時間控制在4h；
(4)保溫階段：待預乳化單體滴加完成后，保持反應釜內的溫度為65℃，加入剩余的叔丁基過氧化氫，在30min內滴加完剩余的L-抗壞血酸溶液，滴完后繼續保溫反應60min；
(5)降溫階段：在保溫完成后，把反應釜內的溫度降至55℃，然后攪拌保溫10min，繼續降低反應釜內的溫度至45℃，經200目濾網過濾出料，即得低凝聚物防水乳液。
本發明的防水乳液在合成過程中凝聚物的生成率為10ppm，根據《GB/T23445-2009聚合物水泥防水涂料》標準測定，本發明防水乳液的JSⅡ型涂膜拉伸強度為2.56MPa，斷裂伸長率為155％。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明實質內容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。