專利名稱：防塵與防水土流失專用膠乳的制作方法
技術領域：
本發明屬聚合物膠乳類，具體說是用作土壤凝結劑的具有特殊結構的醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸酯膠乳。
聚合物膠乳不含有機溶劑，對環境不產生污染，其應用范圍越來越廣泛，可用于膠粘劑(如地毯襯背膠、聚合物砂漿膠)，涂料(內外墻涂料)，涂飾劑等傳統領域。近年來，膠乳作為土壤凝結劑得到人們的重視，把膠乳噴灑在道路護坡、堤岸護坡、山體斜坡、煤堆等物體上，形成無灰塵、防水、有彈性的堅硬表面或表層，達到防塵和防止水土流失的效果。
作為土壤凝結劑的膠乳形成的膜需要有較高強度和良好的耐水性，又要有較低的價格，所以以醋酸乙烯這種廉價單體為主要成份，為提高耐水性，還需使用乙烯和丙烯酸單體，制成醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸酯多元共聚物膠乳，也可制成殼-核結構的膠乳，核為醋酸乙烯-乙烯共聚物(EVA)，殼為醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物，一般的合成方法得到的膠乳，乙烯在聚合物鏈中無規律分布，如果乙烯具有長序列結構，耐水性會大幅度提高。在殼-核結構膠乳中，若作為核的EVA膠乳中乙烯含量超過50％，就存在乙烯-乙烯連接的長序列結構，具有兩個玻璃化轉變溫度。所以問題的關鍵是得到乙烯含量50％以上的EVA膠乳，以往的技術有三個方法，第一個方法是直接乳液聚合(U．S．3，534，009)，聚合時乙烯壓力在20MPa左右，在工業上很難實現，所以市售的EVA膠乳乙烯含量都在15％以下，是在4MPa壓力下合成的。第二個方法是把乙烯含量50％以上的固體EVA樹脂溶到有機溶劑(如甲苯)中，高速攪拌下加到含乳化劑的水中，形成穩定的乳液，再蒸除溶劑(U．S．3，347，811)，這種方法避免了高壓，但消耗一定的溶劑和大量的能量，提高了膠乳的成本。第三方法是把乙烯含量50％以上的EVA加到含乳化劑的水中，在高溫高壓高速攪拌下乳化(U．S．4，151，133；U．S．3，746，631)，也存在設備上的困難。
本發明的目的是在70℃左右和常壓下，不加任何溶劑，合成核為EVA，殼為醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物的膠乳，在EVA中，乙烯具有長序列結構。
實現上述目的所采用的方法是把乙烯含量55％左右的固體EVA樹脂溶到醋酸乙烯-丙烯酸酯單體混合物中，在高速攪拌下加入到含有乳化劑、膠體穩定劑、緩沖劑的水中，同時加入自由基引發劑，在70-80℃溫度下高速攪拌進行乳液聚合，得到所需的膠乳。
本發明使用的EVA樹脂為高醋酸乙烯含量的EVA樹脂，以保證在單體中有較高的溶解度，又要具有乙烯-乙烯連接的長序列結構，乙烯含量在50-60％較為合適，我們使用三井-杜邦聚合物化學株式會社生產的EVAFLEX，牌號為40Y-W和45X，乙烯含量分別為59％和54％，均含有長序列的乙烯鏈節。醋酸乙烯單體和丙烯酸乙酯單體為工業品，所使用的丙烯酸包括(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基已酯、(甲基)丙烯酸長鏈脂肪醇酯等，優先選用丙烯酸丁酯，為了增加膠乳的穩定性，有時加入少量的(甲基)丙烯酸。使用的乳化劑為非離子型和離子型的混合物，非離子型乳化劑有聚氧化乙烯芳基醚類(如OP)、聚氧化乙烯多元醇羧酯類(如吐溫)、多元醇羧酸酯類(如斯盤)，優先選用OP類。使用的陰離子型乳化劑有烷基硫酸鹽類(如十二烷基硫酸鈉)、烷基苯磺酸鹽(如十二烷基苯磺酸鈉)等，優先選用于十二烷基硫酸鈉。膠體保護劑選用聚乙烯醇(PVA)。乳液緩沖劑選用焦磷酸鈉或醋酸鈉。
本發明的基本配方為；組分 百分用量(％)EVA樹脂 2～10醋酸乙烯 15～35丙烯酸酯 3～15丙烯酸 0～2非離子型乳化劑 1～3陰離子型乳化劑 1～3膠體保護劑 1～3緩沖劑 0．1～0．4引發劑 0．15～0．5水 余量本發明的合成工藝過程首先把固體EVA樹脂顆粒在攪拌下于60℃左右溶解到一定量的醋酸乙烯-丙烯酸酯(包括丙烯酸)中，制成EVA-單體溶液。在裝有溫度計、回流冷凝器、加料漏斗、高速攪拌器的反應器中加入去離子水、膠體保護劑，攪拌下加熱到90℃溶解，溫度降低到70℃時，加入乳化劑和緩沖劑，攪拌溶解。把上面制得的EVA-單體溶液在熱的狀態下緩慢加到反應器中，同時高速攪拌，攪拌速度4000～8000轉／分，在加入EVA-單體溶液的同時，緩慢加入3％的引發劑水溶液，溫度保持在70～80℃，大約2～4小時加完，然后在普通攪拌速度下反應1～3小時，加入少量阻聚劑，就得到所需的膠乳。
本發明與已知技術相比具有實質性差別，具有明顯的實質性進步。本發明把固體樹脂溶到聚合單體中，而不是溶到溶劑中制成溶液，高速攪拌下乳化并同時進行乳液聚合，這是一項制備共聚膠乳的全新技術，省能源，無污染。所得到的殼-核結構膠乳，核為EVA，殼為醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物，具有乙烯-乙烯連接的長序結構，這是一種新型的膠乳，耐水性更好，一般的聚合方法無法得到這種乙烯長序結構的膠乳。
實施例所使用的合成配方為組分 百分用量(％)用量(g)EVA樹脂40Y-W 5．2 130醋酸乙烯 26．2 655丙烯酸丁酯 3．2 80丙烯酸 0．4 10乳化劑OP-101．5 37．5十二烷基硫酸鈉 0．2 5PVA3．0 75焦磷酸鈉 0．2 5過硫酸鉀 0．2 5去離子水 601500合成具體過程把130g牌號為40Y-W的EVA樹脂在60℃下溶解到655g醋酸乙烯、80g丙烯酸丁酯和10g丙烯酸的混合單體中，形成EVA-單體溶液。在反應器中加入1340g去離子水、75g PVA(牌號為1788和1799的PVA各半)，在90℃下攪拌溶解，冷卻到70℃，加入37．5g OP-10、5g十二烷基硫酸鈉、5g焦磷酸鈉，攪拌溶解。把上面配成的EVA-單體溶液在高速攪拌下緩慢滴加到反應器中，攪拌速度7000轉／分，同時緩慢滴加3％過硫酸鉀水溶液(5g過硫酸鉀溶到160g去離子水中)，溫度保持在75℃左右，2小時加完，再在80℃、以300轉／分轉速攪拌2小時，加入 2．5g阻聚劑對苯二酚，得到所需膠乳。
這種膠乳外觀為乳白色，固體含量38％，粘度1Pas，乳膠粒粒度0．8μ，膠乳干后制得的薄膜吸水率2．8％，用普通方法制備的醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸丁醋共聚膠乳制得的薄膜吸水率為30％，說明本發明的膠乳耐水性優越，適合作土壤凝結劑，用于防塵及防水土流失。
權利要求
1.一種結構特殊的醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸醋共聚物膠乳，其特殊性在于核為乙烯醋酸-乙烯共聚物(EVA)，殼為醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物，而EVA中，乙烯具有長序列結構，耐水性好。
2.權利1中所述膠乳有特殊的制造方法，其特殊性在于把固體聚合物(EVA)溶到單體(醋酸乙烯-丙烯酸酯)中，高速攪拌下加到含乳化劑的水中，進行溶液聚合，得到殼-核結構的膠膠。
3.制備權利1所述的膠乳的配方如下組分 百分用量(％)EVA樹脂2～10醋酸乙烯 15～35丙烯酸酯 3～15丙烯酸 0～2非離子型乳化劑 1～3陰離子型乳化劑 1～3膠體保護劑 1～3緩沖劑 0．1～0．4引發劑 0．15～0．5水 余量
全文摘要
本發明公開了一種防塵與防水上流失專用制劑的成分及制備方法。它是一種特種結構的醋酸乙烯—乙烯—丙烯酸酯膠乳,這種膠乳的特征在于核為乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA),乙烯具有長序列結構,殼為醋酸乙烯—丙烯酸酯共聚物。其制法是把乙烯含量50%－60%的固體EVA樹脂,溶到聚合單體醋酸乙烯—丙烯酸酯混合物中,在高速攪拌下加入到含乳化劑的水中,進行溶液聚合,得到的膠乳具有良好的耐水性,用于防塵與防水土流失。
文檔編號C09K17/20GK1292408SQ9912179
公開日2001年4月25日 申請日期1999年10月12日 優先權日1999年10月12日
發明者馮超, 韓孝族, 徐竹生, 李紅軍, 肖蓮英, 徐世義, 王蘭琴, 賈益軍 申請人:北京賽綠特科技發展有限公司