專利名稱：增稠劑體系及增稠劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種可用于水性涂料的增稠劑體系，以及利用該體系的成分制備增稠劑的方法。
背景技術：
涂料應用很廣，為了減少對環境的污染，改善操作環境，現在通常使用水性涂料。水性涂料以水作為分散介質，粘度小，在涂料的儲存和運輸過程中，顏料容易凝聚和沉降；在涂料使用過程中，由于涂料粘度太低，容易出現流掛現象。為了使涂料達到一定的粘度而避免上述問題，人們常常在涂料中加入一定量的增稠劑。增稠劑是能增加體系粘度并保持其相對穩定性的親水物質，在涂料、建筑、印染、日化以及油田等許多領域廣泛應用。常用的增稠劑大部分為丙烯酸酯共聚物，這類增稠劑由各種丙烯酸單體通過乳液聚合而來，性能優異、效果顯著。例如，中國專利CN1231565C公開了一種聚醚與(甲基)丙烯酸制備增稠劑的方法，該增稠劑能用于液體洗滌劑中。劉學剛(精細與專用化學品，2004. 12(19) :20-26)公布了一種增稠劑的制備方法，該方法用丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸作為聚合單體，并在氮氣保護條件下反應。季永新(林產化學與化工，2003. 23 ) 83-85)公布了一種造紙涂料用的丙烯酸增稠劑，該增稠劑以丙烯酸、丙烯酸乙酯、羥甲基丙烯酰胺為聚合單體。再如，中國發明專利申請201010298857. 8公開了一種締合型丙烯酸酯增稠劑，其是由親水單體、疏水單體在反應型表面活性劑和交聯劑等作用下乳液聚合制成。然而，在乳液聚合中，單體種類越多，乳化體系越復雜，乳化越困難。在實驗室合成有可能達到符合要求的產品，但是在生產上容易發生乳化不好，溶液分層，并產生大量凝膠，無法得到合格的產品。另一方面，保水效果對涂料也有重要意義。例如，在造紙涂料中，保水度是衡量涂料保持自身水分的能力的一項質量指標，它反映涂料中水分向原紙滲透以及膠粘劑向表面遷移的程度。若保水性低，涂料中水會被原紙過多吸收，使涂料的固含量、粘度提高。一段時間運轉下來，如補充的新涂料較慢會造成因供料槽固含量、粘度太高而產生涂布量控制不穩定，涂布很多的條紋。對高固含量涂料甚至有可能引起流變狀態的惡化(由切變增稀的假塑性流動變為切變增稠的膨脹性流動)，不好控制，增加紙頁斷頭次數，甚至而無法涂布的局面。保水性差，水攜帶著膠粘劑向原紙內部遷移，而膠粘劑在涂層表面的不均勻分布對涂布紙的適應性以及光澤度都有著重要的影響。過高的保水性，將使涂料液不易滲入紙頁，從而影響涂層與紙頁的粘結強度，且不利于涂層的干燥。在其他領域，涂料保水性同樣具有重要的意義，因此，涂料必須要有適當的保水性。有鑒于此，本發明提供了一種新型增稠劑體系，其非常適應大規模工業生產并且能夠使其所應用的涂料具有適當的保水性。

發明內容
本發明的目的在于提供一種用于水性涂料的增稠劑體系，按質量百分比計，其包
3含占增稠劑體系總重量的20-35%的包含親水單體與疏水單體的單體混合物、0. 1-1.2%的乳化劑和0. 01-0. 1 %的交聯劑，其中，所述乳化劑包含反應型乳化劑和非反應型乳化劑的混合物，以乳化劑的重量為100%計，反應型乳化劑占20-70%，非反應型乳化劑占30-80%。在本發明的優選實施方式中，以所述乳化劑的重量為100%計，反應型乳化劑占35-50 %，非反應型乳化劑占50-65 %。在本發明的優選實施方式中，所述反應型乳化劑選自H-200S、V-20S、DP-20S、甲基烯丙羥丙磺酸鈉(HPMAS)、烯丙氧基羥丙磺酸鈉(HAPS) ,Eleminol JS-2、烷基酰胺乙烯磺酸鈉(DNS-86)和Em-11。更優選地，所述反應型乳化劑選自H-200S和V-20S。在本發明的優選實施方式中，所述非反應型乳化劑選自十二烷基苯磺酸納、N-十二烷基二甲胺、十二烷基硫酸鈉(K12)、壬基酚基聚氧乙烯醚、烷基二苯醚二磺酸二鈉(DSB-45)。在本發明的優選實施方式中，以單體混合物的重量為100%計，所述親水單體占20-50 %，疏水單體占50-80 %。在本發明的優選實施方式中，所述親水單體選自丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸(MAA)；所述疏水單體選自丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯和丙烯酸異辛酯。在本發明的優選實施方式中，所述交聯劑為鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)。在本發明的另一個實施方式中，所述增稠劑體系還包含占增稠劑體系總重量的0. 01-0. 15%的引發劑、0. 05-0. 2%的后消除劑和0. 01-0. 1 %的消泡劑，其余為水。在本發明的優選實施方式中，所述引發劑選自次亞磷酸鈉、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過硫酸銨、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二乙基己酯、異丙苯過氧化氫、過硫酸鉀-亞硫酸鹽體系和過氧化氫-亞鐵酸鹽體系，優選為過硫酸銨。本發明另一個目的在于提供一種增稠劑的制備方法，其利用本發明的增稠劑體系通過以下方法制備而成，所述方法包括以下步驟(a)將水、反應型乳化劑、40-60%的非反應型乳化劑、交聯劑在攪拌下依次加入乳化釜中攪拌；(b)將單體混合物加入乳化釜中，在35-45°C下攪拌乳化，獲得乳液；(c)在反應釜中加入水、剩余非反應型乳化劑，再加入20% -40%步驟(b)中制備的乳液，升溫至78-88°C ； (d)加入引發劑水溶液和剩余部分的步驟(b)中制備的乳液，l_6h內加完；以及(e)加完后在80-88°C下保溫l_4h后降溫至63-68°C，加入后消除劑水溶液和消泡劑，降溫過濾放料，即得到增稠劑。本發明的又一個目的在于提供根據上述方法制備的增稠劑以及該增稠劑在涂料中的應用。所述涂料優選是水性涂料，用于為水性涂料提供增強的粘度和適當的保水性。優選地，所述水性涂料是碳酸鈣涂料或丙苯乳液。本發明的增稠劑在制備過程無需惰性氣體保護，可在常規條件下進行，另外本發明使用更少的聚合單體，優化乳化劑比例，使乳化體系簡單，更容易實現工業化生產。在制備過程中，反應型乳化劑通過共價鍵的方式參與反應，結合到聚合物分子上，這種強烈的結合，使得乳液在存放時不會產生解吸附，使乳液體系具有很好的穩定性。另外，非反應型乳化劑使產品具有很好的機械穩定性。反應型乳化劑和非反應型乳化劑的組合可以顯著提高乳化效果，在攪拌速度較低情況下就能實現很好的乳化，并能有效減少體系中游離乳化劑的殘留，從而有效減少凝膠的產生。此外，本發明制備的增稠劑高分子，能在水溶液中形成微弱的締合作用從而形成網狀結構，能在一定程度上阻止水分子流動，因而使涂料具有很好的保水效果。
具體實施例方式以下結合實施例和實驗證據進一步詳細描述本發明的各個方面，需要理解的是，以下實施例僅僅是解釋性的，并非是對本發明的限制。實施例1按表1所示的成分和含量按以下方法將各成分混合并反應，以制備本發明的增稠劑。具體方法為(a)將水、H-200S、40%的DSB-45(0. 16g)、DAP在攪拌下依次加入乳化釜中攪拌；(b)將丙烯酸與丙烯酸乙酯的混合物加入乳化釜中，在40°C下攪拌乳化，獲得乳液;(c)在反應釜中加入水、剩余60%的DSB-45(0.24g)，再加入20%步驟(b)中制備的乳液，升溫至80°C;(d)加入過硫酸銨水溶液和剩余部分的步驟(b)中制備的乳液，3h內加完；以及(e)加完后在85°C下保溫池后降溫至65°C，加入后消除劑叔丁基過氧化氫-雕白皂水溶液和水性消泡劑植物油消泡劑，降溫過濾放料，即獲得本發明的增稠劑。產品為帶藍色熒光的乳白色液體，固含量為27%，pH值為2. 8，粘度小于lOcps。表1 增稠劑體系的成分及其重量
類別成分重量(g)親水單體丙烯酸6疏水單體丙烯酸乙酯14反應型乳化劑H-200S0. 1非反應型乳化劑DSB-450. 4交聯劑DAP0. 1引發劑過硫酸銨0. 05后消除劑叔丁基過氧化氫-雕白皂0. 15消泡劑水性消泡劑-植物油消泡劑0. 01溶劑水加至IOOg實施例2按表2所示的成分和含量按以下方法將各成分混合并反應，以制備本發明的增稠劑。具體方法為(a)將水、V-20S、50%的十二烷基苯磺酸納(即0.3g)、DAP在攪拌下依次加入乳化釜中攪拌；(b)將甲基丙烯酸與丙烯酸乙酯的混合物加入乳化釜中，在45°C下攪拌乳化，獲得乳液；(c)在反應釜中加入水、剩余50%的十二烷基苯磺酸納(即0. 3g)，再加入30%步驟(b)中制備的乳液，升溫至78°C ； (d)加入過氧化二苯甲酰水溶液和剩余70%
5的步驟(b)中制備的乳液，5h內加完；以及(e)加完后在88°C下保溫Ih后降溫至68°C，加入后消除劑過硫酸銨水溶液和水性消泡劑foamaster NS-I,降溫過濾放料，即獲得本發明的增稠劑。產品為帶藍色熒光的乳白色液體，固含量為^%，pH值為2. 5，粘度小于lOcps。表2 增稠劑體系的成分及其重量
權利要求
1.一種用于水性涂料的增稠劑體系，其特征在于按質量百分比計，其包含占增稠劑體系總重量的20-35%的包含親水單體與疏水單體的單體混合物、0. 1-1. 2%的乳化劑、0. 01-0. 的交聯劑，其中，所述乳化劑包含反應型乳化劑和非反應型乳化劑的混合物，以乳化劑的重量為100%計，反應型乳化劑占20-70%，非反應型乳化劑占30-80%。
2.根據權利要求1所述的增稠劑體系，其特征在于以所述乳化劑的重量為100%計，反應型乳化劑占35-50 %，非反應型乳化劑占50-65 %。
3.根據權利要求1所述的增稠劑體系，其特征在于所述反應型乳化劑選自H-200S、V-20S、DP-20S、甲基烯丙羥丙磺酸鈉(HPMAS)、烯丙氧基羥丙磺酸鈉(HAPS)、EleminolJS-2、烷基酰胺乙烯磺酸鈉(DNS-86)和Em-11。
4.根據權利要求3所述的增稠劑體系，其特征在于所述反應型乳化劑選自H-200S和V-20S。
5.根據權利要求1所述的增稠劑體系，其特征在于所述非反應型乳化劑選自十二烷基苯磺酸納、N-十二烷基二甲胺、十二烷基硫酸鈉(K12)、壬基酚基聚氧乙烯醚、烷基二苯醚二磺酸二鈉(DSB-45)。
6.根據權利要求1所述的增稠劑體系，其特征在于以單體混合物的重量為100%計，所述親水單體占20-50 %，疏水單體占50-80 %。
7.根據權利要求1所述的增稠劑體系，其特征在于所述親水單體選自丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸(MAA)；所述疏水單體選自丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯和丙烯酸異辛酯。
8.根據權利要求1所述的增稠劑體系，其特征在于所述增稠劑體系還包含占增稠劑體系總重量的0. 01-0. 15%的引發劑、0. 05-0. 2%的后消除劑和0. 01-0. 1 %的消泡劑，其余為水。
9.一種利用權利要求8所述的增稠劑體系制備增稠劑的方法，其包括以下步驟(a)將水、反應型乳化劑、40-60重量％的非反應型乳化劑、交聯劑在攪拌下依次加入乳化釜中攪拌；(b)將單體混合物加入乳化釜中，在35-45°C下攪拌乳化，獲得乳液；(c)在反應釜中加入水、剩余非反應型乳化劑，再加入20-40重量％步驟(b)中制備的乳液，升溫至78-88 °C ；(d)加入引發劑水溶液以及剩余部分的步驟(b)中制備的乳液，l_6h內加完；以及(e)加完后在80-88°C下保溫l_4h后降溫至63_68°C，加入后消除劑水溶液和消泡劑，降溫過濾放料，即得到增稠劑。
10.一種根據權利要求9所述的方法制備的增稠劑。
全文摘要
本發明公開了一種用于水性涂料的增稠劑體系，按質量百分比計，其包含占增稠劑體系總重量的20-35％的包含親水單體與疏水單體的單體混合物、0.1-1.2％的乳化劑和0.01-0.1％的交聯劑，其中，乳化劑包含反應型乳化劑和非反應型乳化劑的混合物，以乳化劑的重量為100％計，反應型乳化劑占20-70％，非反應型乳化劑占30-80％。反應型乳化劑和非反應型乳化劑的組合可以顯著提高乳化效果，在攪拌速度較低的情況下就能實現很好的乳化，并能有效減少體系中游離乳化劑的殘留，有效減少凝膠的產生。此外，本發明制備的增稠劑高分子，能在水溶液中形成微弱的締合作用從而形成網狀結構，能在一定程度上阻止水分子流動，因此使涂料具有很好的保水效果。
文檔編號C09D125/14GK102558936SQ20111043749
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者潘好學, 胡志濱 申請人:深圳市瑞成科訊實業有限公司